CN110165383A - 多制式模块天线系统及移动终端 - Google Patents

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CN110165383A CN201910548110.4A CN201910548110A CN110165383A CN 110165383 A CN110165383 A CN 110165383A CN 201910548110 A CN201910548110 A CN 201910548110A CN 110165383 A CN110165383 A CN 110165383A
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Abstract

本发明公开了一种多制式模块天线系统，包括PCB板，还包括第一WiFi天线结构、第二WiFi天线结构和BT天线结构，所述BT天线结构设置于所述PCB板的一端，所述第一WiFi天线结构和第二WiFi天线结构设置于所述PCB板的另一端，且所述第一WiFi天线结构和第二WiFi天线结构之间设有隔离结构。在第一WiFi天线结构和第二WiFi天线结构之间设置隔离结构，可以提高两个WiFi天线结构之间的隔离度；设置两个WiFi天线结构可以提高其传输效率和吞吐量；集WiFi功能和BT传输功能为一体，具有尺寸小和低功耗的特性。

Description

多制式模块天线系统及移动终端
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种多制式模块天线系统及移动终端。
背景技术
目前，WiFi技术是大众较为熟知的技术，人们通过WiFi进行电脑和手机上网，对WiFi的配置和上网操作比较熟悉。随着物联网在智能农业、智能电网、智能交通、智能物流、智能医疗和智能家居等方面的广泛应用，采用WiFi技术(IEEE802.11ac/a/b/g/n标准)的物联网设备逐渐被公众接受，这些智能化的应用提升了人们的生活水平。
现有市面上的单天线无法满足物联网设备的通信需求，存在无线信号稳定性差，无法承载多业务模式，特别是高速上网会遇到信号拥堵和交叉干扰的现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种多制式模块天线系统及移动终端，其传输效率高且隔离度好。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种多制式模块天线系统，包括PCB板，还包括第一WiFi天线结构、第二WiFi天线结构和BT天线结构，所述BT天线结构设置于所述PCB板的一端，所述第一WiFi天线结构和第二WiFi天线结构设置于所述PCB板的另一端，且所述第一WiFi天线结构和第二WiFi天线结构之间设有隔离结构。
进一步的，所述第一WiFi天线结构包括依次连接的第一固定分支、第一辐射分支、第一接地分支和第一馈电分支，所述第一固定分支与所述PCB板固定连接，所述第一接地分支和第一馈电分支之间还设有第二辐射分支。
进一步的，所述第二WiFi天线结构包括依次连接的第二固定分支、第三辐射分支、第二接地分支和第二馈电分支，所述第二固定分支与所述PCB板固定连接，所述第二馈电分支和第二接地分支之间还设有第四辐射分支。
进一步的，所述第一辐射分支、第三辐射分支和第四辐射分支的形状均为L形。
进一步的，所述隔离结构包括隔离分支、第一支撑分支和第三固定分支，所述第三固定分支的一端与所述隔离分支固定连接，所述第三固定分支的另一端与所述PCB板固定连接，所述第一支撑分支的一端与所述隔离分支固定连接，所述第一支撑分支的另一端抵持所述第三固定分支与PCB板连接的一端。
进一步的，所述第三固定分支远离隔离分支的一端设有插针，所述PCB板上设有与所述插针相配合的插孔。
