CN112086742A - 天线结构、物联模块和显示装置 - Google Patents

天线结构、物联模块和显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112086742A
CN112086742A CN201910517047.8A CN201910517047A CN112086742A CN 112086742 A CN112086742 A CN 112086742A CN 201910517047 A CN201910517047 A CN 201910517047A CN 112086742 A CN112086742 A CN 112086742A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna structure
antenna
loop
isolation
alternating current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910517047.8A
Other languages
English (en)
Inventor
程丽华
刘晓颖
程文强
孙静
王洪明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao Zhidong Seiko Electronic Co ltd
Original Assignee
Qingdao Zhidong Seiko Electronic Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Zhidong Seiko Electronic Co ltd filed Critical Qingdao Zhidong Seiko Electronic Co ltd
Priority to CN201910517047.8A priority Critical patent/CN112086742A/zh
Publication of CN112086742A publication Critical patent/CN112086742A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means

Abstract

本发明实施例提供一种天线结构、物联模块和显示装置，该天线结构包括电路板和设置在电路板上的馈电器件和接地端，接地端环绕馈电器件设置，馈电器件和接地端之间为第一净空区域，其中，馈电器件包括馈电点以及和馈电点连接的馈线，馈电点、馈线和接地端的部分形成第一回路，环形设置的接地端形成第二回路；馈电点用于接收电磁波信号，并将电磁波信号传输到馈线，以在第一回路中形成第一交变电流；接地端用于在第一交变电流的作用下，在第二回路形成第二交变电流，并通过第二交变电流辐射电磁波信号。本发明实施例提供的天线结构、物联模块和显示装置能够提高天线之间的隔离度，降低天线信号之间的相互干扰。

Description

天线结构、物联模块和显示装置
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线结构、物联模块和显示装置。
背景技术
天线是一种无线电的发射和接收装置，是影响信号强度和质量的重要设备，在移动通信领域至关重要，应用也十分广泛。
在许多智能设备例如智能手机、平板电脑、电视和机顶盒中，会配备WIFI天线和蓝牙天线等不同的天线设备。现有的天线，需要根据信号传输的频带，来确定天线的结构长度。例如，WIFI天线和蓝牙天线均是工作于2.4G频带的天线，因此天线在设计时，其结构长度通常需要达到2.4G频带的电磁波的1/2或者1/4波长，从而将信号辐射出去。同时，为了信号辐射的高效，每个天线都需要留有充分的净空区域，以防不同天线之间信号相互干扰。
各种智能设备支持的无线功能越来越多，而智能设备的轻薄化趋势导致在有限的区域内需要集成更多的天线。现有的天线在长度一定的情况下，只能通过减小净空区域或者降低部分天线的辐射效率来达到。若减小净空区域，会造成天线之间的隔离度降低，天线之间的干扰较大；若降低部分天线的辐射效率，则会影响辐射信号的强度和质量。
发明内容
本发明实施例提供一种天线结构、物联模块和显示装置，用于解决现有天线设计隔离度较低，天线之间干扰较大的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种天线结构，包括：电路板和设置在所述电路板上的馈电器件和接地端，所述接地端环绕所述馈电器件设置，所述馈电器件和所述接地端之间为第一净空区域，其中，
所述馈电器件包括馈电点以及和所述馈电点连接的馈线，所述馈电点、所述馈线和所述接地端的部分形成第一回路，环形设置的所述接地端形成第二回路；
所述馈电点用于接收电磁波信号，并将所述电磁波信号传输到所述馈线，以在所述第一回路中形成第一交变电流；
所述接地端用于在所述第一交变电流的作用下，在所述第二回路形成第二交变电流，并通过所述第二交变电流辐射所述电磁波信号。
在一种可能的设计中，所述馈电器件还包括第一电容，所述第一电容设置在所述馈线远离所述馈电点的一端上，其中，
所述第一电容用于调整所述天线结构的工作频率。
