一種置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸pifa天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線，包括同軸線金屬、倒F形金屬和SMA接口；其中倒F形金屬為相同結(jié)構(gòu)的兩塊，其內(nèi)金屬片和外金屬片分別設(shè)置在介質(zhì)板的內(nèi)外兩側(cè)，從橫向截面上看，同軸線金屬由一實心的細軸、一空心的圓柱金屬圈套組成和介質(zhì)，同軸線金屬由一體式連接構(gòu)成的主體同軸線金屬、第一彎折同軸線金屬和第二彎折同軸線金屬組成；主體同軸線金屬構(gòu)成眼鏡框鼻架和左右鏡片的上邊緣框架部；第二彎折同軸線金屬的外導體與內(nèi)金屬片連接，第二彎折同軸線金屬的內(nèi)導體與外金屬片連接。本發(fā)明是由同軸線構(gòu)成的天線陣，擁有一對的PIFA天線，具有較好的增益和理想的輻射方向性，向人腦方向的射頻輻射小。
【專利說明】—種置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種PIFA天線，特別是涉及一種用于2.4Ghz頻段的置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線；屬于無線通訊中天線的應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于無線傳輸?shù)漠a(chǎn)品的日益普及，使用者可以不受環(huán)境的限制利用無線傳輸裝置來傳輸或接收數(shù)據(jù)以及信息，對于無線傳輸裝置而言，不論是個人數(shù)字助理、移動電話或是筆記型計算機等等，天線是無線傳輸裝置中一項相當重要的組件，因為天線的質(zhì)量對無線傳輸及接收的質(zhì)量，有著相當大的影響。
[0003]在Google Glass技術(shù)的推進下，目前智能眼鏡技術(shù)正在逐步發(fā)展。智能眼是智能眼鏡的所有裝備都在一副鏡架里面，那么留給各部分電路的空間有限，這就對內(nèi)置于智能眼鏡鏡框的天線提出了很大的要求。天線的尺寸，位置設(shè)置必須在規(guī)定的空間范圍內(nèi)，適應(yīng)眼鏡鏡框的流線型。通信頻率必須滿足現(xiàn)有技術(shù)的頻段，為2.4Ghz頻段。
[0004]目前的內(nèi)置天線的特點是體積小，不易損壞；可以將其安放在遠離人腦的一面，而在靠近人腦的部分貼上反射層、保護層來減小天線對人體的輻射傷害。可以安裝多個，很方便組陣，從而實現(xiàn)內(nèi)置天線的智能化。
[0005]現(xiàn)有的內(nèi)置天線大致有幾類:微帶貼片天線、縫隙天線、陶瓷天線和PIFA天線等。其中微帶貼片天線，縫隙天線成本較高，較少使用。陶瓷天線是一種特別小型化的天線，主要在藍牙設(shè)備中應(yīng)用；但其增益低，頻率低，頻帶窄，而且成本高，不利于大規(guī)模使用。PIFA是現(xiàn)在使用得最多的一種內(nèi)置天線，其由倒F線天線演變而來，具有成本低，體積小，剖面低，帶寬相對較寬的特點，是在內(nèi)置天線中使用得最多的天線。但現(xiàn)有的PIFA天線增益不夠好，輻射方向不符合人體健康，不能滿足智能眼鏡鏡框的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種能滿足智能眼鏡鏡框的要求，內(nèi)置于鏡框內(nèi)部的同軸PIFA天線，該天線具有結(jié)構(gòu)簡單、低成本、易加工、體積小、頻帶寬的特點，可應(yīng)用于2.4GHz頻段。
[0007]為實現(xiàn)本發(fā)明目的，提供如下技術(shù)方案:
[0008]一種置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線，包括同軸線金屬、倒F形金屬和SMA接口 ；其中倒F形金屬為相同結(jié)構(gòu)的兩塊，都包括內(nèi)金屬片、介質(zhì)板和外金屬片；內(nèi)金屬片和外金屬片分別設(shè)置在介質(zhì)板的內(nèi)外兩側(cè)，長度相同，內(nèi)金屬片和外金屬片的間距為1-5毫米；介質(zhì)板選用PCB板,為透明材料制成；
