CN101997165B - 一种封闭型多频段天线及其无线通讯装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种封闭型多频段天线及其无线通讯装置，该多频段天线包括发射体、以及连接在发射体上的馈入端和接地端；发射体上设置有多个频段的调谐单元；馈入端和接地端分别用于电性连接无线通讯装置中印刷电路板上各自的接入点；其中：发射体形成环状封闭式结构；馈入端和接地端连接在封闭式结构的外侧。由于多频段天线的发射体采用了环状封闭式结构，使得发射体上多个频段的调谐单元的各谐振模态产生的谐振电流，在环状封闭式结构中形成了自回路，减小了印刷电路板上射频电流的幅度，削弱了使用者接触无线通讯装置时人体对多频段天线的干扰，从而避免了因手持使用无线通讯装置时出现通讯信号恶化的现象。
Description
技术领域
本发明涉及无线通讯装置的多频段天线领域，更具体的说，改进涉及的是一种封闭型多频段天线及其无线通讯装置。
背景技术
随着无线通讯技术的迅猛发展，移动电话、PDA(personal digitalassistant，个人数字助理)等便携式无线通讯装置也被迅速推广和普及，并成为现代日常生活中不可或缺的一部分。
在便携式无线通讯装置的发展历程中，一方面，需要兼容的通讯方案越来越多，另一方面，还必须具有的天线电气性能，能更有效的发射和接收RF(Radio Frequency，RF射频)信号能量；因目前的技术尚无法将整个多频段天线完全整合到半导体制程的芯片中，故在便携式无线通讯装置中，除了核心的系统芯片以外，多频段天线是另一具有直接影响通讯传输性能的关键性零部件；而用户或消费者对体积更小的内置天线式无线通讯装置更感兴趣，但是，内置的多频段天线难以避免因手持使用而出现通讯信号恶化。
因此，现有技术尚有待改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种封闭型多频段天线及其无线通讯装置，可避免因手持使用时而出现通讯信号恶化的现象。
本发明的技术方案如下：
一种封闭型多频段天线，包括发射体、以及连接在发射体上的馈入端和接地端；发射体上设置有多个频段的调谐单元；馈入端和接地端分别用于电性连接无线通讯装置中印刷电路板上各自的接入点；其中：发射体形成环状封闭式结构，发射体包括主体、第一调谐单元、第二调谐单元和匹配短截线，主体为带内凹边的矩形环，第一调谐单元和第二调谐单元均位于矩形环的内侧；匹配短截线位于非内凹边上，且与内凹边相对；匹配短截线由两条宽度边和一条长度边组成，两条宽度边与主体相连接并向内凹边延伸，长度边连接在两条宽度边的末端之间，两条宽度边与主体的连接处相对延伸，形成两条位于宽度边之间且不连接的延伸边，馈入端连接在一条延伸边的末端，接地端连接在另一条延伸边的末端。
所述的封闭型多频段天线，其中：矩形环的形状适配印刷电路板的外形。
所述的封闭型多频段天线，其中：第一调谐单元和第二调谐单元设置在内凹边上。
一种封闭型多频段天线的无线通讯装置，包括无线通讯装置的外壳、外壳内的印刷电路板和多频段天线；其中：多频段天线为上述中任一项所述的封闭型多频段天线。
本发明所提供的一种封闭型多频段天线及其无线通讯装置，由于多频段天线的发射体采用了环状封闭式结构，使得发射体上多个频段的调谐单元的各谐振模态产生的谐振电流，在环状封闭式结构中形成了自回路，减小了印刷电路板上射频电流的幅度，削弱了使用者接触无线通讯装置时人体对多频段天线的干扰，从而避免了因手持使用无线通讯装置时出现通讯信号恶化的现象。
附图说明
图1是本发明封闭型多频段天线的立体图；
图2是本发明封闭型多频段天线的主视图；
图3是本发明图2的俯视图；
图4是本发明图2的左视图；
图5是本发明封闭型多频段天线的回波损耗测试曲线图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并非用于限定本发明的具体实施方式。
