CN112542689A - 一种多辐射体天线和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于无线通信传输中的天线技术领域，公开一种多辐射体天线，包括：铺设于印制电路板的馈电电路、信号线、地线、一个第一辐射体、M个第二辐射体和一个第三辐射体，M为正整数；其中，馈电电路一端连接信号线，另一端连接第一辐射体；信号线一端连接馈电电路，另一端连接第三辐射体；M个第二辐射体设置在第一辐射体和第三辐射体之间的信号线的路径上；相邻的两个辐射体之间通过一个地线组相连接，一个地线组包括两根地线，两根地线分别设置在信号线两侧且与信号线设有缝隙，每个地线组与信号线构成一个共面波导。本发明的天线可实现高增益、全方位辐射。

Description

一种多辐射体天线和电子设备

技术领域

本发明涉及无线通信传输中的天线技术领域，特别涉及一种具有高增益和全方位辐射特征的多辐射体天线。

背景技术

天线已经成为各种无线设备中的必备装置，用以发射和接收电磁波信号达到通信的目的。偶极子天线是目前为止结构最简单、性能较好、应用最广泛的一类天线。传统的偶极子天线由一对对称放置的导体(振子)构成，振子相互靠近的两端分别与馈电电路相连。常见的偶极子天线由两根共轴的直导线构成，根据实际需求，两根共轴的直导线可以演变成更为复杂的形状(笼形天线、蝙蝠翼天线等)。

图1展示了一种传统偶极子天线的结构示意图。馈电电路103位于第一振子101和第二振子102之间，用于连接两个振子。理论上，第一振子101的长度和第二振子102的长度相等，产生共振频率并进行全向辐射。最常见的偶极子天线是半波天线，即两个振子的长度均约为四分之一个波长。虽然传统偶极子天线具有全方位辐射的特性，但是增益较低，发射和接收信号的距离有限。

随着物联网和第五代通信系统的推广和应用，新型天线技术需要具备覆盖率广、通信速率快等特点，从而对高增益和全方位辐射的天线技术提出需求。高增益天线通过提高天线的方向性，使得信号的传播距离更远，穿透性和抗干扰能力也更强。但是传统的高增益天线(例如贴片天线和喇叭天线等)通过牺牲天线的全方位特性来提高增益，因而几乎只能对正前方有效，波束窄，覆盖范围小，因而不能满足各种无线终端产品的要求，尤其是WiFi6产品等。因而，有必要提出一种同时具有高增益和全方位辐射特征的天线，以满足终端产品日益增长的需求，提高通信速率。

发明内容

本发明实施例提供了一种多辐射体天线，以解决现有技术中偶极子天线增益较低，发射和接收信号的距离有限的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种多辐射体天线。

在一些可选实施例中，多辐射体天线，包括：

铺设于印制电路板的馈电电路200、信号线201、地线、一个第一辐射体、M个第二辐射体和一个第三辐射体，M为正整数；其中，

馈电电路200一端连接信号线201，另一端连接第一辐射体；

信号线201一端连接馈电电路200，另一端连接第三辐射体；

M个第二辐射体设置在第一辐射体和第三辐射体之间的信号线201的路径上；

相邻的两个辐射体之间通过一个地线组相连接，一个地线组包括两根地线，两根地线分别设置在信号线201两侧且与信号线201设有缝隙，每个地线组与信号线构成一个共面波导。

可选地，任意一个所述共面波导中，两根地线的电流分布相同，且均与信号线201的电流方向相反；共面波导工作在N个波长，N为正整数。

可选地，所述第一辐射体包括第一振子211、第二振子212和第三振子213，所述第二辐射体包括第四振子214、第五振子215、第六振子216和第七振子217，所述第三辐射体包括第八振子218、第九振子219和第十振子220；

第一地线组包括第一地线202a和第二地线202b，用于连接相邻的第一辐射体和第二辐射体；第二地线组包括第三地线203a和第四地线203b，用于连接相邻的第二辐射体和第三辐射体；

所述第一地线202a一端连接所述第一辐射体中的第一振子211，另一端连接所述第二辐射体中的第六振子216；所述第二地线202b一端连接所述第一辐射体中的第二振子212，另一端连接所述第二辐射体中的第七振子217；

所述第三地线203a一端连接所述第二辐射体中的第四振子214，另一端连接所述第三辐射体中的第八振子218；所述第四地线203b一端连接所述第二辐射体中的第五振子215，另一端连接所述第三辐射体中的第九振子219；