[0009]從橫向截面上看，同軸線金屬由一實心的細軸、一空心的圓柱金屬圈套和介質(zhì)組成，細軸構(gòu)成同軸線金屬的內(nèi)導體，圓柱金屬圈套構(gòu)成同軸線金屬的外導體；實心的細軸位于空心的圓柱金屬圈套內(nèi)，細軸與圓柱金屬圈套之間設(shè)有介質(zhì)；從外形上看，同軸線金屬由一體式連接構(gòu)成的主體同軸線金屬、第一彎折同軸線金屬和第二彎折同軸線金屬組成；主體同軸線金屬構(gòu)成眼鏡框鼻架和左右鏡片的上邊緣框架部；第一彎折同軸線金屬分為兩部分，分別位于主體同軸線金屬兩端，并在同一方向彎折；第二彎折同軸線金屬分別位于第一彎折同軸線金屬兩端，并在同一方向彎折；第二彎折同軸線金屬分別與內(nèi)金屬片和外金屬片連接在介質(zhì)板上，其中第二彎折同軸線金屬的外導體與內(nèi)金屬片連接，第二彎折同軸線金屬的內(nèi)導體與外金屬片連接；
[0010]在其中一塊倒F形金屬上設(shè)有SMA接口，SMA接口設(shè)置在內(nèi)金屬片和外金屬片之間。
[0011]為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，所述內(nèi)金屬片和外金屬片為長方形。所述外金屬片的寬度比內(nèi)金屬片窄。所述第一彎折同軸線金屬的兩部分在同一方向彎折90° ;所述第二彎折同軸線金屬的兩部分在同一方向彎折90°。所述第二彎折同軸線金屬的外導體與內(nèi)金屬片通過焊接連接；所述第二彎折同軸線金屬的內(nèi)導體與外金屬片通過焊接連接。所述介質(zhì)板的材料選用FR - 4、聚酰亞胺、聚四氟乙烯玻璃布或共燒陶瓷；所述介質(zhì)板的介質(zhì)常數(shù)為
4.4。所述同軸線金屬的材料選自鋁、鐵、錫、銅、銀、金和鉬中的一種或多種的合金。所述介質(zhì)的材料為聚四氟乙烯或者其他絕緣低損耗材料。
[0012]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0013]I)本發(fā)明采用最為成熟和簡單的PCB加工工藝，實現(xiàn)了低成本、高成品率的要求。
[0014]2)與已有技術(shù)的PIFA天線設(shè)計相比，本發(fā)明是由同軸線構(gòu)成的天線陣，擁有一對的PIFA天線，具有較好的增益和理想的輻射方向性，比單天線覆蓋更大方向，同時可以實現(xiàn)向人腦方向的射頻福射減到最小。
[0015]3)與已有技術(shù)的PIFA天線設(shè)計相比，本發(fā)明引進了同軸線，能適應(yīng)眼鏡鏡框的形狀，運用于智能眼鏡的通訊收發(fā)系統(tǒng)，具有很強的實用性。
[0016]4)與現(xiàn)有技術(shù)比較，該天線結(jié)構(gòu)簡單，需要調(diào)的參數(shù)較少，容易設(shè)計，適合工程應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線等效結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為圖1中內(nèi)金屬片和外金屬片與同軸線金屬以及接地過孔連接示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實施例的電磁仿真曲線圖。
【具體實施方式】
[0020]為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述，但【具體實施方式】不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限制。
[0021]如圖1、2所示，一種置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線，包括同軸線金屬、倒F形金屬和SMA接口 7 (射頻輸入/輸出接口);從橫向截面上看，同軸線金屬主要由一實心的細軸和一空心的圓柱金屬圈套組成，細軸構(gòu)成同軸線金屬的內(nèi)導體，圓柱金屬圈套構(gòu)成同軸線金屬的外導體；實心的細軸位于空心的圓柱金屬圈套內(nèi)，細軸與圓柱金屬圈套之間設(shè)有介質(zhì)，介質(zhì)為聚四氟乙烯或者其他絕緣低損耗材料；介質(zhì)起到分隔細軸和圓柱金屬圈套的作用，同時也起到支撐圓柱金屬圈套；
