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小型化组合天线

文献发布时间:2023-06-19 09:43:16


小型化组合天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域,尤其涉及小型化组合天线。

背景技术

现有的GNSS天线为了实现双频设计,通常在上层介质的辐射贴片上焊接馈电点以使上层介质的辐射贴片形成高频辐射单元,从而实现高频信号的馈电,以及在下层介质的辐射贴片上焊接馈电点以使下层介质的辐射贴片形成低频辐射单元,从而实现低频信号的馈电。采用上述设计方式,上层介质的辐射贴片上和下层介质的辐射贴片上需要分别焊接馈电点,才能实现高频信号以及低频信号的馈电,由于焊接馈电点的数量越多,需要使用越多的电桥才能完成高低频的合路,导致GNSS天线加工复杂,制作成本较高,不利于后续有源电路的布局和产品的小型化设计。

发明内容

本发明公开了一种小型化组合天线,有利于组合天线的加工、制作以及后续有源电路的布局和产品的小型化设计。

为了实现上述目的,本发明实施例提供了一种小型化组合天线,所述小型化组合天线包括GNSS天线,所述GNSS天线包括:

第一层介质;

第一辐射贴片,所述第一辐射贴片贴设于所述第一层介质的上表面,所述第一辐射贴片设有馈电点以形成第一辐射单元或第二辐射单元中的一种;

馈电针,所述馈电针电连接于所述馈电点;

第二层介质,所述第二层介质设置于所述第一层介质的下表面;

第二辐射贴片,所述第二辐射贴片设置在所述第一层介质的下表面和所述第二层介质的上表面之间,所述第二辐射贴片上开设有耦合孔,所述馈电针自所述馈电点延伸至所述耦合孔内,所述耦合孔的内壁面与所述馈电针之间形成有间隙,以使所述第二辐射贴片耦合形成所述第一辐射单元或所述第二辐射单元中的另一种;以及

参考地,所述参考地贴设于所述第二层介质的下表面,所述参考地与所述第一辐射贴片以及所述第二辐射贴片电连接,所述参考地用于接地以实现所述第一辐射贴片和所述第二辐射贴片的接地;

其中,所述第一辐射单元与所述第二辐射单元为不同频率的辐射单元。

作为一种可选的实施方式,在本发明实施例中,所述馈电点为四个,四个所述馈电点在所述第一辐射贴片上的相位依次相差90°。

作为一种可选的实施方式,在本发明实施例中,所述GNSS天线还包括导电部件,所述导电部件的一端连接于所述第一辐射贴片,所述导电部件的另一端穿过所述第二辐射贴片并延伸至与所述参考地连接,或,

所述GNSS天线还包括第一导电部件和第二导电部件,所述第一导电部件的两端分别连接于所述第一辐射贴片和所述参考地,所述第二导电部件的两端分别连接于所述第二辐射贴片和所述参考地。

作为一种可选的实施方式,在本发明实施例中,所述GNSS天线还包括导电部件,所述第一辐射贴片设有金属孔,所述导电部件的一端穿设于所述金属孔,所述导电部件的另一端穿过所述第二辐射贴片并延伸至与所述参考地连接。

作为一种可选的实施方式,在本发明实施例中,所述第一层介质在所述第二层介质上的投影位于所述第二层介质内。

作为一种可选的实施方式,在本发明实施例中,所述第二辐射贴片贴设于所述第一层介质的下表面,且其在所述第一层介质上的投影位于所述第一层介质内;

所述GNSS天线还包括第三辐射贴片,所述第三辐射贴片贴设于所述第二层介质的上表面且贴合于所述第二辐射贴片,所述第三辐射贴片在所述第一层介质上的投影位于所述第一层介质外,所述第三辐射贴片在所述第一层介质上的投影位于所述第一层介质外的部分用于调谐频率。

作为一种可选的实施方式,在本发明实施例中,所述第一辐射贴片的外周形成第一凸起和/或形成第一凹槽。

作为一种可选的实施方式,在本发明实施例中,所述小型化组合天线还包括第一通信天线、第二通信天线以及第三通信天线,所述第一通信天线、第二通信天线以及第三通信天线间隔设于所述第一层介质或所述第二层介质,所述第一通信天线、所述第二通信天线以及所述第三通信天线分别与所述参考地电连接。

