CN212968042U - 天线结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种天线结构，天线结构包括基板和设置于基板上的低频辐射部、高频辐射部、馈入部和接地部，其中：低频辐射部包括第一低频辐射臂和第二低频辐射臂，第一低频辐射臂和第二低频辐射臂形成第一开口；高频辐射部包括高频辐射单元和高频辐射臂，高频辐射单元具有相对的上侧边和下侧边、相对的左侧边和右侧边，高频辐射单元的上侧边伸入第一开口内，高频辐射单元的下侧边连接至馈入部，高频辐射单元的右侧边连接至接地部，高频辐射臂连接至第一低频辐射臂；馈入部用于连接至馈入源；接地部通过基板的接地面接地。开口形状减少低频辐射部的长度，高频辐射单元伸入开口内减少其自身长度方向上占用的空间，使结构紧凑，充分利用基板空间。

Description

天线结构

技术领域

本申请涉及天线技术领域，尤其涉及天线结构。

背景技术

天线是一种用来发射或接收无线电波的设备，广泛应用于广播和电视、点对点无线电通讯、雷达和太空探索等系统。

现有的多频段天线设计通常是在平面倒F天线的基础上，在沿长度方向或者垂直于长度方向上增大或者减小若干辐射部的尺寸，或者增加若干辐射臂，以此来实现多频段的覆盖。为了保证多个辐射部之间的隔离度，减少多个辐射部之间的相互干扰，大多通过增大天线尺寸、占用更多空间来实现，导致天线结构不够紧凑，未能充分利用基板空间。

发明内容

本申请的目的在于提供天线结构，解决现有技术的多频段天线结构不够紧凑，未能充分利用基板空间的问题。

本申请的目的采用以下技术方案实现：

第一方面，本申请提供了一种天线结构，所述天线结构包括基板和设置于所述基板上的低频辐射部、高频辐射部、馈入部和接地部，其中：所述低频辐射部包括第一低频辐射臂和第二低频辐射臂，所述第一低频辐射臂和所述第二低频辐射臂形成第一开口；所述高频辐射部包括高频辐射单元和高频辐射臂，所述高频辐射单元具有相对的上侧边和下侧边、相对的左侧边和右侧边，所述高频辐射单元的上侧边伸入所述第一开口内，所述高频辐射单元的下侧边连接至所述馈入部，所述高频辐射单元的右侧边连接至所述接地部，所述高频辐射臂连接至所述第一低频辐射臂；所述馈入部用于连接至馈入源；所述接地部通过所述基板的接地面接地。该技术方案的有益效果在于，将低频辐射部设计为开口的形状以减少低频辐射部的长度，将高频辐射单元设置为伸入开口内以减少高频辐射部在自身长度方向上占用的空间，在保证隔离度的前提下使天线结构更紧凑，充分利用基板空间。

在一些可选的实现方式中，所述第一低频辐射臂和所述第二低频辐射臂形成外扩的第一开口。为了保证高频辐射单元与两个低频辐射臂之间的隔离度，高频辐射单元与两个低频辐射臂之间需要保持一定距离，该技术方案的有益效果在于，相对于U字形开口来说，外扩开口的设计使两个低频辐射臂之间有更大空间，使高频辐射单元可以具有更大尺寸，由此使高频辐射单元可以接收较低频段的无线电波，工作频段更广。

在一些可选的实现方式中，所述低频辐射部还包括设置于所述第一低频辐射臂和所述第二低频辐射臂之间的分别连接所述第一低频辐射臂和第二低频辐射臂的第三低频辐射臂，所述第三低频辐射臂设置有凹陷方向朝向所述接地面的第一凹部。通过增大或减小第三低频辐射臂的长度可以调整第三低频辐射臂的谐振频率，该技术方案的有益效果在于，增加第三低频辐射臂的长度，使其可以接收更低频段的无线电波，工作频段更广。

