圓極化天線及其無(wú)線通信設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種圓極化天線，采用平衡差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)，第一傳輸線和第二傳輸線由正信號(hào)驅(qū)動(dòng)，第三傳輸線和第四傳輸線由負(fù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，合理配置相位差，使得第一傳輸線和第二傳輸線之間具有正90度或負(fù)90度相位差，第三傳輸線和第四傳輸線之間具有正90度或負(fù)90度相位差，在天線發(fā)射信號(hào)時(shí)，第一傳輸線和第三傳輸線在平衡差分信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下可以在輻射體輻射形成垂直極化波，第二傳輸線和第四傳輸線在平衡差分信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下可以在輻射輻射形成水平極化波，由于傳輸線的相位差，垂直極化波和水平極化波相互正交，因而可以合成為圓極化波，實(shí)現(xiàn)天線的圓極化輻射，適用于各種能夠接收或發(fā)射無(wú)線通信設(shè)備，尤其還適用于可穿戴電子設(shè)備中，提升用戶的體驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】
圓極化天線及其無(wú)線通信設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種圓極化天線及其無(wú)線通信設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]智能設(shè)備發(fā)展速度較快，產(chǎn)品日新月異，智能手機(jī)已經(jīng)基本普及，如今，可穿戴智能設(shè)備又成為了廠商們的新寵，成為電子產(chǎn)品消費(fèi)中的一個(gè)新熱點(diǎn)。從蘋果手表到小米手環(huán)，可穿戴智能設(shè)備開(kāi)始逐漸被大眾接受、喜愛(ài)。然而智能設(shè)備由于其體積所限，產(chǎn)品的有關(guān)功能或性能還不能很好滿足客戶需求，如市場(chǎng)上大部分智能手表還沒(méi)有GPS(GlobalPosit1ning System)定位功能，有的雖然有定位功能，但其定位性能比較差，是因?yàn)槭直眢w積所限，很難在上面設(shè)計(jì)出圓極化GPS天線，目前具有GPS功能的智能手表天線采用的是線極化，導(dǎo)致接收效率極差，影響了客戶體驗(yàn)。其他智能設(shè)備亦是如此，由于體積限制而很難安裝輻射性能較佳的天線，導(dǎo)致產(chǎn)品的相關(guān)功能或者有關(guān)性能無(wú)法滿足客戶需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種圓極化天線，采用平衡差分饋電方式，分別激勵(lì)起兩個(gè)正交模式，通過(guò)合適的相位分配，實(shí)現(xiàn)圓極化的天線技術(shù)。
[0004]可以適用到小型智能可穿戴設(shè)備中，增強(qiáng)天線輻射性能，提升用戶體驗(yàn)。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種圓極化天線，包括:
[0006]平衡差分饋電單元，用以接收或發(fā)射平衡差分信號(hào)；
[0007]傳輸線，用以傳輸所述平衡差分信號(hào)，包括第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線和第四傳輸線，所述第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線和第四傳輸線的各始端連接所述平衡差分饋電單元，所述第一傳輸線和所述第二傳輸線傳輸所述平衡差分信號(hào)的正信號(hào)且配置兩者相位相差正90度或負(fù)90度，所述第三傳輸線和所述第四傳輸線傳輸所述平衡差分信號(hào)的負(fù)信號(hào)且配置兩者相位相差正90度或負(fù)90度；以及
[0008]輻射體，連接所述第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線和第四傳輸線的各末端，用以輻射；