作为一种可选的实施方式,在本发明实施例中,所述第二层介质的上表面包括中部区域和外周区域,所述外周区域位于所述中部区域的外周,所述第一层介质和所述第二辐射贴片在所述中部区域上的投影位于所述中部区域内,所述第一通信天线、所述第二通信天线以及所述第三通信天线设于所述外周区域且向下延伸以与所述参考地连接。

作为一种可选的实施方式,在本发明实施例中,所述第二层介质为阶梯状,所述外周区域相对于所述中部区域沿远离所述第一层介质的方向凹陷设置以形成阶梯状的所述第二层介质。

作为一种可选的实施方式,在本发明实施例中,所述GNSS天线具有中心线,所述第一通信天线、所述第二通信天线以及所述第三通信天线关于所述GNSS天线的所述中心线旋转对称设置。

作为一种可选的实施方式,在本发明实施例中,所述第一通信天线为多枝节天线,和/或,所述第二通信天线为多枝节天线,和/或,所述第三通信天线为多枝节天线。

作为一种可选的实施方式,在本发明实施例中,所述第一辐射贴片的中心设有第一通孔,所述第一层介质对应所述第一通孔设有第二通孔,所述第二辐射贴片对应所述第二通孔设有第三通孔,所述第二层介质对应所述第三通孔设有第四通孔,所述小型化组合天线还包括电台天线,所述电台天线电连接于所述参考地,所述电台天线自所述参考地依次穿设所述第四通孔、所述第三通孔、所述第二通孔以及第一通孔并伸出于所述第一通孔外,

或,

所述第一辐射贴片的中心设有第一通孔,所述第一层介质对应所述第一通孔设有第二通孔,所述第二辐射贴片对应所述第二通孔设有第三通孔,所述第二层介质对应所述第三通孔设有第四通孔,所述参考地对应所述第四通孔设有第五通孔,所述小型化组合天线还包括第二紧固件,所述第二紧固件穿设所述第五通孔、第四通孔、所述第三通孔、所述第二通孔以及第一通孔,以实现所述第一辐射贴片、所述第一层介质、所述第二辐射贴片、所述第二层介质以及所述参考地的定位固定。

与现有技术相比,本发明的小型化组合天线具有以下有益效果:

本发明提供一种小型化组合天线,通过设置包括第一层介质、第一辐射贴片、馈电针、第二层介质、第二辐射贴片以及参考地的GNSS天线,第一辐射贴片贴设于第一层介质的上表面且设有馈电点以形成第一辐射单元或第二辐射单元中的一种,第二辐射贴片设置在第一层介质的下表面和第二层介质的上表面之间且开设有耦合孔,馈电针电连接于馈电点且自馈电点延伸至耦合孔内,耦合孔的内壁面与馈电针之间形成有间隙,以使第二辐射贴片耦合形成第一辐射单元或第二辐射单元中的另一种,其中,第一辐射单元与第二辐射单元为不同频率的辐射单元。如此设置,仅一层介质的辐射贴片上焊接馈电点即可实现GNSS天线的双频设计,减少了电桥的设计,从而有利于 GNSS天线的加工、制作以及后续有源电路的布局和产品的小型化设计,进而有利于组合天线的加工、制作以及后续有源电路的布局和产品的小型化设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例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发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的小型化组合天线的结构示意图;

图2是本发明实施例的小型化组合天线的结构分解示意图;

图3是本发明实施例的小型化组合天线的第一辐射贴片的结构示意图;

图4是本发明实施例的小型化组合天线的部分结构的结构分解示意图;

图5是本发明实施例的小型化组合天线的部分结构的结构示意图;

图6是本发明实施例的小型化组合天线的无源增益的性能指标图1;

图7是本发明实施例的小型化组合天线的无源增益的性能指标图2;

图8是本发明实施例的小型化组合天线的无源增益的性能指标图3;

图9是本发明实施例的小型化组合天线的无源增益的性能指标图4;

图10是本发明实施例的小型化组合天线的无源增益的性能指标图5;

图11是本发明实施例的小型化组合天线的无源增益的性能指标图6;

图12是本发明实施例的小型化组合天线的轴比特性的性能指标图1;

