CN101562273A

CN101562273A - 多频段内置式可重构移动终端天线

Info

Publication number: CN101562273A
Application number: CN 200910052139
Authority: CN
Inventors: 房志江; 耿军平; 梁仙灵; 金荣洪; 叶声
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2029-05-27
Also published as: CN101562273B

Abstract

本发明涉及一种多频段内置式可重构移动终端天线，包括金属导体部分、承载金属导体部分的载体和射频开关，金属导体部分包括天线主体和天线主体下方的馈电点和接地点，馈电点和接地点分别与移动通信终端设备主板的馈电点和GND连接；天线主体包括四条导体支路，包括空间弯折的倒L型导体部、平面L型导体部、平面开槽的倒L型导体部以及短路调谐枝；射频开关安装在平面开槽的倒L型导体部U型槽外围的环形线上；天线主体的四个部分互相垂直连接形成立体结构。该天线可以覆盖EGSM、DCS、PCS、TD－SCDMA、TD－LTE、CMMB、WLAN、WiMAX、GPS频段，体积较小，满足小型化及内置需求。

Description

多频段内置式可重构移动终端天线

技术领域

本发明涉及一种通信技术领域的产品，具体是一种多频段内置式可重构移动终端天线。

背景技术

随着超大规模集成电路和高性能电池技术的飞速发展，移动通信终端集成越来越多的功能。这要求移动通信终端天线具有多频段工作的能力，从而满足2G、3G、以及未来4G移动通信、卫星通信、短距离通信、数字电视接收和宽带接入通信的需求。并且该天线还需要满足在小型化内置式的条件下频段间无互耦的要求。

未来将会集成到同一移动终端的通讯技术包括：EGSM(880-960MHz)、GPS(1575±3Hz)、DCS(1710-1880MHz)、PCS(1850-1990MHz)、TD-SCDMA(2010-2025MHz)、TD-LTE(2.3-2.4GHz)、Bluetooth (2.4-2.485GHz)、CMMB(2.63-2.66GHz)、WLAN(5.0-5.5GHz)、WiMAX(5.725-5.850GHz)等。经过检索国内外的文献发现，目前尚未有一种小型化的内置式移动终端天线能够覆盖以上所有的通信频段。

IEEE天线与传播学报2007年第12期的文章“Hepta-Band Internal Antennafor Personal Communication Handsets”中提出一种七频段小型化内置式手机天线，该天线能够满足GSM、DCS、PCS、UMTS、WiBro(2.3-2.39GHz)、Bluetooth、WLAN七个频段的通信需求，但是该天线难以覆盖GPS、CMMB以及WiMAX5.8这三个频段，不能满足卫星通信、数字电视接收以及宽带接入通信的需求。

IEE电子快报2006年第5期的文章“Nine-band antenna system for mobilephones”中提出了一个九频段的天线系统，该系统由四个天线组成，分段覆盖九个通信频段。该天线系统不能覆盖TD-LTE和CMMB等频段，另外由于采用多天线覆盖九个频段，所以其体积较大，互耦较强，不满足小型化及内置需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种多频段内置式可重构移动终端天线，该天线在较小的空间尺寸下并且在满足频段间无互耦的要求下，能够覆盖EGSM、GPS、DCS、PCS、TD-SCDMA、TD-LTE、Bluetooth、CMMB、WLAN、WiMAX等通信频段，从而使得利用同一天线满足不同地区不同标准的移动通信、卫星通信、短距离通信、宽带接入通信以及数字电视接收成为可能。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：金属导体部分、承载金属导体部分的载体和射频开关，所述金属导体部分包括天线主体和天线主体下方的馈电点和接地点，所述馈电点和接地点分别与移动通信终端设备主板的馈电点和GND连接，所述天线主体包括空间弯折的倒L型导体部、平面L型导体部、平面开槽的倒L型导体部以及短路调谐枝，平面L型导体部平行于纸平面且与空间弯折的倒L型导体部垂直于纸平面的部分垂直连接，两者之间连接线为三四连线，平面开槽的倒L型导体部起始端垂直于纸平面且与空间弯折的倒L型导体部平行于纸平面的起始端垂直连接，两者起始端边线和相重合，所述短路调谐枝与空间弯折的倒L型导体部平行于纸平面的起始端共面，左端与其垂直相连，右端与接地点相连，天线主体的四个部分互相连接形成立体结构，射频开关设置在平面开槽的倒L型导体部U型槽外围的环型线上，连接三次弯折的环形线与细长线。

所述空间弯折的倒L型导体部包括L型导体部、从馈电点开始逐渐变宽的倒L型导体部、窄矩形片以及宽矩形片，L型导体部在逐渐变宽的倒L型导体部的顶部边线处与其垂直连接，窄矩形片同时与逐渐变宽的倒L型导体部以及L型导体部垂直相连，其前端垂直边线与下端边线分别与逐渐变宽的倒L型导体部右侧边线以及L型导体部的右侧边线相重合，宽矩形片位于逐渐变宽的倒L型导体部上方并与其平行，宽矩形片与窄矩形片在其左边线处垂直连接。

