CN102683822A - 天线及终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线及终端，该天线包括：辐射结构（1），与印刷电路板（2）相连，用于传输电磁波；调谐金属线（3），与辐射结构（1）相连，用于调整辐射结构（1）的电长度。本发明实施例通过调谐金属线（3）调整辐射结构（1）的电长度，以实现较宽的频率范围，且成本较低。

Description

天线及终端

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种天线及终端。

背景技术

全球移动设备供应商协会（Global mobile Suppliers Association，简称为GSA）在其更新的《LTE演进（Evolution to LTE）》报告中，确认有49家运营商现已商用LTE网络，预计到2012年底将有50多个国家和地区的119张LTE网络实现商用。由于不同地区采用的LTE网络实现频段不同，覆盖频段低频700MHz~960MHz，高频1710~2150MHz，面对这种需求，天线要求实现覆盖0.8GHz~2.5GHz超宽带全向工作成为关键的技术难点。

目前采用的展宽频带天线技术主要集中在：

1、对平面倒F天线（Planar Inverted–F Antenna，简称为PIFA），倒F天线（Inverted–FAntenna，简称为IFA）等天线形式的改进设计，譬如在贴片的最大电流点加短路点(J加图)，在实现双频特性下，减少了天线的尺寸；附加寄生结构，同样可以展宽频带；增加开槽结构，延展电流路径等。但是上述改进方式在低频带宽上仍显不足，而且寄生结构的引入进一步压缩了空间距离，难以在小型化、超薄化的终端上得以实现。

2、采用可调谐式天线，通过不同的阻抗匹配实现在全频段的扫描，这种方式需要增加开关及匹配开关，同时需要软件的配合协调解决，增加了物料和人力成本。

为满足4G-LTE终端的技术发展需求，开发频带更宽，适应性更强的天线成为重中之重。

发明内容

本发明提供了一种天线及终端，以至少解决相关技术中天线的频带较窄的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种天线，包括：辐射结构，与印刷电路板相连，用于传输电磁波；调谐金属线，与辐射结构相连，用于调整辐射结构的电长度。

优选地，辐射结构包括多个闭合结构，多个闭合结构互相连接，调谐金属线与各个闭合结构均相连。

优选地，辐射结构中的多个闭合结构呈嵌套结构，且各个闭合结构之间存在间距。

优选地，辐射结构包括至少三个闭合结构，其中，最内层两个闭环结构形成G型槽。

优选地，最外层的闭合结构与印刷电路板上的射频激励端口和射频接地点相连，围成闭合环路。

优选地，闭合结构的电长度是电磁波的波长的二分之一。

优选地，印刷电路板上设置有净空区域。

优选地，辐射结构和调谐金属线设置在印刷电路板上，或者设置在与印刷电路板同一水平面上。

根据本发明的另一方面，提供了一种终端，包括上述任一种的天线。

优选地，天线通过柔性电路板（Flexible Printed Circuit，简称为FPC）工艺贴在终端的后壳或者支架上。

本发明实施例通过调谐金属线调整辐射结构的电长度，以实现较宽的频率范围，且成本较低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的天线的示意图；

图2是根据本发明优选实施例的天线的示意图；

图3是根据本发明优选实施例的天线空间结构的示意图一；

图4是根据本发明优选实施例的天线空间结构的示意图二；

图5是根据本发明优选实施例的辐射结构和调谐金属线的示意图；以及

图6是根据本发明优选实施例的天线的回波损耗示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

相关技术中，天线的频带较窄。本发明实施例提供了一种天线，图1是根据本发明实施例的天线的示意图，如图1所示，该天线至少包括如下结构：

辐射结构1，与印刷电路板2相连，用于传输电磁波；以及调谐金属线3，与辐射结构1相连，用于调整辐射结构1的电长度。

上述实施例中，通过调谐金属线3调整辐射结构1的电长度，以实现较宽的频率范围，且成本较低。需要说明的是，辐射结构1与印刷电路板2上的射频激励端口21和射频接地点22相连。

考虑到LTE低频天线实现困难的问题，本发明实施例提供了一种优选实施方式，如图2所示，辐射结构1包括多个闭合结构11，多个闭合结构11互相连接，调谐金属线3与各个闭合结构11均相连。辐射结构1包括多个闭合结构11，在实现低频带宽的同时，减少了所需的空间，其整体高度仅需6mm，有利于应用该天线的终端实现超薄化的设计要求。

