CN102394361A - 一种超宽带天线及终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超宽带天线，共面波导馈电线，一端与PCB基板的射频激励端口相连，一端与渐变支臂相连；渐变支臂，一端与共面波导馈电线相连，一端与主辐射环形单极子相连；主辐射环形单极子，与渐变支臂相连；主耦合贴片，位于主辐射环形单极子中间；二次辐射环形单极子，通过金属过孔与主辐射环形单极子相连；二次耦合贴片，位于二次辐射环形单极子中间。本发明还公开了一种超宽带终端，采用本发明所述的天线及终端，减少使用空间，有利于终端超薄化，展宽频带，使终端工作在超宽带范围。

Description

一种超宽带天线及终端
技术领域
本发明涉及天线领域，特别是指一种超宽带天线及终端。
背景技术
随着世界经济的发展，移动通信由第三代向第四代不断演进，对于多模式、多频段、多系统的移动终端的需求越来越强烈，如世界模手机、数据卡等，作为移动终端的前端部分天线，如何在紧凑的空间，单天线实现覆盖0.8GHz-5.5GHz超宽带全向工作，以便节省移动终端的空间和成本，有利于移动终端的微型化和超薄化发展，对天线的设计有着极大的考验。
目前，展宽天线频带技术主要局限于对平面倒F天线(PIFA)、倒F天线(IFA)、单极天线(monopole)等天线形式的改进，譬如在多支路增加短路点、附加寄生结构、增加开槽结构、延展电流路径等，也可以通过缝隙与微带馈线的不同组合实现多频带特性。但是，随着移动通信模式的增多、移动终端频带的拓展，以及数据业务的发展，上述方式存在着严重的瓶颈，不仅在带宽上覆盖面较窄，寄生结构对空间的需求进一步增加，难以在小型化、超薄化的移动终端上实现。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种超宽带天线及终端，减少使用空间，有利于终端超薄化，展宽频带，使终端工作在超宽带范围。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种超宽带天线，该天线包括：共面波导馈电线、渐变支臂、主辐射环形单极子、主耦合贴片、二次辐射环形单极子以及二次耦合贴片；其中，共面波导馈电线、渐变支臂、主辐射环形单极子与主耦合贴片位于印刷电路板PCB基板一面，二次辐射环形单极子与二次耦合贴片位于PCB基板另一面；
共面波导馈电线，一端与PCB基板的射频激励端口相连，一端与渐变支臂相连，用于将射频激励端口的电流传输给渐变支臂；
渐变支臂，一端与共面波导馈电线相连，一端与主辐射环形单极子相连，用于将电流传输给主辐射环形单极子；
主辐射环形单极子，与渐变支臂相连，与主耦合贴片形成电磁耦合；
主耦合贴片，位于主辐射环形单极子中间，与主辐射环形单极子的距离使主辐射环形单极子形成电磁耦合；
二次辐射环形单极子，通过金属过孔与主辐射环形单极子相连，与二次耦合贴片形成电磁耦合；
二次耦合贴片，位于二次辐射环形单极子中间，与二次辐射环形单极子的距离使二次环形单极子形成电磁耦合。
上述方案中，所述主辐射环形单极子及二次辐射环形单极子，环形宽大于0.5mm，周长与谐振频率应满足周长＝光速/2x谐振频率。
上述方案中，所述主辐射环形单极子及二次辐射环形单极子，为长方形，环形宽大于0.5mm，周长在100mm-200mm之间；相应的，主耦合贴片及二次耦合贴片，为矩形，周长在50mm-100mm之间。
上述方案中，所述共面波导馈电线与渐变支臂的阻抗为50欧姆。
上述方案中，PCB基板的投影区域不能与主辐射环形单极子、主耦合贴片、二次辐射环形单极子、二次耦合贴片及渐变支臂出现干涉。
上述方案中，主辐射环形单极子与二次辐射环形单极子之间相连的金属过孔，位于所预设的主辐射环形单极子的电流为峰值时的金属过孔的位置。