在一种可能的设计中，所述天线结构还包括至少一个第二电容，所述至少一个第二电容设置在所述第一净空区域内，其中：
所述至少一个第二电容用于调整所述天线结构的工作频率。
在一种可能的设计中，所述天线结构还包括电感，所述电感与其中一个第二电容连接，其中，
所述电感和所述第二电容协同用于调整所述天线结构的工作频率。
第二方面，本发明实施例提供一种物联模块，包括第一天线结构、第二天线结构和隔离装置，其中：
所述第一天线结构为如第一方面任一项所述的天线结构，所述第二天线结构为如第一方面任一项所述的天线结构；
所述隔离装置位于所述第一天线结构和所述第二天线结构之间，用于提高所述第一天线结构和所述第二天线结构的隔离度。
在一种可能的设计中，所述第一天线结构和所述第二天线结构均为WIFI天线，其中，
所述隔离装置包括开槽电路，所述第一天线结构和所述第二天线结构之间的相位差与开槽的位置和大小相关，所述第一天线结构和所述第二天线结构的隔离度与所述相位差相关。
在一种可能的设计中，所述开槽电路上还设置有调整器件，所述调整器件和所述开槽电路协同用于提高所述第一天线结构和所述第二天线结构的隔离度。
在一种可能的设计中，所述调整器件为电阻或电容。
在一种可能的设计中，所述第一天线结构为WIFI天线，所述第二天线结构为蓝牙天线，其中，
所述隔离装置包括共振电路，所述共振电路用于耦合掉所述第一天线结构对所述第二天线结构的辐射，以及耦合掉所述第二天线结构对所述第一天线结构的辐射。
在一种可能的设计中，所述共振电路包括多个第三电容，其中，
所述第三电容用于调整所述第一天线结构、所述第二天线结构和所述隔离装置三个端口之间的阻抗，以耦合掉所述第一天线结构对所述第二天线结构的辐射，以及耦合掉所述第二天线结构对所述第一天线结构的辐射。
第三方面，本发明实施例提供一种显示装置，包括如第一方面任一项所述的天线结构或包括如第二方面任一项所述的物联模块。
本发明实施例提供的天线结构、物联模块和显示装置，包括设置在电路板上的馈电器件和环绕馈电器件设置的接地端，由馈电器件和部分接地端形成第一回路，在馈电点接收到电磁波信号后，在第一回路中形成第一交变电流，然后在第一交变电流的作用下，在环形设置的接地端形成的第二回路中产生第二交变电流，通过第二交变电流将电磁波信号辐射出去。本发明实施例提供的天线结构，与现有的天线设计方案不同，是通过调整馈线在第一回路形成交变的电流环，通过交变的电流环激发接地端上第二回路的大电流环，通过接地端上的大电流环来辐射信号，因此本发明实施例提供的天线结构对结构的长度没有要求，天线结构的尺寸更小，结构也更加简单，所占的净空区域较小，在模块的大小不变的情况下，能够减小天线结构所占的面积，从而在不影响天线的辐射效率的前提下，提高天线之间的隔离度，减小天线之间的干扰。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为设有独立电源板的显示装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种天线结构的示意图；
图3为本发明实施例提供的天线结构的等效电路图；
图4为本发明实施例提供的蓝牙天线外拉的Combo模块示意图；
图5为本发明实施例提供的板载蓝牙天线示意图；
图6为本发明实施例提供的物联模块的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的提高两个WIFI天线隔离度的电路结构示意图；
图8为本发明实施例提供的提高WIFI天线和蓝牙天线隔离度的电路结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
随着无线通信技术的发展，现有的智能设备集成的功能越来越多，而天线又是智能设备与外界通信的基础，因此智能设备中安装的天线也越来越多。现有的天线包括冲压结构天线和安装于PCB板表面的天线。不论是哪一种，现有的天线为了将信号较好的辐射出去，天线的结构长度均需要达到1/2或1/4波长。当天线的工作频带确定后，天线的结构长度是一定的，同时为了防止天线之间相互干扰，每个天线之间需要留有充分的净空区域。由于现有的智能设备的尺寸越来越小，而设置于智能设备内的器件越来越多，因此留给天线的区域十分有限。
以设置有独立电源板的显示装置为例，对显示装置的结构进行说明，参见图1所示，图1为设有独立电源板的显示装置的结构示意图，如图1所示，显示装置包括面板01、背光组件02、主板03、电源板04、后壳05和基座06。其中，面板01用于给用户呈现画面；背光组件02位于面板01的下方，通常是一些光学组件，用于供应充足的亮度与分布均匀的光源，使面板01能正常显示影像，背光组件02还包括背板020，主板03和电源板04设置于背板020上，通常在背板020上冲压形成一些凸包结构，主板03和电源板04通过螺钉或者挂钩固定在凸包上；后壳05盖设在面板01上，以隐藏背光组件02、主板03以及电源板04等显示装置的零部件，起到美观的效果；底座06，用于支撑显示装置。
上述显示装置可以应用于各个智能设备中，如电视机、电脑、投影设备等。由于设备需要集成的功能越来越多，所以需要放置更多的器件，二现有的智能设备是向着轻薄的方向发展，各个设备所占的空间越来越小，因此留给用于数据传输的物联模块的空间越来越小，物联模块中的多个天线结构也被限制在一个较小的范围内。由于现有的天线结构设计，天线的长度是一定的，因此减小天线净空区域难度较大。为了解决这个问题，现有的方案是降低各个天线的辐射效率，从而减小天线之间的干扰，但是这种方案会导致天线的传输效率和信号强度大打折扣。
