多模块共用天线和包含有多模块共用天线的POS机

摘要

本发明公开一种多模块共用天线和包含多模块共用天线的POS机，多模块共用天线包括天线本体和辐射片，所述天线本体与所述辐射片垂直固定，所述天线本体包括基板、五频天线和2.4G天线，所述五频天线、2.4G天线均印刷在所述基板上，并且所述五频天线、2.4G天线均与所述辐射片焊接；所述辐射片与外置PCB板的接地端电连接；所述五频天线包括五频天线头部和五频天线尾部，所述2.4G天线包括2.4G天线头部和2.4G天线尾部，所述五频天线尾部和所述2.4G天线头部之间设有7mm-13mm的隔离间距。本发明在两根天线的辐射体之间做了7mm-13mm的隔离间距并采用同一个参考地平面，解决兼容多种无线通讯模式和不同通讯模式间的信号干扰。

说明书

技术领域

本发明涉及天线领域，尤其涉及一种多模块共用天线和包含有多模块共用 天线的POS机。

背景技术

现代通讯系统中，有越来越多的通讯方式在人们的日常工作、生活中应用 到，因此通常会有多种不同类型的通讯方式在整机中共存，例如典型的远距离 无线通讯(GPRS/CDMA/3G)和近距离的无线通讯(WIFI/BLUETOOTH)共存，由 于此两类通讯模块一般会在整机中共存，不可避免的会要求有各自的天线。

现在一般的做法是天线各自放置在不同的地方，为了避免干扰，通常会选 择尽量远的地方，这就造成了结构设计时要预留出较多的位置；同时，由于现 在的手持设备越做越小，即使两个天线离得很远，也很有可能存在相互之间的 干扰，影响通讯质量。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种多模块共用天线和包含有多模块共 用天线的POS机，用以兼容多种无线通讯模式并解决不同通讯模式之间的信号 干扰，安装便捷，结构简单。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种多模块共 用天线，包括天线本体和辐射片，所述天线本体与所述辐射片垂直固定，所述 天线本体包括基板、五频天线和2.4G天线，所述五频天线、2.4G天线均印刷在 所述基板上，并且所述五频天线、2.4G天线均与所述辐射片焊接；所述辐射片 与外置PCB板的接地端电连接；所述五频天线包括五频天线头部和五频天线尾 部，所述2.4G天线包括2.4G天线头部和2.4G天线尾部；所述五频天线尾部和 所述2.4G天线头部相邻，且两者之间设有7mm-13mm的隔离间距；所述五频天 线匹配的工作频段包括CDMA800M、GSM900M、GSM1800M、PCS1900M和 IMT-2000；所述2.4G天线匹配的工作频率为2400MHz-2500MHz。

其中，所述五频天线还包括五频天线馈入点和五频天线馈线；所述五频天 线馈线与所述五频天线馈入点电连接，所述五频天线馈入点接收到的工作在5 频工作频段的无线电波信号通过所述五频天线馈线传送至外置PCB板上；所述 2.4G天线还包括2.4G天线馈入点和2.4G天线馈线；所述2.4G天线馈线与所述 2.4G天线馈入点电连接，所述2.4G天线馈入点接收到的工作频率为 2400MHz-2500MHz的无线电波信号通过所述2.4G天线馈线传送至外置PCB板 上。

其中，所述隔离间距为8mm。

其中，所述辐射片为铜箔。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种包含多 模块共用天线的POS机，包括PCB板、天线支架、信号收发器和多模块共用天 线；所述多模块共用天线包括天线本体和辐射片，所述天线本体与所述辐射片 垂直固定，所述天线本体包括基板、五频天线和2.4G天线，所述五频天线、2.4G 天线均印刷在所述基板上，并且所述五频天线、2.4G天线均与所述辐射片焊接； 所述辐射片与外置PCB板的接地端电连接；所述五频天线包括五频天线头部和 五频天线尾部，所述2.4G天线包括2.4G天线头部和2.4G天线尾部，所述五频 天线尾部和所述2.4G天线头部相邻，且两者之间设有7mm-13mm的隔离间距； 所述五频天线匹配的工作频段包括CDMA800M、GSM900M、GSM1800M、 PCS1900M和IMT-2000；所述2.4G天线匹配的工作频率为2400MHz-2500MHz； 所述信号收发器包括第一信号收发器和第二信号收发器；所述第一信号收发器 包括用于接收5频工作频段无线电波的五频天线RF接口，所述第二信号收发器 包括用于接收工作频率为2400MHz-2500MHz的无线电波的2.4G天线RF接口； 所述辐射片固定于所述PCB板上，所述基板固定于所述天线支架上。