所述平面开槽的倒L型导体部包括垂直短接片以及开U型槽的矩形片，开U型槽的矩形片与平面L型导体部共面，垂直短接片与逐渐变宽的倒L型导体部在底部边线处垂直连接。

所述开U型槽的矩形片的外部环形线分成两段，一段为三次弯折的环形线，一段为细长线，三次弯折的环形线自垂直短接片和开U型槽的矩形片连接线开始沿U型槽内部矩形导体的下边线、左边线、上边线逆时针弯折。

所述天线主体形成立体结构的三维尺寸为30mm×15mm×6.1mm。

就本发明上述方案的原理说明如下：

天线主体包括四条支路，宽度变化的倒L型导体部具有最长的电长度，该导体部能够在0.88MHz到6GHz的区间上产生三次谐振，其一次谐振模和三次谐振模可以覆盖EGSM和WLAN频段；平面L型导体部能够在1.9GHz附近形成谐振，其带宽可以覆盖PCS、DCS以及TD-SCDMA频段；平面开槽的倒L型导体部U型槽具有双频特性，该导体部产生的谐振可以用于TD-LTE、Bluetooth以及CMMB通讯；短路调谐枝不仅可以对天线在上述通讯频段进行调谐，并且能够产生WiMAX5.8频段的谐振；如果将平面开槽的倒L型导体部U型槽外围的环形线断开，就可以产生GPS频段的谐振，从而可以利用射频开关来控制平面开槽的倒L型导体部U型槽外围的环形线，从而同时满足TD-LTE、Bluetooth、CMMB以及GPS频段的通信需求；天线主体不超过30mm×15mm×6.1mm，从而达到天线内置的目的。

与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

1、天线主体由空间弯折的倒L型导体部、平面L型导体部、平面开槽的倒L型导体部以及短路调谐枝组成，所以天线能够产生六次带宽不等的谐振，这些谐振刚好能够覆盖EGSM、DCS、PCS、TD-SCDMA、TD-LTE、CMMB、WLAN、WiMAX频段；由于射频开关控制平面开槽的倒L型导体部U型槽外围的环形线的通断，从而使得天线可覆盖的频段增加GPS频段。

2、天线的尺寸为30mm×15mm×6.1mm，从而满足移动终端天线内置的需求。

附图说明

图1是本发明一种多频段内置式可重构移动终端天线示意图；

图2是本发明实施例多频段内置式可重构移动终端天线的反射系数图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本事实施例包括：金属导体部分、承载金属导体部分的载体和射频开关，所述金属导体部分包括天线主体和天线主体下方的馈电点1和接地点2，所述馈电点1和接地点2分别与移动通信终端设备主板的馈电点和GND连接，移动通信终端设备的馈电点位于其导电层，GND为移动通信终端设备上的地层，天线的所述馈电点1与接地点2与移动通信终端设备主板的连接方式皆为公知技术，此处不再赘述。

所述天线主体包括空间弯折的倒L型导体部3、平面L型导体部4、平面开槽的倒L型导体部5以及短路调谐枝6，平面L型导体部4平行于纸平面且与空间弯折的倒L型导体部3垂直于纸平面的部分垂直连接，两者之间连接线为三四连线21，平面开槽的倒L型导体部5起始端垂直于纸平面且与空间弯折的倒L型导体部3平行于纸平面的起始端垂直连接，两者起始端边线22和23相重合，所述短路调谐枝6与空间弯折的倒L型导体部3平行于纸平面的起始端共面，左端与其垂直相连，右端与接地点2相连，天线主体的四个部分互相连接形成立体结构，宽度变化的倒L型导体部3具有最长的电长度，该导体部能够在0.88MHz到6GHz的区间上产生三次谐振，其一次谐振模和三次谐振模可以覆盖EGSM和WLAN频段；平面L型导体部4能够在1.9GHz附近形成谐振，其带宽可以覆盖PCS、DCS以及TD-SCDMA频段；平面开槽的倒L型导体部5具有双频特性，该导体部产生的谐振可以用于TD-LTE、Bluetooth以及CMMB通讯；短路调谐枝6不仅可以对天线在上述通讯频段进行调谐，并且能够产生WiMAX5.8频段的谐振。

射频开关7设置在平面开槽的倒L型导体部5的U型槽外围的环型线上，连接三次弯折的环形线12与细长线13。将平面开槽的倒L型导体部5的U型槽外围的环形线断开，就可以产生GPS频段的谐振，利用射频开关7来控制平面开槽的倒L型导体部U型槽外围的环形线，从而同时满足TD-LTE、Bluetooth、CMMB以及GPS频段的通信需求

