CN101079651B - 一种设置在手机主板上的天线及包含该天线的主板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设置在手机主板上的天线及包含该天线的主板，所述天线由所述手机主板和设置在所述手机主板上的金属辐射体构成。所述手机主板上设置有金属辐射体，所述手机主板和设置在所述手机主板上的金属辐射体构成天线，所述天线与所述手机主板电连接。本发明便于将手机主板安装于手机壳体内，在生产过程中不必再另装配手机天线，更不需要传统的热熔，极大的降低了手机成本，提高了生产效率。

Description

一种设置在手机主板上的天线及包含该天线的主板

技术领域

本发明涉及一种手机天线及手机主板。

背景技术

手机天线的发展经历了几个阶段的演进，早期手机天线多是外置天线，外置天线可利用的空间大，并且不占用手机内部的空间，且天线较易实现，但使用外置天线会造成手机造型的不美观，用户在使用过程中的使用不当如跌落等也容易造成外置天线的折断或接触不良。

出于造型和使用方面的考虑，手机天线发展到了内置的阶段，早期的内置天线多以平面型倒F天线pifa为主。其大致原理是：将安装在参考地平面上的四分之一波长天线变成L型，并在偏离安装点的一点进行馈电。选择合适的馈电点就易于实现对馈线的阻抗匹配，频带宽度则随天线高度增加。一般应用中，是用平面单元代替线形单元，使其产生宽带谐振特性，并且缩小了尺寸。当平面单元的周边长度约为半波长时，产生谐振。曾几何时pifa天线占据了内置天线的主导位置，在这种天线旁边增加一个小的谐振片，可以展宽高频带宽，增加pifa天线的直接，很容易实现多频天线。缺点是该天线需要的厚度至少是6mm，这样在日后的超薄机中pifa天线很难满足要求。

后期又发展出了单极天线和倒F天线IFA，单极天线其实是振子天线的变型，IFA实际是pifa天线的变型，这两种天线虽然在厚度上没有特别苛刻的要求，但也都需要一定的高度，并且需要独立的簧片作为辐射体，绝大多数需要支架来支撑，防止变型，在手机生产过程中需要单独安装，即使没有支架的也需要热熔在后壳上，总之在成本上这部分是没法降低的，在手机生产装配上这部分更没法省略。在单极天线和IFA天线中有一种将天线实现在柔性电路板上的型式，将柔性电路通过同轴线或别的连接器件和手机主板连接，并且这种天线需要通过结构固定在手机壳体或主板上，这种天线大多是与手机主板成90度安装在手机上部或下部，同样存在成本较高，装配麻烦的缺点。

随着手机留给天线的空间进一步的缩小，诸多手机设计者又开始采用介电常数比较高的陶瓷天线做为替代品，由于介电常数较高，陶瓷天线可以做到传统天线的约五分之一，的确节省了手机空间，但陶瓷天线介质损耗较大，效率不高，更重要的是陶瓷天线由于材质的缘故价格昂贵。在竞争日益激烈的手机市场上，陶瓷天线也没有优势可言。

综上所述，如何解决手机天线给造型带来的不便，如何给手机部件的布局节省一定的空间，在此基础上如何降低手机成本，简化手机生产流程，成了诸多手机天线设计人员关注的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种设置在手机主板的天线，装配简单且降低了成本。

为了解决上述问题，本发明提供了一种设置在手机主板上的天线，所述天线由所述手机主板和设置在所述手机主板上的金属辐射体构成，所述天线为倒L天线。

进一步地，所述金属辐射体为铜箔。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种设置有天线的手机主板，使得手机天线装配简单，降低了成本。

为了解决上述问题，本发明提供了一种设置有天线的手机主板，所述手机主板上设置有金属辐射体，所述手机主板和设置在所述手机主板上的金属辐射体构成天线，所述天线与所述手机主板电连接；所述天线为倒L天线，所述天线具有馈入端和开放端；所述手机主板包括有射频测试座、所述天线的匹配网络、双工器和音频通路；所述天线的馈入端和所述射频测试座电连 接，所述天线馈入端、匹配网络、射频测试座和双工器依次电连接；所述天线加匹配网络的输入阻抗和双工器的输出阻抗达到共轭匹配，所述音频通路上串连有电感。

