CN114899588A - 一种多频和宽频天线、电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请属于天线技术领域，公开一种多频和宽频天线，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，第二端连接第二导线，第一导线包含第一容性元件；第二导线第一端连接接地板，第二端悬空或者连接接地板，第二导线包含第一元件，第一元件位于第一导线第二端与第二导线第一端之间；第三导线第一端连接接地板，第二端悬空或者连接接地板，第三导线包含第二元件；第一元件、第二元件为导线、感性元件或者容性元件中一个或多个的组合。本申请实施例的多频和宽频天线产生的反射系数，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。

Description

一种多频和宽频天线、电子设备

技术领域

本发明涉及通信天线技术领域，特别涉及一种具有多频段和宽频特征的小型天线。

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，从而对频段和带宽上提出了更高的要求。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、宽频、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

本申请实施例提供了一种多频和宽频天线，以解决现有技术中天线频段单一和带宽窄的问题。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。

根据本申请实施例的第一方面，提供了一种多频和宽频天线。

在一些可选实施例中，多频和宽频天线，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，第一导线包含第一容性元件；第二导线第一端连接接地板，第二导线第二端悬空或者连接接地板，第二导线包含第一元件，第一元件位于第一导线第二端与第二导线第一端之间；第三导线第一端连接接地板，第三导线第二端悬空或者连接接地板，第三导线包含第二元件；第一元件、第二元件为导线、感性元件或者容性元件中一个或多个的组合。

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，所述第一容性元件用于控制所述天线的阻抗匹配。

可选地，所述第一导线与所述第二导线用于产生第一高频共振；

所述第二导线用于产生低频共振；

所述第三导线用于产生第二高频共振。

可选地，所述低频共振的频率通过调节所述第二导线的长度、或者所述第一元件、或者所述第二导线的长度和所述第一元件进行控制。

可选地，所述低频共振的阻抗匹配通过调节所述第一导线的长度、或者所述第一容性元件、或者所述第一导线的长度及第一容性元件进行控制。

可选地，所述第一高频共振的频率通过调节所述第一导线第一端与所述第二导线第二端之间的导线长度进行控制。

可选地，所述第一高频共振的阻抗匹配通过调节所述第一容性元件进行控制。

可选地，所述第二高频共振的频率通过调节所述第三导线的长度、或者所述第二元件、或者所述第三导线的长度和所述第二元件进行控制。

可选地，所述第二高频共振的阻抗匹配通过调节所述第三导线与所述第一导线的间距进行控制。

可选地，所述净空区设置在所述接地板其中一侧。

可选地，所述净空区设置在所述接地板外侧。

可选地，所述第二导线位于所述净空区的外侧，所述第一导线位于所述第二导线的内侧，所述第三导线设置在所述第一容性元件、所述第一元件以及所述接地板环绕的区域中。

可选地，所述第二导线位于所述净空区的外侧，所述第一导线位于所述第二导线的内侧，所述第三导线设置在所述第一容性元件、所述第二导线第二端以及所述接地板环绕的区域。

可选地，所述第三导线第一端连接所述接地板，所述第三导线第二端悬空。

可选地，所述第三导线第一端连接所述接地板，所述第三导线第二端也连接所述接地板。

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可选实施例所述的多频和宽频天线。

本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

多频和宽频天线产生的反射系数，具有多频和宽频特性，适用于WiFi 6E等电子设备。

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是本发明的多频和宽频天线的实施例一的结构示意图；

图2是本发明的多频和宽频天线的实施例二的结构示意图；

图3是本发明的多频和宽频天线的实施例三的结构示意图；

图4是本发明的多频和宽频天线的实施例四的结构示意图；

图5是本发明的多频和宽频天线的实施例五的结构示意图；

图6是本发明的多频和宽频天线产生的S参数的曲线图。

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。

本申请实施例提出了一种多频和宽频天线，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，净空区为接地板上被移空的区域；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，第一导线包含第一容性元件；第二导线第一端连接接地板，第二导线第二端悬空或者连接接地板，第二导线包含第一元件，第一元件位于第一导线第二端与第二导线第一端之间；第三导线第一端连接接地板，第三导线第二端悬空或者连接接地板，第三导线包含第二元件。第一元件可以为导线、感性元件或者容性元件中一个或多个的组合。第二元件可以为导线、感性元件或者容性元件中一个或多个的组合。

