CN202633499U - 一种双频天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种双频天线，包括通过主机的馈电点与主机相连的辐射体，所述辐射体包括用于产生第一谐振的直线状的第一段辐射体和与所述第一段辐射体相连的螺旋状的第二段辐射体，其中所述第二段辐射体用于产生第二谐振，且所述第二谐振的频率高于所述第一谐振的频率。根据本实用新型实施例，将用于产生低频谐振的第一段辐射体设置成直线状，将用于产生高频谐振的第二段辐射体设置成螺旋状，缩短了辐射体的整体长度，使具有这种结构的双频天线变得短小便捷。

Description

一种双频天线

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，具体涉及一种双频天线。

背景技术

近年来，无线通信技术不断发展，各种无线通信设备的发展日新月异。在无线通信设备中，用来发射或接收无线电波的天线是重要的元件之一，无线通信设备的不断发展要求天线越来越短小便捷，同时能够操作的频带也越来越宽。

目前的手持终端设备通常有多个工作频段，例如手机的全球移动通讯系统(Global System of Mobile Communication，GSM)及数字蜂窝通信系统(Digital Cellular Telecommunications System，DCS)所需的频段(GSM+DCS)，对讲机的超高频(Ultra High Frequency，UHF)及全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)等，从而实现多个功能或辅助功能，对应其天线也应是双频或者多频的。

目前，外置双频天线一般采用双螺旋结构来实现，即将高频谐振线圈部分放在低频线圈的外部，图1示出了外置双频天线的一种具体结构。这种天线在高低频上都有良好的阻抗匹配，同时能在低频上产生全向的辐射。为实现UHF+GPS频段的工作模式，这种结构的外置双频天线通常将GPS线圈设置在整个天线的底部，可以较多的用于手机或者对讲机的外置天线中。但是，这种结构的天线的辐射方向更多的指向下半球面，而GPS接收主要需要上半球面方向(指向天空的部分)的辐射，因而这种结构的天线的GPS频段的接收性能比较差。

针对上述这种状况，在鞭天线的顶部反串一个用于调谐GPS频段的外部线圈，使GPS频段的辐射方向更多的指向上半球面，从而提高了GPS的接收性能，如图2所示为该类双频天线的一种具体结构。但是，这种结构的天线整体长度较长，在实际使用中很不方便，同时也无法满足无线通信设备中天线越来越短小便捷的要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种整体长度较短，能够满足无线通信设备中天线越来越短小便捷的要求的双频天线，以克服现有技术中双频天线整体长度较长的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型的一个实施例提供一种双频天线，包括通过主机的馈电点与主机相连的辐射体，其中，所述辐射体包括用于产生第一谐振的直线状的第一段辐射体和与所述第一段辐射体相连的螺旋状的第二段辐射体，其中所述第二段辐射体用于产生第二谐振，且所述第二谐振的频率高于所述第一谐振的频率。

优选地，所述第二段辐射体位于所述辐射体的远离所述主机的馈电点的一端。

优选地，所述第二段辐射体位于所述辐射体的中间部位。

优选地，所述第二段辐射体位于所述辐射体的靠近所述主机的馈电点的一端。

优选地，所述辐射体为鞭天线。

优选地，所述第二段辐射体为GPS谐振线圈。

优选地，所述第一段辐射体的长度为70mm，所述GPS谐振线圈的高度为18.2mm、线径为0.6mm、直径为6mm、圈数为7、节距为2.6mm。

根据本实用新型实施例，将用于产生低频谐振的第一段辐射体设置成直线状，将与第一段辐射体相连的用于产生高频谐振的第二段辐射体设置为螺旋状，缩短了辐射体的整体长度，使具有这种结构的双频天线变得短小便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中双螺旋结构的双频天线的结构示意图；

图2是现有技术中鞭天线的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一的双频天线的结构示意图；

图4是本实用新型实施例二的双频天线的结构示意图；

图5是本实用新型实施例三的双频天线的结构示意图；

图6是满足本实用新型实施例三中具体参数的双频天线的结构示意图；

图7是满足本实用新型实施例三中具体参数的鞭天线的仿真结果的回波损耗示意图；

图8是满足本实用新型实施例三中具体参数的鞭天线的实际测得的回波损耗示意图；

图9是满足本实用新型实施例三中具体参数的鞭天线的UHF频段在E面的0°和90°的仿真结果的辐射方向图；

图10是满足本实用新型实施例三中具体参数的鞭天线的GPS频段在E面的0°和90°的仿真结果的辐射方向图；

图11是满足本实用新型实施例三中具体参数的鞭天线的UHF频段的增益方向图；

图12是满足本实用新型实施例三中具体参数的鞭天线的GPS频段的增益方向图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种双频天线，该双频天线包括：通过主机的馈电点与主机相连的辐射体，其中，辐射体包括用于产生第一谐振的直线状的第一段辐射体和与第一段辐射体相连的螺旋状的第二段辐射体，其中，第二段辐射体用于产生第二谐振，且第二谐振的频率高于第一谐振的频率。

