本实用新型属于天线技术领域，具体涉及一种三频天线以及智能穿戴设备。
背景技术：
随着科学技术的发展和生活质量水平的提高，人们越来越希望电子产品轻量化。特别是如智能手表、智能手环、vr、va等可穿戴设备，人们都希望具有其轻薄的外观。受限于该可穿戴设备的产品体积小、功能多、因此在设计天线时难度较大。
随着物联网技术和无线通信技术的快速发展，越来越多的无线频段被制定，这就需要天线能够工作在更多的频段上。
目前，电子设备中的天线大多采用单一的多枝节技术或者开槽技术实现多频功能。采用多枝节技术的天线因一个枝节产生一个频段，所以需要多个枝节实现多频，导致天线尺寸大，难以实现小型化设计，不能适应电子设备小型化与轻薄化的要求。
技术实现要素：
本实用新型的目的之一在于提供一种三频天线，用于实现天线小尺寸及三频段性能。
为了解决上述技术问题，本实用新型所提出如下技术方案予以解决：
本申请涉及一种三频天线，其特征在于，其包括：介质板；平面倒f天线，其包括：平面单元，其置于所述介质板的一侧表面上，靠近所述平面单元的边缘在所述平面单元刻蚀第一缝隙第二缝隙和第三缝隙，所述第一缝隙和第二缝隙相互平行；短接单元，其连接位于所述第一缝隙和第二缝隙之间的部分，并沿与所述一侧表面所在平面垂直的方向延伸并形成馈地点；馈电单元，其连接靠近所述第二缝隙的部分，并沿与所述一侧表面所在平面垂直的方向延伸并形成馈电点；寄生单元，其设置在所述平面倒f天线的一侧，且包括位于所述一侧表面上的第一寄生分支和与所述第一寄生分支垂直对接第二寄生分支，所述第二寄生分支具有馈地点，所述第三缝隙朝向所述第一寄生分支。
在本申请中，所述馈电单元、短接单元和第二寄生分支位于同一平面上，且分别垂直于所述介质板的一侧表面所在平面的同一侧边。
在本申请中，所述介质板包括：横向部，所述平面单元置于所述横向部的一侧面上；竖向部，其用于支撑所述横向部。
在本申请中，所述平面单元呈l型，其包括：横向单元；竖向单元，其与横向单元垂直对接；所述第一缝隙和第二缝隙分别从所述横向单元的长度方向的外侧边开始，沿所述竖向单元的长度方向延伸；所述第三缝隙从所述竖向单元的长度方向开始，沿所述横向单元的长度方向延伸。
在本申请中，所述平面倒f天线的高度h=5.2mm，宽度w_ant=10mm，长度l_ant=16.5mm；所述第一寄生分支距离所述平面倒f天线的距离l8=1mm，所述第一寄生分支沿所述平面倒f天线的长度方向的长度l6=5.5mm，沿所述平面倒f天线的宽度方向的宽度w6=0.5mm。
在本申请中，所述横向单元沿所述平面倒f天线的宽度方向的长度为14.5mm，沿所述平面倒f天线的长度方向的长度w1=1.4mm；所述竖向单元沿所述平面倒f天线的宽度方向的长度l9=5mm，沿所述平面倒f天线的长度方向的宽度l_ant=16.5mm；所述第一缝隙的深度l2=9mm，宽度w2=1mm，且距离所述横向单元的自由端距离l1=11.8mm；所述第二缝隙的深度l4=7mm，宽度w4=0.6mm，且距所述第一缝隙的距离w3=0.6mm；所述第三缝隙的深度l5=0.2mm，沿所述平面倒f天线的长度方向的开口宽度w5=6.5mm，且所述第三缝隙距离沿所述横向单元的长度方向的外侧边的距离为1.3mm。
本实用新型提供的三频天线，具有如下有益效果和优点：
（1）通过开设第一缝隙，能够改变天线形状，并调节平面单元中辐射单元的长度和宽度，使天线工作在第一谐振点；通过开设第二缝隙，能够调节天线的阻抗，并配合第三缝隙，改变天线电流路径，使天线工作在第二谐振点；通过开设第三缝隙并配合寄生单元，调节天线的阻抗，实现天线工作在第三谐振点，以实现天线的三频段性能；
（2）该三频天线结构简单，易于制造，且能够实现小尺寸，有利于产品小型化及轻薄化设计。
本实用新型的目的之二在于提供一种智能穿戴设备，用于实现智能穿戴设备中天线小尺寸及三频段设计，有利于产品小型化及轻薄化设计，提升产品卖点。
为了解决上述技术问题，本实用新型所提出如下技术方案予以解决：
