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CN115911847A - 天线设备 - Google Patents

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Publication number
CN115911847A
CN115911847A CN202110941986.2A CN202110941986A CN115911847A CN 115911847 A CN115911847 A CN 115911847A CN 202110941986 A CN202110941986 A CN 202110941986A CN 115911847 A CN115911847 A CN 115911847A
Authority
CN
China
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antenna
type antenna
circuit board
type
main circuit
Prior art date
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Pending
Application number
CN202110941986.2A
Other languages
English (en)
Inventor
林育庆
谢燊辉
菊地宽明
向贵旭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baimu Taike Information Technology Co ltd
Tyco Electronics Japan GK
Original Assignee
Baimu Taike Information Technology Co ltd
Tyco Electronics Japan GK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to TW111130523A priority patent/TW202329539A/zh
Priority to US17/888,953 priority patent/US20230053514A1/en
Priority to EP22190585.4A priority patent/EP4138221A1/en
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H01Q5/45—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more feeds in association with a common reflecting, diffracting or refracting device
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0421—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element
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Abstract

本公开内容公开了一种天线设备，其包括：主电路板、第一类型天线以及第二类型天线；其中，第一类型天线接地耦合到主电路板，并且该第一类型天线具有接地结构；第二类型天线接地耦合到主电路板，并且该第二类型天线与上述第一类型天线相对间隔设置，其中，该第二类型天线的带宽大于所述第一类型天线的带宽。所公开的天线设备能够增大低频带的覆盖范围，同时不降低天线的高频带的覆盖范围，从而整体上提高了该天线设备的性能。

