CN102299406B - 一种用于移动终端的多频天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于移动终端的多频天线，该述多频天线结构呈镜像对称，其包括：环天线部分，与低频通讯频率谐振而收发低频通讯电磁波讯号；单极子天线部分，与高频通讯频率谐振而收发高频通讯电磁波讯号；所述环天线部分为一带有开口环路，所述单极子天线部分置于该环路中，并与该环路的开口两端连接。与现有技术相比，本发明在用户在手握手机靠近人头的情况下具有小的能量损耗，高的头手辐射效率，从而提高了手机通讯的质量，延长了手机电池的寿命。

Description

一种用于移动终端的多频天线
技术领域
本发明涉及一种内置天线，特别涉及一种用于移动终端的多频天线。
背景技术
    移动终端的内置天线的研究和开发经过近十年的发展已经到了比较成熟的阶段．几种比较典型的天线形式包括，单极子天线（ｍｏｎｏｐｏｌｅ），倒置Ｆ型天线（ＩＦＡ），双环天线（ｄｕａｌ　ｌｏｏｐ）平面倒置Ｆ型天线（ＰＩＦＡ）。图1所示为双馈的单极天线，A，B分别为馈电点。图2所示为双环天线，大环为感性耦合，小环为容性耦合，C，D分别为馈电点和接地点。根据移动终端的不同尺寸和形式，采取不同的天线形式，以达到不同的频段的技术指标要求。对内置天线的一个重要的技术指标要求就是，达到尽可能高的天线的头手辐射效率。天线的辐射效率是衡量天线的最重要的指标之一。辐射效率要在三种情况下作测量：１．自由空间，２。靠近人头，３。手握靠近人头。上述头手辐射效率就是指手握手机靠近人头的情况下的效率。也就是要提高天线的头手辐射效率，在提高天线自由空间效率的同时，尽可能减小头和手带来的损耗，即最终提高了天线的头手辐射效率。单极子天线（ｍｏｎｏｐｏｌｅ），倒置Ｆ型天线（ＩＦＡ）通常要求ＰＣＢ板上的地（ｇｒｏｕｎｄ）具有一定的净空，天线尽可能的置于远离地的净空一端，从而达到足够的带宽。在上述几种天线形式中，双环天线具有最小的头手损表现。
    上述几种天线形式均存在用户在手握手机靠近人头的情况下，头和手对天线的能量损耗大，造成头手辐射效率低，天线辐射能量降低，从而影响了手机的通讯质量；并因为能量的过分损耗，缩短了手机电池的寿命。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明公开了一种用于移动终端的多频天线，其在用户在手握手机靠近人头的情况下具有小的能量损耗，高的头手辐射效率，从而提高了手机通讯的质量，延长了手机电池的寿命。
    本发明的技术方案如下：
一种用于移动终端的多频天线，该述多频天线结构呈镜像对称，其包括：
环天线部分，与低频通讯频率谐振而收发低频通讯电磁波讯号；
单极子天线部分，与高频通讯频率谐振而收发高频通讯电磁波讯号；
所述环天线部分为一带有开口环路，所述单极子天线部分置于该环路中，并与该环路的开口两端连接。
较佳地，所述环天线部分包括低频环路主体、第一低频环路分支和第二低频环路分支；低频环路主体的两侧分别连接第一低频环路分支及第二低频环路分支，第一低频环路分支和第二低频环路分支呈镜像对称；该述低频环路主体、第一低频环路分支和第二低频环路分支形成一个带有开口的环状，且第一低频环路分支和第二低频环路分支的末端对应该开口的两端。
较佳地，单极子天线部分包括第一高频分支和第二高频分支，所述第一高频分支和第二高频分支置于上述环天线部分形成的环状中，且分别与所述第一低频环路分支的末端和第二低频环路分支的末端连接，且第一高频分支与第二高频分支镜像对称。
较佳地，还包括高低频公共接地分支、高低频公共馈电分支、接地分支和馈电分支；所述高低频公共接地分支连接接地分支；所述高低频公共馈电分支连接馈电分支；所述高低频公共接地分支连接第一低频环路分支的末端；所述高低频公共馈电接地分支连接第二低频环路分支的末端；且高低频公共接地分支、高低频公共馈电分支呈镜像对称。
较佳地，所述第一低频环路分支和第二低频环路分支均呈多重弯折结构。
较佳地，所述低频环路主体呈多重弯折结构。
较佳地，第一高频分支、第二高频分支与低频环路主体对应呈弯折结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
第一，本发明采用了一种新的天线形式，它混合了单极子天线和环天线。天线采取镜像的对称结构，低频用最长尺寸的环路作为谐振体，用置于低频环中的单极子谐振臂产生高频谐振。该种结构大大提高了在用户在手握手机靠近人头的情况下具有小的能量损耗，高的头手辐射效率，从而提高了手机通讯的质量，延长了手机电池的寿命。
第二，本发明的多频天线的实体有部分在地的上方，而不是如同传统的天线置于远离于地的一端，从而减小了天线在宽度方向的尺寸。最终提高了天线的头手效率。
附图说明
