CN217427092U - 天线耦合电导体及射频装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于通信技术领域，尤其涉及一种天线耦合电导体。该天线耦合电导体包括：天线耦合枝节和地耦合枝节；天线耦合电导体用于对目标无线模组进行耦合调谐；目标无线模组包括射频模块和天线，天线耦合枝节和地耦合枝节均为金属片；耦合调谐时，天线耦合枝节与天线耦合，地耦合枝节与射频模块的地耦合，天线耦合枝节在天线所在平面上的投影与地耦合枝节在天线所在平面上的投影之间存在间距区域，间距区域部分位于天线区域内。本实用新型能够解决现有技术难以对定型无线模组的天线谐振频率和幅度进行调节的问题。

Description

天线耦合电导体及射频装置

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，尤其涉及一种天线耦合电导体及射频装置。

背景技术

无线模组集成了射频模块和天线，随着小型化和集成化趋势的发展，无线模组的应用越来越广泛。目前，方案集成商往往直接将无线模组集成于产品内，进行智能化设计，同一无线模组可应用于不同的产品上。然而，天线的辐射性能与产品内的空间布局紧密相关，常常不同产品有着不一样的空间布局，天线如果无法较好匹配产品内部的空间布局，则无法实现良好的无线性能。

例如，受驱动PCB、产品外壳、周围电子元器件等影响，模组天线会产生频偏，导致性能下降，现有技术无法对天线的谐振频率和幅度进行调节。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种天线耦合电导体及射频装置，以解决现有技术中难以对无线模组的天线谐振频率和幅度进行调节的问题。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种天线耦合电导体，包括：

天线耦合枝节和地耦合枝节；

天线耦合电导体用于对目标无线模组进行耦合调谐；目标无线模组包括射频模块和天线，天线耦合枝节和地耦合枝节均为金属片；耦合调谐时，天线耦合枝节与天线耦合，地耦合枝节与射频模块的地耦合，天线耦合枝节在天线所在平面上的投影与地耦合枝节在天线所在平面上的投影之间存在间距区域，间距区域部分位于天线区域内。

可选的，天线耦合枝节与天线耦合，包括：

天线耦合枝节与天线连接；

或者，天线耦合枝节在天线所在平面上的部分投影位于天线区域内，且该部分投影对应的部分天线耦合枝节中存在第一耦合区域，第一耦合区域与天线所在平面之间的间距不大于预设距离。

可选的，地耦合枝节与射频模块的地耦合，包括：

地耦合枝节与射频模块的地连接；

或者，地耦合枝节在射频模块的地所在平面上的部分投影位于射频模块的地区域内，且该部分投影对应的部分地耦合枝节中存在第二耦合区域，第二耦合区域与射频模块的地所在平面之间的间距不大于预设距离。

可选的，天线耦合枝节与地耦合枝节之间无连接；

或者，天线耦合枝节与地耦合枝节之间通过至少一个连接结构连接，连接结构为导体、电感或电容中的任意一种。

可选的，天线耦合枝节的周长不小于λ_g/4，λ_g为与介电常数ε相关的介质中的等效空间波长。

可选的，预设距离为λ_g/10，λ_g为与介电常数ε相关的介质中的等效空间波长。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种射频装置，包括：无线模组以及如上述第一方面的的天线耦合电导体；

其中，无线模组为由射频模块和天线集成的独立模组。

可选的，天线为PCB天线、SMD贴片天线、陶瓷天线、金属线天线、金属冲压件天线中的任意一种。

本实用新型实施例的第三方面提供了一种射频装置，包括：无线模组以及如上述第一方面的天线耦合电导体；

其中，无线模组的射频模块和天线独立设置并通过微带线或同轴线连接，射频模块为独立模块或集成在无线模组的驱动PCB上的射频电路。

可选的，天线为PCB天线、SMD贴片天线、陶瓷天线、金属线天线、金属冲压件天线中的任意一种。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

