WO2015085583A1 - 共用射频同轴线缆的蓝牙天线及通信终端 - Google Patents

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bluetooth
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frequency coaxial
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孙忠平
倪蓓
施武林
刘入忠
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展讯通信（上海）有限公司
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Definitions

  • the present invention relates to a communication device, and more particularly to a Bluetooth antenna and a communication terminal sharing a radio frequency coaxial cable. Background technique
  • Bluetooth is a low-cost, low-power radio communication technology that supports short-range communication (typically within 10m) of the device. It uses a decentralized network structure and fast frequency hopping and short packet technology to support point-to-point and point-to-multipoint Communication, working in the global 2.4GHz ISM (ie industrial, scientific, medical) frequency band, the data rate is lMbps. Because Bluetooth technology has the advantages of long transmission distance, fast transmission speed and low power consumption, Bluetooth technology is still the preferred short-range wireless transmission standard for a long period of time.
  • the antenna is a key component that affects the transmission characteristics of the Bluetooth module.
  • the antenna design method and material used are not the same.
  • the most common types of Bluetooth antennas include Dipole Antenna and Planar Inverted F Antenna. Monopole Antenna and Ceramic Antenna.
  • an object of the present invention is to provide a Bluetooth antenna and a communication terminal that share a radio frequency coaxial cable to reduce the size of the antenna without reducing the operational performance as much as possible.
  • a Bluetooth antenna that shares a radio frequency coaxial cable
  • the radio frequency coaxial cable includes a first radio frequency interface and a second radio frequency interface
  • the radio frequency coaxial cable Two ends of the cable are respectively connected to the first radio frequency interface and the second radio frequency interface
  • the RF coaxial cable has a feed point.
  • the Bluetooth antenna of the shared radio frequency coaxial cable wherein: the total length of the radio frequency coaxial cable is an odd multiple of a quarter of a Bluetooth resonant wavelength, and preferably, the total length of the radio frequency coaxial cable is at least Three-quarters of the resonant wavelength for Bluetooth.
  • the Bluetooth antenna of the shared radio frequency coaxial cable wherein a distance of the feeding point from the first radio frequency interface is an even multiple of a quarter of a Bluetooth resonant wavelength, and preferably, the feeding point distance is The distance of the first radio frequency interface is one-half of the wavelength of the Bluetooth resonance.
  • the Bluetooth antenna of the shared radio frequency coaxial cable wherein a distance of the feeding point from the second radio frequency interface is an odd multiple of a quarter of a Bluetooth resonant wavelength, and preferably, the feeding point distance is The distance of the second radio frequency interface is one quarter of the wavelength of the Bluetooth resonance.
  • the Bluetooth antenna of the shared RF coaxial cable wherein the structure of the RF coaxial cable is an inner conductor, an inner layer insulator, an outer conductor and an outer layer insulator from the inside to the outside.
  • the Bluetooth antenna of the shared RF coaxial cable wherein the outer conductor is grounded at a connection with the first radio frequency interface and a connection with the second radio frequency interface, respectively.
  • the Bluetooth antenna of the shared RF coaxial cable wherein the RF coaxial cable is disposed on a PCB, the PCB is rectangular, and the first RF interface is close to a corner of the PCB.
  • a communication terminal comprising: a Bluetooth antenna sharing a radio frequency coaxial cable according to any of the above.
  • the radio frequency coaxial cable can still be used for transmitting the radio frequency signal, thereby achieving the purpose of sharing the Bluetooth antenna and the radio frequency coaxial cable, Smaller antenna size, thus reducing Reduce the size of the entire communication terminal.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of a Bluetooth antenna sharing a radio frequency coaxial cable according to the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a portion of a shared RF coaxial cable of a Bluetooth antenna sharing a radio frequency coaxial cable according to the present invention
  • Fig. 3 is a schematic diagram showing the standing wave antenna formed by the Bluetooth antenna of the shared RF coaxial cable of the present invention. detailed description
  • the Bluetooth antenna sharing the radio frequency coaxial cable includes a radio frequency coaxial cable 2 , and the radio frequency coaxial cable 2 has a first radio frequency interface 31 and a second radio frequency interface. 32.
