CN101675556A - 一种多频带天线及包括上述天线的无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可独立调节各频带的多频带天线及包括上述天线的无线通信装置。多频带天线包括具有PIFA结构的第一放射元件及具有单极结构的第二放射元件。另外，在上述第一放射元件的一端，设置有通过电容器连接于接地面的第二接地端子。可通过调节电容独立调节第一频带。第二放射元件包括残段，以独立调节第二频带；包括形成缝隙的第一子元件及第二子元件，以独立调节第三频带。本发明提供一种多频带天线，其具备多频带，容易调节各频带。

Description

一种多频带天线及包括上述天线的无线通信装置
技术领域
本发明涉及一种多频带天线，尤其是一种可独立调节各自频带的多频带天线。
背景技术
在利用电磁波发送/接收信息的无线通信中，直接利用电磁波感应电流或利用电流感应电磁波的天线，作为模拟电路的最末端元件不可或缺地包含于无线通信装置中。天线的结构已知的有双极(dipole)天线、单极(monopole)天线等，而便携式无线通信装置优先使用大小更小的单极天线。单极天线因利用接地面的镜像效果(mirror effect)设计成具有相当于共振波长(通常为针对目标频带中心频率的波长)1/4的长度，因此使用信号波长越长(即，频率越低)，其大小越大。
最近广泛使用可内置于终端的小型天线，广泛采用可视为单极天线的变形的ILA(Inverted L-type Antenna)、IFA(Inverted F-type Antenna)、PIFA(PlanarInverted F-type Antenna)等。这些天线基本拥有电极天线的结构，因此也具有相当于共振频率1/4的长度。
另外，UHF(Ultra High Frequency)频带意味着300～3000MHz的频带，通常用于FM广播或电视广播。
最近，因移动广播服务，尤其是DVB-H(Divital VideoBroadcasting-Handheld)服务被指定使用作为UHF频带的470～862MHz，因此对可接收UHF频带信号的终端及用于这些终端的天线的研究开展的非常活跃。
一般来说，终端不仅提供DVB-H服务，而且还一并提供GSM(Global Systemfor Mobile communication)、DCS(Digital Cellular System)等手机服务。具有代表性的是，可与DVB-H服务一并提供使用900MHz频带的GSM900及使用1.8GHz频带的DSC1800服务。这些服务因所使用的频带不同，所用天线也具有不同的共振频率，而且各种服务一般使用不同的天线。但在这样的情况下，增加的天线的制作费用和天线所占的空间，将阻碍终端的小型化目的。
为了仅使用一个天线提供所有服务，可使用具备2个以上频带的多频带天线。但如上所述，很难实现设有具备相互完全不同的中心频率的1个以上频带的多频带天线。在GSM900及DSC1800等具有倍增关系的中心频率的服务中，可利用单一放射元件较容易实现多频带天线，但在如GSM900和DVB-H，或DCS1800和DVB-H等其中心频率不具有倍增关系而相互错开的情况下，则尤其难以实现覆盖上述所有范围的天线。
另外，即使实现多频带天线，天线也不是在各频带独立运行，而一个频带运行特性变化，将对其他频带运行特性带来影响。因此，很难进行天线的微调(fine tuning)，很难将天线适当安装于电磁安装环境各不相同的各种终端。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种多频带天线，其为提供相互不同的2种以上服务，具有2个以上频带。
本发明的另一目的在于提供一种多频带天线，可独立调节2个以上频带，容易进行微调并设置于各种终端。
为达到上述目的，根据本发明的一个方法面，提供一种多频带天线，包括：第一放射元件，为覆盖第一频带的第一放射元件，具有连接于馈电元件的馈电端子，及连接于接地面的第一接地端子及第二接地端子；第二放射元件，为覆盖第二频带的第二放射元件，其一端连接于上述馈电元件，实际上作为单极天线运行；在此，上述第一放射元件的上述第二接地端子通过电容器连接于上述接地面。
上述第一接地端子及上述第二接地端子，可形成于上述第一放射元件的两端部。另外，上述电容器可为可变电容器。
较佳地，上述第一放射元件，包括：水平放射元件，基本上与上述接地面平行设置；垂直放射元件，基本上与上述接地面垂直设置。
另外，较佳地，上述第二放射元件，包括：第一子元件，其一端连接于上述馈电元件；连接部，连接于上述第一子元件的另一端；第二子元件，连接于上述连接部，与上述第一子元件隔开并实际上与其平行延长。上述第二放射元件，还可包括连接于上述连接部一侧的残段。
另外，上述接地面不形成于上述第一放射元件及上述第二放射元件的设置区域。
上述第一频带可为用于DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)服务的频带，而上述第二频带可为用于GSM(Global System for Mobilecommunication)900服务的频带。
