CN110534905A - 通信多模天线结构及天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信多模天线结构及天线装置。该通信多模天线结构包括长条状的基体，其第一面的中部具有馈电部；辐射主体，设置于基体的第一面且靠近基体的第一端，与馈电部电性连接；低频段拓展部，为成型于辐射主体上的槽体结构；以及多频段辐射部，具有不同长度的延伸段，设置于基体的第一面且位于辐射主体与馈电部之间，与馈电部电性连接。本发明的通信多模天线结构的覆盖频段能够支持目前主要的5G频段，并向下兼容部分4G高频段，保证了多频和宽带性能，能够为未来的基站以及CPE等5G设备提供全向的信号覆盖能力。

Description

通信多模天线结构及天线装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信多模天线结构及天线装置。

背景技术

随着5G牌照的即将发布，中国乃至世界的5G时代正式到来，5G电子设备将会如雨后春笋般出现在大众视野中。相比于4G时代，尽管5G的出现将会带来众多产业的联合发展，但就目前来看，5G的Sub-6G时代，电子设备的形态并不会发生质的变化。以天线为例，对于常见的各类基站以及CPE等相关产品，天线的形态仍然是以内置和外置这种与系统分离的形式为主，其中，终端天线以内置集成天线为主。

可以预见，3G将逐步退出通信的舞台，未来几年将是4G和5G共存的时代。在这样的通信产业背景下，未来对于兼容4G频段的5G全网通天线的需求将会越来越大，而目前世面上还没有这种5G全网通天线产品。

发明内容

本发明实施例提供一种通信多模天线结构及天线装置，覆盖频段能够支持目前主要的5G频段，并向下兼容部分4G高频段。

一方面，本发明实施例提出了一种通信多模天线结构，包括：长条状的基体，其第一面的中部具有馈电部；辐射主体，设置于所述基体的第一面且靠近所述基体的第一端，与所述馈电部电性连接；低频段拓展部，为成型于所述辐射主体以及所述基体上的槽体结构；以及多频段辐射部，具有不同长度的延伸段，设置于所述基体的第一面且位于所述辐射主体与所述馈电部之间，与所述馈电部电性连接。

根据本发明实施例的一个方面，还包括耦合谐振器，用于低频段带宽拓展；所述耦合谐振器设置于所述基体的第二面且靠近所述基体的第二端，与所述馈电部耦合。

根据本发明实施例的一个方面，还包括耦合地极；所述耦合地极设置于所述基体的第二面且对应所述馈电部，与所述馈电部的地极通过过孔电性连接；所述耦合谐振器与所述耦合地极耦合，以与所述馈电部耦合。

根据本发明实施例的一个方面，所述低频段拓展部的形状为具备对称轴的对称形状。

根据本发明实施例的一个方面，所述低频段拓展部相对于所述基体的中线对称。

根据本发明实施例的一个方面，所述低频段拓展部通过蚀刻工艺成型于所述辐射主体。

根据本发明实施例的一个方面，所述多频段辐射部包括至少两组所述延伸段，不同组的所述延伸段的长度不同，每组所述延伸段均包括两个长度相同的所述延伸段。

根据本发明实施例的一个方面，同一组的两个所述延伸段对称分布于所述基体的中线的两侧。

根据本发明实施例的一个方面，至少两组所述延伸段中，所述延伸段按长度递减而远离所述基体的中线排列。

另一方面，本发明实施例提出了一种通信多模天线装置，包括如前述的通信多模天线结构。

本发明实施例提供的通信多模天线结构，其覆盖频段能够支持目前主要的5G频段，并向下兼容部分4G高频段，保证了多频和宽带性能，能够为未来的基站以及CPE等5G设备提供全向的信号覆盖能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的通信多模天线结构由第一面观察的结构示意图。