本实用新型实施例通过天线耦合枝节和地耦合枝节，对无线模组的天线进行耦合调谐，解决了无线模组应用在不同产品上时，由于天线已定型，无法调整谐振频率和幅度，导致天线无法与产品达到最佳匹配，造成性能恶化的问题。本实用新型实施例提供的天线耦合电导体结构简单，且能够应用于各种形式的无线模组中，在保证性能的同时提升了无线模组的兼容性和复用率，降低了开发成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的现有无线模组的安装示意图一；

图2是本实用新型实施例提供的现有无线模组的安装示意图二；

图3是本实用新型实施例提供的无线模组及天线耦合电导体的示意图；

图4是本实用新型实施例提供的天线耦合电导体的示意图；

图5是本实用新型实施例提供的无线模组及天线耦合电导体的示意图；

图6是本实用新型实施例提供的无线模组及天线耦合电导体的示意图；

图7是本实用新型实施例提供的天线耦合电导体的示意图；

图8是本实用新型实施例提供的单极子天线的结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的单极子天线的耦合原理示意图；

图10是本实用新型实施例提供的IFA天线的结构示意图；

图11是本实用新型实施例提供的IFA天线的耦合原理示意图；

图12是本实用新型实施例提供的IFA天线的耦合原理示意图；

图13是本实用新型实施例提供的天线耦合电导体的安装位置示意图；

图14是本实用新型实施例提供的天线的谐振频率示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

为了更清楚的理解本方案，先对现有技术进行简单介绍：

传统的智能产品，为了方便实现无线模组和电子驱动的连接交互，应用模组的方式是往往是通过SMT贴片方式贴在驱动PCB上和插件方式插接在驱动PCB上。该模组天线的SMT集成方案，驱动PCB加在天线下方，会造成原本的天线谐振频率偏离工作频点，谐振幅度低，性能下降。

对此，模组供应商提出了一种改进方式，即挖空天线周围的PCB，降低PCB对天线的影响，如图1所示。但是，参见图2，天线除了受驱动PCB影响外，还受其他因素如产品外壳、周围电子元器件等影响，仍然存在频偏。当天线受其他因素影响造成频偏时，无法调节天线谐振频率回到工作频点。

本实施例提供了一种天线耦合电导体，包括：天线耦合枝节和地耦合枝节。

天线耦合电导体用于对目标无线模组进行耦合调谐。

目标无线模组包括射频模块和天线，天线耦合枝节和地耦合枝节均为金属片。耦合调谐时，天线耦合枝节与天线耦合，地耦合枝节与射频模块的地耦合，天线耦合枝节在天线所在平面上的投影与地耦合枝节在天线所在平面上的投影之间存在间距区域，间距区域部分位于天线区域内。

在本实用新型实施例中，天线耦合枝节可以是任意形状的金属片，如矩形、圆形、圆环形或任意不规则形状的金属片。

作为一种可能的实现方式，天线耦合枝节与天线耦合，包括：

天线耦合枝节与天线连接；

或者，天线耦合枝节在天线所在平面上的部分投影位于天线区域内，且该部分投影对应的部分天线耦合枝节中存在第一耦合区域，第一耦合区域与天线所在平面之间的间距不大于预设距离。

作为一种可能的实现方式，地耦合枝节与射频模块的地耦合，包括：

地耦合枝节与射频模块的地连接；

或者，地耦合枝节在射频模块的地所在平面上的部分投影位于射频模块的地区域内，且该部分投影对应的部分地耦合枝节中存在第二耦合区域，第二耦合区域与射频模块的地所在平面之间的间距不大于预设距离。

