CN101640306A - 一种用于移动终端的天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于移动终端的天线结构，属于通信技术领域。所述天线结构包括：介质板，用以模拟移动终端；所述介质板正面印制有天线单元；所述介质板背面印制有金属地；所述介质板背面印制有含有弯折线的十字型地枝结构。本发明降低了较小尺寸天线之间由于距离小而造成的互耦，提高了天线的效率，扩充了通信系统的容量。

Description

一种用于移动终端的天线结构

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种用于移动终端的天线结构。

背景技术

随着人们对高速无线数据传输需求的增加，频谱资源日益不足。解决这一问题的关键技术是MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)技术。MIMO通信系统在无线通信收发两端均采用多天线技术，可以使频谱利用率呈线性增长(与收发两端的天线个数成正比)，极大地提高了通信系统的容量，而不需要额外的带宽和功率消耗。MIMO无线系统把传统无线通信中认为有害的多径信号作为一个有利因素加以利用，充分利用空间信道的不相关特性来提高系统的传输速率。

天线作为通信系统的重要组成部分，其性能对整个通信系统有重要的影响。随着MIMO通信系统的出现和发展，与之相对应的多天线设计已成为国内外学者研究的热点。移动通信系统在功能、容量、质量和服务业务上不断地升级，对移动终端天线提出了越来越高的性能指标要求。这些要求包括体积小，重量轻，待机时间长，成本低，辐射效率高和多频或宽频等，所有这些要求对于应用在移动终端上的多天线设计都提出了十分巨大的挑战。

移动通信终端的单天线形式很多，但支持MIMO功能并适用于移动终端的多天线结构很少。现有技术中的多天线结构为：在采用两根天线时，通常使两个天线尽量远离，并且在地枝上设计T型结构；在采用三根天线时，由安装在相互垂直的三个地平面上的三个天线单元构成，其中两根天线的极化方向正交，第三个地上的天线的极化方向与前两根天线中的一根的正交，与另一根极化方向相同，并在空间上远离前两根天线，减少了天线单元之间的相关性(采用了极化、空间分集)；在采用四根天线时，增加了一根安装在平行于以上三个地平面中的一个地平面上的天线；在这些地面上还可以安装更多的天线；采用的天线形式有折叠单极、传输线加载单极、倒F、平面倒F形天线等。

在实现本发明的过程中，发明人发现上述现有技术至少具有以下缺点：

现有的多天线结构，对于尺寸较大的移动终端如笔记本电脑等较为适用，但对于小尺寸的移动终端手机、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)等，由于其天线单元之间的距离很小，空间、极化分集的作用有限，通常天线单元之间的互耦(即一根天线辐射的能量耦合到了另一根天线上)很大，使得天线的效率降低，从而降低通信系统的容量。

发明内容

为了减小天线单元之间的互耦，提高天线效率，本发明实施例提供了一种用于移动终端的天线结构。所述技术方案如下：

一种用于移动终端的天线结构，所述天线结构包括：

介质板，用以模拟移动终端；

所述介质板正面印制有天线单元；

所述介质板背面印制有金属地；

所述介质板背面印制有含有弯折线的十字型地枝结构。

具体地，所述介质板为两块，并通过金属片共地连接；

所述天线单元为四个，其中两个所述天线单元印制在一块所述介质板上，另两个所述天线单元印制在另一块所述介质板上。

印制在每块所述介质板上的两个所述天线单元以该介质板的纵中心轴为轴对称，尺寸及功能均相同。

所述含有弯折线的十字型地枝结构具体包括第一金属部分和第二金属部分，

所述第一金属部分为在纵向上与金属地连接的金属部分；

所述第二金属部分为在横向上伸出所述第一金属部分两侧的带有数个弯折部分的金属部分。

所述天线单元包括辐射单元和微带馈线。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

通过在移动终端采用含有弯折线的十字型地枝结构，降低了较小尺寸天线之间由于距离小而造成的互耦，提高了天线的效率，扩充了通信系统的容量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种用于翻盖手机中的天线结构三维图。

