CN214625372U - 小尺寸双频天线和通信设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种小尺寸双频天线和通信设备，其中，小尺寸双频天线包括介质基板和设置于介质基板上的第一辐射单元、第二辐射单元、巴伦结构和馈电线，其中，第一辐射单元和第二辐射单元分别辐射第一频段和第二频段的辐射信号，实现双频辐射，无需单独设置两套天线，同时，第二辐射单元弯折设置，缩小双频天线的尺寸，第一辐射单元设置于巴伦结构的两侧呈阶梯阻抗变换结构，第二辐射单元设置于巴伦结构的两侧且两侧朝向巴伦结构弯折，从而提高天线的相对带宽，整体结构近似轴对称，具有良好的辐射场型。

Description

小尺寸双频天线和通信设备

技术领域

本实用新型属于天线技术领域，尤其涉及一种小尺寸双频天线和通信设备。

背景技术

随着人们对通信质量和通信设备的集成要求不断增强，作为网络通信终端或者电子产品的子部件，天线也需要更高的性能以满足通信系统的需要。

近年来在无线通信中，射频收发前端是整个系统的重要组成部分，天线也在随着整个通信领域的更新而不断发展，目前，WIFI产品MIMO系统所需天线数量在不断增加，受于WIFI产品ID、结构、PCB布局等方面带来的限制条件，使天线可布局空间不足，导致天线隔离度不够，严重影响WIFI产品的无线指标，如何有效减少天线数量、提高天线隔离度的同时，还可以降低产品成本、减轻硬件设计难度，给天线设计带来很大挑战。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种小尺寸双频天线，旨在解决在有限的设备体积内集成小尺寸天线以及减少天线数量这两个难题。

本实用新型实施例的第一方面提了一种小尺寸双频天线，小尺寸双频天线包括介质基板和设置于所述介质基板上的第一辐射单元、第二辐射单元、巴伦结构和馈电线；

所述巴伦结构、所述第一辐射单元和所述第二辐射单元沿第一方向依次连接，所述第一辐射单元呈阶梯阻抗变换结构并设置于与第一方向平行的第一轴线的两侧，所述第二辐射单元呈条状并设置于所述第一轴线的两侧，所述第二辐射单元的两个末端以预设长度朝向与所述第一方向相反的第二方向弯折，所述馈电线分别与所述第一辐射单元和所述第二辐射单元电性连接；

所述第一辐射单元用于辐射第一频段的辐射信号，所述第二辐射单元用于辐射第二频段的辐射信号；

所述第一辐射单元的长度正比于所述第一频段的谐振波长的四分之一；

所述第二辐射单元的长度正比于所述第二频段的谐振波长的四分之一。

在一个实施例中，所述巴伦结构呈U型且对称设置于所述第一轴线的两侧。

在一个实施例中，所述第一辐射单元包括对称设置于所述第一轴线两侧的第一辐射单体和第二辐射单体，所述第一辐射单元和所述第二辐射单元分别与所述巴伦结构连接，所述第一辐射单元在与第一轴线垂直的第三方向上的宽度逐次减小，所述第二辐射单元在与第三方向方向的第四方向的宽度逐次减小。

在一个实施例中，所述第一辐射单体包括第一辐射段和第二辐射段，所述第一辐射段和所述第二辐射段呈矩形设置，所述第一辐射段还与所述巴伦结构连接，所述第一辐射段和所述第二辐射段沿所述第二方向和所述第四方向部分连接设置，所述第一辐射段在第四方向上的宽度小于所述第二辐射段在第四方向上的宽度；

所述第二辐射单体包括第三辐射段和第四辐射段，所述第三辐射段和所述第四辐射段呈矩形设置，所述第三辐射段还与所述巴伦结构连接，所述第三辐射段和所述第四辐射段沿所述第二方向和所述第三方向部分连接设置，所述第三辐射段在第三方向上的宽度小于所述第四辐射段在第三方向上的宽度。

在一个实施例中，所述小尺寸双频天线还包括第一延伸段，所述第一延伸段分别与所述第三辐射段、所述第二辐射单元和所述馈电线连接，所述第一延伸段沿所述第四方向和所述第一方向呈L型设置。