一种智能穿戴设备，其包括pcb板，且所述pcb板上设置射频输出端和接地端，其特征在于，所述智能穿戴设备还包括：天线，其为如上所述的三频天线；其中所述介质板设置在所述pcb板的一侧，所述短接单元的馈地点和所述第二寄生分支的馈地点分别与所述接地端连接，所述馈电单元的馈电点与所述射频输出端连接。
在本申请中，所述介质板位于所述pcb板的一角部的上方，且所述平面倒f天线的宽度方向与所述pcb板的宽度方向一致，所述平面倒f天线的长度方向与所述pcb板的长度方向一致。
在本申请中，所述pcb板沿所述平面倒f天线的长度方向的长度l_pcb=85mm，宽度w_pcb=48mm。
在本申请中，所述介质板包括：横向部，其平行于所述pcb板，且所述平面单元置于所述横向部的一侧面上；竖向部，其用于支撑所述横向部于所述pcb板上。
通过将天线设置与pcb板具有一定高度，并调整天线高度，实现天线不需设置净空区域，有助于天线布置及产品设计。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍，显而易见地，下面描述的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。
图1为本实用新型提出的三频天线一个实施例的前视图；
图2为本实用新型提出的三频天线一个实施例的俯视图；
图3为本实用新型提出的三频天线一个实施例的左视图；
图4为本实用新型提出的三频天线实施例中平面倒f天线和寄生单元的尺寸标注图；
图5为本实用新型提出的三频天线工作在wlan2.4ghz频段时的电流路径仿真图；
图6为本实用新型提出的三频天线工作在wlan5.2ghz频段时的电流路径仿真图；
图7为本实用新型提出的三频天线工作在wlan5.8ghz频段时的电流路径仿真图；
图8为本实用新型提出的三频天线的s11参数的仿真图；
图9为本实用新型提出的三频天线工作在wlan2.4ghz频段时辐射效率的仿真图；
图10为本实用新型提出的三频天线工作在wlan5.2ghz和wlan5.8ghz频段时辐射效率的仿真图。
具体实施方式
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作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。
实施例一
为了实现天线的三频段，参考图1至图10，该三频天线包括介质板20、平面倒f天线30和寄生单元40。
该介质板20为载体，平面倒e天线30和寄生单元40分别设计在该介质板20上，本实施例中介质板20为介电常数为2.2，厚度为1mm的fr4板，其大小可以根据平面倒f天线30及寄生单元40的大小进行设计。
参见图1至图4，其示出了本实施例三频天线的结构。该平面倒f天线30包括平面单元31、短接单元32和馈电单元33。
平面单元31设置在介质板20的一侧表面（记为上表面），且在该平面单元31上刻蚀有第一缝隙311、第二缝隙312以及第三缝隙313，其中第一缝隙311和第二缝隙312相互平行。
短接单元32相对于介质板20的一侧表面所在平面垂向设置，且连接第一缝隙311和第二缝隙312之间的部分（称之为接地部）并沿与介质板20的一侧表面所在平面垂直的方向延伸并形成馈地点g1，用于与接地点连接。
平面单元31的远离接地部且与第一缝隙311连接的部分为三频天线的辐射部，用于向外辐射电磁信号。
平面单元31的远离接地部且与第二缝隙312连接的部分称之为三频天线的馈电部，馈电单元33连接该馈电部并沿与介质板20的一侧表面所在平面垂直的方向延伸并形成馈电点f，用于与射频馈电端连接，接收射频信号。
寄生单元40在本实施例中也为单极子天线，其设置在平面倒f天线30的一侧且与平面倒f天线30具有一定距离l8。
参见图1和图2，寄生单元40包括第一寄生分支41和第二寄生分支42，第一寄生分支41设置在介质板20的上表面上且与平面单元31具有一定距离l8，第二寄生分支42与第一寄生分支41垂直对接，且形成馈地点，用于与接地点连接。平面单元31上形成的第三缝隙313与朝向第一寄生分支41。
