CN212277393U - 一种新型金属天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及天线技术领域,尤其涉及一种新型金属天线,包括天线本体,天线本体安装在PCB基板上,天线本体包括接地组件、传输组件、辐射组件和连接组件,接地组件和传输组件均位于PCB基板的上方,辐射组件位于PCB基板的下方,辐射组件与接地组件通过连接组件相连,连接组件位于PCB基板的侧面,传输组件连接在接地组件上。本实用新型具有低轮廓、尺寸小和不占空间等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域,尤其涉及一种新型金属天线。
背景技术
随着Wi-Fi技术的蓬勃发展,Wi-Fi接入设备成为家庭重要的高速无线数据接入手段之一。飞速增长的无线局域网技术引出了对Wi-Fi接入设备的天线设计的几个新增的需求:尺寸小,低轮廓,低成本,易安装。因此,天线设计者在设计天线时遭遇到如下困难:保持天线的性能不变而天线的尺寸变小。平面倒F型天线(Planar Inverted F Antenna,PIFA)的独特特点是它的谐振频率不仅仅依赖短路臂的长度,而且还依赖于其它的尺寸如臂宽、臂高和馈点和短路臂的距离。所以,PIFA天线是被广泛采用的天线类型。
图1是现有技术的一种PIFA天线的立体示意图。其中,辐射组件连接在接地组件上,接地组件的另一端焊接在PCB基板上,与信号地GND连接,传输组件的连接在辐射组件上,传输组件的另外一端焊接在PCB基板上,作为信号馈入端,天线本体与PCB基板有两个焊点,天线本体所有组件都在PCB基板的同一侧。
图2是现有技术的另外一种PIFA天线的立体示意图。其中,辐射组件连接在接地组件上,并且辐射组件和接地组件相互垂直,接地组件和固定组件连接并焊接在PCB基板上,与信号地GND连接,传输组件的连接在辐射组件上,传输组件的另外一端焊接在PCB基板上,作为信号馈入端,天线本体与PCB基板通常有两个以上焊点,天线本体所有组件都在PCB基板的同一侧。
从图1和图2可以看出有如下缺点:
1)天线本体与PCB基板有两个焊点,且在一条直线上,天线很容易向两侧倾斜;
2)天线的外形特别是辐射组件容易向两侧弯折,天线的性能及稳定性都得不到保证;
3)天线在PCB基板的一侧,天线的高度较高。
虽然图2在图1的基础上进行改进,一方面将辐射组件进行弯折,稍微降低了天线的高度。另一方面,在接地组件上进行延伸,增加了天线本体与PCB基板的焊点数量,优化焊点的位置,增加了天线的稳定性,但是仍然可以看出有如下缺点:
1、天线的辐射组件容易上下弯折,天线性能得不到保证;
2、增加了天线本体的成本;
3、天线在PCB基板的一侧,天线有一定的高度。
天线本体在焊接在PCB基板后都存在弯折的可能性,这在PCB基板运输、测试、装配过程中无法避免。实际情况中,每次生产过程中都有一定比例的天线发生弯折,影响了天线的性能,降低了整机产品的良率。
因此,迫切的需要发展一种新颖的PIFA天线,以适应尺寸小,低轮廓,低成本,易安装的要求,应用到Wi-Fi设备中。
实用新型内容
本实用新型提供了一种新型金属天线,具有低轮廓、尺寸小和不占空间,不易弯折,天线稳定性高等优点。
为了实现本实用新型的目的,所采用的技术方案是:一种新型金属天线,包括天线本体,天线本体安装在PCB基板上,天线本体包括接地组件、传输组件、辐射组件和连接组件,接地组件和传输组件均位于PCB基板的上方,辐射组件位于PCB基板的下方,辐射组件与接地组件通过连接组件相连,连接组件位于PCB基板的侧面,传输组件连接在接地组件上。
作为本实用新型的优化方案,天线本体还包括第一固定组件和第二固定组件,第一固定组件设置在接地组件上,第二固定组件设置在传输组件上,第一固定组件和第二固定组件均固定安装在PCB基板上。
作为本实用新型的优化方案,连接组件为长方形金属片,连接组件的宽度W3与PCB基板的厚度相同。
作为本实用新型的优化方案,连接组件紧贴在PCB基板的侧边缘上。
作为本实用新型的优化方案,辐射组件与连接组件的一条长边相连,辐射组件的左端宽度为W2,辐射组件的右端宽度为W1,W2>W1或W2<W1。
作为本实用新型的优化方案,接地组件与连接组件的另一条长边相连,接地组件包括L形状的第一部件和第二部件,第二部件连接在第一部件的尾部。
作为本实用新型的优化方案,传输组件垂直连接在接地组件上。
本实用新型具有积极的效果:1)本实用新型整体为一体化设计,天线本体的所有结构组件均连为一体,无需人工组装;
2)整体生产简单,只需制作生产模具,制作精度高,成本低;
3)整体尺寸小,轮廓低,不占空间;
4)天线本体不易弯折、变形,稳定度高,天线性能有很高的一致性;
5)天线的驻波比低,增益大,效率高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是现有技术的一种PIFA天线的立体示意图;
图2是现有技术的另外一种PIFA天线的立体示意图;
图3是本实用新型的结构尺寸图;
图4是本实用新型一种弯折方向的示意图;
图5是本实用新型另一种弯折方向的示意图;
图6是本实用新型的立体示意图;
图7是本实用新型的驻波比测试数据图。
其中:2、PCB基板,11、接地组件,12、传输组件,13、辐射组件,14、连接组件,15、第一固定组件,16、第二固定组件,111、第一部件,112、第二部件。
具体实施方式
