CN117335129A - 小天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种小天线结构，其辐射过程包括：第一、第二立方体结构主要作为激发单元，与匹配电路一起，激发出天线所在金属地的发射模式，实现辐射功能；在特定高频段，第一、第二立方体结构作为辐射体，实现高频段的辐射功能。通过设置第一、第二立方体结构，当第一、第二立方体结构作为激励单元时有效增加了其电长度；当第一、第二立方体结构作为辐射体时，其连接方式类似于网格状结构，可有效拓宽带宽；由于第一、第二立方体结构主要作为激发单元，制备时可以使用较低的介电常数，所以介电材料的损耗角的高低对整个系统的辐射效率影响不大；与现有的小天线设计相比，还可增强介电材料与工艺的不一致性对天线系统所带来的的抗干扰性。

Description

小天线结构

技术领域

本发明涉无线电天线技术领域，特别是涉及一种小天线结构。

背景技术

随着物联网技术的发展，万物互联成为一种趋势。天线作为通信系统重要的一部分有着越来越多的需求，而标准小天线(最大尺寸小于工作波长1/2π或1/10的天线)因为其小型化，标准化的优势，对于许多电子产品在设计天线时是首要的选择。目前，标准小天线的使用主要集中在蓝牙，WLAN，GNSS以及WWAN，UWB等的应用中。

小天线作为辐射体，其材料基本使用的都是高介电常数的陶瓷材料，从而实现了小型化的目的。在加工工艺上主要分为多层加工，如LTCC工艺，以及在介质材料表面进行涂层，以设计出实现天线功能的金属枝节。目前知名的小天线生产厂商如Johanson，TDK的产品其使用的均是上述材料及其工艺。

由于需要采用高介电常数的材料制备小天线，材料的损耗角的高低对整个系统的辐射效率影响较大，且材料与工艺的不一致性降低了整个系统的抗干扰性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种小天线结构，用于解决现有技术中由于需要采用高介电常数的材料制备小天线，高介电常数材料损耗角的高低对整个系统的辐射效率影响较大，且高介电常数材料与工艺的不一致性降低了整个系统的抗干扰性能等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种小天线结构，所述小天线结构包括：

具有金属地的第二介质板，所述第二介质板上设置有被所述金属地包围的净空区域；

设置于所述净空区域中的至少一个子天线单元；

所述子天线单元包括：

第一介质板及第一立方体结构，所述第一立方体结构中至少有连续的两个电连接面，且该连续的每个电连接面上至少有三条棱设置为具有电连接关系的金属棱，所述第一立方体结构的所有棱设置于所述第一介质板的上表面、下表面及内部，且所述第一立方体结构的金属棱的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8；

电连接于所述第一立方体结构下方的第二立方体结构，所述第二立方体结构中的所有棱设置为具有电连接关系的金属棱，所有该金属棱设置于所述第二介质板的上表面、下表面及内部，且所述第二立方体结构的金属棱的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8；

第一金属枝节，其一端与所述第一立方体结构和/或所述第二立方体结构直接电连接，另一端通过匹配电路与馈线连接，所述第一金属枝节的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8；

第二金属枝节，一端与所述第一金属枝节直接电连接，另一端自由延伸，所述第二金属枝节的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8。

可选地，所述净空区域为两侧或三侧被所述金属地包围的净空区域。

可选地，所述第一立方体结构的表面与所述第二立方体结构的表面大小一致，且所述第一立方体结构位于所述第二立方体结构的正上方。

可选地，所述第一立方体结构和/或所述第二立方体结构与所述金属地之间接入电容和/或电感，以对所述子天线单元进行阻抗匹配。

可选地，所述第二立方体结构下表面所处平面的所述净空区域内设置有第三金属枝节；所述第三金属枝节的一端通过匹配电路与馈线连接；所述第三金属枝节的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8。

进一步地，所述第三金属枝节的另一端与所述金属地之间接入电容和/或电感。

进一步地，所述第三金属枝节的形状为类“一”字型或类“L”型或类“U”型。

可选地，所述第一介质板及所述第一立方体结构由双层PCB板构成，其中，所述第一立方体结构上处于上下两个平面的所述金属棱由PCB刻蚀工艺形成，所述第一立方体结构上处于竖直四个面的所述金属棱由VIA工艺形成；或，所述第一介质板及所述第一立方体结构由LDS的塑料材质及其工艺构成；或，所述第一介质板及所述第一立方体结构由LTCC材质及其工艺构成。

可选地，所述第一金属枝节与所述第一立方体结构和/或所述第二立方体结构直接电连接的一端具有第一延长金属枝节，所述第一延长金属枝节与所述金属地之间接入电容和/或电感。

可选地，所述子天线单元包括N个呈水平排布的所述第一立方体结构，N≥2，且N个所述第一立方体结构设置在同一所述第一介质板上；所有所述第一立方体结构之间串接入短路线或0Ω电阻或电感使其成为一个电连接整体。

进一步地，所有所述第一立方体结构形成的所述电连接整体的自由端直接电连接有第二延长金属枝节。

可选地，所述净空区域附近的所述金属地上设置有与所述净空区域连通的缝隙槽。

可选地，所述子天线单元还包括：电连接于所述第二立方体结构下方的第三介质板及第三立方体结构；其中，所述第三立方体结构中至少三条棱设置为具有立体电连接关系的金属棱，所述第三立方体结构的所有棱设置于所述第三介质板的上表面、下表面及内部，且所述第三立方体结构的金属棱的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8。

可选地，还包括N条第四金属枝节，N≥1；每条所述第四金属枝节的一端直接与所述金属地电连接，另一端为在所述净空区域延伸的自由端；N条所述第四金属枝节将所述净空区域分割为N+1块子净空区域；每个所述子净空区域设置如权利要求1～10中任意一项所述的子天线单元。

进一步地，所有所述第四金属枝节为立体结构，以提高相邻两所述子天线单元之间的隔离度。

进一步地，至少一条所述第四金属枝节与所述第一立方体结构或所述第二立方体结构之间接入馈电点和/或电感和/或电容。

进一步地，所有所述子净空区域的所述第一立方体结构设置在同一所述第一介质板上。

进一步地，其中一个所述子净空区域中的所述第一立方体结构的自由端直接电连接有第三延长金属枝节，馈线通过所述第三延长金属枝节馈于该第一立方体结构上。

进一步地，包括1条所述第四金属枝节及双工器电路；1条所述第四金属枝节将所述净空区域分割为2块所述子净空区域；所述双工器电路将所述子天线单元进行合路设计。

如上所述，本发明的小天线结构的辐射过程包括：所述第一立方体结构及所述第二立方体结构主要作为激发单元，与匹配电路一起，激发出天线所在金属地的发射模式，实现辐射功能；另外，在特定高频段，所述第一立方体结构及所述第二立方体结构还可作为辐射体，实现高频段的辐射功能。通过将第二立方体结构的全部棱设置为金属棱及将第一立方体结构设置为具有至少连续的两个电连接面且每个电连接面上至少三条具有电连接关系的金属棱，一方面当第一立方体结构及第二立方体结构作为激励单元时有效增加了其电长度；另一方面当第一立方体结构及第二立方体结构作为辐射体时，其连接方式类似于网格状结构，可有效拓宽带宽；由于第一立方体结构及第二立方体结构主要作为激发单元而不是主要的辐射体，制备时可以使用较低的介电常数，所以介电材料的损耗角的高低对整个系统的辐射效率影响不大；最后，与现有的小天线设计相比，还可增强介电材料与工艺的不一致性对天线系统所带来的的抗干扰性。

