CN218827832U - 天线装置及红外探测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种天线装置及红外探测设备。包括馈源、波形耦合部、接地连接部和辐射部。馈源包括馈点部和馈地部，馈点部与馈地部间隔设置。波形耦合部包括相连接的第一子耦合部和第二子耦合部，第一子耦合部连接馈点部，第二子耦合部设有第一间隙。接地连接部包括第一子连接部和第二子连接部。第一子连接部连接于馈地部以及波形耦合部，并与第一子耦合部间隔形成第二间隙。辐射部和接地连接部位于波形耦合部的相对两侧，辐射部连接于波形耦合部和第一子连接部的连接处。辐射部设有避让缺口，第二子耦合部位于避让缺口内，并与辐射部形成第三间隙，第三间隙连通于第一间隙。如此，天线装置在不增加尺寸面积的情况下，提高了效率和增益。

Description

天线装置及红外探测设备

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红外探测设备。

背景技术

在智能家居中，红外探测设备可以用于探测人体的动态移动，以实现防盗检测。红外探测设备设置有天线装置，用户可通过天线装置实现对红外探测设备的控制，例如，红外探测设备的天线装置可采用ZigBee协议来接收和发射信号，使得红外探测设备能耗低、待机时间长、传输稳定。然而目前大多数的红外探测设备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及红外探测设备，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、波形耦合部、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。波形耦合部包括相连接的第一子耦合部和第二子耦合部，第一子耦合部连接馈点部，第二子耦合部设有第一间隙。接地连接部包括第一子连接部和第二子连接部。第一子连接部连接于馈地部以及波形耦合部，并与第一子耦合部间隔形成第二间隙。辐射部和接地连接部位于波形耦合部的相对两侧，辐射部连接于波形耦合部和第一子连接部的连接处。辐射部设有避让缺口，第二子耦合部位于避让缺口内，并与辐射部形成第三间隙，第三间隙连通于第一间隙。

在一些实施方式中，辐射部和第一子连接部连接于第一子耦合部和第二子耦合部的连接处。第一子耦合部、第一子连接部和第二子连接部朝第一方向延伸。第二子耦合部朝第二方向延伸，第一方向垂直于第二方向。

在一些实施方式中，第一子连接部设有弧形凸部，弧形凸部位于第一子连接部的背离第一子耦合部的一侧，并朝向馈地部凸出。

在一些实施方式中，第二子连接部与第一子连接部和辐射部的连接处间隔设置，第二子连接部沿第一方向设有多个第一避让孔。

在一些实施方式中，馈点部和馈地部间隔形成第四间隙，第四间隙连通于第二间隙。第二间隙的宽度和第四间隙的宽度均为0.3～0.7mm，第二间隙的长度和第四间隙长度之和为11～13mm。

在一些实施方式中，辐射部包括第一辐射段、第二辐射段和第三辐射段。第一辐射段和第二辐射段沿第三方向延伸，第三方向与第二方向相反。第一辐射段与第二辐射段间隔，第三辐射段连接于第一辐射段与第二辐射段。第一辐射段、第二辐射段与第三辐射段围合形成避让缺口，第三辐射段沿第二方向延伸。

在一些实施方式中，第二辐射段沿第三方向设有多个第二避让孔。

在一些实施方式中，第一辐射段的布线宽度为2～4mm，第二辐射段的布线宽度为3～5mm，第三辐射段的布线宽度为3～5mm。

在一些实施方式中，第二辐射段与第一子耦合部间隔设置，形成第五间隙，第五间隙连通于第三间隙和第一间隙。

本实用新型实施方式还提供一种红外探测设备。红外探测设备包括壳体、电路板和上述任意实施方式的天线装置。电路板设于壳体内。天线装置设于壳体内，天线装置的馈点部和馈地部连接于电路板。

本实用新型实施方式提供的天线装置和红外探测设备。天线装置包括馈源、波形耦合部、接地连接部和辐射部。其中，波形耦合部包括相连接的第一子耦合部和第二子耦合部，第一子耦合部连接馈点部，第二子耦合部设有第一间隙，从而有利于波形耦合部耦合天线装置的波形。并且，接地连接部包括第一子连接部和第二子连接部，第一子连接部连接于馈地部以及波形耦合部，并与第一子耦合部间隔形成第二间隙，使得接地连接部可以连接地缘，以及第二间隙可以调谐天线装置的带宽的大小。此外，辐射部和接地连接部位于波形耦合部的相对两侧，辐射部连接于波形耦合部和第一子连接部的连接处，辐射部设有避让缺口，第二子耦合部位于避让缺口内，并与辐射部形成第三间隙，第三间隙连通于第一间隙，使得辐射部可以工作于指定频段，第三间隙可以延长天线的走线，降低天线装置的频率和提高天线装置的收益。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示意图。

