CN115296026A

CN115296026A - 麦克风天线装置

Info

Publication number: CN115296026A
Application number: CN202210874510.6A
Authority: CN
Inventors: 邓刚; 何其娟
Original assignee: Shenzhen Changfeng Imaging Equipment Co ltd
Current assignee: Shenzhen Changfeng Imaging Equipment Co ltd
Priority date: 2022-07-25
Filing date: 2022-07-25
Publication date: 2022-11-04

Abstract

本发明涉及天线设计领域，公开了一种麦克风天线装置。所述麦克风天线装置包括条形辐射体和基板，所述条形辐射体安装在所述基板上，所述条形辐射体包括第一辐射条、第二辐射条，所述第一辐射条与所述基板开路设置，所述第二辐射条与所述基板接地连接，所述条形辐射体上设置有馈电点，所述馈电点距离所述第二辐射条的电长度大于1/4个电磁波波长且小于1/2个电磁波波长。

Description

麦克风天线装置

技术领域

本发明涉及天线设计领域，尤其涉及一种麦克风天线装置。

背景技术

在无线麦克风经常使用场景中分无线发射机和无线接收机。无线发射机佩戴或固定在声音采集对象的身体衣物或其附属物如皮带，领带等上用于声音接收和发射。或者可能地，无线发射机佩戴者边进行高速旋转，跳跃等体育舞蹈表演等，对无线麦克风的发射机和接收机要求不同的方向适应性。

在现有技术中，越来越多的无线麦克风天线使用两个天线来满足这一需求，大大地增加器件成本和产品的空间但常规单天线设计中很少能平衡主板辐射模式的影响，实现方向图的不同。因此，针对麦克风天线为了满足使用过程中的天线传输要求导致天线结构过于复杂且不能平衡主板辐射的技术问题，需要一种新的技术。

发明内容

本发明的主要目的在于解决满足使用过程中的天线传输要求导致天线结构过于复杂且不能平衡主板辐射的技术问题。

本发明第一方面提供了一种麦克风天线装置，所述麦克风天线装置包括条形辐射体和基板，所述条形辐射体安装在所述基板上，所述条形辐射体包括第一辐射条、第二辐射条，所述第一辐射条与所述基板开路设置，所述第二辐射条与所述基板接地连接，所述条形辐射体上设置有馈电点，所述馈电点距离所述第二辐射条的电长度大于1/4个电磁波波长且小于1/2个电磁波波长。

可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述馈电点距离所述第一辐射条的电长度为1/4个电磁波波长。

可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述基板的形状包括类四边形，所述条形辐射体设置在所述基板的相邻两边呈L型，所述基板包括天线净空区，所述天线净空区设置在所述条形辐射体接近所述基板一端呈L型，用于隔绝金属导体干扰。

可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述天线净空区设置有FR-4阻燃材料等级材料。

可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述第二辐射条包括馈电连接条、电感元件、接地辐射条，所述馈电连接条连接所述馈电点，所述馈电连接条连接所述电感元件，所述电感元件另一端连接所述接地辐射条，所述接地辐射条与所述基板接地连接。

可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述馈电点距离所述接地辐射条的电长度包括所述电感元件的补充长度，其中，所述馈电点距离所述接地辐射条的电长度大于1/4个电磁波波长且小于1/2个电磁波波长。

可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，所述基板的形状包括长方形，所述条形辐射体设置在远离所述基板短边的一侧，所述基板不包含天线净空区。

可选的，在本发明第一方面的第七种实现方式中，所述馈电点耦合设置于所述基板短边靠近所述第一辐射条的一侧，所述馈电点与所述第一辐射条水平距离为所述第一辐射条与所述第二辐射条水平距离的0.3-0.4倍。

可选的，在本发明第一方面的第八种实现方式中，所述第二辐射条与所述基板接地之间设置有电感或零欧姆电阻，用于所述第二辐射条接地连接。

可选的，在本发明第一方面的第九种实现方式中，所述基板为导电板。

在本发明实施例中，通过对条形辐射体分为两个辐射条，一个辐射条与基板进行开路设置，另一个辐射条与基板电连接，用于对开路设置辐射条的辐射模式的阻抗调节，解决了麦克风天线为了满足使用过程中的天线传输要求导致天线结构过于复杂且不能平衡主板辐射的技术问题。

