CN218498373U - 天线装置及传感器天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种天线装置及传感器天线。天线装置包括馈源、带宽调节部、接地连接部和辐射部。其中，馈源包括馈点部和馈地部，馈点部与馈地部间隔设置。带宽调节部连接于馈点部和馈地部，带宽调节部设有第一间隙，第一间隙沿带宽调节部的长度方向延伸。接地连接部连接于馈地部，并与带宽调节部相间隔。辐射部连接于馈点部，并与带宽调节部相间隔。辐射部和接地连接部均沿带宽调节部的长度方向延伸，辐射部的延伸方向和接地连接部的延伸方向相背离。辐射部和接地连接部之间间隔形成第二间隙，第二间隙连通于第一间隙。如此，天线装置的各部分有序配合，不增加尺寸面积下，提高效率和增益，提高了自身的性能，满足天线传输的要求。

Description

天线装置及传感器天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，具体而言，涉及一种天线装置及传感器天线。

背景技术

门磁传感器(门磁报警器)是智能家居常见的传感器，常用于门窗上，用于判断门窗是否被打开。门磁传感器设置有天线装置，天线装置可采用ZigBee协议来接收和发射信号，使得门磁传感器能耗低、待机时间长、传输稳定。然而目前大多数的门磁传感器中的天线装置的性能较差，无法满足使用需求。

实用新型内容

本实用新型实施方式提出了一种天线装置，以改善上述至少一个问题。

本实用新型实施方式通过以下技术方案来实现上述目的。

第一方面，本实用新型实施方式提供一种天线装置。天线装置包括馈源、带宽调节部、接地连接部和辐射部。其中，馈源包括馈点部和馈地部，馈点部与馈地部间隔设置。带宽调节部连接于馈点部和馈地部，带宽调节部设有第一间隙，第一间隙沿带宽调节部的长度方向延伸。接地连接部连接于馈地部，并与带宽调节部相间隔。辐射部连接于馈点部，并与带宽调节部相间隔。辐射部和接地连接部均沿带宽调节部的长度方向延伸，辐射部的延伸方向和接地连接部的延伸方向相背离。辐射部和接地连接部之间间隔形成第二间隙，第二间隙连通于第一间隙。

在一些实施方式中，辐射部包括第一辐射段和第二辐射段。第一辐射段的一端连接于馈点部，第一辐射段的另一端连接于第二辐射段。第二辐射段相对第一辐射段朝向调节部凸出，并与所述馈点部间隔相对。

在一些实施方式中，第一辐射段的布线长度为14～16mm，第二辐射段的布线长度为2～4mm。

在一些实施方式中，第二间隙的最小间距为1～2mm。

在一些实施方式中，带宽调节部包括第一调节段、第二调节段和第三调节段。第一调节段连接于馈点部。第二调节段连接于馈地部。第三调节段连接于第一调节部和第二调节部之间，且第三调节段与第一调节段和第二调节段之间形成第一间隙。

在一些实施方式中，沿带宽调节部的长度方向，带宽调节部的两个端部均位于辐射部的末端和接地连接部的末端之间。

在一些实施方式中，接地连接部包括第一接地连接段和第二接地连接段。第一接地连接段的一端连接于馈地部，第一接地连接段的另一端连接于第二接地连接段。第二接地连接段相对第一接地连接段朝带宽调节部凸出。

在一些实施方式中，辐射部与带宽调节部之间间隔形成第三间隙，接地连接部与带宽调节部之间间隔形成第四间隙。第三间隙和第四间隙呈对称设置。

在一些实施方式中，辐射部背离调节部的一侧设有第五间隙，接地连接部背离调节部的一侧设有第六间隙。第五间隙的最小间距等于第六间隙的最小间距。

本实用新型实施方式还提供一种传感器天线。传感器天线包括上述任意实施方式的天线装置和连接线体。接地连接线包裹于信号线的外周，信号线连接于馈点部，接地连接线连接于馈地部

