CN206976564U - 一种应用于pos机的小型4g全网通内置天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线，包括寄生枝节单元、直接馈电枝节单元、金属地单元和馈电单元，寄生枝节单元包括第一倒L型寄生枝节和第二倒L型寄生枝节，直接馈电枝节单元包括第一E型直接馈电枝节和第二直接馈电枝节，第二倒L型寄生枝节的短边端部连接第一倒L型寄生枝节的短边，第一倒L型寄生枝节的短边、第一E型直接馈电枝节的上侧边、第二倒L型寄生枝节的长边、第一E型直接馈电枝节的中间翼、第二直接馈电枝节、第一E型直接馈电枝节的下侧边和金属地单元依次由上至下平行设置。与现有技术相比，本实用新型具有结构紧凑、带宽大、设计速度快、调整灵活、结构简单、成本低的优点。

Description

一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线

技术领域

本实用新型涉及一种天线，尤其是涉及一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线。

背景技术

LTE（Long Term Evolution，长期演进）是由3GPP（The 3Generation PartnershipProject，第三代合作伙伴计划）组织制定的UMTS（Universal Mobile TelecommunicationsSystem，通用移动通信系统）技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多会议上正式立项并启动。LTE并非人们所普遍认为的真正意义上的4G技术，而是3G与4G技术的过渡，是3.9G的全球标准，其采用OFDM（正交频分复用）和MIMO（多输入多输出）等关键技术显著增加了频谱效率和数据传输速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25MHz到20MHz多种带宽。

随着移动通信技术的发展，移动通信终端都朝着小型、超薄、超轻、多功能的方向发展。移动终端功能集成度日益增加，在有限空间内天线数量增多，天线单元之间的相互影响不可忽略；消费者对更倾向于超薄、超轻的移动终端，这直接导致天线所处的物理空间直接被压缩，这给低频带宽覆盖的实现造成很大的困难；移动终端小型化日益流行，天线周围金属部件和电路的存在对天线的性能产生了很大的副作用，并且设计出的天线不具有通用性。而天线作为通信终端的关键部件，天线性能的好坏不仅仅能够影响信道的性能，对移动终端起着举足轻重的作用。因此，设计出应用于移动终端的小型、宽频、多频段的内置天线是一个迫切需要解决的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线，能够用于4G全网通频段（824MHz-960GHz以及1.7GHz-2.7GHz）信号的收发，具有结构紧凑、带宽大、设计速度快、调整灵活、结构简单、成本低的优点，并且在POS机内部的复杂的电磁环境及同轴线处于天线的近场情况下，该天线能获得良好的TRP和TIS，适用于POS机小型移动通信终端。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线，包括寄生枝节单元、直接馈电枝节单元、金属地单元和馈电单元，所述寄生枝节单元包括第一倒L型寄生枝节和第二倒L型寄生枝节，所述直接馈电枝节单元包括第一E型直接馈电枝节和第二直接馈电枝节，所述第二倒L型寄生枝节的短边端部连接第一倒L型寄生枝节的短边，所述第一E型直接馈电枝节的开口朝向第一倒L型寄生枝节的长边，所述第一倒L型寄生枝节的短边、第一E型直接馈电枝节的上侧边、第二倒L型寄生枝节的长边、第一E型直接馈电枝节的中间翼、第二直接馈电枝节、第一E型直接馈电枝节的下侧边和金属地单元依次由上至下平行设置，所述第二直接馈电枝节连接第一E型直接馈电枝节的下侧边端部，所述第一E型直接馈电枝节的下侧边端部通过馈电单元连接金属地单元。

所述第一倒L型寄生枝节的短边上设有内凹的U型枝节，所述U型枝节位于第二倒L型寄生枝节的短边与第一倒L型寄生枝节的长边之间。

所述第二直接馈电枝节为第二倒C型直接馈电枝节，所述第二倒C型直接馈电枝节开口朝向第一E型直接馈电枝节的中间翼，第二倒C型直接馈电枝节的中部连接第一E型直接馈电枝节的下侧边端部。