Description

天线设备
技术领域
本公开内容涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线设备。
背景技术
移动通信正在从人和人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联是必然趋势，然而当前的网络在物与物连接上能力不足。事实上，相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术，移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性，能够带来更加丰富的应用场景，理应成为物联网的主要连接技术。
近年来，随着物联网的飞速发展，物联网通信技术也得到了很大的提高。NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，窄带物联网)是最新物联网技术中突出的一种，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高的设备的高效连接。同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
在天线结构设计方面，物联网的产品与传统手机等移动终端的结构设计相差较大，技术方面没有手机结构设计成熟，所以在现有的物联网产品中往往没有预先设计好天线区域，天线环境相对复杂，没有规律，且终端设备大小不一，很多终端设备尺寸很小，导致天线设计难度大大增加。在这样的背景下，天线如何在终端设备中小型化，成为了当下的技术难题。
现有的小型紧凑型IoT设备由于结构紧凑、其中的天线和电路板也都是小型化的，使得这种小型紧凑型IoT设备的低频带性能较差。
例如，IoT设备一般需要支持工作频率低至600MHZ的LTE、LPWAN以及5G标准，为此，需要用于IoT设备的天线的尺寸大概为其工作波长的1/2，这与大多数IoT设备的尺寸相比是相对较大的。而现有使用传统天线设计的IoT设备，其在低于960MHZ的频率带宽下无法实现较好的天线性能。因此，现有的IoT设备只能通过增大其尺寸来实现更好的天线性能。
发明内容
本公开内容的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
针对上述问题，本公开内容的提出了一种天线设备，其包括：
主电路板；
第一类型天线，接地耦合到所述主电路板，其中，所述第一类型天线具有接地结构；以及
第二类型天线，接地耦合到所述主电路板，其中，所述第二类型天线与所述第一类型天线相对间隔设置，所述第二类型天线的工作带宽大于所述第一类型天线的工作带宽。
根据本发明的一个示例性的实施例，第一类型天线的所述接地结构接地耦合到所述主电路板的第一侧边；并且第二类型天线接地耦合到所述主电路板的、与所述第一侧边相对的第二侧边。
根据本发明的一个示例性的实施例，所述第一类型天线是平面倒F天线。
根据本发明的一个示例性的实施例，所述第二类型天线是单极天线。
根据本发明的一个示例性的实施例，所述第一类型天线与所述主电路板的接地耦合采用焊接、导电胶、弹簧触指以及弹簧插针中的一种形式。
根据本发明的一个示例性的实施例，所述第二类型天线与所述主电路板的接地耦合采用焊接、导电胶、弹簧触指以及弹簧插针中的一种形式。
根据本发明的一个示例性的实施例，所述第一类型天线是由PCB天线、FPC天线、LDS天线或金属冲压形式天线中的一种形式制成；所述第二类型天线是由PCB天线、FPC天线、LDS天线或金属冲压形式天线中的一种形式制成。
在本公开内容的前述示例性的实施例中，与现有的天线设备相比，能够增大低频带的覆盖范围，同时不降低天线的高频带的覆盖范围，从而整体上提高了该天线设备的性能。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本公开的各实施例的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在此以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施例，在附图中：
图1为依据本公开内容的天线设备的立体视图之一；以及
图2为依据本公开内容的天线设备的立体视图之二。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
本文所使用的术语“包括”、“包含”及类似术语应该被理解为是开放性的术语，即“包括/包含但不限于”，表示还可以包括其他内容。术语“基于”是“至少部分地基于"。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”，等等。
本发明主要关注以下技术问题：如何扩展用于物联网的天线设备的低频带及相应的天线效率。
为了解决上述问题，本发明公开了一种天线设备，其包括：主电路板、第一类型天线以及第二类型天线。其中，第一类型天线接地耦合到所述主电路板，第二类型天线接地耦合到所述主电路板，并且第二类型天线与第一类型天线相对间隔设置。具体地，所述第一类型天线具有接地结构，所述第二类型天线的带宽大于所述第一类型天线的带宽。
如图1、图2所示，本实施例所公开的天线设备包括主电路板10、第一类型天线20以及第二类型天线30。其中，第一类型天线20与第二类型天线30相对间隔地接地耦接到主电路板10。
在本实施例中，优选地将第一类型天线20接地耦接到主电路板10的第一侧边，将第二类型天线30接地耦接到主电路板10的、与第一侧边相对的第二侧边。
在本实施例中，主电路板10被配置为控制第一类型天线20和第二类型天线30的正常工作。
如图2所示，第一类型天线20具有接地结构21，在实际应用中，第一类型天线20经由该接地结构21接地耦接到主电路板10的第一侧边。在实际应用中，第一类型天线20优选为平面倒F天线(Planar Inverted F-type Antenna，以下简称PIFA天线)。
在本实施例中，PIFA天线20的接地结构21与主电路板10一侧的接地耦合可以采用焊接、导电胶、弹簧触指以及弹簧插针中的任何一种形式。
在本实施例中，PIFA天线20能够实现控制800-900MHZ的带宽效率。
如图1、图2所示，第二类型天线30也经由相应的接地部件31耦接到主电路板10的第二侧边。第二类型天线30的工作带宽大于第一类型天线20的工作带宽，在实际应用中，第二类型天线30优选为单极天线。
在本实施例中，单极天线30与主电路板的接地耦合可以采用焊接、导电胶、弹簧触指以及弹簧插针中的任何一种形式。
在本实施例中，单极天线30能够实现控制700MHZ左右的带宽效率。具体地，所公开的天线设备整体上能够实现在低频带提高698MHZ-960MHZ的带宽性能。
在实际设计中，可以将该天线设备的尺寸设计为例如50mm×15mm×0.2mm或者65mm×12mm×0.2mm等。
也就是说，本发明所公开的天线设备可以实现小型化、紧凑化，同时能够在带宽低于960MHZ(例如，698MHZ-960MHZ)情况下实现其有效天线效率(例如，有效天线效率达到20％及以上)。
另外，所公开的天线设备中的PIFA天线20可以由PCB天线、柔性电路板(FlexiblePrinted Circuit，简称FPC)天线、激光直接成型(Laser-Direct-structuring，简称LDS)天线或金属冲压形式天线中的一种形式制成；该天线设备的单极天线30可以由PCB天线、FPC天线、LDS天线或金属冲压形式天线中的一种形式制成。
本发明所公开的天线设备将两种天线物理地分隔设置在主电路板两侧，并分别沿着同一方向接地耦接到该主电路板。这种设计能够实现在不牺牲IoT设备尺寸的情况下生成期望的带宽和效率。
以上所述仅为本公开的实施例可选实施例，并不用于限制本公开的实施例，对于本领域的技术人员来说，本公开的实施例可以有各种更改和变化。凡在本公开的实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的实施例的保护范围之内。
虽然已经参考若干具体实施例描述了本公开的实施例，但是应该理解，本公开的实施例并不限于所公开的具体实施例。本公开的实施例旨在涵盖在所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。

Claims (7)

1.一种天线设备，其特征在于，所述天线设备包括：
主电路板；
第一类型天线，接地耦合到所述主电路板，其中，所述第一类型天线具有接地结构；以及
第二类型天线，接地耦合到所述主电路板，其中，所述第二类型天线与所述第一类型天线相对间隔设置，所述第二类型天线的工作带宽大于所述第一类型天线的工作带宽。
2.根据权利要求1所述的天线设备，其特征在于，第一类型天线的所述接地结构接地耦合到所述主电路板的第一侧边；并且第二类型天线接地耦合到所述主电路板的、与所述第一侧边相对的第二侧边。
3.根据权利要求1所述的天线设备，其特征在于，所述第一类型天线是平面倒F天线。
4.根据权利要求1所述的天线设备，其特征在于，所述第二类型天线是单极天线。
5.根据权利要求1所述的天线设备，其特征在于，所述第一类型天线与所述主电路板的接地耦合采用焊接、导电胶、弹簧触指以及弹簧插针中的一种形式。
6.根据权利要求1所述的天线设备，其特征在于，所述第二类型天线与所述主电路板的接地耦合采用焊接、导电胶、弹簧触指以及弹簧插针中的一种形式。
7.根据权利要求1所述的天线设备，其特征在于，所述第一类型天线是由PCB天线、FPC天线、LDS天线或金属冲压形式天线中的一种形式制成的；
所述第二类型天线是由PCB天线、FPC天线、LDS天线或金属冲压形式天线中的一种形式制成的。
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