CN112635975A - 一种5g全频段天线及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种5G全频段天线及电子设备，所述5G全频段天线包括：第一天线体，其能够形成第一频段的谐振频率，所述第一天线体的一端接地，另一端连接馈电点；第二天线体，其位于所述第一天线体上方，并与所述馈电点间形成阻抗匹配；其中，所述第一天线体为寄生环形天线，所述第二天线体能够形成第二频段的谐振频率，并能够与所述第一天线体耦合，以至少形成第三频段的谐振频率。本发明的5G全频段天线体型小巧且支持全频段信号收发。

Description

一种5G全频段天线及电子设备
技术领域
本发明实施例涉及天线领域，特别涉及一种5G全频段天线及电子设备。
背景技术
随着5G网络的逐渐商用，许多产品需要支持5G通信，对于天线来说，如何在小型化以及窄边框的环境下设计5G全频段的天线，是目前研究的热点和难点。目前的解决方案通常包括：
1.尺寸较大的全频段天线；
2.尺寸小但只支持部分频段；
而上述解决方案的缺点是：1.方案1对于小型化和窄边框的产品不适用，因为该类产品没有足够的净空区域放置较大尺寸的天线。2.方案2只能支持部分频段的天线，因此则需要多种天线搭配使用才能满足全频段的需求。
发明内容
本发明提供了一种体型小巧且支持全频段的5G全频段天线，及具有该天线的电子设备。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种5G全频段天线，其特征在于，包括：
第一天线体，其能够形成第一频段的谐振频率，所述第一天线体的一端接地，另一端连接馈电点；
第二天线体，其位于所述第一天线体上方，并与所述馈电点间形成阻抗匹配；
其中，所述第一天线体为寄生环形天线，所述第二天线体能够形成第二频段的谐振频率，并能够与所述第一天线体耦合，以至少形成第三频段的谐振频率。
作为优选，所述第二天线体包括第一枝节和第二枝节，所述第一枝节用于形成所述第二频段的谐振频率，所述第一枝节位于所述第一天线体上方，所述第二枝节位于所述第一天线体及第一枝节之间。
作为优选，所述第二枝节与所述第一天线体间耦合，形成第四频段的谐振频率，所述第四频段的谐振频率经由所述第一天线体的二倍频作用形成所述第三频段的谐振频率。
作为优选，所述第一枝节弯折形成两条平行且间隔设置的子枝节，两条所述子枝节间耦合以用于增加频率带宽。
作为优选，所述第一天线体由多段天线枝节拼接形成，所述第一天线体的一端向外延伸并与所述第二枝节相连，同时与所述馈电点相连。
作为优选，所述第二枝节朝向所述第一天线体延伸部分处设有电容元件，所述电容元件与所述馈电点相连，以配合形成阻抗匹配。
作为优选，所述第二枝节具有至少一个第一弯折部，所述至少一个第一弯折部能够对所述第一枝节做阻抗匹配。
作为优选，所述第二枝节基于所述至少一个第一弯折部能够形成第五频段的谐振频率。
作为优选，所述第二天线体具有第三枝节，所述第三枝节具有至少一个第二弯折部，所述第三枝节基于所述至少一个第二弯折部能够形成第六频段的谐振频率。
本发明另一实施例同时提供一种电子设备，其包括如上所述的5G全频段天线。
基于上述实施例的公开可以获知，本发明实施例具备的有益效果包括通过布设寄生环形天线体、第二天线体以及在二者间构造耦合区域，使得本发明的5G全频段天线能够支持全频段信号收发，而且支持小型化设计，使其能够应用于小型化电子产品中，无需产品提供过多净空区域安置，适用范围广。
附图说明
图1为本发明实施例中的5G全频段天线的结构示意图。
图2为本发明一实施例中的仿真电流分布图。
图3为本发明另一实施例中的仿真电流分布图。
图4为本发明另一实施例中的仿真电流分布图。
图5为本发明另一实施例中的仿真电流分布图。
图6为本发明一实施例中的天线性能图。
图7为本发明另一实施例中的天线效率图。
附图标记：
1-第一天线体；2-第二天线体；3-馈电点；4-第一枝节；5-第二枝节；6-子枝节；7-第一弯折部；8-第二弯折部；9-电容元件；10-第三枝节
具体实施方式
下面，结合附图对本发明的具体实施例进行详细的描述，但不作为本发明的限定。
应理解的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改。因此，下述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。
通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本发明的这些和其它特性将会变得显而易见。
