CN101471486A - 一种天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天线，包括参考地面、第一辐射枝和第二辐射枝，所述参考地面包括有第一接地点和第二接地点；所述第一辐射枝，通过所述第一接地点与所述参考地面连接；所述第二辐射枝，通过所述第二接地点与所述参考地面连接；其中，所述第一辐射枝与第二辐射枝之间形成有缝隙，通过所述缝隙耦合形成分布电容，用于耦合信号；所述第二辐射枝用于耦合信号的一端与射频馈线的馈电点，所述馈电点位于第一接地点与第二接地点之间。本发明具有如下优点：因为天线谐振枝之间采用了共面波导耦合结构，等效于电容加载，而且分布电容加载的场主要集中在空气中，所以克服了集总参数电容器加载后器件内电阻造成的功率损耗，进而达到了降低天线谐振频率，减小了天线尺寸。

Description

一种天线
技术领域
本发明涉及通信终端的天线技术，特别是一种天线。
背景技术
在笔记本上使用多天线系统需要同时安装多个天线单元，但可以安装天线单元的空间位置有限，而且天线单元之间必须保持足够的间距以减小耦合，因此每个天线单元可以占据的空间不得不缩小。一般，笔记本天线都安装在机器边沿，呈长条状。通常要求天线单元尺寸约为四分之一波长，这样，在900MHz的GSM频段，天线单元要约80～90mm。天线单元间隔要大于三分之一波长，即110mm，要安装两个天线单元需要约270mm。而考虑到还要加装其他频带、如2.4GHz的WLAN天线，则笔记本边长需要超过300mm，这一尺寸要求和笔记本小型化设计的趋势形成矛盾。
目前，采用集总参数加载减小天线尺寸，或者用折叠振子减小天线尺寸，或者在辐射体上开槽、割缝的方法减小天线尺寸。然而，现有技术中至少存在如下问题：
采用电容或者电感做加载，虽然可以减小天线尺寸，但在移动通信频率(800MHz以上)器件损耗比较大，造成天线实际增益较低；折叠振子可以减小电尺寸，但是在笔记本的边沿使用折叠振子，由于辐射体离笔记本金属框架很近，辐射空间很有限，辐射阻抗很低，不容易阻抗匹配，天线带宽窄；开槽割缝虽然可以减小天线电尺寸，但是在笔记本上天线需要安装在屏幕边沿，经常没有足够的空间去开槽割缝。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种天线，能降低天线谐振频率，减小天线尺寸。
为达到上述目的，本发明一种技术方案是这样实现的：
一种天线，包括参考地面、第一辐射枝和第二辐射枝；
所述参考地面，包括有第一接地点和第二接地点；
所述第一辐射枝，通过所述第一接地点与所述参考地面连接；
所述第二辐射枝，通过所述第二接地点与所述参考地面连接；
其中，所述第一辐射枝与第二辐射枝之间形成有缝隙，通过所述缝隙耦合形成分布电容，用于耦合信号；
所述第二辐射枝用于耦合信号的一端与射频馈线的连接点为馈电点，所述馈电点位于第一接地点与第二接地点之间。
优选地，所述第一辐射枝为共面波导耦合辐射枝。
所述第二辐射枝为平面倒置F型天线辐射枝。
所述第一辐射枝、第二辐射枝的非接地端向同侧或异侧伸展。
所述射频馈线是同轴线、微带线、带状线或波导中任一种。
所述共面波导耦合辐射枝是折线形金属片或由平面金属片折叠形成的立体结构。
所述平面倒置F型天线辐射枝是T形金属片或由平面金属片折叠形成的立体结构。
所述参考地面为平面金属片或由平面金属片折叠形成的立体结构。
本发明所提供的天线，具有如下优点：因为天线谐振枝之间采用了共面波导耦合结构，等效于电容加载，而且分布电容加载的场主要集中在空气中，所以克服了集总参数电容器加载后器件内电阻造成的功率损耗，进而达到了降低天线谐振频率，减小了天线尺寸。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的结构示意图；
图2为本发明的第一实施例的效果图；
图3为本发明的第二实施例的结构示意图；
图4为本发明的第二实施例的效果图；
图5为本发明的第三实施例的结构示意图；
图6为本发明的第四实施例的结构示意图；
图7为本发明的一个实施例仿真参数示意图；
图8为本发明的一个实施例辐射方向坐标系视图；
图9为本发明的一个实施例GSM频段天线增益三维视图；
图10为本发明的一个实施例GSM频段天线增益X-Y平面投影视图；
图11为本发明的一个实施例GSM频段天线增益X-Z平面投影视图；
图12为本发明的一个实施例GSM频段天线增益Y-Z平面投影视图；
图13为本发明的一个实施例DCS/PCS频段天线增益三维视图；
图14为本发明的一个实施例DCS/PCS频段天线增益X-Y平面投影视图；
图15为本发明的一个实施例DCS/PCS频段天线增益X-Z平面投影视图；
图16为本发明的一个实施例DCS/PCS频段天线增益Y-Z平面投影视图。
具体实施方式
本发明采用天线辐射枝之间的耦合形成电容，从而减少了元件及隔离空间，缩小了天线尺寸，使天线更符合便携设备对尺寸的需求。
