CN204391276U - 天线装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种天线装置，包括介质基板以及位于所述介质基板同一表面且结构均不同的第一至第三辐射天线，其中，第一辐射天线与第三辐射天线相对设置在所述介质基板两平行侧边的边缘，第二辐射天线位于所述介质基板垂直侧边的边缘，并与所述第一辐射天线和所述第三辐射天线相互隔离，以使所述第一辐射天线与所述第二辐射天线之间互为交叉极化。该天线装置利用辐射结构的设计实现了两个工作频率和MIMO结构，利用第一至第三辐射天线的不同取向改善了天线间的隔离度，从而可以在减小天线尺寸的同时提高通信稳定性和数据传输速率。

Description

天线装置

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，更具体地涉及天线装置。

背景技术

随着无线通信技术的日益发展，在无线通信电子设备中需要同时进行多个不同频段通信。例如双频无线路由器可以工作在2.4GHz和5.0GHz两个频段。采用双频通信可以减少与无线设备之间的干扰，从而改善无线网络的稳定性。现有的无线通信电子设备一般采用两根射频天线分别用于不同的频段。

另一方面，多输入多输出(MIMO)技术利用多根天线发送和接收信号，在无线通信中得到了越来越多的应用。MIMO技术能在不增加带宽的情况下提高通信系统的容量和频段利用效率，从而是提高数据传输速率的重要手段。现有的无线通信电子设备一般采用多根射频天线分别用于不同的通道。

在无线通信电子设备中希望结合双频技术和MIMO技术的优点。然而，为了满足二者的需求，天线装置必须包括数量众多的天线。各个天线间的隔离度必然成为一个重要问题。目前市场上小的WIFI MIMO天线大部分都是采用增加隔离金属板来提高天线间的隔离度。天线装置中采用的天线数量以及隔离金属板的使用均妨碍了天线装置的小型化。

无线通信电子设备的小型化是主流趋势，其中使用的天线装置也应该是小型化的。现有的天线装置仅仅通过天线数量的增加不能满足天线装置小型化的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可以结合双频技术和MIMO技术的天线装置。

根据本实用新型的一方面，提供一种天线装置，包括介质基板以及位于所述介质基板同一表面且结构均不同的第一至第三辐射天线，其中，第一辐射天线与第三辐射天线相对设置在所述介质基板两平行侧边的边缘，第二辐射天线位于所述介质基板垂直侧边的边缘，并与所述第一辐射天线和所述第三辐射天线相互隔离，以使所述第一辐射天线与所述第二辐射天线之间互为交叉极化。

优选地，所述第一辐射天线包括第一辐射体以及第一接地部，所述第一辐射体呈凸字形，所述第一接地部呈凹字形，且所述第一辐射体与所述第一接地部以互补方式相互靠近。

优选地，所述第一辐射体包括相互连接并均呈矩形但宽度不同的第一辐射分支体和第二辐射分支体，且所述第一辐射分支体从自所述第二辐射分支体一侧边的中间部起朝所述第一接地部的方向延伸，以使所述第一辐射体形成凸字形。

优选地，所述第一接地部包括均呈矩形的第一接地分支以及两个第二接地分支，所述两个第二接地分支的宽度之和小于所述第一接地分支的宽度，其中，所述两个第二接地分支分别从自所述第一接地分支一侧边的两端起朝所述第一辐射体的方向延伸，并在中间部分形成矩形空隙，以使所述第一接地部形成凹字形。