  • the two ends of the RF coaxial cable 2 are respectively connected to the first RF interface 31 and the second RF interface 32.
  • the RF coaxial cable 2 is disposed on a PCB 1 and, further, the RF coaxial cable 2 is located at an edge on the surface of the PCB 1.
  • the reason why the RF coaxial cable 2 is located at the edge of the PCB board 1 is that the middle of the PCB board 1 is used for placing the battery or other device positions, and even if there is a spare position, it is likely to be covered by other surface metals. The device is covered to cause a decrease in efficiency.
  • the total length of the RF coaxial cable 2 is an odd multiple of a quarter of the Bluetooth resonant wavelength. In a preferred embodiment of the invention, the total length of the RF coaxial cable is at least three-quarters of the Bluetooth resonant wavelength.
  • the RF coaxial cable 2 has a feed point 4, and as shown in FIG. 1, the distance dl of the feed point 4 from the first RF interface 31 is an even multiple of a quarter of the Bluetooth resonant wavelength, and the feed is fed.
  • the distance d2 of the point 4 from the second radio frequency interface 32 is an odd multiple of a quarter of the Bluetooth resonant wavelength.
  • the distance d2 of the feeding point 4 from the second radio frequency interface 32 is one quarter of the Bluetooth resonant wavelength
  • the distance d of the feeding point 4 from the first radio frequency interface 31 is the Bluetooth resonant wavelength.
  • the structure of the RF coaxial cable 2 is the inner conductor 21, the inner layer insulator 22, the outer conductor 23 and the outer layer insulator 24 from the inside to the outside, and the outer conductor 23 has two groundings, preferably
  • the outer conductors 23 are grounded at the junction with the first radio frequency interface 31 and the second radio frequency interface 32, respectively, and the feed point 4 is connected to the outer conductor 23.
  • the PCB board 1 is rectangular, and the first RF interface 31 is adjacent to the corner of the PCB board 1. According to the transmission line theory:
  • Load impedance L means Load, meaning load
  • the length of dl is an even multiple of a quarter of the Bluetooth resonant wavelength, assuming that it is twice, (two times can be analogized to four times, etc.), that is, twice the length of a quarter of the Bluetooth resonant wavelength, It can be decomposed into two quarters.
  • one end of the RF coaxial cable is grounded, and the other end is a feed point.
  • paralleling an infinite impedance is equivalent to an open circuit, so it can be simplified as a model in which the length of the feeding point to the intermediate point is one quarter, and the intermediate point is further open.
  • the above is typical of a half-wave oscillator.
  • the radiation impedance in equation (1) can be R+ jX, where R is the real resistance and the imaginary part of the equation is reactance X.
  • the second RF interface 32 is short-circuited to the ground, and the RF coaxial cable whose length d2 is one quarter of the Bluetooth resonant wavelength is at the feeding point 4 of the Bluetooth antenna. It is equivalent to an open circuit, so it does not participate in the electromagnetic wave radiation of the Bluetooth antenna, and thus does not act as a radiator for the Bluetooth antenna.
  • Bluetooth antenna feeds from feed point 4 Into the signal, the outer conductor of the RF coaxial cable of the Bluetooth antenna feed point 4 to the grounded RF port 31 is used as the radiator of the Bluetooth antenna, and the outer conductor length dl of the RF coaxial cable is the Bluetooth resonant wavelength.
  • One-half, forming a standing wave antenna please refer to Figure 3, so that a resonance can be generated in the Bluetooth standard operating frequency band (2.4 GHz to 2.5 GHz), thereby basically meeting the radiation performance requirements of the Bluetooth antenna of the general communication terminal.
  • the invention adopts the outer conductor of the radio frequency coaxial cable on the communication terminal as the radiator of the Bluetooth antenna, and the radio frequency coaxial cable can still be used for transmitting the radio frequency signal, thereby achieving the purpose of sharing the Bluetooth antenna and the radio frequency coaxial cable. , the antenna size is reduced, thereby achieving the purpose of reducing the size of the entire communication terminal.
  • the embodiment of the present invention further provides a communication terminal, where the communication terminal is provided with any of the above-mentioned Bluetooth antennas. Since any of the above-mentioned Bluetooth antennas has the above technical effects, the communication terminal provided with the Bluetooth antenna should also have corresponding The technical implementation process is similar to the above embodiment, and will not be described again.
