CN113839200A - 一种克服手握影响、受环境影响小的天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信领域，且公开了一种克服手握影响、受环境影响小的天线，其包括作为天线基材的PCB板，所述PCB的顶端开设有多个沿其长度方向均匀分布的凹槽，其中一个所述凹槽用于连接馈线，所述馈线与凹槽连接的位置在凹槽的槽底。通过本发明中的设置，电磁信号会从馈点从两侧延伸，PCB板基材上每一个等份都等同于一个天线，而当其作为手握设备的天线时，人手无法将所有天线握住，所以，电磁信号就可以通过外露的部分将PCB板和外界大气耦合，这样，对比现有的手握设备的天线，本发明提出的天线有着更高的性能，可有效减小手握影响；另外，由于PCB板上与凹槽相对的一端是完整的，所以外加的电气连接线不会对天线的性能造成明显的影响。
Description
技术领域
本发明属于通信领域，具体为一种克服手握影响、受环境影响小的天线。
背景技术
天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。
人手对移动通信手持设备天线的影响，在移动通信诞生初期就受到人们的高度关注，并投入大量的人力、物力进行研究。
时至今日以前，人们都没有非常好的办法，来克服人手的影响。比如司空见惯的手机，都是人手握住时天线的性能（信号）要急剧降低。
在手持通信设备的内部，往往空间受限，一些电气走线、金属结构件等，都对天线信号质量造成明显影响，进而影响通信距离或者上网（连接）速度。
随着移动通信的发展、移动通信手持设备数量越来越多也越来越深入到生活的方方面面，解决手握设备时手部组织对天线信号吸收的问题，显得越来越迫切也越来越重要。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种克服手握影响、受环境影响小的天线，包括作为天线基材的PCB板，所述PCB的顶端开设有多个沿其长度方向均匀分布的凹槽，其中一个所述凹槽用于连接馈线，所述馈线与凹槽连接的位置在凹槽的槽底。
进一步地，所述馈线的数量为一，所以馈线与凹槽槽底连接处的馈点也只有一个。
进一步地，所述PCB板包括介质层和表面层，所述介质层为玻璃纤维层或陶瓷层，所述表面层为覆铜层。
进一步地，所述PCB板上Z轴方向的介电常数范围为3.0-10.3。
进一步地，所述PCB板上相邻的每两个凹槽之间的部分均相同，所述PCB板上位于最外侧的两个凹槽外的部分与PCB板上任一相邻的两个凹槽之间的部分均相同，即，多个凹槽将PCB板分成了若干份，不管是中间的某一份还是边缘的一份，它们都是相等的。
进一步地，所述凹槽在所述PCB板分割出的区域可用于布置非射频的电子元器件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，凹槽将作为天线基材的PCB板分割成数量为凹槽数量加一的等份，馈线连接在其中一个凹槽上，与馈线连接的点成为馈点，通过一个馈点给多个相同的等份进行馈电，而电磁信号会从馈点从两侧延伸，PCB板基材上每一个等份都等同于一个天线，而当其作为手握设备的天线时，人手无法将所有天线握住，所以，电磁信号就可以通过外露的部分将PCB板和外界大气耦合，这样，对比现有的手握设备的天线，本发明提出的天线有着更高的性能，可有效减小手握影响；另外，由于PCB板上与凹槽相对的一端是完整的，所以外加的电气连接线不会对天线的性能造成明显的影响。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的PCB板结构示意图；
图2为单级子天线麦克风没有被手握时的增益图；
图3为单级子天线麦克风被手握时的增益图；
图4为示例中麦克风被手握住靠近上端的位置时的增益图；
图5为示例中麦克风被手握住中间部分时的增益图；
图6为本发明中的回波损耗图；