附图说明

图1显示为本发明的小天线结构一示例的立体结构示意图。

图2显示为图1中小天线结构的俯视结构示意图，其中未示出匹配电路。

图3显示为图1中小天线结构的俯视结构示意图，其中示出了匹配电路。

图4显示为图1中小天线结构的仰视结构示意图。

图5至图9显示为本发明的小天线结构中第一立方体结构的电连接方式的结构示意图。

图10显示为本发明实施例一的小天线结构的俯视结构示意图。

图11显示为本发明实施例一的小天线结构的立体结构示意图，其中隐藏了第一立方体结构及第二立方体结构的介质材料。

图12显示为本发明实施例一的小天线结构的立体结构示意图，其中显示了第一立方体结构及第二立方体结构的介质材料。

图13显示为本发明实施例一的小天线结构中天线的匹配电路图。

图14显示为实施例一的仿真回波损耗图。

图15显示为实施例一的仿真辐射效率图。

图16显示为本发明实施例二的小天线结构的俯视结构示意图。

图17显示为本发明实施例二的小天线结构的立体结构示意图，其中隐藏了第一立方体结构及第二立方体结构的介质材料。

图18显示为本发明实施例二的小天线结构的立体结构示意图，其中显示了第一立方体结构及第二立方体结构的介质材料。

图19显示为本发明实施例二的小天线结构中天线的匹配电路图。

图20显示为实施例一及实施例二的仿真回波损耗对比图。

图21显示为实施例一及实施例二的仿真辐射效率对比图。

图22显示为实施例三的小天线结构的立体结构示意图，其中隐藏了第一立方体结构及第二立方体结构的介质材料。

图23显示为本发明实施例三的小天线结构的俯视结构示意图。

图24显示为本发明实施例三的小天线结构的仰视结构示意图。

图25显示为实施例三的仿真回波损耗及仿真隔离度图。

图26显示为实施例三的仿真辐射效率图。

图27显示为实施例四的小天线结构的立体结构示意图，其中隐藏了第一立方体结构及第二立方体结构的介质材料。

图28显示为实施例四的小天线结构的俯视结构示意图。

图29显示为实施例四的小天线结构的仰视结构示意图。

图30显示为实施例四的仿真回波损耗及仿真隔离度图。

图31显示为实施例四的仿真辐射效率图。

图32显示为实施例五的小天线结构的立体结构示意图，其中隐藏了第一立方体结构及第二立方体结构的介质材料。

图33显示为实施例五的小天线结构的俯视结构示意图。

图34显示为实施例五的小天线结构中集成在同一第一介质板上的两个第一立方体结构的立体结构图。

图35显示为实施例五的仿真回波损耗及仿真隔离度图。

图36显示为实施例五的仿真辐射效率图。

图37显示为实施例六的小天线结构的俯视结构示意图。

图38显示为实施例六的小天线结构中集成在同一第一介质板上的三个第一立方体结构的立体结构图。

图39显示为实施例六的仿真回波损耗图。

图40显示为实施例六的仿真辐射效率图。

图41显示为实施例六的仿真隔离度图。

图42显示为实施例七的小天线结构的立体结构示意图，其中隐藏了第一立方体结构及第二立方体结构的介质材料。

图43显示为实施例七的小天线结构的俯视结构示意图。

图44显示为实施例七的小天线结构的仰视结构示意图。

图45显示为本发明实施例七的小天线结构中天线的匹配电路图。

图46显示为实施例七的仿真回波损耗图。

图47显示为实施例七的仿真辐射效率图。

元件标号说明

10 第二介质板

100 金属地

11 净空区域

12 子天线单元

120 第一介质板

121 第一立方体结构

122 电连接面

123 棱

124 金属棱

125 第二立方体结构

126 第一金属枝节

127 匹配电路

128 馈点

129 第二金属枝节

130 电容

131 第三金属枝节

132 电感

133 第二延长金属枝节

134 第三延长金属枝节

135 第一延长金属枝节

14 第四金属枝节

15 子净空区域

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图47。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如背景技术中所述，现有的小天线结构中小天线一般作为辐射体使用，其需要采用高介电常数的材料来制备小天线，如此介电材料的损耗角的高低会对天线系统的辐射效率产生较大影响；另外，介电材料与工艺(例如PCB工艺，LTCC工艺或LDS工艺)的不一致性会降低整个天线系统的抗干扰性能。

基于此，本发明提供一种小天线结构，其馈电后小天线既可以作为辐射体，也可以作为激发单元，与匹配电路一起，激发出天线所在整个金属地的发射模式，实现辐射功能。在该辐射过程中小天线作为主要激发单元而不是主要的辐射体时，制备小天线时可以选择使用较低的介电常数，所以介电材料的损耗角的高低对整个系统的辐射效率影响不大；另外，与现有的小天线设计相比，还可增强介电材料与工艺的不一致性对天线系统所带来的的抗干扰性。

如图1至图9所示，所述小天线结构包括：

具有金属地100的第二介质板10，所述第二介质板10上设置有被所述金属地100包围的净空区域11(如图2所示)；

设置于所述净空区域11中的至少一个子天线单元12(如图2所示)；

所述子天线单元12包括：

第一介质板120及第一立方体结构121，所述第一立方体结构121中至少有连续的两个电连接面122(如图5至图9所示)，且该连续的每个电连接面122上至少有三条棱123设置为具有电连接关系的金属棱124，所述第一立方体结构121的所有棱123设置于所述第一介质板120的上表面、下表面及内部，且所述第一立方体结构121的金属棱124的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8；

电连接于所述第一立方体结构121下方的第二立方体结构125，所述第二立方体结构125中的所有棱123设置为具有电连接关系的金属棱124，所有该金属棱124设置于所述第二介质板10的上表面、下表面及内部，且所述第二立方体结构125的金属棱124的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8；

