CN115173050A - 一体化天线及物联网设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种一体化天线及物联网设备，一体化天线包括基板、地板、第一辐射单元、第二辐射单元以及第三辐射单元，第一辐射单元、第二辐射单元以及第三辐射单元均集成设置在基板上，第一辐射单元、第二辐射单元以及第三辐射单元相互独立；第一辐射单元呈T型设置，包括第一枝节、第二枝节以及第三枝节，第一枝节与所述第二枝节呈直线排列，第三枝节与所述第一枝节和第二枝节垂直设置，以形成位于第三枝节两侧的空间，对称空间包括第一空间和第二空间，第二辐射单元和第三辐射单元分别设置在第一空间和第二空间，并与地板连接，第一辐射单元、第二辐射单元以及第三辐射单元分别电性连接到外部设备的主板上。

Description

一体化天线及物联网设备

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种一体化天线及物联网设备。

背景技术

目前，现在很多户外的物联网设备需要用到GPS定位天线和通信天线，目前的做法一般是GPS天线使用陶瓷天线，通信天线使用FPC或者外置鞭式天线，该种天线的成本大，使用不方便。

有鉴于此，本发明有必要提出一种一体化天线以及应用该一体化天线的物联网设备，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体化天线，能够降低天线的制造成本，且提高天线使用的方便率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种一体化天线，所述一体化天线包括基板、地板、第一辐射单元、第二辐射单元以及第三辐射单元，所述第一辐射单元、第二辐射单元以及第三辐射单元均集成设置在所述基板上，所述第一辐射单元、第二辐射单元以及第三辐射单元相互独立；所述第一辐射单元呈T型设置，包括第一枝节、第二枝节以及第三枝节，所述第一枝节与所述第二枝节呈直线排列，所述第三枝节与所述第一枝节和所述第二枝节垂直设置，以形成位于所述第三枝节两侧的空间，所述空间包括第一空间和第二空间，所述第二辐射单元和所述第三辐射单元分别设置在所述第一空间和所述第二空间，并与所述地板连接，所述第一辐射单元、所述第二辐射单元以及第三辐射单元分别电性连接到外部设备的主板上。

作为本发明的进一步改进，所述第一辐射单元配置为定位天线，所述第二辐射单元配置为通信天线的发送/接收单元，所述第三辐射单元配置为通信天线的接收单元。

作为本发明的进一步改进，所述第三枝节位于所述第一枝节与所述第二枝节排成直线的中间，所述第三枝节靠近所述第一枝节的一端设有焊点，所述焊点与所述第一枝节连接，所述第三枝节的另一端与所述地板连接。

作为本发明的进一步改进，所述地板呈“凸”字形设置，所述地板与所述第一辐射单元连接并形成所述第一空间和所述第二空间，所述第一空间和所述第二空间均呈对称的倒L形状设置，所述第一空间与所述第二空间分别设置在所述第一枝节的下方和所述第二枝节的下方。

作为本发明的进一步改进，所述第二辐射单元呈L形结构，所述第二辐射单元的上边缘与所述第一枝节之间在竖直方向上的距离大于所述第二辐射单元的右边缘与所述第三枝节之间在水平方向上的距离。

作为本发明的进一步改进，所述第二辐射单元包括第一辐射枝节和第二辐射枝节，所述第一辐射枝节呈L型设置，所述第一辐射枝节包括相互垂直设置的第一臂和第二臂，所述第一臂靠近所述地板左侧的一端弯曲形成回钩，所述第二臂靠近所述地板的上侧的一端弯曲形成直钩；所述第二辐射枝节与所述第一辐射枝节的直钩连接。

