CN114725663A - 一种多频天线及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于天线技术领域，公开一种多频天线，包括：馈电端、第一导线、第二导线、第三导线、接地板和净空区，第一导线、第二导线、第三导线设置在净空区中；其中，第一导线第一端连接馈电端，第一导线第二端连接第二导线，第一导线包含容性元件；第二导线两端悬空或者第二导线两端分别通过容性元件连接接地板；第三导线第一端连接接地板，第三导线第二端连接第二导线。本发明实施例的多频天线结构简单，仅包括三条导线，即可产生三个共振频率；性能优异，与现有技术相比，带宽大幅提高，效率显著提升；调试简单，所需元件较少，有利于节约成本；小型化和集成化，可集成到各类终端设备中。

Description

一种多频天线及电子设备
技术领域
本发明涉及无线通信传输中的天线技术领域，特别涉及一种具有多频段特征的小型天线。
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以达到通信的目的。
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，从而对频段和带宽提出了更高的要求。传统天线技术虽然可以覆盖多个频段，但是带宽较窄；或者具有宽频但只能覆盖单一频段；或者具有尺寸大等缺点。因而传统天线技术不能满足各种无线终端产品的要求，尤其是Wi-Fi 6E产品等。
因而，有必要提出一种同时具有多频段、尺寸小等特征的天线，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频天线，以解决现有技术中天线带宽窄或频段单一的问题。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，提供了一种多频天线。
在一个实施例中，一种多频天线，包括：
馈电端、第一导线、第二导线、第三导线、接地板和净空区，第一导线、第二导线、第三导线设置在净空区中；其中，
第一导线第一端连接馈电端，第一导线第二端连接第二导线，第一导线包含容性元件；
第二导线两端悬空或者第二导线两端分别通过容性元件连接接地板；
第三导线第一端连接接地板，第三导线第二端连接第二导线。
可选地，所述第一导线作为所述天线的激励电路；所述第二导线和所述第三导线作为所述天线的辐射结构。
可选地，所述第一导线的容性元件用于控制所述天线的阻抗匹配。
可选地，所述第二导线与所述第三导线产生低频共振。
可选地，所述低频共振的频率通过调节第二导线和/或第三导线的长度进行控制。可选地，所述低频共振的阻抗匹配通过调节第一导线中容性元件的值进行控制。可选地，所述低频共振的阻抗匹配通过调节第一导线的位置进行控制。
可选地，所述第一导线与所述第二导线产生两个高频共振。
可选地，所述第一高频共振的频率通过调节第一导线的长度和/或第二导线右侧的长度进行控制。可选地，所述第一高频共振的阻抗匹配通过调节第一导线中容性元件的值进行控制。
可选地，所述第二高频共振的频率通过调节第一导线的长度和/或第二导线左侧的长度进行控制。可选地，所述第二高频共振的阻抗匹配通过调节第一导线中容性元件的值进行控制。
所述第三导线第二端连接所述第二导线的中间区域。
可选地，所述第三导线包含感性元件。
可选地，所述净空区位于所述接地板的外侧、或者边侧、或者角部、或者内部。
可选地，所述天线还包括第四导线，第四导线一端连接接地板，另一端连接第二导线，第四导线中包含导线、容性元件、感性元件中的一个或者多个的组合。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种电子设备。
在一个实施例中，所述电子设备包括上述任一项实施例所述的多频天线。
本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
(1)结构简单，仅包括三条导线，即可产生三个共振频率；
(2)性能优异，与现有技术相比，带宽大幅提高，效率显著提升；
(3)调试简单，所需元件较少，有利于节约成本；
(4)小型化和集成化，可集成到各类终端设备中。
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是本发明的多频天线的实施例一的结构示意图；
图2是本发明的多频天线的实施例二的结构示意图；
图3是本发明的多频天线的实施例三的结构示意图；
图4是本发明的多频天线的实施例四的结构示意图；
图5是本发明的多频天线的实施例五的结构示意图；
图6是本发明的多频天线产生的S参数的曲线图；
图7a是本发明的多频天线在低频频段(2.5GHz频段)的电流分布图；