本实用新型实施方式提供的天线装置和传感器天线。天线装置包括馈源、带宽调节部、接地连接部和辐射部。其中，馈源包括馈点部和馈地部，馈点部与馈地部间隔设置。带宽调节部连接于馈点部和馈地部，带宽调节部设有第一间隙，第一间隙沿带宽调节部的长度方向延伸，有利于调节天线装置的带宽。并且，接地连接部连接于馈地部，并与带宽调节部相间隔，从而调节天线装置的波形频率和波形深浅。此外，辐射部连接于馈点部，并与带宽调节部相间隔，辐射部和接地连接部均沿带宽调节部的长度方向延伸，辐射部的延伸方向和接地连接部的延伸方向相背离，辐射部和接地连接部之间间隔形成第二间隙，第二间隙连通于第一间隙，使得辐射部可以工作于指定的频段。如此，天线装置的各部分有序配合，不增加尺寸面积下，提高效率和增益，提高了自身的性能，满足天线传输的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型实施方式提供的天线装置的结构寸示意图。

图2示出了本实用新型实施方式提供的天线装置的部分尺寸示意图。

图3出了本实用新型实施方式提供的天线装置在空间直角坐标系中的位置示意图。

图4示出了图3中的天线装置在2400MHz时的辐射方向的示意图。

图5示出了图4中的天线装置在2400MHz时H面辐射方向的示意图。

图6示出了图4中的天线装置在2400MHz时E1面辐射方向的示意图。

图7示出了图4中的天线装置在2400MHz时E2面辐射方向的示意图。

图8示出了图3中的天线装置在2450MHz时的辐射方向的示意图。

图9示出了图8中的天线装置在2450MHz时H面辐射方向的示意图。

图10示出了图8中的天线装置在2450MHz时E1面辐射方向的示意图。

图11示出了图8中的天线装置在2450MHz时E2面辐射方向的示意图。

图12示出了图3中的天线装置在2500MHz时的辐射方向的示意图。

图13示出了图12中的天线装置在2500MHz时H面辐射方向的示意图。

图14示出了图12中的天线装置在2500MHz时E1面辐射方向的示意图。

图15示出了图12中的天线装置在2500MHz时E2面辐射方向的示意图。

图16示出了本实用新型实施方式提供的ZigBee模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

ZigBee是一种基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，具有低功耗、低成本、低复杂度、抗干扰能力强、网络容量大等特性，可以支持网状网络、星型网络、树形网络等多种网络拓扑结构。ZigBee使用了三种不同的工作频段，分别为2.4GHz、868MHz、433MHz，其中2.4GHz是ZigBee的主流工作频段。

在实际研究中，本申请发明人发现通过调整天线装置的布线方式可以有效调节天线辐射的工作频率、效率和天线增益。因此，设计天线装置的布线间距和长度是能否实现提高天线性能的重要因素。

鉴于此，本实用新型提出一种天线装置，天线传感器可应用于门磁传感器，产生2.4GHz附近的工作频段。在以下实施例中，主要以天线装置应用于门磁传感器中为例进行说明介绍，其他需要天线装置的情况可参考实施。

请参阅图1和图2，天线装置10包括馈源100、带宽调节部200、接地连接部300和辐射部400。馈源100连接于带宽连接部、接地连接部300和辐射部400。馈源100可以为辐射部400馈入电流信号，而使辐射部400工作于指定频段，例如，辐射部400可以产生2.4GHz附近的频段。接地连接部300可以调节天线装置10的频率和波形深浅(网络分析仪中电流或者电压的波形)。带宽调节部200可以调节天线装置10的带宽，使得天线装置10工作于良好的频率范围。如此可以通过调节馈源100、带宽调节部200、接地连接部300和辐射体的位置和形状，以提高天线装置10的性能。

馈源100包括馈点部110和馈地部120，馈点部110与馈地部120间隔设置,从而避免馈点部110和馈地部120直接接触而发生短路。

馈点部110包括第一镀金层，第一镀金层镀有金属金。第一镀金层可以加强馈点部110与辐射体之间的传导特性，有利于更好地抗氧化，不易被空气腐蚀，同时有利于减少信号地干扰和损耗。

馈地部120还包括第二镀金层，第二镀金层镀有金属金。第二镀金层可以加强馈地部120与接地连接部300之间的传导特性，有利于更好地抗氧化，不易被空气腐蚀，同时有利于减少信号地干扰和损耗。

