一種應用于移動終端的天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應用于移動終端的天線，包括上下兩層印制板；下層印制板正面印刷有單極子輻射單元，單極子輻射單元電連接金屬饋電點；下層印制板背面的覆銅用作天線的輻射體的一部分，同時用作天線的主地板；上層印制板正面印刷有短路輻射單元，短路輻射單元連接到下層印制板背面的覆銅。通過在上下兩層印制板上分別印制單極子輻射單元和短路輻射單元，產(chǎn)生不同頻率的諧振，使天線可以在多頻段工作，有效減少天線占用的面積，使天線的結構緊湊，有利于實現(xiàn)天線的小型化。直接激勵下層的單極子輻射單元，并耦合給上層的短路輻射單元，可以實現(xiàn)分布式LC匹配電路，使輸入端口容抗增加，并引入分布感抗特性。
【專利說明】
一種應用于移動終端的天線
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及移動終端通信領域，特別涉及一種應用于移動終端的天線。
【背景技術】
[0002]天線作為移動終端重要的部件，是發(fā)射和接收電磁波的一個重要的無線電設備，其性能好壞直接關系到通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量，對移動通信總體性能起著非常重要的作用。當今移動通信系統(tǒng)的不斷更新?lián)Q代給移動終端天線提供了新的指標要求，設計研究滿足更寬帶寬、多頻段、高效率以及更能適應系統(tǒng)各種要求的新型小型化天線是當前國內(nèi)外終端天線領域的重要研究課題。
[0003]當今多種移動通信系統(tǒng)共存以及外圍無線設備信號如藍牙、W1-Fi和GPS等，使天線需要在多頻段工作，并且需要有較寬的帶寬來保證良好的通信質(zhì)量，目前廣泛應用于移動終端的天線有單極子天線、PIFA天線、IFA天線、loop天線等基本天線形式，但是這些基本形式的天線已經(jīng)難以滿足日益增高的對高性能小型化天線的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了滿足天線寬帶寬、多頻段的需求，并實現(xiàn)天線小型化，本發(fā)明提供了一種應用于移動終端的天線。
[0005]本發(fā)明提供的應用于移動終端的天線，包括上下兩層印制板；
[0006]所述下層印制板正面印刷有單極子福射單元，所述單極子福射單元電連接金屬饋電點;所述下層印制板背面的覆銅用作所述天線的輻射體的一部分，同時用作所述天線的主地板；
[0007]所述上層印制板正面印刷有短路輻射單元，所述短路輻射單元連接到所述下層印制板背面的覆銅。
[0008]其中，所述上下兩層印制板之間加載有電感和/或電容。
[0009]其中，所述天線還包括彎折輻射片；
[0010]所述彎折輻射片的一端連接到所述短路輻射單元，另一端向所述短路輻射單元所在平面之外延伸。
[0011]其中，所述單極子福射單元用于產(chǎn)生高頻諧振，范圍為1630-2780MHZ;所述短路福射單元用于產(chǎn)生低頻諧振，范圍為680-1080MHZ。
[0012]其中，所述單極子輻射單元呈倒F型，由印刷在所述下層印制板正面的第一微帶線、第二微帶線和第三微帶線組成;其中，
[0013]所述第一微帶線和所述第二微帶線相互平行并分別垂直于所述第三微帶線，所述第一微帶線的第一端連接到所述第三微帶線的第一端，所述第二微帶線的第一端連接到所述第三微帶線上并與所述第三微帶線的第二端的距離為19mm，所述第二微帶線的第二端電連接到所述金屬饋電點；
[0014]所述第一微帶線長6mm，寬4mm;所述第二微帶線長7mm，寬1.5mm;所述第三微帶線長30.5mm，寬2.5mm ；所述金屬饋電點呈矩形，長2mm，寬1.5mm。
[0015]其中，所述短路輻射單元呈T型，由印刷在所述上層印制板正面的第四微帶線和第五微帶線組成;其中，
[0016]所述第四微帶線垂直于所述第五微帶線，所述第四微帶線的第一端連接到所述第五微帶線上，且與所述第五微帶線第一端的距離為7.5mm，與所述第五微帶線第二端的距離為31.5mm；
[0017]所述第四微帶線長11mm，寬lmm;所述第五微帶線長40mm，寬3mm。