图1是本发明的第一实施例的结构示意图，如图1所示，共面波导耦合双频天线由参考地面1、共面波导耦合辐射枝2和平面倒置F型天线(Pifa，PlanarInverted F Antenna)辐射枝3构成。其中，参考地面1为窄长条结构的平面金属；共面波导耦合辐射枝2为折线形窄长条金属片，一端与参考地面1平行，另一端与参考地面1连接点为接地点A；Pifa辐射枝3是T形金属片，与参考地面1连接点为接地点B，一个分枝末端为馈电点C，另一分枝为辐射枝且末端悬空。共面波导耦合辐射枝2和Pifa辐射枝3无直接电连接，而是依靠缝隙4耦合来馈电，形成分布电容。
共面波导耦合结构5由共面波导耦合辐射枝2的折回部分和Pifa辐射枝3的非辐射端共面耦合构成，共面波导耦合结构5与参考地面1通过同轴线连接，馈电点C接同轴线内导体，参考地面1的连接点D接同轴线外导体，该结构等效于电容加载，可以降低天线谐振频率。共面波导耦合辐射枝2谐振在低频段(GSM 960MHz)，Pifa辐射枝3谐振在高频段(DCS/PCS 1800MHz)。整个天线为窄长条结构，图2是第一实施例的效果图，该天线可以贴合在笔记本机壳或者液晶屏幕6的边沿，并具有接近全向的方向图和增益。
图3是本发明的第二实施例的示意图，将Pifa辐射枝3的辐射端改为与共面波导耦合辐射枝2同向共面波导耦合辐射枝2侧伸展，Pifa辐射枝3和共面波导耦合辐射枝2均为平面金属片折叠的立体结构。这样，增加了缝隙4的长度，使得谐振频率有所下降，以适应不同需求。图4是该实施例的效果图，从图4中可以看出，与第一实施例相比，天线的外形尺寸也有所不同，能够更好的满足需求。
图5是本发明的第三实施例示意图，将共面波导耦合辐射枝2的辐射端与Pifa辐射枝3的辐射端同向Pifa辐射枝3侧伸展，同样增加了缝隙4的长度，此外还可以将参考地面1设计为平面金属片所折叠成的立体结构，以适应不同的空间需求。
图6是本发明的第四实施例示意图，将共面波导耦合辐射枝2的辐射端与Pifa辐射枝3的辐射端相向，即向异侧伸展，更进一步减小天线的尺寸，此时缝隙4的长度增加，可以通过调整缝隙4的宽度，使谐振频率增加，从而满足需求。连接馈电点C与参考地面1的连接点D之间的射频馈线还可以是微带线、带状线或波导等。
通过仿真试验从馈电点C测得回波损耗值如图7所示，在频率为980MHz和1780MHz附近，回波损耗值分别只有-10dB、-20dB左右，而这正是GSM频段与DCS/PCS频段，从而说明本发明性能满足需求。
仿真试验还检测了天线增益。所谓天线增益是在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比，天线增益定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。图8是仿真实验中天线辐射方向的坐标系建立的视图，根据图8中的坐标系，图9是在GSM频段天线增益的三维视图。天线具有接近全向的方向图和增益，辐射方向图坐标系如图8中所示，振子轴向沿Y方向，参考地和大地在坐标系中央，天线单元在坐标系左侧，平均增益约为0dBi。
图10、图11、图12分别为GSM频段天线增益的X-Y、X-Z、Y-Z平面视图，频率为980MHZ。图13是在DCS/PCS频段天线增益的三维视图，平均增益约为0dBi。图14、图15、图16分别为GSM频段天线增益的X-Y、X-Z、Y-Z平面视图，频率为1780MHz。仿真试验表明，该天线增益在0dBi以上，具有很好的实用性。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1、一种天线，其特征在于，包括参考地面、第一辐射枝和第二辐射枝；
所述参考地面，包括有第一接地点和第二接地点；
所述第一辐射枝，通过所述第一接地点与所述参考地面连接；
所述第二辐射枝，通过所述第二接地点与所述参考地面连接；
其中，所述第一辐射枝与第二辐射枝之间形成有缝隙，通过所述缝隙耦合形成分布电容，用于耦合信号；
所述第二辐射枝用于耦合信号的一端与射频馈线的连接点为馈电点，所述馈电点位于第一接地点与第二接地点之间。
2、根据权利要求1所述天线，其特征在于，所述第一辐射枝为共面波导耦合辐射枝。
3、根据权利要求1所述天线，其特征在于，所述第二辐射枝为平面倒置F型天线辐射枝。
4、根据权利要求1所述天线，其特征在于，所述第一辐射枝、第二辐射枝的非接地端向同侧或异侧伸展。
5、根据权利要求1所述天线，其特征在于，所述射频馈线是同轴线、微带线、带状线或波导中任一种。
6、根据权利要求1所述天线，其特征在于，所述共面波导耦合辐射枝是折线形金属片或由平面金属片折叠形成的立体结构。
7、根据权利要求1所述天线，其特征在于，所述平面倒置F型天线辐射枝是T形金属片或由平面金属片折叠形成的立体结构。
8、根据权利要求1所述天线，其特征在于，所述参考地面为平面金属片或由平面金属片折叠形成的立体结构。
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