所述信号线201一端连接所述馈电电路200，另一端连接所述第三辐射体中的第十振子220；

所述馈电电路一端连接所述信号线201，另一端连接第一辐射体中的第三振子213。

可选地，多辐射体天线还包括M-1个第三地线组，M≥2，每个第三地线组包括第五地线和第六地线，第三地线组用于连接相邻的两个第二辐射体；

第五地线一端连接上一级第二辐射体的第四振子，另一端连接下一级第二辐射体的第六振子；

第六地线一端连接上一级第二辐射体的第五振子，另一端连接下一级第二辐射体的第七振子。

可选地，通过调节所述第一振子211长度、所述第二振子212长度和所述第三振子213长度中的任意一个或者任意多个来调节所述第一辐射体的共振频率。

可选地，通过调节所述第四振子214长度、所述第五振子215长度、所述第六振子216长度和所述第七振子217长度中的任意一个或者任意多个来调节所述第二辐射体的共振频率。

可选地，通过调节所述第八振子218长度、所述第九振子219长度和所述第十振子220长度中的任意一个或者任意多个来调节所述第三辐射体的共振频率。

可选地，所述第一振子211和所述第二振子212均呈L型且关于信号线201镜像对称，所述第三振子213呈倒U型；

所述第四振子214和所述第五振子215均呈L型且关于信号线201镜像对称，所述第六振子216和所述第七振子217均呈倒L型且关于信号线201镜像对称；

所述第八振子218和所述第九振子219均呈倒L型且关于信号线201镜像对称，所述第十振子220呈U型。

可选地，所述第一振子211、所述第二振子212、所述第四振子214、所述第五振子215、所述第六振子216、所述第七振子217、所述第八振子218、所述第九振子219的竖边均在外侧，横边均在内侧；

相邻的第一辐射体和第二辐射体，所述第一辐射体的第一振子211的横边端子与所述第二辐射体的第六振子216的横边端子通过所述第一地线202a相连接，所述第一辐射体的第二振子212的横边端子与所述第二辐射体的第七振子217的横边端子通过所述第二地线202b相连接；

相邻的第二辐射体和第三辐射体，所述第二辐射体的第四振子214的横边端子与所述第三辐射体的第八振子的横边端子通过第三地线203a相连接，所述第二辐射体的第五振子215的横边端子与所述第三辐射体的第九振子的横边端子通过第四地线203b相连接。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种电子设备。

在一些可选实施例中，所述电子设备包括上述任一项可选实施例所述的多辐射体天线。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

(1)可实现高增益、全方位辐射的特征，具有信号覆盖率广、通信速率快、传播距离远等优势，具有更广阔的应用前景。

(2)利用共面波导(CPW)连接多个辐射体，可通过电路板印刷技术实现，有利于降低制造成本，简化制造工艺，缩短制造周期，提高产品良率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是一种传统偶极子天线的结构示意图；

图2a是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图2b是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图2c是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线产生的电流分布示意图；

图2d是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3a是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3b是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3c是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3d是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3e是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3f是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3g是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3h是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3i是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3j是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3k是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3l是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3m是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3n是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3o是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3p是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图3q是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的结构示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的S参数图；

图5是根据一示例性实施例示出的多辐射体天线的辐射图；

附图标记：

1、第一辐射体；2、第二辐射体；3、第三辐射体；6、地线组；200、馈电电路；201、信号线；211、第一振子；212、第二振子；213、第三振子；214、第四振子；215、第五振子；216、第六振子；217、第七振子；218、第八振子；219、第九振子；220、第十振子；202a、第一地线；202b、第二地线；203a、第三地线；203b、第四地线。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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文和简化描述，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。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本文中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

本文中，术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

图2a示出了本发明的多辐射体天线的一个可选实施例。

该可选实施例中，多辐射体天线包括：馈电电路200、信号线201、地线、一个第一辐射体1、M个第二辐射体2和一个第三辐射体3，M为正整数，上述各个部分(即馈电电路、信号线、地线、第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体)均铺设于印制电路板上(PCB)。馈电电路200一端连接信号线201，另一端连接第一辐射体1，用以馈入RF信号；信号线201一端连接馈电电路200，另一端连接第三辐射体3；M个第二辐射体2设置在第一辐射体1和第三辐射体3之间的信号线201的路径上；相邻的两个辐射体之间通过一个地线组6相连接，一个地线组6包括两根地线，两根地线分别设置在信号线201两侧且与信号线设有缝隙，每个地线组6与信号线201构成一个共面波导，多个共面波导共用信号线201。每根地线与信号线202之间设有缝隙且间距很小，其间距通常远远小于一个波长，优选地，其间距小于0.02个波长。共面波导作为一种平面结构的传输线，用以传输信号，并将能量均匀分配予第一辐射体、M个第二辐射体和第三辐射体，从而达到信号叠加的效果，在增强方向性的同时保持了全方位辐射特性。

