CN204333283U - 一种多合一天线及一种多功能通讯设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多合一天线及一种多功能通讯设备，属于无线通信技术领域。该天线包括至少具有一层板结构的电路板及至少两种不同频率的、形成于电路板上相同或不同板层的天线，其中一种天线的主体部分及补强部分电连接并采取双面平行耦合布置。本实用新型的多合一天线可以满足通讯设备的多种功能需要，同时天线的双面平行耦合布置可以提高天线的辐射强度。另外本实用新型的多合一天线可置于智能穿戴类设备的柔性带中，节约了主体部分的空间，从而支持主体部分更加复杂的电路设计及功能作用。在本实用新型的设计中，不同频率的天线的种类和数量可以根据用户对天线功能的需要进行多种情况的组合。

Description

一种多合一天线及一种多功能通讯设备

技术领域

本实用新型属于无线通信技术领域，涉及一种天线及通信设备，具体地说，是涉及一种多合一天线及一种多功能通讯设备。

背景技术

随着通讯技术的发展，人们对电子通讯设备(如：智能腕带产品、智能头戴产品及智能腰带等智能穿戴产品及各种手持设备)的要求也越来越高其功能定位正在日益多元化，例如近场通信(Near Field Communication，NFC)、GPS、3G、WIFI、蓝牙等技术。因此，需要在通讯设备上设置天线来实现信号的收发。目前通讯设备产品正趋于小型化设计，作为一种无线设备，由于没有足够空间的支撑，其天线设计也在日趋瓶颈化，并且如果可能的话，为天线布置增加多个功能是期望的。

常规智能穿戴产品的天线设计，大部分采用激光直接成型技术(LDS)、冲压、贴片天线等，整合在智能穿戴产品的主体部，但基本都是单天线设计。由于主体部分空间限制，天线设计不得不小型化，但仍与其复杂的电路，多样的功能器件空间冲突。柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。简称软板或FPC，因其可以自由弯曲、卷绕、折叠、可依照空间布局要求任意安排，可缩小电子产品的体积和重量等优点，受到制造厂商的青睐。因此，可将天线形成在FPC上，然后置于智能穿戴产品的柔性带中，节省了智能穿戴产品主体部分的空间。

因此，需要一种多合一天线，使天线具备多种频段，同时尽可能提高天线的辐射强度，使通讯设备实现多种功能。还需要一种多功能通讯设备，通过天线的合理布置以节省通讯设备主体部分的空间。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种多合一天线及一种多功能通讯设备，以解决背景技术中提出的天线功能单一以及天线设计与智能穿戴产品的主体部分空间冲突的问题，同时将天线双面投影重叠方式的印制布设提高了天线的辐射强度。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种多合一天线，包括：电路板以及不同频率的、形成于电路板上相同或不同板层的第一天线和第二天线，所述第一天线和第二天线在电路板中的走线或垂直于电路板板面方向上的走线投影不重合，所述第二天线包括主体天线以及电连接主体天线并与主体天线平行耦合的补强天线，所述主体天线和补强天线形成于电路板的相同板层的不同表面。

进一步的，还包括与第一天线和第二天线的频率均不同的第三天线，所述第三天线与第一天线和第二天线中的至少一个形成于电路板的相同板层上，或者形成于电路板上的独立在第一天线和第二天线所在板层的另一板层上。

进一步的，所述第一天线为GPS天线，所述第二天线为NFC天线，所述第三天线为2.4GHz天线或5GHz天线，其中所述2.4GHz天线为蓝牙天线，亦或是2.4GHz WIFI天线，又或是蓝牙频段和2.4GHz WIFI频段共用的天线，所述5GHz天线为5GHz WIFI天线。

进一步的，所述主体天线与所述补强天线的走线形状和位置一致。

进一步的，所述主体天线为多圈走线形成的线圈，所述线圈中至少最外圈走线断开以形成引线通道，所述补强天线通过过孔与主体天线串联或并联，其中过孔设置电路板板层上线圈的断开处及线圈的两端位置，并且每一处设置多个过孔，以加强补强天线与主体天线的电连接。