第一金属枝节126，其一端与所述第一立方体结构121和/或所述第二立方体结构125直接电连接，另一端通过匹配电路127与馈线连接，如图3中的馈点128，所述第一金属枝节126的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8；

第二金属枝节129，一端与所述第一金属枝节126直接电连接，另一端自由延伸，所述第二金属枝节129的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8，这里需要说明的是，所述第二金属枝节129与所述第一金属枝节126直接电连接的位置是在所述匹配电路与所述第一立方体结构121和/或所述第二立方体结构125之间的所述第一金属枝节126(如图3所示)。

所述第一立方体结构121及所述第二立方体结构125指的是立方体框架，即由12条棱组成的立方体框，其分别通过所述第一介质板120及所述第二介质板10填充形成为立方体实体。所述第二立方体结构125的12条棱123均设置为金属棱124，即整个第二立方体结构125为一个导电框，其上、下两个表面及周侧四个表面均为电连接面。所述第一立方体结构121中至少有连续的两个电连接面122，且该连续的每个电连接面122上至少有三条棱123设置为具有电连接关系的金属棱124；举例示之，如图5所示，所述第一立方体结构121的12条棱123均设置为金属棱124，即整个第一立方体结构121为一个导电框，其上、下两个表面及周侧四个表面均为电连接面；如图6所示，所述第一立方体结构121的一个表面的4条棱设置为金属棱124，一个周侧的面的3条棱设置为金属棱124，该两个面共用一个金属棱124，所以整个第一立方体结构121的6条棱设置为金属棱124，且该两个面为电连接面，其余的棱为由所述第一介质板120形成；如图7所示，所述第一立方体结构121的一个表面的3条棱设置为金属棱124，一个周侧的面的3条棱设置为金属棱124，该两个面共用一个金属棱124，所以整个第一立方体结构121的5条棱设置为金属棱124，且该两个面为电连接面，其余的棱为由所述第一介质板120形成；如图8所示，所述第一立方体结构121的一个表面的4条棱设置为金属棱124，一个周侧的另一面的3条棱设置为金属棱124，该两个面共用一个金属棱124，所以整个第一立方体结构121的6条棱设置为金属棱124，且该两个面为电连接面，其余的棱为由所述第一介质板120形成；如图9所示，所述第一立方体结构121的一个表面的3条棱设置为金属棱124，一个周侧的另一面的3条棱设置为金属棱124，该两个面共用一个金属棱124，所以整个第一立方体结构121的5条棱设置为金属棱124，且该两个面为电连接面，其余的棱为由所述第一介质板120形成。

这里所述第一立方体结构121的金属棱124的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8、所述第二立方体结构125的金属棱124的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8、所述第一金属枝节126的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8及所述第二金属枝节129的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8中，天线最低工作频段指的是其所在的所述子天线单元12辐射出的天线工作频段中最低的工作频段，例如，假设子天线单元12辐射出的天线工作频段有2.4G～2.5G及1.56G～1.6G，则天线最低工作频段为1.56G～1.6G。

本实施例的小天线结构的辐射过程包括：所述第一立方体结构121及所述第二立方体结构125主要作为激发单元，与匹配电路一起，激发出天线所在金属地的发射模式，实现辐射功能；另外，在特定高频段，所述第一立方体结构121及所述第二立方体结构125还可作为辐射体，实现高频段的辐射功能。通过将第二立方体结构125的全部棱设置为金属棱及将第一立方体结构121设置为具有至少连续的两个电连接面122且每个电连接面122上至少三条具有电连接关系的金属棱124，一方面当第一立方体结构121及第二立方体结构125作为激励单元时有效增加了其电长度；另一方面当第一立方体结构121及第二立方体结构125作为辐射体时，其连接方式类似于网格状结构，可有效拓宽带宽；由于第一立方体结构121及第二立方体结构125主要作为激发单元而不是主要的辐射体，制备时可以使用较低的介电常数，所以介电材料的损耗角的高低对整个系统的辐射效率影响不大；最后，与现有的小天线设计相比，还可增强介电材料与工艺的不一致性对天线系统所带来的的抗干扰性。

在现有的电子设备中，所述第二立方体结构125一般是基于电子设备使用的电路板形成的，例如PCB板，第二立方体结构125两个表面的八条棱是通过对PCB板上下面的金属刻蚀形成的，周侧的四条棱是由PCB板的VIA工艺形成的；同理也可以是由LTCC材质及其工艺构成或LDS的塑料材质及其工艺构成。所述第一立方体结构121与所述第一介质板120多数是独立于电子设备使用的电路板之外的板材形成，也可借鉴现有电路板的形式形成，例如PCB板，第一立方体结构121两个表面的八条棱是通过对PCB板上下面的金属刻蚀形成的，周侧的四条棱是由PCB板的VIA工艺形成的；同理也可以是由LTCC材质及其工艺构成或LDS的塑料材质及其工艺构成。使用中将所述第一立方体结构121与所述第二立方体结构125对准焊接在一起实现两者之间的直接电连接。

作为示例，所述净空区域11一般设置于所述第二介质板10的角落、周侧的一整侧或周侧的内部部分区域。如图1所示，所述净空区域11设置于所述第二介质板10的角落，其有两个侧面被所述金属地100包围；如图16所示，所述净空区域11设置于所述第二介质板10一侧的内部部分区域，其有三个侧面被所述金属地100包围；如图37所示，所述净空区域11设置于所述第二介质板10周侧的一整侧，其有一个侧面被所述金属地100包围。

如图1、图11、图17、图22及图27所示，作为一较佳示例，所述第一立方体结构121的表面与所述第二立方体结构125的表面大小一致，且所述第一立方体结构121位于所述第二立方体结构125的正上方。这里正上方的方位是以图中所示的放置方式定义的，另外，本申请中所有的方位关系均是以其相应的图中所示的放置方式定义的。

作为示例，当净空区域11比较小时，例如图16及图17中净空区域11周围有三个侧面被金属地100包围，可通过在第一立方体结构121和/或所述第二立方体结构125与所述金属地100之间接入电容130和/或电感，以对所述子天线单元12进行阻抗匹配。如图16及图17中是在所述第二立方体结构125与所述金属地100之间接入电容130。实际中也可根据实际需要接入电感或者同时接入电感和电容，另外根据实际设置方式需要，电感和/或电容可单独设置在第一立方体结构121与金属地100之间，也可单独设置在第二立方体结构125与金属地100之间，也可是既设置在第一立方体结构121与金属地100之间又设置在第二立方体结构125与金属地100之间，在此不做过分限制。

