CN102170043B - 一种无线终端及其天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线终端及其天线，所述天线包括：匹配电路、与匹配电路相连的天线馈线、接地元件、金属辐射单元；其中，接地元件位于金属辐射单元的周围，且与金属辐射单元之间留有缝隙。本发明通过把天线直接刻在电路板上，或通过焊接、线缆等连接，将天线连接到电路板上，相较与其他终端上使用的PIFA天线或单极子天线等省去了单独制作天线支架、开模等费用，减少了项目开支，降低了成本；而且天线的性能能够满足多频天线的性能要求，天线的高度较小，很好地满足了无线终端的结构设计需要。

Description

一种无线终端及其天线

技术领域

本发明涉及无线终端技术领域，尤其涉及一种无线终端及其天线。

背景技术

随着无线通信技术的发展和普及，无线网卡等无线终端受到越来越多消费者的喜爱。为了吸引更多消费者的关注，低成本、超薄时尚的外观、高性能、低辐射的无线终端已经成为无线终端生产厂商的重要研究对象。

天线作为无线终端产品的重要组成部分，不仅直接影响无线终端通信的收发性能，天线的高度也是影响无线终端外观厚度的重要因素。目前如何能在有限的高度内，设计一款既可以满足结构要求，也可以满足天线性能指标要求的天线成为多数无线终端生产厂家面临的难题。

现有技术中，无线终端通常使用的天线为PIFA天线、单极子天线等，此时，则需要单独制作该天线及天线支架，增加了项目开支，成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线终端及其天线，满足多频天线的性能要求及无线终端的结构要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种无线终端天线，所述天线包括：匹配电路、与匹配电路相连的天线馈线、接地元件、金属辐射单元；其中，

所述接地元件位于金属辐射单元的周围，且与金属辐射单元之间留有缝隙。

进一步地，所述天线馈线为直线和/或折线，位于电路板的表层或中间层。

进一步地，所述匹配电路与天线馈点相连。

进一步地，所述缝隙的宽度范围为0.1-1mm，缝隙内设置有天线匹配点。

进一步地，所述金属辐射单元包括第一金属辐射单元和第二金属辐射单元，所述天线馈线将能量传给与自身相连的第一金属辐射单元或第二金属辐射单元，与第二金属辐射单元或第一金属辐射单元进行耦合馈电；或者，

所述天线馈线与第一金属辐射单元和第二金属辐射单元不相连接，直接与所述第一金属辐射单元和第二金属辐射单元进行耦合馈电。

进一步地，所述天线馈线与第一金属辐射单元或第二金属辐射单元直接相连，或所述天线馈线与第一金属辐射单元或第二金属辐射单元平行重合，通过过孔相互连接。

进一步地，所述第一金属辐射单元位于所述电路板的正面部分的表层或介质板内，所述第二金属辐射单元位于所述电路板的背面部分的表层或介质板内。

进一步地，所述第一金属辐射单元与第二金属辐射单元之间为绝缘介质，通过通孔、过孔、或埋孔相互连接。

进一步地，所述接地元件以分块独立的形式分布在金属辐射单元的周围，独立的接地元件之间通过串联电子器件相连；或者，

所述接地元件以整体的形式分布在金属辐射单元的周围。

进一步地，所述金属辐射单元的形状为矩形、圆形、菱形、梯形、三角形的一种或多种。

进一步地，所述金属辐射单元设置有开槽，所述开槽的形状为长方形、F型、E型、H型、S型、栅状型、梳齿型、环型的一种或多种。

一种无线终端，所述无线终端包括位于该无线终端的电路板上的天线，所述天线包括：匹配电路、与匹配电路相连的天线馈线、接地元件、金属辐射单元；其中

所述接地元件位于金属辐射单元的周围，且与金属辐射单元之间留有缝隙。

进一步地，所述金属辐射单元包括第一金属辐射单元和第二金属辐射单元，所述天线馈线将能量传给与自身相连的第一金属辐射单元或第二金属辐射单元，与第二金属辐射单元或第一金属辐射单元进行耦合馈电；或者，

所述天线馈线与第一金属辐射单元和第二金属辐射单元不相连接，直接与所述第一金属辐射单元和第二金属辐射单元进行耦合馈电。

进一步地，所述第一金属辐射单元与第二金属辐射单元之间为绝缘介质，通过通孔、过孔、或埋孔相互连接；

所述第一金属辐射单元和/或第二金属辐射单元设置有开槽，所述开槽的形状为长方形、F型、E型、H型、S型、栅状型、梳齿型、环型的一种或多种。

本发明基于无线终端的电路板进行天线结构的设计，将天线直接刻在电路板上，或通过焊接、线缆等连接，将天线连接到电路板上，相较与其他终端上使用的PIFA天线或单极子天线等省去了单独制作天线支架、开模等费用，减少了项目开支，降低了成本；而且天线的性能能够满足多频天线的性能要求，天线的高度较小，很好地满足了无线终端的结构设计需要。