在一个实施例中，所述第二辐射单元包括设置于所述第一轴线两侧的第三辐射单体和第四辐射单体；

所述第三辐射单体呈条状设置并与所述第一辐射段连接，所述第四辐射单体呈条状设置并与所述第三辐射段和所述第一延伸段连接，所述第三辐射单体朝向所述第一辐射单体的方向部分弯折，所述第四辐射单体朝向所述第二辐射单体的方向部分弯折。

在一个实施例中，所述第三辐射单体包括连接的第五辐射段和第六辐射段；

所述第五辐射段还与所述第一辐射段连接，所述第六辐射段朝向所述第一辐射单体的方向部分弯折；

所述第四辐射单体包括连接的第七辐射段和第八辐射段；

所述第七辐射段还与所述第三辐射和所述第一延伸段段连接，所述第八辐射段朝向所述第二辐射单体部分弯折；

所述第六辐射段的末段与所述第八辐射段的末段水平设置，所述第一延伸段设置于所述第五辐射段和所述第七辐射段之间。

在一个实施例中，所述小尺寸双频天线还包括第二延伸段，所述第二延伸段与所述第五辐射段连接，所述第二延伸段呈U型设置，所述第一延伸段设置于所述第五辐射段、所述第八辐射段和所述第二延伸段之间，所述馈电线为同轴线，所述同轴线的内导体与所述第一延伸段电性连接，所述同轴线的外导体与所述第二延伸段连接。

在一个实施例中，所述第一频段的谐振波长为5.15GHZ～5.85GHZ，所述第二频段的谐振波长为2.4GHZ～2.5GHZ。

本实用新型实施例的第二方面提了一种通信设备，通信设备包括如上所述的小尺寸双频天线。

本实用新型实施例通过采用介质基板和设置于介质基板上的第一辐射单元、第二辐射单元、巴伦结构和馈电线组成小尺寸双频天线，其中，第一辐射单元和第二辐射单元分别辐射第一频段和第二频段的辐射信号，实现双频辐射，无需单独设置两套天线，同时，第二辐射单元弯折设置，缩小双频天线的尺寸，第一辐射单元设置于巴伦结构的两侧呈阶梯阻抗变换结构，第二辐射单元设置于巴伦结构的两侧且两侧朝向巴伦结构弯折，从而提高天线的相对带宽，整体结构近似轴对称，具有良好的辐射场型。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的小尺寸双频天线的结构示意图；

图2为图1所示的小尺寸双频天线的表面电流示意图；

图3为图1所示的小尺寸双频天线的第一频段的远场辐射3D示意图；

图4为图1所示的小尺寸双频天线的第二频段的远场辐射3D示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型实施例的第一方面提了一种小尺寸双频天线。

如图1所示，图1为本实用新型实施例提供的小尺寸双频天线的结构示意图，本实施例中，小尺寸双频天线包括介质基板100和设置于介质基板100上的第一辐射单元10、第二辐射单元20、巴伦结构30和馈电线40；

巴伦结构30、第一辐射单元10和第二辐射单元20沿第一方向X1依次连接，第一辐射单元10呈阶梯阻抗变换结构并设置于与第一方向X1平行的第一轴线的两侧，第二辐射单元20呈条状并设置于第一轴线的两侧，第二辐射单元20的两个末端以预设长度朝向与第一方向X1相反的第二方向X2弯折，馈电线40分别与第一辐射单元10和第二辐射单元20电性连接；

第一辐射单元10用于辐射第一频段的辐射信号，第二辐射单元20用于辐射第二频段的辐射信号；

第一辐射单元10的长度正比于第一频段的谐振波长的四分之一；

第二辐射单元20的长度正比于第二频段的谐振波长的四分之一。

本实施例中，第一辐射单元10、第二辐射单元20和巴伦结构30相连接构成接近于“中国结”型，第一频段辐射单元采用阶梯阻抗变换结构，改善转换的阻抗匹配，降低回波损耗，增加第一频段的带宽，第二辐射单元20采用弯折条状结构，使得第二频段匹配稳定、带宽加宽，以及缩小了双频天线的尺寸，巴伦结构30将第一辐射单元10和第二辐射单元20连接在一起，截断馈电线40外的高频电流，同时调节两个辐射单元的匹配。

同时，由于第一辐射单元10采用阶梯阻抗变换结构，具有小型化、尺寸易调整、寄生谐振频率可调等优点，因此，便于对该频段的天线进行匹配调节，使得第一频段辐射天线达到更好的信号收发效果。

