CN116505262A - 一种多合一天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信器件技术领域，尤其是一种多合一天线，包括：基板、设置在所述基板上表面的馈电网络、底座、绝缘泡棉、导电泡棉和设置于所述底座上表面的至少一个天线模块；所述底座为金属材质，所述绝缘泡棉覆盖所述底座的下表面，所述导电泡棉填充在所述绝缘泡棉中，且与所述所述底座的下表面接触；本发明通过采用同时在底座的下表面设置绝缘泡棉及导电泡棉的方式，保证天线无论是在金属环境还是非金属环境中，均具有稳定的性能。

Description

一种多合一天线

技术领域

本发明涉及通信器件技术领域，尤其是一种多合一天线。

背景技术

在移动通信网络技术领域，宽带天线是高数据流量的关键设备，宽带天线性能的优劣直接决定了通信设备的性能质量，进而影响到终端的上传下载速率。

多合一天线能够提供高频段、中频段、低频段等多个频段的通信网络，相关技术中的多合一天线大多仅适用于非金属环境，当应用于金属环境中时，总会造成至少一类频段的性能降低。

因此，有必要提供一种宽带天线，保证天线无论是在金属环境还是非金属环境中，均具有稳定的性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种多合一天线，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种多合一天线，包括：基板、设置在所述基板上表面的馈电网络、底座、绝缘泡棉、导电泡棉和设置于所述底座上表面的至少一个天线模块；

所述底座为金属材质，所述绝缘泡棉覆盖所述底座的下表面，所述导电泡棉填充在所述绝缘泡棉中，且与所述所述底座的下表面接触。

在一些实施例中，所述多合一天线还包括外壳和密封圈，所述外壳和所述底座通过密封圈配合形成密封结构，所述至少一个天线模块位于所述密封结构内。

在一些实施例中，所述外壳采用塑料材质。

在一些实施例中，所述天线模块包括至少一个蜂窝天线，所述蜂窝天线包括第一PC B板和第二PCB板，所述第一PCB板铺设于所述底座的上表面，所述第二PCB板和所述第一PCB板垂直设置，所述第二PCB板的表面设置有辐射单元。

在一些实施例中，所述第二PCB板的顶端设置有金属枝节，所述辐射单元的末端与所述金属枝节连接。

在一些实施例中，所述第二PCB板的表面还设置有与所述辐射单元耦合的寄生单元，所述寄生单元为从所述第一PCB板延伸出来的枝节。

在一些实施例中，所述天线模块还包括GNSS模组，所述GNSS模组包括GNSS天线、屏蔽盖和第三PCB板，所述第三PCB板架空设置于所述底座的上表面，所述GNSS天线设置于所述第三PCB板的上表面，所述屏蔽盖设置于所述第三PCB板的下表面。

在一些实施例中，所述GNSS天线采用陶瓷材质。

在一些实施例中，所述蜂窝天线共两个，所述GNSS模组设置于所述底座的中部，两个所述蜂窝天线对称设置于所述GNSS模组的两侧。

在一些实施例中，所述导电泡棉共两个，两个所述导电泡棉对称设置于所述底座的两端。

本发明的有益效果：采用同时在底座的下表面设置绝缘泡棉及导电泡棉的方式，通过绝缘泡棉使中高频的辐射单元远离金属面板，避免阻抗及带宽恶化；通过导电泡棉使多合一天线在接触到金属时接地，减少寄生谐振，保证天线性能稳定，使天线无论是否接触金属环境均适用。

附图说明

图1是一实施例提供的多合一天线的整体结构示意图；

图2是一实施例提供的多合一天线的内部结构示意图；

图3是多合一天线加载在自由空间下，其中一个蜂窝天线端口的驻波比测试图；

图4是多合一天线加载在自由空间下，另一个蜂窝天线端口的驻波比测试图；

图5是多合一天线加载在自由空间下，两个蜂窝天线间的隔离度测试图；

图6是将多合一天线加载在金属板上时，其中一个蜂窝天线端口的驻波比测试图；

图7是将多合一天线加载在金属板上时，另一个蜂窝天线端口的驻波比测试图；

图8是将多合一天线加载在金属板上时，两个蜂窝天线间的隔离度测试图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实施例和附图，对本发明作进一步的描述。

在本发明的描述中，若干的含义是不定量，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，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，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

