CN115207622B - 一种双馈单体天线、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于天线技术领域，公开一种双馈单体天线，包括：共振体、第一分支线路、第一激发单元、第二激发单元和接地板；其中，所述第一分支线路第一端连接所述共振体中间区域，所述第一分支线路第二端连接所述接地板，所述第一分支线路包括第一容性元件；所述第一激发单元设置在正对所述共振体中间区域的位置，所述第一激发单元连接所述接地板，用于激发所述共振体的第一电流模式；所述第二激发单元连接所述接地板，用于激发所述共振体的第二电流模式；所述第一分支线路和所述第一激发单元分别设置在不同平面。本发明提供了一种双馈单体天线，两个激发单元共用一个共振体，提高了天线装置的集成度。

Description

一种双馈单体天线、电子设备

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种双馈单体天线。

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。多天线技术可大幅提高无线传输速率，已经广泛用于第四代移动通信、第五代通信系统、万物互联等场景。

如何提高天线装置的集成度，将更多的天线装置集成到无线设备内部，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种双馈单体天线，两个激发单元共用一个共振体，解决现有天线装置集成度低的问题。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，提供了一种双馈单体天线。

在一个实施例中，双馈单体天线，包括：共振体、第一分支线路、第一激发单元、第二激发单元和接地板；其中，

所述第一分支线路第一端连接所述共振体中间区域，所述第一分支线路第二端连接所述接地板，所述第一分支线路包括第一容性元件；

所述第一激发单元设置在正对所述共振体中间区域的位置，所述第一激发单元连接所述接地板，用于激发所述共振体的第一电流模式；

所述第二激发单元连接所述接地板，用于激发所述共振体的第二电流模式；

所述第一分支线路和所述第一激发单元分别设置在不同平面。

可选地，所述第一激发单元包括：第一馈电和第一导线；其中，

第一馈电第一端连接接地板，第一馈电第二端连接第一导线第一端，第一导线第二端连接接地板。

可选地，所述第一导线包括第一匹配元件，所述第一匹配元件为容性元件、感性元件或者导线中一个或者多个的组合。

可选地，所述第二激发单元包括：第二馈电和第二导线；其中，

第二馈电第一端连接接地板，第二馈电第二端连接第二导线第一端，第二导线第二端悬空或者连接所述接地板或者连接所述共振体。

可选地，所述第一分支线路所在平面与所述第一激发单元所在平面平行或者成锐角、钝角、或者平角。

可选地，所述第一分支线路的投影与所述第一激发单元的投影全部或者部分重叠。

可选地，所述第一激发单元整体形状以所述第一分支线路为对称线对称设置。

可选地，所述共振体、第一分支线路、第一激发单元、第二激发单元和接地板设置在印刷电路板上；

所述第一分支线路和所述第一激发单元分别设置在印刷电路板不同的层上。

可选地，所述第一电流模式的共振频率通过调节所述共振体的长度进行设置。

可选地，所述第二电流模式的共振频率通过调节所述共振体的长度和/或所述第一容性元件的容值进行设置。

可选地，所述共振体中间区域的长度小于等于共振体总长度的50％。

可选地，所述天线还包括：

第二分支线路，第二分支线路第一端连接接地板，第二分支线路第二端悬空，第二分支线路用于调节所述共振体的第一电流模式和/或第二电流模式的共振频率。

可选地，所述共振体的两端悬空。

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，电子设备包括上述任一项实施例所述的双馈单体天线。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

提供了一种双馈单体天线，两个激发单元共用一个共振体，提高了天线装置的集成度；

提供了一种结构简易的MIMO天线系统，无需任何降耦合结构或电路，节约成本。

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1a是实施例一示出的一种双馈单体天线的部分结构的示意图；

图1b是实施例一示出的一种双馈单体天线的另一部分结构的示意图；

图2a是实施例二示出的一种双馈单体天线的部分结构的示意图；

图2b是实施例二示出的一种双馈单体天线的另一部分结构的示意图；

图3a是实施例三示出的一种双馈单体天线的部分结构的示意图；

图3b是实施例三示出的一种双馈单体天线的另一部分结构的示意图；

图4a是实施例四示出的一种双馈单体天线的部分结构的示意图；

图4b是实施例四示出的一种双馈单体天线的另一部分结构的示意图；

图5a是实施例一至四示出的一种双馈单体天线的第一电流模式的示意图；

图5b是实施例一至四示出的一种双馈单体天线的第二电流模式的示意图；

图6是实施例一示出的双馈单体天线的S参数图。

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1a和图1b示出了本发明的双馈单体天线的一个实施例。

在该实施例中，双馈单体天线包括：共振体101、第一分支线路102、第一激发单元11、第二激发单元12和接地板100；其中，第一分支线路102第一端连接共振体中间区域，第一分支线路102第二端连接接地板100，第一分支线路包括第一容性元件103。第一激发单元11设置在正对共振体中间区域的位置，第一激发单元11连接接地板，用于激发共振体的第一电流模式，本实施例中，第一激发单元11包括：第一馈电110和第一导线111，第一馈电110第一端连接接地板100，第一馈电110第二端连接第一导线111第一端，第一导线111第二端连接接地板100。第二激发单元12连接接地板100，用于激发共振体的第二电流模式，本实施例中，第二激发单元12包括：第二馈电120和第二导线121，第二馈电120第一端连接接地板100，第二馈电120第二端连接第二导线121第一端，第二导线121第二端悬空，在另一些实施例中，第二导线121第二端还可以连接接地板100或者连接共振体101。本实施例中，第一分支线路102和第一激发单元11分别设置在不同平面，将第一分支线路和第一激发单元分别设置在不同平面，以提高第一激发单元和第二激发单元的隔离度。本实施例中，共振体101的两端悬空，即共振体101为悬浮导线，两端悬空，当然，在另一些实施例中，共振体还可以通过其他结构实现。

第一分支线路102设置于共振体中间区域，则可以实现独立控制第二电流模式的共振频率，而不影响第一电流模式的共振频率。第一激发单元11设置在正对共振体中间区域的位置，则可以实现选择性地激发第一电流模式，而不激发第二电流模式。

本实施例中，第一激发单元设置在正对共振体中间区域的位置，即第一激发单元向共振体的投影位于共振体中间区域。可选地，共振体中间区域的长度小于等于共振体总长度的50％，即共振体中间区域为位于共振体中间位置的长度小于等于共振体总长度的50％的一段区域。

图1a所示为第一分支线路所在平面，图1b所示为第一激发单元所在平面。图1a所示共振体101与图1b所示共振体101是同一共振体，或者图1a所示共振体101与图1b所示共振体101通过导线相连接。图1a所示接地板100与图1b所示接地板100是同一接地板，或者图1a所示接地板100与图1b所示接地板100通过导线相连接。

本实施例中，第一分支线路所在平面是指第一分支线路布图区域的平面，第一激发单元所在平面是指第一激发单元布图区域的平面，上述两个平面可以是平行的两个平面，也可以是成锐角或者钝角的两个平面，还可以是成平角的两个平面，第一分支线路所在平面和第一激发单元所在平面成平角，即第一分支线路和第一激发单元在同一平面上，第一分支线路和第一激发单元分别设置在共振体两侧。

本实施例中，第一馈电110和第二馈电120同时激发共振体101作为辐射体，从而构成双馈单体天线系统。第一馈电110激发共振体101的第一电流模式，第二馈电120激发共振体101的第二电流模式，从而两个电流模式可以工作在同一频段构成MIMO天线，或工作在不同频段内构成双天线系统。

本实施例中，第二激发单元设置在第一激发单元所在平面，当然，在另一些实施例中，第二激发单元还可以设置在第一分支线路所在平面，在另一些实施例中，第二激发单元还可以设置在第一激发单元所在平面和第一分支线路所在平面之外的其他平面。

本实施例中，第一分支线路102第一端连接共振体中间区域，第一激发单元11设置在正对共振体中间区域的位置。可选地，第一分支线路102的投影与第一激发单元11的投影全部或者部分重叠。可选地，第一激发单元整体形状以第一分支线路为对称线对称设置。例如，图1a和图1b所示实施例中，第一激发单元11整体呈矩形，第一激发单元11正对共振体中间区域设置，且第一激发单元11以第一分支线路102为对称线对称设置。当然，第一激发单元还可以呈其他规则形状或者异形形状。可选地，共振体具有以第一分支线路102为对称线的对称结构，第一激发单元具有以第一分支线路102为对称线的对称结构，即第一分支线路投影位于第一激发单元的中间位置，实现第一电流模式和第二电流模式互不干扰，从而提高隔离度。

可选地，第一导线111包括第一匹配元件112，第一匹配元件112为容性元件、感性元件或者导线中一个或者多个的组合。

可选地，第一激发单元11还可以包括其他匹配元件，以提高第一激发单元的可调节性，匹配元件为容性元件、感性元件或者导线中一个或者多个的组合。

可选地，共振体101、第一分支线路102、第一激发单元11、第二激发单元12和接地板100设置在印刷电路板上；第一分支线路102和第一激发单元11分别设置在印刷电路板不同的层上。本实施例中，共振体、第一分支线路、第一激发单元、第二激发单元和接地板设置在多层印刷电路板上，可以提高双馈单体天线批量生产的效率。将第一分支线路和第一激发单元设置在多层印刷电路板不同层上，可以实现第一分支线路和第一激发单元平行设置，通过印刷电路板布图设计实现第一分支线路的投影与第一激发单元的投影全部或者部分重叠，便于调节。

可选地，第一电流模式的共振频率通过调节共振体101的长度进行设置。

可选地，第二电流模式的共振频率通过调节共振体101的长度和/或第一容性元件103的容值进行设置。

实施例二

图2a和图2b示出了本发明的双馈单体天线的另一个实施例。

本实施例中，双馈单体天线包括共振体201、第一分支线路202、第一馈电210、第二馈电220。本实施例中，接地板100铺设于印刷电路板上。

共振体201为悬浮导线，两端悬空。第一分支线路202一端连接共振体201中间区域，另一端连接接地板100。第一分支线路202包含容性元件203，用于生成共振体201的第二电流模式。共振体201可同时产生第一电流模式和第二电流模式，用于天线辐射。

第一馈电210一端连接第一导线211，另一端连接接地板100。第一导线211一端连接接地板100，另一端连接第一馈电210。本实施例中，第一导线211包含第一匹配元件212。第一匹配元件212可为容性元件、感性元件或导线中一个或者多个的任意组合。第一馈电210以及第一导线211整体设置在正对共振体中间区域的位置，用于激发共振体201的第一电流模式。

第二馈电220一端连接第二导线221，另一端连接接地板100。第二导线221一端连接第二馈电220，另一端连接共振体201。本实施例中，第二导线221包含第二容性元件222。第二馈电220及第二导线221位于共振体201的右侧区域，用于激发第一共振体201的第二电流模式。

本实施例中，第二激发单元与第一分支线路设置于同一平面。

实施例三

图3a和图3b示出了本发明的双馈单体天线的另一个实施例。

本实施例中，双馈单体天线包括共振体301、第一分支线路302、第一馈电310、第二馈电320、第二分支线路330。接地板100铺设于印刷电路板上。

共振体301为悬浮导线，两端悬空。第一分支线路302位于共振体301中间区域，一端连接共振体301，另一端连接接地板100。第一分支线路302包含一容性元件303，用于生成共振体301的第二电流模式。

第一馈电310一端连接第一导线311，另一端连接接地板100。第一导线311一端连接接地板100，另一端连接第一馈电310。第一导线311包含第一匹配元件312，第一匹配元件312可为容性元件、感性元件或导线中一个或者多个的任意组合。第一馈电310以及第一导线311整体设置在正对共振体中间区域的位置，用于激发共振体301的第一电流模式。

第二馈电320一端连接第二导线321，另一端连接接地板100。第二导线321一端连接第二馈电320，另一端悬空，整体呈倒L形。第二馈电320及第二导线321整体设置在正对共振体右侧区域的位置，用于激发第一共振体301的第二电流模式。

本实施例中，双馈单体天线还包括第二分支线路330，第二分支线路330一端连接接地板100，另一端悬空，用于调节共振体301的第一电流模式和/或第二电流模式的共振频率。第二分支线路330整体设置在正对共振体左侧区域的位置，与第二导线321对称，从而使得整体结构呈对称分布，对称结构有利于天线设计，即，天线设计保持左右对称，有利于实现两个电流模式或者两个馈电之间较高的隔离度。

实施例四

图4a和图4b示出了本发明的双馈单体天线的另一个实施例。

本实施例中，双馈单体天线包括共振体401、第一分支线路402、第一馈电410、第二馈电420。接地板100铺设于印刷电路板上。

共振体401为悬浮导线，两端悬空。共振体401包含第二匹配元件404，用于调节共振体401的共振频率。第二匹配元件404可为容性元件、感性元件或导线中的一个或者多个的任意组合。第一分支线路402一端连接共振体401中间区域，另一端连接接地板100。第一分支线路402包含一容性元件403，用于生成第一共振体401的第二电流模式。

第一馈电410一端连接第一导线411，另一端连接接地板100。第一导线411一端连接接地板100，另一端连接第一馈电410。第一导线411包含第一匹配元件412。第一匹配元件412可为容性元件、感性元件或导线中的一个或者多个的任意组合。第一馈电410以及第一导线411整体设置在正对共振体中间区域的位置，用于激发共振体401的第一电流模式。

第二馈电420一端连接第二导线421，另一端连接接地板100。第二导线421一端连接第二馈电420，另一端悬空，整体呈倒L形。第二馈电420及第二导线421整体设置在正对共振体401右侧区域的位置，用于激发共振体401的第二电流模式。

本实施例中，共振体401包含第二匹配元件404，用于调节共振体401的共振频率，可以实现天线小型化，利于调试。

图5a和图5b示出了上述各实施例的双馈单体天线的电流模式示意图。

第一电流模式是由共振体结构本体产生，电流不经过第一分支线路；第二电流模式其实是第一电流模式的高次模式，电流通过第一分支线路控制，因而第一分支线路是第二电流模式的重要组成部分。如图5a所示，共振体的第一电流模式沿着共振体流动，其有效电流长度为1/2个波长，为1/2波长共振体。如图5b所示，共振体的第二电流模式成T型，电流流经第一分支线路，并在共振体上反向分布。因而第一电流模式和第二电流模式呈现正交分布，两个电流模式正交度越高，隔离度越高。

图6示出了实施例一所示双馈单体天线的S参数图。

如图6所示，曲线5a和5b分别为第一馈电和第二馈电生成的反射系数，表明两馈电均工作在3.5GHz频段，曲线5c代表两个馈电之间的隔离度，可达到20dB以上表明两个馈电虽然共用一个共振体，但是第一电流模式和第二电流模式之间保持了较高的隔离度。

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。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。

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双馈单体天线。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 (7)

1.一种双馈单体天线，其特征在于，包括：共振体、第一分支线路、第一激发单元、第二激发单元和接地板；其中，

所述第一分支线路第一端连接所述共振体中间区域，所述第一分支线路第二端连接所述接地板，所述第一分支线路包括第一容性元件；

所述第一激发单元设置在正对所述共振体中间区域的位置，所述第一激发单元连接所述接地板，用于激发所述共振体的第一电流模式；

所述第二激发单元连接所述接地板，用于激发所述共振体的第二电流模式；

所述第一分支线路和所述第一激发单元分别设置在不同平面；

所述第一激发单元包括：第一馈电和第一导线；其中，第一馈电第一端连接接地板，第一馈电第二端连接第一导线第一端，第一导线第二端连接接地板；所述第一导线包括第一匹配元件，所述第一匹配元件为容性元件、感性元件或者导线中一个或者多个的组合；

所述第二激发单元包括：第二馈电和第二导线；其中，第二馈电第一端连接接地板，第二馈电第二端连接第二导线第一端，第二导线第二端悬空或者连接所述接地板或者连接所述共振体；所述第一分支线路所在平面与所述第一激发单元所在平面平行或者成锐角、钝角、或者平角；

所述第一电流模式的共振频率通过调节所述共振体的长度进行设置；所述第二电流模式的共振频率通过调节所述共振体的长度和/或所述第一容性元件的容值进行设置；还包括第二分支线路，第二分支线路第一端连接所述接地板，第二分支线路第二端悬空，第二分支线路用于调节所述共振体的第一电流模式和/或第二电流模式的共振频率。

2.如权利要求1所述的一种双馈单体天线，其特征在于，

所述第一分支线路的投影与所述第一激发单元的投影全部或者部分重叠。

3.如权利要求1所述的一种双馈单体天线，其特征在于，

所述第一激发单元整体形状以所述第一分支线路为对称线对称设置。

4.如权利要求1所述的一种双馈单体天线，其特征在于，

所述共振体、第一分支线路、第一激发单元、第二激发单元和接地板设置在印刷电路板上；

所述第一分支线路和所述第一激发单元分别设置在所述印刷电路板不同的层上。

5.如权利要求1所述的一种双馈单体天线，其特征在于，

所述共振体中间区域的长度小于等于共振体总长度的50％。

6.如权利要求1所述的一种双馈单体天线，其特征在于，

所述共振体的两端悬空。

7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至6任一项所述的双馈单体天线。