还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本发明进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本发明的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所公开的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。
本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。
下面，结合附图详细的说明本发明实施例。
随着5G网络的逐渐商用，许多产品需要支持5G通信，对于天线来说，如何在小型化以及窄边框的环境下设计5G全频段的天线，是目前研究的热点和难点，而为了解决该技术难点，如图1所示，本发明实施例提供一种5G全频段天线，其能够实现适用但不仅限于小型化产品、窄边框产品。具体地，本发明实施例中的5G全频段天线，包括：
第一天线体，其能够形成第一频段的谐振频率，第一天线体1的一端接地，另一端连接馈电点3；
第二天线体2，其位于第一天线体1上方，并与馈电点间形成阻抗匹配；
其中，第一天线体1为寄生环形天线，第二天线体2能够形成第二频段的谐振频率，并能够与第一天线体1耦合，以至少形成第三频段的谐振频率。
例如，第一天线体1为寄生环形天线，其可以是一体成形的天线体，也可以是由多个天线枝节组合形成，且具体结构和形状不唯一，可以为开环结构，也可为闭环结构，当为开环结构时需与天线载体等部件配合围成闭合的结构。第一天线体1的一端与馈电点或直接连接或间接连接，如通过其他天线枝节相连，另一端接地，用于引出静电荷。该第一天线体1自身能够形成第一频段的谐振频率，例如，谐振出4.4GHz频段的电磁波，谐振出4.6GHz频段的电磁波等，具体频段的数值不定，可以通过调整其形状和尺寸改变谐振出的频段。第二天线体2设置在第一天线体1下方，并与馈电点间形成阻抗匹配，以调整全频段天线整体的感性，其中具体阻抗值不定，例如可以为50欧姆，45欧姆，55欧姆等。进一步地，第二天线体2自身可以形成第二频段的谐振频率，该第二频段与第一频段不同，例如，第二频段为低频段，即第二天线体2自身能够形成低频段的电磁波。同时第二天线体2还能够与第一天线体1耦合，使形成不同于第一频段、第二频段的第三频段，例如第三频段可以为900MHz或其附近值，具体不唯一。
故，基于上述内容可知，本发明实施例通过布设寄生环形天线体、第二天线体2以及在二者间构造耦合区域，使得本发明的5G全频段天线能够支持全频段信号收发，而且支持小型化设计，使其能够应用于小型化电子产品中，无需产品提供过多净空区域安置，适用范围广，尤其能够应用于Sub-6GHz频段的信号收发中，也可应用于毫米波信号的收发中。
具体地，继续结合图1所示，本实施例中的全频段天线是通过铜箔走线而搭载在PCB板上的，该PCB板的厚度可以选择0.4mm，材质可以选为FR-4材料。该PCB板的厚度及材质不唯一，而且全频段天线也可独立设置，而非搭载在载体上，或选择搭载在其他载体上。
进一步地，第二天线体2包括第一枝节4和第二枝节5，其中，该第一枝节4用于形成第二频段的谐振频率。第一枝节4位于第一天线体1上方，第二枝节5位于第一天线体1及第一枝节4之间。
具体地，如图1所示，本实施例中的第二天线体2优选为平面倒F型天线，当然也可为其他型天线。第一枝节4包括两条平行、间隔且对称设置的子枝节6，具体可将第一枝节4呈U字型弯折而形成两条上述子枝节6，而由于该两条子枝节6间具有一定间隔，故二者可以产生耦合以用于增加频率带宽，使进行信号收发时，传输的信息量更大。本实施例中，第一枝节4的长度优选为45nm，其即为本实施例中的全频段的整体长度，当然也可增加或减小，具体根据实际通信需求而定。
进一步地，本实施例中的第二枝节5与第一天线体1间耦合，形成第四频段的谐振频率，而由于第一天线体1为寄生环形天线，具有倍频作用，故第四频段的谐振频率经由第一天线体1的二倍频作用形成第三频段的谐振频率。例如，第四频段为900MHz附近值，而经第一天线体1的倍频作用后便可形成约1.7GHz，当然对应不同耦合形成的频段值，倍频后形成的频段值不同，而若想改变耦合形成的频段值，可以通过改变第一天线体1和第二枝节5耦合部分的长度和/或材质、间距等参数实现。
本实施例中第二枝节5与第一天线体1间构造了耦合单元，而基于耦合微带线原理，对于第二枝节5与第一天线体1间形成的耦合单元，其在产生相应的低频谐振频率时，也会在倍频处形成一个新的谐振频率，从而进一步扩展天线的带宽。但是，虽然耦合微带线方法可以扩展带宽，可耦合间距的大小对天线的谐振频点以及性能的影响非常大，故本实施例中优选将第二枝节5与第一天线体1的耦合间距分别设置为1.5mm。同时，基于相同的理由，本实施例中将第一枝节4中两个子枝节6的耦合间距优选设置为1mm。