  • the specific embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above. Any equivalent modifications and substitutions are also within the scope of the invention for those skilled in the art. Therefore, equivalent transformations and modifications made without departing from the spirit and scope of the invention should be covered.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

　本发明公开了一种共用射频同轴线缆的蓝牙天线，包括一射频同轴线缆，所述射频同轴线缆具有第一射频接口和第二射频接口，所述射频同轴线缆两端分别与所述第一射频接口和所述第二射频接口连接；所述射频同轴线缆上具有一馈电点。本发明达到蓝牙天线与射频同轴线缆共用的目的，减小了天线尺寸，从而达到缩减整个通信终端体积大小的目的。

Description

说 明 书
共用射频同轴线缆的蓝牙天线及通信终端 技术领域
本发明涉及一种通信设备， 尤其涉及一种共用射频同轴线缆的 蓝牙天线及通信终端。 背景技术
蓝牙 （Bluetooth) 是一种支持设备短距离通信 （一般 10m内） 的低成本、 低功耗的无线电通讯技术， 采用分散式网络结构以及快 跳频和短包技术， 支持点对点及点对多点通信， 工作在全球通用的 2.4GHz ISM (即工业、 科学、 医学） 频段， 数据速率为 lMbps。 由 于蓝牙技术具有传输距离远， 传输速度快， 功耗低等优点， 蓝牙技 术在长时期内仍然是优选的短距离无线传输标准。
在蓝牙模块中除了核心的系统芯片外， 天线是影响蓝牙模块传 输特性的关键性组件。 在各种不同的蓝牙应用产品中， 所使用的天 线设计方法与制作材质也不尽相同， 目前最常见的蓝牙天线种类包 括有偶极天线 (Dipole Antenna) 、 PIFA 天线 （Planar Inverted F Antenna) 、 单极子天线 （Monopole Antenna) 以及微小型陶瓷天线 ( Ceramic Antenna ) 等。
随着消费者的需求和制造技术的进步， 移动终端 （如手机、 笔 记本等） 的设计日益短小轻薄。 同时， 无线传输 （包括语音和数据 传输） 已经成为各类移动终端不可或缺的功能。 随着移动终端尺寸 的减小， 同时为了满足不同协议的无线传输， 必须在有限的空间内 设置数个天线装置， 这使得天线的设计愈加困难， 因此如何在尽可 能不降低工作性能的前提下减小天线的尺寸成为移动终端设计的 一个重点。 发明内容
针对上述存在的问题， 本发明的目的是提供一种共用射频同轴 线缆的蓝牙天线及通信终端， 以在尽可能不降低工作性能的前提下 减小天线的尺寸。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一方面， 提供一种共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其中： 包括一射频同轴线缆， 所述射频同轴线缆具有第一射频接口和 第二射频接口， 所述射频同轴线缆两端分别与所述第一射频接口和 所述第二射频接口连接；
所述射频同轴线缆上具有一馈电点。
上述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其中： 所述射频同轴线缆 的总长度为蓝牙谐振波长的四分之一的奇数倍， 优选地， 所述射频 同轴线缆的总长度至少为蓝牙谐振波长的四分之三。
上述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其中， 所述馈电点距离所 述第一射频接口的距离为蓝牙谐振波长的四分之一的偶数倍， 优选 地， 所述馈电点距离所述第一射频接口的距离为蓝牙谐振波长的二 分之一。 上述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其中， 所述馈电点距离所 述第二射频接口的距离为蓝牙谐振波长的四分之一的奇数倍， 优选 地， 所述馈电点距离所述第二射频接口的距离为蓝牙谐振波长的四 分之一。 上述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其中， 所述射频同轴线缆 的结构由内而外依次为内导体、内层绝缘体、外导体和外层绝缘体。
上述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其中， 所述外导体上有两 处接地。