当导体上通以高频电流时，在其周围会产生电场与磁场，而变化的电磁场能够离开导体向空间传播，天线的作用就是接收和发射信号。在电磁波传输的区域内的导体，能够根据变化的电磁场生成感应电流，从而接收电磁波信号。当导体的长度L远小于电磁波信号的波长λ时，辐射比较微弱，导体内的电流比较小；当导体的长度L增大到可与电磁波信号的波长λ比拟时，导体内的电流会大大增加，从而形成较强的辐射。现有的天线就是根据上述原理制作而成。
以WIFI天线或蓝牙天线为例，WIFI天线和蓝牙天线均可工作于2.4G的频带，即接收和发送2.4G的信号。电磁波信号的频率为f＝2.4GHz，而电磁波的传输速度约为u＝3.0×108m/s，因此2.4G的电磁波信号的波长为：
Figure BDA0002095357390000051
因此，天线的结构长度需要与0.125m几乎在同一数量级上，常见的天线结构长度可以为1/2或1/4波长，例如针对2.4G的电磁波信号，天线的长度可以对应设置为62.5毫米或31.25毫米左右。这个长度的天线在有限的PCB板上所占区域的较大的。因此本发明实施例提供一种天线结构来解决该问题。
图2为本发明实施例提供的一种天线结构的示意图，如图2所示，包括电路板和设置在所述电路板上的馈电器件20和接地端21，所述接地端21环绕所述馈电器件20设置，所述馈电器件20和所述接地端21之间为第一净空区域23，在接地端21的外部，为第二净空区域24，其中，
所述馈电器件20包括馈电点201以及和所述馈电点连接的馈线202，所述馈电点201、所述馈线202和所述接地端21的部分形成第一回路203，环形设置的所述接地端21形成第二回路204；
所述馈电点201用于接收电磁波信号，并将所述电磁波信号传输到所述馈线202，以在所述第一回路203中形成第一交变电流；
所述接地端21用于在所述第一交变电流的作用下，在所述第二回路204形成第二交变电流，并通过所述第二交变电流辐射所述信号。
本发明实施例提供的天线结构包括电路板，以及设置在电路板上的馈电器件20和接地端21，如图2所示，接地端21环绕馈电器件，馈电器件20和接地端21之间为绝缘的第一净空区域23。
馈电器件20包括馈电点201和馈线202，馈线202与馈电点201连接，馈电点201、馈线202以及接地端21的一部分，共同构成第一回路203，而环形设置的接地端21构成第二回路204。本发明实施例中的馈电点与天线的馈电点含义一致，均为接收电磁波信号的点。
馈电点201接收到变化的电磁波信号后，会将电磁波信号传输到馈线202。由于变化的磁场周围会产生电场，所以在电磁波信号的作用下，第一回路203中会形成第一交变电流。第一交变电流的周围又会产生变化的磁场，作用于第二回路204，从而在第一交变电流的作用下，第二回路204会形成第二交变电流。第二交变电流又会在周围形成变化的磁场，从而通过第二交变电流将电磁波信号辐射出去。
图3为本发明实施例提供的天线结构的等效电路图，如图3所示，左边部分为第一回路203的等效示意图，右边部分为第二回路204的等效示意图。在第一回路203中，包括馈电点201，信号从馈电点201进入，在第一回路203形成第一交变电流，因此在图3中，馈电点201相当于第一回路203的电源。在馈电器件中，还包括第一电容30，如图3所示的电容C1，第一电容30设置在馈线上，用于调整天线结构的工作频率。
具体的，天线结构的第一回路203，可以等效为图3左边所示的LCR振荡电路，根据LCR振荡电路的特性，当满足
Figure BDA0002095357390000061
时，电路发生谐振。谐振是电场能量和磁场能量不断交换的结果，当两者能量相同时，能量交换达到最大值，从外界看这时电路中的电压或电流会达到很高的值。因此，可在第一回路203的馈线上设置第一电容30，第一回路中203的接地端部分能够提供回路的电感。通过调整第一电容30的值，就能够调整第一回路203的谐振频率w0。
当第一回路203谐振时，输入阻抗与馈线的特性阻抗相等，此时射频链路完全匹配，信号的发送效率最高。对于本发明实施例提供的天线结构来说，并不是只有在谐振时才能收发信号，只是在谐振时，信号的能量损失最小，在匹配较差的情况下，信号的能量损失较大。因此，可根据天线结构工作的频带，适当调整第一电容30的大小，使得第一回路的谐振频率在工作的频带附近。例如，若天线结构为蓝牙天线，其工作的频带为2.4G，则可调整第一电容30的大小，将第一回路203的谐振频率调整至2.4GHz附近，以减小能量损失。
除了设置于馈线上的第一电容30外，本发明实施例提供的天线结构，还可设置一个或多个第二电容，第二电容设置在第一净空区域23内，第二电容与接地端21构成第二回路，用于调整天线结构的谐振频率。在天线结构上，还可设置一个或多个电感，电感与其中一个第二电容连接，协同来调整天线结构的谐振频率。
如图3所示的右边部分，为第二回路204的等效电路图，在第一回路203的等效电路图和第二回路204的等效电路图之间，包括耦合示意结构，该耦合示意结构用于耦合第一回路203和第二回路204的电流。