所述第一E型直接馈电枝节的中间翼的长度大于两条侧边的长度。

所述第二倒L型寄生枝节的长边与第一E型直接馈电枝节的中间翼之间的距离为0.4~0.6mm。

所述第一倒L型寄生枝节的长边与金属地单元之间的距离为1.8~2.2mm。

所述馈电单元连接有同轴线，所述同轴线通过IPEX端子连接POS机的无线模块。

该天线的尺寸为不大于65 mm×35mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、能够用于4G全网通频段（824MHz-960MHz以及1.7GHz-2.7GHz）信号的收发，旨在改善传统的LTE天线无低频(824MHz-960MHz)、占用的空间大的问题，实现小型化及宽频化并且能够应用到POS机的无线通信中。

2、采用带有U型结构的第一倒L型寄生枝节与金属地单元的耦合方式及采用E型直接馈电枝节和倒C型直接馈电枝节的耦合方式，在保证天线小型化及宽频化的同时，增加了天线的阻抗带宽。

3、本实用新型在具备双频特性的基础上，具有结构紧凑、带宽大、小型化、设计速度快、调整灵活、结构简单、成本低的优点，在保证天线宽阻抗带宽的同时实现了小型化和宽频化的设计以及具有良好的辐射特性。

4、天线采用寄生耦合方式实现4G全网通低频段的覆盖，并采用材质为FPC的平面单极子结构，大大降低了天线的所占用的空间。

5、天线采用同轴线馈电的方式，能够完美地覆盖GSM850/900/DCS1800/PCS1900/UMTS /LTE2300/LTE2500频段，并且在POS机内部的复杂的电磁环境及同轴线处于天线的近场情况下，适用于POS机小型移动通信终端。

附图说明

图1为一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线的结构示意图；

图2为小型4G全网通内置天线实测的S11曲线图；

图3为小型4G全网通内置天线实测的增益及效率曲线图；

图4为小型4G全网通内置天线在POS机中所测得的TRP和TIS数据对应的柱状图。

图中，1、第一倒L型寄生枝节，2、第二倒L型寄生枝节，3、第一E型直接馈电枝节，4、第二倒C型直接馈电枝节，5、金属地单元，6、馈电单元，7、U型枝节。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线，包括寄生枝节单元、直接馈电枝节单元、金属地单元5和馈电单元6，寄生枝节单元包括第一倒L型寄生枝节1和第二倒L型寄生枝节2，直接馈电枝节单元包括第一E型直接馈电枝节3和第二直接馈电枝节，第二直接馈电枝节为第二倒C型直接馈电枝节4，第二倒L型寄生枝节2的短边端部连接第一倒L型寄生枝节1的短边，第一E型直接馈电枝节3的开口朝向第一倒L型寄生枝节1的长边，第一倒L型寄生枝节1的短边、第一E型直接馈电枝节3的上侧边、第二倒L型寄生枝节2的长边、第一E型直接馈电枝节3的中间翼、第二倒C型直接馈电枝节4、第一E型直接馈电枝节3的下侧边和金属地单元5依次由上至下平行设置，第二倒C型直接馈电枝节4开口朝向第一E型直接馈电枝节3的中间翼，第二倒C型直接馈电枝节4的中部连接第一E型直接馈电枝节3的下侧边端部，第一E型直接馈电枝节3的下侧边端部通过馈电单元6连接金属地单元5，第一倒L型寄生枝节1的短边上设有内凹的U型枝节7，U型枝节7位于第二倒L型寄生枝节2的短边与第一倒L型寄生枝节1的长边之间。

第一E型直接馈电枝节3的中间翼的长度大于两条侧边的长度。第二倒L型寄生枝节2的长边与第一E型直接馈电枝节3的中间翼之间的距离为0.4~0.6mm，该天线的尺寸为不大于65 mm×35mm，第一倒L型寄生枝节1的长边与金属地单元5之间的距离为1.8~2.2mm。

本实施例中，小型4G全网通内置天线的材质为FPC，采用平面单极子结构，天线的整体尺寸为60 mm×30mm，其中寄生枝节单元与直接馈电枝节单元所占用的面积为28mm×30mm，金属地单元5由铜箔组成，金属地单元5通过50Ω同轴线与上述的寄生枝节单元和直接馈电枝节单元形成单极子天线，作为此单极子天线的金属地，大小为30mm×26mm；第二倒L型寄生枝节2的长边与第一E型直接馈电枝节3的中间翼之间的距离为0.5mm，该0.5mm的缝隙的耦合产生824MHz-960MHz频段；第一倒L型寄生枝节1的长边与金属地单元5之间的距离为2mm，该2mm的缝隙的耦合提高高频段的带宽，从而实现天线的小型化及宽频化。