附图说明

图1为本发明的无线终端天线的结构示意图；

图2为图1所示的无线终端天线的横截面示意图；

图3为本发明的无线终端天线的实施例一的结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想为：在无线终端的电路板上进行天线的布线，根据不同的介质及天线的工作频率，确定天线的占用面积，天线的布线可以为电路板的单层板或多层板布线，具体采用开槽和耦合的方式辐射电磁波信号。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1和图2分别示出了本发明的无线终端天线的俯视结构和横截面结构的示意，本发明实施例是以单面挖槽的印刷电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)天线为例进行的说明，具体为在无线终端的PCB上的一块无其他元器件布局的区域，进行PCB天线的布局，该区域面积大概可以为360平方毫米左右，面积的大小还可以根据介质、天线的工作频率、天线匹配电路的影响进行灵活调整，本发明所提供的PCB天线的最小面积可以达到200平方毫米左右。

PCB天线的俯视结构参照图1，PCB天线的上表层部分包括接地元件11、第一金属辐射单元13、位于第一金属辐射单元13的H型开槽线14、第一金属辐射单元13与接地元件11之间留有的缝隙19；本发明实施例中，PCB天线下表层部分的结构与上表层相同，但位于PCB天线下表层的第二金属辐射单元12未设置有开槽线，开槽线的形状可以根据实际耦合效果，设置为长方形、F型、E型、H型、S型、栅状型、梳齿型、环型等规则或不规则的形状、或几种形状的组合；第一金属辐射单元13与第二金属辐射单元12之间为绝缘介质，通过通孔、过孔、或埋孔相互连接；另外，缝隙19处还可以设置有天线匹配点18；

PCB天线还包括天线馈点17、匹配电路16、与匹配电路16相连的天线馈线15；其中，天线馈线15可以位于PCB天线的表层或中间层，其形状可以是直线、曲线、或直线和曲线的组合，例如图1中示出的为O型曲线和直线的组合；其宽度可以根据实际的需要进行调整；

天线馈线15可以与第一金属辐射单元13和/或第二金属辐射单元12直接相连，也可以与第一金属辐射单元13和/或第二金属辐射单元12平行重合布置，通过小的过孔与所述第一金属辐射单元13和/或第二金属辐射单元12相连；或天线馈线15与第一金属辐射单元13和第二金属辐射单元12均不相连，形成耦合馈电；具体是否连接可以根据仿真或者实际调试情况决定。

参照图2，本发明实施例中的天线馈线15位于第一金属辐射单元13和第二金属辐射单元12之间，第一金属辐射单元13和第二金属辐射单元12之间可以填充绝缘介质20，天线馈线15与匹配电路16相连，匹配电路16与天线馈电17相连，天线馈线15的长度和宽度可以根据天线的仿真结果进行调整，以优化天线谐振。

另外，在H型开槽线14的缝隙处还可以设置有匹配点，所述匹配点可以根据实际需要进行调整，具体可以为电容、电感、电阻中的一种或多种，用以调节天线的回波损耗的深浅，其也可以位于第一金属辐射单元13的表面。

具体地，图1所示的接地元件11是以分块独立的形式分布在第一金属辐射单元13的周围，独立的接地元件之间可以通过串联电子器件10进行连接，用来调节天线的谐振，其中电子器件10可以为电容、电感、电阻中的一种或多种；另外，接地元件11也可以以整体的形式分布在第一金属辐射单元13的周围，或以图1所示的接地元件11中独立的两块、或三块等作为一个整体，与剩余的接地元件通过电子器件10连接，分布在第一金属辐射单元13的周围，达到调整天线谐振频率和带宽的目的；在实际应用中，也可以根据调试情况减少接地元件的分布，例如接地元件可以分布在第一金属辐射单元13的两侧、或三侧等情况。应当理解，上述设置同样适应于PCB下表层的天线部分，另外，在对上述PCB天线进行性能调试的过程中，也可以在第二金属辐射单元12处设置有开槽，以加强天线之间的耦合，以更好地满足需求。

另外，缝隙19的宽度可以根据所需天线的谐振频率等进行调整，一般地，该宽度范围通常为0.1-1mm之间；天线匹配点18也可以根据实际情况进行设置，用于调整天线谐振点的位置，具体可以为一个、两个或多个的组合等等。

第一金属辐射单元13和第二金属辐射单元12的形状及尺寸可以根据实际需要进行调整，可以是矩形、圆形、菱形、梯形、三角形等等任意规则或不规则的形状，也可以是由具有上述形状的数个小的金属辐射单元组成；而且可以根据天线谐振频率的需要设置第一金属辐射单元13和第二金属辐射单元12的数量。而且第二金属辐射单元12和第一金属辐射单元13可以位于PCB的表层、或PCB正面和背面之间的中间层的介质板中。应当理解，在具体实现时，所述PCB天线还可以是包括三个金属辐射单元的三层结构或多个金属辐射单元的多层结构等，尤其是当对天线性能要求不高时，还可以是只包括一个金属辐射单元的单层结构。

