CN101859928A - 一种单极槽孔天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可应用于行动通讯装置的单极槽孔天线，其包含：介质基板、第一接地面、第二接地面、单极槽孔(开口槽孔)及馈入微带线。其中所述第一接地面位于所述介质基板上，而所述第二接地面邻近所述第一接地面并通过金属线电气连接至所述第一接地面，而所述金属线的部份区间位于所述介质基板的表面上。所述单极槽孔位于所述第一接地面上，其开口位置邻近于连接所述第一接地面与所述第二接地面的所述金属线。所述馈入微带线位于所述介质基板相对于所述第一接地面的表面上，其一端跨过所述单极槽孔，另一端连接至信号源。

Description

一种单极槽孔天线
技术领域
本发明涉及一种行动通讯装置天线，尤其涉及一种单极槽孔行动通讯装置天线，适用于折叠式行动通讯手机或具有上盖的行动通讯装置。
背景技术
近年来由于行动通讯技术的快速演进，使得行动通讯装置的轻、薄、短、小已成为非常重要的设计目标，因此应用于行动通讯装置的天线就必须具备尺寸小、平面化及多频带操作的要求。美国专利第US 7,209,087B2号“Mobile Phone Antena(行动手机天线)”及美国专利第US 7,471,249B2号“EMC Metal-Plate Antenna and a Communication System Using the Same(电磁兼容金属片天线及使用该天线的通讯系统)”，均揭示一种占据三维立体空间的手机天线，其立体式的设计体积大且其操作频带也未能完全涵盖目前无线广域网络(WWAN，Wireless Wide Area Network)GSM850/900/1800/1900/UMTS的五频操作频段。为解决上述问题，提出了一种单极槽孔的天线设计，尤其适用于折叠式行动通讯手机或具有上盖的行动通讯装置上。本发明的单极槽孔天线为平面式的设计，其所占用的面积小于10×40mm2，且结构简单，可以轻易地与行动通讯装置的系统电路一起印刷或蚀刻于系统电路板上，以节省制作成本，并且其操作频带可包含GSM850(824～894MHz)、GSM900(880～960MHz)、GSM1800(1710～1880MHz)、GSM1900(1850～1990MHz)及UMTS(1920～2170MHz)的五频操作频带的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小尺寸的单极槽孔天线设计，适用于折叠式行动通讯手机或具有上盖的行动通讯装置上，且可达到五频的多频操作。
本发明的天线包含：介质基板、第一接地面、第二接地面、单极槽孔(开口槽孔)及馈入微带线。其中所述介质基板可以为行动通讯装置的系统电路板；所述第一接地面位于所述介质基板上，可以为行动通讯装置的系统接地面；所述第二接地面可以为折叠式通讯装置上盖的支撑金属背板，其邻近所述第一接地面并通过金属线电气连接至所述第一接地面，而所述金属线的部份区间位于所述介质基板的表面上；所述单极槽孔(开口槽孔)位于所述第一接地面上，可以利用印刷或蚀刻技术形成于所述介质基板上，其开口位置邻近于连接所述第一接地面与所述第二接地面的所述金属线，其中所述单极槽孔具有至少一次弯折，以缩小天线的尺寸；所述馈入微带线位于所述介质基板相对于所述第一接地面的表面上，可以利用印刷或蚀刻技术形成于所述介质基板上，其一端跨过所述单极槽孔，另一端连接至信号源。
在本发明中，利用单极槽孔本身的激发模态可有效地在天线的低频频带(900MHz附近)共振出约四分之一共振波长的第一(最低)共振模态以及所述第一共振模态的倍频的第四共振模态(2000MHz附近)，并利用单极槽孔的开口部份的强电场来激发所述第一接地面与所述第二接地面所合成的类偶极(dipole-like)结构的共振模态，使之产生天线的第二共振模态(1000MHz附近)及其倍频的第三共振模态(1700MHz附近)。同时通过调整连接所述第一接地面与所述第二接地面的所述金属线位于所述介质基板上的部分区间的长度，可以有效调整所述第二共振模态及所述第三共振模态达到良好的阻抗匹配。由所激发的四个模态，可以使得天线的低频频带涵盖GSM850/900的操作，而天线的高频频带可涵盖GSM1800/1900/UMTS操作，达到天线的五频操作频带。
附图说明
图1为本发明的天线的第一实施例的结构图；
图2为本发明的天线的第一实施例的侧面结构图；
图3为本发明的天线的第一实施例的返回损失实验测量结果；
图4为本发明的天线的第二实施例的结构图；
图5为本发明的天线的第三实施例的结构图。
附图主要符号说明
1、4、5：天线               10：介质基板
11：第一接地面              12：第二接地面
13、53：金属线              131、531：电气连接点
14、54：单极槽孔或开口槽孔  141、541：单极槽孔的开口
15、45、55：馈入微带线  16：信号源
31：第一共振模态        32：第二共振模态
33：第三共振模态        34：第四共振模态
具体实施方式
图1及图2分别为本发明的天线的第一实施例的结构图及侧面结构图。天线1包括：介质基板10；第一接地面11，其中所述第一接地面11位于所述介质基板10上；第二接地面12，其邻近所述第一接地面11，且通过金属线13电气连接至所述第一接地面11，所述金属线13的部份区间位于所述介质基板10的表面上，再通过电气连接点131短路至所述第一接地面11；单极槽孔(开口槽孔)14，其位于所述第一接地面11上，所述单极槽孔的开141位置邻近于连接所述第一接地面11与所述第二接地面12的所述金属线13；馈入微带线15，其位于所述介质基板10相对于所述第一接地面11的表面上，其一端跨过所述单极槽孔14，另一端连接至信号源16。
图3为第一实施例的天线的返回损失实验测量结果图。在第一实施例中，所述介质基板10为宽度约为40mm、长度约为95mm及厚度约为0.8mm的玻纤介质基板，且介质基板10为行动通讯装置的系统电路板；而所述第一接地面11与所述单极槽孔14是以印刷或蚀刻技术形成于所述介质基板10上，且第一接地面11为行动通讯装置的系统接地面，其中所述单极槽孔14形成于所述介质基板10的上方区间(面积约为10×40mm2)，且所述单极槽孔14具有至少一次弯折，而槽孔总长度约为60mm，宽度约为2mm，可在天线的低频频带(900MHz附近)激发一个约四分之一共振波长的第一最低共振模态31，并在天线的高频频带产生倍频的第四共振模态34；所述第二接地面12为宽度约为40mm及长度约为85mm的金属片，且第二接地面12为行动通讯装置上盖的支撑金属背板；所述金属线13部分区间在介质基板10的长度约为36mm，而所述金属线13垂直于介质基板10且向外延伸的部分区间约为10mm；其中所述第一接地面11与所述第二接地面12所合成的类偶极结构，可在天线的低频频带激发一个二分之一共振波长的第二共振模态32，并在天线的高频频带产生倍频的第三共振模态33。由实验结果，在6dB返回损失的定义下，所述第一共振模态31及第二共振模态32足以涵盖GSM850(824～894MHz)及GSM900(880～960MHz)频带，而所述第三共振模态33及第四共振模态34足以涵盖GSM1800(1710～1880MHz)、GSM1900(1850～1990MHz)及UMTS(1920～2170MHz)所需的频带需求。
图4为本发明的天线的第二实施例的结构图。在天线4中所述馈入微带线45大致为直线形状，其它天线结构与第一实施例相同。在此相似结构下，第二实施例也可达到与第一实施例相似的多频操作特性。
图5为本发明的天线的第三实施例的结构图。在天线5中连接所述第一接地面11与所述第二接地面12的金属线53，其部份区间位于所述介质基板10的表面上并具有一弯折，再通过电气连接点531短路至所述第一接地面11，而所述单极槽孔54为不等宽的槽孔，并通过所述馈入微带线55作为馈入，且所述单极槽孔的开口541位置邻近于连接所述第一接地面11与所述第二接地面12的所述金属线53，其它结构与第一实施例相同。在此相似结构下，第三实施例也可达到与第一实施例相似的多频操作特性。
以上说明中所述的实施例仅为说明本发明的原理及功效，而非限制本发明。因此，本领域技术人员可在不违背本发明的精神对上述实施例进行修改及变更。本发明的权利范围如权利要求书所述。