本发明还提供了一种超宽带终端，该终端包括：天线、PCB基板、输入模块、显示模块；其中，所述天线包括：该天线包括：共面波导馈电线、渐变支臂、主辐射环形单极子、主耦合贴片、二次辐射环形单极子以及二次耦合贴片；其中，共面波导馈电线、渐变支臂、主辐射环形单极子与主耦合贴片通过位于PCB基本一面，二次辐射环形单极子与二次耦合贴片位于PCB基本另一面；
所述共面波导馈电线，一端与PCB基板的射频激励端口相连，一端与渐变支臂相连，用于将射频激励端口的电流传输给渐变支臂；
渐变支臂，一端与共面波导馈电线相连，一端与主辐射环形单极子相连，用于将电流传输给主辐射环形单极子；
主辐射环形单极子，与渐变支臂相连，与主耦合贴片形成电磁耦合；
主耦合贴片，位于主辐射环形单极子中间，与主辐射环形单极子的距离使主辐射环形单极子形成电磁耦合；
二次辐射环形单极子，通过金属过孔与主辐射环形单极子相连，与二次耦合贴片形成电磁耦合；
二次耦合贴片，位于二次辐射环形单极子中间，与二次辐射环形单极子的距离使二次环形单极子形成电磁耦合。
上述方案中，所述主辐射环形单极子及二次辐射环形单极子，环形宽大于0.5mm，周长与谐振频率应满足周长＝光速/2x谐振频率。
上述方案中，所述主辐射环形单极子及二次辐射环形单极子，为长方形，环形宽大于0.5mm，周长在100mm-200mm之间；相应的，主耦合贴片及二次耦合贴片，为矩形，周长在50mm-100mm之间。
上述方案中，所述共面波导馈电线与渐变支臂的阻抗为50欧姆。
上述方案中，PCB基板的投影区域不能与主辐射环形单极子、主耦合贴片、二次辐射环形单极子、二次耦合贴片及渐变支臂出现干涉。
上述方案中，主辐射环形单极子与二次辐射环形单极子之间相连的金属过孔，位于主辐射环形单极子的电流为峰值时，所预设的金属过孔的位置。
由此可见，采用本发明所述的天线及终端，主辐射环形单极子及二次辐射环形单极子，可以利用印刷电路板(PCB)基板的板边空间布线，减少了使用空间，且两者通过金属过孔相连，位于PCB基板两面，有利于终端超薄化设计；主辐射环形单极子、二次辐射环形单极子、主耦合贴片及二次耦合贴片之间的电磁耦合，展宽了频带，可以使终端工作在超宽带范围内，渐变支臂与共面波导馈电线的阻抗，使天线在频段范围内有着较好的阻抗匹配，从而进一步优化了天线的超宽带工作特性。
附图说明
图1为本发明超宽带天线结构示意图；
图2为本发明超宽带天线俯视图；
图3为本发明中主辐射环形单极子、渐变支臂、共面波导馈电线以及主耦合贴片的正视图；
图4为本发明中二次辐射环形单极子、二次耦合贴片的正视图；
图5为本发明超宽带终端结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：渐变支臂及共面波导馈电线将射频激励端口的电流传输给主辐射环形单极子，主辐射环形单极子与主耦合贴片形成耦合；同时，主辐射环形单极子通过金属过孔将电流传输给二次辐射环形单极子，二次辐射单极子与二次耦合贴片形成耦合。
下面通过具体实施例与附图来对本发明进行详细说明。
一种超宽带天线，如图1及图2所示，该装置包括：主辐射环形单极子13、主耦合贴片14、渐变支臂12、共面波导馈电线11、二次辐射环形单极子15、二次耦合贴片16；图2为俯视图。
其中，主辐射环形单极子13、渐变支臂12、共面波导馈电线11以及主耦合贴片14通过微带制作工艺光刻于PCB基板的一面；如图3所示，为主辐射环形单极子13、渐变支臂12、共面波导馈电线11以及主耦合贴片14的正视图；
共面波导馈电线11，一端与PCB基板的射频激励端口相连，一端与渐变支臂12相连，用于向渐变支臂12传输射频激励端口的电流；
渐变支臂12，一端与共面波导馈电线11相连，一端与主辐射环形单极子13相连，用于将电流传输给主辐射环形单极子13；