作为本发明的进一步改进，所述第二辐射枝节向所述第一辐射枝节的第一臂延伸并形成回钩，所述第一辐射枝节的直钩上的一端设有焊点。

作为本发明的进一步改进，所述第三辐射单元呈L形结构，所述第三辐射单元与所述第二枝节之间的距离大于所述第三辐射单元与所述第二枝节之间的距离。

作为本发明的进一步改进，所述第三辐射单元包括第三辐射枝节和第四辐射枝节，所述第三辐射枝节呈L型设置，所述第三辐射枝节包括相互垂直设置的第三臂和第四臂，所述第三臂靠近所述地板右侧的一端弯曲形成直钩，所述第四臂靠近所述地板上侧的一端弯曲形成直钩；所述第四辐射枝节与所述第三辐射枝节的直钩连接，并向所述第三辐射枝节的第三臂延伸并形成直钩。

本发明的目的还在于提供一种物联网设备，以更好地应用上述一体化天线。

为解决上述技术问题，本发明提供一种物联网设备，所述物联网设备包括前述的一体化天线。

本发明通过设置一体化天线，所述一体化天线包括基板、地板、第一辐射单元、第二辐射单元以及第三辐射单元，所述第一辐射单元、第二辐射单元以及第三辐射单元均集成设置在所述基板上，所述第一辐射单元、第二辐射单元以及第三辐射单元相互独立；所述第一辐射单元呈T型设置，包括第一枝节、第二枝节以及第三枝节，所述第一枝节与所述第二枝节呈直线排列，所述第三枝节与所述第一枝节和所述第二枝节垂直设置，以形成位于所述第三枝节两侧的空间，所述空间包括第一空间和第二空间，所述第二辐射单元和所述第三辐射单元分别设置在所述第一空间和所述第二空间，并与所述地板连接，所述第一辐射单元、所述第二辐射单元以及第三辐射单元分别电性连接到外部设备的主板上。本发明一体化天线能够降低天线的制造成本，且提高天线使用的方便率，解决了现有天线的结构复杂及成本高的问题。

附图说明

图1为本发明一体化天线的结构示意图。

图2为本发明一体化天线的辐射效率图。

图3为图1中第一辐射单元的回波损耗波形图。

图4为图1中第二辐射单元的回波损耗波形图。

图5为图1中第三辐射单元的回波损耗波形图。

其中，各附图标记说明如下：

一体化天线100，第一辐射单元10，第一枝节11，第二枝节12，第三枝节13，第二辐射单元20，第一辐射枝节21，第一臂210，第二臂211，第二辐射枝节22，第三辐射单元30，第三辐射枝节31，第三臂310，第四臂311，第四辐射枝节32，地板40，第一空间50，第二空间60。

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一体化天线100及物联网设备作进一步详细说明。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。

本发明提供一种一体化天线100以及应用该天线的物联网设备。本发明的一体化天线100可以至少应用在户外探测设备上，比如户外探测仪，也可以应用在车载上，比如快递员驾驶的快递车辆上，如此可以远程监控并定位物流信息。

如图1所示，该一体化天线100包括基板、地板40、第一辐射单元10、第二辐射单元20以及第三辐射单元30，第一辐射单元10、第二辐射单元20以及第三辐射单元30均集成设置在基板上，且第一辐射单元10、第二辐射单元20以及第三辐射单元30均分别与地板40连接。

第一辐射单元10配置为定位天线，第二辐射单元20和第三辐射单元30均配置为通信天线。第一辐射单元10、第二辐射单元20以及第三辐射单元30相互独立，互不干扰，且三个辐射单元分别电性连接到外部设备的主板上，即物联网设备的主板上。比如三个辐射单元可以通过同轴电缆、cable线、金属飞线等连接方式连接到外部设备的主板上。

进一步地，定位天线为偶极子天线，该定位天线呈T型设置。具体的，定位天线包括第一枝节11、第二枝节12以及第三枝节13，第一枝节11与第二枝节12呈间隔设置、且第一枝节11与第二枝节12呈直线排列；第三枝节13与第一枝节11和第二枝节12垂直设置，且第三枝节13位于直线的中间。第三枝节13靠近第一枝节11和第二枝节12的端部设有焊点，该焊点与第一枝节11连接，第二枝节12靠近第一枝节11的一端设有焊点。