当子天线单元12需要更多的辐射频段时，如图22、图24、图27及图29所示，还可在所述第二立方体结构125下表面所处平面的所述净空区域11内设置第三金属枝节131；所述第三金属枝节131的一端通过匹配电路与馈线连接；所述第三金属枝节131的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8。这里馈线由图中的馈点128表示，另外匹配电路根据实际需要进行设计，属于本领域的公知设计方式，在此不做过分限制。其激发过程为：所述第三金属枝节131通过匹配电路馈电后作为激发单元，激发出天线所在金属地的发射模式，实现所需频段的辐射功能。所述第三金属枝节131的形状可根据实际需要进行设置，例如类“一”字型或类“L”型或类“U”型等等，如图22及图24中为类“L”型，如图27及图29中为类“一”字型，以对净空区域进行充分利用，激发出更多辐射频段。根据实际需要，还可在所述第三金属枝节131的另一端与所述金属地100之间接入电容130和/或电感，以实现阻抗匹配调节。如图27及图29所示，即是在所述第三金属枝节131的另一端与所述金属地100之间接入电容130，实现阻抗匹配调节。

如图27及图28所示，作为示例，所述第一金属枝节126与所述第一立方体结构121和/或所述第二立方体结构125直接电连接的一端还可设置第一延长金属枝节135，且在所述第一延长金属枝节135与所述金属地100之间接入电容130和/或电感，以实现阻抗匹配调节的作用。如图27及图28中接入的是电容130，但根据实际需要也可接人电感或电容及电感的组合。

如图42至图44所示，作为示例，所述子天线单元12可设置N个呈水平排布的所述第一立方体结构121，N≥2，图中示出了3个所述第一立方体结构121，且N个所述第一立方体结121设置在同一所述第一介质板120上；所有所述第一立方体结构120之间串接入短路线或0Ω电阻或电感使其成为一个电连接整体，图42至图44中所有所述第一立方体结构120之间通过其下方第二立方体结构125的金属棱，即短路线，实现电连接。进一步地，还可在所有所述第一立方体结构121形成的所述电连接整体的自由端直接电连接第二延长金属枝节133，以增大所述电连接整体的电长度，提高低频的辐射效率。

在实际中，当所述净空区域11不满足天线辐射所需的净空时，还可在所述净空区域11附近的所述金属地100上设置有与所述净空区域11连通的缝隙槽，以增大天线辐射所需的净空区域面积。

作为另一示例，为了进一步提高对净空区域11的利用率，所述子天线单元12还可再设置：电连接于所述第二立方体结构125下方的第三介质板及第三立方体结构；其中，所述第三立方体结构中至少三条棱设置为具有立体电连接关系的金属棱，所述第三立方体结构的所有棱设置于所述第三介质板的上表面、下表面及内部，且所述第三立方体结构的金属棱的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8，基于该第三立方体结构的设置可以更进一步拓宽子天线单元12的辐射频段。

根据实际情况还可将所述净空区域通过金属枝节划分为多个子净空区域，分别在每个子净空区域内设置上述所述的子天线单元，以实现在同一净空区域实现更多所需频段的辐射，起到拓频的效果。具体地：设置N条第四金属枝节，N≥1，如图32设置有一条所述第四金属枝节14，如图37设置有两条所述第四金属枝节14；每条所述第四金属枝节14的一端直接与所述金属地100电连接，另一端为在所述净空区域11延伸的自由端；N条所述第四金属枝节14将所述净空区域11分割为N+1块子净空区域15，如图32将所述净空区域11分割为2块子净空区域15，如图37将所述净空区域11分割为3块子净空区域15；每个所述子净空区域15均设置如上所述的子天线单元12。

以下描述均为针对N条第四金属枝节14将净空区域11划分为N+1个子净空区域15的描述。

如图32所示，较佳地，可将所述第四金属枝节14设置为立体结构，以提高相邻两所述子天线单元12之间的隔离度。

作为示例，可在至少一条所述第四金属枝节14与所述第一立方体结构121或所述第二立方体结构125之间接入馈电点和/或电感和/或电容130，如图33中在靠近所述第二介质板10一侧内部区域的所述子净空区域15内的子天线单元12中的所述第二立方体结构125与其相邻的所述第四金属枝节14之间接入电容130，以实现阻抗匹配调节的作用。

藉于实际生产的便利性，可将所有所述子净空区域15的所述第一立方体结构121设置在同一所述第一介质板120上。例如，当所述第一介质板120及所述第一立方体结构121为PCB板，则每个所述第一立方体结构121两个表面的八条棱通过对PCB板上下面的金属刻蚀形成，周侧的四条棱由PCB板的VIA工艺形成，相邻的两个第一立方体结构121之间通过PCB板的绝缘材料连接，以实现不同子净空区域15内第一立方体结构121的电绝缘；同理也可以是LTCC材质及其工艺构成或LDS的塑料材质及其工艺构成。使用中分别将各子净空区域15内的所述第一立方体结构121与所述第二立方体结构125对准焊接在一起实现两者之间的直接电连接。

如图37所示，作为另一示例，所有所述子净空区域15中的一个所述子净空区域15的所述第一立方体结构121的自由端直接电连接有第三延长金属枝节134，馈线通过所述第三延长金属枝节134馈于该第一立方体结构121上，以使所述第一立方体结构121作为辐射体辐射出所需的中高频频段。

作为再一示例，当设置1条所述第四金属枝节14时，可以设置双工器电路；1条所述第四金属枝节14将所述净空区域11分割为2块所述子净空区域15；所述双工器电路可将所述子天线单元12进行合路设计。

下面将结合具体附图及相应的仿真实施例对本发明的小天线结构及效果进行详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域一般技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图10至图13所示，本实施例设计了一款蓝牙(BT)小天线结构。如图10所示，BT小天线结构放置于80mm长×40mm宽的PCB基板的左上角，该PCB基板中的绝缘材料为第二介质板10，该PCB基板为BT器件所在电路基板，净空区域11为5mm长×5mm宽的区域，其两侧被金属地100包围。

第一立方体结构121的尺寸为3.2mm长×1.6mm宽×0.5mm高的长方体，其由FR4材质的PCB构成，这里第一立方体结构121及第一介质板120的材质为BT器件所在电路基板之外的PCB材料，采用该PCB材料额外制备的第一立方体结构121及第一介质板120，第一立方体结构121的上下面的8条棱全部设置为金属棱，由PCB上下面的金属蚀刻而成，四周4个面的4条棱也全部设置为金属棱，由直径为0.2mm的VIA所构成，周知，基于工艺限制，一般VIA不可能制备在棱上，需要设置于靠近四周4个面的棱的内部一些距离，在本发明中将该VIA定义为天线意义上的四周4个面的棱。

在由FR4材质的PCB构成的第一立方体结构121及第一介质板120的下方重叠处，设置有第二立方体结构125，该第二立方体结构125及第二介质板10为PCB基板，且为BT器件所在电路基板，第二立方体结构125的上下面的8条棱全部设置为金属棱，由PCB基板上下面的金属蚀刻而成，四周4个面的4条棱也全部设置为金属棱，由VIA构成。