图中：1、PCB板；2、凹槽。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本具体实施方式提供的克服手握影响、受环境影响小的天线，包括作为天线基材的PCB板1，PCB板1包括介质层和表面层，介质层为玻璃纤维层或陶瓷层，表面层为覆铜层，在PCB1的顶端开设有多个沿其长度方向均匀分布的凹槽2，位于凹槽2中的为天线辐射体，PCB板1上相邻的每两个凹槽2之间的部分均相同，PCB板1上位于最外侧的两个凹槽2外的部分与PCB板1上任一相邻的两个凹槽2之间的部分均相同，其中一个凹槽2用于连接馈线，馈线与凹槽2连接的位置在凹槽2的槽底，馈线的数量为一，所以馈点只有一个。
在比对现有技术前，先对现有无线技术做个分析。天线技术在现有常规技术中，一般有三种：
一，分集（发射/接受）技术。根据信号论原理，若有其他衰减程度的原发送信号副本提供给接收机，则有助于接收信号的正确判决。这种通过提供传送信号多个副本来提高接收信号正确判决率的方法被称为分集。分集技术是用来补偿衰落信道损耗的，它通常利用无线传播环境中同一信号的独立样本之间不相关的特点，使用一定的信号合并技术改善接收信号，来抵抗衰落引起的不良影响。空间分集手段可以克服空间选择性衰落，但是分集接收机之间的距离要满足大于3倍波长的基本条件。分集的基本原理是通过多个信道（时间、频率或者空间）接收到承载相同信息的多个副本，由于多个信道的传输特性不同，信号多个副本的衰落就不会相同。接收机使用多个副本包含的信息能比较正确的恢复出原发送信号。如果不采用分集技术，在噪声受限的条件下，发射机必须要发送较高的功率，才能保证信道情况较差时链路正常连接。在移动无线环境中，由于手持终端的电池容量非常有限，所以反向链路中所能获得的功率也非常有限，而采用分集方法可以降低发射功率，这在移动通信中非常重要。分集技术包括两个方面：一是分散传输，使接收机能够获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号；二是集中处理，即把接收机收到的多个统计独立的衰落信号进行合并以降低衰落的影响。因此，要获得分集效果最重要的条件是各个信号之间应该是不相关的。简而言之，分集方案就是判断多路信号中，哪一路信号强，系统就切换到哪一路信号。在此条件下，分集技术需要两路或者多路收发通道，设备的硬件成本较高，且需要有支持分集的算法，软件方面又进一步提高了设备的技术。
二，MIMO技术。MIMO系统发射端通过空时映射将要发送的数据信号映射到多根天线上发送出去，接收端将各根天线接收到的信号进行空时译码从而恢复出发射端发送的数据信号。根据空时映射方法的不同，MIMO技术大致可以分为两类：空间分集和空间复用。空间分集是指利用多根发送天线将具有相同信息的信号通过不同的路径发送出去，同时在接收机端获得同一个数据符号的多个独立衰落的信号，从而获得分集提高的接收可靠性。举例来说，在慢瑞利衰落信道中，使用一根发射天线n根接收天线，发送信号通过n个不同的路径。如果各个天线之间的衰落是独立的，可以获得最大的分集增益为n。对于发射分集技术来说，同样是利用多条路径的增益来提高系统的可靠性。在一个具有m根发射天线n根接收天线的系统中，如果天线对之间的路径增益是独立均匀分布的瑞利衰落，可以获得的最大分集增益为mn。目前在MIMO系统中常用的空间分集技术主要有空时分组码（SpaceTimeBlockCode，STBC）和波束成形技术；空间复用技术是将要传送的数据可以分成几个数据流，然后在不同的天线上进行传输，从而提高系统的传输速率。MIMO技术和分集技术类似，需要多个发射/接收通道，成本增加许多，并且算法也很复杂，需要较长时间的模拟。
三，单级子天线技术。单极天线是竖直的具有四分之一波长的天线。该天线安装在一个接地平面上，它可以是实际地面，也可以是诸如搭载工具车体等人造接地面上。单极天线的馈电是在下端点使用同轴电缆进行的，馈线的接地导体与平台相连接。在自由空间中，四分之一波长单极天线在垂直平面上的辐射方向图与半波偶极天线在垂直平面中的方向图形状相似，但没有地下辐射。在水平面上，垂直单极天线是全向性的。平面单极天线能够在很宽的阻抗带宽上提供令人满意的辐射性能，并且制作简单，成本低廉。该类天线不仅能覆盖GSM900,GSM1800/PCS1900,IMT一2000，2.45GHz和5.8GHz的ISM频段，而且能覆盖1.9-10.6GHz的UWB频段。该天线安装在一个接地平面上，它可以是实际地面，也可以是诸如搭载工具车体等人造接地面上。单极天线的馈电是在下端点使用同轴电缆进行的，馈线的接地导体与平台相连接。在自由空间中，四分之一波长单极天线在垂直平面上的辐射方向图与半波偶极天线在垂直平面中的方向图形状相似，但没有地下辐射。在水平面上，垂直单极天线是全向性的。四分之一波长单极天线根部的输入阻抗为偶极天线阻抗的一半，辐射功率也为偶极天线的一半。