在一些可选的实现方式中，所述第一凹部具有与所述接地面相平行的底面，以及分别与所述底面相垂直且相对设置的两个侧面。该技术方案的有益效果在于，工艺简单，容易实现。

在一些可选的实现方式中，所述高频辐射臂设置有与所述第一低频辐射臂近似平行且凸起方向远离所述接地面的凸部。该技术方案的有益效果在于，在高频辐射臂产生谐振，增加高频辐射臂的工作频段的带宽。

在一些可选的实现方式中，所述高频辐射单元的下侧边具有与所述馈入部连接的连接点，所述连接点靠近所述接地面；所述高频辐射单元的下侧边的轮廓具有从所述连接点向周围延伸时远离所述接地面的趋势。如果将高频辐射单元的下侧边设计为平行于接地面，则高频辐射单元和地很近，对阻抗影响很大，该技术方案的有益效果在于，将高频辐射单元设计为从连接点向周围延伸时远离接地面，增大高频辐射单元和地的距离，降低对阻抗的影响。

在一些可选的实现方式中，所述高频辐射单元的下侧边的靠近所述接地部的部分设置有凹陷方向远离所述接地面的第二凹部。该技术方案的有益效果在于，调整高频辐射单元的谐振频率，使阻抗发生相应变化，实现阻抗匹配。

在一些可选的实现方式中，所述高频辐射单元的右侧边与所述接地部形成近似U字形且远离所述接地面的第二开口。该技术方案的有益效果在于，通过控制高频辐射单元、接地部与地之间的距离来增加或减小耦合电容，便于调节天线的阻抗。

在一些可选的实现方式中，所述接地部形成近似U字形且靠近所述接地面的第三开口。该技术方案的有益效果在于，通过控制接地部的长度，可以方便地调节天线阻抗。

在一些可选的实现方式中，所述接地部的远离所述接地面的部分比靠近所述接地面的部分具有更大的宽度。该技术方案的有益效果在于，通过控制接地部的宽度，可以调节分布并联电感的大小，从而调节天线阻抗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。

图1是本申请实施例提供的一种车载天线的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种车载天线的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种天线结构的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种天线结构的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种天线结构的显示高频辐射单元的右侧边的局部结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种天线结构的显示接地部的局部结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种第一5G天线和第二5G天线之间的隔离度测试结果图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参见图1和图2，本申请实施例提供了一种车载天线，所述车载天线包括鲨鱼鳍壳体300和设置于所述鲨鱼鳍壳体300内部的天线装置。鲨鱼鳍壳体300外观简约时尚，深受消费者和厂家喜爱，本申请实施例围绕鲨鱼鳍外形的车载天线展开。

所述天线装置包括第一主板100、第一5G天线101至第四5G天线104。所述第一主板100具有相对的第一侧边111和第二侧边112、相对的第三侧边113 和第四侧边114以及连接所述第三侧边113和所述第四侧边114的第一连线115，第一主板100优选具有规则形状，第一连线115优选是第一主板100的中轴线。第一主板100是PCB板，PCB即Printed CircuitBoard，印制电路板，又称印刷线路板，是电子元器件的支撑体，以及电子元器件电气连接的载体。第一主板100 的形状例如是长条形，且第三侧边113所在的一端较窄，第四侧边114所在的一端较宽，第一主板100在第三侧边113的外轮廓可以是弧形，在具体实施中可以是半圆形。

所述第一主板100的上表面上沿所述第一连线115依次设置有所述第一5G 天线101至所述第四5G天线104，所述第一5G天线101靠近所述第四侧边114，所述第四5G天线104靠近所述第三侧边113。其中，所述第一5G天线101垂直于或者近似垂直于所述第一连线115；第二5G天线102至所述第四5G天线 104位于垂直于或者近似垂直于所述第一主板100的上表面且与所述第一连线 115重合或者近似重合的第一平面内。第一5G天线101所在的平面与第一平面相垂直。第一5G天线101至第四5G天线104的高度受鲨鱼鳍外壳300的顶部曲线限制依次减小。