在实际实现中，第一回路203和第二回路204的耦合方式有多种，例如可以将第一回路203和第二回路204直接进行耦合，第一回路203和第二回路204之间无需设置任何器件。图3所示的等效电路图中，耦合示意结构仅仅是帮助理解第一回路203和第二回路204之间的工作方式，并不代表第一回路203和第二回路204之间设置了具体的耦合结构。在第二回路204中，设置的第二电容可调整第二回路204的谐振频率，其原理与第一电容30调整第一回路203的谐振频率的原理类似，此处不再赘述。
本发明实施例提供的天线结构，包括设置在电路板上的馈电器件和环绕馈电器件设置的接地端，由馈电器件和部分接地端形成第一回路，在馈电点接收到电磁波信号后，在第一回路中形成第一交变电流，然后在第一交变电流的作用下，在环形设置的接地端形成的第二回路中产生第二交变电流，通过第二交变电流将电磁波信号辐射出去。本发明实施例提供的天线结构，与现有的天线设计方案不同，是通过调整馈线在第一回路形成交变的电流环，通过交变的电流环激发接地端上第二回路的大电流环，通过接地端上的大电流环来辐射信号，因此本发明实施例提供的天线结构对结构的长度没有要求，天线结构的尺寸更小，结构也更加简单，所占的净空区域较小，在模块的大小不变的情况下，能够减小天线结构所占的面积，从而在不影响天线的辐射效率的前提下，提高天线之间的隔离度，减小天线之间的干扰。
由于现在的物联模块都在向多功能集成方向发展，其中集成WiFi与BT两种功能的模块应用越来越广泛。BT天线和两WiFi天线均集成在一个模块上，天线之间的距离较近，因此天线要达到很好的隔离度非常难。同时，现有的WIFI模块中可能包括两个甚至更多的WIFI天线，各个WIFI天线之间的距离也很近，相互也会产生干扰，因此仅仅依靠本申请的天线结构来减小天线所占的净空区域是不够的。
以集成WIFI与蓝牙两种数据传输方式的Combo模块为例，由于尺寸限制，两WIFI辐射结构之间间距以及WIFI与蓝牙辐射结构之间间距都比较小，隔离度很难做好，其中，Combo模块是指集合了WIFI传输方式和蓝牙传输方式的功能模块。
由于两WIFI辐射结构之间间距较小，一般通过牺牲效率的方式提高两者之间隔离度，效率一般在40％-50％，很难提高。
由于蓝牙天线工作时会干扰WIFI的传输，为解决该问题，需要保证WIFI与BT的隔离度较高。目前常用的解决方案一般有两种：
第一种是蓝牙天线外拉，图4为本发明实施例提供的蓝牙天线外拉的Combo模块示意图，如图4所示，包括第一WIFI天线41、第二WIFI天线42、蓝牙天线连接口43和蓝牙天线44，将蓝牙天线外拉从而保证与WIFI天线距离足够远，隔离度较高，可减小之间的干扰，但是此种方式天线外拉成本高，且通用性差。
第二种是板载蓝牙天线，图5为本发明实施例提供的板载蓝牙天线示意图，如图5所示，包括WF0天线51、WF1天线52和蓝牙天线53，蓝牙天线53需与WF0天线51、WF1天线52保持特定距离以上，且需降低天线效率，从而保证与WF0天线51、WF1天线52隔离度较高，来减小天线之间的干扰。蓝牙天线53效率一般在20-30％左右。蓝牙的射频性能必须要做出牺牲，来满足隔离度要求。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种物联模块，图6为本发明实施例提供的物联模块的结构示意图，如图6所示，包括第一天线结构61、第二天线结构62和隔离装置63，其中：
所述第一天线结构61和所述第二天线结构62为如上述实施例所述的天线结构；
所述隔离装置63位于所述第一天线结构61和所述第二天线结构62之间，用于提高所述第一天线结构61和所述第二天线结构62的隔离度。
本发明实施例中，针对第一天线结构61和第二天线结构62的不同设置，具有不同的实施方式。
一种可选的实施方式，是针对第一天线结构61和第二天线结构62均为WIFI天线的情况，图7为本发明实施例提供的提高两个WIFI天线隔离度的电路结构示意图，如图7所示，分别包括WF1天线71和WF0天线72，以及隔离装置73。其中，隔离装置73包括开槽电路731，开槽电路731设置于WF1天线71和WF0天线72之间，开槽电路731的开槽位置和开槽大小会影响WF1天线71和WF0天线72之间的相位差，从而调整WF1天线71和WF0天线72之间的隔离度。在开槽电路上731，还设置有调整器件732，调整器件732具体可以为电阻或电容，调整器件732和开槽电路731协同用于提高WF1天线71和WF0天线72的隔离度。
另一种可选的实施方式是针对第一天线结构61为WIFI天线，第二天线结构62为蓝牙天线的情况，图8为本发明实施例提供的提高WIFI天线和蓝牙天线隔离度的电路结构示意图，如图8所示，分别包括WF0天线72和BT天线81(匹配电路)，以及隔离装置82。
其中，隔离装置82包括共振电路，共振电路包括多个第三电容820，第三电容820用于调整WF0天线72、BT天线81和隔离装置82三个端口之间的阻抗，以耦合掉WF0天线72对BT天线81的辐射，以及耦合掉BT天线81对WF0天线72的辐射。
以第一天线结构为WIFI天线、第二天线结构为蓝牙天线为例来说明隔离装置的工作原理，此时隔离装置包括共振电路，共振电路中包括多个第三电容。此时，WIFI天线、蓝牙天线和共振电路三者可以作为一个三端口网络，其中，WIFI天线为1端口，蓝牙天线为2端口，共振电路为3端口。