可选地，任意一个上述共面波导中，通过调节信号线201的宽度、该共面波导的地线组中一根地线和信号线201之间的间距、该共面波导的地线组中另一根地线和信号线201之间的间距中的任意一个或者任意多个来调节该共面波导的特征阻抗。

可选地，同一地线组中两根地线分别位于信号线201的两侧且关于信号线201对称设置。

可选地，任意一个上述共面波导中，两根地线的电流分布相同，且均与信号线201的电流方向相反；共面波导工作在N个波长，N为正整数，使得相邻两个辐射体的电流分布方向一致。当N＝1时，共面波导工作在1个波长。

图2b示出了本发明的多辐射体天线的一个可选实施例。

如图2b所示，该可选实施例中，多辐射体天线包括馈电电路200、信号线201、地线、一个第一辐射体1、一个第二辐射体2和一个第三辐射体3，即M＝1，第二辐射体2设置在第一辐射体1和第三辐射体3之间的信号线201的路径上。第一辐射体1包括第一振子211、第二振子212和第三振子213，第二辐射体2包括第四振子214、第五振子215、第六振子216和第七振子217，第三辐射体3包括第八振子218、第九振子219和第十振子220；第一辐射体1和第二辐射体2通过第一地线组相连接，第一地线组包括第一地线202a和第二地线202b；第二辐射体2和第三辐射体3通过第二地线组相连接，第二地线组包括第三地线203a和第四地线203b。第一地线202a和第二地线202b分别设置在信号线201两侧且与信号线201设有缝隙，第三地线203a和第四地线203b分别设置在信号线201两侧且与信号线201设有缝隙，第一地线202a、第二地线202b和信号线201构成一个共面波导，第三地线203a、第四地线203b和信号线201构成一个共面波导，两个共面波导共用信号线201。第一地线202a、第二地线202b、第三地线203a或者第四地线203b与信号线202之间设有缝隙且间距很小，其间距通常远远小于一个波长，优选地，其间距小于0.02个波长。

可选地，第一地线202a和第二地线202b分别位于信号线201的两侧且关于信号线201对称设置。可选地，第三地线203a和第四地线203b分别位于信号线201的两侧且关于信号线201对称设置。

如图2b所示，该可选实施例中，第一地线202a一端连接第一辐射体中的第一振子211，另一端连接第二辐射体中的第六振子216；第二地线202b一端连接第一辐射体中的第二振子212，另一端连接第二辐射体中的第七振子217；第三地线203a一端连接第二辐射体中的第四振子214，另一端连接第三辐射体中的第八振子218；第四地线203b一端连接第二辐射体中的第五振子215，另一端连接第三辐射体中的第九振子219。信号线201一端连接馈电电路200，另一端连接第三辐射体中的第十振子220；馈电电路200一端连接信号线201，另一端连接第一辐射体中的第三振子213。

图2b所示可选实施例中，馈电电路200、信号线201、第一地线202a、第二地线202b、第三地线203a、第四地线203b、第一辐射体1、第二辐射体2和第三辐射体3铺设于印制电路板(PCB)。可选地，馈电电路200、信号线201、第一地线202a、第二地线202b、第三地线203a、第四地线203b、第一辐射体1、第二辐射体2和第三辐射体3铺设于同一块印制电路板(PCB)。

第一地线202a、第二地线202b和信号线201构成第一共面波导，第三地线203a、第四地线203b和信号线201构成第二共面波导，第一共面波导和第二共面波导共用信号线201。共面波导作为一种平面结构的传输线，用以传输信号，并将能量均匀分配予第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体，从而达到信号叠加的效果，在增强方向性的同时保持了全方位辐射特性。

