全文摘要
本实用新型公开了一种双频天线及IOT设备，包括：印制于基板上层的上层导电介质，用于接入双频天线预传播信号；印制于基板下层的下层导电介质；贯穿于基板、用于利用自身导电介质连接上层导电介质和下层导电介质的通孔；其中，上层导电介质和下层导电介质的总阻抗设计满足于双频天线在2.4GHz和5.0GHz两个频段内均发生谐振。可见，本申请采用电路板印制天线，天线占用空间较小，从而有利于双频段IOT设备的小型化设计。而且，本申请在设计天线的阻抗时，保证天线在2.4GHz和5.0GHz两个频段内均发生谐振，即一个天线可解决两个频段的覆盖，从而减少了天线的数量，降低了天线的成本，进而有利于双频段IOT设备的推广。
主设计要求
1.一种双频天线，其特征在于，包括：印制于基板上层的上层导电介质，用于接入双频天线预传播信号；印制于所述基板下层的下层导电介质；贯穿于所述基板、用于利用自身导电介质连接所述上层导电介质和所述下层导电介质的通孔；其中，所述上层导电介质和所述下层导电介质的总阻抗设计满足于所述双频天线在2.4GHz和5.0GHz两个频段内均发生谐振。
设计方案
1.一种双频天线，其特征在于，包括：
印制于基板上层的上层导电介质，用于接入双频天线预传播信号；
印制于所述基板下层的下层导电介质；
贯穿于所述基板、用于利用自身导电介质连接所述上层导电介质和所述下层导电介质的通孔；其中，所述上层导电介质和所述下层导电介质的总阻抗设计满足于所述双频天线在2.4GHz和5.0GHz两个频段内均发生谐振。
2.如权利要求1所述的双频天线，其特征在于，所述上层导电介质包括：
印制于所述基板上层、第一条边完全开口的矩形导电介质；
印制于所述基板上层、一端与所述矩形导电介质的第二条边的中心位置向外垂直相连、另一端接入双频天线预传播信号的第一直线形导电介质；其中，所述第二条边为所述第一条边的一个邻边。
3.如权利要求2所述的双频天线，其特征在于，所述下层导电介质包括：
印制于所述基板下层的L形导电介质；其中，所述L形导电介质的竖边在投影方向插设于所述第二条边和所述矩形导电介质的第三条边之间，所述第三条边为所述第一条边的另一个邻边；
且所述通孔具体用于利用自身导电介质连接所述L形导电介质的横边端部和所述第三条边的第一端；其中，所述第三条边的第一端为靠近于所述第一条边的端部。
4.如权利要求3所述的双频天线，其特征在于，所述第二条边和所述第三条边在投影方向对称分布于所述L形导电介质的竖边的两侧。
5.如权利要求3所述的双频天线，其特征在于，所述矩形导电介质、所述第一直线形导电介质及所述L形导电介质均为以铜材料制成的导电介质。
6.如权利要求5所述的双频天线，其特征在于，所述基板为以FR4材料制成的基板。
7.如权利要求6所述的双频天线，其特征在于，所述双频天线的总体尺寸设计在4.5mm*12.5mm*1mm以内。
8.如权利要求7所述的双频天线，其特征在于，所述基板的厚度为0.8mm。
9.如权利要求3-8任一项所述的双频天线，其特征在于，所述双频天线还包括：
与所述L形导电介质的竖边垂直相连以构成倒F形导电介质的第二直线形导电介质，用于调整所述双频天线的带宽。
10.一种IOT设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的双频天线。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及物联网天线制作领域，特别是涉及一种双频天线及IOT设备。
背景技术
随着双频段Wi-Fi应用的普及，同时兼顾双频段的IOT(Internet of Things，物联网)设备得以推广。目前，双频段是指2.4GHz和5.0GHz两个频段，2.4GHz的频段为2400-2483MHz，5GHz的频段为5100-5800MHz。现有技术中，IOT设备上的双频天线常用的制作方式为：采用立体结构件分别设计2.4GHz天线和5.0GHz天线，但是，立体结构件占用空间较大，不利于双频段IOT设备的小型化设计。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种双频天线及IOT设备，天线占用空间较小，从而有利于双频段IOT设备的小型化设计；且一个天线可解决两个频段的覆盖，从而减少了天线的数量，降低了天线的成本，进而有利于双频段IOT设备的推广。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种双频天线，包括：