三个端口之间的关系如下：
Figure BDA0002095357390000101
即：
V1＝Z11×I1+Z12×I2+Z13×I3， (2)
其中，V1为1端口(WIFI天线)的电压，Z11为1端口(WIFI天线)的特性阻抗，I1为经过1端口(WIFI天线)的电流，Z12为1端口(WIFI天线)与2端口(蓝牙天线)的特性阻抗，I2为经过2端口(蓝牙天线)的电流，Z13为1端口(WIFI天线)与3端口(共振电路)的特性阻抗，I3为经过3端口(共振电路)的电流；
V2＝Z21×I1+Z22×I2+Z23×I3， (3)
其中，V2为2端口(蓝牙天线)的电压，Z21为2端口(蓝牙天线)与1端口(WIFI天线)的特性阻抗，I1为经过1端口(WIFI天线)的电流，Z22为2端口(蓝牙天线)的特性阻抗，I2为经过2端口(蓝牙天线)的电流，Z23为2端口(蓝牙天线)与3端口(共振电路)的特性阻抗，I3为经过3端口(共振电路)的电流；
V3＝Z31×I1+Z32×I2+Z33×I3， (4)
其中，V3为3端口(共振电路)的电压，Z31为3端口(共振电路)与1端口(WIFI天线)的特性阻抗，I1为经过1端口(WIFI天线)的电流，Z32为3端口(共振电路)与2端口(蓝牙天线)的特性阻抗，I2为经过2端口(蓝牙天线)的电流，Z33为3端口(共振电路)的特性阻抗，I3为经过3端口(共振电路)的电流。
特性阻抗是指在高频范围内，信号传输过程中，信号与参考平面之间由于电场的建立，会产生一个瞬间电流I，若信号的输出电平为V，则在信号传输过程中，传输线会等效为一个电阻，大小为V/I，这个等效电阻即为传输线的特性阻抗Z。特性阻抗是由线路本身特性决定的阻抗，影响特性阻抗的因素主要有传输线的线宽、铜厚和介电层厚度。PCB板一旦设计好，每根线路的特性阻抗都是确定的。因此在本发明实施例中，各个端口的特性阻抗不随端口的电流或电压改变，是一个确定值。
对于3端口(共振电路)，有：
V3＝Z31×I1+Z32×I2+Z33×I3＝-ZL×I3， (5)
其中，ZL为共振电路接的器件阻抗，ZL与Z33的区别是，Z33是共振电路作为三端口网络的其中一个端口时共振电路的特性阻抗，而ZL是共振电路作为一个吸收WIFI天线和蓝牙天线之间的相互影响的器件时的器件阻抗，此时共振电路端口无馈电。
根据(3)式可得到为2端口(蓝牙天线)与1端口(WIFI天线)的特性阻抗Z21：
Figure BDA0002095357390000111
由于特性阻抗不随各端口的电流和电压改变，因此可假设2端口和3端口为开路，此时I2＝0，I3＝0，代入(3)式即可得到(6)式，根据V2和I1即可得到2端口(蓝牙天线)与1端口(WIFI天线)的特性阻抗Z21。
由于3端口(共振电路)串联器件阻抗ZL，电流I3不为0，因此在2端口(蓝牙天线)为开路时，I2＝0，于是根据(3)式可得：
V2＝Z21×I1+Z23×I3， (7)
根据(5)式可得：
V3＝Z31×I1+Z33×I3＝-ZL×I3， (8)
根据(8)式可得：
Figure BDA0002095357390000121
则在3端口作为器件并且无馈电时，蓝牙天线和WIFI天线的阻抗Z21'为：
Figure BDA0002095357390000122
由(10)式可知，Z21、ZL、Z33均为常量，通过调整Z21、ZL、Z33的值，能够使得Z21'尽量小。在理想状态下，调整Z21、ZL、Z33的值能够实现Z21'为0，实际情况下，Z21'不可能为0，只能尽量小。Z21'越小，表明蓝牙天线对WIFI天线的影响越小，两者之间的隔离度越好。
对于WIFI天线对蓝牙天线的影响，以及WIFI天线对WIFI天线的影响，与上述原理同理。在第一天线结构和第二天线结构均为WIFI天线时，第一天线结构和第二天线结构分别为1端口和2端口，开槽电路为3端口。3端口为共振电路时，是通过调整共振电路上的多个第三电容的大小来调整各个端口之间的特性阻抗。3端口为开槽电路时，则是通过调整开槽电路的开槽位置和大小，以及通过电容或电阻，来协同调整各个端口之间的特性阻抗，以提高第一天线结构和第二天线结构之间的隔离度。
为了验证本发明实施例的方案的有效性，采用上述天线结构来进行工作，并对各个天线结构的辐射效率和天线之间的隔离度进行了测量。
表1示出了本发明实施例提供的物联模块中第一天线结构(WIFI天线)的辐射效率，Freq为WIFI天线的辐射频带，Efficiency_dB为WIFI天线辐射信号的强度，Efficiency_Percent为WIFI天线的辐射效率。
表1
Figure BDA0002095357390000123
Figure BDA0002095357390000131
表1中仅对一个WIFI天线的2.4G频带进行了表示，对于两个WIFI天线，在保持两个WIFI天线的辐射效率为60％以上时，其隔离度可达到接近-20dB。在5G的频带，WIFI天线在保持较高的辐射效率的同时，隔离度也有大的提升。
表2示出了本发明实施例提供的物联模块中蓝牙天线的辐射效率，Freq为蓝牙天线的辐射频带，Efficiency_dB为蓝牙天线辐射信号的强度，Efficiency_Percent为蓝牙天线的辐射效率。
表2
Figure BDA0002095357390000132
