CN102447161A - 折叠倒置f形与环形混合多频段通信天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了折叠倒置F形与环形混合多频段通信天线，包括：天线本体，该天线本体是至少一条导体支路，具有一接地点和一馈电点，所述的天线本体以所述馈电点为始端形成第一分支和第二分支，以所述接地点为始端形成第三分支，所述第二分支和第三分支末端相连，形成一半封闭的第一缝隙，所述第一分支和第二分支形成一半封闭的第二缝隙，所述第二分支和第三分支的连接部与所述第一分支的末端形成第三缝隙，还具有一第四分支，该第四分支生成于所述第三分支的始端。本发明具有结构简单，电性能优良等优点。

Description

折叠倒置F形与环形混合多频段通信天线

[技术领域]

本发明涉及通信领域，特别是涉及移动通信终端的天线领域。

[技术背景]

传统PIFA，monopole天线在应对多频段应用时，往往通过增加一个短路耦合寄生的方式来取得高频频段的带宽。在大量的工程应用中发现了一些关于短路寄生方式的一些不利因素，制约了该形式天线在多频段且设计和功能日渐复杂多样的整机环境中的进一步运用。

1.短路寄生需要离开激励天线一定的间隙，增加了天线的占用面积，在超薄机型，ID复杂，功能器件较多等情况下短路寄生的占用往往增加了设计难度

2.短路寄生本身的方向性，场型出自耦合，对周围金属性元器件的敏感度较高，实际生成的辐射方向图往往畸变较为严重，盲点发生的几率较大，在高频3G(W2100)应用中，进行移动数据传输时存在数据流不稳定，掉线等隐患。

3.在工程制造过程中，目前的主要工艺有弹片冲压加工(pending)，柔性电路板蚀刻成型(FPC)，激光活化电镀成型(LDS)三种常见工艺，由于短路寄生和激励主体天线之间的缝隙存在，导致对此调试方式提出不同的要求。

1)金属弹片冲压(pending)：金属弹片冲压使用的是热熔方式进行固定，因此短路耦合寄生本身的线宽不能低于热熔压接定位柱和容差的总和，同时该缝隙不能过小，以避免由此引起的较强耦合因为冲压工艺精度的问题导致量产一致性，可靠性下降。

2)柔性电路板蚀刻成型(FPC)：由于柔性电路板蚀刻的精度一般高于金属弹片冲压，因此缝隙能够进一步的缩小，短路耦合寄生的线宽也得以进一步缩小，给设计带来了一定的便利，但是随着缝隙进一步缩小进而引起的耦合级数性增长，这一增长给组装提出了较大的要求，除去少数几个国际大型公司使用机器贴装外，多数手机厂商仍然使用手工贴装的方式进行组装。缝隙在遇到折弯时形成了拉伸，变形，在出现弧面、曲面等表面设计不合理的情况下会出现起翘，当出现胶的使用不合理，高低温落差大等极端环境时，也会出现变形，起翘等状况，这些都给高频性能的稳定性带来了较大的隐患。

3)激光活化电镀成型LDS：相比柔性电路板，激光活化成型的工艺更高，同时也克服了ID设计给天线带来的结构上的某些限制，但是该技术的成本门槛相对较高，同时由于缝隙的存在，增加了天线的表面积，而该技术的成本计算是和天线的面积息息相关，当规模足够大时，满足性能的前提下尽可能的降低表面积的使用也能带来较客观的成本效益。

以上的三点都是短路寄生耦合天线进一步服务于多频段移动终端的因素。

[发明内容]

本发明的目的在于：针对现有技术方案的不足，提供一种结构简单，电气性能优良的手持移动设备终端天线。

本发明的目的是这样实现的：

折叠倒置F形与环形混合多频段通信天线，包括：天线本体，该天线本体是至少一条导体支路，具有一接地点和一馈电点，所述的天线本体以所述馈电点为始端形成第一分支和第二分支，以所述接地点为始端形成第三分支，所述第二分支和第三分支末端相连，形成一半封闭的第一缝隙，所述第一分支和第二分支形成一半封闭的第二缝隙，所述第二分支和第三分支的连接部与所述第一分支的末端形成第三缝隙，还具有一第四分支，该第四分支生成于所述第三分支的始端。