图2为图1的A向视图即剖面图。

图3为图1的B向视图即下方介质板上的微带馈线的结构图。

图4为图1的C向视图即下方介质板上的金属地及其地枝的结构图。

图5为图1的D向视图即上方介质板上的微带馈线和辐射单元的结构图。

图6为图1的E向视图即上方介质板上的金属地及其地枝的结构图。

图7为图1的F向视图即两介质板中间金属连接部分的结构图。

图8为下方介质板上的微带馈线结构的实施实例尺寸图(左右对称结构)，单位均为毫米(mm)。

图9为下方介质板上的金属地及其地枝结构的实施实例尺寸图(左右对称结构)，单位均为毫米(mm)。

图10为上方介质板上的微带馈线和辐射单元结构的实施实例尺寸图(左右对称结构)，单位均为毫米(mm)。

图11为下方介质板上的金属地及其地枝结构的实施实例尺寸图(左右对称结构)，单位均为毫米(mm)。

图12为两介质板中间金属连接部分结构的实施实例尺寸图(左右对称结构)，单位为均为毫米(mm)。

图13为本发明实施例提供的一种优选实施例的用于翻盖手机中的天线结构的单元反射系数即单元回波损耗(S参数)图。

图14为本发明实施例提供的一种优选实施例的用于翻盖手机中的天线结构的单元之间耦合系数(S参数)图。

对附图中的标记说明如下：

1、2介质板，1A、1B、2A、2B天线单元；

3、4、7、8微带馈线；

5、6为上方介质板上的两个天线的辐射单元；

7、8为下方介质板上两个天线单元的馈线；

9、10为下方介质板上的两个天线的辐射单元；

11为连接两个金属地之间的金属连接片；

12为上方介质板上的天线的背面；

13为下方介质板上的天线的背面；

14为下方介质板背面的金属地；

15位下方介质板背面的含有弯折线的十字型地枝；

16为上方介质板背面的金属地；

17位上方介质板背面的含有弯折线的十字型地枝；

S11为天线单元1A随频率变化的回波损耗曲线；

S22为天线单元1B随频率变化的回波损耗曲线；

S33为天线单元2A随频率变化的回波损耗曲线；

S44为天线单元2B随频率变化的回波损耗曲线；

S12为天线单元1A和1B之间随频率变化的互耦曲线；

S13为天线单元1A和2A之间随频率变化的互耦曲线；

S24为天线单元1B和2B之间随频率变化的互耦曲线；

S14为天线单元1A和2B之间随频率变化的互耦曲线；

S23为天线单元1B和2A之间随频率变化的互耦曲线；

S34为天线单元2A和2B之间随频率变化的互耦曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

设计天线时，首先，根据工作频率决定天线单元的尺寸，每个天线单元的尺寸约为谐振波长的1/4；其次，设计天线的地枝结构，最后，通过软件的仿真，对天线的结构和尺寸进行一定的调整和优化以满足天线的设计要求。

实施例1

本发明实施例提供了一种用于移动终端的天线结构，包括：

介质板，用以模拟移动终端；

所述介质板正面印制有天线单元；

所述介质板背面印制有金属地；

所述介质板背面印制有含有弯折线的十字型地枝结构。

通过在移动终端采用含有弯折线的十字型地枝结构，降低了较小尺寸天线之间由于距离小而造成的互耦，提高了天线的效率，扩充了通信系统的容量。

实施例2

本发明实施例提供了一种用于移动终端的天线结构(发送/接收设备)，该设备可以用于翻盖手机。

参见图1至图7，该天线结构包含用于模拟翻盖手机的两块介质板1、2和印制在介质板上的天线单元1A、1B、2A、2B和金属地14、16，这两块介质板的金属地14、16在纵向用一片金属连接片11相连并共地，用以模拟翻盖手机中电路和天线部分所使用的介质板。

其中，两块介质板1、2，都呈矩形。

介质板1的正面印制有天线单元1A、1B，以介质板1的纵中心轴为轴对称左右分布，互为镜像。天线单元1A由辐射单元5和微带馈线3构成，天线单元1B由辐射单元6和微带馈线4构成，天线单元1B中的辐射单元和微带馈线与天线单元1A中的辐射单元和微带馈线结构以介质板1的纵中心轴为轴对称，尺寸及功能均相同；

介质板2的正面印制有天线单元2A、2B，以介质板2的纵中心轴为轴对称，互为镜像，天线单元2A由辐射单元9和微带馈线7构成，天线单元2B由辐射单元10和微带馈线8构成，天线单元2B中的辐射单元和微带馈线与天线单元2A中的辐射单元和微带馈线结构以介质板2的纵中心轴为轴对称，尺寸及功能均相同；