可选地，通过调节信号线201的宽度、第一地线202a和信号线201之间的间距、第二地线202b和信号线201之间的间距中的任意一个或者任意多个来调节第一共面波导的特征阻抗。例如，通过调节信号线201的宽度来调节第一共面波导的特征阻抗。再例如，通过调节第一地线202a和信号线201之间的间距以及第二地线202b和信号线201之间的间距来调节第一共面波导的特征阻抗。再例如，通过调节信号线201的宽度、第一地线202a和信号线201之间的间距以及第二地线202b和信号线201之间的间距来调节第一共面波导的特征阻抗。

可选地，通过调节信号线201的宽度、第三地线203a和信号线201之间的间距、第四地线203b和信号线201之间的间距中的任意一个或者任意多个来调节第二共面波导的特征阻抗。例如，通过调节信号线201的宽度来调节第二共面波导的特征阻抗。再例如，通过调节第三地线203a和信号线201之间的间距以及第四地线203b和信号线201之间的间距来调节第二共面波导的特征阻抗。再例如，通过调节信号线201的宽度、第三地线203a和信号线201之间的间距以及第四地线203b和信号线201之间的间距来调节第二共面波导的特征阻抗。

图2c示出了上述可选实施例中多辐射体天线中产生的电流分布示意图，用以阐述本发明的工作原理。

如图2c所示，并结合图2b，第一地线202a和第二地线202b的电流分布相同，且均与信号线201的电流方向相反，该电流模式构成了第一共面波导的基本特征。第三地线203a和第四地线203b的电流分布相同，且均与信号线201的电流方向相反，该电流模式构成了第二共面波导的基本特征。第一共面波导的上下两端生成强电流区域(以较粗箭头标记)且电流分布相同，中间位置亦生成强电流区域且与上下两端的强电流区域的电流分布相反，此外第一共面波导在其上端与中间位置之间的区域以及其下端与中间位置之间的区域生成两个弱电流区域(以较细箭头标记)。第二共面波导的上下两端生成强电流区域且电流分布相同，中间位置亦生成强电流区域且与上下两端的强电流区域的电流分布相反，此外第二共面波导在其上端与中间位置之间的区域以及其下端与中间位置之间的区域生成两个弱电流区域(以较细箭头标记)亦生成两个弱电流区域。由电流分布可知，第一共面波导和第二共面波导均工作在一个波长，即其有效电流长度为一个波长，该特征使得第一辐射体的电流分布方向、第二辐射体的电流分布方向和第三辐射体的电流分布方向一致，从而在不改变全方位辐射特征的前提下，实现信号叠加，提高方向性和增益。在另一些可选实施例中，第一共面波导的长度和第二共面波导的长度也可以是N个波长，N为正整数。

根据本发明实施例可知，由第一振子211、第二振子212及第三振子213构成的第一辐射体通过第一共面波导连接由第四振子214、第五振子215、第六振子216及第七振子217构成的第二辐射体，即第一辐射体和第二辐射体分别位于第一共面波导的两端，且间距约为一个波长，即第一共面波导的有效电流长度约为一个工作波长。在另一些可选实施例中，第一辐射体和第二辐射体分别位于第一共面波导的两端，且间距约为N个波长，N为正整数。由第四振子214、第五振子215、第六振子216及第七振子217构成的第二辐射体通过第二共面波导连接由第八振子218、第九振子219及第十振子220构成的第三辐射体，即第二辐射体和第三辐射体分别位于第二共面波导(CPW)的两端，且间距约为一个波长，即第二共面波导的有效电流长度约为一个工作波长。在另一些可选实施例中，第二辐射体和第三辐射体分别位于第二共面波导的两端，且间距约为N个波长，N为正整数。

可选地，通过调节第一振子211长度、第二振子212长度和第三振子213长度中的任意一个或者多个来调节第一辐射体的共振频率，第一振子211长度、第二振子212长度和第三振子213长度共同决定第一辐射体的共振频率。可选地，通过调节第一振子211长度、第二振子212长度和第三振子213长度中的任意一个实现第一辐射体共振频率的调节，例如只调节第三振子213长度即可实现第一辐射体共振频率的调节。可选地，通过调节第一振子211长度、第二振子212长度和第三振子213长度中的任意两个实现第一辐射体共振频率的调节，例如通过调节第一振子211长度和第二振子212长度实现第一辐射体共振频率的调节。可选地，通过调节第一振子211长度、第二振子212长度和第三振子213长度实现第一辐射体共振频率的调节。