图3示出了本发明的无线终端天线的实施例一的结构示意，如图3所示，PCB天线位于下表层的第二金属辐射单元12是由12个矩形形状的小金属辐射单元组成，其余结构与图1所示的天线结构相同，不再赘述。

本发明还提供了一种具有上述天线的无线终端，该无线终端的天线位于该无线终端的电路板上，所述天线包括：匹配电路、与匹配电路相连的天线馈线、接地元件、金属辐射单元；其中所述接地元件位于金属辐射单元的周围，且与金属辐射单元之间留有缝隙。

进一步地，所述天线包括二个金属辐射单元时，所述天线馈线将能量传给与自身相连的第一金属辐射单元或第二金属辐射单元，与第二金属辐射单元或第一金属辐射单元进行耦合馈电；或者，

所述天线馈线与第一金属辐射单元和第二金属辐射单元不相连接，直接与所述第一金属辐射单元和第二金属辐射单元进行耦合馈电。

进一步地，所述第一金属辐射单元与第二金属辐射单元之间为绝缘介质，通过通孔、过孔、或埋孔相互连接；

所述第一金属辐射单元和/或第二金属辐射单元设置有开槽，所述开槽的形状为长方形、F型、E型、H型、S型、栅状型、梳齿型、环型的一种或多种。

本发明提供的天线可以采用PCB形式或柔性电路板(FPC)形式，把天线直接刻在电路板上，或通过焊接、线缆等连接，将天线连接到电路板上，相较与其他终端上的PIFA天线和单极子天线等省去了单独制作天线支架、开模等费用，减少了项目开支，降低了成本；而且本发明提供的天线高度较小，很好地满足了超薄无线终端的设计需要。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种无线终端天线，其特征在于，所述天线包括：匹配电路、与匹配电路相连的天线馈线、接地元件、金属辐射单元；其中，

所述接地元件位于金属辐射单元的四周，且与金属辐射单元之间留有缝隙；所述缝隙用于根据所需的谐振频率进行调整；

其中，所述接地元件以分块独立的形式分布在金属辐射单元的四周，独立的接地元件之间通过串联电子器件相连；

其中，所述天线直接刻在电路板上；所述天线馈线为直线和/或折线，位于所述电路板的表层或中间层；

所述金属辐射单元包括第一金属辐射单元和第二金属辐射单元，所述天线馈线将能量传给与自身相连的第一金属辐射单元或第二金属辐射单元，与第二金属辐射单元或第一金属辐射单元进行耦合馈电；或者，

所述天线馈线与第一金属辐射单元和第二金属辐射单元不相连接，直接与所述第一金属辐射单元和第二金属辐射单元进行耦合馈电；

所述第一金属辐射单元位于所述电路板的正面部分的表层或介质板内，所述第二金属辐射单元位于所述电路板的背面部分的表层或介质板内。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述匹配电路与天线馈点相连。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述缝隙的宽度范围为0.1-1mm，缝隙内设置有天线匹配点。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线馈线与第一金属辐射单元或第二金属辐射单元直接相连，或所述天线馈线与第一金属辐射单元或第二金属辐射单元平行重合，通过过孔相互连接。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述第一金属辐射单元与第二金属辐射单元之间为绝缘介质，通过通孔、过孔、或埋孔相互连接。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属辐射单元的形状为矩形、圆形、菱形、梯形、三角形的一种或多种。

7.根据权利要求1至6任一项所述的天线，其特征在于，所述金属辐射单元设置有开槽，所述开槽的形状为长方形、F型、E型、H型、S型、栅状型、梳齿型、环型的一种或多种。

8.一种无线终端，其特征在于，所述无线终端包括位于该无线终端的电路板上的天线，所述天线包括：匹配电路、与匹配电路相连的天线馈线、接地元件、金属辐射单元；其中

所述接地元件位于金属辐射单元的四周，且与金属辐射单元之间留有缝隙；所述缝隙用于根据所需的谐振频率进行调整；

所述接地元件以分块独立的形式分布在金属辐射单元的四周，独立的接地元件之间通过串联电子器件相连；

其中，所述天线直接刻在电路板上；所述天线馈线为直线和/或折线，位于所述电路板的表层或中间层；

所述金属辐射单元包括第一金属辐射单元和第二金属辐射单元，所述天线馈线将能量传给与自身相连的第一金属辐射单元或第二金属辐射单元，与第二金属辐射单元或第一金属辐射单元进行耦合馈电；或者，

所述天线馈线与第一金属辐射单元和第二金属辐射单元不相连接，直接与所述第一金属辐射单元和第二金属辐射单元进行耦合馈电；

所述第一金属辐射单元位于所述电路板的正面部分的表层或介质板内，所述第二金属辐射单元位于所述电路板的背面部分的表层或介质板内。

9.根据权利要求8所述的无线终端，其特征在于，所述第一金属辐射单元与第二金属辐射单元之间为绝缘介质，通过通孔、过孔、或埋孔相互连接；

所述第一金属辐射单元和/或第二金属辐射单元设置有开槽，所述开槽的形状为长方形、F型、E型、H型、S型、栅状型、梳齿型、环型的一种或多种。