其中，第一辐射单元10贡献第一频段，第一辐射单元10从与馈电线40与第一辐射单元10的馈点开始到第一辐射单元10的末端组成的物料长度为第一频段的谐振波长的四分之一，第二辐射单元20贡献第二频段，第二辐射单元20从与馈电线40与第二辐射单元20的馈点开始到第二辐射单元20的末端组成的物料长度为第二频段的谐振波长的四分之一，第一辐射单元10和第二辐射单元20形成多分支结构，各支路工作在不同的频段上，形成多谐振且共用同一馈电线40，每个支路可单独调整辐射单元的长度，使其谐振到对应的频段，提高辐射转换效率。

第一辐射单元10呈阶梯阻抗变换结构，其阶梯层数不限，以及其阶梯变换的方向不限，具体根据需求进行设置。

同时，第二辐射单元20的弯折角度根据介质基板100、第二频段和双频天线的尺寸各因素具体设置，在此不做具体限制。

巴伦结构30可呈方形、圆形等形状，在一个实施例中，巴伦结构30呈U型且对称设置于第一轴线的两侧，形成轴对称，结合第一辐射单元10和第二辐射单元20的结构，双频天线近似轴对称，使得双频天线具有全方位良好的辐射场型。

介质基板100可呈方形、圆形设置，在一个实施例中，为了匹配天线结构和减小天线尺寸，介质基板100呈方形设置。

第一频段的谐振波长和第二频段的谐振波长通过通信设备所需对应调整双频天线的尺寸和形状获取，在一个实施例中，第一频段的谐振波长为5.15GHZ～5.85GHZ，第二频段的谐振波长为2.4GHZ～2.5GHZ。

本实用新型实施例通过采用介质基板100和设置于介质基板100上的第一辐射单元10、第二辐射单元20、巴伦结构30和馈电线40组成小尺寸双频天线，其中，第一辐射单元10和第二辐射单元20分别辐射第一频段和第二频段的辐射信号，实现双频辐射，无需单独设置两套天线，同时，第二辐射单元20弯折设置，缩小双频天线的尺寸，第一辐射单元10设置于巴伦结构30的两侧呈阶梯阻抗变换结构，第二辐射单元20设置于巴伦结构30的两侧且两侧朝向巴伦结构30弯折，从而提高天线的相对带宽，整体结构近似轴对称，具有良好的辐射场型。

请继续参阅图1，在一个实施例中，第一辐射单元10包括对称设置于第一轴线两侧的第一辐射单体11和第二辐射单体12，第一辐射单元10和第二辐射单元20分别与巴伦结构30连接，第一辐射单元10在与第一轴线垂直的第三方向X3上的宽度逐次减小，第二辐射单元20在与第三方向X3方向的第四方向X4的宽度逐次减小。

本实施例中，第一辐射单体11和第二辐射单体12靠近巴伦结构30的阶梯结构的宽度大于相邻的阶梯结构的宽度，避免第二辐射单体12靠近第二辐射单元20的位置过大导致天线尺寸变化，达到缩小双频天线的目的，同时，提高第一辐射单元10和第二辐射单元20的隔离度，避免两个频段干扰，同时，第一辐射单体11和第二辐射单体12组合成阶梯阻抗变换结构，改善转换的阻抗匹配，降低回波损耗，增加第一频段的带宽。

请继续参阅图1在一个实施例中，第一辐射单体11包括第一辐射段11A和第二辐射段11B，第一辐射段11A和第二辐射段11B呈矩形设置，第一辐射段11A还与巴伦结构30连接，第一辐射段11A和第二辐射段11B沿第二方向X2和第四方向X4部分连接设置，第一辐射段11A在第四方向X4上的宽度小于第二辐射段11B在第四方向X4上的宽度；

第二辐射单体12包括第三辐射段12A和第四辐射段12B，第三辐射段12A和第四辐射段12B呈矩形设置，第三辐射段12A还与巴伦结构30连接，第三辐射段12A和第四辐射段12B沿第二方向X2和第三方向X3部分连接设置，第三辐射段12A在第三方向X3上的宽度小于第四辐射段12B在第三方向X3上的宽度。

