CN113078452A - 一种高增益WiFi天线及无线通信终端 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高增益WiFi天线及无线通信终端,包括呈喇叭状开口的金属壁束波单元、位于金属壁束波单元内侧底部的反射板、位于金属壁束波单元内部的PCB基板和位于PCB基板表面的板载天线;板载天线包括第一辐射单元和第二辐射单元;第一辐射单元包括相互连通的第一枝节和第二枝节,第一枝节呈圆形,第二枝节呈半圆环且半包围第一枝节;第二辐射单元呈圆环且包围第一辐射单元。通过板载天线产生2.4GHz频段范围的电磁波,当电磁波碰到反射板和金属壁束波单元时发生反射,使得固定方向的天线增益显著提高;由于板载天线各枝节均呈圆(环)形,具有较好的圆极化,保证了天线的辐射性能,使得信号衰减较小,解决了现有WiFi天线增益低且信号衰减大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,特别涉及一种高增益WiFi天线及无线通信终端。
背景技术
WiFi,又称作“行动热点”,现在几乎所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持WiFi上网,是当今使用最广的一种无线网络传输技术。
通常,实现WiFi通信功能的天线包括内置的PCB板载天线、陶瓷天线,或者通过I-PEX接头连接天线延长线使天线外置。然而现有的WiFi天线多为全向天线,通常在固定方向的增益不够,信号穿墙后衰减太大,吞吐量大幅下降。
随着无线通信技术的发展和人们日益增长的无线通信体验度,使得要求WiFi具有更宽的带宽、更强的射频信号、更低的功耗。而现有的WiFi天线往往达不到期望。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高增益WiFi天线及无线通信终端,以至少解决现有WiFi天线增益低且信号衰减大的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供一种高增益WiFi天线,所述高增益WiFi天线包括呈喇叭状开口的金属壁束波单元、位于所述金属壁束波单元内侧底部的反射板、位于所述金属壁束波单元内部的PCB基板和位于所述PCB基板表面的板载天线;所述板载天线包括第一辐射单元和第二辐射单元;所述第一辐射单元包括相互连通的第一枝节和第二枝节,所述第一枝节呈圆形,所述第二枝节呈半圆环且半包围所述第一枝节;所述第二辐射单元呈圆环且包围所述第一辐射单元。
可选的,在所述的高增益WiFi天线中,所述第二枝节的中部与所述第一枝节连通。
可选的,在所述的高增益WiFi天线中,所述第一枝节、所述第二枝节和所述第二辐射单元同心设置。
可选的,在所述的高增益WiFi天线中,所述板载天线、所述PCB基板、所述反射板和所述金属壁束波单元同轴设置。
可选的,在所述的高增益WiFi天线中,所述板载天线与所述反射板平行设置,且距所述反射板的距离最小为10mm。
可选的,在所述的高增益WiFi天线中,所述第一辐射单元设置有地点,所述第二辐射单元设置有馈电点。
可选的,在所述的高增益WiFi天线中,所述第一枝节远离所述第二枝节的一端设置有地点,所述第二辐射单元靠近所述地点的一侧设置有馈电点。
可选的,在所述的高增益WiFi天线中,所述高增益WiFi天线还包括信号传输线,所述信号传输线包括相互绝缘的芯线和屏蔽层;所述芯线与所述馈电点电性连接,所述屏蔽层与所述地点电性连接。
可选的,在所述的高增益WiFi天线中,所述第一枝节的圆心处、所述PCB基板对应所述第一枝节的圆心处、所述反射板和所述金属壁束波单元的底部均开设有孔洞,所述孔洞的孔径与所述信号传输线的外径相匹配,以使所述信号传输线的一端穿过所述孔洞,并使所述芯线的端部与所述馈电点电性连接、所述屏蔽层的端部与所述地点电性连接。