带宽调节部200连接于馈点部110和馈地部120，带宽调节部200设有第一间隙601，第一间隙601沿带宽调节部200的长度方向延伸，从而有利于调节天线装置10地带宽，使得天线装置10具有良好地频率。带宽调节部200还可以分别与接地连接部300和辐射部400间隔设置，从而避免带宽调节部200与辐射部400和接地连接部300接触。

在一些实施方式中，沿带宽调节部200的长度方向，带宽调节部200的两个端部均位于辐射部400的末端和接地连接部300的末端之间，从而更有利于调节天线装置10的带宽。

进一步地，带宽调节部200包括第一调节段210、第二调节段220和第三调节段230。第一调节段210连接于馈点部110，第二调节段220连接于馈地部120，第三调节段230连接于第一调节段210和第二调节段220之间，且第三调节段230与第一调节段210和第二调节段220之间形成第一间隙601，使得第一间隙601可以延长天线装置10的走线，有利于调节天线装置10的带宽。在本实施例中，带宽调节部200的长度为L1，其中，L1的取值范围为30～32mm，例如，L1可以是31mm。带宽调节部200的宽度为L2，其中，L2的取值范围为4～5mm，例如，L2可以是4.7mm。

在一些实施方式中，第一调节段210平行于第二调节段220，且平行于第三调节段230。如此有利于第一调节段210、第二调节段220和第三调节段230与辐射部400和接地连接部300配合，从而提高天线装置10的效率。

辐射部400连接于馈点部110，并接收馈点部110的电流信号，使得辐射部400可以工作于指定频段，例如，辐射部400可以工作于2.4GHz附近的频段。

辐射部400还与带宽调节部200相间隔，避免辐射部400与带宽调节部200接触，使得辐射部400可以正常的接受和发射信号。辐射部400和接地连接部300均沿带宽调节部200的长度方向延伸，辐射部400的延伸方向和接地连接部300的延伸方向相背离，使得辐射部400和接地连接部300之间间隔形成第二间隙602，第二间隙602连通于第一间隙601。如此，第二间隙602有利于调节天线装置10的带宽，避免辐射部400与接地连接部300接触，并沿长了辐射部400的走线，降低了辐射部400的频率，使得辐射部400可以工作于指定的频段。在本实施例中，第二间隙602的最小间距为L3，其中，L3的取值范围为1～2mm，例如L3可以是1.63mm。

进一步地，辐射部400包括第一辐射段410和第二辐射段420，第一辐射段410的一端连接于馈点部110，第一辐射段410的另一端连接于第二辐射段420。第二辐射段420相对第一辐射段410朝向调节部凸出，并与馈点部110间隔相对。如此，第一辐射部400可延长天线装置10的走线，第二辐射部400可产生2.4附近的频段，使得天线装置10的效率和增益得到提高，从而满足天线装置10的使用需求。在本实施例中，第一辐射段410的布线长度为L4，其中，L4的取值范围为14～16mm，例如，L4可以是15mm。第二辐射段420的布线长度为L5，其中，L5的取值范围为2～4mm，例如，L5可以是3mm。第二辐射段420的布线宽度为L6，其中，L6的取值范围为1～2mm，例如，L6可以是1.5mm。

在一些实施方式中，辐射部400与带宽调节部200之间间隔形成第三间隙603，接地连接部300与带宽调节部200之间间隔形成第四间隙604，第三间隙603和第四间隙604呈对称设置，有利于提高天线装置10的效率和增益。

在一些实施方式中，辐射部400背离调节部的一侧设有第五间隙605，第五间隙605有利于延长天线装置10的走线，从而降低天线装置10的频率。

在一些实施方式中，接地连接部300背离调节部的一侧设有第六间隙606，并且，第六间隙606的最小间距等于第五间隙605的最小间距，使得第五间隙605和第六间隙606可以提高天线装置10的效率。在本实施例中，第五间隙605和第六间隙606的最小间距均为L7，其中，L7的取值范围为1.5～1.7mm，例如，L7可以是1.63。