本发明的一种封闭型多频段天线及其无线通讯装置，包括一种封闭型多频段天线的无线通讯装置，以及一种无线通讯装置的封闭型多频段天线；其具体实施方式之一，如附图1所示，多频段天线电气连接在无线通讯装置的印刷电路板100上，印刷电路板100和多频段天线均设置在无线通讯装置的外壳内部；多频段天线可包括发射体200、以及连接在发射体200上的馈入端201和接地端202；发射体200上设置有第一调谐单元210、第二调谐单元220等多个频段的调谐单元；馈入端201用于电性连接印刷电路板100上的馈入端接入点101，接地端202用于电性连接印刷电路板100上的接地端接入点102；其中，发射体200形成环状封闭式结构，馈入端201和接地端202连接在封闭式结构的外侧。环状封闭式结构可以由直线段部分组成，也可由曲线段部分组成，或者由直线段部分和曲线段部分混合组成。馈入端201和接地端202从封闭式结构的外侧与发射体200相连接。在多频段天线可采用金属的弹片加工制作，如不锈钢弹片等，也可采用柔性线路板加工制作。
由于多频段天线的发射体200采用了环状封闭式结构，使得发射体200上多个频段的调谐单元的各谐振模态产生的谐振电流，在环状封闭式结构中形成了自回路，减小了印刷电路板100上射频电流的幅度，削弱了使用者接触无线通讯装置时人体对多频段天线的干扰，从而避免了因手持使用无线通讯装置时出现通讯信号恶化的现象。
在本发明封闭型多频段天线及其无线通讯装置的优选实施方式中，封闭式结构可设置为多边形结构，在多边形结构的外侧设置有延伸边241和242，馈入端201连接在延伸边241上，接地端202连接在延伸边242上。多边形结构包括四边形、五边形、六边形等，多边形的边可与无线通讯网络中不同频段的调谐单元相对应。馈入端201和接地端202也可连接在多边形结构的边上。
优选的是，如附图2所示，多边形结构的整体形状设置为矩形。就目前的无线通讯网络而言，可用到的频段包括GSM(Global System for MobileCommunications，全球移动通讯系统)850、EGSM(Enhanced Global System forMobile Communications，增强型全球移动通信系统)900、DCS(DistributedControl System，分散控制系统)、PCS(Personal Communications Service，个人通讯服务)以及WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)bandⅠ,Ⅱ,Ⅳ,Ⅴ，其中，GSM850和EGSM900为通讯频段的低频段，DCS和PCS为通讯频段的高频段，WCDMA bandⅠ,Ⅱ,Ⅳ,Ⅴ为通讯频段的超高频段；由此可知，矩形环状封闭式结构更为适合制作目前无线通讯网络中使用到的多频段天线的形状；但这并不排除，在将来的无线通讯网络新增频段时，可采用其它形状的多边形环状封闭式结构。
进一步地，如附图1所示，发射体200包括主体、第一调谐单元210和第二调谐单元220；主体设置为带内凹边的矩形环；第一调谐单元210和第二调谐单元220位于矩形环的内侧。
较好的是，矩形环的形状适配印刷电路板100的外形。矩形环即发射体200的总长度约为通讯频段中低频段工作频率，即GSM850和EGSM900，对应波长的二分之一，工作时可产生三个谐振模态：二分之一波长谐振、一波长谐振和二分之三波长谐振，其中，二分之一波长谐振对应通讯频段的低频段，一波长谐振以及二分之三波长谐振对应通讯频段的高频段。
如附图3所示，馈入端201和接地端202的形状和间距可调整，其影响到发射体200的输入阻抗，改变馈入端201和接地端202的形状和间距可对发射体200的输入阻抗进行调节，优化与射频电路的匹配特性。
如附图4所示，矩形环与印刷电路板100相平行，与矩形环相连接的馈入端201和接地端202弯折设置，并与印刷电路板100垂直设置；馈入端接入点101和接地端接入点102位于印刷电路板100的边缘；在没有发射体200的空间可放置摄像头、扬声器等体积较大的元器件，以节省便携式无线通讯终端内部的空间，和节省印刷电路板100上的空间。
优选的是，第一调谐单元210设置在内凹边215上，第二调谐单元220设置在内凹边225上。调整第一调谐单元210和第二调谐单元220的长度和宽度，可起到微调各谐振模态的谐振频率的作用，以满足各种通讯制式的要求。