图7b是本发明的多频天线在第一高频频段(5.5GHz频段)的电流分布图；
图7c是本发明的多频天线在第二高频频段(6.5GHz频段)的电流分布图。
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。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
图1所示实施例中，多频天线包括：馈电端110、第一导线11、第二导线 12、第三导线13、接地板101和净空区102，第一导线11、第二导线12、第三导线13设置在净空区102中。净空区为接地板上被移空的区域，可以位于接地板101的外侧、或者边侧、或者角部、或者内部，图1所示实施例中，净空区 102位于接地板101的外侧。第一导线11第一端连接馈电端110，第一导线11 第二端连接第二导线12，第一导线11包含容性元件；本实施例中，第二导线 12两端悬空，在其他实施例中，第二导线12两端还可以分别通过容性元件连接接地板101；第三导线13第一端连接接地板101，第三导线13第二端连接第二导线12。
本实施例中，第一导线11作为天线的激励电路，可通过调节第一导线中的容性元件控制天线的阻抗匹配。第二导线12和第三导线13作为天线的辐射结构，用于控制天线的共振频率。第二导线12和第三导线13产生一低频共振，第一导线11和第二导线12产生两个高频共振。其中，第二导线12以第一导线第二端为界分为左右两侧，第一导线11和第二导线12的右侧部分产生第一高频共振，第一导线11和第二导线12的左侧部分产生第二高频共振。
本申请各实施例中，第二导线12的左侧和右侧是指第二导线12以第一导线第二端为界分为左右两侧。
以双频WiFi为例，第一高频共振频率在5.5GHz附近，第二高频共振频率在7GHz附近，低频共振频率在2.45GHz附近。上述第一高频共振频率、第二高频共振频率、低频共振频率的频率值仅为示意性的，并不作为对本申请保护范围的限制，本领域技术人员根据具体设计需要可以对第一高频共振频率、第二高频共振频率、低频共振频率的频率值进行相应调整，这里不再赘述。
可选地，上述低频共振的频率通过调节第二导线和/或第三导线的长度进行控制。可选地，上述低频共振的阻抗匹配通过调节第一导线中容性元件的值进行控制。可选地，上述低频共振的阻抗匹配通过调节第一导线的位置进行控制。
可选地，上述第一高频共振的频率通过调节第一导线的长度和/或第二导线右侧的长度进行控制。可选地，上述第一高频共振的阻抗匹配通过调节第一导线中容性元件的值进行控制。
可选地，上述第二高频共振的频率通过调节第一导线的长度和/或第二导线左侧的长度进行控制。可选地，上述第二高频共振的阻抗匹配通过调节第一导线中容性元件的值进行控制。
本申请各实施例中，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，上述接地板为金属板。可选地，上述接地板铺设于印刷电路板上。可选地，上述接地板设置于本申请天线的固定载体或者壳体上。
实施例二
如图2所示，一种多频天线，包括馈电端110、第一导线111、第二导线121、第三导线131、净空区102。净空区102配置于接地板101的外侧，接地板101 铺设于印刷电路板上。
第一导线111第一端连接馈电端110，第二端连接第二导线121。第一导线 111包含第一容性元件112。第二导线121两端悬空，本实施例中，第二导线的形状为示意性的，第二导线还可以采用其他形状，例如对称结构或者非对称结构。第三导线131第一端接地，第二端连接第二导线121，本实施例中，第三导线131包含第一感性元件132。第二导线121位于第一导线111和第三导线131 的外侧，上述外侧是相对于与接地板的位置关系而言，第二导线121更靠外。可选地，第三导线131第二端连接第二导线121的中间区域。可选地，第三导线131第二端连接第二导线121的中点。第三导线连接第二导线中间区域有利于将天线性能最优化，同时提升低频和高频的带宽和效率。
第一导线111作为天线的激励电路，可控制天线的阻抗匹配。第二导线121 和第三导线131作为天线的辐射结构，用于控制天线的低频共振频率；其中，第三导线131的第一感性元件132可调节低频共振频率。第二导线121和第三导线131产生一低频共振。第一导线111和第二导线121产生两个高频共振；第二导线12以第一导线第二端为界分为左右两侧，第一导线111和第二导线121 的右侧部分产生第一高频共振，第一导线111和第二导线121的左侧部分产生第二高频共振。
实施例三
如图3所示，本实施例中，净空区102位于接地板101的边侧，即接地板 101呈凹字型。
实施例四