如图12及图13所示，馈点128通过匹配电路127与净空区域11内的第一金属枝节126电连接，具体为：馈点128与匹配电路127电连接，匹配电路127的另一端与第一金属枝节126电连接，第一金属枝节126的另一端与第一立方体结构121的下表面直接电连接；第二金属枝节129一端与所述第一金属枝节126直接电连接，另一端自由延伸，设置在匹配电路127与第一立方体结构121之间。

匹配电路127如图13所示，使用Murata(日本村田公司)的LC元器件进行匹配。辐射过程为：第一立方体结构121及第二立方体结构125经过相应的匹配电路127与第一金属枝节126及第二金属枝节129之后主要作为激发单元，激发金属地100辐射出满足BT范围的频率波段2.4G～2.5G。

匹配后的s参数与辐射效率如图14及图15所示，在BT波段(2.4G～2.5G)，仿真回波损耗在-8db以下，效率在-1.3dB以上，完全满足业界的性能指标。

实施例二

如图16至图19所示，本实施例同样设计了一款蓝牙(BT)小天线结构，如图16至图18所示，其结构与实施例基本相同，不同在于：BT小天线结构放置于80mm长×40mm宽的PCB基板一侧的中间部位，净空区域11三侧被金属地100包围；第二立方体结构125的自由端与金属地100之间接入了0.5pF的电容130；采用的匹配电路127如图19所示。

匹配后的s参数与辐射效率与实施例一对比如图20及图21，其中S1,1corner为实施例一的数据，S1,1middle为实施例二的数据，两者相比，放在PCB基板一侧的中间部位设计的天线带宽会稍微窄一些，但在BT频率波段，效率同样可以达到-1.5dB以上，完全满足业界的性能指标。

实施例三

如图22至图24所示，本实施例实现了GNSS与BT的双馈结构的小天线结构设计，且保证了两个馈点足够的隔离度。如图22所示，其放置于110mm长×17mm宽的PCB基板的角落部位，该PCB基板中的绝缘材料为第二介质板10，净空区域11为5mm长×8mm宽的区域，其两侧被金属地100包围。

第一立方体结构121的尺寸为1.6mm长×0.8mm宽×0.4mm高的长方体，其由FR4材质的PCB构成，这里第一立方体结构121及第一介质板120的材质为BT器件所在电路基板之外的PCB材料，采用该PCB材料额外制备的第一立方体结构121及第一介质板120，第一立方体结构121的上下面的8条棱全部设置为金属棱，由PCB上下面的金属蚀刻而成，四周4个面的4条棱也全部设置为金属棱，由直径为0.2mm的VIA所构成，周知，基于工艺限制，一般VIA不可能制备在棱上，需要设置于靠近四周4个面的棱的内部一些距离，在本发明中将该VIA定义为天线意义上的四周4个面的棱。

如图22所示，在由FR4材质的PCB构成的第一立方体结构121及第一介质板120的下方重叠处，设置有第二立方体结构125，该第二立方体结构125及第二介质板10为PCB基板，且为BT器件所在电路基板，第二立方体结构125的上下面的8条棱全部设置为金属棱，由PCB基板上下面的金属蚀刻而成，四周4个面的4条棱也全部设置为金属棱，由VIA构成。

如图22及图24所示，在第二立方体结构125的下表面的净空区域11内，设置有类“L”型的第三金属枝节131，属于浮空金属结构，该第三金属枝节131的一端通过匹配电路与馈线(图中示意为馈点128)连接，第三金属枝节131馈电后作为激发单元，激发金属地100，实现BT频率波段2.4G～2.5G的辐射。

如图22及图23所示，GNSS的同轴线通过馈点128馈电，结合匹配电路并通过BT器件所在PCB基板的上表面的第一金属枝节126与第一立方体结构121直接电连接，具体为：同轴线的外层传输线与金属地100电连接，内层的芯线与第一金属枝节126电连接，第一金属枝节126的另一端与第一立方体结构121的下表面直接电连接；第二金属枝节129一端与所述第一金属枝节126直接电连接，另一端自由延伸，设置在匹配电路与第一立方体结构121之间，这里第二金属枝节129比较长，长至超过第一立方体结构121在水平方向的位置，这里，第一立方体结构121及第二立方体结构125主要作为激发单元，激发金属地100辐射出满足GNSS的L1频段1.56G～1.6G的激发。

匹配后的s参数，包括仿真回波损耗及仿真隔离度，与辐射效率效率如图25及图26所示，端口1为GNSS的馈电，端口2为BT的馈电，S1,1指的是GNSS波段的回波损耗，S2,2指的是BT波段的回波损耗，S2,1指的是GNSS与BT之间的隔离度。不管在GNSS的L1频段1.56G～1.6G还是BT频段，两者的隔离度都在-13dB以下，效率都在-2.5dB以上。

实施例四

如图27至图29所示，本实施例与实施例三类似，同样实现了GNSS与BT的双馈结构的小天线结构设计，且保证了两个馈点足够的隔离度。如图27所示，小天线结构放置于120mm长×65mm宽的PCB基板一侧的中间位置，该PCB基板中的绝缘材料为第二介质板10，净空区域11三侧被金属地100包围。

第一立方体结构121的尺寸为1.6mm长×0.8mm宽×0.9mm高的长方体，其由FR4材质的PCB构成，这里第一立方体结构121及第一介质板120的材质为BT器件所在电路基板之外的PCB材料，采用该PCB材料额外制备的第一立方体结构121及第一介质板120，第一立方体结构121的上下面的8条棱全部设置为金属棱，由PCB上下面的金属蚀刻而成，四周4个面的4条棱也全部设置为金属棱，由直径为0.2mm的VIA所构成，周知，基于工艺限制，一般VIA不可能制备在棱上，需要设置于靠近四周4个面的棱的内部一些距离，在本发明中将该VIA定义为天线意义上的四周4个面的棱。

如图27所示，在由FR4材质的PCB构成的第一立方体结构121及第一介质板120的下方重叠处，设置有第二立方体结构125，该第二立方体结构125及第二介质板10为PCB基板，且为BT器件所在电路基板，第二立方体结构125的上下面的8条棱全部设置为金属棱，由PCB基板上下面的金属蚀刻而成，四周4个面的4条棱也全部设置为金属棱，由VIA构成。

如图27及图29所示，在第二立方体结构125的下表面的净空区域11内，设置有类“一”字型的第三金属枝节131，属于浮空金属结构，该第三金属枝节131的一端通过匹配电路与馈线(图中示意为馈点128)连接，第三金属枝节131的另一端与金属地100之间接入0.16pF的电容130，作为阻抗匹配，第三金属枝节131馈电后作为激发单元，激发金属地100，实现BT频率波段2.4G～2.5G的辐射。

