CN102227038A - 一种多频段内置耦合天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多频段内置耦合天线装置，该结构包括接地平面、位于接地平面上部的介质板、位于介质板一端上部的天线支架、位于天线支架一侧的馈电部分、位于天线支架一侧的接地部分和位于天线支架顶端和侧壁的天线。该天线包括主辐射单元和耦合辐射单元，主辐射单元由高频谐振分支和低频谐振分支组成，耦合辐射单元由高频耦合分支和低频耦合分支组成，主辐射单元为G型，高低频耦合缝隙为L型、直线型或交叉型，且天线的主辐射单元与馈电部分相连接，耦合辐射单元与接地部分相连接。本发明与现有技术相比，改进了单极子天线的SAR值特性，拓宽了频段，实现多频段接收，且结构简单，易于安装实施。
Description
技术领域
本发明涉及一种耦合天线，特别是涉及一种应用于手机的多频段内置耦合天线装置。
背景技术
随着信息技术的蓬勃发展，移动通信终端在要求小型化及超薄化的同时，还要求通信终端能够满足不同频段的移动通信服务的功能。在无线通信装置上使用的多频段天线必须应对GSM850(824MHz~890MHz)/900(890MHz~960MHz)、DCS(1710MHz~1880MHz)，PCS(1850MHz~1990MHz)及UMTS(1920MHz~2170MHz)等。
此外，随着人们对电磁辐射热致效应的越来越重视，各种SAR（Specific Absorption Rate）值标准相继出台也为内置通信天线的设计带来了更大的挑战。
众所周知，单极天线（Monopole Antenna）频带较宽，但根据该类天线的特点，投影到PCB的那部分区域需要进行净空处理，如果将该类天线用于手机上天线时，就很难满足SAR值指标的要求；PIFA天线具有改善SAR值特性的优点，但是其缺点是带宽较窄，并且要求的天线面积较大。
如何在有限的天线环境下设计出满足行业标准的宽频带天线成为天线设计领域的一个难点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多频段内置耦合天线装置，改进了单极子天线的SAR值特性，拓宽了频段，实现多频段接收，且结构简单，易于安装实施。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多频段内置耦合天线装置，该结构包括接地平面、位于接地平面上部的介质板、位于介质板一端上部的天线支架、位于天线支架一侧的馈电部分、位于天线支架一侧的接地部分和位于天线支架顶端和侧壁的天线。该天线包括主辐射单元和耦合辐射单元，主辐射单元由高频谐振分支和低频谐振分支组成，耦合辐射单元由高频耦合分支和低频耦合分支组成,且天线主辐射单元与馈电部分相连接，耦合辐射单元与接地部分相连接。主辐射单元的高频谐振分支与低频谐振分支在天线支架的侧壁形成了缝隙S1。主辐射单元的低频谐振分支与耦合辐射单元的高频耦合分支之间形成了高频耦合缝隙S2，与低频耦合分支之间形成了低频耦合缝隙S3, 主辐射单元为G型，高低频耦合缝隙S2、S3为L型、直线型或交叉型。
天线为二维平面结构或三维平面结构，天线通过柔性电路板FPC（英文Flexible Printed Circuit的缩写）、激光直接成型LDS（英文Laser-Direct-structuring 的缩写）或机械工艺固定在天线支架上，且天线和PCB保持一定距离。当天线为二维结构时，可以由手机后壳代替天线支架。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：第一，增加了耦合辐射单元，且主辐射单元的低频谐振分支与耦合辐射单元的高频耦合分支之间形成了高频耦合缝隙S2，与低频耦合分支之间形成了低频耦合缝隙S3, 通过调节S2、S3缝隙的形状和尺寸对天线的阻抗带宽进行调节，在原有谐振基础上有效扩展天线的阻抗带宽；第二、天线的主辐射单元为单极子形式，其投影区域非净空处理，改善了SAR值特性；第三，结构简单，易于实施。
附图说明
图1为本发明的实施例1的结构示意图；
图2为本发明的实施例1的回波损耗S11参数曲线；
图3为本发明的实施例2的结构示意图。
具体实施方式
本发明的主旨在于克服现有技术的不足，提供一种多频段内置耦合天线装置，该天线为多频段内置天线，且天线的主辐射单元为简单的单极天线。与现有技术的天线装置相比，本发明增加引入了耦合辐射单元，且耦合辐射单元由高频耦合分支和低频耦合分支组成，通过调节耦合部分，在原有谐振基础上有效扩展天线的阻抗带宽。本发明的多频段天线可作为对应多种频段的多频段天线工作，以应用于GSM850/GSM900/DCS/PCS/UMTS频段的多频段天线为例说明。
下面结合实施例参照附图进行详细说明，以便对本发明的技术特征及优点进行更深入的诠释。
实施例1