进一步的，所述BT天线结构包括依次连接的第二支撑分支、第五辐射分支、第三接地分支和第三馈电分支，所述第二支撑分支远离第五辐射分支的一端与所述PCB板固定连接。
进一步的，所述第五辐射分支的形状为U形，所述第五辐射分支远离第三接地分支的一端还设有第三支撑分支，所述第三支撑分支远离第五辐射分支的一端抵持所述PCB板。
进一步的，所述PCB板上还设有U形的第一接地结构和U形的第二接地结构，所述第一接地结构与所述第一接地分支电气连接，所述第二接地结构与所述第二接地分支电气连接。
本发明采用的另一技术方案为：
一种移动终端，包括所述的多制式模块天线系统。
本发明的有益效果在于：在第一WiFi天线结构和第二WiFi天线结构之间设置隔离结构，可以提高两个WiFi天线结构之间的隔离度；设置两个WiFi天线结构可以提高其传输效率和吞吐量；集WiFi功能和BT传输功能为一体，具有尺寸小和低功耗的特性。
附图说明
图1为本发明实施例一的多制式模块天线系统的整体结构示意图；
图2为本发明实施例一的多制式模块天线系统的部分结构示意图；
图3为本发明实施例一的多制式模块天线系统中的PCB板的部分示意图；
图4为本发明实施例一的多制式模块天线系统中的匹配电路的示意图；
图5为本发明实施例一的第一WiFi天线结构的回波损耗测试结果；
图6为本发明实施例一的第一WiFi天线结构的驻波比测试结果；
图7为本发明实施例一的第一WiFi天线结构的Smith圆图；
图8为本发明实施例一的第二WiFi天线结构的回波损耗测试结果；
图9为本发明实施例一的第二WiFi天线结构的驻波比测试结果；
图10为本发明实施例一的第二WiFi天线结构的Smith圆图；
图11为本发明实施例一的BT天线结构的回波损耗测试结果；
图12为本发明实施例一的BT天线结构的驻波比测试结果；
图13为本发明实施例一的BT天线结构的Smith圆图；
图14为本发明实施例一的第一WiFi天线结构与第二WiFi天线结构之间的隔离度测试结果；
图15为本发明实施例一的第一WiFi天线结构与BT天线结构之间的隔离度测试结果；
图16为本发明实施例一的第二WiFi天线结构与BT天线结构之间的隔离度测试结果。
标号说明：
1、PCB板；11、馈电位；12、接地位；13、第一接地结构；14、第二接地结构；2、第一WiFi天线结构；21、第一固定分支；22、第一辐射分支；23、第一接地分支；24、第一馈电分支；25、第二辐射分支；3、第二WiFi天线结构；31、第二固定分支；32、第三辐射分支；33、第二接地分支；34、第二馈电分支；35、第四辐射分支；4、隔离结构；41、隔离分支；42、第一支撑分支；43、第三固定分支；5、BT天线结构；51、第二支撑分支；52、第五辐射分支；53、第三接地分支；54、第三馈电分支；55、第三支撑分支。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：在第一WiFi天线结构和第二WiFi天线结构之间设置隔离结构，可以提高两个WiFi天线结构之间的隔离度。
请参照图1至图3，一种多制式模块天线系统，包括PCB板1，还包括第一WiFi天线结构2、第二WiFi天线结构3和BT天线结构5，所述BT天线结构5设置于所述PCB板1的一端，所述第一WiFi天线结构2和第二WiFi天线结构3设置于所述PCB板1的另一端，且所述第一WiFi天线结构2和第二WiFi天线结构3之间设有隔离结构4。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在第一WiFi天线结构和第二WiFi天线结构之间设置隔离结构，可以提高两个WiFi天线结构之间的隔离度；设置两个WiFi天线结构可以提高其传输效率和吞吐量；集WiFi功能和BT传输功能为一体，具有尺寸小和低功耗的特性。
进一步的，所述第一WiFi天线结构2包括依次连接的第一固定分支21、第一辐射分支22、第一接地分支23和第一馈电分支24，所述第一固定分支21与所述PCB板1固定连接，所述第一接地分支23和第一馈电分支24之间还设有第二辐射分支25。