首先，对本申请中涉及的若干名词进行解析：

带宽即天线工作的频带范围，通常以其谐振频率为中心。天线的性能参数如输入阻抗、方向图、主瓣宽度、副瓣电平、波束指向、极化、增益等一般是随频率的改变而变化的，有些参数随频率的改变而变化较大，而使电气性能将下降。因此，工程上一般都要给出天线的频带宽度，简称天线的带宽，其定义为：偏离中心频率时，天线的主要性能参数如增益、方向图、输入阻抗等将下降，在天线某个性能参数下降到容许值的频率范围。这个频率范围的中点处频率称为中心频率，以此频率范围作为天线的带宽，在此频带宽度内的天线性能参数与中心频率上的值进行比较，均符合规定的标准，由于电小天线方向性在工作频段内类似电流元特性，在整个波段变化不显著，所以主要变化特性一般指输入阻抗的变化，工作频带也都是指阻抗带宽，

电压驻波比为天线的匹配程度的指标。电压驻波比指驻波波腹电压与波节电压幅度之比，又称为驻波系数、驻波比。驻波比等于1时，表示馈线和天线的阻抗完全匹配，此时高频能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射损耗；驻波比为无穷大时，表示全反射，能量完全没有辐射出去。

隔离度是指一个天线发射信号，通过另一个天线接收的信号与该发射天线信号的比值。

增益表征天线往某一方向的辐射能力。天线增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平面上保持全向的辐射性能。天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要，因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程，增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量。另外，表示天线增益的参数有dBd和dBi。dBi是相对于点源天线的增益，在各方向的辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi＝dBd+2.15。相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。

效率为辐射功率与输入功率的比值。天线效率，是指天线辐射出去的功率(即有效地转换电磁波部分的功率)和输入到天线的有功功率之比。天线效率是恒小于1的数值，一般定义为天线的辐射功率与输入功率之比。

相关技术中，多合一天线的主要指标为：带宽，电压驻波比，隔离度，效率，增益。多合一天线的主要技术路径有三种：

一：偶极子方案，适用于非金属环境如塑料，玻璃，木板。当加载在金属环境中，天线整体性能会剧烈下降。天线易受线缆路径影响，性能不稳定。

二：单极子方案，适用于塑料，玻璃，木板等非金属环境，当加载在金属环境中,低频性能会有改善，等效于增加了接地面面积；中高频性能会有一些降低，主要是因为天线中高频辐射单元距离金属太近。

三：平面倒F方案，能抵抗各种环境因素的干扰，常用于＞1GHz的天线设计，但由于频宽较窄，仅适用于单频段或双频段天线设计。

本发明的目的在于解决现有技术之不足而提供的一种多合一天线，本发明提供的实施例基于单极子方案，采用同时在底座10的下表面设置绝缘泡棉20及导电泡棉30的方式，通过绝缘泡棉20使中高频的辐射单元130远离金属面板，避免阻抗及带宽恶化；通过导电泡棉30使多合一天线在接触到金属时接地，减少寄生谐振，保证天线性能稳定，使天线无论是否接触金属环境均适用。

如图1所示，本发明实施例提供的一种多合一天线，包括：底座10、绝缘泡棉20、导电泡棉30和设置于所述底座10上表面的至少一个天线模块40；

所述底座10为金属材质，所述绝缘泡棉20覆盖所述底座10的下表面，所述导电泡棉30填充在所述绝缘泡棉20中，且与所述所述底座10的下表面接触。

在一些实施例中，所述绝缘泡棉20开设有孔洞，所述导电泡棉30填充在所述绝缘泡棉20的孔洞处，导电泡棉30的一侧与所述所述底座10的下表面接触，另一侧用于连接金属接地。

本发明提供的实施例中，当多合一天线在接触到金属时，通过绝缘泡棉20增加多合一天线同金属的距离，避免阻抗及带宽恶化；通过导电泡棉30使多合一天线和金属接地，保证多合一天线的性能稳定，从而使多合一天线同时适用于金属环境和非金属环境。

在一些实施例中，所述多合一天线还包括外壳50和密封圈60，所述外壳50和所述底座10通过密封圈60配合形成密封结构，所述至少一个天线模块40位于所述密封结构内。

在一些实施例中，所述外壳50采用塑料材质。

在一些实施例中，所述天线模块40包括至少一个蜂窝天线100，所述蜂窝天线100包括第一PCB板110和第二PCB板120，所述第一PCB板110铺设于所述底座10的上表面，所述第二PCB板120和所述第一PCB板110垂直设置，所述第二PCB板120的表面设置有辐射单元130。