第一导线作为天线的激励电路，可通过第一容性元件控制天线的阻抗匹配；同时，第一导线与第二导线共同负责产生一高频共振，即第一高频共振，而第一容性元件负责控制激发该高频共振；第二导线和第三导线作为天线的辐射结构，第二导线用于产生低频共振，第三导线用于产生第二高频共振；第一元件可控制低频共振频率，第二元件可控制第二高频共振频率。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6.5GHz附近，低频共振频率在2.5GHz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的长度进行控制。可选地，上述低频共振的频率通过调节第一元件进行控制，例如调节第一元件的电感成分或电容成分。可选地，上述低频共振的频率通过调节第二导线的长度和第一元件进行控制。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容性元件进行控制。可选地，上述低频共振的阻抗匹配通过调节第一导线的长度及其连接的第一容性元件进行控制。

可选地，上述第一高频共振的频率通过调节第一导线第一端与第二导线第二端之间的导线长度进行控制。可选地，上述第一高频共振的阻抗匹配通过调节第一容性元件进行控制。

可选地，上述第二高频共振的频率通过调节第三导线的长度进行控制。可选地，上述第二高频共振的频率通过调节第二元件进行控制，例如调节第二元件的电感成分或电容成分。可选地，上述第二高频共振的频率通过调节第三导线的长度和第二元件进行控制。可选地，上述第二高频共振的阻抗匹配通过调节第三导线与第一导线的间距进行控制。第三导线与第一导线的间距为第三导线与第一导线上直线距离最近的两点。

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。

下面结合具体实施例对本申请的多频和宽频天线进行详细说明。

实施例一

如图1所示，本实施例公开了一种多频和宽频天线，包括馈电端110、第一导线111、第二导线121、第三导线131、接地板101和净空区102，第一导线111、第二导线121、第三导线131设置在净空区102中。

图1所示实施例中的净空区102设置在接地板其中一侧，即接地板101一侧开口，开口一侧面向接地板101的外侧，净空区102其余侧边被接地板101环绕。所述接地板101铺设于印刷电路板上。当然，本申请各实施例中净空区的结构仅为示意性的，净空区还可以采用其他结构或形状，例如净空区设置在接地板外侧，或者，净空区设置在接地板内部，或者，净空区设置在接地板一角，这里不再赘述。

本实施例中，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第一端连接接地板101，第二端悬空，第二导线121包含第一元件122，第一元件122位于第一导线111第二端与第二导线121第一端之间。第三导线131第一端连接接地板101，第二端悬空，第三导线包含第二元件132。本实施例中，第三导线131呈L型。可选地，第三导线131还可以呈一字型。可选地，第三导线还可以呈其他异形结构，例如Z字形等，这里不再赘述。

本实施例中，第二导线121位于净空区102的外侧，第一导线111位于第二导线121的内侧，第三导线131设置在第一容性元件112、第一元件122以及接地板101环绕的区域中。本申请各实施例中，环绕的区域可以是封闭的区域，也可以是半封闭的区域。

本实施例中，第一导线111作为天线的激励电路，可通过第一容性元件112控制天线的阻抗匹配；同时，第一导线111的第一端与第二导线121的第二端之间的导线结构共同负责产生第一高频共振，而第一容性元件112负责控制激发该第一高频共振；第二导线121和第三导线131作为天线的辐射结构，分别用于产生低频共振和第二高频共振；第一元件122可控制低频共振频率，第二元件132可控制第二高频共振频率。第二导线121的第二端悬浮，与接地板101之间形成分布式电容，控制低频共振和第一高频共振的频率。

实施例二

如图2所示，本实施例公开了一种多频和宽频天线，包括馈电端110、第一导线211、第二导线221、第三导线231、接地板101和净空区102，第一导线211、第二导线221、第三导线231设置在净空区102中。

图2所示实施例中的净空区102设置在接地板其中一侧，即接地板101一侧开口，开口一侧面向接地板101的外侧，净空区102其余侧边被接地板101环绕。所述接地板101铺设于印刷电路板上。

本实施例中，第一导线211第一端连接馈电端110，第二端连接第二导线221，第一导线211包含第一容性元件212。第二导线221第一端连接接地板101，第二端也连接接地板101，第二导线221包含第一元件222和第二容性元件223，第一元件222位于第一导线211第二端与第二导线221第一端之间，第二容性元件223位于第一导线211第二端与第二导线221第二端之间。第三导线231一端连接接地板101，另一端悬空，第三导线231包含第二元件232。本实施例中，第三导线231呈L型。可选地，第三导线231还可以呈一字型。可选地，第三导线还可以呈其他异形结构，例如Z字形等，这里不再赘述。图2所示结构，第二导线221两端分别连接净空区相对两侧的接地板，当然，第二导线221两端也可以连接净空区相邻两侧的接地板。