由上述描述可知，可以通过第一固定分支将第一WiFi天线结构焊接在PCB板上，其固定效果好，且易于装配。
进一步的，所述第二WiFi天线结构3包括依次连接的第二固定分支31、第三辐射分支32、第二接地分支33和第二馈电分支34，所述第二固定分支31与所述PCB板1固定连接，所述第二馈电分支34和第二接地分支33之间还设有第四辐射分支35。
由上述描述可知，可以通过第二固定分支将第二WiFi天线结构焊接在PCB板上，其固定效果好，且易于装配。
进一步的，所述第一辐射分支22、第三辐射分支32和第四辐射分支35的形状均为L形。
进一步的，所述隔离结构4包括隔离分支41、第一支撑分支42和第三固定分支43，所述第三固定分支43的一端与所述隔离分支41固定连接，所述第三固定分支43的另一端与所述PCB板1固定连接，所述第一支撑分支42的一端与所述隔离分支41固定连接，所述第一支撑分支42的另一端抵持所述第三固定分支43与PCB板1连接的一端。
由上述描述可知，第三固定分支与PCB板可以焊接固定，第一支撑分支可以提高隔离结构的稳定性。
进一步的，所述第三固定分支43远离隔离分支41的一端设有插针，所述PCB板1上设有与所述插针相配合的插孔。
由上述描述可知，插针与插孔可以焊接固定，通过插针与插孔配合以及第三固定分支与PCB板的相互配合，不仅便于装配，且连接稳定性好。
进一步的，所述BT天线结构5包括依次连接的第二支撑分支51、第五辐射分支52、第三接地分支53和第三馈电分支54，所述第二支撑分支51远离第五辐射分支52的一端与所述PCB板1固定连接。
由上述描述可知，第二支撑分支可以与PCB板焊接连接。
进一步的，所述第五辐射分支52的形状为U形，所述第五辐射分支52远离第三接地分支53的一端还设有第三支撑分支55，所述第三支撑分支55远离第五辐射分支52的一端抵持所述PCB板1。
由上述描述可知，设置第三支撑分支可以进一步提高BT天线结构的稳定性。
进一步的，所述PCB板1上还设有U形的第一接地结构13和U形的第二接地结构14，所述第一接地结构13与所述第一接地分支23电气连接，所述第二接地结构14与所述第二接地分支33电气连接。
由上述描述可知，设置U形的第一接地结构和第二接地结构可以减小天线设计的复杂度。
本发明涉及的另一技术方案为：
一种移动终端，包括所述的多制式模块天线系统。
由上述描述可知，移动终端可以是平板等电子设备，可以同时实现WiFi和BT天线，天线系统的占用空间小。
请参照图1至图16，本发明的实施例一为：
一种移动终端，包括多制式模块天线系统，如图1和图2所示，所述多制式模块天线系统包括PCB板1、第一WiFi天线结构2、第二WiFi天线结构3和BT天线结构5，所述BT天线结构5设置于所述PCB板1的一端，所述第一WiFi天线结构2和第二WiFi天线结构3设置于所述PCB板1的另一端，且所述第一WiFi天线结构2和第二WiFi天线结构3之间设有隔离结构4。本实施例中，所述PCB板1的尺寸为70mm×33mm。所述第一WiFi天线结构2包括依次连接的第一固定分支21、第一辐射分支22、第一接地分支23和第一馈电分支24，所述第一固定分支21与所述PCB板1固定连接，可以是焊接的方式固定连接，所述第一接地分支23和第一馈电分支24之间还设有第二辐射分支25。本实施例中，第一辐射分支22的形状为L形，第一辐射分支22所在的平面垂直于所述PCB板1所在的平面，所述第二辐射分支25所在的平面平行于所述PCB板1所在的平面，此外，第一接地分支23和第一馈电分支24共面，且第一接地分支23所在的平面也垂直于所述PCB板1所在的平面。所述第二WiFi天线结构3包括依次连接的第二固定分支31、第三辐射分支32、第二接地分支33和第二馈电分支34，所述第二固定分支31与所述PCB板1固定连接，可以通过焊接的方式固定连接，所述第二馈电分支34和第二接地分支33之间还设有第四辐射分支35。