如图27及图28所示，GNSS的同轴线通过馈点128馈电，结合匹配电路并通过BT器件所在PCB基板的上表面的第一金属枝节126与第一立方体结构121直接电连接，具体为：同轴线的外层传输线与金属地100电连接，内层的芯线与第一金属枝节126电连接，第一金属枝节126的另一端与第一立方体结构121的下表面直接电连接；第二金属枝节129一端与所述第一金属枝节126直接电连接，另一端自由延伸，设置在匹配电路与第一立方体结构121之间，另外在第一金属枝节126与第一立方体结构121直接电连接的一端还延伸出第一延长金属枝节135，且在该第一延长金属枝节135与金属地100之间接入0.2pF的电容130，作为阻抗匹配，这里，第一立方体结构121及第二立方体结构125主要作为激发单元，激发金属地100辐射出满足GNSS的L1频段1.56G～1.6G的激发。

GNSS的同轴线馈电通过PCB基板的上表面的延长金属枝节电连接与小天线上。且延长枝节中间部分通过0.2p的电容接于金属地。

匹配后的s参数，包括仿真回波损耗及仿真隔离度，与辐射效率效率如图30及图31所示，端口1为GNSS的馈电，端口2为BT的馈电，S1,1指的是GNSS波段的回波损耗，S2,2指的是BT波段的回波损耗，S2,1指的是GNSS与BT之间的隔离度。不管在GNSS的L1频段1.56G～1.6G还是BT频段，两者的隔离度都在-13dB以下，效率都在-4dB以上。

实施例五

如图32至图34所示，本实施例实现了双馈结构下，GNSS L1，BT，WIFI 2.4G/5G/6G的3频段的小天线结构设计，这里BT与WIFI其实是复用的关系，就是可以作为BT频段也可以作为WIFI频段，且保证了两个馈点足够的隔离度。如图32所示，其放置于50mm长×45mm宽的PCB基板的角落部位，该PCB基板中的绝缘材料为第二介质板10，净空区域11为8mm长×8mm宽的区域，其两侧被金属地100包围。

有1条长方形金属枝节，即第四金属枝节14把净空区域11分为2个子净空区域15，每个子净空区域15中均设置有一个子天线单元12。如图34所示，2个子净空区域15中的两个第一立方体结构121设置在同一第一介质板120上，其整体尺寸为7mm长×3mm宽×1mm高的长方体，其由LTCC材质构成，每个子天线单元12中的第一立方体结构121的上下面的8条棱全部设置为金属棱，由上下表面金属蚀刻形成，四周4个面的4条棱也全部设置为金属棱，由直径为0.2mm的VIA所构成，如图32所示的放置位置，左边的第一立方体结构121的尺寸为1.25mm长×3mm宽×1mm高的长方体，右边的第一立方体结构121的尺寸为2.8mm长×3mm宽×1mm高的长方体。

如图32所示，在LTCC材质构成的两个第一立方体结构121及第一介质板120的下方重叠处，设置有两个第二立方体结构125，该第二立方体结构125及第二介质板10为PCB基板，且为器件所在电路基板，第二立方体结构125的上下面的8条棱全部设置为金属棱，由PCB基板上下面的金属蚀刻而成，四周4个面的4条棱也全部设置为金属棱，由VIA构成，且在左边的第二立方体结构125与第四金属枝节14之间接入1.6pF的电容130。

如图33所示，WIFI天线的同轴线通过馈点128馈电，结合匹配电路并通过器件所在PCB基板的上表面的第一金属枝节126与右边的第一立方体结构121直接电连接，具体为：同轴线的外层传输线与金属地100电连接，内层的芯线与第一金属枝节126电连接，第一金属枝节126的另一端与右边的第一立方体结构121的下表面直接电连接；第二金属枝节129一端与所述第一金属枝节126直接电连接，另一端自由延伸，设置在匹配电路与第一立方体结构121之间，且在右边的第二立方体结构125与第四金属枝节14之间接入1.6pF的电容130，作为阻抗匹配，这里，右边的第一立方体结构121及第二立方体结构125主要作为激发单元，激发金属地100辐射出满足WIFI 2.4G/5G/6G的3频段的激发。

如图33所示，GNSS L1的同轴线通过馈点128馈电，结合匹配电路并通过器件所在PCB基板的上表面的第一金属枝节126与左边的第一立方体结构121直接电连接，具体为：同轴线的外层传输线与金属地100电连接，内层的芯线与第一金属枝节126电连接，第一金属枝节126的另一端与左边的第一立方体结构121的下表面直接电连接；第二金属枝节129一端与所述第一金属枝节126直接电连接，另一端自由延伸，设置在匹配电路与第一立方体结构121之间，这里，左边的第一立方体结构121及第二立方体结构125主要作为激发单元，激发金属地100辐射出满足GNSS L1频段的激发。

匹配后的s参数，包括仿真回波损耗及仿真隔离度，与辐射效率效率如图35及图36所示，端口1为WIFI的馈电，端口2为GNSS L1的馈电，S1,1指的是WIFI波段的回波损耗，S2,2指的是GNSS L1波段的回波损耗，S2,1指的是WIFI与GNSS L1之间的隔离度。不管在GNSS的L1频段1.56G～1.6G还是WIFI 2.4G/5G/6G频段，两者的隔离度都在-20dB以下，有着不错的隔离度，效率都在-2.5dB以上。

实施例六

如图37及图38所示，本实施例实现了四馈结构下，GNSS L1，WIFI 2.4G/5G/6G，以及5G低频、中高频功能的小天线设计，且保证了4个馈点足够的隔离度。如图37所示，其放于51mm长×51mm宽的PCB基板的上端一整侧，该PCB基板中的绝缘材料为第二介质板10，净空区域11为50mm长×8mm宽的区域，其一侧被金属地100包围。

有2条长方形金属枝节，即2条第四金属枝节14把净空区域11分为3个子净空区域15，每个子净空区域15中均设置有一个子天线单元12。如图38所示，3个子净空区域15中的三个第一立方体结构121设置在同一第一介质板120上，其整体尺寸为28mm长×3mm宽×1mm高的长方体，其由LTCC材质构成，每个子天线单元12中的第一立方体结构121的上下面的8条棱全部设置为金属棱，由上下表面金属蚀刻形成，四周4个面的4条棱也全部设置为金属棱，由直径为0.2mm的VIA所构成，如图37所示的放置位置，左边的第一立方体结构121的尺寸为2.8mm长×3mm宽×1mm高的长方体，中间的第一立方体结构121的尺寸为2.8mm长×3mm宽×1mm高的长方体，右边的第一立方体结构121的尺寸为12mm长×3mm宽×1mm高的长方体。