其中，所述五频天线还包括第一馈线，所述第一馈线与所述信号收发器电 连接，所述五频天线RF接口接收到的工作在5频工作频段的无线电波信号通过 所述第一信号收发器传送至所述PCB板上；所述2.4G天线还包括第二馈线，所 述第二馈线与所述信号收发器电连接，所述2.4G天线RF接口接收到的工作频 率为2400MHz-2500MHz的无线电波信号通过所述第二信号收发器传送至所述 PCB板上。

其中，所述基板采用背胶与所述天线支架相固定。

其中，所述隔离间距为8mm。

其中，所述辐射片为铜箔。

本发明的有益效果是：区别于现有技术不同无线模块通讯中经常出现信号 干扰，本发明提供一种多模块共用天线，包括天线本体和辐射片，辐射片为天 线本体提供了所需的辐射面积，由于辐射片与天线垂直固定，这样，天线安装 的时候只要将辐射片与设备平行固定的时候，天线就能够垂直于设备，从而达 到更好的信号接收效果。所述天线本体包括基板和天线，所述天线印制在所述 基板上，所述天线包括五频天线和2.4G天线，所述五频天线匹配的工作频段包 括CDMA800M、GSM900M、GSM1800M、PCS1900M和IMT-2000；所述2.4G 天线匹配的工作频率为2400MHz-2500MHz，五频天线接收远距离无线电波， 2.4G天线接收近距离无线电波，并且所述五频天线、2.4G天线之间设有 7mm-13mm的隔离间距，并且所述五频天线、2.4G天线均与所述辐射片焊接。 这样，在实际使用中，就能够实现兼容多种无线通讯模式并解决不同通讯模式 之间的信号干扰。

附图说明

图1是本发明提供的多模块共用天线的结构图；

图2是本发明提供的多模块共用天线与POS机连接的结构图；

图3是本发明提供的多模块共用天线与POS机连接的结构图；

图4是本发明提供的五频天线的电压驻波比；

图5是本发明提供的2.5G天线的电压驻波比；

其中：

1：五频天线馈线，2：五频天线馈入点，3：五频天线，4：2.4G天线馈线， 5：2.4G天线馈入点，6：2.4G天线，7：基板，8：焊点，9：辐射片，10：五 频天线头部，11：五频天线尾部，12：2.4G天线头部，13：2.4G天线尾部，A： 隔离间距，14：接地端，15：信号收发器，16：第一馈线插座，17：第二馈线 插座，18：第一馈线，19：第二馈线，20：PCB板，21：天线支架。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合 实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，本发明提供一种多模块共用天线，包括天线本体和辐射片9， 所述天线本体与所述辐射片9垂直固定，所述天线本体包括基板7、五频天线3 和2.4G天线6，所述五频天线3、2.4G天线6均印刷在所述基板7上，并且所 述五频天线3、2.4G天线6均与所述辐射片9焊接，所述辐射片9与外置PCB 板的接地端14电连接；所述五频天线3包括五频天线头部10和五频天线尾部 11，所述2.4G天线6包括2.4G天线头部12和2.4G天线尾部13，所述五频天 线尾部11和所述2.4G天线头部12相邻，且两者之间设有7mm-13mm的隔离间 距A，并且所述五频天线头部10到所述2.4G天线头部12的距离大于所述五频 天线尾部11到所述2.4G天线头部12的隔离间距A；所述五频天线3匹配的工 作频段包括CDMA800M、GSM900M、GSM1800M、PCS1900M和IMT-2000； 所述2.4G天线6匹配的工作频率为2400MHz-2500MHz。所述五频天线3还包 括五频天线馈入点2和五频天线馈线1；所述五频天线馈线1与所述五频天线馈 入点2电连接，所述五频天线馈入点2接收到的工作在5频工作频段的无线电 波信号通过所述五频天线馈线1传送至外置PCB板上；所述2.4G天线6还包括 2.4G天线馈入点5和2.4G天线馈线4；所述2.4G天线馈线4与所述2.4G天线 馈入点5电连接，所述2.4G天线馈入点5接收到的工作频率为 2400MHz-2500MHz的无线电波信号通过所述2.4G天线馈线4传送至外置PCB 板上。作为优选的，所述辐射片9为铜箔。由于天线辐射需要一定的面积，如 果辐射面积太小的话性能指标就达不到，因此需要增加一个辐射片9，用以提高 其性能。而且，本发明的辐射片9与天线本体垂直固定，同时辐射片9贴在外 置PCB主板上，并与主板的接地端相连接，这样就能使得天线本体与主板也垂 直固定，既能够保证天线的接收性能，又不因为增加辐射片9而增加了设备的 厚度。