可选地，通过调节第四振子214长度、第五振子215长度、第六振子216长度和第七振子217长度中的任意一个或者任意多个来调节第二辐射体的共振频率，第四振子214长度、第五振子215长度、第六振子216长度和第七振子217长度共同决定第二辐射体的共振频率。可选地，通过调节第四振子214长度、第五振子215长度、第六振子216长度和第七振子217长度中的任意一个实现第二辐射体共振频率的调节，例如只调节第六振子216长度即可实现第二辐射体共振频率的调节。可选地，通过调节第四振子214长度、第五振子215长度、第六振子216长度和第七振子217长度中的任意两个实现第二辐射体共振频率的调节，例如通过调节第四振子214长度和第五振子215长度实现第二辐射体的共振频率的调节。可选地，通过调节第四振子214长度、第五振子215长度、第六振子216长度和第七振子217长度中的任意三个实现第二辐射体共振频率的调节，例如通过调节第四振子214长度、第五振子215长度和第六振子216长度实现第二辐射体共振频率的调节。可选地，通过调节第四振子214长度、第五振子215长度、第六振子216长度和第七振子217长度实现第二辐射体的共振频率的调节。

可选地，通过调节第八振子218长度、第九振子219长度和第十振子220长度中的任意一个或者任意多个来调节第三辐射体的共振频率，第八振子218长度、第九振子219长度和第十振子220共同决定第三辐射体的共振频率。可选地，通过调节第八振子218长度、第九振子219长度和第十振子220长度中的任意一个实现第三辐射体共振频率的调节，例如只调节第十振子220长度即可实现第三辐射体共振频率的调节。可选地，通过调节第八振子218长度、第九振子219长度和第十振子220长度中的任意两个实现第三辐射体共振频率的调节，例如通过调节第八振子218长度和第九振子219长度实现第三辐射体共振频率的调节。可选地，通过调节第八振子218长度、第九振子219长度和第十振子220长度实现第三辐射体共振频率的调节。

可选地，第一振子211和第二振子212均呈L型。可选地，第一振子211和第二振子212在信号线201两侧对称设置。可选地，第一振子211和第二振子212均呈L型且关于信号线201镜像对称。可选地，第三振子213呈倒U型。当然，根据本发明的教导以及根据具体的设计要求，第一振子211、第二振子212、第三振子213的形状和第一辐射体的结构还可以采用其他变形。

可选地，第四振子214和第五振子215均呈L型且关于信号线201镜像对称，第四振子214和第五振子215与第三辐射体相邻，第六振子216和第七振子217均呈倒L型且关于信号线(201)镜像对称，第六振子216和第七振子217与第一辐射体相邻。当然，根据本发明的教导以及根据具体的设计要求，第四振子214、第五振子215、第六振子216和第七振子217的形状和第二辐射体的结构还可以采用其他变形。

可选地，第八振子218和第九振子219均呈倒L型。可选地，第八振子218和第九振子219在信号线201两侧对称设置。可选地，第八振子218和第九振子219均呈倒L型且关于信号线201镜像对称。可选地，第十振子220呈U型。当然，根据本发明的教导以及根据具体的设计要求，第八振子218、第九振子219、第十振子220的形状和第三辐射体的结构还可以采用其他变形。

图2b所示实施例中，天线所有结构均位于同一平面。第一振子211和第二振子212均呈L型且以信号线201镜像对称，第一振子211的横边和第二振子212的横边设置在内侧，第一振子211的竖边和第二振子212的竖边设置在外侧。第三振子213呈倒U型且位于图2a所示平面图中第一振子211和第二振子212的下方。第四振子214和第五振子215均呈L型且关于信号线201镜像对称，第四振子214和第五振子215与第三辐射体相邻，第四振子214的横边和第五振子215的横边设置在内侧，第四振子214的竖边和第五振子215的竖边设置在外侧。第六振子216和第七振子217均呈倒L型且关于信号线201镜像对称，第六振子216和第七振子217与第一辐射体相邻，第六振子216的横边和第七振子217的横边设置在内侧，第六振子216的竖边和第七振子217的竖边设置在外侧。第八振子218和第九振子219均呈倒L型且关于信号线201镜像对称，第八振子218的横边和第九振子219的横边设置在内侧，第八振子218的竖边和第九振子219的竖边设置在外侧。第十振子220呈U型且位于图2a所示平面图中第八振子218和第九振子219的上方。上述内侧和外侧是相对于与信号线201的距离而言，振子的L型结构的横边更靠近信号线201则位于内侧，L型结构的竖边更远离信号线201则位于外侧。第一振子211的横边端子与第六振子216的横边端子通过第一地线202a相连接，第二振子212的横边端子与第七振子217的横边端子通过第二地线202b相连接。第四振子214的横边端子与第八振子218的横边端子通过第三地线203a相连接，第五振子215的横边端子与第九振子219的横边端子通过第四地线203b相连接。信号线201一端连接馈电电路200，另一端连接第十振子220的横边。馈电电路200一端连接信号线201，另一端连接第三振子213的横边。