另外，上述第二放射元件，可覆盖作为上述第二频带倍增频带的第三频带，而上述第三频带可为用于DCS(Digital Celluar System)1800的频带。
另外，天线还包括支撑上述第一放射元件及上述第二放射元件的绝缘体，而较佳地，上述第一放射元件及上述第二放射元件设置于上述绝缘体不同的面。
根据本发明的另一个方面，提供一种包括上述多频带天线的无线通信装置。
本发明提供一种多频带天线，具备2种以上频带以提供不同的2种以上服务。
另外，本发明提供一种多频带天线，可独立调节2个以上频带，容易进行微调并设置于各种终端。
附图说明
图1为根据本发明实施例的多频带天线示意图；
图2为根据本发明一实施例的多频带天线第二放射元件平面图；
图3为根据本发明一实施例的多频带天线的随电容变化的回波损耗变化曲线图；
图4为根据本发明一实施例的多频带天线的随残段长度变化的回波损耗变化曲线图；
图5为根据本发明一实施例的多频带天线的随缝隙长度变化的回波损耗变化曲线图。
具体实施方式
下面，结合附图说明本发明的具体实施例。但这只是典型的实施例而并非限制。
图1为本发明实施例多频带天线示意图。本实施例天线包括覆盖第一频带的第一放射元件100及覆盖第二频带的第二放射元件200，而这些元件设置于接地面300一侧以便被馈电。
另外，虽然未图示，但还包括支撑放射元件100、200并有助于天线的安装的绝缘体。此时，第一放射元件100及第二放射元件200设置于绝缘体不同的面，较佳为各设置于上面和底面。
接地面300为终端内部的接地面，可包含于基板或被单独提供。为不妨碍放射元件100、200所产生的辐射，接地面300不设置于第一及第二放射元件100、200所被设置的位置。
放射元件100、200可通过冲压金属板或在绝缘体上电镀、沉积、印刷导电材料制作而成。另外，也可通过被称为LDS(Laser Direct Structuring)的高分子物质的金属化(metallization)技术制作而成。此外，放射元件100、200还可以通过各种方式制作而成，本发明不限制放射元件100、200具体的制造方式。
第一放射元件100基本上为PIFA形式的天线，在其一端具备馈电端子110及第一接地端子120。第一接地端子120连接于接地面300以使天线接地。另外，馈电端子110可连接于终端内部的馈电端子(未图示)。馈电端子110及第一接地端子120，垂直设置于包含接地面300的平面，而水平放射元件130，实际上与包括接地面300的平面平行设置并连接于馈电端子110及第一接地端子120。另外，为增加放射面积，在水平放射元件130的侧面，延长形成垂直放射元件140。在本实施例中，为了在所提供的天线形成空间实现最大的放射面积，而使水平放射元件130和垂直放射元件140相连，但根据具体的要求事项，可不形成垂直放射元件140或增加更多的放射元件。
在水平放射元件130的另一端，即第一接地端子120连接部的相反一侧，连接第二接地端子150，而第二接地端子150通过电容器400连接于接地面300。电容器400向天线提供电容，而这将影响第一放射元件100在第一频带的共振特性。因此，可通过调节电容器400的电容调节天线的共振特性。较佳地，可用可变电容器400，例如变容二极管(varactor diode)，便于调节天线特性。
第二放射元件200为折叠单极(folded monopole)形式的天线，一端被馈电，而另一端被开放。具体而言，第二放射元件200，包括：第一子元件210，连接于终端的馈电元件(未图示)的一端；连接部240，连接于上述第一子元件210的另一端；第二子元件220，连接于上述连接部240。第一子元件210，可连接于第一放射元件100的馈电端子110并延长形成。
如图2所示，第一子元件210及第二子元件220实际上相互平行地延长形成，并在其中间形成缝隙。因此，可通过上述缝隙所产生的电磁耦合调节共振频率、带宽等，因此可通过调节缝隙长度(Lslit)(即，调节连接部240的大小)对天线进行微调。另外，在连接部240的一侧延长形成残段(stub)230。残段230通过变化第二放射元件200的电长度对天线的共振特性产生影响，而且可通过调节其大小(Lstub)对天线进行微调。通过缝隙及残段对天线进行的微调，将在后面的内容中详细说明。
另外，第二放射元件200可通过倍增频率共振覆盖第二频带。例如，在第二频带为900MHz的GSM900频带中，第三频带可为作为其倍增频带的1.8GHz频带的DSC1800。相对于第二放射元件200具有较长长度的第一放射元件100所覆盖的第一频带，可为较第二频带低的频带，例如UHF--IV/V频带的DVB-H。因此，可通过本实施例提供可提供全部3种服务的多频带天线。
另外，本发明实施例天线，可独立调节各频带。
如上所述，对第一频带的调节可通过电容器400的调节来完成。电容器400的调节只对第一放射元件100的电磁特性产生影响，但不对不与电容器400相连的第二放射元件200的电磁特性产生影响。因此，电容器400的调节所产生的第一频带的变化，不会对第二及第三频带产生影响。