[0022]從外形上看，同軸線金屬由一體式連接構(gòu)成的主體同軸線金屬1、第一彎折同軸線金屬2和第二彎折同軸線金屬3組成；主體同軸線金屬I構(gòu)成眼鏡框鼻架和左右鏡片的上邊緣框架部；第一彎折同軸線金屬2分為兩部分，分別位于主體同軸線金屬I兩端，并在同一方向彎折，優(yōu)選為彎折90° ;第二彎折同軸線金屬3的兩部分分別位于第一彎折同軸線金屬2兩端，并在同一方向彎折，優(yōu)選為彎折90° ;
[0023]倒F形金屬為兩塊,都包括內(nèi)金屬片5、介質(zhì)板和外金屬片6 ;內(nèi)金屬片5和外金屬片6分別設(shè)置在介質(zhì)板的內(nèi)外兩側(cè)，同為長方形，長度相同，內(nèi)金屬片5和外金屬片6的間距為1- 5毫米；外金屬片6用作天線的輻射體，內(nèi)金屬片5用作天線的射頻地板，優(yōu)選外金屬片6的寬度比內(nèi)金屬片5窄；介質(zhì)板選用PCB板，為透明材料制成；介質(zhì)板的材料選用FR - 4、聚酰亞胺、聚四氟乙烯玻璃布或共燒陶瓷；介質(zhì)板的介質(zhì)常數(shù)優(yōu)選為4.4 ;在其中一塊倒F形金屬上設(shè)有SMA接口 7，SMA接口 7設(shè)置在內(nèi)金屬片5和外金屬片6之間，和外金屬片6電氣連接，和內(nèi)金屬片5無電氣連接，信號由外金屬片通過常規(guī)SMA探針接入或者接出；另一塊倒F形金屬上設(shè)有接地過孔8(為實心圓柱金屬)，接地過孔8連接內(nèi)金屬片5和外金屬片6，用于增加天線的感性電抗，令天線易于阻抗匹配，同時實現(xiàn)小型化。
[0024]第二彎折同軸線金屬3分別通過介質(zhì)板上的過孔4與內(nèi)金屬片5和外金屬片6連接在介質(zhì)板上，其中第二彎折同軸線金屬3的外導體與內(nèi)金屬片5連接，第二彎折同軸線金屬3的內(nèi)導體與外金屬片6連接；優(yōu)選地第二彎折同軸線金屬3的外導體與內(nèi)金屬片5通過焊接連接；第二彎折同軸線金屬3的內(nèi)導體與外金屬片6通過焊接連接。
[0025]優(yōu)選地，同軸線金屬的材料選自鋁、鐵、錫、銅、銀、金和鉬中的一種或多種的合金。
[0026]如圖1、2所示，信號由右端倒F形金屬板上的SMA接口 7接入；SMA接口 7是射頻模塊的50歐姆射頻信號輸出/輸入端口，把輸入的一部分的信號能量傳輸?shù)接疫叺耐饨饘倨?，右邊的外金屬片6產(chǎn)生射頻諧振把射頻能量以電磁波的形式輻射到外金屬片6右邊的空氣中；另一部分的能量從外金屬片6從過孔4上的第二彎折同軸線金屬3的內(nèi)導體一次傳遞到右邊的第一彎折同軸線金屬2主體同軸線金屬1、左邊的第一彎折同軸線金屬2和第二彎折同軸線金屬3的內(nèi)導體，然后再傳遞到左手邊的外金屬片6，左手邊的外金屬片6產(chǎn)生諧振，把射頻信號輻射向眼鏡的左手面的空氣中，構(gòu)成左邊和右邊天線同時輻射的天線陣。本發(fā)明是射頻前端的一部分，可以將射頻信號輻射到空氣中，可以和各種藍牙裝置進行無線數(shù)據(jù)連接。
[0027]實施例
[0028]通過CST的電磁仿真軟件對置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線進行了驗證仿真。本實施例仿真的兩塊PIFA天線是用傳統(tǒng)的PCB板來實現(xiàn)，主體同軸線金屬1、第一彎折同軸線金屬2和第二彎折同軸線金屬3構(gòu)成50歐姆同軸線，是現(xiàn)有市場上的常見的成熟產(chǎn)品。本仿真模型均采用50歐姆的規(guī)格來仿真，只要用任何型號的50歐姆同軸線安裝就可以達到仿真的性能，考慮眼鏡架上的空間有限，本實施例采用迷你型的同軸線，如1.13mm迷你同軸線。在過孔4中第二彎折同軸線金屬3和PCB板以及內(nèi)金屬片5和的外金屬片6連接的具體實現(xiàn)也是采用現(xiàn)有的產(chǎn)品比如ECT818000157的微帶同軸轉(zhuǎn)接口實現(xiàn)50歐姆的匹配連接。內(nèi)金屬片5 (射頻地板)長為30暈米,寬為10暈米；外金屬片6 (福射天線)長為10毫米，寬為10毫米，內(nèi)金屬片5和外金屬片6之間的間距為2毫米。圖3為該置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線在1.5-3.5Ghz頻率范圍內(nèi)的輸入回撥損耗曲線。Sll (即回波損耗)在2.4GHz有一個反射零點，其值在-25db以下。仿真說明該具有良好的性能，滿足通訊天線的要求。
