本發(fā)明涉及射頻技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種采用新型阻抗匹配結(jié)構(gòu)的多頻LTE天線。

背景技術(shù)：

在手機(jī)中，天線的性能影響了手機(jī)的可通訊能力，直接決定了手機(jī)的發(fā)射、接收性能，甚至天線設(shè)計(jì)的好壞決定了該手機(jī)在市場(chǎng)的生存空間。從目前技術(shù)發(fā)展來(lái)看，LTE(Long Term Evolution，3G的長(zhǎng)期演進(jìn))技術(shù)是第四代移動(dòng)通信(4G)及其延續(xù)發(fā)展的核心技術(shù)。LTE與3G相比，在技術(shù)和應(yīng)用上均有質(zhì)的飛躍：具有更高的通信速率(最高達(dá)到100Mbit/s，極大地提高頻譜利用率，有效地緩解當(dāng)前日趨嚴(yán)重的頻譜資源矛盾。698-960MHz是發(fā)展LTE和LTE_A(LTE_Advanced，LTE技術(shù)的演進(jìn))技術(shù)的關(guān)鍵頻段，而我國(guó)目前分配給LTE的頻段主要位于1.7-2.6GHz之間，缺乏低頻段。在實(shí)現(xiàn)LTE技術(shù)的規(guī)?；涂沙掷m(xù)發(fā)展過(guò)程中，工作帶寬覆蓋698-960MHz頻段和1.7-2.6GHz頻段的小型多頻LTE天線的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為當(dāng)今研究熱點(diǎn)。這種天線同時(shí)適用于LTE和LTE_A系統(tǒng)中，可以避免天線引起的兼容問(wèn)題。然而，698-960MHz頻段比較低，在保持小天線尺寸的前提下，實(shí)現(xiàn)完全覆蓋該頻段的天線設(shè)計(jì)，具有一定的難度。

目前解決這一個(gè)設(shè)計(jì)難題的方法是采用多個(gè)輻射單元組成的組合天線，引入由集總電容和電感組成的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，在天線的輻射單元的合適位置上加入集總電容/分布電容/集總電感/分布電感?，F(xiàn)有的這些設(shè)計(jì)方法會(huì)增加天線的設(shè)計(jì)難度及加工成本，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的靈活性較差。

由此可見(jiàn)，如何克服現(xiàn)有技術(shù)中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及靈活性較差的問(wèn)題是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種采用新型阻抗匹配結(jié)構(gòu)的多頻LTE天線，用于克服現(xiàn)有技術(shù)中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及靈活性較差的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種采用新型阻抗匹配結(jié)構(gòu)的多頻LTE天線，包括基板1、分別印制在所述基板1正面2的第一輻射金屬帶8、第一金屬貼片11、微帶線16、印制在所述基板1背面3的地板4、第二輻射金屬帶7、第二金屬貼片20；

所述地板4、所述第二輻射金屬帶7、所述第二金屬貼片20在同一平面上，所述第一輻射金屬帶8與所述第二輻射金屬帶7具有第一重疊部分9且均為C狀，開(kāi)口均朝向所述地板4，所述第二金屬貼片20被閉合環(huán)形縫隙15分割為環(huán)形貼片12和中央貼片13，所述第一金屬貼片11和所述第二金屬貼片20具有第二重疊部分14和非重疊部分，所述第二重疊部分14包括所述中央貼片13，所述第一金屬貼片11和所述中央貼片13通過(guò)金屬探針5連接，所述環(huán)形貼片12的一端與所述第二輻射金屬帶7連接，所述環(huán)形貼片12的另一端通過(guò)金屬短路線18與所述地板4相接于短路點(diǎn)19且通過(guò)短路探針6與所述第一輻射金屬帶8連接。

優(yōu)選地，所述微帶線16為50Ω的微帶線。

優(yōu)選地，所述第二輻射金屬帶7的末端10寬度大于所述第二輻射金屬帶7的其余部分的寬度。

優(yōu)選地，所述第二輻射金屬帶7的末端10寬度為4.5mm，所述第二輻射金屬帶7的其余部分的寬度為2mm。

優(yōu)選地，所述中央貼片13為矩形。

優(yōu)選地，所述第一金屬貼片11為矩形。

優(yōu)選地，所述第二金屬貼片20為矩形，所述第二金屬貼片20的寬度與所述第一金屬貼片的寬度相同，所述第二金屬貼片20的長(zhǎng)度大于與所述第一金屬貼片的長(zhǎng)度。