本实施例中，第二导线221位于净空区102的外侧，第一导线211位于第二导线221的内侧，第三导线231设置在第一容性元件212、第一元件222以及接地板101环绕的区域中。

本实施例中，第二导线221的第二端通过第二容性元件223来同时控制低频共振和第一高频共振的频率，从而实现天线的小型化。

实施例三

如图3所示，本实施例公开一种多频和宽频天线，包括馈电端110、第一导线311、第二导线321、第三导线331、接地板101和净空区102，第一导线311、第二导线321、第三导线331设置在净空区102中。

图3所示实施例中的净空区102设置在接地板其中一侧，即接地板101一侧开口，开口一侧面向接地板101的外侧，净空区102其余侧边被接地板101环绕。所述接地板101铺设于印刷电路板上。

第一导线311第一端连接馈电端110，第二端连接第二导线321，第一导线包含第一容性元件312。第二导线321第一端连接接地板101，第二端悬空，第二导线321包含第一元件322，第一元件322位于第一导线111第二端与第二导线121第一端之间。第三导线331第一端连接接地板101，第二端悬空，第三导线包含第二元件332。本实施例中，第三导线131呈一字型。可选地，第三导线131还可以呈L型。可选地，第三导线还可以呈其他异形结构，例如Z字形等，这里不再赘述。

本实施例中，第二导线321位于净空区102的外侧，第一导线311位于第二导线321的内侧，第三导线设置在第一容性元件312、第二导线321第二端以及接地板101环绕的区域。

图3所示结构，第二导线321的第一元件322位于第一导线311的左侧，第二导线321的悬空一端位于第一导线311的右侧，第三导线331位于第一导线311的右侧。当然，根据本实施例的教导，第一导线、第二导线、第三导线的结构还可以有其他实现形式，这里不再赘述。

本实施例中，通过调节第三导线331在净空区102内的位置，用于调节第二高频共振的阻抗和带宽。

实施例四

如图4所示，本实施例公开一种多频和宽频天线，包括馈电端110、第一导线411、第二导线421、第三导线431、接地板101和净空区102，第一导线411、第二导线421、第三导线431设置在净空区102中。

图4所示实施例中的净空区102设置在接地板外侧，即净空区102三面开口，一侧与接地板101相邻。

第一导线411第一端连接馈电端110，第二端连接第二导线421，第一导线包含第一容性元件412。第二导线421第一端连接接地板101，第二端悬空，第二导线421包含第一元件422，第一元件422位于第一导线411第二端与第二导线421第一端之间。第三导线431第一端连接接地板101，第二端悬空，第三导线包含第二元件432。本实施例中，第三导线131呈L型。可选地，第三导线131呈一字型。可选地，第三导线还可以呈其他异形结构，例如Z字形等，这里不再赘述。

本实施例中，第二导线421位于净空区102的外侧，第一导线411位于第二导线421的内侧，第三导线431设置在第一容性元件412、第一元件422以及接地板101环绕的区域中。

本实施例特别适用于净空区102位于接地板101顶端的场景下。

实施例五

本实施例公开了一种多频和宽频天线，包括馈电端110、第一导线511、第二导线521、第三导线531、接地板101和净空区102，第一导线511、第二导线521、第三导线531设置在净空区102中。

图5所示实施例中的净空区102设置在接地板其中一侧，即接地板101一侧开口，开口一侧面向接地板101的外侧，净空区102其余侧边被接地板101环绕。所述接地板101铺设于印刷电路板上。

第一导线511第一端连接馈电端110，第二端连接第二导线521，第一导线包含第一容性元件512。第二导线521第一端连接接地板101，第二端悬空，第二导线521包含第一元件522，第一元件522位于第一导线511第二端与第二导线521第一端之间。第三导线531两端分别连接所述接地板101，第三导线包含第二元件532。本实施例中，第三导线531两端连接净空区同一侧的接地板，即第三导线531呈U型。可选地，第三导线531两端连接净空区相邻侧的接地板，即第三导线531呈L型。