需要说明的是，所述辐射单元130为金属振子，用于发射辐射信号。

在一些实施例中，所述第二PCB板120的顶端设置有金属枝节140，所述辐射单元130的末端与所述金属枝节140连接。

本发明提供的实施例中，在辐射单元130的末端加载立体的金属枝节140便于天线模块40的小型化。

在一些实施例中，所述第二PCB板120的表面还设置有与所述辐射单元130耦合的寄生单元150，所述寄生单元150为从所述第一PCB板110延伸出来的枝节。

本发明提供的实施例中，由于在辐射单元130的合适位置增加了寄生单元150拓宽天线高频段带宽，采用本发明提供的辐射单元130，天线振子的频段可以覆盖698-960/1690-2690/3300-3800MHz,可往后拓展至6000MHz。

在一些实施例中，所述天线模块40还包括GNSS模组200，所述GNSS模组200包括GNSS天线210、屏蔽盖220和第三PCB板230，所述第三PCB板230架空设置于所述底座10的上表面，所述GNSS天线210设置于所述第三PCB板230的上表面，所述屏蔽盖220设置于所述第三PCB板230的下表面。

在一些实施例中，所述GNSS天线210采用陶瓷材质。

在一些实施例中，所述蜂窝天线100共两个，所述GNSS模组200设置于所述底座10的中部，两个所述蜂窝天线100对称设置于所述GNSS模组200的两侧。

在一些实施例中，所述导电泡棉30共两个，两个所述导电泡棉30对称设置于所述底座10的两端。

在一些实施例中，所述绝缘泡棉20开设有两个孔洞，两个所述孔洞对称设置于所述底座10的两端，两个孔洞内均所述导电泡棉30共两个。

将多合一天线在Satimo近场暗室进行测试，所测得的效率增益指标如表1所示：

表1：多合一天线效率增益测试表

结合图2至图7，从测试图中可以看出，本发明提供的多合一天线隔离度好，天线间互耦较少，辐射效率高，平均效率＞40％。

本发明实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本领域技术人员可以理解的是，图中示出的技术方案并不构成对本发明实施例的限定，本发明的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

应当理解，在本发明中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上参照附图说明了本发明实施例的优选实施例，并非因此局限本发明实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明实施例的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种多合一天线，其特征在于，包括：底座(10)、绝缘泡棉(20)、导电泡棉(30)和设置于所述底座(10)上表面的至少一个天线模块(40)；

所述底座(10)为金属材质，所述绝缘泡棉(20)覆盖所述底座(10)的下表面，所述导电泡棉(30)填充在所述绝缘泡棉(20)中，且与所述所述底座(10)的下表面接触。

2.根据权利要求1所述的多合一天线，其特征在于，所述多合一天线还包括外壳(50)和密封圈(60)，所述外壳(50)和所述底座(10)通过密封圈(60)配合形成密封结构，所述至少一个天线模块(40)位于所述密封结构内。

3.根据权利要求2所述的多合一天线，其特征在于，所述外壳(50)采用塑料材质。

4.根据权利要求1所述的多合一天线，其特征在于，所述天线模块(40)包括至少一个蜂窝天线(100)，所述蜂窝天线(100)包括第一PCB板(110)和第二PCB板(120)，所述第一PCB板(110)铺设于所述底座(10)的上表面，所述第二PCB板(120)和所述第一PCB板(110)垂直设置，所述第二PCB板(120)的表面设置有辐射单元(130)。

5.根据权利要求4所述的多合一天线，其特征在于，所述第二PCB板(120)的顶端设置有金属枝节(140)，所述辐射单元(130)的末端与所述金属枝节(140)连接。

6.根据权利要求4所述的多合一天线，其特征在于，所述第二PCB板(120)的表面还设置有与所述辐射单元(130)耦合的寄生单元(150)，所述寄生单元(150)为从所述第一PCB板(110)延伸出来的枝节。

7.根据权利要求4所述的多合一天线，其特征在于，所述天线模块(40)还包括GNSS模组(200)，所述GNSS模组(200)包括GNSS天线(210)、屏蔽盖(220)和第三PCB板(230)，所述第三PCB板(230)架空设置于所述底座(10)的上表面，所述GNSS天线(210)设置于所述第三PCB板(230)的上表面，所述屏蔽盖(220)设置于所述第三PCB板(230)的下表面。

8.根据权利要求7所述的多合一天线，其特征在于，所述GNSS天线(210)采用陶瓷材质。

9.根据权利要求8所述的多合一天线，其特征在于，所述蜂窝天线(100)共两个，所述GNSS模组(200)设置于所述底座(10)的中部，两个所述蜂窝天线(100)对称设置于所述GNSS模组(200)的两侧。

10.根据权利要求1所述的多合一天线，其特征在于，所述导电泡棉(30)共两个，两个所述导电泡棉(30)对称设置于所述底座(10)的两端。