本实用新型实施例将用于产生低频谐振的第一段辐射体设置成直线状，将与第一段辐射体相连的用于产生高频谐振的第二段辐射体设置为螺旋状，缩短了辐射体的整体长度，使具有该结构的双频天线变得短小便捷，能够满足无线通信设备中天线短小便捷的要求。

在本实用新型的一个实施例中，辐射体可以为鞭天线，其中，第二段辐射体可以为GPS谐振线圈，可以实现UHF+GPS频段的工作模式。

在本实用新型实施例的双频天线中，将鞭天线分为两部分，一部分是直线状的第一段辐射体，另一部分是与第一段辐射体相连的螺旋状的第二段辐射体，使得螺旋状的第二段辐射体的电流流向与辐射体的电流流向相同；与图2示出的顶部反串一个螺旋线圈构成的双频天线(其螺旋线圈的电流流向与鞭天线的电流流向相反)相比，极大地提高了天线的辐射性能。

本发明实施例中的辐射体包括用于产生第一谐振的直线状的第一段辐射体和与第一段辐射体相连的螺旋状的第二段辐射体，第一段辐射体和第二段辐射体可以设置在辐射体的任何位置，下面通过具体实施例对第一段辐射体和第二段辐射体的位置做详细说明。但是，下面给出的实施例只是示例性的，第一段辐射体和第二段辐射体的位置关系并不局限于下列这些方式，所有能够实现本实用新型目的的第一段辐射体和第二段辐射体的位置设置都在本实用新型的保护范围内。

实施例一

本实用新型实施例提供一种双频天线，其结构示意图如图3所示，该双频天线11包括用于产生第一谐振的直线状的第一段辐射体12以及与第一段辐射体12相连的螺旋状的第二段辐射体13，第二段辐射体13用于产生第二谐振，其中，第二段辐射体13位于天线11的远离主机馈电点的一端，即第二段辐射体13位于第一段辐射体12的上部。

本实用新型实施例将与第一段辐射体相连的用于产生第二谐振的螺旋状的第二段辐射体设置在天线的远离主机馈电点的一端，即设置在第一段辐射体的顶部，缩短了天线的整体长度，使天线变得短小便捷；另外，该双频天线中第二段辐射体的电流流向与双频天线的电流流向相同，提高了天线的辐射性能。

实施例二

本实用新型实施例提供一种双频天线，其结构示意图如图4所示，该双频天线21包括用于产生第一谐振的直线状的第一段辐射体22以及与第一段辐射体22相连的螺旋状的第二段辐射体23，第二段辐射体23用于产生第二谐振，其中，第二段辐射体23位于天线21的中间部位，即第二段辐射体23位于第一段辐射体22的中间部位。

本实用新型实施例将双频用于产生第二谐振的螺旋状的第二段辐射体设置在双频天线的中间部位，缩短了天线的整体长度，使天线变得短小便捷；另外，该双频天线中第二段辐射体的电流流向与双频天线的电流流向相同，提高了天线的辐射性能。

实施例三

本实用新型实施例提供一种双频天线，其结构示意图如图5所示，该双频天线31包括用于产生第一谐振的直线状的第一段辐射体32以及与第一段辐射体33相连的螺旋状的第二段辐射体33，第二段辐射体33用于产生第二谐振，其中，第二段辐射体33位于天线21的靠近主机的馈电点的一端，即第二段辐射体33位于第一段辐射体32的下部。

本实用新型实施例将与第一段辐射体相连的用于产生第二谐振的螺旋状的第二段辐射体设置在双频天线的靠近主机的馈电点的一端，即设置在第一段辐射体的下部，缩短了天线的整体长度，使天线变得短小便捷；另外，该双频天线中第二段辐射体的电流流向与天线的电流流向相同，提高了天线的辐射性能；此外，与实施例一和实施例二的结构相比，这种结构的双频天线结构更加稳固，生产上更容易实现，适合大范围应用。

以下以图6所示的结构为例对双频天线的性能做详细说明，其中，辐射体为鞭天线，第二段辐射体为GPS谐振线圈；并且，具体以实现工作在UHF(400-470MHz)频段以及GPS(1575MHz)频段的鞭天线为例。