本实施例中，第二导线521位于净空区102的外侧，第一导线511位于第二导线521的内侧，第三导线531设置在第一容性元件512、第一元件522以及接地板101环绕的区域中。

第三导线的第二端悬空则第三导线构成了一单极子的共振体，第三导线的第二端连接所述接地板则构成了一环形的共振体，具有不同的阻抗匹配，可适用于不同的应用场景。此外，第三导线的形态不同也会具有不同的阻抗特征，更具有灵活性。通过调节第三导线的形态，有利于优化第二高频共振的阻抗和带宽，实现更宽带宽。可选地，第三导线还可以呈其他异形结构，例如Z字形等，这里不再赘述。

图6示出了实施例一中多频和宽频天线的S参数图。

如图6所示曲线，多频和宽频天线产生的反射系数，可覆盖多个频段，例如实施例一中所举例的2.5GHz、5.5GHz和6.5GHz，具有多频和宽频特性，适用于WiFi 6E等。而传统天线只可以覆盖两个频段，例如2.5GHz和5.5GHz，本申请实施例通过生成第二高频共振，与第一高频共振结合，从而具有三个共振特点，实现对WiFi 6E全频段的覆盖。

在另一些可选实施例中，上述各实施例中的天线结构还可以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，本申请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频和宽频天线。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 (17)

1.一种多频和宽频天线，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，第一导线包含第一容性元件；第二导线第一端连接接地板，第二导线第二端悬空或者连接接地板，第二导线包含第一元件，第一元件位于第一导线第二端与第二导线第一端之间；第三导线第一端连接接地板，第三导线第二端悬空或者连接接地板，第三导线包含第二元件；第一元件、第二元件为导线、感性元件或者容性元件中一个或多个的组合。

2.如权利要求1所述的一种多频和宽频天线，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所述的一种多频和宽频天线，其特征在于，

所述第一容性元件用于控制所述天线的阻抗匹配。

4.如权利要求1所述的一种多频和宽频天线，其特征在于，

所述第一导线与所述第二导线用于产生第一高频共振；

所述第二导线用于产生低频共振；

所述第三导线用于产生第二高频共振。

5.如权利要求4所述的一种多频和宽频天线，其特征在于，

所述低频共振的频率通过调节所述第二导线的长度、或者所述第一元件、或者所述第二导线的长度和所述第一元件进行控制。

6.如权利要求4所述的一种多频和宽频天线，其特征在于，

所述低频共振的阻抗匹配通过调节所述第一导线的长度、或者所述第一容性元件、或者所述第一导线的长度及第一容性元件进行控制。

7.如权利要求4所述的一种多频和宽频天线，其特征在于，

所述第一高频共振的频率通过调节所述第一导线第一端与所述第二导线第二端之间的导线长度进行控制。

8.如权利要求4所述的一种多频和宽频天线，其特征在于，

所述第一高频共振的阻抗匹配通过调节所述第一容性元件进行控制。

9.如权利要求4所述的一种多频和宽频天线，其特征在于，

所述第二高频共振的频率通过调节所述第三导线的长度、或者所述第二元件、或者所述第三导线的长度和所述第二元件进行控制。

10.如权利要求4所述的一种多频和宽频天线，其特征在于，

所述第二高频共振的阻抗匹配通过调节所述第三导线与所述第一导线的间距进行控制。

11.如权利要求1所述的一种多频和宽频天线，其特征在于，

所述净空区设置在所述接地板其中一侧。

12.如权利要求1所述的一种多频和宽频天线，其特征在于，

所述净空区设置在所述接地板外侧。

13.如权利要求1所述的一种多频和宽频天线，其特征在于，

所述第二导线位于所述净空区的外侧，所述第一导线位于所述第二导线的内侧，所述第三导线设置在所述第一容性元件、所述第一元件以及所述接地板环绕的区域中。

14.如权利要求1所述的一种多频和宽频天线，其特征在于，

所述第二导线位于所述净空区的外侧，所述第一导线位于所述第二导线的内侧，所述第三导线设置在所述第一容性元件、所述第二导线第二端以及所述接地板环绕的区域。

15.如权利要求1所述的一种多频和宽频天线，其特征在于，

所述第三导线第一端连接所述接地板，所述第三导线第二端悬空。

16.如权利要求1所述的一种多频和宽频天线，其特征在于，

所述第三导线第一端连接所述接地板，所述第三导线第二端也连接所述接地板。

17.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至16任一项所述的多频和宽频天线。

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