CN203456585U - 一种无线通信装置及其通信天线和通信天线用组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无线通信装置及其通信天线和通信天线用组件，所述通信天线用组件，包括依次设于介质板上的第一辐射单元、耦合器、移相器和第二辐射单元；所述第一辐射单元包括依次设置的天线地和辐射体，所述第一辐射单元通过所述耦合器传递能量至所述移相器。本通信天线用组件，因天线内部结构采用一整片介质板替代原来的双铜管加弹簧结构，天线性能参数满足：频率在2.4～2.5GHz，驻波比小于2.0，且最大增益为3dBi以上，同时，此结构的生产组装工艺比较简单，加工工时端，生产人工成本低，而且批量产品的稳定性、一致性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信设备，尤其涉及一种无线通信装置及其通信天线和通信天线用组件。
背景技术
市场上的通信天线，其内部结构一般采用双铜管加弹簧的设计，此结构零件较多导致生产组装工艺比较复杂，耗费加工工时长生产人工成本高，而且批量产品的稳定性、一致性较差。因此，有必要开发一种结构更为合理的通信天线，来提升其批量产品的稳定性、一致性。
发明内容
本实用新型为克服现有技术的缺陷，提供一种可兼容现有技术的通信天线的外壳且批量产品的稳定性、一致性更好的通信天线用组件，其包括依次设于介质板上的第一辐射单元、耦合器、移相器和第二辐射单元；所述第一辐射单元包括依次设置的天线地和辐射体，所述第一辐射单元通过所述耦合器传递能量至所述移相器。
根据本实用新型的实施例，还可采用如下优选的技术方案：
所述介质板覆铜，且所述介质板呈狭长形。
所述第一辐射单元为频率是2.4GHz的半波长的偶极子，所述天线地和所述辐射体的走线路径长度分别为频率是2.4GHz的波长的四分之一。
所述第一辐射单元的天线地呈未封口的口字型，包括底部段、相互平行并均与所述底部段垂直连接的两个侧边段、与所述底部段平行的两个顶部段，其中，所述天线地的两个顶部段相互间隔，且所述天线地的两个顶部段的宽度不同并均大于所述底部段的宽度。
所述第一辐射单元的辐射体包括两个L型辐射段，其中，所述两个L型辐射段的放置方向相同，所述两个L型辐射段的长边相连，所述两个L型辐射段的短边相互间隔。
所述第一辐射单元的天线地与所述第一辐射单元的辐射体相互靠近，其中，所述天线地的两个侧边段均与所述两个L型辐射段的短边平行。
所述耦合器的长度为频率是2.4GHz的波长的十二分之一。
所述耦合器呈长条型，其中，所述耦合器的一端与所述辐射体中的一个L型辐射段的短边相互靠近，所述耦合器的另一端与所述移相器相连。
所述移相器呈方波型，包括前端与末端，其中，所述移相器的前端与所述耦合器相连，所述移相器的末端与所述第二辐射单元相连。
所述移相器的末端的方波幅度小于所述移相器的前端的方波幅度。
所述移相器的走线路径的总长为频率是2.4GHz的全波长。
所述第二辐射单元呈脉冲型，包括至少两个凸起部、至少两个下凹部以及末端延伸部，其中，所述至少两个凸起部与所述至少两个下凹部相互间隔设置，所述末端延伸部朝最近的一个下凹部延伸。
每一个凸起部的走线路径长度大于相邻的下凹部的走线路径长度。
所述第二辐射单元的走线路径长度为频率是2.4GHz的半波长。
所述介质板是FR4板、PTFE板、F4B板或陶瓷板。
本实用新型进一步提供一种通信天线，包括塑料外壳和置于其内的通信天线用组件，其中，所述通信天线用组件是如前任一项所述的通信天线用组件。
优选的，所述通信天线是2.4GHz3dBi天线。
本实用新型还提供一种无线通信装置，包括通信装置本体和设于其上的通信天线，其中，所述通信天线采用如前任一项所述的通信天线。
本实用新型的有益效果是：
本通信天线用组件，因天线内部结构采用一整片介质板替代原来的双铜管加弹簧结构，天线性能参数满足：频率在2.4～2.5GHz，驻波比小于2.0，且最大增益为3dBi，同时，此结构的生产组装工艺比较简单，加工工时端，生产人工成本低，而且批量产品的稳定性、一致性好。