本发明提供的五频天线3匹配的工作频段包括CDMA800M、GSM900M、 GSM1800M、PCS1900M和IMT-2000；本发明提供的2.4G天线6匹配的工作频 率为2400MHz-2500MHz。本领域的技术人员不难看出，本发明提供的五频天线 3所匹配的工作频段是远程无线电波，2.4G天线6所匹配的工作频率是近程无 线电波，通过隔离措施，也就实现了五频天线3和2.4G天线6同时工作时，不 互相干扰。在本发明中，隔离措施是通过增加天线隔离度来实现的。所谓的天 线隔离度就是指一个天线发射信号，通过另一个天线接收的信号与该发射天线 信号的比值，单位一般为dB；影响天线隔离度的注意因素有：天线工作频段、 距离、辐射方向等。

本方案涉及到的5频WWAN天线和2.4G WLAN天线两根天线，各自的工 作频率分别如下：

  5频WWAN   WLAN   工作频段(HZ)   824M-960M；1710M-2170M   2400M-2500M

在该方案设计中，由于PDA、POS机本身内部空间很紧凑，能够利用到的 空间很少，因此在天线设计上，尽量让天线的工作频段局限在各自的区域内， 就能够做到较高的隔离度，把天线之间的互相干扰降到最低。如图1中所示， 在设计中，根据两根天线参数的调试，最终两根天线的辐射体之间做了 7mm-13mm的隔离间距A，优选的，该隔离间距A为8mm。同时两根天线采用 同一个参考地平面，焊点8则是用来焊接五频天线馈线1与与辐射片9、以及 2.4G天线馈线4与辐射片9的，五频天线与2.4G天线共用辐射片9这一参考地 平面。这样在设计上能够较好的消除天线间的影响。

上述提到的隔离间距A是根据调试两根天线的参数最终得到的，隔离间距 A是可以随着天线参数的变化而变化的，也是可以随着POS机内部空间的大小 而变化。

请参阅图2及图3，本发明提供一种包含有多模块共用天线的POS机，包 括PCB板20、天线支架21、信号收发器15和多模块共用天线；所述多模块共 用天线包括天线本体和辐射片9，所述天线本体与所述辐射片9垂直固定，所述 天线本体包括基板7、五频天线3和2.4G天线6，所述五频天线3、2.4G天线6 均印刷在所述基板7上，并且所述五频天线3、2.4G天线6均与所述辐射片9 焊接；所述辐射片9与外置PCB板的接地端电连接；所述五频天线3包括五频 天线头部10和五频天线尾部11，所述2.4G天线6包括2.4G天线头部12和2.4G 天线尾部13，所述五频天线尾部11和所述2.4G天线头部12相邻，且两者之间 设有7mm-13mm的隔离间距A，并且所述五频天线头部10到所述2.4G天线头 部12的距离大于所述五频天线尾部11到所述2.4G天线头部12的隔离间距A； 所述五频天线3匹配的工作频段包括CDMA800M、GSM900M、GSM1800M、 PCS1900M和IMT-2000；所述2.4G天线6匹配的工作频率为 2400MHz-2500MHz；所述信号收发器15包括第一信号收发器和第二信号收发 器；所述第一信号收发器包括用于接收5频工作频段无线电波的五频天线RF接 口，所述第二信号收发器包括用于接收工作频率为2400MHz-2500MHz的无线 电波的2.4G天线RF接口；所述辐射片9固定于所述PCB板上，所述基板7固 定于所述天线支架21上。所述五频天线3还包括第一馈线18，所述第一馈线 18与所述信号收发器15通过第一馈线插座16电连接，所述五频天线RF接口 接收到的工作在5频工作频段的无线电波信号通过所述第一信号收发器传送至 所述PCB板20上；所述2.4G天线6还包括第二馈线19，所述第二馈线19与 所述信号收发器15通过第二馈线插座17电连接，所述2.4G天线RF接口接收 到的工作频率为2400MHz-2500MHz的无线电波信号通过所述第二信号收发器 传送至所述PCB板20上。