本实施例中，第一辐射单体11包括两段，第二辐射单体12包括两段，进而组合成宽度变化的阶梯阻抗变换结构，第一辐射段11A和第三辐射段12A为第一频段的辐射信号的传输段，第二辐射段11B和第四辐射段12B为辐射信号的收发段，第一辐射段11A、第二辐射段11B、第三辐射段12A和第四辐射段12B的宽度可根据双频天线的接收效果进行对应调整，第二辐射段11B和第四辐射段12B远离第二辐射单元20，为了提高隔离度和满足辐射条件，第二辐射段11B和第四辐射段12B的宽度大于第一辐射段11A和第二辐射段11B。

在一个实施例中，小尺寸双频天线还包括第一延伸段50，第一延伸段50分别与第三辐射段12A、第二辐射单元20和馈电线40连接，第一延伸段50沿第四方向X4和第一方向X1呈L型设置。

本实施例中，第一辐射单元10通过第一延伸段50与馈电线40连接，第一延伸段50呈L型设置，可实现有限尺寸基础上使得天线振子最小化，同时实现了在有限的设备体积内集成小尺寸天线。

在一个实施例中，第二辐射单元20包括设置于第一轴线两侧的第三辐射单体21和第四辐射单体22；

第三辐射单体21呈条状设置并与第一辐射段11A连接，第四辐射单体22呈条状设置并与第三辐射段12A和第一延伸段50连接，第三辐射单体21朝向第一辐射单体11的方向部分弯折，第四辐射单体22朝向第二辐射单体12的方向部分弯折。

本实施例中，第三辐射单体21和第四辐射单元根据第一辐射单元10、第一延伸段50的形状、第二频段的谐振波长以及天线尺寸对应弯折，为了减小双频天线的尺寸，第三辐射单体21和第四辐射单体22朝向第一辐射单元10的方向弯折，可使得双频天线在有限的空间内获得更大的辐射单元长度，同时，通过第一延伸段50的匹配，第一辐射单元10和第二辐射单元20连接，匹配高低频。

在一个实施例中，第三辐射单体21包括连接的第五辐射段21A和第六辐射段21B；

第五辐射段21A还与第一辐射段11A连接，第六辐射段21B朝向第一辐射单体11的方向部分弯折；

第四辐射单体22包括连接的第七辐射段22A和第八辐射段22B；

第七辐射段22A还与第三辐射和第一延伸段50段连接，第八辐射段22B朝向第二辐射单体12部分弯折；

第六辐射段21B的末段与第八辐射段22B的末段水平设置，第一延伸段50设置于第五辐射段21A和第七辐射段22A之间。

本实施例中，第五辐射段21A和第七辐射段22A为第二频段的辐射信号的传输段，第六辐射段21B和第八辐射段22B为辐射信号的收发段，第六辐射段21B和第八辐射段22B部分弯折设置，可使得双频天线在有限的空间内获得更大的辐射单元长度，同时为了匹配介质基板100的结构，第六辐射段21B和第八辐射段22B的末段水平设置。

同时，第二辐射单元20采用通过增加信号传输端第五辐射段21A和第七辐射段22A以及渐变结构的第六辐射段21B和第八辐射段22B，使得第二频段匹配稳定、带宽加宽。

在一个实施例中，小尺寸双频天线还包括第二延伸段60，第二延伸段60与第五辐射段21A连接，第二延伸段60呈U型设置，第一延伸段50设置于第五辐射段21A、第八辐射段22B和第二延伸段60之间，馈电线40为同轴线，同轴线的内导体与第一延伸段50电性连接，同轴线的外导体与第二延伸段60连接。

本实施例中，馈电线40采用同轴线，通过同轴线00连接第二辐射单元20延伸出来的U型结构中心，巴伦结构30将流入同轴线外导体的电流扼制掉，即截断流过同轴线外导体的高频电流，同时起到阻抗匹配作用。

本实施例中，第一辐射单元10与第二辐射单元20中的辐射段相连，分别形成一凹形结构的天线，在合理地尺寸的中点馈电时，可以激励出该两段工作频率下的正交分布电流，该分布电流在远场观测时表现为辐射场型图正交，有效减小两个辐射单元之间的互耦，其分布电流与场型图如图2至图4。

本实用新型还提出一种通信设备，该通信设备包括小尺寸双频天线，该小尺寸双频天线的具体结构参照上述实施例，由于本通信设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小尺寸双频天线，其特征在于，包括介质基板和设置于所述介质基板上的第一辐射单元、第二辐射单元、巴伦结构和馈电线；