优选地，所述第一辐射天线的长度为第一谐振频率波长的二分之一。

优选地，所述第二接地分支的长度为第二谐振频率波长的二分之一。

优选地，所述第二辐射天线包括第二辐射体以及第二接地部，且所述第二辐射体与所述第二接地部均呈台阶状并以错开交叠的互补方式相互靠近。

优选地，所述第二辐射天线的外形均呈中间开槽的矩形，且所述第二辐射天线的中间开槽部分呈现阶梯状并横穿所述矩形的两个长边。

优选地，所述第二辐射体包括第一辐射短部以及第一辐射长部，所述第一辐射短部与所述第一辐射长部相互叠加以共同形成台阶状。

优选地，所述第二辐射体还包括第一槽孔，所述第一槽孔自靠近所述第一辐射长部的一端起延伸至靠近所述第一辐射短部的另外一端。

优选地，所述第二接地部包括第一接地短部以及第一接地长部，所述第一接地短部与所述第一接地长部相互叠加以共同形成台阶状。

优选地，所述第一接地部还包括第二槽孔，所述第二槽孔自靠近所述第一接地短部的一端起延伸至靠近所述第一接地长部的另外一端。

优选地，所述第一槽孔与所述第二槽孔共同形成八字形。

优选地，所述第一辐射长部的长度与所述第一接地长部的长度之和为第一谐振频率波长的二分之一。

优选地，所述第一辐射短部的长度与所述第一接地短部的长度之和为第二谐振频率波长的二分之一。

优选地，所述第三辐射天线包括第三辐射体以及第三接地部，所述第三辐射体包括：第一辐射臂，包括起始端和末端，所述第一辐射臂的起始端为馈电点；第二辐射臂，与所述第一辐射臂相连，并从所述第一辐射臂的末端起向第一方向延伸；第三辐射臂，与所述第一辐射臂相连，并从所述第一辐射臂的末端起向与所述第一方向相反的第二方向延伸；接地臂，与所述第一辐射臂相连，并从所述第一辐射臂的起始端起向与所述第一方向平行的第三方向延伸；所述第三接地部为矩形，包括横向延伸的第一侧边和第二侧边以及纵向延伸的第三侧边和第四侧边；

其中，所述第一辐射臂的起始端与第三接地部的第三侧边彼此相对设置，并且设置馈电点。

优选地，所述第二辐射臂的长度大于所述第三辐射臂的长度，且所述第二辐射臂的宽度小于所述第三辐射臂的宽度。

优选地，所述第二辐射臂、所述第三辐射臂、所述接地臂均与所述第一辐射臂垂直相连。

优选地，所述第二辐射臂的末端和所述接地臂的末端均包括朝相同方向凸起的凸起部，且所述接地臂的末端凸起部连接所述第三接地部。

优选地，其特征在于，所述第二辐射臂的长度大致为第一谐振频率波长的四分之一，所述第三辐射臂的长度大致为第二谐振频率波长的四分之一。

优选地，所述接地臂与所述第三接地部之间的连接点至所述馈电点的长度大致为第一谐振频率波长的四分之一。

根据本实用新型的天线装置利用辐射结构的设计实现了两个工作频率和MIMO结构。第一至第三辐射天线按照不同取向放置，使得极化方向错开，因此可以发送天线间的隔离度。该天线装置利用特定的辐射结构实现两个频段的谐振以及多个馈电点的输入和输出，以满足两个频段和MIMO技术的通信需求。因而，该天线装置可以在减小天线尺寸的同时提高通信稳定性和数据传输速率。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为根据本实用新型的天线装置的结构立体示意图；

图2为在天线装置中采用的第一辐射天线的俯视图；

图3为在天线装置中采用的第二辐射天线的俯视图；

图4为在天线装置中采用的第三辐射天线的俯视图；

图5为天线装置的VSWR参数值随频率变化的曲线图；

图6为天线装置的S参数值随频率变化的曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的几个优选实施例进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。

图1为根据本实用新型的天线装置的结构立体示意图。天线装置包括介质基板100、以及位于所述介质基板100同一表面上且结构均不同的第一辐射天线200、第二辐射天线300以及第三辐射天线400。介质基板100包括玻纤布、环氧树脂、以及与所述环氧树脂发生交联反应的化合物。

第一辐射天线200与第三辐射天线400分别位于所述介质基板100两平行侧边的边缘，第二辐射天线300位于所述介质基板100垂直侧边的边缘，并与所述第一辐射天线200和所述第三辐射天线400相互隔离，以使所述第一辐射天线200与所述第二辐射天线300之间互为交叉极化。采用三条馈电线，例如同轴线，分别向第一辐射天线200、第二辐射天线300以及第三辐射天线400的馈电点馈入信号。

第一辐射天线200位于所述介质基板100平行侧边的边缘，第二辐射天线300位于所述介质基板100垂直侧边的边缘，且互为交叉极化，例如第二辐射天线300的极化方式为水平极化，第一辐射天线200的极化方式为垂直极化，以提高第一辐射天线200和第二辐射天线300之间的隔离度，进而达到设计要求。

图2为在天线装置中采用的第一辐射天线的俯视图。该天线是图1中的第一辐射天线200。如上所述，第一辐射天线200包括通过馈电线230连接的第一辐射体210以及第一接地部220，其中，第一辐射体210呈凸字形，第一接地部220呈凹字形，且第一辐射体210与第一接地部220以互补方式相互靠近。在本实施方式中，第一辐射体210与第一接地部220例如由图案化的金属层形成，或者由导电油墨印刷形成，金属层可以由选自金、银、铜、铝或铁中的一种组成，优选地，金属层由铜组成，以兼顾天线的成本和性能。