四个5G天线沿第一主板100的第一连线115依次设置，将第一5G天线101 设置为垂直于或者近似垂直于第一连线115、将其他三个5G天线设置于或者近似设置于第一平面内，使得第一5G天线101的摆放巧妙地利用了鲨鱼鳍末端的较大空间，其他三个5G天线沿鲨鱼鳍的顶部曲线依次设置有效利用壳体内部空间，这样的布局方式增加了天线之间的隔离度，且结构紧凑，整体布局更加合理。

在一些可选的实现方式中，采用两个全频段5G天线使之能够同时接收2G、 3G、4G和5G频段的无线电波，采用两个兼容4G的5G天线使之能够同时接收 4G和5G频段的无线电波。具体而言，所述第一5G天线101和所述第二5G天线102可以是全频段天线，所述第三5G天线103和所述第四5G天线104可以兼容4G频段。这样的选择是发明人反复论证、实践的结果，发明人在设计和应用中发现鲨鱼鳍天线在体积不做大幅度增加的前提下，最多能够容纳两个全频段 5G天线，两个兼容4G的5G天线，如果设计成三个全频段5G天线或者四个全频段5G天线，将无法保证天线之间的隔离度，进而影响天线性能。

第一5G天线101和/或第二5G天线102可以是采用下述天线结构的多频段天线。参见图3至图6，本申请实施例还提供了一种天线结构，所述天线结构包括基板50和设置于所述基板50上的低频辐射部10、高频辐射部20、馈入部30 和接地部40。所述馈入部30用于连接至馈入源。所述接地部40通过所述基板 50的接地面51接地。其中，本实施例的基板50的形状由矩形和梯形拼接而成，在其他实施方式，基板50的形状还可以是三角形、矩形、除去至少一个顶角的三角形、除去至少一个顶角的矩形或者其他形状。低频辐射部10的工作频段例如是4G、3G、2G频段中的至少一种，高频辐射部20的工作频段例如是5G频段，该天线结构可以是多频段天线或者全频段天线。

参见图4，所述低频辐射部10包括第一低频辐射臂11和第二低频辐射臂 12，所述低频辐射部10还可以包括设置于所述第一低频辐射臂11和所述第二低频辐射臂12之间的分别连接所述第一低频辐射臂11和第二低频辐射臂12的第三低频辐射臂13。

所述第一低频辐射臂11和所述第二低频辐射臂12形成第一开口61。其中，第一低频辐射臂11和第二低频辐射臂12的形状例如是长条形，第二低频辐射臂 12向靠近接地面51的方向延伸并向远离第一低频辐射臂11的方向延伸。第二低频辐射臂12具有一自由端121，自由端121的轮廓例如是直线、折线或者弧形。以接地面从左向右的延伸方向作为第一方向，第一低频辐射臂11从左向右的延伸方向与第一方向形成的夹角可以是锐角，第二低频辐射臂12从下向上的延伸方向与第一方向形成的夹角可以是钝角。

将低频辐射部10设计为开口的形状以减少低频辐射部10的长度，为了保证高频辐射单元21与两个低频辐射臂之间的隔离度，高频辐射单元21与两个低频辐射臂11、12之间需要保持一定距离。在一些可选的实现方式中，所述第一低频辐射臂11和所述第二低频辐射臂12可以形成外扩的第一开口61。与U字形开口以及其他形状的开口相比，外扩开口的设计使两个低频辐射臂11、12之间有更大空间，能够容纳有更大尺寸的高频辐射单元21，由此使高频辐射单元21 可以接收较低频段的无线电波，工作频段更广。

继续参见图4，所述第三低频辐射臂13可以设置有凹陷方向朝向所述接地面51的第一凹部131。通过增大或减小第三低频辐射臂13的长度可以调整第三低频辐射臂13的谐振频率，由此，增加第三低频辐射臂13的长度，使其可以接收更低频段的无线电波，工作频段更广。在具体实施中，所述第一凹部131可以具有与所述接地面51相平行的底面，以及分别与所述底面相垂直且相对设置的两个侧面。相对于锯齿状或者曲线形的平面来说，这样的结构制作工艺简单，容易实现。