[0018]其中，所述第四微帶線的第二端加載電感并通過第一金屬化過孔連接到所述下層印制板背面的覆銅;所述電感大小為10nH;
[0019]所述第五微帶線的第一端加載電容并通過第二金屬化過孔連接到所述第三微帶線的第一端;所述電容大小為200pF。
[0020]其中，所述彎折輻射片呈矩形，長50mm，寬6mm;
[0021]所述彎折輻射片的長邊與所述第五微帶線相連，所述彎折輻射片的寬邊與所述第五微帶線第一端對齊；
[0022]所述彎折輻射片垂直于所述上層印制板。
[0023]其中，所述第三微帶線平行于所述第五微帶線，且所述第三微帶線的第一端與所述第五微帶線的第一端上下對齊。
[0024]其中，所述上下兩層印制板為矩形的玻璃纖維環(huán)氧樹脂覆銅板，高140mm，寬70mm，介電常數(shù)為4.4，厚度為0.8mm;
[0025]所述天線所占凈空大小為15mm*50mm，系統(tǒng)凈地板大小為125mm*70mm;
[0026]所述第五微帶線的第一端的兩邊分別與所述上層印制板的頂邊和側邊對齊。
[0027]本發(fā)明實施例的有益效果是:通過在上下兩層印制板上分別印制單極子輻射單元和短路輻射單元，單極子輻射單元和短路輻射單元可以產(chǎn)生不同頻率的諧振，使天線可以在多頻段工作;單極子輻射單元和短路輻射單元上下兩層重疊放置，減少了天線占用的面積，可以使天線的結構緊湊，實現(xiàn)了天線的小型化;通過直接激勵下層的單極子輻射單元，并耦合給上層的短路輻射單元，可以實現(xiàn)分布式LC匹配電路，耦合饋電會使輸入端口容抗增加，短路輻射單元會弓I入分布感抗特性。
[0028]在一優(yōu)選實施例中，通過在上下兩層印制板之間加載集總參數(shù)元件，如電感、電容，通過調(diào)整集總參數(shù)元件的數(shù)值，可以改變天線諧振點頻率，展寬帶寬，使天線在需要的特定頻段獲得較好的端口匹配;不必通過設計復雜的天線形狀來改變諧振頻率，簡化了天線的形狀，使天線更容易加工和調(diào)試，有利于控制成本以及便于批量生產(chǎn)加工。
[0029]在另一優(yōu)選實施例中，通過在短路輻射單元上連接一個彎折輻射片，彎折輻射片另一端向短路輻射單元所在平面之外延伸，增大了天線輻射面積，也增大天線輻射阻抗，并且由于減少了天線主地板對彎折輻射片的遮擋，從而減小了天線主地板對天線輻射體的屏蔽作用。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種應用于移動終端的天線帶有地板的立體透視圖；
[0031]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種應用于移動終端的天線不帶地板的立體透視圖；
[0032]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種應用于移動終端的天線的單極子輻射單元的結構示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明實施例提供的一種應用于移動終端的天線的短路輻射單元的結構示意圖；
[0034]圖5為本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的一種應用于移動終端的天線的仿真Sll曲線圖；
[0035]圖6為本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的一種應用于移動終端的天線的仿真方向圖，其中圖6(a)為x-y平面的方向圖，圖6(b)為y-z平面的方向圖，圖6(c)為x-z平面的方向圖。
【具體實施方式】
[0036]本發(fā)明的設計構思是:采用耦合饋電和短路輻射單元實現(xiàn)分布式LC匹配電路，在此基礎上加載集總參數(shù)元件，通過調(diào)整集總參數(shù)值來改變天線諧振點頻率來獲得所需要的工作頻率，以實現(xiàn)一種寬頻段的移動終端天線，能夠覆蓋多個移動通信服務的頻段，同時滿足天線小型化的需求。
[0037]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0038]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種應用于移動終端的天線帶有地板的立體透視圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的一種應用于移動終端的天線不帶地板的立體透視圖。結合圖1與圖2，本發(fā)明實施例提供的應用于移動終端的天線，包括下層印制板I和上層印制板2。