所述空间弯折的倒L型导体部3包括L型导体部11、从馈电点1开始逐渐变宽的倒L型导体部10、窄矩形片9以及宽矩形片8，L型导体部11在逐渐变宽的倒L型导体部10的顶部边线20处与其垂直连接，窄矩形片9同时与逐渐变宽的倒L型导体部10以及L型导体部11垂直相连，其前端垂直边线16与下端边线17分别与逐渐变宽的倒L型导体部10右侧边线19以及L型导体部11的右侧边线18相重合，宽矩形片8位于逐渐变宽的倒L型导体部10上方并与其平行，宽矩形片8与窄矩形片9在其左边线15处垂直连接。

所述平面开槽的倒L型导体部5包括垂直短接片15以及开U型槽的矩形片14，开U型槽的矩形片14与平面L型导体部4共面，垂直短接片15与逐渐变宽的倒L型导体部10在底部边线24处垂直连接。

所述开U型槽的矩形片14的外部环形线分成两段，一段为三次弯折的环形线12，一段为细长线13，三次弯折的环形线12自垂直短接片15和开U型槽的矩形片14连接线22开始沿U型槽内部矩形导体的下边线、左边线、上边线逆时针弯折。

所述天线主体形成立体结构的三维尺寸为30mm×15mm×6.1mm。

图2所示是本实施例的测量得到的回波损耗图。其中射频开关的通断在图中以“ON”和“OFF”表示。从图中可以看出，所述天线在EGSM、GPS、DCS、PCS、TD-SCDMA、TD-LTE、Bluetooth、CMMB、WLAN、WiMAX这些无线通信频段上的回波损耗小于-6dB，能够满足上述频段的无线通信需求。

按照本发明提供的多频段内置式可重构移动终端天线，包括金属导体部分、承载所述金属导体部分的载体(图中未示出)和射频开关，所述载体可以是FPC(柔性印刷电路板)、PCB(印刷电路板)、单独的塑料结构件或者终端机壳，所述金属导体可以是铜箔、电镀或印刷的金属导体等，所述射频开关可以是PIN二极管或MEMS(微机电系统)开关等，这些皆为公知技术，此处不再赘述。

Claims

1、一种多频段内置式可重构移动终端天线，包括金属导体部分、承载金属导体部分的载体和射频开关，所述金属导体部分包括天线主体和天线主体下方的馈电点和接地点，所述馈电点和接地点分别与移动通信终端设备主板的馈电点和GND连接，其特征在于：所述天线主体包括空间弯折的倒L型导体部、平面L型导体部、平面开槽的倒L型导体部以及短路调谐枝，平面L型导体部平行于纸平面且与空间弯折的倒L型导体部垂直于纸平面的部分垂直连接，两者之间连接线为三四连线，平面开槽的倒L型导体部起始端垂直于纸平面且与空间弯折的倒L型导体部平行于纸平面的起始端垂直连接，两者起始端边线和相重合，所述短路调谐枝与空间弯折的倒L型导体部平行于纸平面的起始端共面，左端与其垂直相连，右端与接地点相连，天线主体的四个部分互相连接形成立体结构，射频开关设置在平面开槽的倒L型导体部U型槽外围的环型线上，连接三次弯折的环形线与细长线。

2、根据权利要求1所述的多频段内置式可重构移动终端天线，其特征是，所述空间弯折的倒L型导体部包括L型导体部、从馈电点开始逐渐变宽的倒L型导体部、窄矩形片以及宽矩形片，L型导体部在逐渐变宽的倒L型导体部的顶部边线处与其垂直连接，窄矩形片同时与逐渐变宽的倒L型导体部以及L型导体部垂直相连，其前端垂直边线与下端边线分别与逐渐变宽的倒L型导体部右侧边线以及L型导体部的右侧边线相重合，宽矩形片位于逐渐变宽的倒L型导体部上方并与其平行，宽矩形片与窄矩形片在其左边线处垂直连接。

3、根据权利要求1所述的多频段内置式可重构移动终端天线，其特征是，所述平面开槽的倒L型导体部包括垂直短接片以及开U型槽的矩形片，开U型槽的矩形片与平面L型导体部共面，垂直短接片与逐渐变宽的倒L型导体部在底部边线处垂直连接。

4、根据权利要求3所述的多频段内置式可重构移动终端天线，其特征是，所述开U型槽的矩形片的外部环形线分成两段，一段为三次弯折的环形线，一段为细长线，三次弯折的环形线自垂直短接片和开U型槽的矩形片连接线开始沿U型槽内部矩形导体的下边线、左边线、上边线逆时针弯折。

5、根据权利要求1所述的多频段内置式可重构移动终端天线，其特征是，所述天线主体形成立体结构的三维尺寸为30mm×15mm×6.1mm。