在实际应用中，所述第一低频辐射臂11的与所述第三低频辐射臂13连接的部分可以具有与所述第一凹部131的侧面相平行的侧面；所述第二低频辐射臂 12的与所述第三低频辐射臂13连接的部分可以具有与所述第一凹部131的侧面相平行的侧面。由此，可以使两个低频辐射臂具有合适的尺寸以接收低频无线电波。

继续参见图4，所述高频辐射部20包括高频辐射单元21和高频辐射臂22。

所述高频辐射单元21具有相对的上侧边和下侧边、相对的左侧边和右侧边。所述高频辐射单元21的上侧边211伸入所述第一开口61内，所述高频辐射单元 21的下侧边212连接至所述馈入部30，所述高频辐射单元21的右侧边213连接至所述接地部40。将高频辐射单元21设置为伸入开口内以减少高频辐射部20 在自身长度方向上占用的空间，由此，在保证隔离度的前提下使天线结构更紧凑，充分利用基板50空间。

其中，高频辐射单元21例如是上侧边211较窄、下侧边212较宽的形状，左侧边214的轮廓在图示平面上的投影例如是直线，右侧边213的轮廓在图示平面上的投影例如是折线。在具体实施中，参见图5，右侧边213的轮廓例如包括依次连接的第一线段2131至第四线段2134，且第一线段2131至第四线段2134 从上向下的延伸方向与第一方向形成的夹角a1～a4逐渐增大，其中，第一线段 2131至第三线段2133从上向下的延伸方向与第一方向形成的夹角a1～a3可以是锐角，第四线段2134从上向下的延伸方向与第一方向形成的夹角a4可以是钝角。由此，使高频辐射单元21具有合适的尺寸以接收无线高频电波。

如果将高频辐射单元21的下侧边212设计为平行于接地面51，则高频辐射单元21和地很近，对阻抗影响很大，在一些可选的实现方式中，可以将高频辐射单元21设计为从连接点向周围延伸时远离接地面51，增大高频辐射单元21 和地的距离，降低对阻抗的影响。具体而言，继续参见图4，所述高频辐射单元 21的下侧边212可以具有与所述馈入部30连接的连接点，所述连接点靠近所述接地面51；所述高频辐射单元21的下侧边212的轮廓具有从所述连接点向周围延伸时远离所述接地面51的趋势。

在一些可选的实现方式中，所述高频辐射单元21的下侧边212的靠近所述接地部40的部分可以设置有凹陷方向远离所述接地面51的第二凹部2121。在具体实施中，所述第二凹部2121的轮廓可以是折线或者弧形，通过设置第二凹部2121，可以调整高频辐射单元21的谐振频率，使阻抗发生相应变化，实现阻抗匹配。

继续参见图4，所述高频辐射臂22连接至所述第一低频辐射臂11，其中，第一低频辐射臂11具有相对的上端和下端，第一低频辐射臂11的上端连接第三低频辐射臂13，第一低频辐射臂11的下端连接高频辐射臂22。在一些可选的实现方式中，所述高频辐射臂22可以设置有与所述第一低频辐射臂11近似平行且凸起方向远离所述接地面51的凸部221，凸部221设置在邻近高频辐射臂22的与第一低频辐射臂11的连接处，通过设置凸部221，可以在高频辐射臂22产生谐振，增加高频辐射臂22的工作频段的带宽。在一具体实施方式中，所述凸部 221可以靠近所述高频辐射单元21的左侧边214，所述高频辐射臂22、凸部221 与所述高频辐射单元21的左侧边214可以形成近似W字形的轮廓。所述凸部 221还可以具有一个与接地面51近似平行的顶面。