接地点与终端主板GND相接触，馈电点与终端主板信号源的信号传输线进行接触，第四分支为一带状，片状，柱状等各种结构形式的导体走线，是第三谐振点(W2100)频段的主辐射体。第一缝隙为接地点和馈电点两走线夹成的缝隙，该缝隙起自接地点和馈电点，根据实际调试情况可止于止于第二分支和第三分支的末端，亦可以在终止之前进行其它方向的延伸，是第二谐振点(DCS1800，PCS1900)频段主辐射体。第三分支可以根据调试需要，可形成不同长度走线，是第一谐振点(GSM850，GSM900)频段的主辐射体，与第二分支形成第一缝隙。第一分支为馈电点进行延伸的走线，起始于馈电点，与第二分支和第三分支的连接部形成第三缝隙。根据调试需要，长度可变化。第二缝隙是第一分支和第二分支共同形成的缝隙，根据第一分支和第二分支的不同终止位置形成不同形态的缝隙，与第一分支和第二分支共同配合，同时通过该缝隙的长短粗细，可以对第一，第二谐振点以及带宽进行调试。第三缝隙是第一分支与第二分支和第三分支的连接部共同形成的缝隙，根据第一分支，第二分支和第三分支的不同位置，形成不同形态缝隙，通过该缝隙的大小粗细，可以调节第二谐振和第三谐振的关联度，从而进一步优化提高第二谐振和第三谐振的联合带宽。第一分支是从馈电点延伸出的其中一条走线，与第二分支共同形成第二缝隙，与第二分支和第三分支的连接部共同形成第三缝隙。通过该走线的大小长短粗细，进而控制第二缝隙和第三缝隙，进而控制天线的带宽和频点，是第二谐振的辅助辐射体。

作为上述技术方案的改良，本发明的进一步技术方案如下：

进一步，还具有一第五分支，该第五分支生成于所述第二分支和第三分支的结合部，所述的第三缝隙形成于第一分支末端和第五分支末端形成的夹缝。

进一步，上述的第一缝隙可以是倒T型结构。

进一步，上述的第一缝隙可以是L型结构。

进一步，上述的第一分支设有一折弯部，该折弯部凸出于所述的第一分支。

进一步，上述的天线本体由带状线组成。

本发明的创新之处在于：

1.在于通过第四分支的引入，取消了原有的PIFA天线的独立寄生设计，保持了该谐振点调试的独立性的同时，解决了天线生产工艺上，天线组装工艺上由于独立寄生与主辐射体之间存在缝隙所导致的加工和组装的难度，同时通过第三缝隙的进一步引入，加强了第四分支的可调性可调试范围。

2.通过第三缝隙的引入，引入了天线环形天线的特性，使得天线电流分布形成一定的闭合，从而保证了天线具有了较强的的抗干扰能力。将第二谐振改由环形回路产生，改变原有电流分布，提高了第一谐振和第二谐振的独立性，降低了常规PIFA天线在第一谐振和第二谐振通过强耦合产生的调试要求，同时引入第三缝隙，能辅助性调整第二谐振和第三谐振的关联度，进一步优化提高第二谐振和第三谐振的联合带宽。

3.通过第一缝隙和第三缝隙的引入，改变了传统PIFA天线要保证第一谐振点和第二谐振点进行强耦合的物理特性，将交叉式耦合型缝隙辐射改为并行式耦合缝隙辐射，从而第一谐振点的辐射体无需延长至手机中部，由于现有的手机等终端设计在喇叭和音腔位置上多为中部附近，降低了由于第一谐振走线末端的强辐射引起和和终端喇叭之间的声磁互扰问题几率。