Figure BDA0002095357390000141
从表2可知，通过本发明实施例提供的物联模块的改进，在保证蓝牙天线高效率的前提下，同时实现WIFI天线与蓝牙天线之间有较高的隔离度。蓝牙天线效率基本可以保持在50％以上，隔离度从-22dB提升到了-26dB以上。
本发明实施例提供的物联模块，在天线结构的基础上进行设计，本发明实施例提供的天线结构与现有的天线设计方案不同，是通过调整馈线在第一回路形成交变的电流环，通过交变的电流环激发接地端上第二回路的大电流环，通过接地端上的大电流环来辐射信号，因此本发明实施例提供的天线结构对结构的长度没有要求，天线结构的尺寸更小，结构也更加简单，所占的净空区域较小，在模块的大小不变的情况下，能够减小天线结构所占的面积，从而在不影响天线的辐射效率的前提下，提高天线之间的隔离度，减小天线之间的干扰。为了进一步的提高各天线之间的隔离度，本发明实施例提供的物联模块，在各个天线之间设置了隔离装置，例如在WIFI天线之间设置了开槽电路，在WIFI天线和蓝牙天线之间设置了共振电路，进而使得两个天线和隔离装置形成一个三端口网络，利用隔离装置来去掉一个天线对另一个天线的干扰，从而提高天线之间的隔离度，提高天线的辐射质量。
图9为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图，如图9所示，在显示装置上包括电路板9，在电路板9上，包括物联模块和主芯片90。其中，物联模块包括WF0天线91、WF1天线92和蓝牙天线93，在WF0天线91和WF1天线92之间，包括开槽电路结构94，在WF0天线91和蓝牙天线93之间，包括共振电路结构95，其中开槽电路结构94用于提高WF0天线91和WF1天线92之间的隔离度，共振电路结构95用于提高WF0天线91和蓝牙天线93之间的隔离度。本发明实施例中的物联模块，主要是通过两个方面来节省空间的。
第一方面，本发明实施例中显示装置的电路板上，包括物联模块和主芯片90，其中物联模块包括WF0天线91、WF1天线92和蓝牙天线93，上述天线的结构都是由设置在电路板上的馈电器件和接地端组成的。现有天线结构在保证天线传输效率的同时，其天线结构长度比较固定，通常为收发信号的波长的1/2或1/4。即使天线进行弯折，其占用空间也较大。本发明实施例中的天线结构，通过馈电器件中的馈电点和馈线，以及接地端的部分形成第一回路，通过环形设置的接地端形成第二回路。在收发信号时，在第一回路中形成第一交变电流，第二回路在第一交变电流的作用下形成第二交变电流，从而达到辐射信号的功能。这种天线结构，对天线的长度没有特定要求，因此对电路板上的净空区域尺寸要求较小，天线结构简单并且占用空间小。
第二方面，本发明实施例中设置了隔离装置来提高天线之间的隔离度。现有技术中，针对WF0天线91、WF1天线92间距较小，相互之间干扰较大的问题，一般是采用牺牲WF0天线91和WF1天线92的辐射效率来提高两者之间的隔离度，WF0天线91和WF1天线92的辐射效率一般在40％-50％之间，很难提高。而针对WF0天线91和蓝牙天线93之间的相互干扰问题，现有技术通常是采用如上述实施例的方案，包括蓝牙天线93外拉或者板载蓝牙天线的方式。蓝牙天线93外拉时，虽然可以提高两者之间的隔离度，但是蓝牙天线93和WF0天线91之间的距离较远，总体占用空间还是较大。同时，此种方式通用性较差，将上述结构应用到不同的装置中时，都需要重新调整蓝牙天线外拉的距离。板载蓝牙天线需要与WF0天线91保持特定距离以上，且需要降低天线辐射效率，此时蓝牙天线93的辐射效率一般在20％-30％左右，也就是必须要牺牲蓝牙天线93的射频性能来满足隔离度要求。
本发明实施例中，采用开槽电路结构94提高WF0天线91和WF1天线92之间的隔离度，无需增加WF0天线91和WF1天线92之间的距离，开槽电路结构94设置于WF0天线91和WF1天线92之间，通过调整开槽电路的开槽大小和位置，即可提高WF0天线91和WF1天线92之间的隔离度，同时保证WF0天线91和WF1天线92的辐射效率。
本发明实施例中，采用共振电路结构95提高WF0天线91和蓝牙天线93之间的隔离度，无需增加WF0天线91和蓝牙天线93之间的距离，共振电路结构95设置于WF0天线91和蓝牙天线93之间，即可起到吸收WF0天线91一端对蓝牙天线93一端的干扰作用，以及起到吸收蓝牙天线93一端对WF0天线91一端的干扰作用，提高两者之间的隔离度。共振电路结构95结构简单，所占空间较小，能够保证WF0天线91和蓝牙天线93的辐射效率的同时，将WF0天线91和蓝牙天线93所占空间限制在一个较小的区域范围内。
通过上述两个方面的原因，本发明实施例中的物联模块相对现有技术，能够在保证天线有较高的辐射效率的前提下，将物联模块限制在一个相对较小的空间范围内，从而能够节省电路板的空间。因此，本发明实施例提供的包含上述物联模块的显示装置，能够有效节省空间。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：电路板、设置在所述电路板上的馈电器件和接地端，所述接地端环绕所述馈电器件设置，所述馈电器件和所述接地端之间为第一净空区域，其中，
所述馈电器件包括馈电点以及和所述馈电点连接的馈线，所述馈电点、所述馈线和所述接地端的部分形成第一回路，环形设置的所述接地端形成第二回路；