图13是本发明实施例的小型化组合天线的轴比特性的性能指标图2。

图标:1-第一层介质;12-第一连接孔;13-第二通孔;2-第一辐射贴片; 21-馈电点;22-第一凸起;23-第一凹槽;24-金属孔;25-第一通孔;3-第二层介质;32-中部区域;33-外周区域;34-第二连接孔;35-第四通孔;4-第二辐射贴片;41-耦合孔;42-第一避让孔;43-第三通孔;5-参考地;51-第二避让孔;52-第五通孔;6-第三辐射贴片;61-第二凸起;7-WiFi和蓝牙天线;8-4G网络主天线;81-第一部分;82-第二部分;9-4G网络副天线; 91-第三部分;92-第四部分;10-馈电针;20-导电部件;30-屏蔽盖。

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做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。

在本发明中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例,并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位,或以特定方位进行构造和操作。

并且,上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外,还可能用于表示其他含义,例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外,术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如,可以是固定连接,可拆卸连接,或整体式构造;可以是机械连接,或电连接;可以是直接相连,或者是通过中间媒介间接相连,又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外,术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同),并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明,“多个”的含义为两个或两个以上。

本发明公开了小型化组合天线,有利于组合天线的加工、制作以及后续有源电路的布局和产品的小型化设计。

下面将结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的说明。

本发明实施例公开了小型化组合天线,该小型化组合天线为由GNSS天线、WiFi和蓝牙天线7、4G网络主天线8以及4G网络副天线9集成的组合天线。

为了便于理解,以下先对形成GNSS天线的结构进行详细的说明。

请一并参阅图1和图2,本方案的GNSS天线包括第一层介质1、第一辐射贴片2、馈电针10、第二层介质3、第二辐射贴片4以及参考地5,第一辐射贴片2贴设于第一层介质1的上表面,第一辐射贴片2设有馈电点21 以形成第一辐射单元或第二辐射单元中的一种,馈电针10电连接于馈电点 21,第二层介质3设置于第一层介质1的下表面,第二辐射贴片4设置在第一层介质1的下表面和第二层介质3的上表面之间,第二辐射贴片4上开设有耦合孔41,馈电针10自馈电点21延伸至耦合孔41内,耦合孔41的内壁面与馈电针10之间形成有间隙,以使第二辐射贴片4耦合形成第一辐射单元或第二辐射单元中的另一种,参考地5贴设于第二层介质3的下表面,参考地5与第一辐射贴片2以及第二辐射贴片4电连接,参考地5用于接地以实现第一辐射贴片2和第二辐射贴片4的接地,其中,第一辐射单元和第二辐射单元为不同频率的辐射单元。

本方案通过在第一辐射贴片2上设有馈电点21以形成第一辐射单元或第二辐射单元中的一种,并通过在第二辐射贴片4上开设耦合孔41以及增设馈电针10,馈电针10电连接于馈电点21且延伸至耦合孔41内,以使第二辐射贴片4耦合形成第一辐射单元或第二辐射单元中的另一种,且第一辐射单元和第二辐射单元为不同频率的辐射单元,如此设置,仅一层介质的辐射贴片上焊接馈电点21即可实现GNSS天线的双频设计,减少了电桥的设计,从而有利于GNSS天线的加工、制作以及后续有源电路的布局和产品的小型化设计。

其中,第一辐射单元为高频辐射单元(工作频率为1.525GHz-1.612GHz),第二辐射单元为低频辐射单元(工作频率为1.164-1.278GHz),第一辐射贴片2上设有馈电点21以形成第一辐射单元或第二辐射单元中的一种,第二辐射贴片4耦合形成第一辐射单元或第二辐射单元中的另一种具体是指:当第一辐射贴片2形成高频辐射单元时,第二辐射贴片4耦合形成低频辐射单元,当第一辐射贴片2形成低频辐射单元时,第二辐射贴片4耦合形成高频辐射单元,从而实现双频设计。在实际设计时,可以根据实际情况选择合适的设计方式,在此不对其进行限定,本实施例仅以第一辐射贴片2形成高频辐射单元,第二辐射贴片4耦合形成低频辐射单元为例进行示例。

一些实施例中,第二层介质3的外形尺寸大于第一层介质1的外形尺寸,第一层介质1在第二层介质3上的投影位于第二层介质3内。

可选地,考虑到圆形的介质具有更好的圆极化特性,因此本方案优选采用圆形的第一层介质1和圆形的第二层介质3,可以理解的是,在其他实施方式中,第一层介质1和第二层介质3还可以为方形或多边形等其他形状的介质,在此不对其进行限定。