优选的，所述基板7采用背胶与所述天线支架21相连固定。

优选的，所述隔离间距A为8mm。隔离间距A是根据调试两根天线的参数 最终得到的，隔离间距A是可以随着天线参数的变化而变化的，也是可以随着 POS机内部空间的大小而变化。

优选的，所述辐射片9为铜箔。由于天线辐射需要一定的面积，如果辐射 面积太小的话性能指标就达不到，因此需要增加一个辐射片9，用以提高其性能。 而且，本发明的辐射片9与天线本体垂直固定，同时辐射片9贴在外置PCB主 板上，并与主板的接地端相连接，这样就能使得天线本体与主板也垂直固定， 既能够保证天线的接收性能，又不因为增加辐射片9而增加了设备的厚度。

本发明提供的包含有多模块共用天线的POS机的设计方案具体如下：

由于POS机器内部设置有打印机，摄像头、扫描头等器件，这些器件的自 身的辐射会对天线的性能造成影响，因此在安装的时候就必须尽量的远离这些 较大的金属器件；另外还考虑到天线的强辐射性会对板上敏感模块的信号干扰， 因此天线就需要远离磁卡头、SIM卡座等敏感模块；再考虑到现有很多POS机 为PDA式的手持设备，人手的握手习惯一般是握与设备的两端，因此把天线1 置机器的顶端，才能减小人手的影响，综合考虑上述因素，本发明提供的多模 块共用天线的安装就需要设置在设备的侧面，同时其接收的角度，最好是垂直 于设备的，因此本发明采用的辐射片9其固定于POS机的PCB主板上，且设置 于主板的靠近设备侧面的边缘，而本发明的天线本体的基板7，就与该辐射片9 相垂直，且靠近设备的侧面，当设备平放时候，天线的接收范围就在于设备的 顶端，这样就能消除人手对天线信号的屏蔽效果了。并且，在该方案设计中， 由于PDA POS本身内部空间很紧凑，能够利用到的空间很少，因此在天线设计 上，尽量让天线的工作频段局限在各自的区域内，就能够做到较高的隔离度， 把天线之间的互相干扰降到最低。如图1中所示，在设计中，两根天线的辐射 体之间做了7mm-13mm的隔离间距A，同时两根天线采用同一个参考地平面， 优选的，隔离间距A为8mm，焊点8则是用来辐射片9与PCB板，五频天线3 与2.4G天线6共用辐射片9这一参考地平面。这样在设计上能够较好的消除天 线间的影响。

请参阅图4及图5，此为本发明提供的多模块共用天线中五频天线的驻波 比，所述驻波比全称为电压驻波比，即VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)。

驻波比的原理是：在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最 大电压振幅Vmax，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减 为最小电压振幅Vmin，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。 这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的声压幅值Vmax与波节处的声 压Vmin幅值之比。在无线电通信中，天线与馈线的阻抗不匹配或天线1与发射 机的阻抗不匹配，高频能量就会产生反射折回，并与前进的部分干扰汇合发生 驻波。为了表征和测量天线系统中的驻波特性，也就是天线中正向波与反射波 的情况，人们建立了“驻波比”这一概念，

SWR＝R/r＝(1+K)/(1-K)，

反射系数K＝(R-r)/(R+r)(K为负值时表明相位相反)，

上式中R和r分别是输出阻抗和输入阻抗。当两个阻抗数值一样时，即达 到完全匹配，反射系数K等于0，驻波比为1。这是一种理想的状况，实际上总 存在反射，所以驻波比总是大于1的。

图3中所包括的频段为824M-960M和1710M-2170M，CDMA800M、 GSM900M、GSM1800M、PCS1900M和IMT-2000也列在其中。824M-960M驻 波比为2-2.5之间，1710M-2170M其驻波比为1-1.5之间。图4为本发明提供的 2.4G天线的驻波比。2.4G天线的工作频率为2400MHz-2500MHz，其驻波比在 1-1.5之间。

上述数据表明，五频天线和2.4G天线的驻波比是偏小、接近1的，这说明， 其输出阻抗和输入阻抗是比较匹配的，且两根天线间的干扰是很小的。

综上所述，本发明提供的多模块共用天线利用两根天线的辐射体之间做了 7mm-13mm的隔离间距，并且两根天线采用同一个参考地平面，实现了兼容多 种无线通讯模式并解决不同通讯模式之间的信号干扰。此外，其利用辐射片9 与天线的垂直固定的结构，使得本发明可在较小的体积范围内，不需要实用其 他寄生耦合单元技术来补偿天线的增益，提高了产品的实用性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利 用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相 关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。