为解决上述技术问题,本发明还提供一种无线通信终端,所述无线通信终端包括如上任一项所述的高增益WiFi天线。
本发明提供的高增益WiFi天线及无线通信终端,所述高增益WiFi天线包括呈喇叭状开口的金属壁束波单元、位于所述金属壁束波单元内侧底部的反射板、位于所述金属壁束波单元内部的PCB基板和位于所述PCB基板表面的板载天线;所述板载天线包括第一辐射单元和第二辐射单元;所述第一辐射单元包括相互连通的第一枝节和第二枝节,所述第一枝节呈圆形,所述第二枝节呈半圆环且半包围所述第一枝节;所述第二辐射单元呈圆环且包围所述第一辐射单元。通过板载天线产生2.4GHz频段范围的电磁波,当电磁波碰到反射板和金属壁束波单元时发生反射,使得固定方向的天线增益显著提高;由于板载天线各枝节均呈圆形,具有较好的圆极化,保证了天线的辐射性能,使得信号衰减较小,解决了现有WiFi天线增益低且信号衰减大的问题。
附图说明
图1为本实施例提供的高增益WiFi天线的主视图;
图2为本实施例提供的高增益WiFi天线的侧视剖视图;
其中,各附图标记说明如下:
100-金属壁束波单元;200-反射板;300-PCB基板;400-板载天线;410-第一辐射单元;411-第一枝节;412-第二枝节;420-第二辐射单元;401-地点;402-馈电点;500-信号传输线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的高增益WiFi天线及无线通信终端作进一步详细说明。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外,附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的,各附图需要展示的侧重点不同,有时会采用不同的比例。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书中的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,以便描述本发明的实施例,而不用于描述特定的顺序或先后次序,应该理解这样使用的结构在适当情况下可以互换。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本实施例提供一种高增益WiFi天线,如图1和图2所示,所述高增益WiFi天线包括呈喇叭状开口的金属壁束波单元100、位于所述金属壁束波单元100内侧底部的反射板200、位于所述金属壁束波单元100内部的PCB基板300和位于所述PCB基板300表面的板载天线400;所述板载天线400包括第一辐射单元410和第二辐射单元420;所述第一辐射单元410包括相互连通的第一枝节411和第二枝节412,所述第一枝节411呈圆形,所述第二枝节412呈半圆环且半包围所述第一枝节411;所述第二辐射单元420呈圆环且包围所述第一辐射单元410。
本实施例提供的高增益WiFi天线,通过板载天线400产生2.4GHz频段范围的电磁波,当电磁波碰到反射板200和金属壁束波单元100时发生反射,使得固定方向的天线增益显著提高;由于板载天线400各枝节均呈圆形,具有较好的圆极化,保证了天线的辐射性能,使得信号衰减较小,解决了现有WiFi天线增益低且信号衰减大的问题。
较佳的,在本实施例中,所述第二枝节412的中部与所述第一枝节411连通。具体的,所述第二枝节412的中点与所述第一枝节411连通,如此,以第二枝节412的中点和第一枝节411的圆心的连接线为对称轴,第一辐射单元410为轴对称图形,使得对称轴两侧的辐射性能一致,提高了天线整体的辐射性能。
进一步的,在本实施例中,所述第一枝节411、所述第二枝节412和所述第二辐射单元420同心设置。如此,第一枝节411、第二枝节412和第二辐射单元420相互之间的间距是等间距的,使得三者相互之间的耦合效率一致,保证了天线整体的耦合效率。
