平衡差分饋電天線及其無線通信設備的制造方法
【專利摘要】本發明提出一種平衡差分饋電天線及其無線通信設備，該平衡差分饋電天線包括：平衡差分饋電單元，用以接收或發射平衡差分信號；傳輸線，用以傳輸所述平衡差分信號，包括構成一對平衡差分傳輸線的第一傳輸線和第二傳輸線，所述第一傳輸線和第二傳輸線的各始端分別連接所述平衡差分饋電單元的正端口和負端口，所述第一傳輸線傳輸所述平衡差分信號的正信號，所述第二傳輸線傳輸所述平衡差分信號的負信號；輻射體，連接所述第一傳輸線和第二傳輸線的各末端，用以輻射。本發明可以有效地激勵印刷線路板上甚至導體機身的輻射，提高整個天線系統的輻射效率與其他輻射性能。
【專利說明】
平衡差分饋電天線及其無線通信設備
技術領域
[0001]本發明涉及天線技術領域，尤其涉及的是一種平衡差分饋電天線及其無線通信設備。【背景技術】
[0002]現今，無線通信設備上集成的器件與功能越來越多，相應的，所需天線數目在增加，而設備所能提供的安裝空間卻在不斷縮減，這需要創新的天線設計方法以保證天線在更小的空間內也能獲得足夠好的性能。天線的性能主要體現在帶寬，效率，一直以來，天線的設計創新的主要方向是提高天線帶寬，而在如何提高天線輻射效率這一方向上有成效的設計創新并不多。一般認為，天線的輻射效率取決于天線的輻射電阻與天線以及周圍物體的損耗。天線福射電阻越大，天線福射效率越高;天線與周圍物體的損耗越大，則天線福射效率越高。天線與周圍物體的損耗主要取決于材料本身，一般是無法改變的，所以提高天線輻射效率的技術問題在于如何提高天線的輻射電阻。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種平衡差分饋電天線，可以有效地激勵印刷線路板上甚至導體機身的輻射，提高整個天線系統的輻射效率與其他輻射性能。
[0004]可以適用到小型智能可穿戴設備中，增強天線輻射性能。
[0005]為解決上述問題，本發明提出一種平衡差分饋電天線，包括:
[0006]平衡差分饋電單元，用以接收或發射平衡差分信號；
[0007]傳輸線，用以傳輸所述平衡差分信號，包括構成一對平衡差分傳輸線的第一傳輸線和第二傳輸線，所述第一傳輸線和第二傳輸線的各始端分別連接所述平衡差分饋電單元的正端口和負端口，所述第一傳輸線傳輸所述平衡差分信號的正信號，所述第二傳輸線傳輸所述平衡差分信號的負信號；
[0008]輻射體，連接所述第一傳輸線和第二傳輸線的各末端，用以輻射。
[0009]根據本發明的一個實施例，還包括印刷線路板，其上設置有所述平衡差分饋電單元、傳輸線及福射體。
[0010]根據本發明的一個實施例，所述輻射體為兩個分立部件，所述兩個分立部件分別連接第一傳輸線的末端和第二傳輸線的末端，且所述兩個分立部件設置在所述印刷線路板上的位置與間距取決于天線工作頻率。[〇〇11]根據本發明的一個實施例，所述輻射體設置在所述印刷線路板的邊緣位置。
[0012]根據本發明的一個實施例，所述輻射體與采用所述平衡差分饋電天線的電子設備的金屬結構部件集成或相連，所述金屬結構部件為分立部件或者集成部件。
[0013]根據本發明的一個實施例，所述金屬結構部件為金屬殼體，所述金屬殼體由至少兩塊互不導通的金屬導體構成、或由一整塊金屬導體構成。
[0014]根據本發明的一個實施例，所述第一傳輸線和第二傳輸線的傳輸系數S21相等或接近相等。
[0015]根據本發明的一個實施例，所述平衡差分饋電單元包括單端轉差分巴倫電路，具有正端口、負端口和單端射頻端口，用以實現單端射頻信號和差分信號之間的轉換。
[0016]根據本發明的一個實施例，所述平衡差分饋電單元包括自身帶有平衡差分電路及平衡差分端口的1C芯片。
[0017]根據本發明的一個實施例，所述第一傳輸線和第二傳輸線的各末端通過匹配網絡連接所述輻射體、或直接連接所述輻射體。
[0018]本發明還提供一種無線通信設備，包括通信電路和與該通信電路相連的天線裝置，所述天線裝置采用如前述實施例中任意一項所述的平衡差分饋電天線。