主辐射环形单极子13，与渐变支臂12相连，呈环形，且其环形的宽度大于0.5mm，周长与谐振频率密切相关，周长与谐振频率应满足L＝C/2f---公式(1)，其中C为光速，L为周长，f为谐振频率；
主耦合贴片14，位于主辐射环形单极子13中间，其与主辐射环形单极子13之间的距离需确保主辐射环形单极子13形成电磁耦合；
二次辐射环形单极子15、二次耦合贴片16通过微带制作工艺光刻于PCB基板的另一面；如图4所示，为二次辐射环形单极子15、二次耦合贴片16的正视图，
二次辐射环形单极子15，呈环形，且其环形的宽度大于0.5mm，周长与谐振频率应满足公式(1)，通过PCB基本上的金属过孔与主辐射环形单极子14相连；
二次耦合贴片16，位于二次辐射环形单极子15中间，其与二次辐射环形单极子15之间的距离应确保二次辐射环形单极子15形成电磁耦合，例如距离为0.4mm-3mm之间。
上述装置中，共面波导电线11及渐变支臂12向主辐射环形单极子13传输射频激励端口的电流，对主辐射环形单极子13进行激励，主辐射环形单极子13与主耦合贴片14之间存在着电场差，形成电磁耦合，展宽频带，由于二次辐射环形单极子15与主辐射环形单极子13通过金属过孔相连，同样激励二次辐射环形单极子15，主辐射环形单极子13与二次辐射环形单极子15、主耦合贴片14、二次耦合贴片16互耦，使天线支持700MHz～5.5GHz频段，且在主通信频段700MHz-2.5GHz下，回波损耗S11小于-7.5dB，全球无线局域网包括频段2.5GHz-5.5GHz下，S11小于-4.8dB。
进一步的，所述主辐射环形单极子13及二次辐射环形单极子15可以是圆环、矩形环或者其他环形，相应的，主耦合贴片14及二次耦合贴片16可以为圆形、矩形或者其他形状。
进一步的，所述主辐射环形单极子13，为长方形，周长在100mm-200mm之间；
相应的，主耦合贴片14，为矩形，周长在50mm-100mm之间。
二次辐射环形单极子15，为长方形，周长在100mm-200mm之间；
相应的，二次耦合贴片16，为矩形，周长在50mm-100mm之间。
进一步的，预设不同位置的金属过孔，同时测量不同位置的金属过孔对应的主辐射环形单极子13的电流，将主辐射环形单极子13与二次辐射环形单极子15之间相连的金属过孔，设置于主辐射环形单极子13的电流峰值时，预设的金属过孔的位置，便于保证低频谐振。
进一步的，共面波导馈电线与渐变支臂的阻抗为50欧姆。
进一步的，PCB基板的投影区域不能与主辐射环形单极子13、主耦合贴片14、二次辐射环形单极子15、二次耦合贴片16及渐变支臂12出现干涉。
本发明还提供了一种超宽带终端，如图5所示，该终端包括：PCB基板51，天线52、输入模块53、显示模块54；
输入模块53，与PCB基板51及显示模块54相连，用于输入信息；
显示模块54，与输入模块53及PCB基板51相连，用于显示信息；
PCB基板51，与天线52、输入模块53、及显示模块54相连；用于接收输入模块53输入的信息，将要显示的信息发送给显示模块54；
天线52，与PCB基板51相连，用于收发PCB基板51的射频信号。
其中，所述天线52与图1所示的天线结构相同，在此不再赘述。
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 (12)

1.一种超宽带天线，其特征在于，该天线包括：共面波导馈电线、渐变支臂、主辐射环形单极子、主耦合贴片、二次辐射环形单极子以及二次耦合贴片；其中，共面波导馈电线、渐变支臂、主辐射环形单极子与主耦合贴片位于印刷电路板PCB基板一面，二次辐射环形单极子与二次耦合贴片位于PCB基板另一面；
共面波导馈电线，一端与PCB基板的射频激励端口相连，一端与渐变支臂相连，用于将射频激励端口的电流传输给渐变支臂；
渐变支臂，一端与共面波导馈电线相连，一端与主辐射环形单极子相连，用于将电流传输给主辐射环形单极子；