在优选的实施例中，所述天线地和辐射体采用可节省空间的弯折迂回走线方式，以及所述第二辐射单元采用可节省空间的弯折迂回走线方式，均可实现在有限的空间（譬如塑料外壳的内部空间）内保证走线路径的长度，并满足产品的相关设计要求。
附图说明
图1是一个实施例的通信天线用组件的结构示意图。
图2是图1实施例的包括天线地和辐射体的局部示意图。
图3是图1实施例中包括第二辐射单元5的局部示意图。
图4是图1实施例的通信天线的仿真结果的S参数曲线图。
图5是图1实施例的通信天线的仿真结果的VSWR（Voltage Standing WaveRatio，电压驻波比）曲线图。
图6是图1实施例的通信天线的辐射方向图。
具体实施方式
下面以频率为2.4GHz、功率增益为3dBi的通信天线及使用该通信天线的无线通信装置为例，对照附图并结合优选的实施方式对本实用新型作进一步说明。
本实施例的无线通信装置包括通信装置本体和设于其上的通信天线。其中，所述通信天线包括塑料外壳和置于其内的通信天线用组件。
如图1、图2所示，所述通信天线用组件包括依次设于介质板6上的第一辐射单元、耦合器3、移相器4和第二辐射单元5；所述狭长形介质板6表面覆铜，所述第一辐射单元包括依次设置的天线地1和辐射体2，所述第一辐射单元通过耦合器3传递能量至所述移相器4。所述天线地1是指能量由馈线馈入通信天线后，通信天线所带负电荷的部分。
为取得更准确的频率和功率增益，所述介质板6表面覆铜，且呈狭长形。
其中，所述第一辐射单元为2.4GHz半波长的偶极子，天线地1和辐射体2的走线路径长度为频率是2.4GHz的波长的四分之一。
所述耦合器3的长度为频率是2.4GHz的波长的十二分之一，其作用是把第一辐射单元的能量传递到移相器4上并调整两者之间感应电流方向。
所述移相器4的走线路径的总长为频率是2.4GHz的全波长，其作用是调整相位使得第一辐射单元与第二辐射单元5的相位一致，从而做到让两者的对外辐射能量叠加以提高天线最大增益。本实施例中的优选的做法是：所述移相器4呈方波型，包括前端与末端，其中，所述移相器4的前端与所述耦合器3相连，所述移相器4的末端与所述第二辐射单元5相连。更进一步优选的结构是：所述移相器4的末端（连接所述第二辐射单元5的一端）的方波幅度小于所述移相器4的前端（连接所述耦合器3的一端）的方波幅度。
所述第二辐射单元5的路径长度为频率是2.4GHz的半波长，同时采用可节省空间的弯折迂回走线方式，譬如外形呈脉冲型，如图3所示，包括至少两个凸起部501、至少两个下凹部502以及末端延伸部503，其中，所述至少两个凸起部与所述至少两个下凹部相互间隔设置，所述末端延伸部朝最近的一个下凹部延伸。图1中的实施例具体包括两个下凹弯折，显然也可根据实际需要设置更多的下凹弯折来调整走线长度。所述第二辐射单元5的该设计，可共用传统通信天线的塑料外壳，并可在其有限空间内调整出适当的S参数（S-parameter）。更为有效的做法是，每一个凸起部的走线路径长度大于与其相邻的下凹部的走线路径长度。
所述天线地1和辐射体2采用可节省空间的弯折迂回走线方式，譬如图2所示的天线地1呈未封口的“口”字形、辐射体2呈两个L型辐射段（或其它更为简单或复杂的形状也可），以便可以和传统通信天线用组件共用相同尺寸的塑料外壳，从而无需重新设计塑料外壳及使用该通信天线的装置，节省设计、开模等的费用。因弯折走线的方式会导致整个第一辐射单元的电流方向发生改变，故第一辐射单元与移相器4两者之间的能量传递采用耦合感应方式，如通过耦合器3做过渡并调整感应电流的方向。本实施例的优选的做法具体是：所述第一辐射单元的天线地1包括底部段101、相互平行并均与所述底部段垂直连接的两个侧边段102和103、与所述底部段101平行的两个顶部段104和105，其中，所述天线地1的两个顶部段104和105不连接并相互间隔，且所述天线地1的两个顶部段104和105的宽度不同并均大于所述底部段101的宽度。所述第一辐射单元的辐射体2包括两个L型辐射段201和202，其中，所述两个L型辐射段201和202的放置方向相同，所述两个L型辐射段201和202的长边相连，短边不连接。所述第一辐射单元的天线地1与所述第一辐射单元的辐射体2相互靠近但不相连，其中，所述天线地1的两个侧边段102和103均与所述两个L型辐射段201和202的短边平行。