进一步的，所述第二天线的线宽为0.15mm～0.25mm，线间距为0.15mm～0.25mm，走线长度为600mm～700mm。

进一步的，所述多合一天线的外围设有对应多合一天线的每种频率的天线的焊盘，所述每种频率的天线分别通过引线连接至对应焊盘，其中当焊盘与所述每种频率的天线不在同一电路板板层上时，要在电路板板层上设置过孔，以使引线通过。

进一步的，所述电路板为柔性电路板或硬质电路板，所述电路板的长度为45mm～55mm，宽度为15mm～20mm。

本实用新型还提供了一种多功能通讯设备，包括上述之一的多合一天线。

进一步的，所述的多功能通讯设备为智能穿戴设备或手持设备，当所述的多功能通讯设备为智能穿戴设备时，所述的多合一天线通过模内注塑技术内嵌与所述的智能穿戴设备的柔性带中，从而节省了智能穿戴设备的主体部分的空间。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种多合一天线及一种多功能通讯设备，将频率不同的多种天线集成到同一个电路板上，既实现了多种通信方式，又节约了设备主体部分的空间，有利于产品更多功能的设计和集成；同时通过对第二天线的双面平行耦合布置，既增加了第二天线的磁通量，提高了辐射强度，又消弱了其他信号对该天线的干扰，提高了产品性能。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例提供的三合一天线的结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例提供的三合一天线的爆炸结构示意图；

图3是本实用新型第一实施例提供的三合一天线的NFC主体天线与GPS天线的结构示意图；

图4是本实用新型第一实施例提供的三合一天线的NFC补强天线的结构示意图；

图5是本实用新型第一实施例提供的三合一天线的蓝牙/2.4GHz WIFI天线的结构示意图；

图6是本实用新型第一实施例提供的多功能智能腕带设备的结构示意图；

图7是本实用新型第二实施例提供的三合一天线的NFC主体天线的结构示意图；

图8是本实用新型第二实施例提供的三合一天线的NFC补强天线的结构示意图；

图9是本实用新型第三实施例提供的三合一天线的结构示意图；

图10是本实用新型第四实施例提供的三合一天线的爆炸结构示意图；

图11是本实用新型第五实施例提供的二合一天线的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实用新型为了解决天线功能单一的问题，将多种不同频率的天线布置整合到一个电路板上，满足了用户对通讯设备的多种通信功能需要。并将特定频率的天线采取双面平行耦合布置，以增加该天线的磁通量，提高辐射强度。本实用新型还将天线从智能穿戴设备的主体部分挪出，利用模内注塑技术，将天线注塑到智能穿戴设备的柔性带中，节约了主体部分的空间，从而支持主体部分更加复杂的电路设计及功能作用。

在本实用新型的设计中，不同频率的天线的种类和数量可以根据用户对天线功能的需要进行多种情况的组合，下面结合具体实施例进行进一步的说明。

实施例一：

本实施例提供了一种NFC、GPS和蓝牙/2.4GHz WIFI天线三合一天线。其中图1是本实用新型第一实施例提供的三合一天线a的结构示意图，参照图1，所述的三合一天线a包括：焊盘1、NFC主体天线2(即第二天线的主体天线)、GPS天线4(即第一天线)、NFC补强天线3(即第二天线的补强天线)、蓝牙/2.4GHz WIFI天线5(即第三天线，本实施例中第三天线可以设定为蓝牙天线，亦或是WIFI天线，又或是蓝牙频段和WIFI频段共用的天线)、过孔6、定位孔7、加强支柱8、电路板9。图2是本实用新型第一实施例提供的三合一天线a的爆炸结构示意图，参照图2，该图中为了更直观的表示本实施例的天线结构、同时不干扰对本实施例天线结构的理解，省略了定位孔7、加强支柱8等结构以及电路板其他边缘结构，从图2中可以看出电路板9为双板层结构，包括第一层板91和第二层板92。GPS天线4与NFC主体天线2形成在电路板9的第一层板91的同一表面(上表面)，NFC主体天线2与NFC补强天线3形成在电路板上的第一层板91的不同表面(正面和背面)，蓝牙/2.4GHzWIFI天线5形成在电路板的第二层板92的上表面，第二层板92独立于第一层板91，两层板之间填充FR4介质(即四功能Tera-Function的环氧树脂加上填充剂Filler以及玻璃纤维所做出的复合材料)。这里需要说明的是：图1及图2中NFC补强天线3的虚线部分只是为了与NFC主体天线2区别开来，并不表示其走线是断开的，而且NFC补强天线3并不仅仅包括所示的虚线部分，还包括NFC主体天线2的背面未示出的部分。本实施例的NFC天线包括设置在第一层板91的不同表面的第二NFC主体天线2及NFC补强天线3。