優(yōu)選地，所述第一金屬貼片11關(guān)于所述地板4對(duì)稱(chēng)。

優(yōu)選地，所述基板1為矩形，所述地板4為矩形。

本發(fā)明所提供的多頻LTE天線，金屬探針和金屬短路線分別構(gòu)成兩個(gè)分布電感器，第一金屬貼片與中央貼片和環(huán)形貼片的重疊部分和閉合環(huán)形縫隙分別構(gòu)成兩個(gè)分布電容器，這些分布電感器和分布電容器構(gòu)成一個(gè)新型的阻抗匹配結(jié)構(gòu)，因此該天線可以在不增加天線尺寸和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的前提下有效地改善天線的阻抗匹配，并且該天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的所需的集總元件來(lái)說(shuō)，成本較低。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖做簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多頻LTE天線的正視圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多頻LTE天線的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種圖1中去掉金屬探針5和閉合環(huán)形縫隙15后的多頻LTE天線的正視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種圖1中去掉金屬探針5后的多頻LTE天線的正視圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種圖1對(duì)應(yīng)的天線的帶寬|S₁₁|的頻率響應(yīng)曲線圖；

圖中，1為基板、2為基板1的正面、3為基板1的背面、4為地板、7為第二輻射金屬帶、8為第一輻射金屬帶、9為第一輻射金屬帶8與第二輻射金屬帶7的第一重疊部分、10為第二輻射金屬帶7的末端、11為第一金屬貼片、12為第二金屬貼片20的環(huán)形貼片、13為第二金屬貼片20的中央貼片、14為第一金屬貼片11和第二金屬貼片20的第二重疊部分、15為第二金屬貼片20的閉合環(huán)形縫隙、16為微帶線、17為饋點(diǎn)、18為金屬短路線、19為短路點(diǎn)、20為第二金屬貼片。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下，所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。

本發(fā)明的核心是提供一種采用新型阻抗匹配結(jié)構(gòu)的多頻LTE天線，用于克服現(xiàn)有技術(shù)中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及阻抗匹配靈活性較差的問(wèn)題。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多頻LTE天線的正視圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多頻LTE天線的側(cè)視圖。如圖所示，多頻LTE天線包括基板1、分別印制在基板1正面2的第一輻射金屬帶8、第一金屬貼片11、微帶線16、印制在基板1背面3的地板4、第二輻射金屬帶7、第二金屬貼片20。

地板4、第二輻射金屬帶7、第二金屬貼片20在同一平面上，第一輻射金屬帶8與第二輻射金屬帶7具有第一重疊部分9且均為C狀，開(kāi)口均朝向地板4，第二金屬貼片20被閉合環(huán)形縫隙15分割為環(huán)形貼片12和中央貼片13，第一金屬貼片11和第二金屬貼片20具有第二重疊部分14和非重疊部分，第二重疊部分14包括中央貼片13，第一金屬貼片11和中央貼片13通過(guò)金屬探針5連接，環(huán)形貼片12的一端與第二輻射金屬帶7連接，環(huán)形貼片12的另一端通過(guò)金屬短路線18與地板4相接于短路點(diǎn)19且通過(guò)短路探針6與第一輻射金屬帶8連接。

在具體實(shí)施中，基板1可以為矩形，地板4也可以為矩形，如圖1所示，地板4印制在基板1的下部分，基板1上部分的空余區(qū)域中印制第二輻射金屬帶7、第二金屬貼片20?；?的介質(zhì)可以選用FR4介質(zhì)，介電常數(shù)為4.4，厚度為1.6mm?？梢岳斫獾氖?，基板1的各個(gè)參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需求選取，上述具體參數(shù)只是一種應(yīng)用場(chǎng)景，并不代表只有這一種選取方式。

在圖1中，虛線表示基板1的背面上的結(jié)構(gòu)，細(xì)實(shí)線表示基板1的正面2上的結(jié)構(gòu)，粗實(shí)線表示重疊部分。第一金屬貼片11與第二金屬貼片20具有第二重疊部分14，第二重疊部分14可以視為電容器C1，對(duì)天線進(jìn)行電容耦合饋電。

閉合環(huán)形縫隙15將第二金屬貼片20分割成兩部分，一部分是閉合環(huán)形縫隙15外側(cè)的環(huán)形貼片12，另一部分是閉合環(huán)形縫隙15內(nèi)側(cè)的中央貼片13，閉合環(huán)形縫隙15可以看作是分布電容C2。