对第二频带的调节，通过残段230长度(Lstub；图2)的调节来实现。在第二频带，第二放射元件200作为1/4λ天线运行，因此可通过调节残段230长度(Lstub)对天线电长度进行微调，从而对第二频带的天线特性进行微调。这种第二放射元件200的电长度变化，不仅不会对第一放射元件100的电长度产生影响，而且因第一放射元件具有电容器400所生成的大的容量成分，第二放射元件200的变化不会对其电磁特性产生影响。另外，因第二放射元件200在第三频带作为3/4λ天线运行，因此较之对第二频带的影响，微小电长度变化对第三频带的影响很小(理想地为对第二频带影响的1/3)。因此，第二频带在不给其他频带产生影响的同时容易进行微调。
最后，对第三频带的调节，通过调节缝隙长度(Lslit；图2)的调节来实现。缝隙通过第一子元件210及第二子元件220隔开的间隙形成，因此可通过调节其大小调节子元件210、220之间的电磁耦合程度。这种电磁耦合在高频率中产生的影响更大，因此通过调节缝隙长度(Lslit)对电磁耦合进行的调节，主要对第三频带产生影响，不对第二频带产生大的影响。另外，如上所述，因第二放射元件200电磁特性的变化不对第一放射元件100的天线特性产生影响，因此缝隙长度(Lslit)的调节只对第三频带产生影响。因此，第三频带在不给其他频带产生影响的同时容易进行微调。
通过实际实现的天线对上述第一至第三频带的调节效果进行了实验。在所实现的天线中，第一频带为DVB-H频带，第二频带为GSM900频带，而第三频带为DSC1800频带。
图3为本发明一实施例多频带天线的随电容变化的回波损耗变化曲线图。如图所示，随着将电容在2pF至4pF之间进行变化，因容量成分的增加，在作为DVB-H频带的约500MHz附近，天线的共振频率发生了变化。但是，在作为SGM900频带的约900MHz附近及作为DSC1800频带的1.8GHz附近，共振频率没有发生变化。因此，可确认可通过调节电容独立调节第一频带。
图4为本发明一实施例多频带天线的随残段长度变化的回波损耗变化曲线图。如图所示，随着将残段长度在0mm至4mm之间进行变化，因第二放射元件电长度的增加，900MHz附近的共振频率将减少。但500MHz附近及1.8GHz附近的共振频率不发生变化，可确认可通过调节残段长度独立调节第二频带。
图5为本发明一实施例多频带天线的随缝隙长度变化的回波损耗变化曲线图。如图所示，随着将缝隙长度在26mm至30mm之间进行变化，因第二放射元件中电磁耦合的增加和容量成分的增加，1.8GHz附近的共振频率将减少。但在500MHz附近及900MHz附近的共振频率没有发生实际变化。因此，可确认可通过调节缝隙长度独立调节第三频带。
上述实施例仅用以说明本发明而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (13)

1、一种多频带天线，其特征在于包括：第一放射元件，为覆盖第一频带的第一放射元件，具有连接于馈电元件的馈电端子，及连接于接地面的第一接地端子及第二接地端子；第二放射元件，为覆盖第二频带的第二放射元件，其一端连接于上述馈电元件，实际上作为单极天线运行；在此，上述第一放射元件的上述第二接地端子通过电容器连接于上述接地面。
2、根据权利要求1所述的一种多频带天线，其特征在于：第一接地端子及上述第二接地端子形成于上述第一放射元件的两端部。
3、根据权利要求1所述的一种多频带天线，其特征在于：上述电容器为可变电容器。
4、根据权利要求1所述的一种多频带天线，其特征在于：上述第一放射元件，包括水平放射元件，基本上与上述接地面平行设置；垂直放射元件，基本上与上述接地面垂直设置。
5、根据权利要求1所述的一种多频带天线，其特征在于：上述第二放射元件，包括第一子元件，其一端连接于上述馈电元件；连接部，连接于上述第一子元件的另一端；第二子元件，连接于上述连接部，与上述第一子元件隔开并实际上与其平行延长。
6、根据权利要求5所述的一种多频带天线，其特征在于：第二放射元件还包括连接于上述连接部一侧的残段。
7、根据权利要求1所述的一种多频带天线，其特征在于：上述接地面不形成于上述第一放射元件及上述第二放射元件的设置区域。
8、根据权利要求1所述的一种多频带天线，其特征在于：上述第一频带为用于DVB-H服务的频带。
9、根据权利要求1所述的一种多频带天线，其特征在于：上述第二频带为用于GSM 900服务的频带。
10、根据权利要求1所述的一种多频带天线，其特征在于：上述第二放射元件还覆盖作为上述第二频带倍增频带的第三频带。
11、根据权利要求10所述的一种多频带天线，其特征在于：上述第三频带为用于DCS 1800的频带。
12、根据权利要求1所述的一种多频带天线，其特征在于：天线还包括支撑上述第一放射元件及上述第二放射元件的绝缘体，而上述第一放射元件及上述第二放射元件设置于上述绝缘体不同的面。
13、一种无线通信装置，其特征在于：包括权利要求1至12所述的任一种多频天线。
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