进一步地，所述金属辐射体形成为手机工作频率四分之一波长的辐射带。

进一步地，所述手机主板是多层结构，所述天线设置在其中的任意一层的上部或下部。

进一步地，所述电感为80nh至120nh。

进一步地，整个天线区域无任何其他器件，并且手机主板在此处的各层地全部去除，以达到手机全向辐射接收的目的。

进一步地，将天线设置在主板上的设置方法，是将天线刻在主板上，也就是印制在主板上。

本发明的设置在手机主板的天线、设置有天线的手机主板，便于将手机主板安装于手机壳体内，在生产过程中不必再另装配手机天线，更不需要传统的热熔，极大的降低了手机成本，提高了生产效率。

附图说明

图1所示为本实施例中的一倒L天线示意图。

图2所示为本实施例中的倒L天线具有所述天线的手机主板实物示意图。

具体实施方式

本发明的目的是针对上述现有技术存在的各种缺陷，提出的一种直接设置在手机主板上的天线、设置有所述天线的手机主板以及具有所述天线和所述主板的手机，有所述天线和主板的手机，装配简单，成本低廉。

为实现上述目的，本发明提供的手机，包括手机机壳、手机主板、与所述手机主板电连接的扬声器speaker和接收器receiver、和设置于所述手机主板之上并与之电连接的天线，所述手机主板还设置有匹配网络(如可由三个阻容器件构成)、射频测试座、与所述射频测试座电连接的射频双工器、音频通路、基带和射频电路等，所述天线馈入端、匹配网络、射频测试座和双工器依次电连接。

本实施例中的手机，所述扬声器speaker或接收器receiver位于手机机壳上部或下部，离设置在主板上部或下部的天线非常近，所以所述扬声器speaker或接收器receiver会与所述天线耦合。为了解决peaker或receiver与天线之间的耦合，需要在主板的音频通路上串联有电感，以提高高频阻抗，以解决peaker或receiver与设置在主板上的天线间的相互干扰。所述电感可为82nH至120nH之间，以串联100nH电感时，效果最佳。

所述手机主板组装于手机机壳内，所述手机主板可以是4层、6层或8层等多层结构，所述天线可以实现在所述主板的顶层、底层或中间的任意一层。手机的主板设置有金属辐射体，金属辐射体与所述主板形成天线，所述天线与所述主板为一体。在一个应用实例中，将天线设置在主板上的设置方法，可以是将天线刻在主板上，也就是印制在主板上。天线可以位于手机主板的上端或下端，天线的一端设置为馈入端，另一端为设置为开放端，所述馈入端与匹配网络、射频测试座和射频双工器电连接。所述pcb主板的长度应该大于主板介质下最低工作频率波长的三分之一，pcb主板的宽度应该大于主板介质下最高工作频率波长的四分之一，以保证天线有适当的带宽。pcb主板的厚度可以设立在0.8毫米和1.2毫米之间，厚度设立在1毫米时，效果最好。

本发明可以采用多种倒结构的天线，本实施例示出了一种典型的倒L天线结构，如附图所示。图1所示为本实施例中的倒L天线的示意图，图2所示为本实施例中的倒L天线具有所述天线的手机主板实物示意图。

所述倒L天线由手机主板和设置于主板上的倒L金属辐射体构成，所述手机主板是电路印刷板pcb。所述金属辐射体可以采用铜箔。金属辐射体形成为手机工作频率四分之一波长的辐射带，整个天线区域无任何其他器件，并且手机主板的在此处的各层地全部去除，以达到手机全向辐射接收的目的。