所述第三辐射分支32所在的平面垂直于所述PCB板1所在的平面，所述第三辐射分支32和第四辐射分支35的形状均为L形，所述第四辐射分支35的一个辐射部所在的平面平行于所述PCB板1所在的平面，所述第四辐射分支35的另一个辐射部所在的平面垂直于所述PCB板1所在的平面，所述第二馈电分支34和第二接地分支33共平面，且所述第二馈电分支34所在的平面垂直于所述PCB板1所在的平面。所述隔离结构4包括隔离分支41、第一支撑分支42和第三固定分支43，所述第三固定分支43的一端与所述隔离分支41固定连接，所述第三固定分支43的另一端与所述PCB板1固定连接，第三固定分支43与PCB板1之间可以焊接连接，所述第一支撑分支42的一端与所述隔离分支41固定连接，所述第一支撑分支42的另一端抵持所述第三固定分支43与PCB板1连接的一端。本实施例中，所述第三固定分支43远离隔离分支41的一端设有插针，所述PCB板1上设有与所述插针相配合的插孔，插针与插孔之间也可以通过SMT工艺贴装的方式固定连接。所述隔离分支41的形状为矩形，且所述隔离分支41所在的平面平行于所述PCB板1所在的平面，所述第一支撑分支42的形状为L形，且所述第一支撑分支42所在的平面垂直于所述PCB板1所在的平面。本实施例中，所述隔离分支41相对于所述第一WiFi天线结构2和第二WiFi天线结构3独立设置。所述BT天线结构5包括依次连接的第二支撑分支51、第五辐射分支52、第三接地分支53和第三馈电分支54，所述第二支撑分支51远离第五辐射分支52的一端与所述PCB板1固定连接。所述第五辐射分支52的形状为U形，所述第五辐射分支52所在的平面平行于所述PCB板1所在的平面，所述第五辐射分支52远离第三接地分支53的一端还设有第三支撑分支55，所述第三支撑分支55远离第五辐射分支52的一端抵持所述PCB板1，所述第三支撑分支55所在的平面垂直于所述PCB板1所在的平面。所述第三接地分支53和第三馈电分支54共平面，且所述第三接地分支53所在的平面垂直于所述PCB板1所在的平面。
如图3所示，所述PCB板1上设有分别与第一馈电分支24、第二馈电分支34、第三馈电分支54电气连接的馈电位11，以及分别与第一接地分支23、第二接地分支33和第三接地分支53电气连接的接地位12。本实施例中，所述PCB板1上还设有U形的第一接地结构13和U形的第二接地结构14，所述第一接地结构13与所述第一接地分支23电气连接，所述第二接地结构14与所述第二接地分支33电气连接。
为了提高天线性能，在PCB板上还可以设置匹配电路来优化天线性能。第一WiFi天线结构、第二WiFi天线结构以及BT天线结构均可以采用如图4所示的π型匹配电路，只不过每个匹配电路中E1、E2、E3和E4的值不同，具体表1所示。
表1匹配电路参数表
其中“/”表示无该器件。
图5为第一WiFi天线结构的回波损耗测试结果，从图中可以看出，天线实测的反射系数达到设计效果，其RL(回波损耗)在(2.48GHz)min值<-8.8dB,一般情况RL绝对值越大越好。图6为第一WiFi天线结构的驻波比测试结果，从图中可以看出，在2.4～2.48GHz内测试的电压驻波比(VSWR2.4GHz<2.1,VSWR2.482GHz<2.0)能满足其阻抗带宽要求(4％)，适应其天线与模块之间的匹配。图7为第一WiFi天线结构的Smith圆图，从图中可以看出，在其工作频率范围内，其Smith图接近50欧姆阻抗圆，其反射系数小于1/3，满足其天线设计要求。
图8为第二WiFi天线结构的回波损耗测试结果，从图中可以看出，天线实测的反射系数达到设计效果，其RL(2.4GHz)min值<-10.1dB,一般情况RL绝对值越大越好。图9为第二WiFi天线结构的驻波比测试结果，从图中可以看出在2.4～2.48GHz内测试的电压驻波比(VSWR2.4GHz<1.9,VSWR2.48GHz<1.85)能满足其阻抗带宽要求(4％)，适应其天线与模块之间的匹配。图10为第二WiFi天线结构的Smith圆图，从图中可以看出，在其工作频率范围内，其Smith图接近50欧姆阻抗圆，其反射系数小于1/3，满足其天线设计要求。