本天线结构可以采用微带馈线馈电，也可以采用其他方式馈电，馈线的长度和结构可根据实际情况调整，本发明实施例不做具体限定。

介质板1的背面12上印制有金属地16和含有弯折线的十字型地枝结构17。

其中，含有弯折线的十字型地枝结构17位于金属地16的上部。

介质板2的背面13上印制有金属地14和含有弯折线的十字型地枝结构15。

其中，含有弯折线的十字型地枝结构15位于金属地14的上部。

具体地，含有弯折线的十字型地枝结构是由第一金属部分和第二金属部分组成。

第一金属部分为在纵向上与金属地连接的金属部分；

第二金属部分为在横向上伸出第一金属部分两侧的带有数个弯折部分的金属部分。

其弯折部分可以是任意形状和数量，本发明实施例不做具体限定。

微调该结构上的弯折线部分可以调整天线单元的阻抗带宽，弯折部分的数量和具体弯折方式可以根据实际情况变化，本发明实施例不做具体限定。

需要说明的是，天线的互耦的改善主要是通过改变十字型地枝中第一金属部分的宽度及弯折线与主地板之间的距离来调整。

本发明的一个优选实施例提供了一种用于移动终端的天线结构，该天线结构可用于翻盖手机。

优选地，参见图8，介质板1、2的厚度为0.8mm，面积均为99mm*54mm，相对介电常数为4.4，介质板1和介质板2之间的高度差为5.2mm；

微带馈线3、4、7、8的宽度均为1.5mm；

上方介质板1上的地枝结构所占面积为54mm*15mm，下方介质板2上的地枝结构所占面积为54mm*10mm。

参见图8-图12，上方介质板1上的地枝结构的第一金属部分宽为10mm，高为15mm，第二金属部分中弯折线的宽度为1mm，下方介质板2上的地枝结构的第一金属部分宽为10mm，高为10mm，第二金属部分中弯折线的宽度为1mm，其他各部分尺寸如图8-图12所示，图中所有尺寸的单位均为毫米(mm)。

以图8至图12所示尺寸仿真的用于移动终端的天线结构的单元反射系数即单元回波损耗如图13所示，图中横坐标为工作频率，单位为GHz，纵坐标为回波损耗，单位为dB。由图13中随频率变化的回波损耗曲线S11、S22、S33、S44可看出天线单元共有的-10dB阻抗频带为1900～2600MHz，可以覆盖UMTS、2.4GHz WLAN等频带。

仿真的用于移动终端的天线结构的单元之间耦合系数如图14所示，图中横坐标为工作频率，单位为GHz，纵坐标为天线间互耦，单位为dB。由图14中随频率变化的互耦曲线S12、S13、S24、S14、S23和S34可看出，在工作频段内单元之间的耦合系数均在-10dB以下，满足MIMO通信系统对移动终端多天线的要求。

该天线结构可用于移动终端特别但不限于MIMO通信系统翻盖手机中，本发明实施例不做具体限定。

本发明实施例通过在移动终端采用含有弯折线的十字型地枝结构，降低了较小尺寸天线之间由于距离小而造成的互耦，提高了天线的效率，扩充了通信系统的容量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1、一种用于移动终端的天线结构，其特征在于，所述天线结构包括：

介质板，用以模拟移动终端；

所述介质板正面印制有天线单元；

所述介质板背面印制有金属地；

所述介质板背面印制有含有弯折线的十字型地枝结构。

2、如权利要求1所述的用于移动终端的天线结构，其特征在于，

所述介质板为两块，并通过金属片共地连接；

所述天线单元为四个，其中两个所述天线单元印制在一块所述介质板上，另两个所述天线单元印制在另一块所述介质板上。

3、如权利要求1所述的用于移动终端的天线结构，其特征在于，印制在每块所述介质板上的两个所述天线单元以该介质板的纵中心轴为轴对称，尺寸及功能均相同。

4、如权利要求1所述的用于移动终端的天线结构，其特征在于，所述含有弯折线的十字型地枝结构具体包括第一金属部分和第二金属部分，

所述第一金属部分为在纵向上与金属地连接的金属部分；

所述第二金属部分为在横向上伸出所述第一金属部分两侧的带有数个弯折部分的金属部分。

5、如权利要求1所述的用于移动终端的天线结构，其特征在于，所述天线单元包括辐射单元和微带馈线。

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