一些实施例中,考虑到圆形的辐射贴片具有更好的圆极化特性,第一辐射贴片2为圆形辐射贴片,和/或,第二辐射贴片4为圆形辐射贴片,和/或,参考地5为圆形辐射贴片,以使得第一辐射贴片2,和/或,第二辐射贴片4,和/或,参考地5具有更好的圆极化特性。

本方案优选采用第一辐射贴片2、第二辐射贴片4以及参考地5均为圆形辐射贴片的设计方式,可以理解的是,在其他实施方式中,还可以采用第一辐射贴片2、第二辐射贴片4以及参考地5中的任一或任二为圆形辐射贴片的设计方式,或者,还可以采用第一辐射贴片2、第二辐射贴片4以及参考地5均为方形或多边形等其他形状的辐射贴片,在此不对其进行限定。

请参阅图3,一些实施例中,第一辐射贴片2的外周形成第一凸起22和 /或形成第一凹槽23,具体包括第一辐射贴片2的外周形成第一凸起22、第一辐射贴片2的外周形成第一凹槽23、第一辐射贴片2的外周形成第一凸起 22和形成第一凹槽23三种情况,由于GNSS天线的电流位于第一辐射贴片 2的外周,将第一辐射贴片2设置成外周形成第一凸起22和/或形成第一凹槽23,可以有效地延长电流路径,从而有助于实现GNSS天线的小型化,进而有助于实现组合天线的小型化。

本实施例以第一辐射贴片2的外周形成第一凸起22和形成第一凹槽23 为例进行示例,可以理解的是,在其他实施方式中,还可以采用第一辐射贴片2的外周形成第一凸起22或者第一辐射贴片2的外周形成第一凹槽23的设计方式,在此不对其进行限定。

示例性地,第一辐射贴片2的外周外凸形成四个第一凸起22和四个第一凹槽23,四个第一凸起22和四个第一凹槽23在第一辐射贴片2的外周依次交替间隔设置。采用第一凸起22和第一凹槽23均为多个的设计方式,可以进一步延长电流路径,从而进一步助于实现GNSS天线的小型化,进而助于实现组合天线的小型化。

结合图2至图4,一些实施例中,馈电点21为四个,四个馈电点21在第一辐射贴片2上的相位依次相差90°。采用了四个馈电点21馈电且四个馈电点21的相位依次相差90°的设计方式,拓展了GNSS天线的轴比带宽,并且有利于GNSS天线的相位中心的稳定。可以理解的是,馈电点21还可以为一个、两个、三个、五个或五个以上,在此不对其进行限定。

示例性地,四个馈电点21设于圆形第一辐射贴片2的中部区域32,且四个馈电点21间隔成圆环形设置,四个馈电点21的圆心与第一辐射贴片2 的圆心重合。

一些实施例中,为了第二辐射贴片4能够与四个馈电点21耦合,第二辐射贴片4上的耦合孔41为四个且馈电针10为四个,四个馈电针10分别连接于四个馈电点21且分别自四个馈电点21延伸至四个耦合孔41内,以实现第二辐射贴片4与四个馈电点21的耦合。

可以理解的是,耦合孔41和馈电针10的数量与馈电点21的数量相对应,即,在其他实施例中,当馈电点为一个时,耦合孔和馈电针也为一个,当馈电点为两个时,耦合孔和馈电针也为两个。

一些实施例中,为了第一辐射贴片2和第二辐射贴片4能够电连接于参考地5,以实现第一辐射贴片2和第二辐射贴片4的接地,作为一种可选的实施方式,组合天线还包括导电部件20,导电部件20的一端连接于第一辐射贴片2,导电部件20的另一端穿过第二辐射贴片4并朝向参考地5延伸至与参考地5连接,从而实现第一辐射贴片2和第二辐射贴片4的电连接。采用这样的设计方式,第一辐射贴片2和第二辐射贴片4通过同一个导电部件即可实现与参考地5的电连接,从而可以简化GNSS天线的结构,进而简化组合天线的结构。