附图说明

图1为本发明实施例中麦克风天线装置的第一个实施例示意图；

图2为本发明实施例中麦克风天线装置的第一个实施例的第一个辐射模式电流和电场分布示意图；

图3为本发明实施例中麦克风天线装置的第一个实施例的第二个辐射模式的电流和电场分布示意图

图4为本发明实施例中麦克风天线装置的第一个实施例的第三个辐射模式的电流和电场分布示意图；

图5为本发明实施例中麦克风天线装置的第一个实施例的天线隔离度测试图；

图6为本发明实施例中麦克风天线装置的第一个实施例的史密斯圆图；

图7为本发明实施例中麦克风天线装置的第二个实施例示意图；

图8为本发明实施例中麦克风天线装置的第二个实施例的天线隔离度测试图；

图9为本发明实施例中麦克风天线装置的第二个实施例的史密斯圆图；

图10为本发明实施例中麦克风天线装置的第三个实施例示意图；

图11为本发明实施例中麦克风天线装置的第三个实施例的天线隔离度测试图；

图12为本发明实施例中麦克风天线装置的第三个实施例的史密斯圆图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种麦克风天线装置。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元

<第一个具体实施例>

为便于理解，下面对本发明实施例的具体流程进行描述，请参阅图1，本发明实施例中麦克风天线装置的一个实施例，所述麦克风天线装置包括条形辐射体(由104、103、102共同构成)和基板100，所述条形辐射体安装在所述基板100上，所述条形辐射体包括第一辐射条103、第二辐射条104，所述第一辐射条103与所述基板100开路设置，所述第二辐射条104与所述基板100接地连接，用于所述第二辐射条104接地，所述条形辐射体上设置有馈电点102，所述馈电点距离所述第二辐射条的电长度大于1/4个电磁波波长且小于1/2个电磁波波长。

在一种的具体情况下，馈电点102距离所述第一辐射条103的电长度为1/4个电磁波波长，1/4个电磁波波长约17.3mm，而馈电点102到第二辐射条104电长度为1/2个电磁波波长的谐振，对2.4GHz PCB印刷天线，1/21/4个电磁波波长约34.6mm。

所述基板100的形状包括类四边形，所述条形辐射体设置在所述基板100的相邻两边呈L型，所述基板100包括天线净空区101，所述天线净空区101设置在所述条形辐射体(由104、103、102共同构成)接近所述基板100一端呈L型，用于隔绝金属导体干扰。

所述天线净空区包含有FR-4阻燃材料等级材料，常见FR-4材质的相对介电常数为4.6，有效介电常数为3.3，对2.4GHz，1/4波长约17.3mm。馈电点102到第二辐射条104电长度近似满足1/2个电磁波波长的谐振，对2.4GHz PCB印刷天线，1/2个电磁波波长约34.6mm。

基板100未示出其它元器件包括按键、USB、电池、屏幕、芯片等。天线净空区101位于主板的短边和长边边缘处呈L形状，优选主板短边净空长至主板边缘。馈电点102位于主板的短边方向，靠近L形状净空区的转角位置。第一辐射条103平行于主板短边，与第二辐射条104方向相反，即第一辐射条103部分与短路分支无耦合存在。第二辐射条104向主板的长边方向延伸并最终与主板在适当的位置连接。

图2展示的麦克风天线装置的第一个实施例的第一个辐射模式电流和电场分布示意图，在图2中，主板所在面为XY面，主板短边平行X轴，主板长边平行Y轴。基板100与第一辐射条103之间的1/4波长近似形成monopole(单极)天线的辐射模式1，但不同于常规的monopole(单极)天线，因为存在第二辐射条104接地，即第二辐射条104可实现对monopole(单极)辐射模式的阻抗调节。相应地，第一个实施例的辐射模式E面方向图略向X轴负方向倾斜，一方面因为第一辐射条103朝向-X，一方面因为主板电流11路径与12路径矢量之和是倾斜的所致。