如圖1所示，環(huán)形貼片12的左端直接與第二輻射金屬帶7連接，右端通過(guò)金屬短路線18與地板4相接于短路點(diǎn)19且通過(guò)短路探針6與第一輻射金屬帶8連接。金屬短路線18可以看作是一個(gè)分布電感器L2。在具體實(shí)施中，金屬短路線18的形狀沒(méi)有要求，總長(zhǎng)度可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，例如在一種具體實(shí)施方式中，可以為20mm，寬度為0.4mm。

第一金屬貼片11和中央貼片13通過(guò)金屬探針5連接，金屬探針5可以視為一個(gè)分布電感器L1。

由上述說(shuō)明可知，因?yàn)殚]合環(huán)形縫隙15的存在，環(huán)形貼片12和中央貼片13相分離，所以本發(fā)明提出的天線仍舊屬于耦合饋電。

其中，在一種具體實(shí)施方式中，第一金屬貼片11和中央貼片13均為矩形。第二金屬貼片20為矩形，第二金屬貼片20的寬度與第一金屬貼片11的寬度相同，第二金屬貼片20的長(zhǎng)度大于與第一金屬貼片11的長(zhǎng)度。

本實(shí)施例提供的多頻LTE天線，饋電探針和金屬短路線分別構(gòu)成兩個(gè)分布電感器，第一金屬貼片與中央貼片和環(huán)形貼片的重疊部分和閉合環(huán)形縫隙分別構(gòu)成兩個(gè)分布電容器，這些分布電感器和分布電容器構(gòu)成本發(fā)明提出的新型阻抗匹配結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)調(diào)整這些分布電容器和電感器的尺寸來(lái)控制阻抗匹配電路的電感和電容的大小，從而得到理想的阻抗匹配效果。因此該天線可以在不增加天線尺寸和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的前提下有效地改善天線的阻抗匹配，并且該天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的所需的集總元件來(lái)說(shuō)，成本較低。

需要說(shuō)明的是，對(duì)于圖2中，金屬探針5和短路探針6疊加在一起，因此，圖2中較粗的部分的上部分為饋電探針5，下部分為短路探針6。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，微帶線16為50Ω的微帶線16。

如圖1所示，微帶線16的一端與第一金屬片連接，另一端為饋點(diǎn)17，通過(guò)饋電與饋源連接，實(shí)現(xiàn)饋電。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，第二輻射金屬帶7的末端寬度大于第二輻射金屬帶7的其余部分的寬度。

如圖1所示，第二輻射金屬帶7的末端被加寬，加寬部分在圖中的標(biāo)號(hào)為10，通過(guò)加寬第二輻射金屬帶7的末端，可以提高輻射效率，改善阻抗帶寬。在一種實(shí)施例中，第二輻射金屬帶7的末端寬度為4.5mm，第二輻射金屬帶7的其余部分的寬度為2mm。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，第一金屬貼片11關(guān)于地板4對(duì)稱(chēng)。

可以理解的是，第一金屬貼片11如果不關(guān)于地板4對(duì)稱(chēng)的話，則導(dǎo)致地板4上的電流不均勻，如果關(guān)于地板4對(duì)稱(chēng)的話，則可以使得地板4上的電流均勻，達(dá)到更好的效果。

為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員更加清楚本發(fā)明提供的多頻LTE天線，下面以具體的仿真圖示進(jìn)行說(shuō)明。

上文中C1、C2和L1、L2構(gòu)成了一個(gè)有效的阻抗匹配結(jié)構(gòu)或者說(shuō)是耦合饋電結(jié)構(gòu)。合理地設(shè)置C1，C2和L1和L2的大小，就可以有效地改善阻抗匹配，對(duì)第一輻射金屬帶8和第二輻射金屬帶7進(jìn)行有效的饋電，從而得到理想的、具有一定頻率選擇性的阻抗帶寬。