实施例1的结构示意图如图1所示，一种多频段内置耦合天线装置，该结构包括接地平面11、位于接地平面上部的介质板12、位于介质板12一端上部的天线支架13、位于天线支架一侧的馈电部分16、位于天线支架一侧的接地部分15和位于天线支架13顶端和侧壁的天线14。该天线14包括主辐射单元和耦合辐射单元，主辐射单元由高频谐振分支141和低频谐振分支142组成，耦合辐射单元由高频耦合分支143和低频耦合分支组成144，且天线14的主辐射单元与馈电部分16相连接，耦合辐射单元与接地部分15相连接。主辐射单元的低频谐振分支142与耦合辐射单元的高频耦合分支143之间形成了高频耦合缝隙S2，与低频耦合分支144之间形成了低频耦合缝隙S3,主辐射单元为G型，高低频耦合缝隙S2、S3为L型、直线型或交叉型。
现有技术中，接地平面11位于介质板12的底面，包括天线14的投影区域。这样会改善G型单极天线的SAR特性，但同样也会很大程度上减小单极天线的工作带宽和辐射效率。而图1中，天线14镶嵌在天线支架13的顶部和侧壁，主辐射单元的高频谐振分支141与低频谐振分支142在天线支架13的侧壁形成了缝隙S1。该耦合缝隙的存在，大幅降低了天线14的共振长度，有效缩小了天线14的尺寸。高频谐振分支141的长度为15～25毫米，约为1800MHz对应波长的八分之一。
天线14的耦合单元部分包括高频耦合分支143和低频耦合分支144两部分。高频耦合分支143与主辐射单元142部分之间组成缝隙S2，通过缝隙S2的耦合作用，能量信号从主辐射单元进入高频耦合分支143，并通过接地部分15形成了一个高频耦合谐振路径。该高频谐振频率与原主辐射单元高频谐振频率不同，从而增加高频工作带宽。同理，低频耦合分支144与主辐射单元的低频谐振分支142部分形成了缝隙S3，通过缝隙S3的耦合作用，能量信号从主辐射单元进入低频耦合分支144，并通过接地部分15形成了一个低频耦合谐振路径。该低频谐振频率与原主辐射单元低频谐振频率不同，从而可以增加低频工作带宽。
耦合缝隙S3为L形状，能根据需要调整为直线形状缝隙。通过调节缝隙的长度和宽度以及耦合缝隙的位置可以有效调节天线的谐振频率，达到理想的阻抗带宽要求。耦合缝隙S2同样也具有相似的功能作用。
图2所示为实施例1对应的S11参数结果，正常工作时，天线分别工作在高低两个频段。按目前常规通信设备对S11参数的要求，低频段的有效带宽约为260MHz（800MHz～1060GHz），满足GSM850/GSM900频段的要求。高频段带宽约为600MHz（1700MHz～2300GHz），覆盖DCS1800/PCS1900和UMTS频段。
实施例2
如图3所示，一种多频段内置耦合天线装置，该结构包括接地平面11、位于接地平面上部的介质板12、位于介质板12一端上部的天线支架13、位于天线支架一侧的馈电部分16、位于天线支架一侧的接地部分15和位于天线支架13顶端和侧壁的天线14。该天线14包括主辐射单元和耦合辐射单元，主辐射单元由高频谐振分支141和低频谐振分支142组成，耦合辐射单元由高频耦合分支143和低频耦合分支组成144，且天线14的主辐射单元与馈电部分16相连接，耦合辐射单元与接地部分15相连接。主辐射单元的低频谐振分支142与耦合辐射单元的高频耦合分支143之间形成了高频耦合缝隙S2，与低频耦合分支144之间形成了低频耦合缝隙S3，主辐射单元为G型，高低频耦合缝隙S2、S3为L型、直线型或交叉型。
与实施例1结构相比，图3为图1的结构改进图，沿图1中的横虚线将高频耦合分支143的臂的部分枝节进行折叠，进一步减小天线的尺寸，更容易解决天线空间小的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但是本发明不仅仅限于所述实施例，凡依本发明所做的均等变化与修饰来达到相同效果是可能发生的并且都包括在本发明之中。
Claims (6)
1.一种多频段内置耦合天线装置，该结构包括接地平面（11）、位于接地平面（11）上部的介质板（12）、位于介质板（12）一端上部的天线支架（13）、位于天线支架（13）一侧的馈电部分（16）、位于天线支架（13）一侧的接地部分（15）、位于天线支架（13）顶端和侧壁的天线（14），其特征在于：
所述的天线（14）包括与馈电部分（16）相连接的主辐射单元和与接地部分（15）相连接的耦合辐射单元。
2.根据权利要求1所述的多频段内置耦合天线装置，其特征在于：所述的天线（14）的耦合辐射单元由高频耦合分支（143）和低频耦合分支（144）组成。
3.根据权利要求2所述的多频段内置耦合天线装置，其特征在于：所述的天线（14）的主辐射单元由高频谐振分支（141）和低频谐振分支（142）组成。
4.根据权利要求3所述的多频段内置耦合天线装置，其特征在于：所述的天线（14）的主辐射单元的低频谐振分支（142）与耦合辐射单元的高频耦合分支（143）之间形成了高频耦合缝隙S2。
5.根据权利要求4所述的多频段内置耦合天线装置，其特征在于：所述的天线（14）的主辐射单元的低频谐振分支（142）与低频耦合分支（144）之间形成了低频耦合缝隙S3。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的多频段内置耦合天线装置，其特征在于：所述的缝隙S2、S3为L型、直线型或交叉型。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20111026 |