进一步地，如附图2所示，内凹边平行矩形环的边设置，内凹边215平行矩形环的边211，内凹边225平行矩形环的边221，内凹边235平行矩形环的边231。
优选的是，在矩形环的内侧设置匹配短截线230；匹配短截线230位于非内凹边231上。
匹配短截线230的两端连接在馈入端201和接地端202的两侧，从馈入端接入点101和接地端接入点102看进去，发射体200的阻抗近似为两个长度为匹配短截线230长度一半的短路传输输入阻抗的串联，其阻抗在工作频段的低频段阻值较低，在高频段阻值较高，因此，在低频端可近似为中央短路状态的天线，在高频端可看成中央开路状态的天线，发射体200上的射频电流由此而改变，从馈入端接入点101和接地端接入点102看进去的发射体200的输入阻抗由此也得到了调整。
调整匹配短截线230与矩形环内凹边235的距离可影响到一波长谐振模态的谐振频率，而调整匹配短截线230的长度和宽度，使之与二分之三波长谐振模态的谐振频率连接起来，可拓展通讯频段高频段的带宽。
具体实施例一：如附图1所示，发射体200包括主体、第一调谐单元210、第二调谐单元220和匹配短截线230；主体设置为带内凹边的矩形环；矩形环的形状适配印刷电路板100的外形；第一调谐单元210设置在内凹边215上，第二调谐单元220设置在内凹边225上；匹配短截线230位于矩形环的内侧。
实验测试结果表明，如附图5所示，本发明的封闭型多频段天线在多个需要的频率段上具有足够的带宽，完全可满足GSM850、EGSM900、DCS、PCS以及WCDMA bandⅠ,Ⅱ,Ⅳ,Ⅴ等无线通讯网络的需求；而本发明的封闭型多频段天线无线通讯装置，因各谐振模态产生的谐振电流在发射体200中形成了自回路效应，降低了印刷电路板100上射频电流幅度，即使印刷电路板100贴靠在外壳内侧，在用户或消费者手持使用无线通讯装置时，也不易受到来自人体方面的干扰或影响，从而改善了手持使用模式下的通讯性能。
综上所述，本发明的封闭型多频段天线，实现了发射体200的二分之一波长、一波长以及二分之三波长谐振，利用附加的匹配短截线以及各调谐单元，调整各谐振模态的谐振频率和天线带宽，实现了便携无线通讯装置的小型化和多频化，封闭型多频段天线本身也更不易受到周边接地金属面Ground Plane以及人体的影响，优化了装置在手持模式下的性能。
应当理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不足以限制本发明的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本发明的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种封闭型多频段天线，包括发射体、以及连接在发射体上的馈入端和接地端；发射体上设置有多个频段的调谐单元；馈入端和接地端分别用于电性连接无线通讯装置中印刷电路板上各自的接入点；其特征在于：发射体形成环状封闭式结构，发射体包括主体、第一调谐单元、第二调谐单元和匹配短截线，主体为带内凹边的矩形环，第一调谐单元和第二调谐单元均位于矩形环的内侧；匹配短截线位于非内凹边上，且与内凹边相对；匹配短截线由两条宽度边和一条长度边组成，两条宽度边与主体相连接并向内凹边延伸，长度边连接在两条宽度边的末端之间，两条宽度边与主体的连接处相对延伸，形成两条位于宽度边之间且不连接的延伸边，馈入端连接在一条延伸边的末端，接地端连接在另一条延伸边的末端。
2.根据权利要求1所述的封闭型多频段天线，其特征在于：矩形环的形状适配印刷电路板的外形。
3.根据权利要求1所述的封闭型多频段天线，其特征在于：第一调谐单元和第二调谐单元设置在内凹边上。
4.一种封闭型多频段天线的无线通讯装置，包括无线通讯装置的外壳、外壳内的印刷电路板和多频段天线；其特征在于：多频段天线为权利要求1至3中任一项所述的封闭型多频段天线。
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