使用时，将带有IPEX端子的长度为105mm的50Ω同轴线焊接在天线的馈电单元6，其中同轴线的内导体接在馈电单元6，同轴线的外导体焊接在单极子天线的金属地单元5上。在距离馈电单元68mm处，将同轴线弯折60度，用透明胶带固定住，然后将该天线贴在POS机的顶部塑料壳的边沿，再将同轴线带有IPEX端子的端部穿过带有柔性电路板及喇叭等金属器件的塑料支架下方，接至主板的射频模块上，从而避免金属器件对天线的干扰，提高天线性能。然后将POS机塑料外壳盖上，用螺丝将其固定住。

图2中，S11为输入反射系数，VSWR为电压驻波比(Voltage Standing WaveRatio)，一般简称驻波比，图3为天线实测的增益及效率，从图4可以看出，该天线-6dB的工作频段可以实现对GSM850/900/DCS1800/PCS1900/UMTS/LTE2300/LTE2500频段的覆盖，并且在POS机内部的复杂的电磁环境及同轴线处于天线的近场，该天线在所需的频段内能获得良好的TRP（总辐射功率）和TIS（总全向灵敏度）。

综上，本实用新型天线能够用于4G频段（824MHz-960MHz以及1.7GHz-2.7GHz）信号的收发，天线采用具有寄生单元的平面单极子结构实现4G频段的覆盖，天线的材质为FPC，天线采用同轴线馈电。在具备双频特性的基础上，有结构紧凑、带宽大、设计速度快、调整灵活、结构简单、成本低的优点，并且在POS机内部的复杂的电磁环境及同轴线处于天线的近场情况下，该天线在所需的频段内能获得良好的TRP和TIS，适用于POS机小型移动通信终端。

Claims (8)

1.一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线，包括寄生枝节单元、直接馈电枝节单元、金属地单元（5）和馈电单元（6），其特征在于，所述寄生枝节单元包括第一倒L型寄生枝节（1）和第二倒L型寄生枝节（2），所述直接馈电枝节单元包括第一E型直接馈电枝节（3）和第二直接馈电枝节，所述第二倒L型寄生枝节（2）的短边端部连接第一倒L型寄生枝节（1）的短边，所述第一E型直接馈电枝节（3）的开口朝向第一倒L型寄生枝节（1）的长边，所述第一倒L型寄生枝节（1）的短边、第一E型直接馈电枝节（3）的上侧边、第二倒L型寄生枝节（2）的长边、第一E型直接馈电枝节（3）的中间翼、第二直接馈电枝节、第一E型直接馈电枝节（3）的下侧边和金属地单元（5）依次由上至下平行设置，所述第二直接馈电枝节连接第一E型直接馈电枝节（3）的下侧边端部，所述第一E型直接馈电枝节（3）的下侧边端部通过馈电单元（6）连接金属地单元（5）。

2.根据权利要求1所述的一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线，其特征在于，所述第一倒L型寄生枝节（1）的短边上设有内凹的U型枝节（7），所述U型枝节（7）位于第二倒L型寄生枝节（2）的短边与第一倒L型寄生枝节（1）的长边之间。

3.根据权利要求1所述的一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线，其特征在于，所述第二直接馈电枝节为第二倒C型直接馈电枝节（4），所述第二倒C型直接馈电枝节（4）开口朝向第一E型直接馈电枝节（3）的中间翼，第二倒C型直接馈电枝节（4）的中部连接第一E型直接馈电枝节（3）的下侧边端部。

4.根据权利要求1所述的一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线，其特征在于，所述第一E型直接馈电枝节（3）的中间翼的长度大于两条侧边的长度。

5.根据权利要求1所述的一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线，其特征在于，所述第二倒L型寄生枝节（2）的长边与第一E型直接馈电枝节（3）的中间翼之间的距离为0.4~0.6mm。

6.根据权利要求1所述的一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线，其特征在于，所述第一倒L型寄生枝节（1）的长边与金属地单元（5）之间的距离为1.8~2.2mm。

7.根据权利要求1所述的一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线，其特征在于，所述馈电单元（6）连接有同轴线，所述同轴线通过IPEX端子连接POS机的无线模块。

8.根据权利要求1所述的一种应用于POS机的小型4G全网通内置天线，其特征在于，该天线的尺寸为不大于65 mm×35mm。