作为另一种可选的实施方式,GNSS天线还包括第一导电部件和第二导电部件,第一导电部件的两端分别连接于第一辐射贴片2和参考地5,第二导电部件的两端分别连接于第二辐射贴片4和参考地5。采用这样的设计方式,第一辐射贴片2和第二辐射贴片4分别通过不同的导电部件实现与参考地5的电连接,使得第一辐射贴片2和第二辐射贴片4与参考地5实现电连接的独立性更佳。

本实施例以GNSS天线还包括导电部件20,导电部件20的一端连接于第一辐射贴片2,导电部件20的另一端穿过第二辐射贴片4并朝向参考地5 延伸至与参考地5连接为例进行示例。

一些实施例中,第一辐射贴片2设有金属孔24,导电部件20的一端穿设于金属孔24,以与第一辐射贴片2电连接。采用金属孔24的设计,一方面,可以抵消寄生电感,有利于谐振;另一方面,可以减小引入WiFi和蓝牙天线7、4G网络主天线8以及4G网络副天线9等天线对GNSS天线的影响,一定程度上优化了组合天线的轴比性能。

进一步地,金属孔24为多个,多个金属孔24在第一辐射贴片2上呈环形阵列设置,导电部件20为多个,多个导电部件20的一端分别穿设于多个金属孔24。采用金属孔24和导电部件均为多个的设计方式,有助于进一步提高组合天线的谐振效果以及轴比特性。

示例性地,多个金属孔24在第一辐射贴片2上阵列形成双重环形,该双重环形是以第一辐射贴片2的中心为圆心,自第一辐射贴片的径向方向依次间隔设置。以更进一步提高组合天线的谐振效果以及轴比特性。可以理解的是,多个金属孔24还可以在第一辐射贴片2上阵列形成一个环形、三重环形或三重以上环形,在此不对其进行限定。

其中,导电部件20的另一端穿设于第二辐射贴片4并朝向参考地5延伸的过程中,导电部件20穿设于第一层介质1、第二辐射贴片4以及第二层介质3并最终连接于参考地5。

一些实施例中,为了第二辐射贴片4能够更好地与第一辐射贴片2耦合,第二辐射贴片4贴设于第一层介质1的下表面且其在第一层介质1上的投影位于第一层介质1内,为了调整第二辐射贴片4耦合形成低频辐射单元的频率,GNSS天线还包括第三辐射贴片6,第三辐射贴片6贴设于第二层介质3 的上表面且贴合于第二辐射贴片4,第三辐射贴片6在第一层介质1上的投影位于第一层介质1外,第三辐射贴片6在第一层介质1上的投影位于第一层介质1外的部分用于调谐频率,从而使得GNSS天线的频率更稳定,进而使得组合天线的频率更稳定。

可选地,第三辐射贴片6也为圆形的辐射贴片,以使得第三辐射贴片6 具有更好的圆极化特性。

进一步地,第三辐射贴片6的外周形成第二凸起61,以有效地延长电流路径,从而有助于实现GNSS天线的小型化,进而有助于实现组合天线的小型化。可以理解的是,在其他实施方式中,还可以采用第三辐射贴片6的外周形成第二凹槽的设计方式,在此不对其进行限定。

示例性地,第三辐射贴片6的外周外凸形成四个第二凸起61,四个第二凸起61在第三辐射贴片6的外周间隔设置。采用第二凸起61为多个的设计方式,可以进一步延长电流路径,从而进一步助于实现GNSS天线的小型化,进而助于实现组合天线的小型化。

更进一步地,第三辐射贴片6与第二辐射贴片4一体成型,采用第三辐射贴片6与第二辐射贴片4一体成型的设计方式,可节省组合天线的组合安装时间,从而提高组合天线的安装效率。可以理解的是,在其他实施方式中,还可以采用第三辐射贴片6与第二辐射贴片4分体成型的设计方式,在此不对其进行限定。

请再次参阅图2和图5,一些实施例中,WiFi和蓝牙天线7、4G网络主天线8、4G网络副天线9间隔设于第一层介质1或第二层介质3,且WiFi 和蓝牙天线7、4G网络主天线8、4G网络副天线9分别与参考地5电连接。采用将多个天线设于同一块介质基板上以达到一体成形的目的,可实现 GNSS天线、WiFi和蓝牙天线7、4G网络主天线8以及4G网络副天线9的集成化设计,从而可解决多个天线分体化设计加工成本高、一致性不好把控等问题,有利于降低组合天线的设计成本和方便后续的生产组合和焊接。