所述馈电点用于接收电磁波信号，并将所述电磁波信号传输到所述馈线，以在所述第一回路中形成第一交变电流；
所述接地端用于在所述第一交变电流的作用下，在所述第二回路形成第二交变电流，并通过所述第二交变电流辐射所述电磁波信号。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述馈电器件还包括第一电容，所述第一电容设置在所述馈线远离所述馈电点的一端上，其中，
所述第一电容用于调整所述天线结构的工作频率。
3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述天线结构还包括至少一个第二电容，所述至少一个第二电容设置在所述第一净空区域内，其中：
所述至少一个第二电容用于调整所述天线结构的工作频率。
4.根据权利要求3所述的结构，其特征在于，所述天线结构还包括电感，所述电感与其中一个第二电容连接，其中，
所述电感和所述第二电容协同用于调整所述天线结构的工作频率。
5.一种物联模块，其特征在于，包括第一天线结构、第二天线结构和隔离装置，其中：
所述第一天线结构为如权利要求1-4任一项所述的天线结构，所述第二天线结构为如权利要求1-4任一项所述的天线结构；
所述隔离装置位于所述第一天线结构和所述第二天线结构之间，用于提高所述第一天线结构和所述第二天线结构的隔离度。
6.根据权利要求5所述的模块，其特征在于，所述第一天线结构和所述第二天线结构均为WIFI天线，其中，
所述隔离装置包括开槽电路，所述第一天线结构和所述第二天线结构之间的相位差与开槽的位置和大小相关，所述第一天线结构和所述第二天线结构的隔离度与所述相位差相关。
7.根据权利要求6所述的模块，其特征在于，所述开槽电路上还设置有调整器件，所述调整器件和所述开槽电路协同用于提高所述第一天线结构和所述第二天线结构的隔离度。
8.根据权利要求7所述的模块，其特征在于，所述调整器件为电阻或电容。
9.根据权利要求5所述的模块，其特征在于，所述第一天线结构为WIFI天线，所述第二天线结构为蓝牙天线，其中，
所述隔离装置包括共振电路，所述共振电路用于耦合掉所述第一天线结构对所述第二天线结构的辐射，以及耦合掉所述第二天线结构对所述第一天线结构的辐射。
10.根据权利要求9所述的模块，其特征在于，所述共振电路包括多个第三电容，其中，
所述第三电容用于调整所述第一天线结构、所述第二天线结构和所述隔离装置三个端口之间的阻抗，以耦合掉所述第一天线结构对所述第二天线结构的辐射，以及耦合掉所述第二天线结构对所述第一天线结构的辐射。
11.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的天线结构或包括如权利要求5-10任一项所述的物联模块。
CN201910517047.8A 2019-06-14 2019-06-14 天线结构、物联模块和显示装置 Pending CN112086742A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910517047.8A CN112086742A (zh) 2019-06-14 2019-06-14 天线结构、物联模块和显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910517047.8A CN112086742A (zh) 2019-06-14 2019-06-14 天线结构、物联模块和显示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112086742A true CN112086742A (zh) 2020-12-15

Family

ID=73734075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910517047.8A Pending CN112086742A (zh) 2019-06-14 2019-06-14 天线结构、物联模块和显示装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112086742A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114976620A (zh) * 2022-06-15 2022-08-30 深圳市中天迅通信技术股份有限公司 高隔离度的mimo天线和多模网关

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102570028A (zh) * 2010-12-08 2012-07-11 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 临近频段间实现天线高隔离的系统及方法
CN103441333A (zh) * 2013-08-21 2013-12-11 刘扬 同步双频电路板辐射天线
CN204230430U (zh) * 2014-12-05 2015-03-25 深圳市信维通信股份有限公司 Wifi终端的mimo天线结构