例如：

在一个实施例中，如图3和图4所示，无线模组为由射频模块和天线集成的独立模组，独立模组用于插接在驱动PCB上进行无线信号传输，则天线耦合枝节与地耦合枝节可以均为独立金属片。地耦合枝节与天线耦合枝节之间相隔一定距离，两者之间可以无连接，也可以通过至少一个连接结构连接，连接结构可以是但不限于导体、电感或电容中的任意一种。其中，上述的金属片均可以是平面的或曲面的，天线耦合枝节需要与天线的位置对应且距离不能太远，以保证天线耦合枝节能够耦合，并且两者之间平行时耦合效果最优。同理，地耦合枝节需要与射频模块的接地板位置对应且距离不能太远。天线耦合枝节与地耦合枝节之间的部分间距区域需要被天线覆盖，保证可以进行电磁耦合。

在另一个实施例中，无线模组中的射频模块和天线独立设置并通过微带线或同轴线连接，射频模块为如图5所示的独立模块，或者射频模块为如图6所示的集成在驱动PCB上的射频电路，此时由于射频模块的地与驱动PCB的地相连，可以直接将驱动PCB的接地板作为地耦合枝节。

进一步的，对于不同的无线模组或者不同的调节需求，天线耦合枝节和地耦合枝节可以组合为多种形式，图6示出了几种常见的形式(a)-(j)，无论哪种形式，天线耦合电导体必须满足以下条件：

天线耦合枝节与天线耦合，和/或地耦合枝节与射频模块的地耦合，天线耦合枝节在天线所在平面上的投影与地耦合枝节在天线所在平面上的投影之间存在间距区域，间距区域部分位于天线区域内。

具体的，天线耦合枝节与地耦合枝节之间是否连接以及连接结构的形式和数量，与待调节的谐振频率和幅度相关，详细如下：

天线耦合枝节中的连接点数量和位置变化，则天线谐振点和幅度变化。

例如图8所示的单馈电点天线。参见图9，耦合直接与单馈电点模组天线可形成电连路径1，调节出新的谐振点。回路路径越长，则频率越低，当天线耦合枝节足够长时，则可形成电连路径2，也能调节出新谐振点。

或者，如图10所示的IFA天线。参见图11，连接点与馈电点中间无接地点，则耦合直接与IFA天线形成电流路径1，延长电流路径则可以调节谐振点往低偏移；电流路径2可用于调节谐振频率点往高偏移和往低偏移。参见图12，连接点与馈电点中间有接地点，则电连路径1延长，可明显调节谐振点往低偏移；电流路径2由于中间接地点的存在，只能微调谐振点，但可明显调节幅度。天线耦合枝节与地耦合枝节不连接时，主要调节频率低偏，并调节幅度变化，谐振频率随天线耦合枝节的周长缩短而升高。

可见，本实用新型实施例通过天线耦合枝节和地耦合枝节，对无线模组的天线进行耦合调谐，解决了无线模组应用在不同产品上时，由于天线已定型，无法调整谐振频率和谐振幅度，导致天线无法与产品达到最佳匹配，造成性能恶化的问题。本实用新型实施例提供的天线耦合电导体结构简单，且能够应用于各种形式的无线模组中，在保证性能的同时提升了无线模组的兼容性和复用率，降低了开发成本。

作为一种可能的实现方式，天线耦合枝节的周长不小于λg/4，预设距离为λg/10，λ_g为与介电常数ε相关的介质中的等效空间波长。

例如，对于图3所示的场景，介质为空气，则介电常数近似为1。

例如，对于图5、图6所示的场景，介质为塑料或向外延伸的PCB板，则介电常数为塑料或PCB板的介电常数。

图13示出了一种天线耦合电导体在实体结构中的安装位置，图14示出了使用天线耦合电导体进行耦合调谐和不使用天线耦合电导体进行耦合调谐的频率曲线，对比两个曲线可知，天线耦合电导体将谐振点由2.2GHz调整到了2.4GHz。

本实用新型实施例在不改变原来天线的情况下，可以重新调整天线的谐振频率和幅度，从而实现无线模组与不同产品之间的最佳匹配，达到最佳的辐射性能，解决了无线模组应用在不同产品上，由于天线已定型无法调整，导致无法与产品达到最佳匹配，造成性能恶化的问题。本实用新型实施例的天线耦合电导体结构简单、体积小、成本低，形式和载体不限，可由PCB上铺铜实现，组装和制造工艺方便。在无线性能上，解决了无线模组应用于不同产品间的兼容性瓶颈。