一些实施例中,第二层介质3的上表面包括中部区域32和外周区域33,外周区域33连接于中部区域32的外周位于中部区域32的外周,第一层介质 1和第二辐射贴片4在中部区域32上的投影位于中部区域32内,WiFi和蓝牙天线7、4G网络主天线8、4G网络副天线9设于外周区域33且向下延伸以与参考地5连接。

进一步地,第二层介质3为阶梯状,外周区域33相对于中部区域32沿远离第一层介质1的方向凹陷设置以形成阶梯状的第二层介质3,由于WiFi 和蓝牙天线7、4G网络主天线8、4G网络副天线9设于外周区域33,如此设置,可以使得GNSS天线略高于4G网络主天线8和4G网络副天线9,从而可有效地减小4G网络主天线8和4G网络副天线9对GNSS天线的影响以及提高天线的真替性能。

可以理解的是,第二层介质3还可以为外周区域33和中部区域32位于同一平面或者外周区域33相对于中部区域32沿靠近第一层介质1的方向第一凸起22的设置方式,在此不对其进行限定。

一些实施例中,GNSS天线具有中心线X,WiFi和蓝牙天线7、4G网络主天线8、4G网络副天线9关于GNSS天线的中心线X旋转对称设置。采用 WiFi和蓝牙天线7、4G网络主天线8、4G网络副天线9关于GNSS天线的中心线X旋转对称的设计方式,即保证了WiFi和蓝牙天线7、4G网络主天线8、4G网络副天线9相对于GNSS天线的中心关于某个平面对称,有利于降低各天线之间的互扰,特别是降低4G网络主天线8以及4G网络副天线9 对GNSS天线的影响,一定程度上有利于GNSS天线相位中心的稳定。具体地,WiFi和蓝牙天线7、4G网络主天线8、4G网络副天线9关于GNSS天线的中心线X旋转120°。

一些实施例中,WiFi和蓝牙天线7为多枝节天线,和/或,4G网络主天线8多枝节天线,和/或,4G网络副天线9为多枝节天线,以使WiFi和蓝牙天线7,和/或,4G网络主天线8,和/或,4G网络副天线9可以拓展带宽,实现多频段覆盖。

可选地,WiFi和蓝牙天线7、4G网络主天线8以及4G网络副天线9均为多枝节天线,以使得WiFi和蓝牙天线7、4G网络主天线8以及4G网络副天线9均可以拓展带宽。可以理解的是,还可以采用WiFi和蓝牙天线7、4G 网络主天线8以及4G网络副天线9中的任一或任二为多枝节天线的设计方式,在此不对其进行限定。

示例性地,WiFi和蓝牙天线7为近似于T形的辐射天线,从而使得WiFi 和蓝牙天线可以支持2.4GHz和5GHz的wifi通信。

示例性地,4G网络主天线8包括相互独立的第一部分81和第二部分82,第一部分81为近似于倒F形的辐射贴片,第二部分82为近似于L形的辐射贴片,第一部分81和第二部分82间隔设于外周区域33且分别向下延伸以与参考地5连接。

示例性地,4G网络副天线9包括第三部分91和第四部分92,第三部分 91为近似于倒F形的辐射贴片,第四部分92为近似于L形的辐射贴片,第三部分91和第四部分92间隔设于外周区域33且分别向下延伸以与参考地5 连接。

可以理解是,为了兼容5G网络,实现高速率通信,4G网络主天线8和 4G网络副天线9还可以调整相应的结构,以使4G网络主天线8以及4G网络副天线9兼容5G网络。

请再次参阅图2至图5,一些实施例中,为了实现第一层介质1和第二层介质3的连接固定,第一层介质1设有第一连接孔12,第二层介质3对应第一连接孔12设有第二连接孔34,小型化组合天线还包括第一紧固件(未图示),第一紧固件穿设于第一连接孔12和第二连接孔34,以实现第一层介质1和第二层介质3的定位固定。