在一些可选的实现方式中，所述高频辐射单元21的右侧边213与所述接地部40可以形成近似U字形且远离所述接地面51的第二开口62，通过控制高频辐射单元21、接地部40与地之间的距离来增加或减小耦合电容，便于调节天线的阻抗。其中，参见图6，接地部可以包括第一天线段41至第五天线段45，第一天线段41至第三天线段43从上向下的延伸方向与第一方向形成的夹角b1～b3 逐渐减小，第四天线段44可以平行于或者近似平行于接地面51，第五天线段45 可以垂直或者近似垂直于接地面51。在实际应用中，第一天线段41至第三天线段43从上向下的延伸方向与第一方向形成的夹角b1～b3可以是钝角。

在一些可选的实现方式中，继续参见图6，所述接地部40可以形成近似U 字形且朝向所述接地面51的第三开口63，通过控制接地部40的长度，方便地调节天线阻抗。在具体实施中，第四天线段44可以比第一天线段41至第三天线段43以及第五天线段45具有更大的宽度，可以通过控制接地部40的宽度来调节分布并联电感的大小，从而调节天线阻抗。

在一个实施例中，第一5G天线101和第二5G天线102都是全频段天线，使用网络分析仪测试第一5G天线101和第二5G天线102的样品，二者之间隔离度图如图7所示。可以看出，在全频段范围内，第一5G天线101和第二5G 天线102之间的隔离度大于11dB。图中：Tr2是指轨迹2；S12是指反向传输通道；Log Mag是指Y轴以对数形式显示振幅，X轴显示频率；Ref是指参考振幅； Start是起点频率；Stop是终止频率；IFBW即中频带宽，是指网络分析仪接收机内部中频滤波器的带宽。其他天线之间的隔离度由于频段差异，会比图7所示的第一5G天线101和第二5G天线102之间的隔离效果更好。

在一些可选的实现方式中，参照图2，天线装置可以设置两个C-V2X天线来将车辆连接到其他车辆和外部设备。具体而言，所述天线装置还可以包括设置在所述第一主板100的上表面上且平行于所述第一平面的第一C-V2X天线105 和第二C-V2X天线106；所述第一C-V2X天线105靠近所述第一主板100的第一侧边111和第三侧边113，所述第二C-V2X天线106靠近所述第一主板100 的第二侧边112和第四侧边114。通过将两个C-V2X天线分别设置在邻近第一主板100的两个对角的位置，增加二者之间的距离，以此保证两个C-V2X天线之间的隔离度。

在一些可选的实现方式中，可以设置GNSS天线107来提供定位服务。具体而言，所述天线装置还可以包括设置在所述第一主板100的上表面上的GNSS天线107，所述GNSS天线107位于所述第二5G天线102和所述第三5G天线103 之间。将GNSS天线107设置于两个5G天线之间，有效利用两个5G天线之间的空余空间，使天线结构更紧凑。其中，GNSS天线107可以是双频天线，且 GNSS天线107的工作频段覆盖GPS频段、北斗频段、Glonass频段、伽利略L1和L2频段。

在一些可选的实现方式中，可以设置WiFi天线来提供无线网络通信服务。具体而言，所述天线装置还可以包括设置在所述第一主板100的上表面上且平行于所述第一平面的第一WiFi天线108，所述第一WiFi天线108位于所述第一5G天线101和所述第三5G天线103之间且靠近所述第一主板100的第一侧边 111。在具体实施中，还可以设置RKE天线109来提供遥控车门开关服务，具体地，RKE天线109设置在所述第一主板100的上表面上且平行于所述第一平面，所述RKE天线109位于所述第一WiFi天线108和所述第一5G天线101之间，且所述RKE天线109靠近所述第一侧边111和所述第四侧边114，RKE天线109 的设置方式使天线装置结构更紧凑。

在一些可选的实现方式中，所述天线装置还可以包括设置在所述第一主板 100的上表面上且位于所述第一平面内的AM/FM/DAB天线110，AM/FM/DAB 天线110用于提供模拟信号广播和数字信号广播服务，所述AM/FM/DAB天线 110位于所述第一5G天线101和所述第二5G天线102之间，合理利用空余空间，使天线装置结构更紧凑。