同时，由于第一谐振点天线末端更多的改为放置与手机等终端设备的边角，较少了周围元器件对天线的影响，进一步提高了天线在低频段的辐射效率。

4.由于采用了双接触点非对称的设计，取消了传统FICA天线或其他环形天线需要对天线形式和馈电点与接地点进行对称设计的要求。大大提高了天线的设计灵活度，从而提高了ID设计方面的灵活度。相对于一个馈入点两个接地点的PIFA设计，又起到了降低成本和提高了接触可靠性的作用。

本发明的有益效果在于：

1.相较多频段传统PIFA，monopole天线，取消了独立的短路耦合寄生，由此带来：

1)避免了短路耦合寄生带来的复杂ID情况下的设计困难；

2)由于不存在缝隙设计，一定程度放宽了天线制造工艺和组装工艺的限制；

3)在LDS等相对高精度工艺同等条件下由于缝隙的取消，具备一定的成本优势；

4)降低了由于周围元器件对耦合引起的干扰导致的寄生天线场型畸变程度；

5)本身自带多谐振，具备一定的带宽优势；

6)环形天线本身具备一定的抗干扰特质，通过引入环形结构，天线在一定程度上对周围金属，人头手组织的敏感度下降；

2.相较多频段传统FICA天线，由于引入了PIFA的设计，由此带来：

1)取消了辐射体的对称设计，增加了设计的灵活性；

2)取消了馈电地点的对称设计，增加了布板和元器件摆放的灵活性；

FICA天线的各个谐振来自不同的模式，多模原理导致各模之间存在较强的关联，各谐振之间独立调试难度较大，针对该点，本发明引入了PIFA的特性，增加了各个谐振之间的独立性，相比FICA，降低了调试的难度。

[附图说明]

图1是PIFA多频段常规走线示意图；

图2是PIFA多频段回波损耗特性；

图3是PIFA多频段Phi＝0；Phi＝90时的辐射方向特性图；

图4是PIFA多频段Theta＝90时的辐射方向特性图；

图5是PIFA多频段900M时的电场分布图；

图6是PIFA多频段1800M时的电场分布图；

图7是PIFA多频段2100M时的电场分布图；

图8是FICA多频段常规走线示意图；

图9是FICA多频段回波损耗特性；

图10是FICA多频段Phi＝0；Phi＝90时的辐射方向特性图；

图11是FICA多频段Theta＝90时的辐射方向特性图；

图12是FICA多频段900M时的电场分布图；

图13是FICA多频段1800M时的电场分布图；

图14是FICA多频段2100M时的电场分布图；

图15是MPLA多频段常规走线示意图；

图16是FICA多频段回波损耗特性；

图17是FICA多频段Phi＝0；Phi＝90时的辐射方向特性图；

图18是FICA多频段Theta＝90时的辐射方向特性图；

图19是FICA多频段900M时的电场分布图；

图20是FICA多频段1800M时的电场分布图；

图21是FICA多频段2100M时的电场分布图；

图22是本发明实施例一的结构示意图；

图23是本发明实施例一的组装结构示意图；

图24是本发明实施例一的无源电性能(效率)图；

图25是本发明实施例一的无源电性能(回波损耗)图；

图26是本发明实施例一的有源电性能图；

图27是本发明实施例二的结构示意图；

图28是本发明实施例二的组装结构示意图；

图29是本发明实施例二的无源电性能(效率)图；

图30是本发明实施例二的无源电性能(回波损耗)图；

图31是本发明实施例二的有源电性能图。

[具体实施方式]

以下结合附图和具体实施案例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明技术方案的限定。

实施例一：

如图22所示，本实施例包括：天线本体，该天线本体是至少一条导体支路，具有一接地点1和一馈电点2，所述的天线本体以所述馈电点2为始端形成第一分支3和第二分支4，以所述接地点1为始端形成第三分支5，所述第二分支4和第三分支5末端相连，形成一半封闭的第一缝隙6，所述第一分支3和第二分支4形成一半封闭的第二缝隙7，所述第二分支4和第三分支5的连接部与所述第一分支3的末端形成第三缝隙8，还具有一第四分支9，该第四分支9生成于所述第三分支5的始端。