[0039]下層印制板I的正面印刷有單極子福射單元7。單極子福射單元7電連接金屬饋電點10。下層印制板I的背面的覆銅用作天線的輻射體的一部分，增大天線的輻射面積，同時印制板I的背面的覆銅也用作天線的主地板，模擬移動終端設備的系統(tǒng)地。
[0040]上層印制板2正面印刷有短路輻射單元4。上層印制板2的背面沒有覆銅，短路輻射單元4連接到下層印制板I背面的覆銅。由于短路輻射單元4連接到天線的主地板，因此稱為短路輻射單元。
[0041]單極子輻射單元7和短路輻射單元4可以產(chǎn)生不同頻率的諧振，使天線可以在多頻段工作。相比于現(xiàn)有的在同一個平面內(nèi)制作天線的所有輻射分支，本方案將短路輻射單元4和單極子輻射單元7分別印刷在上下兩層印制板上，重疊放置，減少了天線占用的面積，使天線的結構緊湊，有利于實現(xiàn)天線的小型化。通過饋電點10直接激勵下層的單極子輻射單元7，并耦合給上層的短路輻射單元4，短路輻射單元4連接到下層印制板I的背面的覆銅，SP天線的主地板，從而實現(xiàn)分布式LC匹配電路，耦合饋電會使輸入端口容抗增加，短路輻射單元4會弓I入分布感抗特性。
[0042]優(yōu)選的，下層印制板I和上層印制板2之間加載有電感和/或電容。如可以在單極子輻射單元7和短路輻射單元4之間加載電容5，在短路輻射單元4連接天線的主地板之間加載電感8。調(diào)整電容5的容值和電感8的感值，可以改變天線諧振點頻率，展寬了帶寬，使天線在需要的特定頻段獲得較好的端口匹配。由于加載了電感和電容等集總參數(shù)元件，通過調(diào)整電感和電容的感值和容值來獲取需要的諧振頻率，不必通過設計復雜的天線形狀來改變諧振頻率，可以簡化天線的形狀，使天線更容易加工和調(diào)試，有利于控制成本以及便于批量生產(chǎn)加工。
[0043]進一步優(yōu)選的，本發(fā)明實施例提供的應用于移動終端的天線還包括彎折輻射片3。彎折輻射片3的一端連接到短路輻射單元4，另一端向短路輻射單元4所在平面之外延伸。彎折輻射片3增大了天線輻射面積，也增大天線輻射阻抗，并且彎折輻射片3延伸到短路輻射單元4所在平面之外，例如可以貼著移動終端設備的外殼向上延伸，也可以以其他的方式延伸，由于減少了天線主地板對彎折輻射片的遮擋，從而減小了天線主地板對天線輻射體的屏蔽作用。
[0044]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種應用于移動終端的天線的單極子輻射單元的結構示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的一種應用于移動終端的天線的短路輻射單元的結構示意圖；結合圖3和圖4，本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例提供的天線可覆蓋GSM900/1800/1900/UMTS、LTE700/LTE2300/2500及WLAN2.4頻段，單極子輻射單元7用于產(chǎn)生高頻諧振，范圍為1630-2780MHZ;短路輻射單元4用于產(chǎn)生低頻諧振，范圍為680-1080MHZ，能夠在實現(xiàn)天線小型化的同時，覆蓋多個移動通信服務的頻段的要求。
[0045]在一優(yōu)選實施例中，單極子輻射單元7呈倒F型，由印刷在下層印制板I正面的第一微帶線、第二微帶線和第三微帶線組成。第一微帶線和第二微帶線相互平行并分別垂直于第三微帶線，第一微帶線的第一端連接到第三微帶線的第一端，第二微帶線的第一端連接到第三微帶線上;第二微帶線的第二端電連接到金屬饋電點。
[0046]短路輻射單元4呈T型，由印刷在上層印制板正面的第四微帶線和第五微帶線組成;第四微帶線垂直于第五微帶線，第四微帶線的第一端連接到第五微帶線上。