所述巴伦结构、所述第一辐射单元和所述第二辐射单元沿第一方向依次连接，所述第一辐射单元呈阶梯阻抗变换结构并设置于与第一方向平行的第一轴线的两侧，所述第二辐射单元呈条状并设置于所述第一轴线的两侧，所述第二辐射单元的两个末端以预设长度朝向与所述第一方向相反的第二方向弯折，所述馈电线分别与所述第一辐射单元和所述第二辐射单元电性连接；

所述第一辐射单元用于辐射第一频段的辐射信号，所述第二辐射单元用于辐射第二频段的辐射信号；

所述第一辐射单元的长度正比于所述第一频段的谐振波长的四分之一；

所述第二辐射单元的长度正比于所述第二频段的谐振波长的四分之一。

2.如权利要求1所述的小尺寸双频天线，其特征在于，所述巴伦结构呈U型且对称设置于所述第一轴线的两侧。

3.如权利要求2所述的小尺寸双频天线，其特征在于，所述第一辐射单元包括对称设置于所述第一轴线两侧的第一辐射单体和第二辐射单体，所述第一辐射单元和所述第二辐射单元分别与所述巴伦结构连接，所述第一辐射单元在与第一轴线垂直的第三方向上的宽度逐次减小，所述第二辐射单元在与第三方向方向的第四方向的宽度逐次减小。

4.如权利要求3所述的小尺寸双频天线，其特征在于，所述第一辐射单体包括第一辐射段和第二辐射段，所述第一辐射段和所述第二辐射段呈矩形设置，所述第一辐射段还与所述巴伦结构连接，所述第一辐射段和所述第二辐射段沿所述第二方向和所述第四方向部分连接设置，所述第一辐射段在第四方向上的宽度小于所述第二辐射段在第四方向上的宽度；

所述第二辐射单体包括第三辐射段和第四辐射段，所述第三辐射段和所述第四辐射段呈矩形设置，所述第三辐射段还与所述巴伦结构连接，所述第三辐射段和所述第四辐射段沿所述第二方向和所述第三方向部分连接设置，所述第三辐射段在第三方向上的宽度小于所述第四辐射段在第三方向上的宽度。

5.如权利要求4所述的小尺寸双频天线，其特征在于，所述小尺寸双频天线还包括第一延伸段，所述第一延伸段分别与所述第三辐射段、所述第二辐射单元和所述馈电线连接，所述第一延伸段沿所述第四方向和所述第一方向呈L型设置。

6.如权利要求5所述的小尺寸双频天线，其特征在于，所述第二辐射单元包括设置于所述第一轴线两侧的第三辐射单体和第四辐射单体；

所述第三辐射单体呈条状设置并与所述第一辐射段连接，所述第四辐射单体呈条状设置并与所述第三辐射段和所述第一延伸段连接，所述第三辐射单体朝向所述第一辐射单体的方向部分弯折，所述第四辐射单体朝向所述第二辐射单体的方向部分弯折。

7.如权利要求6所述的小尺寸双频天线，其特征在于，所述第三辐射单体包括连接的第五辐射段和第六辐射段；

所述第五辐射段还与所述第一辐射段连接，所述第六辐射段朝向所述第一辐射单体的方向部分弯折；

所述第四辐射单体包括连接的第七辐射段和第八辐射段；

所述第七辐射段还与所述第三辐射和所述第一延伸段连接，所述第八辐射段朝向所述第二辐射单体部分弯折；

所述第六辐射段的末段与所述第八辐射段的末段水平设置，所述第一延伸段设置于所述第五辐射段和所述第七辐射段之间。

8.如权利要求7所述的小尺寸双频天线，其特征在于，所述小尺寸双频天线还包括第二延伸段，所述第二延伸段与所述第五辐射段连接，所述第二延伸段呈U型设置，所述第一延伸段设置于所述第五辐射段、所述第七辐射段和所述第二延伸段之间，所述馈电线为同轴线，所述同轴线的内导体与所述第一延伸段电性连接，所述同轴线的外导体与所述第二延伸段连接。

9.如权利要求1所述的小尺寸双频天线，其特征在于，所述第一频段的谐振波长为5.15GHZ～5.85GHZ，所述第二频段的谐振波长为2.4GHZ～2.5GHZ。

10.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的小尺寸双频天线。

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