[0019]根據本發明的一個實施例，所述無線通信設備為可穿戴智能設備，所述平衡差分饋電天線設置在可穿戴智能設備的印刷線路板上，所述輻射體和所述可穿戴智能設備的金屬殼體集成或相連。
[0020]采用上述技術方案后，本發明相比現有技術具有以下有益效果:采用平衡差分饋電單元進行饋電，使得第一傳輸線和第二傳輸線上分別傳輸由平衡差分饋電單元輸出的正信號和負信號，平衡差分信號通過一對平衡差分信號傳輸，能夠有效地激勵輻射體輻射。
[0021]進一步而言，將輻射體設置在印刷線路板邊緣，可以最大化地激勵印刷線路板的輻射，提升輻射效率。當輻射體集成或連接到采用平衡差分饋電天線的無線通信設備的金屬結構部件上時，可以進一步激勵該金屬結構部件進行輻射，使得輻射效率最大化。【附圖說明】
[0022]圖1是本發明一實施例的平衡差分饋電天線的結構示意圖；
[0023]圖2是本發明另一實施例的平衡差分饋電天線的結構示意圖；
[0024]圖3是本發明一實施例的無線通信設備的立體結構示意圖；
[0025]圖4是圖3的無線通信設備的A-A方向的剖面結構示意圖；
[0026]圖5是圖3的無線通信設備的內部結構示意圖。【具體實施方式】
[0027]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0028]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
[0029]參看圖1，本實施例的平衡差分饋電天線，包括:平衡差分饋電單元102,傳輸線和輻射體。采用平衡差分饋電，能有效提高天線帶寬與輻射效率。
[0030]平衡差分饋電單元102可以接收或發射平衡差分信號，平衡差分信號包括等幅反相的正信號和負信號，換言之，平衡差分饋電單元102的正端口和負端口上的射頻信號為等幅反相的差分信號。
[0031]傳輸線用來傳輸平衡差分信號，包括第一傳輸線103和第二傳輸線104。第一傳輸線103和第二傳輸線104構成一對平衡差分傳輸線，第一傳輸線103的始端A和第二傳輸線104的始端B分別連接平衡差分饋電單元102的正端口和負端口，第一傳輸線103傳輸平衡差分信號的正信號，第二傳輸線104傳輸平衡差分信號的負信號。
[0032]福射體包括兩個饋電端，分別連接第一傳輸線103的末端A’和第二傳輸線104的末端A’，輻射體用來實現平衡差分饋電天線的信號輻射。[〇〇33]傳輸線的類型可以是任意能夠傳輸準TEM波(準TEM波:微帶線是部分填充介質的雙導體傳輸線，線上傳輸的主模是準TEM模)，具體不做限制，可以是微帶線、帶狀線、共面波導等。第一傳輸線103和第二傳輸線104的類型可以是不同或相同的。在本實施例中，例如采用微帶線進行傳輸。
[0034]與數字電路中用到的差分傳輸線不同的是，本發明的第一傳輸線103與第二傳輸線104之間可以不存在強互耦關系，第一傳輸線103與第二傳輸線104的走線方向與路徑可以完全不同，兩者之間除了在始端A和始端B兩個連接點附近存在一定互耦外，其他位置點上互親基本為0。[〇〇35]第一傳輸線103和第二傳輸線104的傳輸系數S21相等或接近相等，以保證從第一傳輸線始端A到末端A’的傳輸路徑與從第二傳輸線始端B到末端B’的傳輸路徑上的信號保持等幅、反相，實現天線的平衡差分饋電。
[0036]在一個實施例中，繼續參看圖1，平衡差分饋電天線還包括印刷線路板101，其上設置有平衡差分饋電單元102、傳輸線及輻射體。平衡差分饋電單元102、傳輸線及輻射體分別可以形成在印刷電路板101上或安裝到印刷電路板101上。傳輸線激勵輻射體進行輻射時， 可以激勵印刷電路板進行輻射，提高輻射效率。[〇〇37]可選的，輻射體為兩個分立部件，兩個分立部件分別連接第一傳輸線103的末端A’ 和第二傳輸線104的末端B’，且兩個分立部件設置在印刷線路板101上的位置與間距取決于天線工作頻率。在圖1中，輻射體包括分立的輻射單元105和輻射單元106,第一傳輸線103的末端A’和第二傳輸線104的末端B’分別連接輻射單元105和輻射單元106進行輻射。
[0038]輻射單元105和輻射單元106的類型不作為限定，輻射單元105和輻射單元106的類型與尺寸可以相同或不同。從簡易性角度考慮，輻射單元105和輻射單元106的天線阻抗在工作頻率內盡量一致。
[0039]較佳的，輻射體設置在印刷線路板101的邊緣位置，換言之，輻射體可以設置在印刷線路板101的邊界部位或者是靠近印刷線路板101的邊界部位，以最大化地激勵印刷線路板同時進行輻射。
[0040]在一個實施例中，將平衡差分饋電天線用到電子設備中，輻射體與采用平衡差分饋電天線的電子設備的金屬結構部件集成或相連，金屬結構部件為分立部件或者集成部件。平衡差分饋電天線在平衡差分信號的饋電驅動下，可以進一步激勵輻射體連接或集成于的金屬結構部件，有效地激勵印刷線路板及金屬結構部件的輻射，利用電子設備所具有的印刷線路板和金屬結構部件的輻射，進一步提高整個天線的輻射效率與其他輻射性能。
[0041]可選的，金屬結構部件為金屬殼體，金屬殼體由至少兩塊互不導通的金屬導體構成、或由一整塊金屬導體構成。金屬結構部件的具體形狀構造不作為限制。
[0042]可選的，平衡差分饋電單元102可以包括自身帶有平衡差分電路及平衡差分端口的1C芯片。平衡差分電路輸出或接收平衡差分信號，平衡差分端口的正端口和負端口分別連接第一傳輸線的始端和第二傳輸線的始端，正端口上為差分信號中的正信號，負端口上為差分信號中的負信號。
[0043]在一個實施例中，平衡差分饋電單元可以包括單端轉差分巴倫電路，具有正端口、 負端口和單端射頻端口，用以實現單端射頻信號和差分信號之間的轉換。可選的，參看圖2， 通過具有單端射頻接口的1C芯片202和單端轉差分巴倫電路203連接，單端轉差分巴倫電路 203的單端射頻端口和該的1C芯片202的單端射頻端口連接，1C芯片用以接收或發射射頻信號，或還可用以處理射頻信號。單端轉差分巴倫電路203的正端口和負端口上的射頻信號等幅反相，正端口連接第一傳輸線103的始端A，負端口連接第二傳輸線104的始端B。
[0044]可選的，第一傳輸線103和第二傳輸線104的各末端可以通過匹配網絡連接輻射體、或可以直接連接輻射體。在圖1中，第一傳輸線103的末端A’和第二傳輸線104的末端B’ 直接連接到輻射體105、106。圖2中，第一傳輸線103的末端A’和第二傳輸線104的末端B’分別通過匹配網絡204、205連接輻射體105、106。
[0045]本發明的前述各個實施例可根據需要作相應的結合，具體不再贅述。
[0046]本發明的無線通信設備，包括通信電路和與該通信電路相連的天線裝置，天線裝置采用如前述實施例中任意一項的平衡差分饋電天線。
[0047]在一個具體的實施例中，無線通信設備可以為可穿戴智能設備，可穿戴智能設備例如是智能手表，平衡差分饋電天線設置在可穿戴智能設備的印刷線路板上，輻射體和可穿戴智能設備的金屬殼體集成或相連。
[0048]參看圖3、4和5,福射體可以連接或集成于手表的金屬外殼302,也就是說金屬外殼 302也成為了輻射體，天線工作在2.4GHz，相比于傳統天線，平衡差分饋電能有效提高天線帶寬與效率。
[0049]圖3為具有金屬外殼302的手表，其中，手表上表面具有非金屬表蓋301，一般可以為玻璃材質，手表側面為金屬外殼302,手表下表面為底部表殼303, 一般為非金屬材質。
[0050]圖4為沿圖3中線A-A’的剖面圖，其中，在非金屬表蓋301下面設有顯示屏304,在手表內還具有印刷線路板305,印刷線路板305與金屬外殼302之間的縫隙寬度非常重要，為保證足夠高的天線性能，一般要求縫隙寬度不小于1mm;在印刷線路板305上還設有屏蔽盒 306,在屏蔽盒306里放置有通信電路和其他相關電路，此外，在手表內還可以設有電池307 等。[〇〇511圖5為略去非金屬表蓋301和底部表殼303后的手表的內部結構示意圖，包括金屬外殼302，印刷電路板307，福射體，一對平衡差分傳輸線、單端轉差分巴倫電路311和單端口射頻電路312(帶有單端射頻接口的1C芯片)。其中，輻射體可以為天線饋電彈片308.a、 308.b，平衡差分傳輸線各線的末端分別通過匹配電路309.a、309.b連接天線饋電彈片 308.&、308上，天線饋電彈片308.&、308.13分別位于印刷線路板307的邊緣且位于印刷線路板307相對的兩端，這樣能最大程度激勵起印刷線路板的輻射。單端轉差分巴倫電路311的差分端口連接一對平衡差分傳輸線310，單端轉差分巴倫電路311的單端射頻端口連接單端口射頻電路312。[〇〇52]以天線接收信號為例，輻射體(包括天線饋電彈片308.a、308.b，手表的金屬外殼 302和印刷線路板)接收輻射信號，通過平衡差分傳輸線310傳輸，平衡差分傳輸線301上的平衡差分信號經過單端轉差分巴倫電路311后轉成單端信號，接入到單端口射頻電路312中進行處理，單端口射頻電路312例如可以是藍牙芯片。
[0053]本發明的無線通信設備通過平衡差分饋電的天線裝置來最有效的激勵印刷線路板上甚至導體機身的輻射，無線通信設備在通信工作時，印刷線路板甚至整個導體機身都參與輻射，從而可以提高整個天線系統的輻射效率與其他輻射性能。[〇〇54]本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權利要求，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的保護范圍應當以本發明權利要求所界定的范圍為準。
【主權項】
1.一種平衡差分饋電天線，其特征在于，包括:平衡差分饋電單元，用以接收或發射平衡差分信號；傳輸線，用以傳輸所述平衡差分信號，包括構成一對平衡差分傳輸線的第一傳輸線和 第二傳輸線，所述第一傳輸線和第二傳輸線的各始端分別連接所述平衡差分饋電單元的正 端口和負端口，所述第一傳輸線傳輸所述平衡差分信號的正信號，所述第二傳輸線傳輸所 述平衡差分信號的負信號；輻射體，連接所述第一傳輸線和第二傳輸線的各末端，用以輻射。2.如權利要求1所述的平衡差分饋電天線，其特征在于，還包括印刷線路板，其上設置 有所述平衡差分饋電單元、傳輸線及輻射體。3.如權利要求2所述的平衡差分饋電天線，其特征在于，所述輻射體為兩個分立部件， 所述兩個分立部件分別連接第一傳輸線的末端和第二傳輸線的末端，且所述兩個分立部件 設置在所述印刷線路板上的位置與間距取決于天線工作頻率。4.如權利要求2所述的平衡差分饋電天線，其特征在于，所述輻射體設置在所述印刷線 路板的邊緣位置。5.如權利要求2或4所述的平衡差分饋電天線，其特征在于，所述輻射體與采用所述平 衡差分饋電天線的電子設備的金屬結構部件集成或相連，所述金屬結構部件為分立部件或 者集成部件。6.如權利要求5所述的平衡差分饋電天線，其特征在于，所述金屬結構部件為金屬殼 體，所述金屬殼體由至少兩塊互不導通的金屬導體構成、或由一整塊金屬導體構成。7.如權利要求1或2所述的平衡差分饋電天線，其特征在于，所述第一傳輸線和第二傳 輸線的傳輸系數S21相等或接近相等。8.如權利要求1或2所述的平衡差分饋電天線，其特征在于，所述平衡差分饋電單元包 括單端轉差分巴倫電路，具有正端口、負端口和單端射頻端口，用以實現單端射頻信號和差 分信號之間的轉換。9.如權利要求1或2所述的平衡差分饋電天線，其特征在于，所述平衡差分饋電單元包 括自身帶有平衡差分電路及平衡差分端口的1C芯片。10.如權利要求1或2所述的平衡差分饋電天線，其特征在于，所述第一傳輸線和第二傳 輸線的各末端通過匹配網絡連接所述輻射體、或直接連接所述輻射體。11.一種無線通信設備，包括通信電路和與該通信電路相連的天線裝置，其特征在于， 所述天線裝置采用如權利要求1-4中任意一項所述的平衡差分饋電天線。12.如權利要求11所述的無線通信設備，其特征在于，所述無線通信設備為可穿戴智能 設備，所述平衡差分饋電天線設置在可穿戴智能設備的印刷線路板上，所述輻射體和所述 可穿戴智能設備的金屬殼體集成或相連。
【文檔編號】H01Q1/38GK105958190SQ201610261072
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月25日
【發明人】胡瀝, 徐利軍
【申請人】上海安費諾永億通訊電子有限公司