[0047]根據(jù)單極子作為一個有效的四分之一波長輻射器，先確定單極子輻射單元7的尺寸，使單極子輻射單元7的諧振頻率在1.SGHz附近，再確定短路輻射單元4的尺寸，使短路輻射單元4的諧振頻率在IGHz附近。確定了單極子輻射單元7與短路輻射單元4的尺寸之后，再將單極子輻射單元7與短路輻射單元4組合在一起，通過仿真等方式，對尺寸進行進一步的優(yōu)化調(diào)整，直到滿足需要的性能指標。
[0048]在一具體實施例中，單極子輻射單元7與短路輻射單元4的尺寸具體為:第一微帶線長6mm，寬4mm;第二微帶線長7mm，寬1.5mm;第三微帶線長30.5mm，寬2.5mm;金屬饋電點呈矩形，長2mm，寬1.5mm。第二微帶線的第一端與第三微帶線的第二端的距離為19mm。
[0049]第四微帶線的第一端與第五微帶線第一端的距離為7.5mm，與第五微帶線第二端的距離為31.5mm。第四微帶線長11mm，寬Imm;第五微帶線長40mm，寬3mm。
[0050]第三微帶線平行于第五微帶線，且第三微帶線的第一端與第五微帶線的第一端上下對齊。
[0051]在另一優(yōu)選實施例中，第四微帶線的第二端加載電感并通過第一金屬化過孔連接到下層印制板背面的覆銅，第五微帶線的第一端加載電容并通過第二金屬化過孔連接到第三微帶線的第一端，通過仿真的方式調(diào)整電感和電容的數(shù)值，可以改變天線的諧振頻率，也可以擴展帶寬，從而獲取需要的頻帶。在本實施例中，電感的感值為ΙΟΟηΗ，電容的容值為200pFo
[0052]彎折輻射片呈矩形，長50mm，寬6mm，彎折輻射片的長邊與第五微帶線相連，彎折輻射片的寬邊與第五微帶線第一端對齊。彎折輻射片垂直于上層印制板向上方延伸，以增大天線輻射面積和輻射阻抗，減小天線主地板的屏蔽作用。當然彎折輻射片也可以非垂直的方式，例如弧形方式向短路輻射單元所在平面之外延伸，可以起到同樣作用，原理相同，不再贅述。
[0053]上述下層印制板I和上層印制板2均為矩形的玻璃纖維環(huán)氧樹脂覆銅板，高140mm，寬70mm，介電常數(shù)為4.4，厚度為0.8mm。本優(yōu)選實施例提供的天線所占凈空大小為15mm*50mm，系統(tǒng)凈地板大小為125mm*70mm。單極子福射單元7和短路福射單元4設置在印制板的左上角，第五微帶線的第一端的兩邊分別與上層印制板的頂邊和側邊對齊。當然天線設置的位置是根據(jù)移動終端內(nèi)部器件的分布狀況進行設置，不限于上述位置，只要有足夠大小的凈空和凈地板、干擾較小即可。
[0054]圖5為本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的一種應用于移動終端的天線的仿真Sll曲線圖，其中實線為加載集總參數(shù)元件后的天線的Sll圖，虛線為未加載集總參數(shù)元件的天線的Sll圖，Sll為輸入回波損耗。仿真結果顯示，上述優(yōu)選實施例提供的天線在加載集總參數(shù)元件后在低頻段IGHz左右的絕對帶寬為400M，是天線未加載集總參數(shù)元件時的絕對帶寬的2倍；天線加載集總參數(shù)元件后在高頻段覆蓋帶寬為1630MHz?2780MHz，而未加載集總參數(shù)元件帶寬僅覆蓋2550MHz?2650MHz。
[0055]圖6為本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的一種應用于移動終端的天線的仿真方向圖，其中:圖6(a)為x-y平面的方向圖，圖6(b)為y-z平面的方向圖，圖6(c)為x-z平面的方向圖。圖6中選擇了0.9GHz、2.0GHz和2.5GHz三個頻點，由圖6可知，本發(fā)明實施例提供的天線在這三個頻點可以滿足性能要求，并且各個方向上性能良好。
[0056]綜上所述，本發(fā)明提供的一種應用于移動終端的天線，與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果:
[0057]1、通過在上下兩層印制板上分別印制單極子輻射單元和短路輻射單元，單極子輻射單元和短路輻射單元可以產(chǎn)生不同頻率的諧振，使天線可以在多頻段工作；單極子輻射單元和短路輻射單元上下兩層重疊放置，減少了天線占用的面積，可以使天線的結構緊湊，實現(xiàn)了天線的小型化;通過直接激勵下層的單極子輻射單元，并耦合給上層的短路輻射單元，可以實現(xiàn)分布式LC匹配電路，耦合饋電會使輸入端口容抗增加，短路輻射單元會引入分布感抗特性。