在本实施例中,为了进一步保证天线经反射板200和金属壁束波单元100反射后的辐射性能,所述板载天线400、所述PCB基板300、所述反射板200和所述金属壁束波单元100同轴设置,如此便使得各个区域产生的电磁波之间不存在相位差,即使经多次反射后也具有较好的辐射性能。
进一步的,在本实施例中,所述板载天线400与所述反射板200平行设置,且距所述反射板200的距离最小为10mm。较佳的,在本实施例中,所述板载天线400距所述反射板200的距离为13±0.5mm。如此,可以保证较高的电磁波反射率,让更多的电磁波朝着金属壁束波单元100的开口方向辐射,从而提高了天线的定向性能。
在本实施例提供的高增益WiFi天线中,如图1所示,所述第一辐射单元410设置有地点401,所述第二辐射单元420设置有馈电点402。由于第一辐射单元410与第二辐射单元420之间是间隔设置的,因此两者之间是通过耦合来形成天线的辐射。此外,由于两者之间还存在一定的间隙,从而构成了缝隙天线,有利于提升天线的耦合效率。
较佳的,在本实施例中,所述第一枝节411远离所述第二枝节412的一端设置有地点401,所述第二辐射单元420靠近所述地点401的一侧设置有馈电点402。如此,能够使得从馈电点402流出的电流流经整个第二辐射单元420,并与第二枝节412产生较强的耦合,之后电流再由第二枝节412流入第一枝节411,最后入地,保证了电流的损耗较小,提高了耦合效率和天线的辐射性能。
此外,在本实施例中,如图1和图2所示,所述高增益WiFi天线还包括信号传输线500,所述信号传输线500包括相互绝缘的芯线和屏蔽层;所述芯线与所述馈电点402电性连接,所述屏蔽层与所述地点401电性连接。信号传输线500一般为同轴电缆,其中一端与天线的馈电点和地点电性连接,另一端可以通过端子与其他设备相连,从而实现对天线的馈电。信号传输线500的选型、压接/焊接的端子的选型等均为本领域技术人员所熟知的,此处不再赘述。
较佳的,在本实施例中,所述第一枝节411的圆心处、所述PCB基板300对应所述第一枝节411的圆心处、所述反射板200和所述金属壁束波单元100的底部均开设有孔洞,所述孔洞的孔径与所述信号传输线500的外径相匹配,以使所述信号传输线500的一端穿过所述孔洞,并使所述芯线的端部与所述馈电点402电性连接、所述屏蔽层的端部与所述地点401电性连接。
本实施例还提供一种无线通信终端,包括如本实施例提供的高增益WiFi天线。
以下,以一具体实施例说明本发明提供的高增益WiFi天线的结构。
参考图1和图2所示,所述金属壁束波单元100的底部直径约为40±0.5mm,顶部直径约为60±0.5mm,长度为48±0.5mm。可以看出,本实施例提供的的高增益WiFi天线体积很小,能够被应用于很多的场景中。在本实施例中,所述金属壁束波单元100的厚度为1.2±0.3mm,其材质可以为铜、铝、铁及其合金等金属材质。
在本实施例中,所述反射板200紧贴所述金属壁束波单元100的内侧底部,直径与所述金属壁束波单元100的底部内径一致。反射板200的材质优选为铜或金,从而提升其对电磁波的反射性能。
PCB基板300距离反射板200约12±0.5mm,可以通过塑料支架等结构将PCB基板300固定在一定位置处。当然,塑料支架的结构优选为对称结构,从而减少对电磁波反射的影响。PCB基板300为常规PCB基板,厚度约为1mm,当然,在其他实施例中,也可以选择其他基板以承载天线,如亚克力板、玻璃板等绝缘材质。
本实施例中,板载天线400、PCB基板300、反射板200和金属壁束波单元100均为圆形,且同轴设置。其中,各部件在轴心处开设有孔洞,孔洞用于穿设信号传输线500。在本实施例中,孔洞的孔径为3±0.2mm。