图2示出了本实用新型另一实施方式提供的天线装置的结构示意图。

图3示出了本实用新型实施方式提供的天线装置的部分结构的尺寸示意图。

图4示出了图1的天线装置处于2.4GHz～5GHz频段的增益变化示意图。

图5示出了图1的天线装置处于2.4GHz～5GHz频段的效率变化示意图。

图6示出了本实用新型实施方式提供的天线装置处于空间直角坐标系中的位置示意图。

图7示出了图6中的天线装置在2400MHz时的辐射方向的示意图。

图8示出了图7中的天线装置在2400MHz时H面辐射方向的示意图。

图9示出了图7中的天线装置在2400MHz时E1面辐射方向的示意图。

图10示出了图7中的天线装置在2400MHz时E2面辐射方向的示意图。

图11示出了图6中的天线装置在2450MHz时的辐射方向的示意图。

图12示出了图11中的天线装置在2450MHz时H面辐射方向的示意图。

图13示出了图11中的天线装置在2450MHz时E1面辐射方向的示意图。

图14示出了图11中的天线装置在2450MHz时E2面辐射方向的示意图。

图15示出了图6中的天线装置在2500MHz时的辐射方向的示意图。

图16示出了图15中的天线装置在2500MHz时H面辐射方向的示意图。

图17示出了图15中的天线装置在2500MHz时E1面辐射方向的示意图。

图18示出了图15中的天线装置在2500MHz时E2面辐射方向的示意图。

图19示出了本实用新型实施方式提供的红外探测设备的结构示意图。

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，天线装置可应用于红外探测设备，产生2.4GHz附近的工作频段。例如，红外探测设备可以是红外探测器。在以下实施例中，主要以天线装置应用于红外探测设备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、波形耦合部200、接地连接部300和辐射部400。馈源100连接于波形耦合部200和接地连接部300，辐射部400连接于波形耦合部200和接地连接部300。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可以接地缘，并且接地连接部300还可以与波形耦合部200配合，以调谐天线装置10的带宽大小。波形耦合部200可以降低天线装置10的频率，耦合天线装置10的波形。如此可以通过调节馈源100、波形耦合部200、接地连接部300和辐射部400的位置和形状，以提高天线装置10的性能。

在一些实施方式中，天线装置10还可包括介质层800，介质层800可用于承载辐射部400、接地连接部300、波形耦合部200和辐射部400中各部分的走线，从而使得天线装置10可以便于安装于红外探测设备。

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111，第一镀金层111镀有金属金。第一镀金层111可以加强馈点部110与波形耦合部200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121，第二镀金层121镀有金属金。第二镀金层121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。

波形耦合部200可以包括相连接的第一子耦合部210和第二子耦合部220。第一子耦合部210连接馈点部110，第一子耦合部210朝第一方向(如图1中X方向)延伸。第二子耦合部220设有第一间隙601，第二子耦合部220朝第二方向延伸，第一方向垂直于第二方向(如图1中Y方向)。如此，波形耦合部200可以增加天线装置10的增益。并且，第一间隙601可以降低天线装置10的频率和耦合天线装置10的波形(电流或者电压)。此外，波形耦合部200还具有高频辐射的作用，可用于产生比2.4GHz更高的频段。在本实施例中，如图3所示，第一子耦合部210的宽度为L1，其中，L1的取值范围为1.5～2.5mm，例如，L1可以是2mm。第二子耦合部220的最大宽度为L2,其中，L2的取值范围为8.5～9.5mm，例如，L2可以是9mm。第一间隙601的宽度为L3，其中，L3的取值范围为0.1～0.5mm，例如，L3可以是0.2mm。第一间隙601的长度为L4，其中，L4的取值范围为4～6mm，例如，L4可以是5mm。