上述辐射结构1和调谐金属线3在空间位置中可以有多种组合方式，且辐射结构1和调谐金属线3的形状没有特殊要求，只需要和印刷电路板2上的射频激励端口21、射频接地点22形成一个闭合的环形结构即可。

优选地，辐射结构1中的多个闭合结构11呈嵌套结构，且各个闭合结构11之间存在间距。即，各个闭合结构11的长度不同，从外到内呈现一定的递减趋势。

在本发明实施例的一个优选实施方式中，辐射结构1包括至少三个闭合结构11，其中，最内层两个闭环结构11形成G型槽。本优选实施方式中，为了拓展低频带宽，闭合结构11的数目要求在三个或者三个以上，同时各闭合结构之间存在一定的间距。而“G型槽”的走线形式可以更容易实现高频谐振。由此，可以实现理想的带宽。例如，闭合结构11的个数为4个，则最里面的两个闭合结构11的走线形成类似“G型槽”的结构。

另外，结合上述辐射结构1、调谐金属线3和印刷电路板2上的射频激励端口21、射频接地点22形成一个闭合的环形结构，优选地，辐射结构1中最外层的闭合结构11与印刷电路板2上的射频激励端口21和射频接地点22相连，围成闭合环路（参见图4）。由于各个闭合结构11互相连接，用最外层的闭合结构11与射频激励端口21和射频接地点22相连，围成闭合环路，实现比较简单，且不会使得天线的布线很复杂。

由于需要实现低频段的谐振要求，闭合结构11的电长度是电磁波的波长的二分之一。例如，最外面的闭合结构11需要实现700MHz的要求，根据波长与频率的换算关系，可知700MHz对应的波长，进而计算出其电长度大概在150mm；其余闭合结构的电长度同样遵循波长的二分之一。由于不同的闭合结构电长度对应不同的谐振频率，所以，本发明实施例可以实现较宽的频带。

优选地，印刷电路板2上设置有净空区域23，有利于更好地实现超带宽。

优选地，辐射结构1和调谐金属线3可以设置在印刷电路板2上，也可以设置在与印刷电路板2同一水平面上。

本发明实施例还提供了一种终端，该终端包括上述任一种的天线。

上述天线通过FPC工艺贴在终端的后壳或者支架上。调谐金属线3和辐射结构1可以通过FPC工艺贴合在终端后壳或者支架上，其两端与辐射结构1的各级闭合结构11相连，从而实现调整各级闭合结构11的电长度及匹配调整。

根据上述实施例可知，本发明实施例的天线主要包括辐射结构1、调谐金属线3、PCB板2以及PCB板2上的射频激励端口21和射频接地点22。由于辐射结构1存在的多级闭合结构11，在实现低频带宽的同时，极大地减少了所需体积，其整体高度只需6mm，更加有利于终端超薄化的设计要求；类似“内环G型槽”的走线形式，更容易实现高频谐振；调谐金属线更加有利于调整天线的阻抗，实现超宽带。本发明实施例的天线指的是全向天线，超宽带且结构简单、实现灵活，可以满足当前和未来的潜在需求。

下面将结合优选的实施例进行详细描述，在以下优选实施例中，以辐射结构1包括三个闭合结构11为例进行说明。

本发明优选实施例的4G-LTE终端超宽带全向天线，其示意图如图3和图4所示，图3中辐射结构1和调谐金属线3设置在PCB板2上，图4中辐射结构1和调谐金属线3设置在PCB板2的旁边，与PCB板2处于同一水平面。天线可以通过FPC工艺贴在终端的后壳或者支架上，对于图3中的空间设计方式，将PCB板2通过FPC工艺贴在终端的后壳或者支架上即可，对于图4中的空间设计方式，可以将PCB板2、辐射结构1和调谐金属线3通过FPC工艺贴在终端的后壳或者支架上。

如图4所示，辐射结构1包括三个闭合结构11，三个闭合结构11以嵌套的方式组合在一起，且互相连接。调谐金属线3和每个闭合结构11均相连，从而可以调整每个闭合结构11的电长度。闭合结构的形状没有具体要求，只需要与PCB板2上的射频激励端口21和射频接地点22相连，并结合调谐金属线3形成闭合环路，由于各个闭合结构互相连接，无论用哪个闭合结构与射频激励端口和射频接地点相连，都可以形成闭合环路，图4中利用最外层的闭合结构与射频激励端口和射频接地点相连，形成闭合环路，实施起来比较简单，布线不会太复杂。