第一辐射体210包括相互连接并均呈矩形但宽度不同的第一辐射分支体211和第二辐射分支体212，且第一辐射分支体211从自第二辐射分支体212一侧边的中间部起朝所述第一接地部220的方向延伸，以使第一辐射体210形成凸字形。

第一接地部220包括均呈矩形的第一接地分支221以及两个第二接地分支222和223，两个第二接地分支222和223的宽度之和小于第一接地分支221的宽度，其中，两个第二接地分支222和223分别从自第一接地分支221一侧边的两端起朝第一辐射体210的方向延伸，并在中间部分形成矩形空隙，以使第一接地部220形成凹字形。在本实施方式中，两个第二接地分支222和223的宽度相等，第一辐射分支体211伸入两个第二接地分支222和223之间的矩形空隙内，而且，第一辐射分支体211分别与第二接地分支222和223都平行。

在本实施方式中，当天线的长度为电磁波信号波长的1/2时，天线的发射和接收效率最高。第一辐射天线200的长度大致为第一谐振频率波长的二分之一，两个第二接地分支222和223的长度大致为第二谐振频率波长的二分之一，天线的发射和接收效率最高。在本实施方式中，天线装置中每一个辐射天线的工作频段为2.4GHz-2.48GHz和5GHz-5.8GHz，此时的第一谐振频率就位于2.4GHz-2.48GHz的工作频段内，第二谐振频率就位于5GHz-5.8GHz的工作频段内。

在本实施方式中，第一辐射天线200的长度主要影响天线低频段的响应，两个第二接地分支222和223的长度主要影响天线高频段的响应。因此，通过调节第一辐射天线200的长度以及两个第二接地分支222和223的长度，可以实现双频辐射特性。

图3为在天线装置中采用的第二辐射天线的俯视图。该天线是图1中的第二辐射天线300。如上所述，第二辐射天线300包括通过馈电线330连接的第二辐射体310及第二接地部320，其中，第二辐射体310与第二接地部320均呈台阶状并以错开交叠的互补方式相互靠近。在本实施方式中，第二辐射体310和第二接地部320例如由图案化的金属层形成，或者由导电油墨印刷形成，金属层可以由选自金、银、铜、铝或铁中的一种组成，优选地，金属层由铜组成，以兼顾天线的成本和性能。

第二辐射体310包括第一辐射短部311以及第一辐射长部312，第一辐射短部311与第一辐射长部312相互叠加以共同形成台阶状，其中，第一辐射短部311的一端与第一辐射长部312的一端对齐，第一辐射短部311的另一端与第一辐射长部312的另一端非对齐。第二辐射体310还包括第一槽孔313，第一槽孔313自靠近第一辐射长部312的一端起延伸至靠近第一辐射短部311的另外一端，其中，第一辐射长部312的一端与第一辐射短部311的另外一端呈对角位置并互为对角端，第一槽孔313的延伸方向与这一对对角端的连线方向相一致。

第二接地部320包括第一接地短部322以及第一接地长部321，第一接地短部322与第一接地长部321相互叠加以共同形成台阶状，其中，第一接地短部322的一端与第一接地长部321的一端对齐，第一接地短部322的另一端与第一接地长部321的另一端非对齐。第二接地部320还包括第二槽孔323，第二槽孔323自靠近第一接地短部322的一端起延伸至靠近第一接地长部321的另外一端，其中，第一接地短部322的一端与第一接地长部321的另外一端呈对角位置并互为对角端，第二槽孔323的延伸方向与这一对对角端的连线方向相一致。第一槽孔313与第二槽孔323共同形成八字形。

在本实施方式中，第二辐射体310与第二接地部320以错开交叠的互补方式相互靠近，即第二辐射体310的第一辐射长部312与第二接地部320的第一接地短部322在同一水平线上相互靠近，第二辐射体310的第一辐射短部311与第二接地部320的第一接地长部321在平行的另外一条水平线上相互靠近，其中，外形呈中间开槽矩形的第二辐射天线300的两个长边分别位于这一对平行线上。在本实施方式中，第二辐射体310与第二接地部320所采用的这种错开交叠的互补方式相互靠近更有利于调整天线的频宽，同时还有利于组装焊接馈电线。