第三枝节13垂直于第一枝节11和第二枝节12设置，在第三枝节13的左右两侧形成空间，第二辐射单元20和第三辐射单元30分别放置在两个空间的位置处，并与地板40连接。第一辐射单元10的第一枝节11和第二枝节12可以呈直线导线设置，也可以呈L形状设置。也就是说，第一枝节11的一端和第二枝节12的一端可以根据实际产品的尺寸进行适当的向下延伸。对于延伸的尺寸和形成的形状，本发明不做过多限制。

较佳地，第三枝节13的另一端与地板40连接，如此设置，使得第一辐射单元10能够与地板40连接。地板40呈“凸”字形设置，该地板40与第一辐射单元10连接后形成第一空间50和第二空间60，且第一空间50和第二空间60均呈对称的倒L形状设置，第一空间50与第二空间60对称设置在第一辐射单元10的第三枝节13的两边或分别设置在地板40的左上角和右上角，也就是说，第一空间50位于第一辐射单元10的第一枝节11的下方，第二空间60位于第一辐射单元10的第二枝节12的下方。如此设置，不但使得整个天线结构简单，且还使得天线结构富有对称美。第二辐射单元20和第三辐射单元30分别放置在第一空间50和第二空间60的位置处，并与地板40连接。

第二辐射单元20配置为通信天线的发送/接收单元，第三辐射单元30配置值为通信天线的接收单元，且第二辐射单元20和第三辐射单元30均可以接收2G、3G以及4G的信号。如此设置，使得整个一体化天线100既可以保持实现定位效果，又能够实现通信效果，同时还能够让天线生产成本减少，组装到物联网设备上更加方便。

第二辐射单元20呈L形结构，以与第一空间50的结构对应设置，第二辐射单元20的上边缘与第一枝节11之间在竖直方向的距离大于第二辐射单元20的右边缘与第三枝节13之间在水平方向的距离。具体地，第二辐射单元20包括第一辐射枝节21和第二辐射枝节22，第一辐射枝节21大致呈L型设置，包括相互垂直设置的第一臂210和第二臂211，且第一臂210靠近地板40的左侧的一端弯曲形成回钩，第二臂211靠近地板40的上侧的一端弯曲形成直钩。第二辐射枝节22与第一辐射枝节21的直钩连接，并向第一辐射枝节21的第一臂210延伸并形成回钩。第一辐射枝节21的直钩上的一端设有焊点，靠近直钩的地板40上也设有焊点。如此设置，既可以有效延长第二辐射单元的长度，从而增加天线的辐射带宽，又可以根据实际情况来节约天线布局的空间。

第三辐射单元30也呈L形结构，以与第二空间60的结构对应设置，第三辐射单元30与第一辐射单元10的第二枝节12之间的距离大于第三辐射单元30与第二枝节12之间的距离。具体。第三辐射单元30包括第三辐射枝节31和第四辐射枝节32，第三辐射枝节31大致呈L型设置，包括相互垂直设置的第三臂310和第四臂311，且第三臂310靠近地板40的右侧的一端弯曲形成直钩，第四臂311靠近地板40的上侧的一端弯曲也形成直钩。第四辐射枝节32与第三辐射枝节31的直钩连接，并向第三辐射枝节31的第三臂310延伸并形成直钩。第三辐射枝节31的直钩上的一端设有焊点，靠近直钩的地板40上也对应设有焊点。如此设置，既可以有效延长第三辐射单元的长度，从而增加天线的辐射带宽，又可以根据实际情况来节约天线布局的空间。

整个天线的呈矩形状设置，地板40和T字型的定位天线的长度为整体天线的长，定位天线的第一枝节11和第二枝节12的长度为整体天线的宽。优选地，天线的长为100mm，宽为69.8mm。第二辐射单元20的长为27mm，宽为26.8mm，第三辐射单元30的长也为27mm、宽也为26.8mm。当然，天线的形状以及各个尺寸可以根据实际情况或产品的尺寸进行实际调整，第一辐射单元10、第二辐射单元20以及第三辐射单元30及地板40的形状、尺寸也都可以根据实际情况或产品的尺寸进行适当调整，于此不做过多限制。