接地连接部300包括第一子连接部310和第二子连接部320，第一子连接部310连接于馈地部120以及波形耦合部200，并与第一子耦合部210间隔形成第二间隙602，从而使得第二间隙602可以调谐天线装置10的带宽大小，使得天线装置10可以具有良好频率，以提高天线装置10的效率，进而满足天线装置10的使用要求。

第一子连接部310还可以连接于第一子耦合部210和第二子耦合部220的连接处，第一子连接部310朝第一方向延伸，第一子连接部310还设有弧形凸部330，弧形凸部330位于第一子连接部310的背离第一子耦合部210的一侧，并朝向馈地部120凸出。如此，弧形凸部330延长接地连接部300的走线，从而使得调节天线装置10的频率和波形，进而使得天线装置10匹配良好的波形，以满足实用要求。

第二子连接部320也朝第一方向延伸。第二子连接部320还可以与第一子连接部310和辐射部400的连接处间隔设置，第二子连接部320沿第一方向设有多个第一避让孔701，多个第一避让孔701可减少天线装置10与红外探测设备的曲面的接触面积，从而避免第二子连接部320起翘，进而使得第二子连接部320更稳定地设置于红外探测设备的曲面上。在本实施例中，如图3所示，第二子连接部320的长度为L5，其中，L5的取值范围为8～12mm，例如，L5可以是10mm。第二子连接部320的宽度为L6，其中，L6的的取值范围为1～3mm，例如，L6可以是2mm。

辐射部400和接地连接部300位于波形耦合部200的相对两侧，辐射部400连接于波形耦合部200和第一子连接部310的连接处，辐射部400设有避让缺口606，第二子耦合部220位于避让缺口606内，并与辐射部400形成第三间隙603，第三间隙603连通于第一间隙601。如此，第三间隙603增加了天线装置10的走线长度，降低了天线装置10的频率，增加天线装置10的增益，从而提高天线装置10的性能，使得天线装置10满足使用要求。

进一步地，辐射部400连接于第一子耦合部210和第二子耦合部220的连接处，从而使得馈点部110可以通过第一子耦合部210和第二子耦合部220为辐射部400馈入电流信号，进而使得辐射部400可以产生指定的工作频段。

辐射部400包括第一辐射段410、第二辐射段420和第三辐射段430。第一辐射段410和第二辐射段420沿第三方向(如图1中Z方向)延伸，第三方向与第二方向相反。第一辐射段410与第二辐射段420间隔，第三辐射段430连接于第一辐射段410与第二辐射段420，第一辐射段410、第二辐射段420与第三辐射段430围合形成避让缺口606，第三辐射段430沿第二方向延伸。如此，第一辐射段410主要起到连接的作用，使得馈源100可以为第二辐射段420和第三辐射段430可以产生指定的工作频段。例如，第二辐射段420和第三辐射段430可以产生2.4GHz附近的工作频段。并且，第一辐射段410、第二辐射段420和第三辐射段430形成的避让缺口606可以容纳第二子耦合部220，从而使得第一辐射段410、第二辐射段420和第三辐射段430与第二子耦合部220之间形成第三间隙603，以实现对天线装置10的频率的调控和增加天线装置10的增益。

进一步地，第二辐射段420沿第三方向设有多个第二避让孔702。多个第二避让孔702减少了第二辐射段420与红外探测设备的壳体的曲面的接触面积，使得第二辐射段420易于安装于壳体的曲面上，从而使得第二辐射段420不起翘，易于贴合于壳体的曲面。

在本实施例中，如图3所示，第一辐射段410的布线宽度为L7，其中，L7的取值范围为2～4mm，例如，L7可以是3mm。第二辐射段420的布线宽度为L8，其中，L8的取值范围为3～5mm，例如，L8可以是4.5mm。第三辐射段430的布线宽度为L9，其中，L9的取值范围为3～5mm，例如，L9可以是4mm。

在一些实施方式中，馈点部110和馈地部120间隔形成第四间隙604，第四间隙604连通于第二间隙602，从而使得第四间隙604和第二间隙602可以调谐天线装置10的带宽大小，使得天线装置10具有良好的频率。在本实施例中，第二间隙602的宽度和第四间隙604的宽度均为0.3～0.7mm，第二间隙602的长度和第四间隙604长度之和为11～13mm。

在本实施例中，如图3所示，第二间隙602的宽度和第四间隙604的宽度均为L10，其中，L10的取值范围为0.3～0.7mm，例如，L10可以是0.5mm。第二间隙602的长度和第四间隙604的长度之和为L11，其中，L11的取值范围为10～14mm，例如，L11可以是12mm。