接地点1与终端主板GND相接触，馈电点2与终端主板信号源的信号传输线进行接触，第四分支9为一带状，片状，柱状等各种结构形式的导体走线，是第三谐振点(W2100)频段的主辐射体。第一缝隙6为接地点1和馈电点2两走线夹成的缝隙，该缝隙起自接地点1和馈电点2，根据实际调试情况可止于止于第二分支4和第三分支5的末端，亦可以在终止之前进行其它方向的延伸，是第二谐振点(DCS1800，PCS1900)频段主辐射体。第三分支5可以根据调试需要，可形成不同长度走线，是第一谐振点(GSM850，GSM900)频段的主辐射体，与第二分支4形成第一缝隙6。第一分支3为馈电点2进行延伸的走线，起始于馈电点2，与第二分支4和第三分支5的连接部形成第三缝隙8。根据调试需要，长度可变化。第二缝隙7是第一分支3和第二分支4共同形成的缝隙，根据第一分支3和第二分支4的不同终止位置形成不同形态的缝隙，与第一分支3和第二分支4共同配合，同时通过该缝隙的长短粗细，可以对第一，第二谐振点以及带宽进行调试。第三缝隙8是第一分支3与第二分支4和第三分支5的连接部共同形成的缝隙，根据第一分支3，第二分支4和第三分支5的不同位置，形成不同形态缝隙，通过该缝隙的大小粗细，可以调节第二谐振和第三谐振的关联度，从而进一步优化提高第二谐振和第三谐振的联合带宽。第一分支3是从馈电点2延伸出的其中一条走线，与第二分支4共同形成第二缝隙7，与第二分支4和第三分支5的连接部共同形成第三缝隙8。通过该走线的大小长短粗细，进而控制第二缝隙7和第三缝隙8，进而控制天线的带宽和频点，是第二谐振的辅助辐射体。

本实施例还具有一第五分支10，该第五分支10生成于所述第二分支4和第三分支5的结合部，所述的第三缝隙8形成于第一分支3末端和第五分支10末端形成的夹缝。

本实施例的第一缝隙6呈倒T型结构。

本实施例的第一分支3设有一折弯部3-1，该折弯部3-1凸出于所述的第一分支3。

本实施例的天线本体由带状线组成。

本发明的创新之处在于：

通过第四分支9的引入，取消了原有的PIFA天线的独立寄生设计，保持了该谐振点调试的独立性的同时，解决了天线生产工艺上，天线组装工艺上由于独立寄生与主辐射体之间存在缝隙所导致的加工和组装的难度，同时通过第三缝隙8的进一步引入，加强了第四分支9的可调性可调试范围。

通过第三缝隙8的引入，引入了天线环形天线的特性，使得天线电流分布形成一定的闭合，从而保证了天线具有了较强的的抗干扰能力。将第二谐振改由环形回路产生，改变原有电流分布，提高了第一谐振和第二谐振的独立性，降低了常规PIFA天线在第一谐振和第二谐振通过强耦合产生的调试要求，同时引入第三缝隙8，能辅助性调整第二谐振和第三谐振的关联度，进一步优化提高第二谐振和第三谐振的联合带宽。

通过第一缝隙6和第三缝隙8的引入，改变了传统PIFA天线要保证第一谐振点和第二谐振点进行强耦合的物理特性，将交叉式耦合型缝隙辐射改为并行式耦合缝隙辐射，从而第一谐振点的辐射体无需延长至手机中部，由于现有的手机等终端设计在喇叭和音腔位置上多为中部附近，降低了由于第一谐振走线末端的强辐射引起和和终端喇叭之间的声磁互扰问题几率。