接地连接部300连接于馈地部120，使得接地连接部300接地缘。接地连接部300还与带宽调节部200相间隔，避免接地连接部300与带宽调节部200相间隔。在本实施例中，接地连接部300的长度为L8，其中，L8的取值范围为17～19mm，例如，L8可以是18mm。接地连接部300的最大宽度为L9，其中，L9的取值范围为4.2～4.6mm，例如，L9可以是4.4mm。

进一步地，接地连接部300包括第一接地连接段310和第二接地连接段320，第一接地连接段310的一端连接于馈地部120，第一接地连接段310的另一端连接于第二接地连接段320，第二接地连接段320相对第一接地连接段310朝带宽调节部200凸出，从而有利于调谐频率和波形深浅。

请参阅表1，表1示出了通过网络分析仪测试得到的上述实施例的天线装置10的多个测量点的频率以及驻波比值。

表1

频率(MHZ)	2400	2500
			驻波比值	1.23	1.08

由上述驻波比值可知，大多数应用于2.4GHz的天线装置10的驻波比值在1.5至1.7的范围内，因此，本申请实施方式的天线装置10具有驻波比值低的优点。

请参阅表2，根据上述实施例的天线装置10，在实际测试中其不同频率对应的增益和效率如表2所示。

表2

从表2的测试数据可以得知，在2400至2500MHz的频段时，最大增益在1.52至2.37dBi，辐射效率在67.9％至75.17％之间。本申请实施例的天线装置10在收发2.4GHz附近的工作频段时的辐射效率均高于70％(一般辐射效率为60％即可满足要求)，天线装置10的最大增益和辐射效率明明显较高，满足使用要求。

请参阅图3，图3示出了空间直角坐标系中本申请实施例提供的一种天线装置10的位置示意图，在空间直角坐标系O-xyz中，天线装置10位于xOz坐标面，坐标轴的原点大致设于天线装置10的中间位置，从而有利于对天线装置10进行检测。

请参阅图4至图7，图4示出了空间直角坐标系中本申请实施方式提供的天线装置10在2400MHz的辐射方向图，图形的中心点代表天线的位置，距离中心点越远表示增益越大,颜色越深表示天线的增益越大。其中，图7为H面(H面为磁场和最大辐射方向所在的平面)的辐射方向图，图6为E1面(E面为辐射最大方向和电场所在的平面)的辐射方向图，图7为E2面(E面为辐射最大方向和电场所在的平面)的辐射方向图。图5至图7所示的辐射方向图都沿多个方向延伸，且增益较高，也就是说，在天线装置10所在的平面和垂直天线装置10所在的平面上，天线装置10的增益和效率较高，并且可以实现全向辐射，不受方向的影响，从而根据实际的需求合理地设置天线装置10的位置以提高实用性。

请参阅图8至图11，图8示出了空间直角坐标系中本申请实施方式提供的天线装置10在2450MHz的辐射方向图，图形的中心点代表天线的位置，距离中心点越远表示增益越大,颜色越深表示天线的增益越大。其中，图9为H面(H面为磁场和最大辐射方向所在的平面)的辐射方向图，图10为E1面(E面为辐射最大方向和电场所在的平面)的辐射方向图，图11为E2面(E面为辐射最大方向和电场所在的平面)的辐射方向图。图9至图11所示的辐射方向图都沿多个方向延伸，且增益较高，也就是说，在天线装置10所在的平面和垂直天线装置10所在的平面上，天线装置10的增益和效率较高，并且可以实现全向辐射，不受方向的影响，从而根据实际的需求合理地设置天线装置10的位置以提高实用性。

请参阅图12至图15，图12示出了空间直角坐标系中本申请实施方式提供的天线装置10在2500MHz的辐射方向图，图形的中心点代表天线的位置，距离中心点越远表示增益越大,颜色越深表示天线的增益越大。其中，图13为H面(H面为磁场和最大辐射方向所在的平面)的辐射方向图，图14为E1面(E面为辐射最大方向和电场所在的平面)的辐射方向图，图15为E2面(E面为辐射最大方向和电场所在的平面)的辐射方向图。图13至图15所示的辐射方向图都沿多个方向延伸，且增益较高，也就是说，在天线装置10所在的平面和垂直天线装置10所在的平面上，天线装置10的增益和效率较高，并且可以实现全向辐射，不受方向的影响，从而根据实际的需求合理地设置天线装置10的位置以提高实用性。