要使UHF频段和GPS频段都有良好的谐振，UHF频段和GPS频段的谐振需要满足奇数倍的谐振关系；但GPS频段并非UHF频段的奇数倍，两个工作频段的谐振点之比为3.62，不满足天线的奇数倍频谐振关系。需要通过调整底部GPS线圈的高度、节距以及顶部的鞭天线的长度等来改变UHF频段和GPS频段谐振的倍数关系，从而使UHF频段和GPS频段都有良好的谐振。

发明人经过实验发现，当第一段辐射体的长度L为70mm，GPS谐振线圈的高度H为18.2mm、线径为0.6mm、直径为6mm、圈数为7、节距为2.6mm(其结构示意图如图6所示)时，UHF频段和GPS频段满足奇数倍频关系，并且鞭天线具有较好的辐射性能。以下通过几个性能参数对采用上述参数设计的鞭天线的辐射性能做具体介绍。

采用HFSS11.0对该鞭天线的辐射性能进行了仿真测试，测试结果如下，为清晰起见，HFSS11.0只设置了显示鞭天线结构，而将主机部分设置为隐藏。

如图7所示，是满足本实用新型实施例三中具体参数的鞭天线的仿真结果的回波损耗示意图，横坐标为频率，纵坐标为回波损耗，其中，m1为GPS频点的回波损耗值，m2、m3为UHF频段起始频点的回波损耗值和终点频点的回波损耗值。

如图8所示，是满足本实用新型实施例三中具体参数的鞭天线的实际测得的回波损耗示意图，横坐标为频率，纵坐标为回波损耗，其中，n1为GPS频点的回波损耗值，n2、n3为UHF频段起始频点的回波损耗值和终点频点的回波损耗值。

由图7与图8可知，满足本实用新型三中具体参数的鞭天线的回波损耗的实际值与仿真值差别不大。

图9所示是满足本实用新型实施例三中具体参数的鞭天线的UHF频段在E面的0°和90°的仿真结果的辐射方向图；如图10所示，是满足本实用新型实施例三中具体参数的鞭天线的GPS频段在E面的0°和90°的仿真结果的辐射方向图。图9和图10中的仿真增益数据为不加天线外套和主机外壳，不计PCB损耗的理想值。从图中可以看出，在鞭天线底部加入线圈后，UHF的频段和增益均没有发生变化，天线增益约2.5dBi左右。

如图11所示，是满足本实用新型实施例三中具体参数的鞭天线的UHF频段的增益方向图；如图12所示，是满足本实用新型实施例三中具体参数的鞭天线的GPS频段的增益方向图，仿真的增益数据为不加天线外套和主机外壳，不计PCB损耗的理想值；根据GPS频段的增益方向图，大部分的GPS频段的辐射方向都集中在上半球面，而且GPS频段的天线增益也较顶部加载的鞭天线高，天线增益约为4dBi左右。

表一和表二分别为本实用新型一个实施例的鞭天线的UHF频段和GPS频段的增益及效率实测结果，可见GPS频段的增益在4dB左右。

表一

表二

采用本实用新型实施例三图6中所示的结构、并且满足上述参数的鞭天线实现了UHF频段和GPS频段的奇数倍频的关系，达到了较好的谐振关系，GPS频段的增益有明显增高，实现了较好的辐射性能；并且，此时鞭天线的长度只有10cm左右。与整体长度大约在17cm的图2示出的顶部反串一个螺旋线圈构成的双频天线相比，天线的整体长度大大缩短。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种双频天线，包括通过主机的馈电点与主机相连的辐射体，其特征在于，所述辐射体包括用于产生第一谐振的直线状的第一段辐射体和与所述第一段辐射体相连的螺旋状的第二段辐射体，其中所述第二段辐射体用于产生第二谐振，且所述第二谐振的频率高于所述第一谐振的频率。

2.根据权利要求1所述的双频天线，其特征在于，所述第二段辐射体位于所述辐射体的远离所述主机的馈电点的一端。

3.根据权利要求1所述的双频天线，其特征在于，所述第二段辐射体位于所述辐射体的中间部位。

4.根据权利要求1所述的双频天线，其特征在于，所述第二段辐射体位于所述辐射体的靠近所述主机的馈电点的一端。

5.根据权利要求1-4任一项所述的双频天线，其特征在于，所述辐射体为鞭天线。

6.根据权利要求5所述的双频天线，其特征在于，所述第二段辐射体为GPS谐振线圈。

7.根据权利要求6所述的双频天线，其特征在于，所述第一段辐射体的长度为70mm，所述GPS谐振线圈的高度为18.2mm、线径为0.6mm、直径为6mm、图数为7、节距为2.6mm。

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