如图37所示，在LTCC材质构成的三个第一立方体结构121及第一介质板120的下方重叠处，设置有三个第二立方体结构125，该第二立方体结构125及第二介质板10为PCB基板，且为器件所在电路基板，第二立方体结构125的上下面的8条棱全部设置为金属棱，由PCB基板上下面的金属蚀刻而成，四周4个面的4条棱也全部设置为金属棱，由VIA构成，且在中间的第二立方体结构125与左边的第四金属枝节14之间接入7.6nH的电感132。

如图37所示，GNSS L1的同轴线通过馈点128馈电，结合匹配电路并通过器件所在PCB基板的上表面的第一金属枝节126与左边的第一立方体结构121直接电连接，具体为：同轴线的外层传输线与金属地100电连接，内层的芯线与第一金属枝节126电连接，第一金属枝节126的另一端与左边的第一立方体结构121的下表面直接电连接；第二金属枝节129一端与所述第一金属枝节126直接电连接，另一端自由延伸，设置在匹配电路与第一立方体结构121之间，这里，左边的第一立方体结构121及第二立方体结构125主要作为激发单元，激发金属地100辐射出满足GNSS L1频段的激发。

如图37所示，WIFI2.4 G/5G/6G天线的同轴线通过馈点128馈电，结合匹配电路并通过器件所在PCB基板的上表面的第一金属枝节126与中间的第一立方体结构121直接电连接，具体为：同轴线的外层传输线与金属地100电连接，内层的芯线与第一金属枝节126电连接，第一金属枝节126的另一端与中间的第一立方体结构121的下表面直接电连接；第二金属枝节129一端与所述第一金属枝节126直接电连接，另一端自由延伸，设置在匹配电路与第一立方体结构121之间，且在中间的第二立方体结构125与左边的第四金属枝节14之间接入7.6nH的电感132，作为阻抗匹配，这里，中间的第一立方体结构121及第二立方体结构125主要作为激发单元，激发金属地100辐射出满足WIFI 2.4G/5G/6G的3频段的激发，同时在WIFI 6G辐射频段中，中间的所述第一立方体结构121及所述第二立方体结构125还作为辐射体，增强WIFI 6G的辐射效率。

5G低频的同轴线通过馈点128馈电，结合匹配电路并通过器件所在PCB基板的上表面的第一金属枝节126与右边的第一立方体结构121直接电连接，具体为：同轴线的外层传输线与金属地100电连接，内层的芯线与第一金属枝节126电连接，第一金属枝节126的另一端与右边的第一立方体结构121的下表面直接电连接；第二金属枝节129一端与所述第一金属枝节126直接电连接，另一端自由延伸，设置在匹配电路与第一立方体结构121之间，这里，右边的第一立方体结构121及第二立方体结构125主要作为激发单元，激发金属地100辐射出满足5G低频频段的激发。

右边子净空区域15中的第一立方体结构121的自由端直接电连接有第三延长金属枝节134，该第三延长金属枝节134通过对器件所在PCB基板上表面的金属刻蚀形成，馈点128通过该第三延长金属枝节134馈于该第一立方体结构121，以使该第一立方体结构121与该第三延长金属枝节134一起作为辐射体，辐射出满足5G中高频频段的激发。

匹配后的s参数，包括仿真回波损耗(如图39所示)及仿真隔离度(如图41所示)与辐射效率如图40所示，端口1-4分别代表5G低频、WIFI、GNSSL1以及5G中高频的馈电，S1,1指的是5G低频的回波损耗，S2,2指的是WIFI波段的回波损耗，S3,3指的是GNSSL1波段的回波损耗，S4,4指的是5G中高频的回波损耗，S2,1指的是WIFI与5G低频之间的隔离度，S3,1指的是GNSSL1与5G低频之间的隔离度，S4,1指的是5G中高频与5G低频之间的隔离度，S3,2指的是GNSSL1与WIFI之间的隔离度，S4,2指的是5G中高频与WIFI之间的隔离度，S4,3指的是5G中高频与GNSSL1之间的隔离度。在四合一天线中，所有频段包括低频的效率都在-8dB以上。图41表示了各天线间的隔离度，由图可见，天线间的隔离度达到了-10dB以上的性能。

实施例七

如图42至图44所示，本实施例设计实现了5G宽频的小天线设计。如图42所示，5G宽频的小天线设计放置于135mm长×50mm宽的PCB基板的角落部位，该PCB基板中的绝缘材料为第二介质板10，该PCB基板为器件所在电路基板，净空区域11为40mm长×10mm宽的区域，其两侧被金属地100包围。

如图42及图43所示，在净空区域11中设置有三个第一立方体结构121，且三个第一立方体结构121设置在同一第一介质板120上，其整体尺寸为30mm长×3mm宽×1mm高的长方体，其由LTCC材质构成，每个第一立方体结构121的上下面的8条棱全部设置为金属棱，由上下表面金属蚀刻形成，四周4个面的4条棱也全部设置为金属棱，由直径为0.2mm的VIA所构成，如图42所示的放置位置，右边的第一立方体结构121的尺寸为2.8mm长×3mm宽×1mm高的长方体，中间的第一立方体结构121的尺寸为2.8mm长×3mm宽×1mm高的长方体，左边的第一立方体结构121的尺寸为12mm长×3mm宽×1mm高的长方体。

如图42及图44所示，在LTCC材质构成的三个第一立方体结构121及第一介质板120的整体的下方重叠处，设置有一个第二立方体结构125，该第二立方体结构125及第二介质板10为PCB基板，且为器件所在电路基板，第二立方体结构125的上下面的8条棱全部设置为金属棱，由PCB基板上下面的金属蚀刻而成，四周4个面的4条棱也全部设置为金属棱，由VIA构成，且在器件所在电路基板PCB基板的上表面金属刻蚀形成有第二延长金属枝节133，该第二延长金属枝节133与左边的第一立方体结构121的一端直接电连接，以提高电长度，提高低频辐射效率。

如图42及图43所示，5G宽频的同轴线通过馈点128馈电，结合匹配电路并通过器件所在PCB基板的上表面的第一金属枝节126与左边的第一立方体结构121直接电连接，其中，匹配电路如图45所示，具体为：同轴线的外层传输线与金属地100电连接，内层的芯线与第一金属枝节126电连接，第一金属枝节126的另一端与左边的第一立方体结构121的下表面直接电连接；第二金属枝节129一端与所述第一金属枝节126直接电连接，另一端自由延伸，设置在匹配电路与第一立方体结构121之间，这里，三个第一立方体结构121及第二立方体结构125主要作为激发单元，激发金属地100辐射出满足5G宽频的激发。在第一立方体结构121远离馈点128的末端电连接的第二延长金属枝节133，其有改善低频性能的作用。