请参阅图6，本实用新型还提出一种传感器天线20，传感器天线20可以应用于门磁传感器中，传感器天线20包括上述实施方式所说的的天线装置10和连接线体500。连接线体500连接于天线装置10。天线装置10的具体结构参照上述实施方式。由于传感器天线20采用了上述所有实施方式的全部技术方案，因此同样具有上述天线装置10的实施方式的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

在一些实施方式中，连接线体500包括信号线和接地连接线(为了使得图示简洁，信号线和接地连接线均未示出)，接地连接线包裹于信号线的外周，信号线连接于馈点部110，接地连接线连接于馈地部120。天线装置10可以通过同轴线与门磁传感器的电路板(图未示出)电性连接。同轴线可以设有连接信号线和接地连接线的插头，电路板设有插座，插头插接于插座，从而使得天线装置10连接于电路板，进而使得电路板的射频电路将信号传输至馈源100。

在一些实施方式中，传感器天线20还可以包括介质板700，介质板700可用于承载天线装置10，从而便于传感器天线20固定于电路板上。

在本实用新型中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“连接”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接，或传动连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为特指或特殊结构。术语“一些实施方式”的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本实用新型中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本实用新型中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。

以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式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方式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方式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)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：

馈源，所述馈源包括馈点部和馈地部，所述馈点部与所述馈地部间隔设置；

带宽调节部，所述带宽调节部连接于所述馈点部和所述馈地部，所述带宽调节部设有第一间隙，所述第一间隙沿所述带宽调节部的长度方向延伸；

接地连接部，所述接地连接部连接于所述馈地部，并与所述带宽调节部相间隔；以及

辐射部，所述辐射部连接于馈点部，并与所述带宽调节部相间隔，所述辐射部和所述接地连接部均沿所述带宽调节部的长度方向延伸，所述辐射部的延伸方向和所述接地连接部的延伸方向相背离，所述辐射部和所述接地连接部之间间隔形成第二间隙，所述第二间隙连通于所述第一间隙。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述辐射部包括第一辐射段和第二辐射段，所述第一辐射段的一端连接于所述馈点部，所述第一辐射段的另一端连接于所述第二辐射段，所述第二辐射段相对所述第一辐射段朝向所述调节部凸出，并与所述馈点部间隔相对。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射段的布线长度为14～16mm，所述第二辐射段的布线长度为2～4mm。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第二间隙的最小间距为1～2mm。

5.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述带宽调节部包括第一调节段、第二调节段和第三调节段，所述第一调节段连接于所述馈点部，所述第二调节段连接于所述馈地部，所述第三调节段连接于所述第一调节部和所述第二调节部之间，且所述第三调节段与所述第一调节段和所述第二调节段之间形成所述第一间隙。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，沿所述带宽调节部的长度方向，所述带宽调节部的两个端部均位于所述辐射部的末端和所述接地连接部的末端之间。

7.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述接地连接部包括第一接地连接段和第二接地连接段，所述第一接地连接段的一端连接于所述馈地部，所述第一接地连接段的另一端连接于所述第二接地连接段，所述第二接地连接段相对所述第一接地连接段朝所述带宽调节部凸出。

8.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述辐射部与所述带宽调节部之间间隔形成第三间隙，所述接地连接部与所述带宽调节部之间间隔形成第四间隙，所述第三间隙和所述第四间隙呈对称设置。

9.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述辐射部背离所述调节部的一侧设有第五间隙，所述接地连接部背离所述调节部的一侧设有第六间隙，所述第五间隙的最小间距等于所述第六间隙的最小间距。

10.一种传感器天线，其特征在于，包括

如权利要求1至9中任意一项所述的天线装置；

连接线体，所述连接线体包括信号线和接地连接线，所述接地连接线包裹于所述信号线的外周，所述信号线连接于所述馈点部，所述接地连接线连接于所述馈地部。

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