图3为麦克风天线装置的第一个实施例示意图的第二个辐射模式的电流和电场分布示意图，平行于主板短边的电流比重更大，经过馈电点102和第二辐射条104形成闭环。相应地，辐射模式的E面方向图基本对称。与第一辐射模式方向图基本正交。

图4为麦克风天线装置的第一个实施例示意图的第三个辐射模式的电流和电场分布示意图，基板上的电流分布沿长边的比重大，与第一个辐射模式类似，但天线开路分支与短路分支几乎等分信号馈入电流，形成比第一个辐射模式更低的谐振频率。相应地第三个辐射模式的辐射方向图与第一个辐射模式近似。由于第三个辐射模式需要在开路分支与短路分支阻抗和等效电长度均满足的条件下才能激发，移动馈电点102的位置，会同时改变上述三种谐振模式。这并不意味着工程师需要完全激发文件所说明的三种辐射方式，可以根据需要进行选择或折中。比如方向图优先于天线带宽，或在天线带宽满足的条件下改善方向图，可以选择第一个辐射模式或第三个辐射模式与第二个辐射模式的配合。如果对方向图要求不高对天线带宽无法满足要求可优先选择第一个辐射模式和第三个辐射模式的组合增加天线带宽。

图5展示的麦克风天线装置的第一个实施例的天线隔离度测试图，图6展示的麦克风天线装置的第一个实施例的史密斯圆图，图5表明麦克风天线装置的第一个实施例的天线隔离度较高有良好的信号传输，图6表明麦克风天线装置的第一个实施例电流的阻抗较低。

<第二个具体实施例>

请参阅图7，图7为本发明实施例中麦克风天线装置的第二个实施例示意图，所述第二辐射条(由1041、105、106构成)包括馈电连接条1041、电感元件105、接地辐射条106，所述馈电连接条1041连接所述馈电点102，所述馈电连接条1041连接所述电感元件105，所述电感元件105另一端连接所述接地辐射条106，所述接地辐射条106与所述基板100接地连接。

所述馈电点102距离所述接地辐射条106的电长度包括所述电感元件105的补充长度，其中，所述馈电点106距离所述接地辐射条106的电长度大于1/4个电磁波波长且小于1/2个电磁波波长。

在实际情况下，所述馈电点102至所述馈电连接条1041的距离小于1/4的情况下，由电感元件105补充电长度，使得所述馈电点106距离所述接地辐射条106的电长度可以大于1/4个电磁波波长。

基板100未示出其它元器件包括按键、USB、电池、屏幕、芯片等。天线净空区101位于主板的短边和长边边缘处，呈L形状，优选主板短边净空长至主板边缘。馈电点102位于主板的短边方向，靠近L形状净空区的转角位置。第一辐射条103平行于主板短边，与第二辐射条104方向相反，即第一辐射条103开路点部分与短路分支无耦合存在。第二辐射条104向主板的长边方向延伸并最终与主板在适当的位置连接。馈电点102到第一辐射条103电长度近似满足1/4波长的谐振，常见FR-4防火等级的材料的相对介电常数为4.6，有效介电常数为3.3，对2.4GHz，1/4个电磁波波长约17.3mm，馈电点102到接地辐射条106的电长度介于1/4波长与1/2波长之间，馈电点102到馈电连接条1041的距离不足1/4电磁波波长部分由电感元件105补充后，满足馈电点102到接地辐射条106的的电长度大于1/4个电磁波波长。

图8展示的麦克风天线装置的第二个实施例的天线隔离度测试图，图9展示的麦克风天线装置的第二个实施例的史密斯圆图，图8表明麦克风天线装置的第二个实施例的天线隔离度较高有良好的信号传输，图9表明麦克风天线装置的第二个实施例电流的阻抗较低。

<第三个具体实施例>

请参阅图10，图10为本发明实施例中麦克风天线装置的第三个实施例示意图，所述条形辐射体(由304、301、303构成)安装在所述基板300上，所述条形辐射体包括第一辐射条303、第二辐射条304，所述第一辐射条303与所述基板300开路设置，所述第二辐射条304与所述基板300接地连接，，所述条形辐射体上设置有馈电点，所述馈电点距离所述第一辐射条的电长度小于1/4个电磁波波长，所述馈电点距离所述第二辐射条的电长度小于1/2个电磁波波长。