进一步地，本实施例中的第一天线体1由多段天线枝节拼接形成，如图1所示，多段天线枝节包括一长枝节和两个短枝节，其与接地平面共同围成长条形的矩形框(即第一天线体1形状为长条形的矩形框)。其中，长枝节的长度优选为19mm，短枝节的长度优选为3.2mm，各枝节长度可调整。继续结合图1所示，第一天线体1的一端向外延伸并与第二枝节5相连，该延伸出的部分同时与馈电点相连。
具体地，继续结合图1所示，本实施例中第二枝节5朝向第一天线体1延伸部分处设有电容元件9，该电容元件9与馈电点相连，以配合形成阻抗匹配。该电容元件9具体可为2.5pF，其可将全频段天线整体的阻抗匹配在50欧姆，具体应用时可根据实际情况改变电容值，以调整阻抗匹配。
优选地，继续结合图1所示，本实施例中的第二枝节5具有至少一个第一弯折部7，例如可为两个第一弯折部7，该两个第一弯折部7能够对第一枝节4做阻抗匹配。也就是，该两个弯折部可以使电流曲线形流动，构成曲流状，增加了电流流动路径，降低了谐振频率，同时还有效减小了天线尺寸，达到在较小尺寸的情况下实现全频段天线的低频段设计。具体地，本实施例中的第二枝节5基于该至少一个第一弯折部7能够形成第五频段的谐振频率，例如形成5.15GHz附近的谐振频率。
进一步地，本实施例中的第二天线体2具有第三枝节10，该第三枝节10是枝节加载在第二天线体2上的一个短枝节，并具有至少一个第二弯折部8，不仅能够进一步缩小天线整体尺寸，而且该第三枝节10基于至少一个第二弯折部8能够形成第六频段的谐振频率，例如可以为4.2GHz频段，即，同样实现在较小尺寸的情况下使全频段天线具有低频段的设计效果。
综上所述，本实施例所提出的支持5G全频段天线，例如sub6G全频段天线的尺寸可以只有45mm*10mm*0.4mm,其可以支持的频段范围覆盖到：617-698MHz、704-960MGHz、1710-2960MHz,3300-5000MHz,5150-5925MHz，具体性能表现可参考图2至图7，本实施例中的全频段天线涵盖了多种宽带技术和多频段技术，可以使得全频段天线能够在较小的尺寸下满足预设的性能要求，极大的满足了小型化产品的需求，在小型化的产品中，尤其是小型化金属外壳的产品中，由于很难为天线预留较大的净空空间，因此本实施例中的全频段天线能够充分满足该种产品的需求。
进一步地，本实施例中还提供一种电子设备，其包括如上所述的5G全频段天线。该种电子设备例如可以为笔记本电脑、手机、平板电脑等移动设备或固定化设备。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种5G全频段天线，其特征在于，包括：
第一天线体，其能够形成第一频段的谐振频率，所述第一天线体的一端接地，另一端连接馈电点；
第二天线体，其位于所述第一天线体上方，并与所述馈电点间形成阻抗匹配；
其中，所述第一天线体为寄生环形天线，所述第二天线体能够形成第二频段的谐振频率，并能够与所述第一天线体耦合，以至少形成第三频段的谐振频率。
2.根据权利要求1所述的5G全频段天线，其特征在于，所述第二天线体包括第一枝节和第二枝节，所述第一枝节用于形成所述第二频段的谐振频率，所述第一枝节位于所述第一天线体上方，所述第二枝节位于所述第一天线体及第一枝节之间。
3.根据权利要求2所述的5G全频段天线，其特征在于，所述第二枝节与所述第一天线体间耦合，形成第四频段的谐振频率，所述第四频段的谐振频率经由所述第一天线体的二倍频作用形成所述第三频段的谐振频率。
4.根据权利要求2所述的5G全频段天线，其特征在于，所述第一枝节弯折形成两条平行且间隔设置的子枝节，两条所述子枝节间耦合以用于增加频率带宽。
5.根据权利要求2所述的5G全频段天线，其特征在于，所述第一天线体由多段天线枝节拼接形成，所述第一天线体的一端向外延伸并与所述第二枝节相连，同时与所述馈电点相连。
6.根据权利要求5所述的5G全频段天线，其特征在于，所述第二枝节朝向所述第一天线体延伸部分处设有电容元件，所述电容元件与所述馈电点相连，以配合形成阻抗匹配。
7.根据权利要求2所述的5G全频段天线，其特征在于，所述第二枝节具有至少一个第一弯折部，所述至少一个第一弯折部能够对所述第一枝节做阻抗匹配，同时减小所述第二枝节的尺寸。
8.根据权利要求7所述的5G全频段天线，其特征在于，所述第二枝节基于所述至少一个第一弯折部能够形成第五频段的谐振频率。
9.根据权利要求1或2所述的5G全频段天线，其特征在于，所述第二天线体具有第三枝节，所述第三枝节具有至少一个第二弯折部，所述第三枝节基于所述至少一个第二弯折部能够形成第六频段的谐振频率。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的5G全频段天线。
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