匹配后的s参数与辐射效率如图46及图47所示，除个别频段效率在-8dB左右外，整个5G频段效率都在-6dB以上，尤其有着不错的低频效率。

综上所述，本发明的小天线结构的辐射过程包括：所述第一立方体结构及所述第二立方体结构主要作为激发单元，与匹配电路一起，激发出天线所在金属地的发射模式，实现辐射功能；另外，在特定高频段，所述第一立方体结构及所述第二立方体结构还可作为辐射体，实现高频段的辐射功能。通过将第二立方体结构的全部棱设置为金属棱及将第一立方体结构设置为具有至少连续的两个电连接面且每个电连接面上至少三条具有电连接关系的金属棱，一方面当第一立方体结构及第二立方体结构作为激励单元时有效增加了其电长度；另一方面当第一立方体结构及第二立方体结构作为辐射体时，其连接方式类似于网格状结构，可有效拓宽带宽；由于第一立方体结构及第二立方体结构主要作为激发单元而不是主要的辐射体，制备时可以使用较低的介电常数，所以介电材料的损耗角的高低对整个系统的辐射效率影响不大；最后，与现有的小天线设计相比，还可增强介电材料与工艺的不一致性对天线系统所带来的的抗干扰性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (19)

1.一种小天线结构，其特征在于，所述小天线结构包括：

具有金属地的第二介质板，所述第二介质板上设置有被所述金属地包围的净空区域；

设置于所述净空区域中的至少一个子天线单元；

所述子天线单元包括：

第一介质板及第一立方体结构，所述第一立方体结构中至少有连续的两个电连接面，且该连续的每个电连接面上至少有三条棱设置为具有电连接关系的金属棱，所述第一立方体结构的所有棱设置于所述第一介质板的上表面、下表面及内部，且所述第一立方体结构的金属棱的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8；

电连接于所述第一立方体结构下方的第二立方体结构，所述第二立方体结构中的所有棱设置为具有电连接关系的金属棱，所有该金属棱设置于所述第二介质板的上表面、下表面及内部，且所述第二立方体结构的金属棱的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8；

第一金属枝节，其一端与所述第一立方体结构和/或所述第二立方体结构直接电连接，另一端通过匹配电路与馈线连接，所述第一金属枝节的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8；

第二金属枝节，一端与所述第一金属枝节直接电连接，另一端自由延伸，所述第二金属枝节的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8。

2.根据权利要求1所述的小天线结构，其特征在于：所述净空区域为两侧或三侧被所述金属地包围的净空区域。

3.根据权利要求1所述的小天线结构，其特征在于：所述第一立方体结构的表面与所述第二立方体结构的表面大小一致，且所述第一立方体结构位于所述第二立方体结构的正上方。

4.根据权利要求1所述的小天线结构，其特征在于：所述第一立方体结构和/或所述第二立方体结构与所述金属地之间接入电容和/或电感，以对所述子天线单元进行阻抗匹配。

5.根据权利要求1所述的小天线结构，其特征在于：所述第二立方体结构下表面所处平面的所述净空区域内设置有第三金属枝节；所述第三金属枝节的一端通过匹配电路与馈线连接；所述第三金属枝节的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8。

6.根据权利要求5所述的小天线结构，其特征在于：所述第三金属枝节的另一端与所述金属地之间接入电容和/或电感。

7.根据权利要求5所述的小天线结构，其特征在于：所述第三金属枝节的形状为类“一”字型或类“L”型或类“U”型。

8.根据权利要求1所述的小天线结构，其特征在于：所述第一介质板及所述第一立方体结构由双层PCB板构成，其中，所述第一立方体结构上处于上下两个平面的所述金属棱由PCB刻蚀工艺形成，所述第一立方体结构上处于竖直四个面的所述金属棱由VIA工艺形成；或，所述第一介质板及所述第一立方体结构由LDS的塑料材质及其工艺构成；或，所述第一介质板及所述第一立方体结构由LTCC材质及其工艺构成。

9.根据权利要求1所述的小天线结构，其特征在于：所述第一金属枝节与所述第一立方体结构和/或所述第二立方体结构直接电连接的一端具有第一延长金属枝节，所述第一延长金属枝节与所述金属地之间接入电容和/或电感。

10.根据权利要求1所述的小天线结构，其特征在于：所述子天线单元包括N个呈水平排布的所述第一立方体结构，N≥2，且N个所述第一立方体结构设置在同一所述第一介质板上；所有所述第一立方体结构之间串接入短路线或0Ω电阻或电感使其成为一个电连接整体。

11.根据权利要求10所述的小天线结构，其特征在于：所有所述第一立方体结构形成的所述电连接整体的自由端直接电连接有第二延长金属枝节。

12.根据权利要求1所述的小天线结构，其特征在于：所述净空区域附近的所述金属地上设置有与所述净空区域连通的缝隙槽。

13.根据权利要求1所述的小天线结构，其特征在于，所述子天线单元还包括：电连接于所述第二立方体结构下方的第三介质板及第三立方体结构；其中，所述第三立方体结构中至少三条棱设置为具有立体电连接关系的金属棱，所述第三立方体结构的所有棱设置于所述第三介质板的上表面、下表面及内部，且所述第三立方体结构的金属棱的电长度小于天线最低工作频段对应的自由空间波长的1/8。

14.根据权利要求1所述的小天线结构，其特征在于：还包括N条第四金属枝节，N≥1；每条所述第四金属枝节的一端直接与所述金属地电连接，另一端为在所述净空区域延伸的自由端；N条所述第四金属枝节将所述净空区域分割为N+1块子净空区域；每个所述子净空区域设置如权利要求1～10中任意一项所述的子天线单元。

15.根据权利要求13所述的小天线结构，其特征在于：所有所述第四金属枝节为立体结构，以提高相邻两所述子天线单元之间的隔离度。

16.根据权利要求13所述的小天线结构，其特征在于：至少一条所述第四金属枝节与所述第一立方体结构或所述第二立方体结构之间接入馈电点和/或电感和/或电容。

17.根据权利要求13所述的小天线结构，其特征在于：所有所述子净空区域的所述第一立方体结构设置在同一所述第一介质板上。

18.根据权利要求13所述的小天线结构，其特征在于：其中一个所述子净空区域中的所述第一立方体结构的自由端直接电连接有第三延长金属枝节，馈线通过所述第三延长金属枝节馈于该第一立方体结构上。

19.根据权利要求13所述的小天线结构，其特征在于：包括1条所述第四金属枝节及双工器电路；1条所述第四金属枝节将所述净空区域分割为2块所述子净空区域；所述双工器电路将所述子天线单元进行合路设计。