[0009]其中，所述平衡差分饋電單元接收或發(fā)射所述平衡差分信號(hào)時(shí)，所述第一傳輸線和第三傳輸線構(gòu)成第一對(duì)平衡差分傳輸線，傳輸信號(hào)輻射形成第一方向極化信號(hào)，所述第二傳輸線和第四傳輸線構(gòu)成第二對(duì)平衡差分傳輸線，傳輸信號(hào)輻射形成第二方向極化信號(hào)，所述第一方向極化信號(hào)和第二方向極化信號(hào)的相位相差正90度或負(fù)90度，從而合成圓極化波。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一傳輸線和第二傳輸線的始端相連并連接所述平衡差分饋電單元的正端口；所述第三傳輸線和第四傳輸線的始端相連并連接所述平衡差分饋電單元的負(fù)端口。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述平衡差分饋電單元和傳輸線之間通過(guò)功分器連接以實(shí)現(xiàn)第一對(duì)平衡差分傳輸線與第二對(duì)平衡差分傳輸線的信號(hào)隔離，所述功分器包括第一三端口功分器和第二三端口功分器;所述第一傳輸線和第二傳輸線的始端分別連接到所述第一三端口功分器的兩個(gè)端口，所述平衡差分饋電單元的正端口連接到所述第一三端口功分器的另一端口；所述第三傳輸線和第四傳輸線的始端分別連接到所述第二三端口功分器的兩個(gè)端口，所述平衡差分饋電單元的負(fù)端口連接到所述第二三端口功分器的另一端口。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一傳輸線上設(shè)有第一90度移相網(wǎng)絡(luò)，從而所述第一傳輸線和所述第二傳輸線的傳輸信號(hào)相位相差正90度或負(fù)90度;所述第三傳輸線上設(shè)有第二 90度移相網(wǎng)絡(luò)，從而所述第三傳輸線和所述第四傳輸線的傳輸信號(hào)相位相差正90度或負(fù)90度。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一90度移相網(wǎng)絡(luò)和/或第二90度移相網(wǎng)絡(luò)由一段傳輸線構(gòu)成，該一段傳輸線的傳輸系數(shù)S21的相位為正90度或負(fù)90度;或者，所述第一 90度移相網(wǎng)絡(luò)和/或第二 90度移相網(wǎng)絡(luò)由集總器件構(gòu)成，該集總器件的傳輸系數(shù)S21的相位為正90度或負(fù)90度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述平衡差分饋電單元和傳輸線之間通過(guò)3dB電橋連接，所述3dB電橋包括第一 3dB電橋和第二3dB電橋;所述第一傳輸線和第二傳輸線的始端分別連接所述第一3dB電橋的兩個(gè)端口，所述第一3dB電橋的該兩個(gè)端口幅度相同、相位相差正90度或負(fù)90度，所述平衡差分饋電單元的正端口連接到所述第一3dB電橋的另一端口，從而所述第一傳輸線和所述第二傳輸線的傳輸信號(hào)相位相差正90度或負(fù)90度;所述第三傳輸線和第四傳輸線的始端分別連接所述第二3dB電橋的兩個(gè)端口，所述第二3dB電橋的該兩個(gè)端口幅度相同、相位相差正90度或負(fù)90度，所述平衡差分饋電單元的負(fù)端口連接到所述第二 3dB電橋的另一端口，從而所述第三傳輸線和所述第四傳輸線的傳輸信號(hào)相位相差正90度或負(fù)90度。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述平衡差分饋電單元包括單端轉(zhuǎn)差分巴倫電路，具有正端口、負(fù)端口和單端射頻端口，用以實(shí)現(xiàn)單端射頻信號(hào)和差分信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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IC芯片。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一傳輸線和第三傳輸線的傳輸系數(shù)S21相等或接近相等;所述第二傳輸線和第四傳輸線的傳輸系數(shù)S21相等或接近相等;所述第一傳輸線和第三傳輸線的傳輸系數(shù)S21與所述第二傳輸線和第四傳輸線的傳輸系數(shù)S21之間幅度相等、相位相差正90度或負(fù)90度。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線和第四傳輸線的各末端通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)連接所述輻射體、或直接連接所述輻射體。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括印刷線路板，其上用于設(shè)置所述平衡差分饋電單元、傳輸線和輻射體。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述輻射體為四個(gè)分立部件，分別與所述第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線和第四傳輸線的各末端連接，且設(shè)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。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述輻射體為四個(gè)分立部件，分別與所述第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線和第四傳輸線的各末端連接，四個(gè)分立部件以平衡差分饋電單元為中心對(duì)稱設(shè)置，且設(shè)置在所述印刷線路板的邊緣上。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述輻射體與采用所述圓極化天線的電子設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)部件集成或相連，所述金屬結(jié)構(gòu)部件為分立部件或者集成部件。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述金屬結(jié)構(gòu)部件為金屬殼體，所述金屬殼體由至少兩塊互不導(dǎo)通的金屬導(dǎo)體構(gòu)成、或由一整塊金屬導(dǎo)體構(gòu)成。
[0024]本發(fā)明還提供一種無(wú)線通信設(shè)備，包括通信電路和與該通信電路相連的天線裝置，所述天線裝置采用前述實(shí)施例中任意一項(xiàng)所述的圓極化天線。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述無(wú)線通信設(shè)備為可穿戴智能設(shè)備。
[0026]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:采用平衡差分信號(hào)(包括正信號(hào)和負(fù)信號(hào)，分別為正或負(fù))驅(qū)動(dòng)，第一傳輸線和第二傳輸線由正信號(hào)(正信號(hào))驅(qū)動(dòng)，第三傳輸線和第四傳輸線由負(fù)信號(hào)(負(fù)信號(hào))驅(qū)動(dòng)，合理配置相位差，使得第一傳輸線和第二傳輸線之間具有正90度或負(fù)90度相位差，第三傳輸線和第四傳輸線之間具有正90度或負(fù)90度相位差，在天線發(fā)射信號(hào)時(shí)，第一傳輸線和第三傳輸線在平衡差分信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下可以在輻射體輻射形成垂直極化波，第二傳輸線和第四傳輸線在平衡差分信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下可以在輻射輻射形成水平極化波，由于傳輸線的相位差，垂直極化波和水平極化波相互正交，因而可以合成為圓極化波，實(shí)現(xiàn)天線的圓極化輻射。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的智能穿戴設(shè)備的外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是圖1智能穿戴設(shè)備的沿A-A線切割后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的圓極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例的圓極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖5是本發(fā)明又一實(shí)施例的圓極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6是本發(fā)明再一實(shí)施例的圓極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖7是本發(fā)明再一實(shí)施例的圓極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖8是本發(fā)明一實(shí)施例的圓極化天線激勵(lì)時(shí)水平電流示意圖；
[0035]圖9是本發(fā)明一實(shí)施例的圓極化天線激勵(lì)時(shí)垂直電流示意圖；
[0036]圖10是本發(fā)明一實(shí)施例的圓極化天線的回波損耗示意圖；
[0037]圖11是本發(fā)明一實(shí)施例的圓極化天線的二維方向示意圖；
[0038]圖12是本發(fā)明一實(shí)施例的圓極化天線的軸比示意圖；
[0039]圖13是本發(fā)明一實(shí)施例的圓極化天線的效率曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0040]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0041]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。
[0042]本發(fā)明的圓極化天線可以用在任意實(shí)現(xiàn)發(fā)射或接收?qǐng)A極化波的無(wú)線通信設(shè)備中，由于體積可以做到較小，尤其還適合用于可穿戴智能設(shè)備中，圓極化天線性能較好，可以提升客戶體驗(yàn)。
[0043]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的圓極化天線用在智能手表中，但是不作為限制，其中的智能手表可以有變化形式或者增減部件，圓極化天線也可以用在智能手表之外的其他無(wú)線通信設(shè)備，例如移動(dòng)終端等等。
[0044]參看圖1，智能手表從外觀察可以包括手表金屬框I和手表屏2，手表屏安裝I在手表金屬框2的一側(cè)，手表金屬框I的材質(zhì)例如可以是不銹鋼，當(dāng)然還可以是其他的金屬材質(zhì)，手表屏2例如可以是手表觸摸屏。參看圖2，智能手表從剖面觀察還可進(jìn)一步包括電池板3，多層印刷線路板4及手表后殼5，手表后殼5安裝在手表金屬框I的另一側(cè)，手表后殼5為非金屬，可以為塑料材質(zhì)。通常來(lái)說(shuō)，多層印刷線路板4和手表金屬框I之間不能直接連接，可以通過(guò)電感或電容連接，以便減小手表金屬框的負(fù)面影響，他們之間設(shè)置一定的縫隙6，可以為Imm0
[0045]參看圖3，本實(shí)施例的圓極化天線，包括:平衡差分饋電單元8，傳輸線和福射體。參看圖1-圖3，當(dāng)本實(shí)施例的圓極化天線應(yīng)用到智能手表中時(shí)，還可包括印刷線路板，可以利用智能手表的多層印刷線路板4的后兩層作為圓極化天線的饋電網(wǎng)絡(luò)層，輻射體也可以使用智能手表的手表金屬框I或者集成在手表金屬框I上或者連接手表金屬框I。
[0046]平衡差分饋電單元8接收或發(fā)射平衡差分信號(hào)，平衡差分信號(hào)包括正(或負(fù))的正信號(hào)和負(fù)(或正)的負(fù)信號(hào)，天線發(fā)射信號(hào)時(shí)，平衡差分饋電單元8輸出平衡差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)傳輸線傳輸形成圓極化波，天線接收信號(hào)時(shí)，平衡差分饋電單元8接收傳輸線分解圓極化波形成的平衡差分信號(hào)。
[0047]傳輸線用來(lái)傳輸平衡差分信號(hào)，傳輸線包括第一傳輸線701、第二傳輸線702、第三傳輸線703和第四傳輸線704。第一傳輸線701、第二傳輸線702、第三傳輸線703和第四傳輸線704的各始端連接平衡差分饋電單元8。第一傳輸線701和第二傳輸線702傳輸平衡差分信號(hào)的正信號(hào)，且第一傳輸線701和第二傳輸線702傳輸?shù)男盘?hào)相位相差正90度或負(fù)90度。第三傳輸線703和第四傳輸線704傳輸平衡差分信號(hào)的負(fù)信號(hào)，且第三傳輸線703和第四傳輸線704的相位相差正90度或負(fù)90度。第一傳輸線701和第二傳輸線702的相位差、第三傳輸線703和第四傳輸線704的相位差同為正90度或同為負(fù)90度，以實(shí)現(xiàn)左旋圓極化或右旋圓極化。
[0048]輻射體包括四個(gè)饋電端，分別連接第一傳輸線701、第二傳輸線702、第三傳輸線703和第四傳輸線704的各末端，輻射體用來(lái)實(shí)現(xiàn)圓極化天線的信號(hào)輻射。
[0049]其中，平衡差分饋電單元8接收或發(fā)射平衡差分信號(hào)時(shí)，第一傳輸線701和第三傳輸線703構(gòu)成第一對(duì)平衡差分傳輸線，第一對(duì)平衡差分傳輸線的傳輸信號(hào)形成第一方向極化信號(hào)，第二傳輸線702和第四傳輸線704構(gòu)成第二對(duì)平衡差分傳輸線，第二對(duì)平衡差分傳輸線的傳輸信號(hào)形成第二方向極化信號(hào)，第一方向極化信號(hào)和第二方向極化信號(hào)的相位相差正90度或負(fù)90度，以實(shí)現(xiàn)天線的圓極化輻射。
[0050]以天線發(fā)射信號(hào)為例來(lái)說(shuō)明，平衡差分饋電單元8輸出平衡差分信號(hào)，第一傳輸線701和第三傳輸線703分別在正信號(hào)和負(fù)信號(hào)的差分驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)輻射體的輻射形成了第一方向極化信號(hào)，形成一個(gè)例如垂直極化的天線福射模式，同時(shí)，第二傳輸線702和第四傳輸線704分別在正信號(hào)和負(fù)信號(hào)的差分驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)輻射體的輻射形成了第二方向極化信號(hào)，形成一個(gè)水平極化的天線輻射模式。垂直極化的天線輻射模式和水平極化的天線輻射模式剛好正交，由于兩個(gè)輻射模式之間的相位相差90度，因而可以合成為圓極化波。
[0051]在一個(gè)實(shí)施例中，第一傳輸線701和第二傳輸線702的始端相連并連接平衡差分饋電單元8的正端口，從而第一傳輸線701和第二傳輸線702的始端同時(shí)接收平衡差分饋電單元8的正信號(hào);第三傳輸線703和第四傳輸線704的始端相連并連接平衡差分饋電單元8的負(fù)端口，從而第三傳輸線703和第四傳輸線704的始端同時(shí)接收平衡差分饋電單元8的負(fù)信號(hào)。
[0052]可選的，平衡差分饋電單元8和傳輸線之間通過(guò)功分器連接，以實(shí)現(xiàn)第一對(duì)平衡差分傳輸線與第二對(duì)平衡差分傳輸線中各傳輸線之間的信號(hào)隔離。功分器包括第一三端口功分器901和第二三端口功分器902。第一傳輸線701和第二傳輸線702的始端分別連接到第一三端口功分器901的兩個(gè)端口(該兩個(gè)端口的輸出信號(hào)最好無(wú)差異)，平衡差分饋電單元8的正端口連接到第一三端口功分器901的另一端口，該另一端口用來(lái)輸入輸出平衡差分饋電單元8的正信號(hào)。第三傳輸線703和第四傳輸線704的始端分別連接到第二三端口功分器902的兩個(gè)端口(該兩個(gè)端口的輸出信號(hào)最好無(wú)差異)，平衡差分饋電單元8的負(fù)端口連接到第二三端口功分器902的另一端口，該另一端口用來(lái)輸入輸出平衡差分饋電單元8的負(fù)信號(hào)。
[0053]參看圖3、4和7，各功分器通過(guò)傳輸線的延長(zhǎng)來(lái)形成。第一傳輸線701和第二傳輸線702通過(guò)各自的延長(zhǎng)線相連并連接到平衡差分饋電單元8的正端口，第三傳輸線703和第四傳輸線704通過(guò)各自的延長(zhǎng)線相連并連接到平衡差分饋電單元8的負(fù)端口。
[0054]參看圖5，各三端口功分器例如可以選擇為威爾金森功分器911和912，在第一傳輸線701和第二傳輸線702之間增加一個(gè)隔離電阻Rl，第三傳輸線703和第四傳輸線704之間增加一個(gè)隔離電阻R2，隔離信號(hào)干擾。前述實(shí)施例的功分器不作為限制，本發(fā)明也可以采用其他功分器。
[0055]為了根據(jù)需要合理配置各傳輸線間的相位差?？蛇x的，第一傳輸線701上設(shè)有第一90度移相網(wǎng)絡(luò)10，第一傳輸線701和第二傳輸線702在正信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，傳輸信號(hào)至福射體，相位相差正90度或負(fù)90度;第三傳輸線703上設(shè)有第二 90度移相網(wǎng)絡(luò)11，第三傳輸線703和第四傳輸線704在負(fù)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，傳輸信號(hào)至輻射體，相位相差正90度或負(fù)90度。從而輻射體福射出第一方向極化信號(hào)和第二方向極化信號(hào)，而兩者正好正交，合成為圓極化波。
[0056]第一90度移相網(wǎng)絡(luò)10和/或第二90度移相網(wǎng)絡(luò)10可以由一段傳輸線構(gòu)成，該一段傳輸線的傳輸系數(shù)S21的相位為正90度或負(fù)90度。或者，第一 90度移相網(wǎng)絡(luò)10和/或第二 90度移相網(wǎng)絡(luò)10可以由集總器件構(gòu)成，該集總器件的傳輸系數(shù)S21的相位為正90度或負(fù)90度。
[0057]具體來(lái)說(shuō)，各移相網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)微帶延遲線或模擬/數(shù)字移相器實(shí)現(xiàn)，但是具體形式不作為限制，可以有多種電路形式實(shí)現(xiàn)。
[0058]在一個(gè)實(shí)施例中，參看圖6，平衡差分饋電單元8和傳輸線之間通過(guò)3dB電橋(3db電橋也叫同頻合路器，它能夠沿傳輸線路某一確定方向上對(duì)傳輸功率連續(xù)取樣，能將一個(gè)輸入信號(hào)分為兩個(gè)互為等幅且具有90°相位差的信號(hào))連接，3dB電橋包括第一3dB電橋921和第二 3dB電橋922。第一傳輸線701和第二傳輸線702的始端分別連接第一 3dB電橋921的兩個(gè)端口，第一3dB電橋921的該兩個(gè)端口幅度相同、相位相差正90度或負(fù)90度，平衡差分饋電單元8的正端口連接到第一3dB電橋921的另一端口，從而第一傳輸線701和第二傳輸線702的傳輸信號(hào)相位相差正90度或負(fù)90度;第三傳輸線703和第四傳輸線704的始端分別連接第二3dB電橋922的兩個(gè)端口，第二3dB電橋922的該兩個(gè)端口幅度相同、相位相差正90度或負(fù)90度，平衡差分饋電單元8的負(fù)端口連接到第二3dB電橋922的另一端口，從而第三傳輸線703和第四傳輸線704的傳輸信號(hào)相位相差正90度或負(fù)90度。在第一3dB電橋上設(shè)置隔離電阻R3，在第二3dB電橋922上設(shè)置隔離電阻R4，以隔離干擾信號(hào)。
[0059]采用第一3dB電橋921替代第一三端口功分器901和第一90度移相網(wǎng)絡(luò)10，給第一傳輸線701和第二傳輸線702之間提供高隔離度、等幅度且具有90度相差的信號(hào)，同樣，采用第二 3dB電橋922替代第二三端口功分器902和第二 90度移相網(wǎng)絡(luò)11，給第三傳輸線703和第四傳輸線704提供高隔離度、等幅度且具有90度相差的信號(hào)。
[0060]在一個(gè)實(shí)施例中，平衡差分饋電單元8包括單端轉(zhuǎn)差分巴倫電路，圖3-7中，示出的平衡差饋電單元均為巴倫電路，但是不作為限制，其他能夠輸出平衡差分信號(hào)的電路均可以用于本實(shí)施例，電路的形式可以是分立部件構(gòu)成或者集成芯片或其他形式的部件，同樣不作為限制。單端轉(zhuǎn)差分巴倫電路具有正端口、負(fù)端口和單端射頻端口，可以實(shí)現(xiàn)單端射頻信號(hào)和差分信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。單端射頻端口為總端口，正端口和負(fù)端口為同幅反相端口。正端口、負(fù)端口分別和第一傳輸線701與第二傳輸線702的連接點(diǎn)、第三傳輸線703與第四傳輸線704的連接點(diǎn)連接，以提供傳輸線平衡差分信號(hào)；或者，正端口、負(fù)端口分別和第一3dB電橋921的該另一端口、第二3dB電橋922的該另一端口，以提供傳輸線平衡差分信號(hào)。
[0061]在一個(gè)實(shí)施例中，平衡差分饋電單元8可以包括自身帶有平衡差分電路及平衡差分端口的IC芯片。IC芯片的平衡差分端口分別和第一傳輸線701與第二傳輸線702的連接點(diǎn)、第三傳輸線703與第四傳輸線704的連接點(diǎn)連接，或者，IC芯片的平衡差分端口和第一3dB電橋921的該另一端口、第二3dB電橋922的該另一端口，以提供傳輸線平衡差分信號(hào)。
[0062]較佳的，第一傳輸線701和第三傳輸線703的傳輸系數(shù)S21(輸入回波損耗)相等或接近相等；第二傳輸線702和第四傳輸線704的傳輸系數(shù)S21相等或接近相等;第一傳輸線701和第三傳輸線703的傳輸系數(shù)S21與第二傳輸線702和第四傳輸線704的傳輸系數(shù)S21之間幅度相等、相位相差正90度或負(fù)90度。
[0063]第一傳輸線701、第二傳輸線702、第三傳輸線703和第四傳輸線704的各末端可以通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)連接輻射體。匹配網(wǎng)絡(luò)例如可以由LC電路組成，但是也可以采用其他形式的形式。第一傳輸線701、第二傳輸線702、第三傳輸線703和第四傳輸線704的各末端也可以直接連接福射體。
[0064]在一個(gè)實(shí)施例中，圓極化天線還包括印刷線路板，參看圖3-7，該印刷線路板可以是圖1和圖2示出的智能手表的多層印刷線路板4上的一層或幾層。印刷線路板上用于設(shè)置平衡差分饋電單元、傳輸線和輻射體，當(dāng)然，還可以設(shè)置其他圓極化天線根據(jù)需要而采用的部件，例如匹配網(wǎng)絡(luò)、隔離電阻等。
[0065]輻射體可以是一體的部件或者分立的部件，用來(lái)連接傳輸線并進(jìn)行信號(hào)輻射。輻射體的形狀不作為限制，例如可以為圖3示出的圓形，也可以為圖4示出的矩形，另外也可以為圖7示出的由分立部件形成，但是各圖中的形式僅作為示意，不作為限制，輻射體的形式可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0066]圖4中，印刷線路板4’呈矩形，手表金屬框I’呈一體式的矩形框，輻射體與手表金屬框I’相連，印刷線路板4’和手表金屬框I’具有縫隙6’。圖7中，印刷線路板4”呈矩形，輻射體I”為4個(gè)分立部件，可以不集成或不相連在手表金屬框上。
[0067]可選的，輻射體可以為四個(gè)分立部件，分別與第一傳輸線701、第二傳輸線702、第三傳輸線703和第四傳輸線704的各末端連接，輻射體設(shè)置在印刷線路板上的位置與間距取決于天線工作頻率，輻射體可以設(shè)置在印刷線路板的邊緣。在圖3-7示出的圓極化天線均將輻射體設(shè)置在印刷線路板的邊緣，但是可以理解的，輻射體可以不設(shè)在印刷線路板的邊緣上，不影響圓極化天線的工作即可。
[0068]具體的，參看圖7，輻射體I”為四個(gè)分立部件，分別與第一傳輸線701、第二傳輸線702、第三傳輸線703和第四傳輸線704的各末端連接，四個(gè)分立部件以平衡差分饋電單元8為中心對(duì)稱設(shè)置，且設(shè)置在印刷線路板的邊緣上。合理布置印刷線路板，輻射體設(shè)置在印刷線路板的邊緣，可以減小整體的體積，但是不作為限制。
[0069]可選的，輻射體與采用圓極化天線的電子設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)部件集成或相連，金屬結(jié)構(gòu)部件為分立部件或者集成部件。也就是說(shuō)，采用本發(fā)明實(shí)施例的圓極化天線的電子設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)部件可以集成有輻射體或者和輻射體相連或者也可以直接作為輻射體。
[0070]金屬結(jié)構(gòu)部件例如可以為金屬殼體，金屬殼體由至少兩塊互不導(dǎo)通的金屬導(dǎo)體構(gòu)成、或由一整塊金屬導(dǎo)體構(gòu)成，具體形式可以根據(jù)實(shí)際的電子設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)部件而確定，在此不作限制。
[0071]本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)線通信設(shè)備，包括通信電路和與該通信電路相連的天線裝置，天線裝置采用前述實(shí)施例中任意一項(xiàng)的圓極化天線。
[0072]可選的，無(wú)線通信設(shè)備為可穿戴智能設(shè)備。
[0073]作為優(yōu)選，無(wú)線通信設(shè)備例如是圖1和圖2示出的智能手表，本發(fā)明實(shí)施例的圓極化天線通過(guò)平衡差分饋電方式實(shí)現(xiàn)圓極化波輻射，可以設(shè)置到智能手表等的小體積電子設(shè)備中，發(fā)揮比現(xiàn)有天線更佳的傳輸性能，提升用戶的體驗(yàn)。圓極化天線可以設(shè)置在智能手表的多層印刷線路板的后兩層上，圓極化天線的輻射體可以連接或集成在智能手表的手表金屬框上。
[0074]在本實(shí)施例中，將圓極化天線應(yīng)用到圖1的智能手表，參看圖8和圖9，分別為圓極化天線水平和垂直激勵(lì)時(shí)，手表金屬框I上的電流分布。
[0075]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)智能手表GPS的圓極化天線，并通過(guò)圖10-13給出天線的分析結(jié)果，在體積能夠適應(yīng)到智能手表的同時(shí)，天線性能較較現(xiàn)有天線更佳。圖10為回波損耗，以_5dB的回波損耗為參考點(diǎn)，頻率覆蓋1560MHz-1600MHz。圖11為天線方向圖，包括右旋圓極化和左旋圓極化方向圖。圖12為軸比圖，在1570MHz-1590MHz頻帶內(nèi)，軸比都小于5dB。圖13為效率曲線，各頻點(diǎn)效率接近60 %。
[0076]本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種圓極化天線，其特征在于，包括: 平衡差分饋電單元，用以接收或發(fā)射平衡差分信號(hào)； 傳輸線，用以傳輸所述平衡差分信號(hào)，包括第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線和第四傳輸線，所述第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線和第四傳輸線的各始端連接所述平衡差分饋電單元，所述第一傳輸線和所述第二傳輸線傳輸所述平衡差分信號(hào)的正信號(hào)且配置兩者相位相差正90度或負(fù)90度，所述第三傳輸線和所述第四傳輸線傳輸所述平衡差分信號(hào)的負(fù)信號(hào)且配置兩者相位相差正90度或負(fù)90度；以及 輻射體，連接所述第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線和第四傳輸線的各末端，用以輻射； 其中，所述平衡差分饋電單元接收或發(fā)射所述平衡差分信號(hào)時(shí)，所述第一傳輸線和第三傳輸線構(gòu)成第一對(duì)平衡差分傳輸線，傳輸信號(hào)輻射形成第一方向極化信號(hào)，所述第二傳輸線和第四傳輸線構(gòu)成第二對(duì)平衡差分傳輸線，傳輸信號(hào)輻射形成第二方向極化信號(hào)，所述第一方向極化信號(hào)和第二方向極化信號(hào)的相位相差正90度或負(fù)90度，從而合成圓極化波。2.如權(quán)利要求1所述的圓極化天線，其特征在于，所述第一傳輸線和第二傳輸線的始端相連并連接所述平衡差分饋電單元的正端口；所述第三傳輸線和第四傳輸線的始端相連并連接所述平衡差分饋電單元的負(fù)端口。3.如權(quán)利要求2所述的圓極化天線，其特征在于，所述平衡差分饋電單元和傳輸線之間通過(guò)功分器連接以實(shí)現(xiàn)第一對(duì)平衡差分傳輸線與第二對(duì)平衡差分傳輸線的信號(hào)隔離，所述功分器包括第一三端口功分器和第二三端口功分器;所述第一傳輸線和第二傳輸線的始端分別連接到所述第一三端口功分器的兩個(gè)端口，所述平衡差分饋電單元的正端口連接到所述第一三端口功分器的另一端口；所述第三傳輸線和第四傳輸線的始端分別連接到所述第二三端口功分器的兩個(gè)端口，所述平衡差分饋電單元的負(fù)端口連接到所述第二三端口功分器的另一端口。4.如權(quán)利要求2所述的圓極化天線，其特征在于，所述第一傳輸線上設(shè)有第一90度移相網(wǎng)絡(luò)，從而所述第一傳輸線和所述第二傳輸線的傳輸信號(hào)相位相差正90度或負(fù)90度;所述第三傳輸線上設(shè)有第二 90度移相網(wǎng)絡(luò)，從而所述第三傳輸線和所述第四傳輸線的傳輸信號(hào)相位相差正90度或負(fù)90度。5.如權(quán)利要求4所述的圓極化天線，其特征在于，所述第一90度移相網(wǎng)絡(luò)和/或第二90度移相網(wǎng)絡(luò)由一段傳輸線構(gòu)成，該一段傳輸線的傳輸系數(shù)S21的相位為正90度或負(fù)90度;或者，所述第一 90度移相網(wǎng)絡(luò)和/或第二 90度移相網(wǎng)絡(luò)由集總器件構(gòu)成，該集總器件的傳輸系數(shù)S21的相位為正90度或負(fù)90度。6.如權(quán)利要求1所述的圓極化天線，其特征在于，所述平衡差分饋電單元和傳輸線之間通過(guò)3dB電橋連接，所述3dB電橋包括第一 3dB電橋和第二 3dB電橋;所述第一傳輸線和第二傳輸線的始端分別連接所述第一3dB電橋的兩個(gè)端口，所述第一3dB電橋的該兩個(gè)端口幅度相同、相位相差正90度或負(fù)90度，所述平衡差分饋電單元的正端口連接到所述第一3dB電橋的另一端口，從而所述第一傳輸線和所述第二傳輸線的傳輸信號(hào)相位相差正90度或負(fù)90度;所述第三傳輸線和第四傳輸線的始端分別連接所述第二3dB電橋的兩個(gè)端口，所述第二3dB電橋的該兩個(gè)端口幅度相同、相位相差正90度或負(fù)90度，所述平衡差分饋電單元的負(fù)端口連接到所述第二 3dB電橋的另一端口，從而所述第三傳輸線和所述第四傳輸線的傳輸信號(hào)相位相差正90度或負(fù)90度。7.如權(quán)利要求2-6中任意一項(xiàng)所述的圓極化天線，其特征在于，所述平衡差分饋電單元包括單端轉(zhuǎn)差分巴倫電路，具有正端口、負(fù)端口和單端射頻端口，用以實(shí)現(xiàn)單端射頻信號(hào)和差分信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。8.如權(quán)利要求2-6中任意一項(xiàng)所述的圓極化天線，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IC芯片。9.如權(quán)利要求1所述的圓極化天線，其特征在于，所述第一傳輸線和第三傳輸線的傳輸系數(shù)S21相等或接近相等;所述第二傳輸線和第四傳輸線的傳輸系數(shù)S21相等或接近相等；所述第一傳輸線和第三傳輸線的傳輸系數(shù)S21與所述第二傳輸線和第四傳輸線的傳輸系數(shù)S21之間幅度相等、相位相差正90度或負(fù)90度。10.如權(quán)利要求1所述的圓極化天線，其特征在于，所述第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線和第四傳輸線的各末端通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)連接所述輻射體、或直接連接所述輻射體。11.如權(quán)利要求1所述的圓極化天線，其特征在于，還包括印刷線路板，其上用于設(shè)置所述平衡差分饋電單元、傳輸線和輻射體。12.如權(quán)利要求11所述的圓極化天線，其特征在于，所述輻射體為四個(gè)分立部件，分別與所述第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線和第四傳輸線的各末端連接，且設(shè)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。13.如權(quán)利要求11所述的圓極化天線，其特征在于，所述輻射體為四個(gè)分立部件，分別與所述第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線和第四傳輸線的各末端連接，四個(gè)分立部件以平衡差分饋電單元為中心對(duì)稱設(shè)置，且設(shè)置在所述印刷線路板的邊緣上。14.如權(quán)利要求11所述的圓極化天線，其特征在于，所述輻射體與采用所述圓極化天線的電子設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)部件集成或相連，所述金屬結(jié)構(gòu)部件為分立部件或者集成部件。15.如權(quán)利要求14所述的圓極化天線，其特征在于，所述金屬結(jié)構(gòu)部件為金屬殼體，所述金屬殼體由至少兩塊互不導(dǎo)通的金屬導(dǎo)體構(gòu)成、或由一整塊金屬導(dǎo)體構(gòu)成。16.—種無(wú)線通信設(shè)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(quán)利要求1-6、9-15中任意一項(xiàng)所述的圓極化天線。17.如權(quán)利要求16所述的無(wú)線通信設(shè)備，其特征在于，所述無(wú)線通信設(shè)備為可穿戴智能設(shè)備。
【文檔編號(hào)】G04R60/06GK105914465SQ201610237026
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】胡瀝, 徐利軍
【申請(qǐng)人】上海安費(fèi)諾永億通訊電子有限公司