在本实施例中，参见图1至图3所示，第二寄生分支42、馈电单元33和短接电源32位于同一平面上，且分别垂直与所述介质板20的一侧表面所在平面的同一侧边。
参见图1和图4，在三频天线布置时，其需要保证一定的高度，以便于例如布置在pcb板10上，因此，介质板20包括横向部（未标注）和竖向部21，该竖向部21为横向部提供支撑，且该竖向部21的高度即为天线的高度，实现三频天线与pcb板10保持一定的距离，有助于优化天线性能，且无需为天线再提供一定的净空区域，有助于提高pcb板上器件布置的灵活性。
参见图1和图4，该平面单元31整体呈l型，其包括横向单元（未标注）和竖向单元（未标注），在竖向单元上开设第一缝隙311、第二缝隙312和第三缝隙313。
具体地，第一缝隙311和第二缝隙312平行开设，其从沿横向单元的长度方向的外侧边开始，沿竖向单元的长度方向延伸形成，且第一缝隙311的长度l2大于第二缝隙312的长度l4，第一缝隙311的开口宽度w2也大于第二缝隙312的开口宽度w4。
当然，第一缝隙311的长度l2和w2以及第二缝隙312的长度l4和宽度w4也可以具有其他关系，这可以由在实际测试时天线的性能确定。
第三缝隙313沿竖向单元的长度方向的外侧边开始，沿横向单元的长度方向延伸形成。第三缝隙313的长度记为l5，其开口宽度记为w5，该第三缝隙313距横向单元的长度方向的外侧边的距离为l9-w5。
参见图1、2和图4所示，本实施例中，三频天线的高度h=5.2mm，长度l_ant=16.5mm，宽度w_ant=10mm。
第一寄生分支41距离平面倒f天线30的距离l8=1mm，第一寄生分支41沿平面倒f天线30的长度方向的长度l6=5.5mm，沿平面倒f天线30的宽度方向的宽度w6=0.5mm。
继续参见图4，平面单元31的横向单元沿平面倒f天线30的宽度方向的长度为l1+w2+w4+w3+l7=11.8mm+1mm+0.6mm+0.6mm+0.5mm=14.5mm，横向单元沿平面倒f天线30的长度方向长度为w1=1.4mm。
平面单元31的竖向单元沿平面倒f天线30的宽度方向的长度l9=5mm，沿平面倒f天线30的长度方向的宽度l_ant=16.5mm。
第一缝隙311的深度l2=9mm，宽度w2=1mm，且距离横向单元的自由端距离l1=11.8mm。
第二缝隙312的深度l4=7mm，宽度w4=0.6mm，且距第一缝隙311的距离w3=0.6mm。
第三缝隙313的深度l5=0.2mm，沿平面倒f天线30的长度方向的开口宽度w5=6.5mm，且第三缝隙313距沿横向单元的长度方向的外侧边的距离为l9-w5=7.8mm-6.5mm=1.3mm。
为了方便描述三频天线所实现的三个频段（即，bt/wlan2.4ghz频段、wlan5.2ghz频段以及wlan5.8ghz频段），参见图1，其示出了三频天线的a、b、c及d四个点。
通过开设第一缝隙311，来增加平面倒f天线31的谐振模式，且配合调节辐射部的长度l1及宽度w1以实现阻抗匹配最优，以实现平面倒f天线31的四分之一波长工作模式在谐振点2.4ghz处，满足bt/wlan2.4ghz频段需求。
通过开设第二缝隙312，用于调节平面倒f天线31的阻抗，优化天线ab以及bc之间的距离，且配合开设第三缝隙313，缩短ab之间电流路径，从而实现平面倒f天线31的四分之三波长工作在谐振点5.2ghz处，满足wlan5.2ghz频段需求。
通过调节第三缝隙313，配合调节寄生单元40自身的长度l6和宽度w6，实现来调节平面倒f天线31在5.8ghz的阻抗匹配，实现寄生单元40的四分之一波长工作模式工作在谐振点5.8ghz处，满足wlan5.8ghz频段需求。
再参考图5至图7，其示出了天线在bt/wlan2.4ghz频段、wlan5.2ghz频段以及wlan5.8ghz频段下的电流路径仿真结果。