当然，图2b所示实施例的天线结构仅为示意性的，根据本发明的教导以及根据具体的设计要求，各部分的形状以及天线的整体结构还可以采用其他变形。例如，第一振子211、第二振子212、第三振子213、第四振子214、第五振子215、第六振子216、第七振子217、第八振子218、第九振子219和第十振子220还可以采用其他形状，第一地线202a一端连接第一振子211上的某个部位，另一端连接第六振子216上的某个部位，第四地线203b的一端连接第五振子215上的某个部位，另一端连接第九振子219上的某个部位。

图2d示出了本发明的多辐射体天线的一个可选实施例。

该可选实施例中，多辐射体天线包括馈电电路300、信号线301、地线、一个第一辐射体、M个第二辐射体和一个第三辐射体，M为正整数且M≥2。第一辐射体包括第一振子311、第二振子312和第三振子313，每个第二辐射体包括第四振子314、第五振子315、第六振子316和第七振子317，第三辐射体包括第八振子318、第九振子319和第十振子320。

第一地线组包括第一地线302a和第二地线302b，用于连接相邻的第一辐射体和第二辐射体；第二地线组包括第三地线304a和第四地线304b，用于连接相邻的第二辐射体和第三辐射体；多辐射体天线还包括M-1个第三地线组，每个第三地线组包括第五地线303a和第六地线303b，第三地线组用于连接相邻的两个第二辐射体。第一地线302a一端连接第一辐射体中的第一振子311，另一端连接与第一辐射体相邻的第二辐射体中的第六振子316；第二地线302b一端连接第一辐射体中的第二振子312，另一端连接与第一辐射体相邻的第二辐射体中的第七振子317。第三地线304a一端连接与第三辐射体相邻的第二辐射体中的第四振子314，另一端连接第三辐射体中的第八振子318；第四地线304b一端连接与第三辐射体相邻的第二辐射体中的第五振子315，另一端连接第三辐射体中的第九振子319。第五地线303a一端连接上一级第二辐射体的第四振子314，另一端连接下一级第二辐射体的第六振子316；第六地线303b一端连接上一级第二辐射体的第五振子315，另一端连接下一级第二辐射体的第七振子317。信号线301一端连接馈电电路300，另一端连接第三辐射体中的第十振子320。馈电电路300一端连接信号线301，另一端连接第一辐射体中的第三振子313。

多辐射体天线的各个部分(即馈电电路、信号线、地线、第一辐射体、M个第二辐射体、第三辐射体)均铺设于印制电路板上(PCB)。

第一地线302a、第二地线302b和信号线301构成第一共面波导，第三地线304a、第四地线304b和信号线301构成第二共面波导，M-1第三地线组和信号线301构成M-1个第三共面波导，第一共面波导、第二共面波导和M-1个第三共面波导共用信号线301。共面波导作为一种平面结构的传输线，用以传输信号，并将能量均匀分配予第一辐射体、M个第二辐射体和第三辐射体，从而达到信号叠加的效果，在增强方向性的同时保持了全方位辐射特性。可选地，第三共面波导工作在N个波长，N为正整数，使得相邻两个第二辐射体的电流分布方向一致。当N＝1时，第三共面波导工作在1个波长。

在另一些可选实施例中，上述实施例中的天线结构还包括容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合，用以实现天线的小型化。容性元件具有电容成分，可以为集总元件，例如芯片电容器、变容二极管、晶体管等，也可以为分布元件，例如平行导线、传输线等。感性元件具有电感成分，可以为集总元件，例如芯片电感器、芯片电阻器等，也可以为分布元件，例如导线、线圈等。

可选地，第一辐射体包括容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合，用以实现辐射体单元的小型化。可选地，第三振子上串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合。如图3a所示，第三振子213的端子处串联一个感性元件261。如图3b所示，第三振子213的中部串联一个感性元件262。可选地，第一振子211上串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合。如图3c所示，第一振子211的端子处串联一个感性元件263。可选地，第二振子212上串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合。如图3d所示，第二振子212的中部串联一个感性元件264。图3a至图3d所示实施例结构仅为示意性的，第一振子211、第二振子212或者第三振子213结构上任意位置都可串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合，用以实现辐射体单元的小型化，容性元件的数量可以是一个或者多个，感性元件的数量可以是一个或者多个。