本实施例中，所述三合一天线的电路板9的板材是以聚酰亚胺为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性的FPC电路板；所述的NFC天线走线2、3的线宽为0.15mm，线间距为0.15mm，每一层的总长度为610mm。所述的多合一天线的电路板的长度为50mm，宽度为18mm。

图3是本实用新型第一实施例提供的三合一天线a的NFC主体天线与GPS天线的结构示意图。图4是本实用新型第一实施例提供的三合一天线a的NFC补强天线的结构示意图。参照图3及图4，NFC主体天线包括呈一圈圈环绕的线圈状的线路，本实施例中为由5圈走线形成的线圈，在NFC天线的首尾即线路的首尾均设置有馈点，且首尾的两个馈点设置于线圈的同一侧。为了使得两个馈点能够顺利的通过引线连接至电路板一侧设置的相应焊盘，同时不造成天线短接，将NFC主体天线每一圈走线均断开，形成一个无走线的通道，以使引线2.1、2.2通过，其中引线2.1连接首馈点，引线2.2连接尾馈点。同时本实施例中，NFC补强天线3印刷在NFC主体天线2的背面，并与NFC主体天线2的走线形状和位置一致，这里所述的与NFC主体天线2的走线形状和位置一致表示的是，NFC补强天线3除了在NFC主体天线2每一圈的断开处增加走线(图一中3的虚线部分)及省去2根引往焊盘的走线2.1、2.2部分以外，其余部分与NFC主体天线2垂直于电路板板面方向上的走线投影重合，此时NFC补强天线3为一个完整的非闭合的线圈。为了使得NFC补强天线3与NFC主体天线2电连接，在电路板板层上NFC主体天线2每圈走线的断开处及线圈的首尾两端位置均设置一组过孔，形成6.1-6.10共10组过孔。最外圈走线的首端(馈点)通过引线2.1连接焊盘1.1，最内圈走线的尾端(馈点)通过引线2.2连接焊盘1.2，引线2.2从NFC主体天线2线圈2.3的无走线的通道处通过，NFC补强天线的线圈通过10组过孔6.1-6.10与NFC主体天线2的每一圈走线实现电连接，这样NFC主体天线线圈2.3的断开部分通过与NFC补强天线3的电连接实现导通，构成了一个完整的NFC天线线圈。NFC主体天线与NFC补强天线双面投影重叠方式的印制布设，能够进行磁场的平行耦合，有利于增加NFC天线的磁通量，提高辐射强度；同时由于NFC主体天线每圈线圈断开处都通过过孔额外补长了一圈NFC补强天线的线圈，所以NFC主体天线与NFC补强天线串联形成的这种双面NFC天线，相比于单层绕线的NFC天线更长，性能更好。过孔6.1-6.10中的每组过孔包括3个过孔，目的是为了加强天线走线之间电连接的牢固性。参照图3，所述GPS天线与NFC主体天线布置在同一层，且位于NFC主体天线线圈2.3外的无天线走线处，GPS天线的引线4.1末端连接焊盘1.3。由于GPS天线的频率(1.575GHz)与NFC天线的频率(13.56MHz)不在一个频段上，且频率差别很大，相互之间不会对彼此造成影响。

图5是本实用新型第一实施例提供的三合一天线a的蓝牙/2.4GHz WIFI天线的结构示意图。蓝牙/2.4GHz WIFI天线的天线部分5.2通过引线5.1与焊盘1.4连接,由于蓝牙/2.4GHz WIFI天线与焊盘不在同一电路板板层,因此需要设置过孔6.11以实现引线与天线的电连接。蓝牙/2.4GHz WIFI天线为时分复用的天线，当施加蓝牙信号时即具有蓝牙功能，当施加WIFI信号时即具有WIFI功能。