本实用新型实施例的还提供了一种射频装置，包括：射频模块、天线以及如上述的天线耦合电导体；其中，无线模组为由射频模块和天线集成的独立模组，例如图3所示的无线模组。作为一种可能的实现方式，天线为PCB天线、SMD贴片天线、陶瓷天线、金属线天线、金属冲压件天线中的任意一种。

本实用新型实施例的还提供了一种射频装置，包括：射频模块、天线以及如上述的天线耦合电导体；其中，射频模块和天线独立设置并通过微带线或同轴线连接，射频模块为独立模块或集成在无线模组的驱动PCB上的射频电路，例如图5或图6所示的无线模组。作为一种可能的实现方式，天线为PCB天线、SMD贴片天线、陶瓷天线、金属线天线、金属冲压件天线中的任意一种。

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)

1.一种天线耦合电导体，其特征在于，包括：

天线耦合枝节和地耦合枝节；

所述天线耦合电导体用于对目标无线模组进行耦合调谐；所述目标无线模组包括射频模块和天线，所述天线耦合枝节和所述地耦合枝节均为金属片；耦合调谐时，所述天线耦合枝节与天线耦合，所述地耦合枝节与射频模块的地耦合，所述天线耦合枝节在天线所在平面上的投影与所述地耦合枝节在天线所在平面上的投影之间存在间距区域，所述间距区域部分位于天线区域内。

2.如权利要求1所述的天线耦合电导体，其特征在于，所述天线耦合枝节与天线耦合，包括：

所述天线耦合枝节与天线连接；

或者，所述天线耦合枝节在天线所在平面上的部分投影位于天线区域内，且该部分投影对应的部分天线耦合枝节中存在第一耦合区域，所述第一耦合区域与天线所在平面之间的间距不大于预设距离。

3.如权利要求1所述的天线耦合电导体，其特征在于，所述地耦合枝节与射频模块的地耦合，包括：

所述地耦合枝节与射频模块的地连接；

或者，所述地耦合枝节在射频模块的地所在平面上的部分投影位于射频模块的地区域内，且该部分投影对应的部分地耦合枝节中存在第二耦合区域，所述第二耦合区域与射频模块的地所在平面之间的间距不大于预设距离。

4.如权利要求1所述的天线耦合电导体，其特征在于，所述天线耦合枝节与所述地耦合枝节之间无连接；

或者，所述天线耦合枝节与所述地耦合枝节之间通过至少一个连接结构连接，所述连接结构为导体、电感或电容中的任意一种。

5.如权利要求1所述的天线耦合电导体，其特征在于，所述天线耦合枝节的周长不小于λ_g/4，λ_g为与介电常数ε相关的介质中的等效空间波长。

6.如权利要求2或3所述的天线耦合电导体，其特征在于，所述预设距离为λ_g/10，λ_g为与介电常数ε相关的介质中的等效空间波长。

7.一种射频装置，其特征在于，包括：无线模组以及如权利要求1-6任一项所述的天线耦合电导体；

其中，所述无线模组为由射频模块和天线集成的独立模组。

8.如权利要求7所述的射频装置，其特征在于，所述天线为PCB天线、SMD贴片天线、陶瓷天线、金属线天线、金属冲压件天线中的任意一种。

9.一种射频装置，其特征在于，包括：无线模组以及如权利要求1-6任一项所述的天线耦合电导体；

其中，所述无线模组的射频模块和天线独立设置并通过微带线或同轴线连接，所述射频模块为独立模块或集成在无线模组的驱动PCB上的射频电路。

10.如权利要求9所述的射频装置，其特征在于，所述天线为PCB天线、SMD贴片天线、陶瓷天线、金属线天线、金属冲压件天线中的任意一种。

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