图1为双馈的单极子天线结构示意图；
图2为双环天线的结构示意图；
图3为本发明实施例1一种用于移动终端的多频天线的结构示意图；
图4为本发明实施例1单极子天线部结构示意图；
图5为本发明实施例1环天线部结构示意图；
图6为本发明实施例1的本发明内置于手机的分解结构图；
图7本发明实施例1一种用于移动终端的多频天线的回波损耗图
图8本发明实施例1的带头手的天线的效率的比较图；
图9本发明实施例2的一种用于移动终端的多频天线的结构示意图；
图10本发明实施例3的一种用于移动终端的多频天线的结构示意图；
图11本发明实施例4的一种用于移动终端的多频天线的结构示意图。
具体实施方式
一种用于移动终端的多频天线，该述多频天线结构呈镜像对称，其包括：
环天线部分，与低频通讯频率谐振而收发低频通讯电磁波讯号；
单极子天线部分，与高频通讯频率谐振而收发高频通讯电磁波讯号；
所述环天线部分为一带有开口环路，所述单极子天线部分置于该环路中，并与该环路的开口两端连接。
下方结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述：
实施例1
如图3至图5所示，一种用于移动终端的多频天线100，该述多频天线结构呈镜像对称，其包括：环天线部分，与低频通讯频率谐振而收发低频通讯电磁波讯号；单极子天线部分，与高频通讯频率谐振而收发高频通讯电磁波讯号；所述环天线部分为一带有开口环路，所述单极子天线部分置于该环路中，并与该环路的开口两端连接。
在本实施例中，环天线部分包括低频环路主体102、第一低频环路分支104和第二低频环路分支103；低频环路主体102的两侧分别连接第一低频环路分支104及第二低频环路分支103，且第一低频环路分支104和第二低频环路分支103呈镜像对称；该述低频环路主体102、第一低频环路分支104和第二低频环路分支103形成一个带有开口的环状，且第一低频环路分支104和第二低频环路分支103的末端对应该开口的两端。
单极子天线部分包括第一高频分支106和第二高频分支107，第一高频分支106和第二高频分支107置于上述环天线部分形成的环状中，且分别与第一低频环路分支104的末端和第二低频环路分支103的末端连接，且第一高频分支106与第二高频分支107镜像对称。
本发明还包括高低频公共接地分支108、高低频公共馈电分支109、接地分支105和馈电分支101；高低频公共接地分支108连接接地分支105；高低频公共馈电分支109连接馈电分支101；高低频公共接地分支108连接第一低频环路分支104的末端；高低频公共馈电接地分支109连接第二低频环路分支103的末端；且高低频公共接地分支108、高低频公共馈电分支109镜像对称。
在本实施例中，低频环路主体102的两侧各有一个弯折结构；第一低频环路分支104的末端和第二低频环路分支103的末端也各对应相应的弯折结构。
低频环路主体102可以在地上面。第一高频分支106和低频环路主体102的间距为d1；第一高频分支106和第一低频环路分支104的间距为d2；第一高频分支106和低频环路主体102的间距为d1；第二高频分支107和第二低频环路分支103的间距为d1；低频环路主体102、第一低频环路分支104以及第二低频环路分支103的总长度为L1；第一高频分支106、第二高频分支107的长度均分别为L2；高低频公共接地分支108、高低频公共馈电分支109的长度均分别为L3。
本发明的多频天线能接受多个频率段的电磁波讯号。其中，低频的谐振长度主要由L1+L3决定，高频的谐振频率主要由L2，d1，d2三者综合决定。
馈电分支101和接地分支105之间的距离为d3，调节d3来匹配高频段的阻抗。
图4和图5给出了本发明天线的结构分解图。图4是本发明实施例1单极子天线部的结构示意图，其对应的是基本的单极天线，主要控制高频谐振，A为馈电点，B为接地点。图5是本发明实施例1环天线部的结构示意图，其对应的是基本的环天线，主要控制低频谐振，A为馈电点，B为接地点。
图6所示为本发明多频天线内置于手机终端的情况。其也可内置在别的通讯终端里，本发明这里仅为举例，不对此作出限定。图6给出了本发明实施例中的金属外壳200，金属外壳6个接地引脚201，地面202天线净空区203。
本发明多频天线的宽带大于净空区203的宽度，故在本发明多频天线内置于手机的金属外壳200内后，低频环路主体102下方会对应着地面202的一部分，即本发明天线的实体有部分在地面的上方，而不是如同传统的天线置于远离于地的一端，从而减小了天线在宽度方向的尺寸。最终提高了天线的头手效率。
本发明实施例的天线高度5mm，由第一低频环路分支103，第二低频环路分支104弯折形成。