板载天线400的第一枝节411的外径为10±0.3mm,第二枝节412的半圆环的内径约为11±0.3mm、外径约为15±0.3mm;第二辐射单元420的圆环的内径约为16±0.3mm、外径约为28±0.5mm。此外,第二枝节412的中点与第一枝节411通过金属走线连通;第一枝节411、第二枝节412和第二辐射单元420沿金属走线长度方向轴对称。
此外,第二辐射单元420在对称轴上靠近第一枝节411的一侧设置有小凸包,用以放置馈电点402;与馈电点402相对的第一枝节411处设置有地点401。馈电点402和地点401之间的最小间隙为0.5mm,以防止在与信号传输线500焊接时产生短路。
信号传输线500一端从外部依次穿过金属壁束波单元100、反射板200、PCB基板300、第一枝节411到达板载天线400的表面,利用焊接将芯线与馈电点402连接,屏蔽层与地点401连接。
如此,在保证天线的全向辐射性能的基础上,还能够保证特定方向的辐射性能。
综上所述,本实施例提供的高增益WiFi天线及无线通信终端,所述高增益WiFi天线包括呈喇叭状开口的金属壁束波单元、位于所述金属壁束波单元内侧底部的反射板、位于所述金属壁束波单元内部的PCB基板和位于所述PCB基板表面的板载天线;所述板载天线包括第一辐射单元和第二辐射单元;所述第一辐射单元包括相互连通的第一枝节和第二枝节,所述第一枝节呈圆形,所述第二枝节呈半圆环且半包围所述第一枝节;所述第二辐射单元呈圆环且包围所述第一辐射单元。通过板载天线产生2.4GHz频段范围的电磁波,当电磁波碰到反射板和金属壁束波单元时发生反射,使得固定方向的天线增益显著提高;由于板载天线各枝节均呈圆形,具有较好的圆极化,保证了天线的辐射性能,使得信号衰减较小,解决了现有WiFi天线增益低且信号衰减大的问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种高增益WiFi天线,其特征在于,所述高增益WiFi天线包括呈喇叭状开口的金属壁束波单元、位于所述金属壁束波单元内侧底部的反射板、位于所述金属壁束波单元内部的PCB基板和位于所述PCB基板表面的板载天线;所述板载天线包括第一辐射单元和第二辐射单元;所述第一辐射单元包括相互连通的第一枝节和第二枝节,所述第一枝节呈圆形,所述第二枝节呈半圆环且半包围所述第一枝节;所述第二辐射单元呈圆环且包围所述第一辐射单元。
2.根据权利要求1所述的高增益WiFi天线,其特征在于,所述第二枝节的中部与所述第一枝节连通。
3.根据权利要求1所述的高增益WiFi天线,其特征在于,所述第一枝节、所述第二枝节和所述第二辐射单元同心设置。
4.根据权利要求3所述的高增益WiFi天线,其特征在于,所述板载天线、所述PCB基板、所述反射板和所述金属壁束波单元同轴设置。
5.根据权利要求1所述的高增益WiFi天线,其特征在于,所述板载天线与所述反射板平行设置,且距所述反射板的距离最小为10mm。
6.根据权利要求1所述的高增益WiFi天线,其特征在于,所述第一辐射单元设置有地点,所述第二辐射单元设置有馈电点。
7.根据权利要求6所述的高增益WiFi天线,其特征在于,所述第一枝节远离所述第二枝节的一端设置有地点,所述第二辐射单元靠近所述地点的一侧设置有馈电点。
8.根据权利要求6所述的高增益WiFi天线,其特征在于,所述高增益WiFi天线还包括信号传输线,所述信号传输线包括相互绝缘的芯线和屏蔽层;所述芯线与所述馈电点电性连接,所述屏蔽层与所述地点电性连接。
9.根据权利要求8所述的高增益WiFi天线,其特征在于,所述第一枝节的圆心处、所述PCB基板对应所述第一枝节的圆心处、所述反射板和所述金属壁束波单元的底部均开设有孔洞,所述孔洞的孔径与所述信号传输线的外径相匹配,以使所述信号传输线的一端穿过所述孔洞,并使所述芯线的端部与所述馈电点电性连接、所述屏蔽层的端部与所述地点电性连接。
10.一种无线通信终端,其特征在于,所述无线通信终端包括如权利要求1~9任一项所述的高增益WiFi天线。
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