进一步地,第一连接孔12为阶梯孔,阶梯孔包括背离第二层介质3的阶梯面,第一紧固件包括头部和尾部,头部位于阶梯孔内且抵接于阶梯面,尾部连接于头部且自头部延伸至第二连接孔34内。采用这样第一连接孔12为阶梯孔的设计方式,使得第一紧固件可以完全设置在第一层介质1和第二层介质3内,不会增加组合天线的高度,从而有利于组合天线的小型化。

进一步地,第一连接孔12为四个,四个第一连接孔12设于第一层介质 1的四周,第二连接孔34对应第一连接孔12为四个,四个第二连接孔34设于第二层介质3的四周,第一紧固件为四个,四个第一紧固件分别穿设于四个第一连接孔12和四个第二连接孔34,以实现第一层介质1和第二层介质3 的定位固定,如此设置,可以对第一层介质1和第二层介质3的四周进行定位固定,可以使得第一层介质1和第二层介质3的定位固定的稳定性更加。

考虑到第一连接孔12设于第一层介质1的四周,第二连接孔34设于第二层介质3的四周,即第一紧固件穿设于第一层介质1和第二层介质3的四周,且第一层介质1和第二层介质3的四周均有电流,若第一连接孔12和第二连接孔34为金属孔24且第一紧固件为金属紧固件,会导致第一层介质1 和第二层介质3短路,进而对组合天线的辐射造成影响,因此,本方案优选采用第一连接孔12和第二连接孔34为非金属孔、第一紧固件为非金属紧固件的设计方式。

示例性地,第一紧固件具体可以尼龙螺丝,由于尼龙螺丝具有良好的机械强度、韧性、抗拉和抗压强度,可以增强第一紧固件和第一连接孔12以及第二连接孔34的连接强度。可以理解的是,第一紧固件还可以为硅胶螺丝等其他材质的螺丝,在此不对其进行限定。

可选地,第一连接孔12对应第一辐射贴片2的第一凹槽23设置,即第一连接孔12在第一辐射贴片2的投影位于第一辐射贴片2外,采用这样的设计方式,可以避免第一辐射贴片2对第一紧固件的干涉,从而便于第一紧固件的安装。

更进一步地,为了避免第二辐射贴片4以及参考地5对第一紧固件的干涉,第二辐射贴片4具有用于避让第一紧固件的第一避让孔42,参考地5具有用于避让第一紧固件的第二避让孔51。

可以理解的是,当第二辐射贴片4的面积小于第一层介质1的面积和/ 或参考地5的面积小于第二层介质3的面积,使得第一紧固件在第二辐射贴片4和/或在参考地5的投影位于第二辐射贴片4和/或参考地5时,可以对应省略第一避让孔42和/或第二避让孔51的设置,在此不对其进行限定。

一些实施例中,考虑到第一辐射贴片2、第一层介质1、第二层介质3、第二辐射贴片4的中心处均为电位的零点,第一辐射贴片2、第一层介质1、第二层介质3、第二辐射贴片4的中心处均没有电流通过,且不会进行天线的辐射。

作为一种可选的设计方式,第一辐射贴片2的中心设有第一通孔25,第一层介质1对应第一通孔25设有第二通孔13,第二辐射贴片4对应第二通孔13设有第三通孔43,第二层介质3对应第三通孔43设有第四通孔35,参考地5对应第四通孔35设有第五通孔52,组合天线还包括第二紧固件(未图示),第二紧固件依次穿设于第五通孔52、第四通孔35、第三通孔43、第二通孔13以及第一通孔25,以实现第一辐射贴片2、第一层介质1、第二辐射贴片4以及第二层介质3的定位固定,如此设置,可以进一步提高第一辐射贴片2、第一层介质1、第二辐射贴片4、第二层介质3以及参考地5定位固定的稳定性。

其中,第一通孔25可采用金属孔24以及第二紧固件可为金属紧固件,通过金属孔24以及金属紧固件连接固定,可进一步提高第一辐射贴片2、第一层介质1、第二辐射贴片4、第二层介质3以及参考地5定位固定的可靠性。

作为另一种可选的实施方式,第一辐射贴片2的中心设有第一通孔25,第一层介质1对应第一通孔25设有第二通孔13,第二辐射贴片4对应第二通孔13设有第三通孔43,第二层介质3对应第三通孔43设有第四通孔35,小型化组合天线还包括电台天线(未图示),电台天线电连接于参考地5,电台天线自第一辐射贴片2依次穿设于第四通孔35、第三通孔43、第二通孔13以及第一通孔25并伸出于第一通孔25外,如此设置,使得组合天线还可以实现电台天线的设置。