图2是本发明实施例的通信多模天线结构由第二面观察的结构示意图。

图3是本发明实施例的通信多模天线结构能够支持的4G和5G频段。

图4a、图4b分别是本发明实施例的通信多模天线结构的1.7GHz频点的天线辐射3D方向图、水平方向图。

图5a、图5b分别是本发明实施例的通信多模天线结构的2.3GHz频点的天线辐射3D方向图、水平方向图。

图6a、图6b分别是本发明实施例的通信多模天线结构的2.6GHz频点的天线辐射3D方向图、水平方向图。

图7a、图7b分别是本发明实施例的通信多模天线结构的3.5GHz频点的天线辐射3D方向图、水平方向图。

图8a、图8b分别是本发明实施例的通信多模天线结构的4.85GHz频点的天线辐射3D方向图、水平方向图。

附图中：

1-辐射主体，2-低频段拓展部，3-馈电部，4-多频段辐射部，5-耦合谐振器，6-耦合地极，7-基体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“第一”和“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“内”、“外”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参见图1和图2，本发明实施例的通信多模天线结构，包括长条状的基体7，其第一面的中部具有馈电部3；辐射主体1，设置于基体7的第一面且靠近基体7的第一端，与馈电部3电性连接；低频段拓展部2，为成型于辐射主体1以及基体7上的槽体结构；以及多频段辐射部4，具有不同长度的延伸段，设置于基体7的第一面且位于辐射主体1与馈电部3之间，与馈电部3电性连接。本实施例的辐射主体1进行电磁辐射，低频段拓展部2的设置用以拓展低频段的带宽，通过多频段辐射部4不同长度的延伸段实现多频段的辐射，本天线结构覆盖频段能够支持目前主要的5G频段，并向下兼容部分4G高频段，天线结构保证了多频和宽带性能，能够为未来的基站以及CPE(Consumer Premise Equipment，这种设备可以叫作无线中继，或者叫作无线路由器)等5G设备提供全向的信号覆盖能力。

目前，工信部已经公布了中国移动、中国联通以及中国电信三大运营商的5G运营频段，其中，中国移动分到了2515～2675MHz以及4800～4900MHz一共260MHz带宽，中国电信分到了3400～3500MHz的共100MHz带宽，中国联通分到了3500～3600MHz的共100MHz带宽。本实施例的天线结构能够支持中国移动、联通和电信三大运营商的5G频段，并向下兼容部分4G高频段，实现5G全网通频段覆盖并兼容部分4G频段。

请参见图3，本实施例的通信多模天线结构能够支持中国的三大运营商的4G和5G频段，包括band38～band41频段，电信、联通的3.4～3.6GHz频段，以及移动最新的高频段4.8～4.9GHz。

结合图4a至图8b，本实施例的通信多模天线结构在主要频点(1.7GHz、2.3GHz、2.6GHz、3.5GHz、4.85GHz)的天线辐射方向更加对称，且更加全面。其中a对应的均为辐射3D方向图，b对应的均为水平方向图。

其中，具体地，辐射主体1的能量走线与馈电部3的能量走线电性连接，辐射主体1的地极与馈电部3的地极电性连接；低频段辐射由辐射主体来实现，低频段拓展部2为低频段拓展带宽。

作为一个可选实施例，还包括耦合谐振器5，用于低频段带宽拓展；耦合谐振器5设置于基体7的第二面且靠近基体7的第二端，与馈电部3耦合。

本实施例的耦合谐振器5，保证低频段的宽带特性，实现低频段带宽的拓展。耦合谐振器5与馈电部3耦合，参与频带的改善，拓展带宽。耦合谐振器5与低频段拓展部2以及辐射主体1配合，调节并保证低频段的辐射性能。

可选地，基体7的第一面作为天线top面，第二面作为天线bot面。

作为一个可选实施例，还包括耦合地极6；耦合地极6设置于基体7的第二面且对应馈电部3，与馈电部3的地极通过过孔电性连接；耦合谐振器5与耦合地极6耦合，以与馈电部3耦合。

本实施例的过孔电性连接设置于基体7第一面的馈电部3和设置于基体7第二面的耦合地极6，耦合谐振器5与耦合地极6耦合以与馈电部3耦合。

需要说明的是，在线路板中，一条线路从板的一面跳到另一面，连接线路连线的孔叫过孔。过孔也称金属化孔，在双面板和多层板中，为连通各层之间的印制导线，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，即过孔。在工艺上，可选地，过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状。

作为一个可选实施例，低频段拓展部2的形状为具备对称轴的对称形状。

本实施例的低频段拓展部2采用对称结构，其形状可选为“∏”形(∏为希腊字母，圆周率π的大写形式)、“U”形、“H”形或“T”形等。

本实施例的低频段拓展部2的设置，能够提供更多的谐振点，以及谐振模式，增加了可调变量，实现了阻抗的调节，使得低频段辐射性能的调节更容易。

作为一个可选实施例，低频段拓展部2相对于基体7的中线对称。

本实施例的低频段拓展部2的对称轴与基体7的中线重合，低频段拓展部2位于基体7的中部，可选地，低频段拓展部2位于辐射主体1的中部，辐射主体1位于基体7的中部，低频段的辐射特性更加均衡。