印制于基板上层的上层导电介质，用于接入双频天线预传播信号；
印制于所述基板下层的下层导电介质；
贯穿于所述基板、用于利用自身导电介质连接所述上层导电介质和所述下层导电介质的通孔；其中，所述上层导电介质和所述下层导电介质的总阻抗设计满足于所述双频天线在2.4GHz和5.0GHz两个频段内均发生谐振。
优选地，所述上层导电介质包括：
印制于所述基板上层、第一条边完全开口的矩形导电介质；
印制于所述基板上层、一端与所述矩形导电介质的第二条边的中心位置向外垂直相连、另一端接入双频天线预传播信号的第一直线形导电介质；其中，所述第二条边为所述第一条边的一个邻边。
优选地，所述下层导电介质包括：
印制于所述基板下层的L形导电介质；其中，所述L形导电介质的竖边在投影方向插设于所述第二条边和所述矩形导电介质的第三条边之间，所述第三条边为所述第一条边的另一个邻边；
且所述通孔具体用于利用自身导电介质连接所述L形导电介质的横边端部和所述第三条边的第一端；其中，所述第三条边的第一端为靠近于所述第一条边的端部。
优选地，所述第二条边和所述第三条边在投影方向对称分布于所述L形导电介质的竖边的两侧。
优选地，所述矩形导电介质、所述第一直线形导电介质及所述L形导电介质均为以铜材料制成的导电介质。
优选地，所述基板为以FR4材料制成的基板。
优选地，所述双频天线的总体尺寸设计在4.5mm*12.5mm*1mm以内。
优选地，所述基板的厚度为0.8mm。
优选地，所述双频天线还包括：
与所述L形导电介质的竖边垂直相连以构成倒F形导电介质的第二直线形导电介质，用于调整所述双频天线的带宽。
为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种IOT设备，包括上述任一种双频天线。
本实用新型提供了一种双频天线，包括：印制于基板上层的上层导电介质，用于接入双频天线预传播信号；印制于基板下层的下层导电介质；贯穿于基板、用于利用自身导电介质连接上层导电介质和下层导电介质的通孔；其中，上层导电介质和下层导电介质的总阻抗设计满足于双频天线在2.4GHz和5.0GHz两个频段内均发生谐振。
可见，本申请采用电路板印制天线(所印制得到的天线为平面式天线)，相比于现有的立体结构件，平面式天线占用空间较小，从而有利于双频段IOT设备的小型化设计。而且，本申请在设计天线的阻抗时，保证天线在2.4GHz和5.0GHz两个频段内均发生谐振，即一个天线可解决两个频段的覆盖(2.4GHz和5GHz两个频段共享一个天线)，从而减少了天线的数量，降低了天线的成本，进而有利于双频段IOT设备的推广。
本实用新型还提供了一种IOT设备，与上述双频天线具有相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种双频天线的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种双频天线的迭层设计图；
图3为本实用新型实施例提供的一种双频天线的谐振曲线图；
图4为本实用新型实施例提供的一种双频天线的天线效率图；
图5为本实用新型实施例提供的一种双频天线的方向性参数图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种双频天线及IOT设备，天线占用空间较小，从而有利于双频段IOT设备的小型化设计；且一个天线可解决两个频段的覆盖，从而减少了天线的数量，降低了天线的成本，进而有利于双频段IOT设备的推广。
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参照图1，图1为本实用新型实施例提供的一种双频天线的结构示意图。
该双频天线包括：
印制于基板上层的上层导电介质1，用于接入双频天线预传播信号；
印制于基板下层的下层导电介质2；
贯穿于基板、用于利用自身导电介质连接上层导电介质1和下层导电介质2的通孔；其中，上层导电介质1和下层导电介质2的总阻抗设计满足于双频天线在2.4GHz和5.0GHz两个频段内均发生谐振。
具体地，考虑到立体结构件制作的天线占用空间较大，所以本申请采用电路板印制天线，以得到占用空间较小的平面式天线。由于电路板印制的天线的工作原理是利用导电介质接收并传播信号，而导电介质的阻抗影响了天线的谐振频率(即天线所能工作的频段)，所以本申请在设计天线中导电介质的阻抗时，应满足天线在工作频段内发生谐振。
基于此，本申请若想设计2.4GHz天线和5.0GHz天线(二者构成双频天线)，则在设计2.4GHz天线中导电介质的阻抗时，应满足2.4GHz天线在2.4GHz频段内发生谐振；在设计5.0GHz天线中导电介质的阻抗时，应满足5.0GHz天线在5.0GHz频段内发生谐振。由于导电介质的阻抗由导电介质的材料、尺寸及形态等因素决定，所以本申请在设计导电介质的阻抗时，应综合考虑这些因素，以最终使导电介质的阻抗满足于天线在自身工作频段内发生谐振。
此外，考虑到电路板通常采用单面印制方式(可以理解的是，为迎合电路板的单面印制，在设计双频天线时需采用单层设计)，这会导致双频天线占用电路板面积较大，所以本申请在设计双频天线时采用双层设计，并采用双面印制方式在电路板印制双层天线，从而减小了双频天线占用电路板的面积。具体地，本申请提前采用双层设计方式设计双频天线的结构，即本申请的双频天线的设计结构包括上层设计结构和下层设计结构，然后在双频天线印制过程中，本申请在基板上层按照上层设计结构印制上层导电介质1，在基板下层按照下层设计结构印制下层导电介质2，并且，为了将上层导电介质1和下层导电介质2连接起来，基板上贯穿有连接上层导电介质1和下层导电介质2的通孔(具体因基板过孔处附有导电介质使上层导电介质1和下层导电介质2得以连接)。
与此同时，考虑到分开设计2.4GHz天线和5.0GHz天线会导致双频天线的天线数量较多，从而增加天线成本，所以本申请在设计双频天线时，将2.4GHz天线和5.0GHz天线合并设计，即一个天线可解决2.4GHz和5.0GHz两个频段的覆盖。具体地，本申请在设计上层导电介质1和下层导电介质2的总阻抗时，应满足于二者构成的天线在2.4GHz和5.0GHz两个频段内均发生谐振，即实现2.4GHz和5GHz两个频段共享一个天线，从而减少了天线的数量，降低了天线的成本。
本实用新型提供了一种双频天线，包括：印制于基板上层的上层导电介质，用于接入双频天线预传播信号；印制于基板下层的下层导电介质；贯穿于基板、用于利用自身导电介质连接上层导电介质和下层导电介质的通孔；其中，上层导电介质和下层导电介质的总阻抗设计满足于双频天线在2.4GHz和5.0GHz两个频段内均发生谐振。
可见，本申请采用电路板印制天线(所印制得到的天线为平面式天线)，相比于现有的立体结构件，平面式天线占用空间较小，从而有利于双频段IOT设备的小型化设计。而且，本申请在设计天线的阻抗时，保证天线在2.4GHz和5.0GHz两个频段内均发生谐振，即一个天线可解决两个频段的覆盖(2.4GHz和5GHz两个频段共享一个天线)，从而减少了天线的数量，降低了天线的成本，进而有利于双频段IOT设备的推广。
在上述实施例的基础上：
作为一种可选地实施例，上层导电介质1包括：
印制于基板上层、第一条边完全开口的矩形导电介质；
印制于基板上层、一端与矩形导电介质的第二条边的中心位置向外垂直相连、另一端接入双频天线预传播信号的第一直线形导电介质；其中，第二条边为第一条边的一个邻边。
具体地，本申请将上层导电介质1的主框架设计成矩形，此矩形导电介质的其中一条边(称为第一条边)完全开口，即本申请的上层导电介质1包含只有三条边的矩形导电介质(近似于U型)。本申请还在矩形导电介质的第二条边(矩形导电介质的第一条边的一个邻边)的中心位置外接一个第一直线形导电介质(具体是矩形导电介质的第二条边与第一直线形导电介质的一端垂直连接)，而第一直线形导电介质上远离矩形导电介质的另一端作为双频天线预传播信号的馈入位置(图1中P点)，即本申请通过第一直线形导电介质接收双频天线预传播信号。
作为一种可选地实施例，下层导电介质2包括：
印制于基板下层的L形导电介质；其中，L形导电介质的竖边在投影方向插设于第二条边和矩形导电介质的第三条边之间，第三条边为第一条边的另一个邻边；
且通孔具体用于利用自身导电介质连接L形导电介质的横边端部和第三条边的第一端；其中，第三条边的第一端为靠近于第一条边的端部。
具体地，本申请将下层导电介质2的主框架设计成L形，L形导电介质包括两条相互垂直的边(横边和竖边)，具体是L形导电介质的竖边在投影方向插设于矩形导电介质的第二条边及其第三条边(矩形导电介质的第一条边的另一个邻边，即矩形导电介质的第二条边的对边)之间，L形导电介质的横边端部与矩形导电介质的第三条边的第一端(矩形导电介质的第三条边上靠近于第一条边的端部)在投影方向上重合，而基板上通孔的位置在上层导电介质1和下层导电介质2的投影重合位置设置，即通孔利用自身导电介质连接L形导电介质的横边端部和矩形导电介质的第三条边的第一端，从而实现上层导电介质1和下层导电介质2的连接。
作为一种可选地实施例，第二条边和第三条边在投影方向对称分布于L形导电介质的竖边的两侧。
进一步地，本申请的L形导电介质的竖边在投影方向插设于矩形导电介质的第二条边及其第三条边的正中间，也即矩形导电介质的第二条边及其第三条边在投影方向上关于L形导电介质的竖边对称分布，从而使双频天线的整体设计比较均匀，进而便于在基板上排布双频天线所在IOT设备上的其余元件。
作为一种可选地实施例，矩形导电介质、第一直线形导电介质及L形导电介质均为以铜材料制成的导电介质。
具体地，本申请的双频天线包含的导电介质(上述实施例所提及的矩形导电介质、第一直线形导电介质及L形导电介质)均可采用铜材料制成，铜的导电性较好，信号衰减程度较小，且成本较低。
当然，本申请的双频天线包含的导电介质也可以选用其他导电材料制成，本申请在此不做特别的限定。
作为一种可选地实施例，基板为以FR4材料制成的基板。
具体地，本申请的基板可采用FR4材料制成，FR4材料成本较低，且具有较好的绝缘性、耐热性、耐潮性及机械加工性，从而有利于IOT设备的推广。
当然，本申请的基板也可以选用其他材料制成，本申请在此不做特别的限定。
作为一种可选地实施例，双频天线的总体尺寸设计在4.5mm*12.5mm*1mm以内。
进一步地，本申请在设计双频天线之前，可提前为双频天线设置一个总限定尺寸，如4.5mm*12.5mm*1mm，即双频天线的总长度限定在4.5mm以内、总宽度限定在12.5mm以内，总高度限定在1mm以内，以作为后续双频天线的尺寸设计标准。
更具体地，本申请可制作双频天线的总长度为4.0mm、总宽度为12.25mm，这个尺寸应用在IOT设备上具有小型化的优势。
作为一种可选地实施例，基板的厚度为0.8mm。
具体地，由于双频天线印制在基板的上下层，所以双频天线的总高度为基板的厚度，本申请可将基板的厚度设计为0.8mm，如图2所示。
作为一种可选地实施例，双频天线还包括：
与L形导电介质的竖边垂直相连以构成倒F形导电介质的第二直线形导电介质，用于调整双频天线的带宽。
进一步地，考虑到双频天线中导电介质的总阻抗可能会因一些因素发生相应变化，从而影响到双频天线的带宽，即影响到双频天线的谐振频率，所以本申请在下层导电介质2中引入一段微带线调整双频天线的带宽，以调节双频天线的谐振频率(主要用于5.0GHz频段的调谐处理)，具体是在本申请的L形导电介质的竖边垂直内接一个第二直线形导电介质(较优地，第二直线形导电介质与L形导电介质同一材质)，第二直线形导电介质与L形导电介质构成倒F形导电介质。
基于此，本申请可对上层矩形、下层倒F型的双频天线(图1所示)进行谐振测试，测试结果如图3所示，此双频天线在2.4GHz和5.0GHz两个频段内均发生谐振，能够满足双频段应用的需求。本申请还可对此双频天线进行效率测试，测试结果如图4所示，此双频天线在2.4GHz频段的天线效率能达到20％，在5.0GHz频段的天线效率能达到70％，性能较优。本申请还可对此双频天线进行方向性测试，测试结果如图5所示，通过此双频天线的方向性参数可推算出此双频天线的增益。
本实用新型还提供了一种IOT设备，包括上述任一种双频天线。
本实用新型提供的IOT设备的介绍请参考上述双频天线的实施例，本实用新型在此不再赘述。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920768005.7
申请日:2019-05-24
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:86(杭州)
授权编号:CN209730168U
授权时间:20191203
主分类号:H01Q1/38
专利分类号:H01Q1/38;H01Q1/22;H01Q5/20;H01Q5/10
范畴分类:38G;
申请人:杭州涂鸦信息技术有限公司
第一申请人:杭州涂鸦信息技术有限公司
申请人地址:浙江省杭州市西湖区浙商财富中心3幢701室
发明人:陈利欢
第一发明人:陈利欢
当前权利人:杭州涂鸦信息技术有限公司
代理人:王仲凯
代理机构:44285
代理机构编号:深圳市深佳知识产权代理事务所(普通合伙) 44285
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类型名称:外观设计