所述基板300的形状包括长方形，所述条形辐射体(由304、301、303构成)设置在远离所述基板300短边的一侧，所述基板300不包含天线净空区。馈电点301耦合设置于所述基板300短边的中点,所述第二辐射条304与所述基板300接地之间设置有电感302或零欧姆电阻302，用于所述第二辐射条304接地连接，基板300为导电板。

馈电点301，天线接地点302，第一辐射条303，第二辐射条304，可选择的，第二辐射条304经过电感302接地或电感302用0欧姆电阻302代替实现直接接地。主板300未示出其它元器件包括按键、USB、电池、屏幕、芯片等，天线位于主板的短边边缘处。馈电点301与电感元件302位于主板的中间位置。第三个实施例为了缩短第二辐射条304尺寸，主板的短边边缘处与馈电点301所连的馈点分支有耦合。馈电点301到第一辐射条303电长度近似满足1/4个电磁波波长的谐振。第三个实施例与上述第一个实施例和第二个实施例存在一点区别，由于天线整体只位于主板的短边方向，第二个辐射模式的方向图特征将变得微弱。实施例三中未特别强调天线净空区，天线可由FPC形式实现，不必局限净空区的大小尺寸。

图11展示的麦克风天线装置的第三个实施例的天线隔离度测试图，图12展示的麦克风天线装置的第三个实施例的史密斯圆图，图11表明麦克风天线装置的第三个实施例的天线隔离度较高有良好的信号传输，图12表明麦克风天线装置的第三个实施例电流的阻抗较低。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统或装置、单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种麦克风天线装置，其特征在于，所述麦克风天线装置包括条形辐射体和基板，所述条形辐射体安装在所述基板上，所述条形辐射体包括第一辐射条、第二辐射条，所述第一辐射条与所述基板开路设置，所述第二辐射条与所述基板接地连接，所述条形辐射体上设置有馈电点，所述馈电点距离所述第二辐射条的电长度大于1/4个电磁波波长且小于1/2个电磁波波长。

2.根据权利要求1所述的麦克风天线装置，其特征在于，所述馈电点距离所述第一辐射条的电长度为1/4个电磁波波长。

3.根据权利要求1所述的麦克风天线装置，其特征在于，所述基板的形状包括类四边形，所述条形辐射体设置在所述基板的相邻两边呈L型，所述基板包括天线净空区，所述天线净空区设置在所述条形辐射体接近所述基板一端呈L型，用于隔绝金属导体干扰。

4.根据权利要求3所述的麦克风天线装置，其特征在于，所述天线净空区设置有FR-4阻燃材料等级材料。

5.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述第二辐射条包括馈电连接条、电感元件、接地辐射条，所述馈电连接条连接所述馈电点，所述馈电连接条连接所述电感元件，所述电感元件另一端连接所述接地辐射条，所述接地辐射条与所述基板接地连接。

6.根据权利要求5所述的麦克风天线装置，其特征在于，所述馈电点距离所述接地辐射条的电长度包括所述电感元件的补充长度，其中，所述馈电点距离所述接地辐射条的电长度大于1/4个电磁波波长且小于1/2个电磁波波长。

7.根据权利要求1所述的麦克风天线装置，其特征在于，所述基板的形状包括长方形，所述条形辐射体设置在远离所述基板短边的一侧，所述基板不包含天线净空区。

8.根据权利要求7所述的麦克风天线装置，其特征在于，所述馈电点耦合设置于所述基板短边靠近所述第一辐射条的一侧，所述馈电点与所述第一辐射条水平距离为所述第一辐射条与所述第二辐射条水平距离的0.3-0.4倍。

9.根据权利要求8所述的麦克风天线装置，其特征在于，所述第二辐射条与所述基板接地之间设置有电感或零欧姆电阻，用于所述第二辐射条接地连接。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的麦克风天线装置，其特征在于，所述基板为导电板。