上述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其中， 所述外导体分别在 与所述第一射频接口的连接处和与所述第二射频接口的连接处接 地。
上述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其中， 所述馈电点与所述 外导体连接。
上述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其中， 所述射频同轴线缆 设于一 PCB板上， 所述 PCB板为矩形， 所述第一射频接口接近所 述 PCB板的角部。
另一方面， 提供一种通信终端， 其中， 包括如上述任意一项的 共用射频同轴线缆的蓝牙天线。
与已有技术相比， 本发明的有益效果在于：
通过将通信终端上的射频同轴线缆的外导体作为蓝牙天线的 辐射体， 该射频同轴线缆仍然能够用于传输射频信号， 从而达到蓝 牙天线与射频同轴线缆共用的目的， 减小了天线尺寸， 从而达到缩 减整个通信终端体积大小的目的。 附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解， 本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发 明的不当限定。 在附图中：
图 1 示出了本发明共用射频同轴线缆的蓝牙天线的结构示意 图；
图 2示出了本发明共用射频同轴线缆的蓝牙天线的一段共用射 频同轴线缆的截面示意图；
图 3示出了本发明共用射频同轴线缆的蓝牙天线所形成的驻波 天线原理图。 具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术 方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明 一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本 领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例， 都属于本发明保护的范围。
需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本发明中的实施例及实施 例中的特征可以相互组合。
如图 1所示， 本发明共用射频同轴线缆的蓝牙天线包括一射频 同轴线缆 2，射频同轴线缆 2具有第一射频接口 31和第二射频接口 32， 射频同轴线缆 2两端分别与第一射频接口 31和第二射频接口 32连接。
在优选实施例中， 射频同轴线缆 2设于一 PCB板 1上， 更进 一步的， 射频同轴线缆 2位于 PCB板 1 的表面上的边缘位置。 射 频同轴线缆 2之所以位于 PCB板 1的边缘位置， 原因是一般 PCB 板 1中间都是用于置放电池或其他器件位置， 即使有空余位置， 也 很有可能会被其他表面金属的器件所覆盖而引起效率降低。
射频同轴线缆 2 的总长度为蓝牙谐振波长的四分之一的奇数 倍， 在本发明的优选实施例中， 射频同轴线缆的总长度至少为蓝牙 谐振波长的四分之三。
射频同轴线缆 2上具有一馈电点 4， 继续参看图 1所示， 馈电 点 4距离第一射频接口 31的距离 dl为蓝牙谐振波长的四分之一的 偶数倍， 而馈电点 4距离第二射频接口 32的距离 d2为蓝牙谐振波 长的四分之一的奇数倍。 在本发明的优选实施例中， 馈电点 4距离 第二射频接口 32的距离 d2为蓝牙谐振波长的四分之一， 而馈电点 4距离第一射频接口 31的距离 dl为蓝牙谐振波长的二分之一。
请参看图 2所示， 射频同轴线缆 2的结构由内而外依次为内导 体 21、 内层绝缘体 22、 外导体 23和外层绝缘体 24， 外导体 23上 有两处接地， 在优选实施例中， 外导体 23 分别在与第一射频接口 31的连接处和与第二射频接口 32的连接处接地， 馈电点 4与外导 体 23连接。 在本发明的优选实施例中， 同时参看图 1所示， PCB 板 1为矩形， 第一射频接口 31接近 PCB板 1的角部。 根据传输线理论:
ZL + jZQ tan βΐ
( 1 ) 0 + jZL tan βΐ 其中， ^是输入阻抗， ZQ为无耗传输线的特性阻抗， zz是负
2π
载阻抗 （L表示 Load, 即负载的意思）， β = ^~ , 1是长度。 当短路 λ
时， 即 ^ = 0，
Z0 + jZL tan βΐ 当 d2为蓝牙谐振波长四分之一时， 即： 的值将趋向于无穷大， 因此可以看
Figure imgf000008_0001
作是开路。 当 dl 的长度为蓝牙谐振波长四分之一的偶数倍， 假设 此处是两倍， （由两倍可以类推至四倍等）， 即长度为蓝牙谐振波长 四分之一的两倍时， 可分解为两个四分之一， 此时射频同轴线缆一 端为接地， 另一端为馈电点。 从中间点看向接地点时， 为并联一无 穷大阻抗即相当于开路， 所以可以简化为馈电点到中间点长度为四 分之一， 中间点再往后为开路的模型。 以上是半波振子的典型， 公 式 （1 ) 中的辐射阻抗可以为 R+ jX， 其中， R表示实部电阻， 而公 式的虚部是电抗 X。