US20150091774A1 (en) * 2013-10-02 2015-04-02 Acer Incorporated Mobile communication device
TW201526383A (zh) * 2013-12-31 2015-07-01 Metal Ind Res & Dev Ct 具高隔離度之天線系統
CN104795628A (zh) * 2015-04-07 2015-07-22 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 一种利用pcb板净空实现双频谐振的地辐射天线
CN105140640A (zh) * 2015-08-24 2015-12-09 联想(北京)有限公司 一种天线及电子设备
CN107275783A (zh) * 2017-06-23 2017-10-20 曲龙跃 一种具有高隔离度的一体式双天线系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102570028A (zh) * 2010-12-08 2012-07-11 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 临近频段间实现天线高隔离的系统及方法
CN103441333A (zh) * 2013-08-21 2013-12-11 刘扬 同步双频电路板辐射天线
US20150091774A1 (en) * 2013-10-02 2015-04-02 Acer Incorporated Mobile communication device
TW201526383A (zh) * 2013-12-31 2015-07-01 Metal Ind Res & Dev Ct 具高隔離度之天線系統
CN204230430U (zh) * 2014-12-05 2015-03-25 深圳市信维通信股份有限公司 Wifi终端的mimo天线结构
CN104795628A (zh) * 2015-04-07 2015-07-22 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 一种利用pcb板净空实现双频谐振的地辐射天线
CN105140640A (zh) * 2015-08-24 2015-12-09 联想(北京)有限公司 一种天线及电子设备
CN107275783A (zh) * 2017-06-23 2017-10-20 曲龙跃 一种具有高隔离度的一体式双天线系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114976620A (zh) * 2022-06-15 2022-08-30 深圳市中天迅通信技术股份有限公司 高隔离度的mimo天线和多模网关

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3896790B1 (en) Antenna structure and communication terminal
JP7103556B2 (ja) アンテナシステム及び端末デバイス
US9748661B2 (en) Antenna for achieving effects of MIMO antenna
CN113451741B (zh) 一种天线及终端设备
EP3767742B1 (en) Antenna device and mobile terminal
KR20000019433A (ko) 송수신 일체형 마이크로 스트립 패치 안테나
EP3300170B1 (en) Antenna and user equipment
JP2002076757A (ja) スロットアンテナを用いた無線端末
US20230318180A1 (en) Antenna Structure and Electronic Device
WO2024027258A1 (zh) 天线结构及电子设备
CN108539366B (zh) 天线结构
US20240072440A1 (en) Antenna assembly and electronic device
CN110829023B (zh) 天线模组及终端
CN112086742A (zh) 天线结构、物联模块和显示装置
KR20120088564A (ko) 멀티모드 고주파 모듈
CN108432048B (zh) 一种缝隙天线和终端
CN112018519B (zh) 一种天线结构及电子设备
JP7243966B2 (ja) アンテナシステム及び端末デバイス
WO2023273604A1 (zh) 天线模组及电子设备
WO2023185083A1 (zh) 一种终端天线及电子设备
WO2023273607A1 (zh) 天线模组及电子设备
EP4283783A1 (en) Terminal monopole antenna
WO2023221866A1 (zh) 天线、电路板及电子设备
CN117477222A (zh) 天线及通讯设备
CN115863970A (zh) 天线组件及电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination