CN116014443B - 一种天线喇叭临近式增益构造及增益方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子设备通讯技术领域，具体涉及一种天线喇叭临近式增益构造及增益方法，该构造包括壳体、装设于壳体的电池、控制板、天线辐射单元以及喇叭，所述电池用于对控制板、天线辐射单元以及喇叭进行供电，所述控制板分别与天线辐射单元以及喇叭电连接，所述天线辐射单元用于发射射频信号，所述喇叭用于发出音频信号；所述天线辐射单元包括圆形辐射部以及连接于圆形辐射部周围的外围辐射部，所述圆形辐射部位于喇叭的正上方并与喇叭之间产生耦合。本发明的目的在于提供一种天线喇叭临近式增益构造及增益方法，通过将天线和喇叭临近结构设计，使得天线获得喇叭的增益，提升天线的性能，同时减少产品的整体体积。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备通讯技术领域，具体涉及一种天线喇叭临近式增益构造及增益方法。
背景技术
目前市面上的电子设备，喇叭和天线是分开设计的，喇叭是一种常用的电声换能器件，天线发射和接收电磁波信号，天线功能区域不能利用喇叭功能区域面积来增加天线的辐射﹑提高天线的性能，且喇叭靠近天线时，天线会对喇叭产生干扰，会降低天线的性能，故一般的电子设备，喇叭与天线之间有一定的间距；而为了增加天线的性能，又需增加天线的面积，导致电子设备的体积增加，影响电子设备的小型化发展。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种天线喇叭临近式增益构造及增益方法，通过将天线和喇叭临近结构设计，使得天线获得喇叭的增益，提升天线的性能，同时减少产品的整体体积。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种天线喇叭临近式增益构造，包括壳体、装设于壳体的电池、控制板、天线辐射单元以及喇叭，所述电池用于对控制板、天线辐射单元以及喇叭进行供电，所述控制板分别与天线辐射单元以及喇叭电连接，所述天线辐射单元用于发射射频信号，所述喇叭用于发出音频信号；所述天线辐射单元包括圆形辐射部以及连接于圆形辐射部周围的外围辐射部，所述圆形辐射部位于喇叭的正上方并与喇叭之间产生耦合。
其中，所述控制板包括音频电路，所述喇叭与音频电路电连接，所述喇叭与音频电路之间连接有高频电感或低通滤波器。
其中，所述高频电感值为35-45nH。
其中，所述外围辐射部包括一字形辐射臂、半环形辐射臂、第一C形辐射臂以及第二C形辐射臂，所述半环形辐射臂以及圆形辐射部分别连接于一字型辐射臂的两端，所述第一C形辐射臂的一端以及第二C形辐射臂的一端分别连接于圆形辐射部，所述第一C形辐射臂的另一端与第二C形辐射臂的另一端连接。
其中，所述外围辐射部还包括天线馈电端，所述天线馈电端连接于第一C形辐射臂与第二C形辐射臂的连接处；所述控制板还包括射频电路，所述射频电路与天线馈电端电连接。
其中，所述天线辐射单元由FPC或LDS制成。
本发明还公开了一种天线喇叭临近式增益方法，该方法包括以下步骤：
A.将天线辐射单元的圆形辐射部放置于喇叭的正上方；
B.射频信号经天线馈电端流向圆形辐射部；
C.圆形辐射部与喇叭发生耦合，喇叭一同与天线辐射单元发射射频信号。
其中，在步骤B与步骤C之间，连接喇叭的音频电路还会作高频滤波或者高频去耦处理。
本发明的有益效果：
本发明的一种天线喇叭临近式增益构造及增益方法，利用喇叭来增加天线辐射单元的辐射面积，天线辐射单元的性能将得到提升，且不用担心喇叭与天线辐射单元靠近对天线造成影响；同时由于天线辐射单元利用了喇叭的面积，喇叭可以看作天线辐射单元的一部分，天线辐射单元可以做的相对较小，使得本发明比现有技术的设计更节省空间，符合电子产品小型化﹑高性能的发展要求。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中天线+喇叭与单天线的回波损耗图。
图3为本实施例中的天线+喇叭与单天线的效率图。
图4为本实施例中的天线+喇叭与单天线的场强辐射图。
图5为本实施例中的天线+喇叭与单天线的场强辐射图。
图6为本实施例中的天线+喇叭与单天线的场强辐射图。
附图标记
天线辐射单元--100，一字形辐射臂--101，半环形辐射臂--102，第一C形辐射臂--103，第二C形辐射臂--104，天线馈电端--105，圆形辐射部--106，
喇叭--200。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
目前市面上的电子设备，喇叭200和天线是分开设计的，喇叭200是一种常用的电声换能器件，天线发射和接收电磁波信号，天线功能区域不能利用喇叭200功能区域面积来增加天线的辐射﹑提高天线的性能，且喇叭200靠近天线时，天线会对喇叭200产生干扰，会降低天线的性能，故一般的电子设备，喇叭200与天线之间有一定的间距；而为了增加天线的性能，又需增加天线的面积，导致电子设备的体积增加，影响电子设备的小型化发展。
为了解决上述问题，本实施例公开了一种天线喇叭200临近式增益构造，其结构如图1所示，该构造包括壳体、装设于壳体的电池、控制板、天线辐射单元100以及喇叭200，所述电池用于对控制板、天线辐射单元100以及喇叭200进行供电，所述控制板分别与天线辐射单元100以及喇叭200电连接，所述天线辐射单元100用于发射射频信号，所述喇叭200用于发出音频信号；所述天线辐射单元100包括圆形辐射部106以及连接于圆形辐射部106周围的外围辐射部，所述圆形辐射部106位于喇叭200的正上方并与喇叭200之间产生耦合。
在本实施例中，控制板包括天线匹配电路、音频电路、射频电路、射频带通滤波器以及诸多控制和驱动天线喇叭200的驱动模块以及控制模块；在实际使用中，天线辐射单元100适用于可为各种不同的远距离通讯方式，天线辐射单元100可由FPC或LDS制成，本实施例则以蓝牙通讯为例，天线辐射单元100主要是与手机、平板等终端设备进行蓝牙通信连接，故天线辐射单元100的主要工作频率是2.4GHz的ISM频段。
本实施例的外围辐射部包括一字形辐射臂101、半环形辐射臂102、第一C形辐射臂103、第二C形辐射臂104以及天线馈电端105，射频电路通过顶针或弹片或导电硅胶等电连接天线馈电端105。所述半环形辐射臂102以及圆形辐射部106分别连接于一字型辐射臂的两端，所述第一C形辐射臂103的一端以及第二C形辐射臂104的一端分别连接于圆形辐射部106，所述第一C形辐射臂103的另一端与第二C形辐射臂104的另一端连接，所述天线馈电端105连接于第一C形辐射臂103与第二C形辐射臂104的连接处。
本实施例还公开了一种天线喇叭200临近式增益方法，该方法包括以下步骤：
A.将天线辐射单元100的圆形辐射部106放置于喇叭200的正上方；
B.射频信号经天线馈电端105流向圆形辐射部106；
C.圆形辐射部106与喇叭200发生耦合，喇叭200一同与天线辐射单元100发射射频信号。
其中，在步骤B与步骤C之间，连接喇叭200的音频电路还会作高频滤波或者高频去耦处理。
本实施例的工作原理如下：控制板的主控芯片发出的射频信号，经芯片匹配电路，把主控芯片的功率和灵敏度等指标调到最佳状态，输出后到射频带通滤波器，滤除带外杂散和谐波，接着经过天线匹配电路，把天线的无源参数调试好，比如阻抗调到50Ω附近﹑回波损耗绝对值10dB以上﹑天线效率调到合适值等，然后通过弹片或顶针连接天线馈电端105，流到天线馈电端105的射频信号会以两条路径流向圆形辐射部106，一条是第一C形辐射臂103，另一条是第二C形辐射臂104，接着射频信号由一字形辐射臂101流向半环形辐射臂102，由于天线辐射单元100的圆形辐射部106是贴在喇叭200上的，圆形辐射部106与喇叭200之间产生耦合，圆形辐射部106耦合部分射频信号或者电磁波能量到喇叭200，此时喇叭200将作为天线的延伸部分和天线辐射单元100共同参与整个天线的辐射，将射频信号辐射到自由空间中，以电磁波的形式存在和传播。
需要说明的是，当圆形辐射部106贴近喇叭200时，需要在述喇叭200与音频电路之间连接有高频电感或低通滤波器，以滤除天线的射频信号，避免天线射频信号干扰音频电路，高频电感值为35-45nH优选为39nH。
图2为本实施例中的天线+喇叭200与单天线的回波损耗图。天线单独设计时，其6dB带宽为744.8MHz，覆盖1.9GHz和2.4GHz频段，天线的谐振点在2.364GHz，此时回波损耗绝对值19.695dB。当天线靠近喇叭200且天线贴在喇叭200上时，其6dB带宽为999.2MHz，天线贴在喇叭200上后，天线的带宽拓宽了254.4MHz，带宽宽度提高了34.16％，且天线出现了两个谐振点，分别在1.8076GHz和2.4518GHz处。多一个谐振点，拓宽了天线的带宽，提高了天线的性能，天线可以覆盖1.8GHz﹑1.9GHz和2.4GHz频段，天线可以覆盖更宽的频段。
图3为本实施例中的天线+喇叭200与单天线的效率图。天线单独设计时，在1.7GHz～2.5GHz频段内，天线平均效率为-1.4677dB，即71.32％。当天线靠近喇叭200且天线贴在喇叭200上时，在1.7GHz～2.5GHz频段内，天线平均效率为-0.7265dB，即84.60％，天线贴在喇叭200上后，天线的平均效率提高了13.28％，天线可以辐射出更多的射频信号或者说电磁波能量。
图4为本实施例中的天线+喇叭200与单天线的场强辐射图(工作频率1.8GHz)。天线单独设计，天线工作在1.8GHz，天线的效率为-3.069dB，即49.33％，此时天线的增益为0.9472dBi。当天线靠近喇叭200且天线贴在喇叭200上时，天线工作在1.8GHz，天线的效率为-0.4417dB，即90.33％，此时天线的增益达到1.779dBi。天线贴在喇叭200上后，天线工作在1.8GHz时，天线的效率提高了41％，天线的增益提高了0.8318dB，天线的性能改善较为明显。
图5为本实施例中的天线+喇叭200与单天线的场强辐射图(工作频率1.9GHz)。天线单独设计，天线工作在1.9GHz时，天线的效率为-1.517dB，即70.52％，此时天线的增益为1.512dBi。当天线靠近喇叭200且天线贴在喇叭200上时，天线工作在1.9GHz，天线的效率为-0.4915dB，即89.30％，此时天线的增益达到2.016dBi。天线贴在喇叭200上后，天线工作在1.9GHz时，天线的效率提高了18.78％，天线的增益提高了0.504dB，天线的性能改善较为明显。
图6为本实施例中的天线+喇叭200与单天线的场强辐射图(工作频率2.45GHz)。天线单独设计，天线工作在2.45GHz时，天线的效率为-0.4149dB，即90.89％，此时天线的增益为2.083dBi。当天线靠近喇叭200且天线贴在喇叭200上时，天线工作在2.45GHz，天线的效率为-0.3833dB，即91.55％，此时天线的增益达到2.090dBi。天线贴在喇叭200上后，天线工作在2.45GHz时，天线的效率提高了0.66％，天线的增益提高了0.007dB。
综上可知，利用喇叭200来增加天线辐射单元100的辐射面积，天线辐射单元100的性能将得到提升，且不用担心喇叭200与天线辐射单元100靠近对天线造成影响；同时由于天线辐射单元100利用了喇叭200的面积，喇叭200可以看作天线辐射单元100的一部分，天线辐射单元100可以做的相对较小，使得本发明比现有技术的设计更节省空间，符合电子产品小型化﹑高性能的发展要求。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (7)
1.一种天线喇叭临近式增益构造，包括壳体、装设于壳体的电池、控制板、天线辐射单元以及喇叭，所述电池用于对控制板、天线辐射单元以及喇叭进行供电，所述控制板分别与天线辐射单元以及喇叭电连接，所述天线辐射单元用于发射射频信号，所述喇叭用于发出音频信号，其特征在于：所述天线辐射单元包括圆形辐射部以及连接于圆形辐射部周围的外围辐射部，所述圆形辐射部位于喇叭的正上方并与喇叭之间产生耦合；
所述外围辐射部包括一字形辐射臂、半环形辐射臂、第一C形辐射臂以及第二C形辐射臂，所述半环形辐射臂以及圆形辐射部分别连接于一字型辐射臂的两端，所述第一C形辐射臂的一端以及第二C形辐射臂的一端分别连接于圆形辐射部，所述第一C形辐射臂的另一端与第二C形辐射臂的另一端连接；
所述外围辐射部还包括天线馈电端，所述天线馈电端连接于第一C形辐射臂与第二C形辐射臂的连接处。
2.根据权利要求1所述的一种天线喇叭临近式增益构造，其特征在于：所述控制板包括音频电路，所述喇叭与音频电路电连接，所述喇叭与音频电路之间连接有高频电感或低通滤波器。
3.根据权利要求2所述的一种天线喇叭临近式增益构造，其特征在于：所述高频电感值为35-45nH。
4.根据权利要求1所述的一种天线喇叭临近式增益构造，其特征在于：所述控制板还包括射频电路，所述射频电路与天线馈电端电连接。
5.根据权利要求1所述的一种天线喇叭临近式增益构造，其特征在于：所述天线辐射单元由FPC或LDS制成。
6.一种天线喇叭临近式增益方法，其特征在于：包括以下步骤：
A. 将天线辐射单元的圆形辐射部放置于喇叭的正上方；
B. 射频信号经天线馈电端流向圆形辐射部；
C. 圆形辐射部与喇叭发生耦合，喇叭与天线辐射单元一同发射射频信号；
所述天线辐射单元包括圆形辐射部以及连接于圆形辐射部周围的外围辐射部；
外围辐射部包括一字形辐射臂、半环形辐射臂、第一C形辐射臂、第二C形辐射臂以及天线馈电端，所述半环形辐射臂以及圆形辐射部分别连接于一字型辐射臂的两端，所述第一C形辐射臂的一端以及第二C形辐射臂的一端分别连接于圆形辐射部，所述第一C形辐射臂的另一端与第二C形辐射臂的另一端连接，所述天线馈电端连接于第一C形辐射臂与第二C形辐射臂的连接处。
7.根据权利要求6所述的一种天线喇叭临近式增益方法，其特征在于：在步骤B与步骤C之间，连接喇叭的音频电路还会作高频滤波或者高频去耦处理。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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