如果將閉合環(huán)形縫隙15和金屬探針5去掉，低頻時(shí)，由于第二重疊部分14的容抗比較大，容易造成阻抗失配，無(wú)法完全覆蓋LTE700頻段。因此，引入金屬探針5以抑制低頻時(shí)天線輸入阻抗的容性過(guò)大，改善阻抗匹配。引入饋電探針5之后，如果沒(méi)有閉合環(huán)形縫隙15的存在，第二重疊部分14的作用將變得非常弱，而且天線變成了直接饋電，而不是電容耦合饋電，此時(shí)天線輸入阻抗的感性將大幅度增加，造成天線的輸入阻抗嚴(yán)重失配。為了解決這個(gè)問(wèn)題，進(jìn)一步引入了閉合環(huán)形縫隙15。這樣一方面可以保持天線的電容耦合饋電，另一方面閉合環(huán)形縫隙15可以作為一個(gè)電容器。在700MHz附近，第二重疊部分14的容抗比較小，由于金屬探針5的引入，使得電路的感抗比較大，，但是閉合環(huán)形縫隙15的存在，也引入了一部分的電容，所以金屬探針5雖然有效地增加了天線輸入阻抗的感抗，但是閉合環(huán)形縫隙15的存在又增加了電路的容抗，所以使得天線的輸入阻抗由容性變成了弱感性，故700MHZ附近的阻抗匹配得到有效地改善，而且產(chǎn)生了一個(gè)新的諧振點(diǎn)，天線的低頻帶寬有效地覆蓋了698-1088MHz頻段。

如果將閉合環(huán)形縫隙15和金屬探針5去掉，由于隨著頻率的增長(zhǎng)，第二重疊部分14的容抗變小，而與地板4相連接的金屬短路線18的感抗會(huì)增加，造成輸入阻抗呈現(xiàn)感性。加入饋電探針5后，隨著頻率增大，對(duì)于沒(méi)有閉合環(huán)形縫隙15的天線來(lái)說(shuō)，由于第二重疊部分14的容抗相對(duì)變小，饋電探針5的感抗變大了，此時(shí)可以認(rèn)為電流主要通過(guò)該第二重疊部分14耦合到天線輻射單元上的，所以電路呈現(xiàn)了比較大的容性，因此阻抗匹配并不能得到改善，反而變得更差了。因此引入金屬探針5后，再引入閉合環(huán)形縫隙15的話，此時(shí)金屬探針5與閉合環(huán)形縫隙15為串聯(lián)狀態(tài)，閉合環(huán)形縫隙15的引入，使得饋電探針5所在的支路的感抗值變小，該支路的感抗不再是無(wú)窮大狀態(tài)，然而該支路仍舊呈現(xiàn)的是感性，可以等效為一個(gè)電感，該電感與第二重疊部分14構(gòu)成的電容C1是并聯(lián)的狀態(tài)，它們的并聯(lián)有效地減小了這兩個(gè)支路對(duì)外呈現(xiàn)的電容的容抗，再和金屬短路線18串聯(lián)，則對(duì)外呈現(xiàn)的電容被大大地減小了，所以在高頻(1.69-2.50GHz)得到了很好的阻抗匹配。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種圖1中去掉金屬探針5和閉合環(huán)形縫隙15后的多頻LTE天線的正視圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種圖1中去掉金屬探針5后的多頻LTE天線的正視圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種圖1對(duì)應(yīng)的天線的帶寬|S₁₁|的頻率響應(yīng)曲線圖。

為了驗(yàn)證本發(fā)明提出的多頻LTE手機(jī)天線，進(jìn)行了圖1對(duì)應(yīng)的天線的帶寬|S₁₁|的頻率響應(yīng)曲線圖(圖5)、圖1、圖3和圖4對(duì)應(yīng)的天線的帶寬|S₁₁|的頻率響應(yīng)曲線圖以及圖1、圖3和圖4對(duì)應(yīng)的阻抗的頻率響應(yīng)曲線圖。

仿真結(jié)果表明圖1所示的天線能夠獲得的高低頻帶寬均為-10dB帶寬，所以與已有的多頻LTE手機(jī)天線相比較，本申請(qǐng)?zhí)岢龅奶炀€設(shè)計(jì)具有更低的反射能量，更高的輻射效率。另外，本發(fā)明中的天線設(shè)計(jì)的低頻和高頻帶寬曲線的邊緣均比較陡峭，具有比較好頻率選擇性，可以降低對(duì)級(jí)聯(lián)在天線后端的濾波器的性能要求，而且本設(shè)計(jì)采用的平面結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以降低生產(chǎn)成本，適用于各種多功能小型手持設(shè)備中。綜上所述，圖1所示的天線能夠在-10dB阻抗帶寬下能有效地覆蓋698-1088MHz頻段和1.69-2.50GHz頻段且具有良好頻率選擇性。

多頻LTE天線可以用在終端設(shè)備上，例如終端設(shè)備為手機(jī)或平板電腦。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的采用新型阻抗匹配結(jié)構(gòu)的多頻LTE天線進(jìn)行了詳細(xì)介紹。說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)于實(shí)施例公開(kāi)的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開(kāi)的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法部分說(shuō)明即可。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。