本实施例中所述耦合器3的优选的做法是：所述耦合器3呈长条型，其中，所述耦合器3的一端与所述辐射体2中的一个L型辐射段的短边相互靠近但不连接，所述耦合器3的另一端与所述移相器4相连。
所述介质板6可采用FR-4板（环氧玻璃布层压板）、PTFE（聚四氟乙烯）板、F4B（高频聚四氟乙烯）板或陶瓷板等。
对前述实施例的通信天线进行仿真的结果如下：
S参数曲线图如图4所示，返回损失<-20dB2.45GHz；VSWR曲线图如图5所示，驻波比<2.02.45GHz；辐射方向如图6所示，天线最大增益为3.6dBi2.45GHz，均可较好的满足了设计要求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (18)
1.一种通信天线用组件，其特征是：包括依次设于介质板上的第一辐射单元、耦合器、移相器和第二辐射单元；所述第一辐射单元包括依次设置的天线地和辐射体，所述第一辐射单元通过所述耦合器传递能量至所述移相器。
2.如权利要求1所述的通信天线用组件，其特征是：所述介质板覆铜，且所述介质板呈狭长形。
3.如权利要求1所述的通信天线用组件，其特征是：
所述第一辐射单元为频率是2.4GHz的半波长的偶极子，所述天线地和所述辐射体的走线路径长度分别为频率是2.4GHz的波长的四分之一。
4.如权利要求1所述的通信天线用组件，其特征是：所述第一辐射单元的天线地呈未封口的口字型，包括底部段、相互平行并均与所述底部段垂直连接的两个侧边段、与所述底部段平行的两个顶部段，其中，所述天线地的两个顶部段相互间隔，且所述天线地的两个顶部段的宽度不同并均大于所述底部段的宽度。
5.如权利要求4所述的通信天线用组件，其特征是：所述第一辐射单元的辐射体包括两个L型辐射段，其中，所述两个L型辐射段的放置方向相同，所述两个L型辐射段的长边相连，所述两个L型辐射段的短边相互间隔。
6.如权利要求5所述的通信天线用组件，其特征是：所述第一辐射单元的天线地与所述第一辐射单元的辐射体相互间隔，其中，所述天线地的两个侧边段均与所述两个L型辐射段的短边平行。
7.如权利要求1所述的通信天线用组件，其特征是：
所述耦合器的长度为频率是2.4GHz的波长的十二分之一。
8.如权利要求5所述的通信天线用组件，其特征是：所述耦合器呈长条型，其中，所述耦合器的一端与所述辐射体中的一个L型辐射段的短边相互靠近，所述耦合器的另一端与所述移相器相连。
9.如权利要求1所述的通信天线用组件，其特征是：所述移相器呈方波型，包括前端与末端，其中，所述移相器的前端与所述耦合器相连，所述移相器的末端与所述第二辐射单元相连。
10.如权利要求9所述的通信天线用组件，其特征是：所述移相器的末端的方波幅度小于所述移相器的前端的方波幅度。
11.如权利要求1所述的通信天线用组件，其特征是：所述移相器的走线路径的总长为频率是2.4GHz的全波长。
12.如权利要求1所述的通信天线用组件，其特征是：所述第二辐射单元呈脉冲型，包括至少两个凸起部、至少两个下凹部以及末端延伸部，其中，所述至少两个凸起部与所述至少两个下凹部相互间隔设置，所述末端延伸部朝最近的一个下凹部延伸。
13.如权利要求12所述的通信天线用组件，其特征是：每一个凸起部的走线路径长度大于相邻的下凹部的走线路径长度。
14.如权利要求1所述的通信天线用组件，其特征是：所述第二辐射单元的走线路径长度为频率是2.4GHz的半波长。
15.如权利要求1-14任一项所述的通信天线用组件，其特征是：所述介质板是FR4板、PTFE板、F4B板或陶瓷板。
16.一种通信天线，包括塑料外壳和置于其内的通信天线用组件，其特征是：所述通信天线用组件如权利要求1-15任一项所述。
17.如权利要求16所述的通信天线，其特征是：所述通信天线是2.4GHz3dBi天线。
18.一种无线通信装置，包括通信装置本体和设于其上的通信天线，其特征是：所述通信天线采用如权利要求16或17所述的通信天线。
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