图11为BT天线结构的回波损耗测试结果，从图中可以看出，天线实测的反射系数达到设计效果，其RL(2.4GHz)min值<-10.1dB，一般情况RL绝对值越大越好)。图12为BT天线结构的驻波比测试结果，从图中可以看出，在2.4～2.48GHz内测试的电压驻波比(VSWR2.4GHz<1.93,VSWR2.48GHz<1.28)能满足其阻抗带宽要求(4％)，适应其天线与模块之间的匹配。图13为BT天线结构的Smith圆图，从图中可以看出，在其工作频率范围内，其Smith图接近50欧姆阻抗圆，其反射系数小于1/3，满足其天线设计要求。
图14为第一WiFi天线结构与第二WiFi天线结构之间的隔离度测试结果，从图中可以看出，天线采用的隔离弹片地隔离度最小值≥14.7dB(2.48GHz左右)，而普通天线其隔离度在同样的间距下只能达到8dB。
图15为第一WiFi天线结构与BT天线结构之间的隔离度测试结果，从图中可以看出天线结构间隔离度最小值≥24.6dB(2.48GHz左右)，而普通天线其隔离度在同样的间距下只能达到15dB。
图16为第二WiFi天线结构与BT天线结构之间的隔离度测试结果，从图中可以看出天线结构间隔离度最小值≥25.8dB(2.48GHz左右)，而普通天线其隔离度在同样的间距下只能达到15dB。
表2第一WiFi天线结构的效率/增益测试结果
频率(MHz) 效率(％) 增益(dB) 增益Phi.(dB) 增益Theta(dB)
2402 47.2 2.08 0.83 -0.14
2407 47.4 2.14 0.92 0.26
2412 49.9 2.52 1.35 0.79
2417 50.6 2.75 1.40 0.73
2422 55.1 3.33 1.96 1.31
2427 53.4 3.10 1.80 1.44
2432 55.2 3.23 1.95 1.63
2437 55.2 3.22 1.92 1.53
2442 56.2 3.27 2.06 1.86
2447 57.2 3.28 2.23 2.07
2452 59.7 3.46 2.60 2.29
2457 57.9 3.21 2.45 2.20
2462 58.4 3.18 2.54 2.28
2467 58.3 3.09 2.51 2.17
2472 58.0 2.98 2.37 2.14
2477 56.2 2.73 2.02 1.85
从表2可以看出，第一WiFi天线结构的最小辐射效率值≥47.2％(2.40GHz左右)，而普通天线其效率在同样的环境下只能达到40％，合适的增益有助于提高天线结构的全向性，对于2.4GHz频段，天线峰值增益不应超过5dBi，而本实施例在2.4～2.8GHz频段内的增益最大值为3.46dBi(2.452GHz处)。并且其水平极化和垂直极化指标体现了天线的全向性良好。
表3第二WiFi天线结构的效率/增益测试结果
频率(MHz) 效率(％) 增益(dB) 增益Phi.(dB) 增益Theta(dB)
2402 45.3 1.39 0.08 0.20
2407 45.8 1.45 0.45 0.33
2412 47.7 1.85 0.95 0.78
2417 47.0 2.08 0.93 0.96
2422 50.9 2.19 1.12 0.94
2427 50.5 2.10 1.49 0.89
2432 51.7 2.45 1.86 1.19
2437 51.6 2.53 1.92 1.14
2442 53.0 2.78 2.23 1.30
2447 53.9 2.86 2.27 1.67
2452 54.2 3.31 2.40 2.10
2457 54.6 3.39 2.57 2.21
2462 56.2 3.55 2.77 2.42