本实施例还提供了一种多功能智能腕带设备30。图6是本实用新型第一实施例提供的多功能智能腕带设备30的结构示意图，参照图6，该多功能智能腕带设备30包括主体部分20及柔性带部分10及内嵌于柔性带部分10中的多合一天线a。该多合一天线a通过模内注塑技术内嵌于柔性带部分10中，并通过多合一天线a的定位孔7及加强支柱8将多合一天线a所在的电路板固定在所述智能腕带中的特定位置。这样节约了主体部分20的空间，从而支持主体部分更加复杂的电路设计及功能作用。为了提高佩戴的舒适性和贴合度，多合一天线a所在的电路板优选为柔性电路板FPC，以最大程度的提供弯曲性，使得在佩戴过程中感受不到多合一天线a的存在。

实施例二：

本实施例提供了一种NFC、GPS和蓝牙/2.4GHz WIFI天线三合一天线。天线的结构与实施例一除了NFC主体天线与NFC补强天线的走线连接方式不同之外，其余均相同，这里就不再赘述，在此，只介绍一下NFC主体天线与NFC补强天线的结构。图7是本实用新型第二实施例提供的三合一天线的NFC主体天线的结构示意图。图8是本实用新型第二实施例提供的三合一天线的NFC补强天线的结构示意图。参照图7及图8，NFC主体天线是由5圈走线形成的线圈，最外圈的走线断开，且在最外圈走线的首尾均设置有馈点，且首尾的两个馈点设置于线圈的同一侧，两个馈点通过引线连接至电路板一侧设置的相应焊盘。在电路板板层上最外圈走线的断开处及线圈的首尾两端位置各设置一组过孔6.2、6.6、6.1及6.10。最外圈走线的首端(馈点)通过引线2.1″连接焊盘1.1，最外圈走线的尾端(馈点)通过引线2.2″连接焊盘1.2，引线2.2″从线圈2.3″的无走线的通道处通过。NFC补强天线印刷在NFC主体天线的背面，并与NFC主体天线的走线形状和位置一致，这里所述的与NFC主体天线的走线形状和位置一致表示的是，NFC补强天线除了在NFC主体天线最外圈的断开处增加走线及省去2根引往焊盘的走线2.1″、2.2″部分以外，其余部分与NFC主体天线垂直于电路板板面方向上的走线投影重合，此时NFC补强天线为一个完整的非闭合的线圈。NFC主体天线的最外圈走线的断开处通过6.2和6.6两组过孔与NFC补强天线的最外圈走线实现电连接，这样NFC主体天线线圈2.3″的断开部分实现了导通，构成了一个完整的NFC天线线圈，同时NFC补强天线与NFC主体天线的线圈的首端与尾端分别通过过孔6.1和6.10两组过孔实现电连接。NFC主体天线与NFC补强天线双面投影重叠方式的印制布设，能够进行磁场的平行耦合，有利于增加NFC天线的磁通量，提高辐射强度。过孔6.1-6.10中的每组过孔包括3个过孔，目的是为了加强天线走线之间连接的牢固性。

实施例三：

本实施例提供了一种NFC、GPS和5GHz WIFI天线三合一天线。图9是本实用新型第三实施例提供的三合一天线c的结构示意图，参照图9，所述的三合一天线C包括：焊盘1、NFC主体天线、GPS天线4、NFC补强天线3、5GHz WIFI天线5″、过孔6、定位孔7、加强支柱8、电路板9。5GHz WIFI天线为短天线。本实施例与实施例一的区别在于把实施例一中的蓝牙/2.4GHzWIFI天线5换成5GHz WIFI天线5″，其它的结构与实施例一均相同，这里就不再赘述。

实施例四：

本实施例提供了一种NFC、GPS和蓝牙/2.4GHz WIFI天线三合一天线。图10是本实用新型第四实施例提供的一种三合一天线d的爆炸结构示意图。参照图10，所述的三合一天线c包括：焊盘1、NFC主体天线2、GPS天线4、NFC补强天线3、蓝牙/2.4GHz WIFI天线5、电路板9等，其中电路板9为三板层结构，包括第一层板91、第二层板92和第三板层93，NFC主体天线2与NFC补强天线3形成在电路板上的第一层板91的不同表面(正面和背面)，蓝牙/2.4GHz WIFI天线5形成在电路板上的第二层板92的上表面并通过引线与焊盘连接，GPS天线4形成在电路板上的第三层板93的上表面并通过引线与焊盘连接，第三层板93独立于第一层板91和第二层板92，且三个板层中任意两层之间填充FR4介质。其中GPS天线4与NFC天线2、3及蓝牙/2.4GHz WIFI天线5的任意一个在垂直于电路板板面方向上的走线投影不重合。