如图3-6所示,本实用新型公开了一种新型金属天线,包括天线本体,天线本体安装在PCB基板2上,天线本体包括接地组件11、传输组件12、辐射组件13和连接组件14,接地组件11和传输组件12均位于PCB基板2的上方,辐射组件13位于PCB基板2的下方,辐射组件13与接地组件11通过连接组件14相连,连接组件14位于PCB基板2的侧面,传输组件12连接在接地组件11上。
PCB基板2由基材和铜箔组成,基材的材料包括FR4、Rogers、混压材料等,铜箔的材料包括铜、金、银、锡或者合金等良导体,且铜箔是附在基材的表面。
天线本体的材料包括铜、铁等金属或者不锈钢、马口铁及其他合金等。
连接组件14为长方形金属片,连接组件14的宽度W3与PCB基板2的厚度相同。连接组件14紧贴在PCB基板2的侧边缘上。天线本体可以放置在PCB基板2的边缘的任何位置。通过利用PCB基板2支撑天线本体,有效的避免天线弯折或者变形,同时将传输组件12和辐射组件13的设置在PCB基板2的两侧,可以有效的减小天线的尺寸和天线的高度。
辐射组件13与连接组件14的一条长边相连,辐射组件13的左端宽度为W2,辐射组件13的右端宽度为W1,W2>W1或W2<W1,辐射组件13的左端宽度为W2与辐射组件13的右端宽度为W1不同,可以有效的拓宽天线的工作带宽。
接地组件11与连接组件14的另一条长边相连,接地组件11包括L形状的第一部件111和第二部件112,第二部件112连接在第一部件111的尾部。接地组件11的形状设置可以减少占用面积,接地组件11最终与信号参考地GND连接。
传输组件12垂直连接在接地组件11上,可以避免信号之间的干扰,传输组件12最终与信号输入连接。
天线本体还包括第一固定组件15和第二固定组件16,第一固定组件15设置在接地组件11上,第二固定组件16设置在传输组件12上,第一固定组件15和第二固定组件16均固定安装在PCB基板2上。第一固定组件15和第二固定组件16焊接安装在PCB基板2上,可以防止天线晃动。
天线本体,有四处需要弯折,一处在连接组件14和辐射组件13连接处,一处在连接组件14和接地组件11连接处,一处在传输组件12和固定组件连接处,一处在接地组件11和固定组件连接处。按照弯折方向,如图4和图5所示,可以有两种方案。
图7为本实用新型关于驻波比的测试数据图,虚线为实测数据,实线为仿真数据,可以看出,当天线工作在频率约为2.4~2.5GHz时,驻波比<-12dB,满足Wi-Fi2.4GHz-2.4835GHz的要求,2.4GHz阻抗为67.126-j*24.396Ω,2.5GHz阻抗为53.411-j*6.103Ω,阻抗接近于50欧姆。其天线驻波、阻抗及带宽性能相当优良。
通过对天线的辐射场型进行测试,得出当天线工作在频率约为2.412GHz时,天线增益约为2.49dB,效率为68.29%;当天线工作在频率约为2.452GHz时,天线增益约为2.78dB,效率为72.31%;当天线工作在频率约为2.472GHz时,天线增益约为3.04dB,效率为76.15%;在Wi-Fi频段内呈现出相当优良的辐射场型,足以满足使用者的要求。
以上所述的具体实施例,对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种新型金属天线,包括天线本体,所述的天线本体安装在PCB基板(2)上,其特征在于:所述的天线本体包括接地组件(11)、传输组件(12)、辐射组件(13)和连接组件(14),所述的接地组件(11)和传输组件(12)均位于PCB基板(2)的上方,所述的辐射组件(13)位于PCB基板(2)的下方,所述的辐射组件(13)与接地组件(11)通过连接组件(14)相连,所述的连接组件(14)位于PCB基板(2)的侧面,所述的传输组件(12)连接在接地组件(11)上。
2.根据权利要求1所述的一种新型金属天线,其特征在于:所述的天线本体还包括第一固定组件(15)和第二固定组件(16),所述的第一固定组件(15)设置在接地组件(11)上,所述的第二固定组件(16)设置在传输组件(12)上,所述的第一固定组件(15)和第二固定组件(16)均固定安装在PCB基板(2)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型金属天线,其特征在于:所述的连接组件(14)为长方形金属片,连接组件(14)的宽度W3与PCB基板(2)的厚度相同。
4.根据权利要求3所述的一种新型金属天线,其特征在于:所述的连接组件(14)紧贴在PCB基板(2)的侧边缘上。
5.根据权利要求1或2所述的一种新型金属天线,其特征在于:所述的辐射组件(13)与连接组件(14)的一条长边相连,辐射组件(13)的左端宽度为W2,辐射组件(13)的右端宽度为W1,W2>W1或W2<W1。
6.根据权利要求1或2所述的一种新型金属天线,其特征在于:所述的接地组件(11)与连接组件(14)的另一条长边相连,所述的接地组件(11)包括L形状的第一部件(111)和第二部件(112),第二部件(112)连接在第一部件(111)的尾部。
7.根据权利要求1或2所述的一种新型金属天线,其特征在于:所述的传输组件(12)垂直连接在接地组件(11)上。
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- 2020-08-24 CN CN202021783225.6U patent/CN212277393U/zh active Active
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