本优选实施例中，调谐金属线3与辐射结构1相连接，其形状无特定要求，这种设计方式可以有效地利用调谐金属线3调节各闭合结构的长度和阻抗特性，更加有效地利用空间走线。

另外，辐射结构1的高度大概需要6mm以上的空间，基本能够实现对终端小型化、超薄化的要求。同时PCB板2的净空区域23需要在8mm以上，宽度基本上和PCB板2的宽度相当，这样可以更好地实现超带宽。

图5是根据本发明优选实施例的辐射结构和调谐金属线的示意图，图5中的闭合结构11以及调谐金属线3的布线仅作示意，其形状可以是任意的，只要能够实现超带宽即可。如图5所示，辐射结构1中，最外面的为一级闭合结构，中间的为二级闭合结构，最里面的为三级闭合结构，二级闭合结构和三级闭合结构的走线形成类似“内环G型槽”的结构（如虚线圈部分所示），该部分利用封闭臂之间的缝隙模，实现了高频频段的要求，内环面积大概在120平方毫米以上，同样覆盖了各运营商LTE高频段的要求。

辐射结构1和调谐金属线3在空间位置可以有多种组合方式，且辐射结构1和调谐金属线3的形状无特殊要求，由于其需要实现低频段的谐振要求，各闭合结构的电尺寸需要大致遵循电磁波的波长的二分之一的要求，如一级闭合结构需要实现700MHz的要求，其电尺寸的长度大概在150mm；二级闭合结构、三级闭合结构的尺寸同样遵循电磁波的波长的二分之一。由于不同的闭合结构尺寸对应不同的谐振频率，所以，本发明实施例在低频端实现了近300MHz的带宽，覆盖了各运营商LTE低频段要求。

通过PCB板2上的射频激励端口21的激励，表面电流首先通过一级闭合结构、二级闭合结构和三级闭合结构，以实现低频特性，同时由于二级闭合结构和三级闭合结构之间存在内环G型槽，产生较强的缝隙模，满足了高频特性的要求，进一步展宽了频带特性。图6是根据本发明优选实施例的天线的回波损耗示意图，如图6所示，本优选实施例的天线可以实现在700MHz-1GHz下，满足回波损耗小于-5dB，在1.6GHz-2.1GHz，回波损耗小于-4dB。

综上所述，根据本发明的上述实施例，提供了一种天线及终端。通过调谐金属线3调整辐射结构1的电长度，以实现较宽的频率范围，且成本较低。本发明实施例的超4G-LTE终端天线技术，通过对辐射机理的研究，实现了超宽带全向特性，实现了在700MHz-1GHz下，满足回波损耗小于-5dB，在1.6GHz-2.1GHz下的回波损耗小于-4dB。单个天线满足了现有移动技术中所需要的通信及数据业务对天线的电性能要求。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天线，其特征在于包括：

辐射结构（1），与印刷电路板（2）相连，用于传输电磁波；

调谐金属线（3），与所述辐射结构（1）相连，用于调整所述辐射结构（1）的电长度。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述辐射结构（1）包括多个闭合结构（11），所述多个闭合结构（11）互相连接，所述调谐金属线（3）与各个所述闭合结构（11）均相连。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述辐射结构（1）中的多个所述闭合结构（11）呈嵌套结构，且各个所述闭合结构（11）之间存在间距。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述辐射结构（1）包括至少三个所述闭合结构（11），其中，最内层两个所述闭环结构（11）形成G型槽。

5.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，最外层的所述闭合结构（11）与所述印刷电路板（2）上的射频激励端口（21）和射频接地点（22）相连，围成闭合环路。

6.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述闭合结构（11）的电长度是所述电磁波的波长的二分之一。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线，其特征在于，所述印刷电路板（2）上设置有净空区域（23）。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的天线，其特征在于，所述辐射结构（1）和所述调谐金属线（3）设置在所述印刷电路板（2）上，或者设置在与所述印刷电路板（2）同一水平面上。

9.一种终端，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的天线。

10.根据权利要求9所述的终端，其特征在于，所述天线通过柔性电路板FPC工艺贴在所述终端的后壳或者支架上。

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