可选地，第三辐射体包括容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合，用以实现辐射体单元的小型化。可选地，第十振子220上串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合。如图3e所示，第十振子220的端子处串联一个感性元件265。如图3f所示，第十振子220的中部串联一个感性元件266。可选地，第八振子218上串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合。如图3g所示，第八振子218的中部串联一个感性元件267。可选地，第九振子219上串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合。如图3h所示，第九振子219的端子处串联一个感性元件268。图3e至图3h所示实施例结构仅为示意性的，第八振子218、第九振子219或者第十振子220结构上任意位置都可串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合，用以实现辐射体单元的小型化，容性元件的数量可以是一个或者多个，感性元件的数量可以是一个或者多个。

可选地，第二辐射体包括容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合，用以实现辐射体单元的小型化。可选地，第四振子214上串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合。如图3i所示，第四振子214的端子处串联一个感性元件281。可选地，第五振子215上串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合。如图3j所示，第五振子215的中部串联一个感性元件282。可选地，第六振子216上串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合。如图3k所示，第六振子216的中部串联一个感性元件283。可选地，第七振子217上串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合。如图3l所示，第七振子217的端子处串联一个感性元件284。图3i至图3l所示实施例结构仅为示意性的，第四振子214、第五振子215、第六振子216或者第七振子217结构上任意位置都可串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合，用以实现辐射体单元的小型化，容性元件的数量可以是一个或者多个，感性元件的数量可以是一个或者多个。

可选地，各个共面波导(CPW)中包括容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合，用以缩短共面波导(CPW)的长度。可选地，地线上串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合。如图3m所示，第一地线202a上串联一个感性元件271。可选地，第二地线202b上串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合。如图3n所示，第二地线202b上串联一个感性元件272。可选地，信号线201上串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合。如图3o所示，信号线201上串联一个感性元件273。可选地，地线和信号线之间连接容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合。如图3p所示，第一地线202a和信号线201之间连接一个容性元件274。如图3q所示，第二地线202b和信号线201之间连接一个容性元件275。图3m至图3q所示实施例结构仅为示意性的，地线或者信号线结构上的任意位置都可串联容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合，地线和信号线之间任意位置都可连接容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合，用以实现辐射体单元的小型化，容性元件的数量可以是一个或者多个，感性元件的数量可以是一个或者多个。

图4示出了图2b所示实施例多辐射体天线的S参数图。

如图4所示，曲线400是多辐射体天线产生的反射系数，其共振频率在2.45GHz附近，具有宽带特性。由此可知，由第一振子、第二振子及第三振子构成的第一辐射体、由第四振子、第五振子、第六振子及第七振子构成的第二辐射体和由第八振子、第九振子及第十振子均工作在同一频段，共同产生天线的共振频率并决定了天线的反射系数。

图5示出了图2b所示实施例多辐射体天线的辐射图。

如图5所示，曲线500是多辐射体天线在H面产生的辐射图，辐射图形状接近圆形，最大增益值超过5dBi，而传统偶极子天线的最大增益值仅为1-2dBi。由此可知，本发明天线结构中的第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体的全方位辐射特征都没有改变，增益值明显增大。通过共面波导连接的三个辐射体产生了信号叠加的效果，进而实现了高增益、全方位辐射的特征，具有信号覆盖率广、通信速率快、传播距离远等优势。

在另一些可选实施例中，本发明实施例还提出了一种电子设备，该电子设备包括上述任一项可选实施例所述的多辐射体天线。例如，电子设备是路由器、或者网络盒子、或者机顶盒、或者无线接入点设备、或者车载台、或者无人机等。

本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种多辐射体天线，其特征在于，包括：

铺设于印制电路板的馈电电路(200)、信号线(201)、地线、一个第一辐射体、M个第二辐射体和一个第三辐射体，M为正整数；其中，

馈电电路(200)一端连接信号线(201)，另一端连接第一辐射体；

信号线(201)一端连接馈电电路(200)，另一端连接第三辐射体；

M个第二辐射体设置在第一辐射体和第三辐射体之间的信号线(201)的路径上；

相邻的两个辐射体之间通过一个地线组相连接，一个地线组包括两根地线，两根地线分别设置在信号线(201)两侧且与信号线(201)设有缝隙，每个地线组与信号线构成一个共面波导。