在确定天线的长度时，可以先根据需要的工作频段以及采用pcb地的介电常数，来确定所述天线的长度，当然这些还受到pcb地的尺寸以及手机外壳的介电常数的影响。

由于受到主板尺寸的限制，当天线不能满足要求时，倒L形天线的开放端末端折回来，形成金属辐射体第二部分2，如图2所示，在这里倒L形天线开放端未折回来的部分被称为金属辐射体第一部分1。天线辐射体第一部分1和辐射体第二部分2之间的缝隙的宽度是一个严重影响天线工作频段的因素，因为所述辐射体第一部分和第二部分之间的耦合会严重影响天线的有效电长度，这点需要根据所留有的天线空间来综合考虑，为了减少辐射体第一部分和第二部分之间的耦合，需要增大辐射体第一部分和辐射体第二部分之间的缝隙的宽度，但这又会导致辐射体第二部分离手机pcb主板的地3过近，导致辐射效率降低，所以应在设计过程中综合考虑。

通常在天线装上外壳后会导致天线工作频带往低偏，所以可以适当的将谐振频率调整高一些，具体偏离的程度需要根据不同的手机机壳介电常数、厚度等因素来调试。天线设计完毕再根据天线的输入阻抗适当调整天线匹配网络，使得天线加匹配的输入阻抗和双工器的输出阻抗达到共额匹配。通过匹配网络来调整天线整体的输入阻抗、通过调整天线长度、以及通过调整天线的辐射体第一部分和金属辐射体第二部分间的间距，来调整天线工作频段，从而使该天线应用于不同尺寸的手机中，达到在需要频段内良好辐射的效果。

在使用手机时，设置在主板上的倒L天线和基站信号电磁波共振，达到接收和发射射频信号的目的。

在一个应用实例中，我们将倒L天线直接设置在手机主板上，达到了在CDMA850MHz频段内良好的辐射效果。如下表所示，在信道为1013、384和691时，采用本实施例的手机总辐射功率TRP、总的全向接收灵敏度TIS和有源效率在自由空间中都可以达到要求。

信道	1013	384	691
				TRP(dBm)	21.5	22.2	20.9

TIS(-dBm)	103.5	102.7	102.8
				Efficiency(％)	52.7	61.3	50.3

如上所述，本发明将手机天线设置在手机主板上，使得手机天线与手机主板为一整体，便于将手机主板安装于手机壳体内，装配简单，在生产过程中不必再另装配手机天线，更不需要传统的热熔，极大的降低了手机成本，提高了生产效率。

Claims (5)

1.一种设置有天线的手机主板，其特征在于，所述手机主板上印制有金属辐射体，所述手机主板和印制在所述手机主板上的金属辐射体构成天线，所述天线与所述手机主板电连接；所述天线为倒L天线，所述天线具有馈入端和开放端；所述手机主板包括有射频测试座、所述天线的匹配网络、双工器和音频通路；所述天线的馈入端和所述射频测试座电连接，所述天线馈入端、匹配网络、射频测试座和双工器依次电连接；所述天线加匹配网络的输入阻抗和双工器的输出阻抗达到共轭匹配，所述音频通路上串连有电感；

所述天线整体的输入阻抗是通过匹配网络来调整的，当受到主板尺寸的限制，天线不能满足要求时，倒L形天线的开放端末端折回来，形成金属辐射体第二部分，倒L形天线开放端未折回来的部分称为金属辐射体第一部分，所述天线工作频段是通过调整天线长度、以及通过调整天线的金属辐射体第一部分和金属辐射体第二部分间的间距来调整的。

2.如权利要求1所述的设置有天线的手机主板，其特征在于，所述金属辐射体形成为手机工作频率四分之一波长的辐射带。

3.如权利要求2所述的设置有天线的手机主板，其特征在于，所述手机主板是多层结构，所述天线设置在其中的任意一层的上部或下部。

4.如权利要求2所述的设置有天线的手机主板，其特征在于，所述电感为80nh至120nh。

5.如权利要求2所述的设置有天线的手机主板，其特征在于，整个天线区域无任何其他器件，并且手机主板在此处的各层地全部去除，以达到手机全向辐射接收的目的。