作为一个可选实施例，低频段拓展部2通过蚀刻工艺成型于辐射主体1以及基体7。

本实施例的低频段拓展部2在辐射主体1成型后直接在辐射主体1以及基体7上蚀刻成型，低频段拓展部2为贯穿辐射主体1并向基体7内延伸而成的槽体结构，低频段拓展部2的成型工艺简单，便于天线结构的批量化生产。

作为一个可选实施例，多频段辐射部4包括至少两组延伸段，不同组的延伸段的长度不同，每组延伸段均包括两个长度相同的延伸段。

本实施例的频段辐射部，至少具备两组长度不同的延伸段，实现多频段的辐射。延伸段的长度不同，则频段辐射频率不同，整体的频段带宽可得到有效拓展。

作为一个可选实施例，同一组的两个延伸段对称分布于基体7的中线的两侧。

本实施例的同一组的两个延伸段相对于基体7的中线对称设置，多频段的辐射特性更加均衡。

需要说明的是，多频段辐射部4与馈电部3的地极电性连接，可选地，在馈电部3的地极上制作成型多频段辐射部4。

作为一个可选实施例，至少两组延伸段中，延伸段按长度递减而远离基体7的中线排列。

本实施例的长度愈长的延伸段愈靠近基体7的中线，有益于形成均衡的辐射特性。并且，长度较长的延伸段靠近基体7的中线，在需要更长的长度而向辐射主体1方向延伸的空间又不足时，延伸段可以弯曲而向基体7的两侧延伸，从而更具灵活性。

可以理解，天线结构整体采用对称设计，能够为自身通信频段产生完全对称的全向辐射，能够提供更加对称的全向辐射方向，保证了各个频段的辐射特性更加均衡。

同样可以理解，整个天线结构对称，天线两侧信号强度一致，不会出现信号一侧强一侧弱的现象。

需要说明的是，基体7为一块PCB印制板，辐射主体1、多频段辐射部4印制成型于基体7上。

可以理解，本天线结构采用PCB制作工艺，基体7长条状的设计可以依据5G设备形态的不同，而适配成内置或者外置天线，能够适应多种应用场景。

以下，提供一种通信多模天线装置，包括上述实施例的天线结构，天线结构设置于外壳内或者直接贴附在基站内壁，构成天线装置，发送及接收电磁信号。

本实施例的基体7可选为具备一定柔性的板材，同时可较薄，能够适用于市面上常见的各类杆式天线的外壳形态，也能够直接贴附于基站内壁。

可选地，基体7为FR4规格的板材，价格较低，适合低成本量产。

同样可选地，基体7面积为10mmX100mm，厚度为0.8mm。

本实施例的天线装置可以作为内置及外置天线，用于基站以及CPE等5G设备。

本领域内的技术人员应明白，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种通信多模天线结构，其特征在于，包括：

长条状的基体，其第一面的中部具有馈电部；

辐射主体，设置于所述基体的第一面且靠近所述基体的第一端，与所述馈电部电性连接；

低频段拓展部，为成型于所述辐射主体以及所述基体上的槽体结构；以及

多频段辐射部，具有不同长度的延伸段，设置于所述基体的第一面且位于所述辐射主体与所述馈电部之间，与所述馈电部电性连接。

2.根据权利要求1所述的通信多模天线结构，其特征在于，还包括耦合谐振器，用于低频段带宽拓展；

所述耦合谐振器设置于所述基体的第二面且靠近所述基体的第二端，与所述馈电部耦合。

3.根据权利要求2所述的通信多模天线结构，其特征在于，还包括耦合地极；

所述耦合地极设置于所述基体的第二面且对应所述馈电部，与所述馈电部的地极通过过孔电性连接；

所述耦合谐振器与所述耦合地极耦合，以与所述馈电部耦合。

4.根据权利要求1所述的通信多模天线结构，其特征在于，所述低频段拓展部的形状为具备对称轴的对称形状。

5.根据权利要求1或4所述的通信多模天线结构，其特征在于，所述低频段拓展部相对于所述基体的中线对称。

6.根据权利要求1所述的通信多模天线结构，其特征在于，所述低频段拓展部通过蚀刻工艺成型于所述辐射主体。

7.根据权利要求1所述的通信多模天线结构，其特征在于，所述多频段辐射部包括至少两组所述延伸段，不同组的所述延伸段的长度不同，每组所述延伸段均包括两个长度相同的所述延伸段。

8.根据权利要求7所述的通信多模天线结构，其特征在于，同一组的两个所述延伸段对称分布于所述基体的中线的两侧。

9.根据权利要求8所述的通信多模天线结构，其特征在于，至少两组所述延伸段中，所述延伸段按长度递减而远离所述基体的中线排列。

10.一种通信多模天线装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的通信多模天线结构。