2467 56.7 3.56 2.81 2.43
2472 57.9 3.63 2.92 2.54
2477 56.9 3.58 2.75 2.54
从表3可以看出第二WiFi天线结构的辐射效率≥45.3％(2.40GHz左右)，而普通天线其效率在同样的环境下只能达到40％，合适的增益有助于提高天线结构的全向性，对于2.4GHz频段，天线峰值增益不应超过5dBi，而本实施例在2.4～2.8GHz频段内的增益最大值为3.63dBi(2.472GHz处)。并且其水平极化和垂直极化指标体现了天线的全向性良好。
表4BT天线结构的效率/增益测试结果
从表4可以看出BT天线结构的辐射效率≥50.3％(2.40GHz左右)，普通天线其效率在同样的环境下只能达到40％，合适的增益有助于提高天线结构的全向性，对于2.4GHz频段，天线峰值增益不应超过5dBi，而本实施例在2.4～2.8GHz频段内的增益最大值为3.43dBi(2.48GHz处)。并且其水平极化和垂直极化指标体现了其天线的全向性良好。
综上所述，本发明提供的一种多制式模块天线系统及移动终端，天线结构之间的隔离度好，天线效率高，可以同时实现WiFi和BT天线功能，占用空间小。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多制式模块天线系统，包括PCB板，其特征在于，还包括第一WiFi天线结构、第二WiFi天线结构和BT天线结构，所述BT天线结构设置于所述PCB板的一端，所述第一WiFi天线结构和第二WiFi天线结构设置于所述PCB板的另一端，且所述第一WiFi天线结构和第二WiFi天线结构之间设有隔离结构。
2.根据权利要求1所述的多制式模块天线系统，其特征在于，所述第一WiFi天线结构包括依次连接的第一固定分支、第一辐射分支、第一接地分支和第一馈电分支，所述第一固定分支与所述PCB板固定连接，所述第一接地分支和第一馈电分支之间还设有第二辐射分支。
3.根据权利要求2所述的多制式模块天线系统，其特征在于，所述第二WiFi天线结构包括依次连接的第二固定分支、第三辐射分支、第二接地分支和第二馈电分支，所述第二固定分支与所述PCB板固定连接，所述第二馈电分支和第二接地分支之间还设有第四辐射分支。
4.根据权利要求3所述的多制式模块天线系统，其特征在于，所述第一辐射分支、第三辐射分支和第四辐射分支的形状均为L形。
5.根据权利要求1所述的多制式模块天线系统，其特征在于，所述隔离结构包括隔离分支、第一支撑分支和第三固定分支，所述第三固定分支的一端与所述隔离分支固定连接，所述第三固定分支的另一端与所述PCB板固定连接，所述第一支撑分支的一端与所述隔离分支固定连接，所述第一支撑分支的另一端抵持所述第三固定分支与PCB板连接的一端。
6.根据权利要求5所述的多制式模块天线系统，其特征在于，所述第三固定分支远离隔离分支的一端设有插针，所述PCB板上设有与所述插针相配合的插孔。
7.根据权利要求1所述的多制式模块天线系统，其特征在于，所述BT天线结构包括依次连接的第二支撑分支、第五辐射分支、第三接地分支和第三馈电分支，所述第二支撑分支远离第五辐射分支的一端与所述PCB板固定连接。
8.根据权利要求7所述的多制式模块天线系统，其特征在于，所述第五辐射分支的形状为U形，所述第五辐射分支远离第三接地分支的一端还设有第三支撑分支，所述第三支撑分支远离第五辐射分支的一端抵持所述PCB板。
9.根据权利要求3所述的多制式模块天线系统，其特征在于，所述PCB板上还设有U形的第一接地结构和U形的第二接地结构，所述第一接地结构与所述第一接地分支电气连接，所述第二接地结构与所述第二接地分支电气连接。
10.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的多制式模块天线系统。
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