在本实施方式中，当天线的长度为电磁波信号波长的1/2时，天线的发射和接收效率最高。第二辐射天线300的第一辐射长部312的长度与第一接地长部321的长度之和大致为第一谐振频率波长的二分之一，第一辐射短部311的长度与第一接地短部322的长度之和大致为第二谐振频率波长的二分之一，天线的发射和接收效率最高。在本实施方式中，天线装置中每一个辐射天线的工作频段为2.4GHz-2.48GHz和5GHz-5.8GHz，此时的第一谐振频率就位于2.4GHz-2.48GHz的工作频段内，第二谐振频率就位于5GHz-5.8GHz的工作频段内。

在本实施方式中，第一辐射长部312以及第一接地长部321的长度主要影响天线低频段的响应，第一辐射短部311以及第一接地短部322的长度主要影响天线高频段的响应。因此，通过调节第一辐射长部312和第一辐射短部311以及第一接地长部321和第一接地短部322的长度，可以实现双频辐射特性。

图4为天线装置中采用的第三辐射天线的俯视图。该天线是图1中的第三辐射天线400。如上所述，第三辐射天线400包括通过馈电线430连接的第三辐射体410以及第三接地部420。其中，第三接地部420为矩形，与第三辐射体410以平行的方式相互靠近且相连接。在本实施方式中，第三辐射体410和第三接地部420例如由图案化的金属层形成，或者由导电油墨印刷形成，金属层可以由选自金、银、铜、铝或铁中的一种组成，优选地，金属层由铜组成，以兼顾天线的成本和性能。

第三辐射天线400具有馈电点411以及与第三接地部420相连的凸起部416。第三辐射天线400包括第一辐射臂412、第二辐射臂413、第三辐射臂414和接地臂415。

第一辐射臂412包括起始端和末端，第一辐射臂412的起始端为馈电点411。

第二辐射臂413与第一辐射臂412相连，并从第一辐射臂412的末端起向第一方向延伸，其中，第一辐射臂412的末端与起始端相对。

第三辐射臂414与第一辐射臂412相连，并从第一辐射臂412的末端起向与第一方向相反的第二方向延伸，其中第二辐射臂413的长度大于第三辐射臂414的长度，且第二辐射臂413的宽度小于第三辐射臂414的宽度。

接地臂415，与第一辐射臂412相连，并从第一辐射臂412的起始端起向与第一方向平行的第三方向延伸。第二辐射臂413、第三辐射臂414、接地臂415均与第一辐射臂412垂直相连。在本实施方式中，第一辐射臂412、第二辐射臂413与第三辐射臂414为第三辐射天线400的主要辐射分支。

第二辐射臂413的末端和接地臂415的末端均包括朝相同方向凸起的凸起部。接地臂415的末端的凸起部416连接第三接地部420，此时，凸起部416即为接地臂415与第三接地部420之间的连接点。

在本实施方式中，当天线的长度为电磁波信号波长的1/4时，天线的发射和接收效率最高。在本实施方式中，第三辐射天线400的第二辐射臂413的长度大致为第一谐振频率波长的四分之一，第三辐射臂414的末端至馈电点411的长度大致为第二谐振频率波长的四分之一，接地臂415与第三接地部420之间的连接点(即是凸起部416)至馈电点411的长度大致为第一谐振频率波长的四分之一，天线的发射和接收效率最高。在本实施方式中，天线装置中每一个辐射天线的工作频段为2.4GHz-2.48GHz和5GHz-5.8GHz，此时的第一谐振频率就位于2.4GHz-2.48GHz的工作频段内，第二谐振频率就位于5GHz-5.8GHz的工作频段内。

在第三辐射天线400中，第二辐射臂413的长度主要影响天线低频段的响应，第三辐射臂414的长度主要影响天线高频段的响应。因此，通过调节第一辐射臂412、第二辐射臂413、第三辐射臂414的长度，可以实现双频辐射特性。

图5为天线装置的VWSR参数值随频率变化的曲线图。图6为天线装置的S参数值随频率变化的曲线图。该天线装置在2.4GHz-2.48GHz和5GHz-5.8GHz两个工作频段下驻波比VSWR均小于2dB，隔离度在2.4GHz-2.48GHz工作频段下小于-10dB，在5GHz-5.8GHz工作频段下均小于-15dB。这表明该天线装置在两个频段下都有较小的回波损耗，且电性能稳定。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (21)