上述2G/3G/4G通信天线的发送/接收单元和2G/3G/4G通信天线的接收单元可以相互对调设置，也就是说，第二辐射单元20可以配置为2G/3G/4G通信天线的接收单元，第三辐射单元30可以配置为2G/3G/4G通信天线的发送/接收单元。当然，第二辐射单元20和第三辐射单元30也可以配置为其他形式的天线，比如半波阵子天线、IFA天线、Loop天线等，且第二辐射单元20以及第三辐射单元30配置的天线结构可以根据实际情况进行相应的调整。如此设置，使得第二辐射单元20和第三辐射单元30的天线根据实际的物联网设备的需求进行设置布局。

本发明中第一辐射单元10、第二辐射单元20以及第三辐射单元30相互独立，互不干扰，也就是说，第一辐射单元10、第二辐射单元20以及第三辐射单元30分别通过馈点相连，且馈电点的位置可以根据实际情况进行微调或者更改位置。优选地，第一辐射单元10、第二辐射单元20以及第三辐射单元30一体设置并分别通过馈电结构进行馈电，并通过同轴电缆连接到物联网设备的主板上。本发明的一体化天线100中设有多个焊点，这些焊点为焊接有线电视电缆的金手指的位置。

以往的陶瓷天线成本较高，外置鞭式天线无法把几个天线集成在一个模块上，并且陶瓷天线和鞭式天线都无法做成扁平结构，在有些对天线厚度有要求的物联网设备上无法使用，也就是说，以往的物联网设备上的天线不但制造成本高，而且天线结构多且杂，不能满足各种或多种物联网设备上。

本发明的一体化天线100中的定位天线配置为GPS天线。此外，由于第一辐射单元10为GPS定位天线，第二辐射单元20为通信天线的发送/接收单元以及第三辐射单元30为通信天线的接收单元，GPS天线和第二辐射单元20的工作频段不同，GPS天线和第三辐射单元30的工作频段也不同，所以第一辐射单元10与第二辐射单元20/第三辐射单元30之间不会产生耦合现象。又因为第二辐射单元20和第三辐射单元30基本沿地板40对称设置，且结构设置基本相反，不会存在耦合现象，相当于通过天线的排放位置进行解耦。当然，为了能够增加整个天线的隔离度，也可以在天线上设置匹配电容或电感，或是增加LC电路，从而减小三个辐射单元之间因耦合产生的干扰。

为了能够清楚说明本发明的一体化天线100，其扁平化结构的设计，以及集成式一体化的结构，不但结构简单、使用方便，能够满足多种物联网设备的需求，而且还能够保证天线的辐射性能，本发明对一体化天线100进行仿真实验，并与以往陶瓷天线进行比较。结合图2、图3以及图4，从图中可以看出，GPS天线的回波损耗、2G/3G/4G通信发送/接收单元的回波损耗以及2G/3G/4G通信天线的接收单元的回波损耗均比较良好，由此可知，该一体化天线100可以实现良好的辐射性能。

本发明通过设置一体化天线100，一体化天线100包括基板、地板40、第一辐射单元10、第二辐射单元20以及第三辐射单元30，第一辐射单元10、第二辐射单元20以及第三辐射单元30均集成设置在基板上，第一辐射单元10、第二辐射单元20以及第三辐射单元30相互独立；第一辐射单元10呈T型设置，包括第一枝节11、第二枝节12以及第三枝节13，第一枝节11与第二枝节12呈直线排列，第三枝节13与第一枝节11和第二枝节12垂直设置，以形成位于第三枝节13两侧的空间，空间包括第一空间50和第二空间60，第二辐射单元20和第三辐射单元30分别设置在第一空间50和所述第二空间60，并与地板40连接，第一辐射单元10、第二辐射单元20以及第三辐射单元30分别通过同轴电缆连接到外部设备的主板上。本发明一体化天线100能够降低天线的制造成本，且提高天线使用的方便率，解决了现有天线的结构复杂及成本高的问题。