下面，根据麦克风里面的单级子天线来说明单级子天线，当麦克风没有手握时，水平面增益如图2所示，当麦克风有手握时，水平面增益如图3所示，对比两幅图片，可见，手握时的影响达到11dB之多，也就是通信距离只有不用手握时的四分之一。
而在采用本发明中的方案后：
一，当手握住麦克风靠近下端的地方时。如图4所示，天线在水平面的增益最小达到-9dBi，同时，由图4可以看出有些方向比起原来的天线辐射还要得到加强，可以将辐射最大的方向设计成对着电视等于麦克风无线连接的方向。
二，当手握住麦克风靠近上端的地方的时候，根据对称性，性能大约和上面相似。
三，当手握住中间部分的时候，如图5所示，天线此时的最小值优于-7dBi。
另外，天线的辐射效率约为53%，也优于通常的蓝牙天线30%的辐射效率；如图6所示，驻波比在整个频段都优于1.5，优于行业要求的不超过3.0。
综上所述，本发明中，凹槽2将作为天线基材的PCB板1分割成数量为凹槽2数量加一的等份，馈线连接在其中一个凹槽2上，与馈线连接的点成为馈点，通过一个馈点给多个相同的等份进行馈电，而电磁信号会从馈点从两侧延伸，PCB板1基材上每一个等份都等同于一个天线，而当其作为手握设备的天线时，人手无法将所有天线握住，所以，电磁信号就可以通过外露的部分将PCB板1和外界大气耦合，这样，对比现有的手握设备的天线，本发明提出的天线有着更高的性能，可有效减小手握影响；另外，由于PCB板1上与凹槽2相对的一端是完整的，所以外加的电气连接线不会对天线的性能造成明显的影响。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。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过程、方法、物品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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
在本装置空闲处，安置所有电器件与其相匹配的驱动器，并且通过本领域人员，将上述中所有驱动件，其指代动力元件、电器件以及适配的电源通过导线进行连接，具体连接手段，应参考下述表述中，各电器件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种克服手握影响、受环境影响小的天线，包括作为天线基材的PCB板（1），其特征在于：所述PCB（1）的顶端开设有多个沿其长度方向均匀分布的凹槽（2），其中一个所述凹槽（2）用于连接馈线，所述馈线与凹槽（2）连接的位置在凹槽（2）的槽底。
2.根据权利要求1所述的一种克服手握影响、受环境影响小的天线，其特征在于：所述馈线的数量为一。
3.根据权利要求1所述的一种克服手握影响、受环境影响小的天线，其特征在于：所述PCB板（1）包括介质层和表面层，所述介质层为玻璃纤维层或陶瓷层，所述表面层为覆铜层。
4.根据权利要求1所述的一种克服手握影响、受环境影响小的天线，其特征在于：所述PCB板（1）上Z轴方向的介电常数范围为3.0-10.3。
5.根据权利要求1所述的一种克服手握影响、受环境影响小的天线，其特征在于：所述PCB板（1）上相邻的每两个凹槽（2）之间的部分均相同，所述PCB板（1）上位于最外侧的两个凹槽（2）外的部分与PCB板（1）上任一相邻的两个凹槽（2）之间的部分均相同。
6.根据权利要求1所述的一种克服手握影响、受环境影响小的天线，其特征在于：所述凹槽（2）在所述PCB板（1）分割出的区域可用于布置非射频的电子元器件。
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