[0029]本發(fā)明內(nèi)金屬片和外金屬片分別設(shè)置在介質(zhì)板的內(nèi)外兩側(cè)，兩塊倒F形金屬采用同軸線金屬連接，實現(xiàn)同軸組陣；該天線改善傳統(tǒng)藍牙天線只覆蓋人體其中一邊的缺點，組陣后的天線的輻射的覆蓋面是組陣前的兩倍。同時本發(fā)明通過內(nèi)金屬片和外金屬片協(xié)同配合，使射頻信號向人體方向的輻射產(chǎn)生反射，減少射頻信號對人體的輻射強度。
[0030]對于上述【具體實施方式】，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解為舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式作出多種修改，但這些修改均落入專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線，其特征在于包括同軸線金屬、倒F形金屬和SMA接口 ；其中倒F形金屬為相同結(jié)構(gòu)的兩塊,都包括內(nèi)金屬片、介質(zhì)板和外金屬片；內(nèi)金屬片和外金屬片分別設(shè)置在介質(zhì)板的內(nèi)外兩側(cè)，長度相同，內(nèi)金屬片和外金屬片的間距為1- 5毫米；介質(zhì)板選用PCB板,為透明材料制成； 從橫向截面上看，同軸線金屬由一實心的細軸、一空心的圓柱金屬圈套和介質(zhì)組成，細軸構(gòu)成同軸線金屬的內(nèi)導體，圓柱金屬圈套構(gòu)成同軸線金屬的外導體；實心的細軸位于空心的圓柱金屬圈套內(nèi)，細軸與圓柱金屬圈套之間設(shè)有介質(zhì)；從外形上看，同軸線金屬由一體式連接構(gòu)成的主體同軸線金屬、第一彎折同軸線金屬和第二彎折同軸線金屬組成；主體同軸線金屬構(gòu)成眼鏡框鼻架和左右鏡片的上邊緣框架部；第一彎折同軸線金屬分為兩部分，分別位于主體同軸線金屬兩端，并在同一方向彎折；第二彎折同軸線金屬分別位于第一彎折同軸線金屬兩端，并在同一方向彎折；第二彎折同軸線金屬分別與內(nèi)金屬片和外金屬片連接在介質(zhì)板上，其中第二彎折同軸線金屬的外導體與內(nèi)金屬片連接，第二彎折同軸線金屬的內(nèi)導體與外金屬片連接； 在其中一塊倒F形金屬上設(shè)有SMA接口，SMA接口設(shè)置在內(nèi)金屬片和外金屬片之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線，其特征在于:所述內(nèi)金屬片和外金屬片為長方形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線，其特征在于:所述外金屬片的寬度比內(nèi)金屬片窄。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線，其特征在于:所述第一彎折同軸線金屬的兩部分在同一方向彎折90° ;所述第二彎折同軸線金屬的兩部分在同一方向彎折90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線，其特征在于:所述第二彎折同軸線金屬的外導體與內(nèi)金屬片通過焊接連接；所述第二彎折同軸線金屬的內(nèi)導體與外金屬片通過焊接連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線，其特征在于:所述介質(zhì)板的材料選用FR - 4、聚酰亞胺、聚四氟乙烯玻璃布或共燒陶瓷；所述介質(zhì)板的介質(zhì)常數(shù)為4.4。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線，其特征在于:所述同軸線金屬的材料選自鋁、鐵、錫、銅、銀、金和鉬中的一種或多種的合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的置于眼鏡鏡框內(nèi)的同軸PIFA天線，其特征在于:所述介質(zhì)的材料為聚四氟乙烯。
【文檔編號】H01Q1/36GK103579748SQ201310379485
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】王世偉, 鄭麗昇, 溫慎潔 申請人:溫慎潔