需要说明的是，本说明书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，此外，各个实施例之间不同的部分也可互相组合使用，本发明对此不作限定。

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)

1.一种一体化天线，其特征在于：所述一体化天线包括基板、地板、第一辐射单元、第二辐射单元以及第三辐射单元，所述第一辐射单元、第二辐射单元以及第三辐射单元均集成设置在所述基板上，所述第一辐射单元、第二辐射单元以及第三辐射单元相互独立；所述第一辐射单元呈T型设置，包括第一枝节、第二枝节以及第三枝节，所述第一枝节与所述第二枝节呈直线排列，所述第三枝节与所述第一枝节和所述第二枝节垂直设置，以形成位于所述第三枝节两侧的空间，所述空间包括第一空间和第二空间，所述第二辐射单元和所述第三辐射单元分别设置在所述第一空间和所述第二空间，并与所述地板连接，所述第一辐射单元、所述第二辐射单元以及第三辐射单元分别电性连接到外部设备的主板上。

2.根据权利要求1所述的一体化天线，其特征在于：所述第一辐射单元配置为定位天线，所述第二辐射单元配置为通信天线的发送/接收单元，所述第三辐射单元配置为通信天线的接收单元。

3.根据权利要求1所述的一体化天线，其特征在于：所述第三枝节位于所述第一枝节与所述第二枝节排成直线的中间，所述第三枝节靠近所述第一枝节的一端设有焊点，所述焊点与所述第一枝节连接，所述第三枝节的另一端与所述地板连接。

4.根据权利要求1所述的一体化天线，其特征在于：所述地板呈“凸”字形设置，所述地板与所述第一辐射单元连接并形成所述第一空间和所述第二空间，所述第一空间和所述第二空间均呈对称的倒L形状设置，所述第一空间与所述第二空间分别设置在所述第一枝节的下方和所述第二枝节的下方。

5.根据权利要求4所述的一体化天线，其特征在于：所述第二辐射单元呈L形结构，所述第二辐射单元的上边缘与所述第一枝节之间在竖直方向上的距离大于所述第二辐射单元的右边缘与所述第三枝节之间在水平方向上的距离。

6.根据权利要求所述5的一体化天线，其特征在于：所述第二辐射单元包括第一辐射枝节和第二辐射枝节，所述第一辐射枝节呈L型设置，所述第一辐射枝节包括相互垂直设置的第一臂和第二臂，所述第一臂靠近所述地板左侧的一端弯曲形成回钩，所述第二臂靠近所述地板的上侧的一端弯曲形成直钩；所述第二辐射枝节与所述第一辐射枝节的直钩连接。

7.根据权利要求所述6的一体化天线，其特征在于：所述第二辐射枝节向所述第一辐射枝节的第一臂延伸并形成回钩，所述第一辐射枝节的直钩上的一端设有焊点。

8.根据权利要求4所述的一体化天线，其特征在于：所述第三辐射单元呈L形结构，所述第三辐射单元与所述第二枝节之间的距离大于所述第三辐射单元与所述第二枝节之间的距离。

9.根据权利要求8所述的一体化天线，其特征在于：所述第三辐射单元包括第三辐射枝节和第四辐射枝节，所述第三辐射枝节呈L型设置，所述第三辐射枝节包括相互垂直设置的第三臂和第四臂，所述第三臂靠近所述地板右侧的一端弯曲形成直钩，所述第四臂靠近所述地板上侧的一端弯曲形成直钩；所述第四辐射枝节与所述第三辐射枝节的直钩连接，并向所述第三辐射枝节的第三臂延伸并形成直钩。

10.一种物联网设备，其特征在于：所述物联网设备包括权利要求1-9中任意一项所述的一体化天线。

Images