本实施例以第一辐射贴片2的中心设有第一通孔25,第一层介质1对应第一通孔25设有第二通孔13,第二辐射贴片4对应第二通孔13设有第三通孔43,第二层介质3对应第三通孔43设有第四通孔35,参考地5对应第四通孔35设有第五通孔52,小型化组合天线还包括第二紧固件(未图示),第二紧固件依次穿设于第五通孔52、第四通孔35、第三通孔43、第二通孔 13以及第一通孔25,以实现第一辐射贴片2、第一层介质1、第二辐射贴片 4以及第二层介质3的定位固定进行实例,可以理解的是,在其他实施方式中,可以采用设置电台天线的设计方式,在此不对其进行限定。

一些实施例中,由于参考地5上具有电子元器件,为了避免其他信号对组合天线的信号接收和发送造成干扰,小型化组合天线还包括屏蔽盖30,屏蔽盖30罩设于参考地5上的电子元器件。采用这样的设计方式,由于屏蔽盖 30具有屏蔽性能,能够在一定程度上屏蔽其他信号,从而在一定程度上减少了其他信号对该小型化组合天线造成的干扰。

请一并参阅图6至图13,一些实施例中,由仿真软件优化得到的组合天线的整体尺寸为90mm*12mm,组合天线的工作频率为L1 (1.525GHz-1.612GHz),L2(1.164-1.278GHz),这能支持GPS导航系统、BDS 导航系统、Galileo导航系统、GLONASS导航系统,和L band。

进一步地,组合天线在1.164GHz无源增益可达3.9dBi(如图6所示);组合天线在1.227GHz无源增益可达6.56dBi(如图7所示);组合天线在 1.278GHz无源增益可达3.51dBi(如图8所示);组合天线在1.525GHz无源增益可达5.39dBi(如图9所示);组合天线在1.575GHz无源增益可达7.36dBi (如图10所示);组合天线在1.612GHz无源增益可达7.06dBi(如图11所示)。

更进一步地,组合天线在1.227GHz时,轴比值小于等于3dB左右侧可达100°以上(如图12所示),组合天线低仰角的圆极化特性较好,具有宽角轴比特性,这不仅能够提高对低仰角卫星的搜星能力和搜星质量,而且也能够有利于抑制多径信号,有利于提高测量精度;组合天线在1.575GHz时,在(Theta=0°)即天顶轴比值为0.28dB(如图13所示),接近于0dB,组合天线圆极化特性较好。轴比值小于等于3dB左右侧可达75°以上。

本发明实施例公开的小型化组合天线,通过在第一辐射贴片2上设有馈电点21以形成高频辐射单元或低频辐射单元中的一种,并通过在第二辐射贴片4上开设耦合孔41以及增设馈电针10,馈电针10电连接于馈电点21 且延伸至耦合孔41内,耦合孔41的内壁面与馈电针10之间形成有间隙,以使第二辐射贴片4耦合形成高频辐射单元或低频辐射单元中的另一种,如此设置,仅一层介质的辐射贴片上焊接馈电点21即可实现GNSS天线的双频设计,减少了电桥的设计,从而有利于组合天线的加工、制作以及后续有源电路的布局和产品的小型化设计。

此外,第一辐射贴片2的外周形成第一凸起22和/或形成第一凹槽23,可以有效地延长电流路径,从而有助于实现组合天线的小型化。以及,第一辐射贴片2采用金属孔24的设计,一方面,可以抵消寄生电感,有利于谐振;另一方面,可以减小引入WiFi和蓝牙天线7、4G网络主天线8以及4G网络副天线9的影响,一定程度上优化了组合天线的轴比性能。

另外,采用将多个天线的辐射贴片设于同一块介质基板上,以达到一体成形的目的,可以实现GNSS天线、WiFi和蓝牙天线7、4G网络主天线8 以及4G网络副天线9集成化设计,从而可解决多个天线分体化设计加工成本高、一致性不好把控等问题,有利于降低组合天线的设计成本和方便后续的生产组合和焊接。

以上对本发明实施例公开的小型化组合天线进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的小型化组合天线;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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