因此， 对蓝牙天线的馈电点 4而言， 第二射频接口 32处接地 短路， 则长度 d2 为蓝牙谐振波长四分之一的这段射频同轴线缆在 蓝牙天线的馈电点 4处相当于开路， 因此不会参与蓝牙天线的电磁 波辐射， 因而不作为蓝牙天线的辐射体。 蓝牙天线从馈电点 4处馈 入信号， 将蓝牙天线馈电点 4到接地射频端口 31 的那段射频同轴 线缆的外导体作为蓝牙天线的辐射体， 该段射频同轴线缆的外导体 长度 dl 为蓝牙谐振波长的二分之一， 形成一个驻波天线， 请参考 图 3， 因而可以在蓝牙标准工作频段 （2.4GHz〜2.5GHz) 产生一个 谐振， 从而基本满足一般通信终端蓝牙天线的辐射性能要求。
本发明通过将通信终端上的射频同轴线缆的外导体作为蓝牙 天线的辐射体， 该射频同轴线缆仍然能够用于传输射频信号， 从而 达到蓝牙天线与射频同轴线缆共用的目的， 减小了天线尺寸， 从而 达到缩减整个通信终端体积大小的目的。
本发明实施例还提供了一种通信终端， 该通信终端设有上述任 一种蓝牙天线， 由于上述任一种蓝牙天线具有上述技术效果， 因此， 设有该蓝牙天线的通信终端也应具备相应的技术效果， 其具体实施 过程与上述实施例类似， 兹不赘述。 以上对本发明的具体实施例进行了详细描述， 但本发明并不限 制于以上描述的具体实施例， 其只是作为范例。 对于本领域技术人 员而言， 任何等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。 因此， 在 不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改， 都应涵盖

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其特征在于：
包括一射频同轴线缆 （2 )， 所述射频同轴线缆 （2) 具有第一 射频接口 （31 ) 和第二射频接口 （32)， 所述射频同轴线缆 （2) 两 端分别与所述第一射频接口 （31 )和所述第二射频接口 （32)连接; 所述射频同轴线缆 （2) 上具有一馈电点 （4)。
2、 根据权利要求 1 所述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其特 征在于： 所述射频同轴线缆 （2) 的总长度为蓝牙谐振波长的四分 之一的奇数倍， 优选地， 所述射频同轴线缆 （2) 的总长度至少为 蓝牙谐振波长的四分之三。
3、 根据权利要求 1 所述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其特 征在于， 所述馈电点 （4) 距离所述第一射频接口 （31 ) 的距离为 蓝牙谐振波长的四分之一的偶数倍， 优选地， 所述馈电点 （4) 距 离所述第一射频接口 （31 ) 的距离为蓝牙谐振波长的二分之一。
4、 根据权利要求 1 所述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其特 征在于， 所述馈电点 （4) 距离所述第二射频接口 （32) 的距离为 蓝牙谐振波长的四分之一的奇数倍， 优选地， 所述馈电点 （4) 距 离所述第二射频接口 （32) 的距离为蓝牙谐振波长的四分之一。
5、 根据权利要求 1 所述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其特 征在于，所述射频同轴线缆（2)的结构由内而外依次为内导体（21 )、 内层绝缘体 （22)、 外导体 （23 ) 和外层绝缘体 （24)。
6、 根据权利要求 5 所述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其特 征在于， 所述外导体 （23 ) 上有两处接地。
7、 根据权利要求 6所述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其特 征在于， 所述外导体 （23) 分别在与所述第一射频接口 （31) 的连 接处和与所述第二射频接口 （32) 的连接处接地。
8、 根据权利要求 6所述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其特 征在于， 所述馈电点 （4) 与所述外导体 （23) 连接。
9、 根据权利要求 1 所述共用射频同轴线缆的蓝牙天线， 其特 征在于， 所述射频同轴线缆（2)设于一 PCB板（1)上， 所述 PCB 板 （1) 为矩形， 所述第一射频接口 （31) 接近所述 PCB 板 （1) 的角部。
10、 一种通信终端， 其特征在于， 包括如权利要求 1至 9中任 意一项所述的共用射频同轴线缆的蓝牙天线。
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