如图5所示，天线处于bt/wlan2.4ghz频段时，电流沿着平面倒f天线31的馈电点a流向辐射部的末端d点，且电流方向没有改变，且馈电点a处电流最大，d点电流最小，结合正弦波图像来看，这就意味着平面倒f天线31的总长度约为四分之一波长。
如图6所示，天线处于wlan5.2ghz频段时，将平面倒f天线31分为三个部分，a点到b点为第一段，b点到c点为第二段，c点到d点为第三段，a点电流最大，b点电流最小，c点电流反向增加至最大，d点电流减小，且电流在第一段与第二段之间的电流改变方向，结合正弦波图像来看，表明此时平面倒f天线31的总电长度为四分之三波长。
如图7所示，天线处于wlan5.8ghz频段时，寄生单元40处的电流从最大减小到最小且电流方向不改变，结合正弦波图像来看，表明寄生单元40工作在四分之一波长。
图5至图7的仿真电流路劲也验证了本天线分别工作在bt/wlan2.4ghz频段、wlan5.2ghz频段以及wlan5.8ghz频段下的工作波长。
参见图8，其示出了三频天线的s11参数的仿真图。
在s11＜-10db时，可以认为天线满足通讯要求。通过图8可以中对天线的实测仿真曲线看出，在满足s11＜-10db时，该天线能够产生低频段2.4ghz频段、高频段5.2ghz频段和5.8ghz频段。
参见图9和图10，其分别示出了天线在2.4ghz和5.2ghz&5.8ghz下的效率的仿真图。通过图9和图10看出，天线在低频段2.4ghz下，天线的辐射效率优于1dbi，而在高频段5.2ghz&5.8ghz下能够实现2dbi的辐射效率。
本实施例设计的天线通过设计寄生单元40（即单极子天线）和平面倒f天线30，实现天线在具有良好带宽及辐射效率的前提下，实现天线工作在bt/wlan2.4ghz、5.2ghzwifi和5.8ghzwifi频段内，满足天线的三频段需求；且天线的尺寸的高度h=5.2mm，长度l_ant=16.5mm，宽度w_ant=10mm，该天线尺寸为毫米级别的小尺寸，能够使用在超薄化、轻量化产品中。
实施例二
本实施例涉及一种智能穿戴设备，例如耳机、音响、智能手环、手表、ar（augmentedreality，增强现实）产品或vr（virtualreality，虚拟现实）产品，其上都需要设计天线，且随着用户对产品工作在多频段上的需要，在该些产品上设计多频天线也是亟需的。
该智能穿戴设备中设计有pcb板，该pcb板为参见体1至图3中的pcb板10，且该pcb板10具有接地端（未示出）和射频输出端（未示出）。
且该智能穿戴设备中还设置有天线，该天线为如上所述的三频天线，其结构可参见附图及实施例一中的描述获取，在此不再赘述。
参见图1至图3，介质板20设置在pcb板10的一侧，短接单元32的馈地点和第二寄生分支42的馈地点分别与pcb板10的接地端连接，且馈电单元33的馈电点与pcb板10的射频输出端连接。
本实施例中智能穿戴设备中的天线提供bt/wlan2.4ghz、5.2ghzwifi和5.8ghzwifi频段内，实现智能穿戴设备的三频段需求。
介质板20位于pcb板10的一角部的上方，如图1所示，平面倒f天线30的宽度方向（即w_ant所在方向）与pcb板10的宽度方向（即w_pcb所在方向）一致，平面倒f天线30的长度方向（即l_ant所在方向）与pcb板10的长度方向（即l_pcb所在方向）方向一致。
在本实施例中，pcb板10的长度l_pcb==85mm，宽度w_pcb=48mm。
在本实施例中，介质板20位于pcb板10的左上角，即天线也位于pcb板10的左上角。
参考图3，本实施例介质板20包括横向部（未标注）和竖向部21，该竖向部21为横向部提供支撑，用于支撑在pcb板10上，介质板20的平面单元31距pcb板10的距离即为该竖向部21的高度（也即天线的高度h），设计天线的高度h，实现三频天线与pcb板10保持一定的距离，无需为天线再提供一定的净空区域，有助于pcb板10上其他器件的布置，灵活性高，且高度h=5.2mm，天线尺寸小，有助于智能穿戴设备小型化、轻量化、轻薄化设计。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种三频天线，其特征在于，其包括：