同时，由于第一谐振点天线末端更多的改为放置与手机等终端设备的边角，较少了周围元器件对天线的影响，进一步提高了天线在低频段的辐射效率。

由于采用了双接触点非对称的设计，取消了传统FICA天线或其他环形天线需要对天线形式和馈电点与接地点进行对称设计的要求。大大提高了天线的设计灵活度，从而提高了ID设计方面的灵活度。相对于一个馈入点两个接地点的PIFA设计，又起到了降低成本和提高了接触可靠性的作用。

根据不同频率的电场分布，

900M一般低频会靠近手机边角，场强的强区域不在喇叭常放位置，有利声磁分离。

1800M具有环形天线的特征，电流自封闭，该谐振点频段的声磁互扰几率下降。

2300M，和PIFA天线的寄生单元一样具有独立调试能力，且缝隙8增加可调范围。

相较多频段传统PIFA，monopole天线，取消了独立的短路耦合寄生，由此带来：

a)避免了短路耦合寄生带来的复杂ID情况下的设计困难；

b)由于不存在缝隙设计，一定程度放宽了天线制造工艺和组装工艺的限制；

c)在LDS等相对高精度工艺同等条件下由于缝隙的取消，具备一定的成本优势；

d)降低了由于周围元器件对耦合引起的干扰导致的寄生天线场型畸变程度；

e)本身自带多谐振，具备一定的带宽优势；

f)环形天线本身具备一定的抗干扰特质，通过引入环形结构，天线在一定程度上对周围金属，人头手组织的敏感度下降；

相较多频段传统FICA天线，由于引入了PIFA的设计，由此带来：

a)取消了辐射体的对称设计，增加了设计的灵活性；

b)取消了馈电地点的对称设计，增加了布板和元器件摆放的灵活性；

FICA天线的各个谐振来自不同的模式，多模原理导致各模之间存在较强的关联，各谐振之间独立调试难度较大，针对该点，本发明引入了PIFA的特性，增加了各个谐振之间的独立性，相比FICA，降低了调试的难度。

图1-图21是背景技术中几种现有天线的结构及其电性能图，对比本实施例的电性能图(图24-图26)可以看出，本实施例具有优良的电性能。

实施例二：

与实施例一不同的是，本实施例的第四分支9与第三分支5合在一起，和实施例一相比较没有明显分开的独立走线，作为第三谐振点的主辐射体。

需要特别说明的是：如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明结构、装置等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.折叠倒置F形与环形混合多频段通信天线，其特征在于：包括：天线本体，该天线本体是至少一条导体支路，具有一接地点和一馈电点，所述的天线本体以所述馈电点为始端形成第一分支和第二分支，以所述接地点为始端形成第三分支，所述第二分支和第三分支末端相连，形成一半封闭的第一缝隙，所述第一分支和第二分支形成一半封闭的第二缝隙，所述第二分支和第三分支的连接部与所述第一分支的末端形成第三缝隙，还具有一第四分支，该第四分支生成于所述第三分支的始端。

2.根据权利要求1所述的折叠倒置F形与环形混合多频段通信天线，其特征在于：还具有一第五分支，该第五分支生成于所述第二分支和第三分支的结合部，所述的第三缝隙形成于第一分支末端和第五分支末端形成的夹缝。

3.根据权利要求1所述的折叠倒置F形与环形混合多频段通信天线，其特征在于：所述的第一缝隙可以是倒T型结构。

4.根据权利要求1所述的折叠倒置F形与环形混合多频段通信天线，其特征在于：所述的第一缝隙可以是L型结构。

5.根据权利要求1所述的折叠倒置F形与环形混合多频段通信天线，其特征在于：所述的第一分支设有一折弯部，该折弯部凸出于所述的第一分支。

6.根据权利要求1-5任一项所述的折叠倒置F形与环形混合多频段通信天线，其特征在于：所述的天线本体由带状线组成。

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