2.如权利要求1所述的一种多辐射体天线，其特征在于，

任意一个所述共面波导中，两根地线的电流分布相同，且均与信号线(201)的电流方向相反；共面波导工作在N个波长，N为正整数。

3.如权利要求1所述的一种多辐射体天线，其特征在于，

所述第一辐射体包括第一振子(211)、第二振子(212)和第三振子(213)，所述第二辐射体包括第四振子(214)、第五振子(215)、第六振子(216)和第七振子(217)，所述第三辐射体包括第八振子(218)、第九振子(219)和第十振子(220)；

第一地线组包括第一地线(202a)和第二地线(202b)，用于连接相邻的第一辐射体和第二辐射体；第二地线组包括第三地线(203a)和第四地线(203b)，用于连接相邻的第二辐射体和第三辐射体；

所述第一地线(202a)一端连接所述第一辐射体中的第一振子(211)，另一端连接所述第二辐射体中的第六振子(216)；所述第二地线(202b)一端连接所述第一辐射体中的第二振子(212)，另一端连接所述第二辐射体中的第七振子(217)；

所述第三地线(203a)一端连接所述第二辐射体中的第四振子(214)，另一端连接所述第三辐射体中的第八振子(218)；所述第四地线(203b)一端连接所述第二辐射体中的第五振子(215)，另一端连接所述第三辐射体中的第九振子(219)；

所述信号线(201)一端连接所述馈电电路(200)，另一端连接所述第三辐射体中的第十振子(220)；

所述馈电电路一端连接所述信号线(201)，另一端连接第一辐射体中的第三振子(213)。

4.如权利要求3所述的一种多辐射体天线，其特征在于，

还包括M-1个第三地线组，M≥2，每个第三地线组包括第五地线和第六地线，第三地线组用于连接相邻的两个第二辐射体；

第五地线一端连接上一级第二辐射体的第四振子，另一端连接下一级第二辐射体的第六振子；

第六地线一端连接上一级第二辐射体的第五振子，另一端连接下一级第二辐射体的第七振子。

5.如权利要求3所述的一种多辐射体天线，其特征在于，

通过调节所述第一振子(211)长度、所述第二振子(212)长度和所述第三振子(213)长度中的任意一个或者任意多个来调节所述第一辐射体的共振频率。

6.如权利要求3所述的一种多辐射体天线，其特征在于，

通过调节所述第四振子(214)长度、所述第五振子(215)长度、所述第六振子(216)长度和所述第七振子(217)长度中的任意一个或者任意多个来调节所述第二辐射体的共振频率。

7.如权利要求3所述的一种多辐射体天线，其特征在于，

通过调节所述第八振子(218)长度、所述第九振子(219)长度和所述第十振子(220)长度中的任意一个或者任意多个来调节所述第三辐射体的共振频率。

8.如权利要求3所述的一种多辐射体天线，其特征在于，

所述第一振子(211)和所述第二振子(212)均呈L型且关于信号线(201)镜像对称，所述第三振子(213)呈倒U型；

所述第四振子(214)和所述第五振子(215)均呈L型且关于信号线(201)镜像对称，所述第六振子(216)和所述第七振子(217)均呈倒L型且关于信号线(201)镜像对称；

所述第八振子(218)和所述第九振子(219)均呈倒L型且关于信号线(201)镜像对称，所述第十振子(220)呈U型。

9.如权利要求8所述的一种多辐射体天线，其特征在于，

所述第一振子(211)、所述第二振子(212)、所述第四振子(214)、所述第五振子(215)、所述第六振子(216)、所述第七振子(217)、所述第八振子(218)、所述第九振子(219)的竖边均在外侧，横边均在内侧；

相邻的第一辐射体和第二辐射体，所述第一辐射体的第一振子(211)的横边端子与所述第二辐射体的第六振子(216)的横边端子通过所述第一地线(202a)相连接，所述第一辐射体的第二振子(212)的横边端子与所述第二辐射体的第七振子(217)的横边端子通过所述第二地线(202b)相连接；

相邻的第二辐射体和第三辐射体，所述第二辐射体的第四振子(214)的横边端子与所述第三辐射体的第八振子的横边端子通过第三地线(203a)相连接，所述第二辐射体的第五振子(215)的横边端子与所述第三辐射体的第九振子的横边端子通过第四地线(203b)相连接。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的多辐射体天线。

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