根据本发明，低频谐振环产生谐振频率f0。如图7所示。实施例中调节d1,d2,d3可使高频谐振产生差模,共模,混合模三种模式。其中，差模频率为f1，共模频率为f2,混合模频率为f3,三者满足f1<f3<f2. 同时，调节d1,d2,d3,可调节混合模f3与差模和共模的耦合程度，即|f3-f1|与|f2-f3|的带宽。对于低频谐振f0,VSWR3:1带宽能够覆盖GSM850 和GSM900，对于高频的差模,共模,混合模产生的谐振频率f1,f2,和f3的VSWR3:1带宽能够覆盖DCS，PCS，和UMTS。
图8给出了带头手的天线的效率的比较图。本发明实施例自由空间和带头手结果301,单极子天线自由空间和带头手结果302，以及双环天线自由空间和带头手结果303。 其中，位于上方的左右两组线是三种情况自由空间下的天线效率的比较结果，仅供参考。位于下方的左右两组线是三种情况带头手情况下的天线效率的比较结果。直线加三角形符号表示本发明带头手结果301；直线加圆圈符号表示单极子天线带头手结果302，单直线表示双环天线带头手结果303。
下面我们就位于下方的左右两组线进行说明：
从左下方的一组线可以看出，在低频824Mhz到960Mhz的频段，三角符号的线要高于其他两条线，说明本发明在低频段带头手的天线的效率要比单极子天线带头手的天线的效率以及双环天线带头手的天线的效率要高。
从右下方的一组线可以看出，在高频1710Mhz到2710Mhz的频段，三角符号的线要高于其他两条线，说明本发明在高频段带头手的天线的效率要比单极子天线带头手的天线的效率以及双环天线带头手的天线的效率要高。且本发明结果和单极子天线，双环天线的带头手的天线效率相比，高频的效率有明显提高，达到-6dB~-7dB。
实施例2
如图9，本实施例与实施例1不同之处在于：第一低频环路分支104和第二低频环路分支103均呈多重弯折结构。另，为了方便说明，图中没有画出接地分支105和馈电分支101，但实际上，二者是存在的，和其它部分的连接关系同实施例1，特此说明。
实施例3
如图10，本实施例与实施例2不同之处在于：低频环路主体102呈多重弯折结构。另，为了方便说明，图中没有画出接地分支105和馈电分支101，但实际上，二者是存在的，和其它部分的连接关系同实施例1，特此说明。
实施例4
如图11，本实施例与实施例1不同之处在于：，第一高频分支106、第二高频分支107与低频环路主体102对应呈弯折结构。该二者与低频环路主体102的耦合方式由折线构成。另，为了方便说明，图中没有画出接地分支105和馈电分支101，但实际上，二者是存在的，和其它部分的连接关系同实施例1，特此说明。
本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种用于移动终端的多频天线，其特征在于，
该述多频天线结构呈镜像对称，其包括：
环天线部分，与低频通讯频率谐振而收发低频通讯电磁波讯号；
单极子天线部分，与高频通讯频率谐振而收发高频通讯电磁波讯号；
所述环天线部分为一带有开口环路，所述单极子天线部分置于该环路中，并与该环路的开口两端连接；
所述环天线部分包括低频环路主体、第一低频环路分支和第二低频环路分支；低频环路主体的两侧分别连接第一低频环路分支及第二低频环路分支，第一低频环路分支和第二低频环路分支呈镜像对称；该述低频环路主体、第一低频环路分支和第二低频环路分支形成一个带有开口的环状，且第一低频环路分支和第二低频环路分支的末端对应该开口的两端；
所述单极子天线部分包括第一高频分支和第二高频分支，所述第一高频分支和第二高频分支置于上述环天线部分形成的环状中，且分别与所述第一低频环路分支的末端和第二低频环路分支的末端连接，且第一高频分支与第二高频分支镜像对称；
高低频公共接地分支、高低频公共馈电分支、接地分支和馈电分支；所述高低频公共接地分支连接接地分支；所述高低频公共馈电分支连接馈电分支；所述高低频公共接地分支连接第一低频环路分支的末端；所述高低频公共馈电接地分支连接第二低频环路分支的末端；且高低频公共接地分支、高低频公共馈电分支呈镜像对称；
所述第一高频分支和低频环路主体的间距为d1，所述第一高频分支与第一低频环路分支的间距为d2，所述馈电分支和接地分支之间的距离为d3,调节所述d1、d2与d3使高频谐振产生差模、共模、混合模三种模式，差模频率为f1，共模频率为f2,混合模频率为f3,三者满足f1<f3<f2。
2.根据权利要求1所述的一种用于移动终端的多频天线，其特征在于，所述第一低频环路分支和第二低频环路分支均呈多重弯折结构。
3.根据权利要求1所述的一种用于移动终端的多频天线，其特征在于，所述低频环路主体呈多重弯折结构。
4.根据权利要求1所述的一种用于移动终端的多频天线，其特征在于，第一高频分支、第二高频分支与低频环路主体对应呈弯折结构。
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