介质板；
平面倒f天线，其包括：
平面单元，其置于所述介质板的一侧表面上，靠近所述平面单元的边缘在所述平面单元刻蚀第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙，其中所述第一缝隙和第二缝隙相互平行；
短接单元，其连接位于所述第一缝隙和第二缝隙之间的部分，并沿与所述一侧表面所在平面垂直的方向延伸并形成馈地点；
馈电单元，其连接靠近所述第二缝隙的部分，并沿与所述一侧表面所在平面垂直的方向延伸并形成馈电点；
寄生单元，其设置在所述平面倒f天线的一侧，且包括位于所述一侧表面上的第一寄生分支和与所述第一寄生分支垂直对接第二寄生分支，所述第二寄生分支具有馈地点，所述第三缝隙朝向所述第一寄生分支。
2.根据权利要求1所述的三频天线，其特征在于，
所述馈电单元、短接单元和第二寄生分支位于同一平面上，且分别垂直于所述介质板的一侧表面所在平面的同一侧边。
3.根据权利要求2所述的三频天线，其特征在于，所述介质板包括：
横向部，所述平面单元置于所述横向部的一侧面上；
竖向部，其用于支撑所述横向部。
4.根据权利要求2所述的三频天线，其特征在于，所述平面单元呈l型，其包括：
横向单元；
竖向单元，其与横向单元垂直对接；
所述第一缝隙和第二缝隙分别从所述横向单元的长度方向的外侧边开始，沿所述竖向单元的长度方向延伸；所述第三缝隙从所述竖向单元的长度方向开始，沿所述横向单元的长度方向延伸。
5.根据权利要求4所述的三频天线，其特征在于，所述平面倒f天线的高度h=5.2mm，宽度w_ant=10mm，长度l_ant=16.5mm；
所述第一寄生分支距离所述平面倒f天线的距离l8=1mm，所述第一寄生分支沿所述平面倒f天线的长度方向的长度l6=5.5mm，沿所述平面倒f天线的宽度方向的宽度w6=0.5mm。
6.根据权利要求5所述的三频天线，其特征在于，所述横向单元沿所述平面倒f天线的宽度方向的长度为14.5mm，沿所述平面倒f天线的长度方向的长度w1=1.4mm；
所述竖向单元沿所述平面倒f天线的宽度方向的长度l9=5mm，沿所述平面倒f天线的长度方向的宽度l_ant=16.5mm；
所述第一缝隙的深度l2=9mm，宽度w2=1mm，且距离所述横向单元的自由端距离l1=11.8mm；
所述第二缝隙的深度l4=7mm，宽度w4=0.6mm，且距所述第一缝隙的距离w3=0.6mm；
所述第三缝隙的深度l5=0.2mm，沿所述平面倒f天线的长度方向的开口宽度w5=6.5mm，且所述第三缝隙距离沿所述横向单元的长度方向的外侧边的距离为1.3mm。
7.一种智能穿戴设备，其包括pcb板，且所述pcb板上设置射频输出端和接地端，其特征在于，所述智能穿戴设备还包括：
天线，其为权利要求1至6中任一项所述的三频天线；
其中所述介质板设置在所述pcb板的一侧，所述短接单元的馈地点和所述第二寄生分支的馈地点分别与所述接地端连接，所述馈电单元的馈电点与所述射频输出端连接。
8.根据权利要求7所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述介质板位于所述pcb板的一角部的上方，且所述平面倒f天线的宽度方向与所述pcb板的宽度方向一致，所述平面倒f天线的长度方向与所述pcb板的长度方向一致。
9.根据权利要求8所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述pcb板沿所述平面倒f天线的长度方向的长度l_pcb=85mm，宽度w_pcb=48mm。
10.根据权利要求7所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述介质板包括：
横向部，其平行于所述pcb板，且所述平面单元置于所述横向部的一侧面上；
竖向部，其用于支撑所述横向部于所述pcb板上。
技术总结