1.一种天线装置，其特征在于，包括介质基板以及位于所述介质基板同一表面且结构均不同的第一至第三辐射天线，其中，第一辐射天线与第三辐射天线相对设置在所述介质基板两平行侧边的边缘，第二辐射天线位于所述介质基板垂直侧边的边缘，并与所述第一辐射天线和所述第三辐射天线相互隔离，以使所述第一辐射天线与所述第二辐射天线之间互为交叉极化。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射天线包括第一辐射体以及第一接地部，所述第一辐射体呈凸字形，所述第一接地部呈凹字形，且所述第一辐射体与所述第一接地部以互补方式相互靠近。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射体包括相互连接并均呈矩形但宽度不同的第一辐射分支体和第二辐射分支体，且所述第一辐射分支体从自所述第二辐射分支体一侧边的中间部起朝所述第一接地部的方向延伸，以所述第一辐射体形成凸字形。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述第一接地部包括均呈矩形的第一接地分支以及两个第二接地分支，所述两个第二接地分支的宽度之和小于所述第一接地分支的宽度，其中，所述两个第二接地分支分别从自所述第一接地分支一侧边的两端起朝所述第一辐射体的方向延伸，并在中间部分形成矩形空隙，以使所述第一接地部形成凹字形。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射天线的长度为第一谐振频率波长的二分之一。

6.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述第二接地分支的长度为第二谐振频率波长的二分之一。

7.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第二辐射天线包括第二辐射体以及第二接地部，且所述第二辐射体与所述第二接地部均呈台阶状并以错开交叠的互补方式相互靠近。

8.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，所述第二辐射天线的外形均呈中间开槽的矩形，且所述第二辐射天线的中间开槽部分呈现阶梯状并横穿所述矩形的两个长边。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于，所述第二辐射体包括第一辐射短部以及第一辐射长部，所述第一辐射短部与所述第一辐射长部相互叠加以共同形成台阶状。

10.根据权利要求9所述的天线装置，其特征在于，所述第二辐射体还包括第一槽孔，所述第一槽孔自靠近所述第一辐射长部的一端起延伸至靠近所述第一辐射短部的另外一端。

11.根据权利要求10所述的天线装置，其特征在于，所述第二接地部包括第一接地短部以及第一接地长部，所述第一接地短部与所述第一接地长部相互叠加以共同形成台阶状。

12.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，所述第一接地部还包括第二槽孔，所述第二槽孔自靠近所述第一接地短部的一端起延伸至靠近所述第一接地长部的另外一端。

13.根据权利要求12所述的天线装置，其特征在于，所述第一槽孔与所述第二槽孔共同形成八字形。

14.根据权利要求13所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射长部的长度与所述第一接地长部的长度之和为第一谐振频率波长的二分之一。

15.根据权利要求13所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射短部的长度与所述第一接地短部的长度之和为第二谐振频率波长的二分之一。

16.根据权利要求15所述的天线装置，其特征在于，所述第三辐射天线包括第三辐射体以及第三接地部，所述第三辐射体包括：第一辐射臂，包括起始端和末端，所述第一辐射臂的起始端为馈电点；第二辐射臂，与所述第一辐射臂相连，并从所述第一辐射臂的末端起向第一方向延伸；第三辐射臂，与所述第一辐射臂相连，并从所述第一辐射臂的末端起向与所述第一方向相反的第二方向延伸；接地臂，与所述第一辐射臂相连，并从所述第一辐射臂的起始端起向与所述第一方向平行的第三方向延伸；所述第三接地部为矩形，包括横向延伸的第一侧边和第二侧边以及纵向延伸的第三侧边和第四侧边；

其中，所述第一辐射臂的起始端与第三接地部的第三侧边彼此相对设置，并且设置馈电点。

17.根据权利要求16所述的天线装置，其特征在于，所述第二辐射臂的长度大于所述第三辐射臂的长度，且所述第二辐射臂的宽度小于所述第三辐射臂的宽度。

18.根据权利要求16所述的天线装置，其特征在于，所述第二辐射臂、所述第三辐射臂、所述接地臂均与所述第一辐射臂垂直相连。

19.根据权利要求16所述的天线装置，其特征在于，所述第二辐射臂的末端和所述接地臂的末端均包括朝相同方向凸起的凸起部，且所述接地臂的末端凸起部连接所述第三接地部。

20.根据权利要求16所述的天线装置，其特征在于，所述第二辐射臂的长度大致为第一谐振频率波长的四分之一，所述第三辐射臂的长度大致为第二谐振频率波长的四分之一。

21.根据权利要求16所述的天线装置，其特征在于，所述接地臂与所述第三接地部之间的连接点至所述馈电点的长度大致为第一谐振频率波长的四分之一。