[0058]2、通過在上下兩層印制板之間加載集總參數(shù)元件，如電感、電容，通過調(diào)整集總參數(shù)元件的數(shù)值，可以改變天線諧振點頻率，展寬帶寬，使天線在需要的特定頻段獲得較好的端口匹配;不必通過設計復雜的天線形狀來改變諧振頻率，簡化了天線的形狀，使天線更容易加工和調(diào)試，有利于控制成本以及便于批量生產(chǎn)加工。
[0059]3、通過在短路輻射單元上連接一個彎折輻射片，彎折輻射片另一端向短路輻射單元所在平面之外延伸，增大了天線輻射面積，也增大天線輻射阻抗，并且由于減少了天線主地板對彎折輻射片的遮擋，從而減小了天線主地板對天線輻射體的屏蔽作用。
[0060]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種應用于移動終端的天線，其特征在于，所述天線包括上下兩層印制板； 所述下層印制板正面印刷有單極子福射單元，所述單極子福射單元電連接金屬饋電點；所述下層印制板背面的覆銅用作所述天線的輻射體的一部分，同時用作所述天線的主地板； 所述上層印制板正面印刷有短路輻射單元，所述短路輻射單元連接到所述下層印制板背面的覆銅。2.權利要求1所述的應用于移動終端的天線，其特征在于，所述上下兩層印制板之間加載有電感和/或電容。3.權利要求2所述的應用于移動終端的天線，其特征在于，所述天線還包括彎折輻射片; 所述彎折輻射片的一端連接到所述短路輻射單元，另一端向所述短路輻射單元所在平面之外延伸。4.權利要求3所述的應用于移動終端的天線，其特征在于，所述單極子輻射單元用于產(chǎn)生高頻諧振，范圍為1630-2780MHz ;所述短路福射單元用于產(chǎn)生低頻諧振，范圍為680-1080MHz ο5.權利要求4所述的應用于移動終端的天線，其特征在于， 所述單極子輻射單元呈倒F型，由印刷在所述下層印制板正面的第一微帶線、第二微帶線和第三微帶線組成;其中， 所述第一微帶線和所述第二微帶線相互平行并分別垂直于所述第三微帶線，所述第一微帶線的第一端連接到所述第三微帶線的第一端，所述第二微帶線的第一端連接到所述第三微帶線上并與所述第三微帶線的第二端的距離為19mm，所述第二微帶線的第二端電連接到所述金屬饋電點； 所述第一微帶線長6mm，寬4mm;所述第二微帶線長7mm，寬1.5mm;所述第三微帶線長30.5mm，寬2.5mm ；所述金屬饋電點呈矩形，長2mm，寬1.5mm。6.權利要求5所述的應用于移動終端的天線，其特征在于， 所述短路輻射單元呈T型，由印刷在所述上層印制板正面的第四微帶線和第五微帶線組成;其中， 所述第四微帶線垂直于所述第五微帶線，所述第四微帶線的第一端連接到所述第五微帶線上，且與所述第五微帶線第一端的距離為7.5mm，與所述第五微帶線第二端的距離為31.5mm； 所述第四微帶線長11mm，寬lmm;所述第五微帶線長40mm，寬3mm07.如權利要求6所述的應用于移動終端的天線，其特征在于， 所述第四微帶線的第二端加載電感并通過第一金屬化過孔連接到所述下層印制板背面的覆銅;所述電感大小為10nH; 所述第五微帶線的第一端加載電容并通過第二金屬化過孔連接到所述第三微帶線的第一端;所述電容大小為200pF。8.如權利要求6所述的應用于移動終端的天線，其特征在于， 所述彎折福射片呈矩形，長50mm，寬6mm; 所述彎折輻射片的長邊與所述第五微帶線相連，所述彎折輻射片的寬邊與所述第五微帶線第一端對齊； 所述彎折輻射片垂直于所述上層印制板。9.權利要求7或8所述的應用于移動終端的天線，其特征在于， 所述第三微帶線平行于所述第五微帶線，且所述第三微帶線的第一端與所述第五微帶線的第一端上下對齊。10.權利要求9所述的應用于移動終端的天線，其特征在于， 所述上下兩層印制板為矩形的玻璃纖維環(huán)氧樹脂覆銅板，高140mm，寬70mm，介電常數(shù)為4.4，厚度為0.8mm; 所述天線所占凈空大小為15mm* 5 Omm，系統(tǒng)凈地板大小為12 5mm* 70mm； 所述第五微帶線的第一端的兩邊分別與所述上層印制板的頂邊和側邊對齊。
【文檔編號】H01Q1/24GK106058434SQ201610402839
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】周林亞, 林逸群
【申請人】中國電子科技集團公司第三十六研究所