该多合一天线d的其他结构与实施例一相同，在此不再赘述。本实施例的天线为三层板结构，当产品对天线的厚度没有要求时，可以采用此结构，当产品对天线的厚度有要求时，可以采用实施例1的两层板结构。

实施例五:

本实施例提供了一种NFC和GPS天线二合一天线。图11是本实用新型第五实施例提供的二合一天线e的结构示意图，参照图11，所述的二合一天线e包括：焊盘1、NFC主体天线2、NFC补强天线3、GPS天线4、过孔6、定位孔7、加强支柱8、电路板9，其中电路板9为1层板结构，本实施例与实施例一的NFC天线和GPS天线的结构完全相同，这里就不再赘述。同实施例一不同的只是去掉了蓝牙/2.4GHz WIFI天线5，这样对于不需要蓝牙/2.4GHz WIFI功能的用户来说减少了天线电路板的层数，使天线更加薄型化，支持更薄的通信设备的设计，同时还节省了天线的成本。

需要说明的是，上述实施例中仅仅列出了几种NFC天线的绕线方法，基于上述实施例的描述，显然NFC主体天线和NFC补强天线可以通过过孔和线圈断开的方式来实现完全并联式连接或者串并联混合式连接，以满足不同产品对NFC天线性能的要求和调试。同时上述实施例中仅仅列出了几种常见的天线频率及其位置关系、板层关系，然而本实用新型的技术方案天线频率也可以是其他频段，板层关系也可以是其他上下关系，显然可以推广至其他频率的天线整合以及其他的适应性设置的位置关系、板层关系，这些均属于本实用新型要保护的范围。

综上所述，以上实施例公布了几种多合一天线及多功能通讯设备，以满足用户对通讯设备的多种功能需要。对于智能穿戴类设备来说，将天线置于智能穿戴类设备的柔性带中，节约了主体部分的空间，从而支持主体部分更加复杂的电路设计及功能作用。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种多合一天线，其特征在于，包括：电路板以及不同频率的、形成于电路板上相同或不同板层的第一天线和第二天线，所述第一天线和第二天线在电路板中的走线或垂直于电路板板面方向上的走线投影不重合，所述第二天线包括主体天线以及电连接主体天线并与主体天线平行耦合的补强天线，所述主体天线和补强天线形成于电路板的相同板层的不同表面。

2.如权利要求1所述的多合一天线，其特征在于，还包括与第一天线和第二天线的频率均不同的第三天线，所述第三天线与第一天线和第二天线中的至少一个形成于电路板的相同板层上，或者形成于电路板上的独立在第一天线和第二天线所在板层的另一板层上。

3.如权利要求2所述的多合一天线，其特征在于，所述第一天线为GPS天线，所述第二天线为NFC天线，所述第三天线为2.4GHz天线或5GHz天线。

4.如权利要求1所述的多合一天线，其特征在于，所述主体天线与所述补强天线的走线形状和位置一致。

5.如权利要求4所述的多合一天线，其特征在于，所述主体天线为多圈走线形成的线圈，所述线圈中至少最外圈走线断开以形成引线通道，所述补强天线通过过孔与主体天线串联或并联。

6.如权利要求5所述的多合一天线，其特征在于，所述第二天线的线宽为0.15mm～0.25mm，线间距为0.15mm～0.25mm，走线长度为600mm～700mm。

7.如权利要求1所述的多合一天线，其特征在于，所述多合一天线的外围设有对应多合一天线的每种频率的天线的焊盘，所述每种频率的天线分别通过引线连接至对应焊盘。

8.如权利要求1所述的多合一天线，其特征在于，所述电路板为柔性电路板或硬质电路板，所述电路板的长度为45mm～55mm，宽度为15mm～20mm。

9.一种多功能通讯设备，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的多合一天线。

10.如权利要求9所述的一种多功能通讯设备，其特征在于，所述的多功能通讯设备为智能穿戴设备或手持设备。