主辐射环形单极子，与渐变支臂相连，与主耦合贴片形成电磁耦合；
主耦合贴片，位于主辐射环形单极子中间，与主辐射环形单极子的距离使主辐射环形单极子形成电磁耦合；
二次辐射环形单极子，通过金属过孔与主辐射环形单极子相连，与二次耦合贴片形成电磁耦合；
二次耦合贴片，位于二次辐射环形单极子中间，与二次辐射环形单极子的距离使二次环形单极子形成电磁耦合。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，
所述主辐射环形单极子及二次辐射环形单极子，环形宽大于0.5mm，周长与谐振频率应满足周长＝光速/2x谐振频率。
3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，
所述主辐射环形单极子及二次辐射环形单极子，为长方形，环形宽大于0.5mm，周长在100mm-200mm之间；
相应的，主耦合贴片及二次耦合贴片，为矩形，周长在50mm-100mm之间。
4.根据权利要求1、2或3所述的天线，其特征在于，
所述共面波导馈电线与渐变支臂的阻抗为50欧姆。
5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，
PCB基板的投影区域不能与主辐射环形单极子、主耦合贴片、二次辐射环形单极子、二次耦合贴片及渐变支臂出现干涉。
6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，
主辐射环形单极子与二次辐射环形单极子之间相连的金属过孔，位于所预设的主辐射环形单极子的电流为峰值时的金属过孔的位置。
7.一种超宽带终端，其特征在于，该终端包括：天线、PCB基板、输入模块、显示模块；其中，所述天线包括：该天线包括：共面波导馈电线、渐变支臂、主辐射环形单极子、主耦合贴片、二次辐射环形单极子以及二次耦合贴片；其中，共面波导馈电线、渐变支臂、主辐射环形单极子与主耦合贴片通过位于PCB基本一面，二次辐射环形单极子与二次耦合贴片位于PCB基本另一面；
所述共面波导馈电线，一端与PCB基板的射频激励端口相连，一端与渐变支臂相连，用于将射频激励端口的电流传输给渐变支臂；
渐变支臂，一端与共面波导馈电线相连，一端与主辐射环形单极子相连，用于将电流传输给主辐射环形单极子；
主辐射环形单极子，与渐变支臂相连，与主耦合贴片形成电磁耦合；
主耦合贴片，位于主辐射环形单极子中间，与主辐射环形单极子的距离使主辐射环形单极子形成电磁耦合；
二次辐射环形单极子，通过金属过孔与主辐射环形单极子相连，与二次耦合贴片形成电磁耦合；
二次耦合贴片，位于二次辐射环形单极子中间，与二次辐射环形单极子的距离使二次环形单极子形成电磁耦合。
8.根据权利要求7所述的终端，其特征在于，
所述主辐射环形单极子及二次辐射环形单极子，环形宽大于0.5mm，周长与谐振频率应满足周长＝光速/2x谐振频率。
9.根据权利要求8所述的终端，其特征在于，
所述主辐射环形单极子及二次辐射环形单极子，为长方形，环形宽大于0.5mm，周长在100mm-200mm之间；
相应的，主耦合贴片及二次耦合贴片，为矩形，周长在50mm-100mm之间。
10.根据权利要求7、8或9所述的终端，其特征在于，
所述共面波导馈电线与渐变支臂的阻抗为50欧姆。
11.根据权利要求10所述的终端，其特征在于，
PCB基板的投影区域不能与主辐射环形单极子、主耦合贴片、二次辐射环形单极子、二次耦合贴片及渐变支臂出现干涉。
12.根据权利要求11所述的终端，其特征在于，
主辐射环形单极子与二次辐射环形单极子之间相连的金属过孔，位于主辐射环形单极子的电流为峰值时，所预设的金属过孔的位置。
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