在一些可选的实现方式中，所述车载天线还可以包括设置于所述第一主板 100下方的第二主板200；所述第二主板200具有与所述第一连线115相平行的第二连线，第二连线可以是第二主板200的中轴线，所述第二主板200还具有位于所述第二连线两侧的左侧边和右侧边；所述车载天线还包括设置在所述第二主板200的上表面上且平行于所述第一平面的第五5G天线(图上未示出)和/或第二 WiFi天线(图上未示出)；所述第五5G天线靠近所述第二主板200的左侧边，所述第二WiFi天线靠近所述第二主板200的右侧边，通过设置第五5G天线可以提供备用的蜂窝移动通信服务，通过设置第二WiFi天线可以提供备用的无线网络通信服务。其中，第二主板200也是PCB板，第二主板200的形状可以是矩形，第二主板200与第一主板100的形状可以相同、相似或不同，在具体实施中可以是圆角矩形或者除去至少一个顶角的矩形。

在一些可选的实现方式中，所述第二主板200还可以具有相对的前侧边和后侧边，第二连线连接第二主板200的前侧边和后侧边；所述车载天线还包括位于所述第一主板100和所述第二主板200之间的第一射频连接件401、第二射频连接件402；所述第一射频连接件401靠近所述第二连线且靠近所述第二主板200 的前侧边，所述第二射频连接件402靠近所述第二连线且靠近所述第二主板200 的后侧边，将射频连接件分别靠近前侧边和后侧边，使之连接前侧边和后侧边附近的多个天线，可以传输上述天线接收或者发送的无线电波信号。其中，第一射频连接件401、第二射频连接件402可以均为六合一射频连接器的一部分，每个六合一射频连接器可以具有六个输出端403，能够连接6个天线并通过输出端 403输出天线接收到的无线电波信号。

本申请从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其设置有的实用进步性，已符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本申请以上的说明及附图，仅为本申请的较佳实施例而已，并非以此局限本申请，因此，凡一切与本申请构造，装置，特征等近似、雷同的，即凡依本申请专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本申请的专利申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种天线结构，其特征在于，所述天线结构包括基板和设置于所述基板上的低频辐射部、高频辐射部、馈入部和接地部，其中：

所述低频辐射部包括第一低频辐射臂和第二低频辐射臂，所述第一低频辐射臂和所述第二低频辐射臂形成第一开口；

所述高频辐射部包括高频辐射单元和高频辐射臂，所述高频辐射单元具有相对的上侧边和下侧边、相对的左侧边和右侧边，所述高频辐射单元的上侧边伸入所述第一开口内，所述高频辐射单元的下侧边连接至所述馈入部，所述高频辐射单元的右侧边连接至所述接地部，所述高频辐射臂连接至所述第一低频辐射臂；

所述馈入部用于连接至馈入源；

所述接地部通过所述基板的接地面接地。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一低频辐射臂和所述第二低频辐射臂形成外扩的第一开口。

3.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述低频辐射部还包括设置于所述第一低频辐射臂和所述第二低频辐射臂之间的分别连接所述第一低频辐射臂和第二低频辐射臂的第三低频辐射臂，所述第三低频辐射臂设置有凹陷方向朝向所述接地面的第一凹部。

4.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述第一凹部具有与所述接地面相平行的底面，以及分别与所述底面相垂直且相对设置的两个侧面。

5.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述高频辐射臂设置有与所述第一低频辐射臂平行且凸起方向远离所述接地面的凸部。

6.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述高频辐射单元的下侧边具有与所述馈入部连接的连接点，所述连接点靠近所述接地面；

所述高频辐射单元的下侧边的轮廓具有从所述连接点向周围延伸时远离所述接地面的趋势。

7.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述高频辐射单元的下侧边的靠近所述接地部的部分设置有凹陷方向远离所述接地面的第二凹部。

8.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述高频辐射单元的右侧边与所述接地部形成U字形且远离所述接地面的第二开口。

9.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述接地部形成U字形且靠近所述接地面的第三开口。

10.根据权利要求9所述的天线结构，其特征在于，所述接地部的远离所述接地面的部分比靠近所述接地面的部分具有更大的宽度。

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