第二辐射段420与第一子耦合部210间隔设置，形成第五间隙605，第五间隙605连通于第三间隙603和第一间隙601，从而避免第二辐射段420直接与波形耦合部200直接接触，保证第二辐射段420和第三辐射段430可以产生指定的工作频段。

请参阅表1，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1所示。

表1

从表1的测试数据以及图4和图5可以得知，在2400至2500MHz的频段时，最大增益在2.04至3.5dBi，并且增益在一直增大；辐射效率在69.15％至74.76％之间，并且辐射效率一直增大。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65％(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6，图6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7至图10，图7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8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9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10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8至图10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11至图14，图11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12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13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14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12至图14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15至图18，图15示出了空间直角坐标系中本申请实施方式提供的天线装在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17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18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16至图18所示的辐射方向图都沿多个方向延伸，且增益较的增益和效率较高，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。

如图19所示，本实用新型还提出一种红外探测设备20，红外探测设备20可以用于探测人体的动态移动，以实现防盗检测。例如，红外探测设备20可以是红外探测器。红外探测设备20包括壳体900、电路板500和上述实施方式所说的的天线装置10。电路板500设于壳体900内。天线装置10设于壳体900内，天线装置10的馈点部110和馈地部120连接于电路板500。天线装置10的具体结构参照上述实施方式。由于红外探测设备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，天线装置10通过同轴线501与电路板500电性连接，从而使得天线装置10连接于电路板500，进而使得电路板500的射频电路将信号传输至馈源100。

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；

波形耦合部，所述波形耦合部包括相连接的第一子耦合部和第二子耦合部，所述第一子耦合部连接所述馈点部，所述第二子耦合部设有第一间隙；

接地连接部，所述接地连接部包括第一子连接部和第二子连接部，所述第一子连接部连接于所述馈地部以及所述波形耦合部，并与所述第一子耦合部间隔形成第二间隙；以及

辐射部，所述辐射部和所述接地连接部位于所述波形耦合部的相对两侧，所述辐射部连接于所述波形耦合部和所述第一子连接部的连接处，所述辐射部设有避让缺口，所述第二子耦合部位于所述避让缺口内，并与所述辐射部形成第三间隙，所述第三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，所述辐射部和所述第一子连接部连接于所述第一子耦合部和所述第二子耦合部的连接处，所述第一子耦合部、所述第一子连接部和所述第二子连接部朝第一方向延伸，所述第二子耦合部朝第二方向延伸，所述第一方向垂直于所述第二方向。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第一子连接部设有弧形凸部，所述弧形凸部位于所述第一子连接部的背离所述第一子耦合部的一侧，并朝向所述馈地部凸出。

4.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第二子连接部与所述第一子连接部和所述辐射部的连接处间隔设置，所述第二子连接部沿所述第一方向设有多个第一避让孔。

5.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述馈点部和所述馈地部间隔形成第四间隙，所述第四间隙连通于所述第二间隙，所述第二间隙的宽度和所述第四间隙的宽度均为0.3～0.7mm，所述第二间隙的长度和所述第四间隙长度之和为11～13mm。

6.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述辐射部包括第一辐射段、第二辐射段和第三辐射段，所述第一辐射段和第二辐射段沿第三方向延伸，所述第三方向与所述第二方向相反，所述第一辐射段与所述第二辐射段间隔，所述第三辐射段连接于所述第一辐射段与所述第二辐射段，所述第一辐射段、所述第二辐射段与所述第三辐射段围合形成所述避让缺口，所述第三辐射段沿所述第二方向延伸。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述第二辐射段沿所述第三方向设有多个第二避让孔。

8.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射段的布线宽度为2～4mm，所述第二辐射段的布线宽度为3～5mm，所述第三辐射段的布线宽度为3～5mm。

9.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述第二辐射段与所述第一子耦合部间隔设置，形成第五间隙，所述第五间隙连通于所述第三间隙和所述第一间隙。

10.一种红外探测设备，其特征在于，包括：

壳体；

电路板，所述电路板设于所述壳体内；以及

如权利要求1至9中任意一项所述的天线装置，所述天线装置设于所述壳体内，所述天线装置的所述馈点部和所述馈地部均连接于所述电路板。

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