如图4所示，一种多频天线，包括馈电端102、第一导线311、第二导线321、第三导线331、净空区102，净空区102配置于接地板101的边侧，即接地板101 呈凹字型。
第一导线311第一端连接馈电端110，第二端连接第二导线321，第一导线 311包含第一容性元件312。第二导线321的左右两端分别通过第二容性元件322 和第三容性元件323连接接地板101。第二容性元件322和第三容性元件323分别位于第一导线311和第三导线331的两侧，以控制天线频率并实现天线小型化。第三导线331第一端接地，第二端连接第二导线321；第三导线331包含第一感性元件332。
本实施例中，第二容性元件322和第三容性元件323用于控制天线频率并实现天线小型化。容性元件可增大第二导线与接地板之间的电容成分，从而可以缩短第二导线的长度，并且可以通过调节容性元件的大小来调节天线的频率，实现天线的小型化和集成化。
实施例五
如图5所示，一种多频天线，包括馈电端102、第一导线411、第二导线421、第三导线431、第四导线441、净空区102。本实施例中，净空区102配置于接地板101的边侧，接地板101铺设于印刷电路板上。
第一导线411第一端连接馈电端110，第二端连接第二导线421，第一导线 411包含第一容性元件412。第二导线421两端开口。第三导线431第一端接地，第二端连接第二导线421；第三导线431包含第一感性元件432。第四导线441 第一端接地，第二端连接第二导线421，第四导线用于控制高频共振的阻抗匹配。图5中第四导线441包含第二容性元件442仅为示意性的，第四导线中可以包含导线、容性元件、感性元件中的一个或者多个的组合。第四导线441可以位于第一导线和第二导线的左侧、或者第一导线和第二导线的右侧、或者第一导线和第二导线之间。
本实施例中，第四导线中的容性成分可以增加第二导线与接地板之间的并联容性成分，用于控制高频共振的阻抗匹配；第四导线中的容性成分和感性成分有助于实现天线的小型化。
图6示出了实施例二多辐射体天线的S参数图。
图6中所示曲线是多频天线产生的反射系数，由该曲线可以看出，S参数可覆盖2.5GHz、5.5GHz和6.5GHz，具有多频和宽频特性，适用于WiFi 6E等。
图7示出了实施例二多辐射体天线的电流分布示意图。
图7a中所示曲线是多频天线在低频频段(2.5GHz频段)的电流分布图。由该虚线箭头可以看出，第二导线和第三导线共同决定了低频共振，其在第二导体上的电流方向相反。
图7b中所示曲线是多频天线在第一高频频段(5.5GHz频段)的电流分布图。由该虚线箭头可以看出，第一导线和第二导线右侧部分决定了第一高频共振。
图7c中所示曲线是多频天线在第二高频频段(6.5GHz频段)的电流分布图。由该虚线箭头可以看出，第一导线和第二导线左侧部分决定了第二高频共振。
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。
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)

1.一种多频天线，其特征在于，包括：
馈电端、第一导线、第二导线、第三导线、接地板和净空区，第一导线、第二导线、第三导线设置在净空区中；其中，
第一导线第一端连接馈电端，第一导线第二端连接第二导线，第一导线包含容性元件；
第二导线两端悬空或者第二导线两端分别通过容性元件连接接地板；
第三导线第一端连接接地板，第三导线第二端连接第二导线。
2.如权利要求1所述的一种多频天线，其特征在于，
所述第一导线作为所述天线的激励电路；
所述第二导线和所述第三导线作为所述天线的辐射结构。
3.如权利要求1所述的一种多频天线，其特征在于，
所述第一导线的容性元件用于控制所述天线的阻抗匹配。
4.如权利要求1所述的一种多频天线，其特征在于，
所述第二导线与所述第三导线产生低频共振。
5.如权利要求1所述的一种多频天线，其特征在于，
所述第一导线与所述第二导线产生两个高频共振。
6.如权利要求1所述的一种多频天线，其特征在于，
所述第三导线第二端连接所述第二导线的中间区域。
7.如权利要求1所述的一种多频天线，其特征在于，
所述第三导线包含感性元件。
8.如权利要求1所述的一种多频天线，其特征在于，
所述净空区位于所述接地板的外侧、或者边侧、或者角部、或者内部。
9.如权利要求1所述的一种多频天线，其特征在于，
所述天线还包括第四导线，第四导线一端连接接地板，另一端连接第二导线，第四导线中包含导线、容性元件、感性元件中的一个或者多个的组合。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的多频天线。
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