Claims (7)

1.一种单极槽孔天线，包含：
介质基板；
第一接地面，位于所述介质基板上；
第二接地面，邻近第一接地面，通过金属线电气连接至所述第一接地面，所述金属线的部份区间位于所述介质基板的表面上；
单极槽孔(开口槽孔)，位于所述第一接地面上，其开口位置邻近于连接所述第一接地面与所述第二接地面的所述金属线；及
馈入微带线，位于所述介质基板相对于所述第一接地面的表面上，其一端跨过所述单极槽孔，另一端连接至信号源。
2.根据权利要求1所述的单极槽孔天线，其特征在于所述介质基板为行动通讯装置的系统电路板。
3.根据权利要求1所述的单极槽孔天线，其特征在于所述第一接地面为行动通讯装置的系统接地面。
4.根据权利要求1所述的单极槽孔天线，其特征在于所述第二接地面为折叠式通讯装置上盖的支撑金属背板。
5.根据权利要求1所述的单极槽孔天线，其特征在于所述馈入微带线及所述第一接地面以印刷或蚀刻技术形成于所述介质基板上。
6.根据权利要求1所述的单极槽孔天线，其特征在于所述单极槽孔具有至少一次弯折。
7.根据权利要求1所述的单极槽孔天线，其特征在于位于所述介质基板上的所述金属线的部份区间具有至少一次弯折。
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