CN102694242A

CN102694242A - 一种全屏幕智能手机3g天线及其设计方法

Info

Publication number: CN102694242A
Application number: CN2012101879801A
Authority: CN
Inventors: 林陶庆; 吴荻
Original assignee: Huizhou Speed Wireless Technology Co Ltd
Current assignee: Huizhou Speed Wireless Technology Co Ltd
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2012-09-26

Abstract

本发明涉及一种全屏幕智能手机3G天线的设计方法及对应的天线。所述方法是在线路板上设置天线高频走线及低频走线，二者通过一隔槽分开，调整该隔槽的长短与宽度控制二者的谐振；另再设置一个馈电点和一个接地点，接地点设于馈电点外侧即靠近线路板侧边；馈电点与接地点之间开第二隔槽，调整第二隔槽的深度与方向进而调整高频第二个谐振；当开出的第二隔槽引出高频第二谐振后，再调整第二隔槽的长短或粗细进而调整天线低频段，与射频功率放大器的匹配实现高效率和高灵敏度。本发明设计出的天线体积小巧，性能优良，可有效避免通过增加寄生来增加带宽的方式而使天线低频的辐射功率和接收灵敏度降低的问题。

Description

一种全屏幕智能手机3G天线及其设计方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种全屏幕智能3G手机使用的天线。

背景技术

目前，无线通讯技术迅猛发展,随着全面进入3G时代，2G手机市场份额已经一降再降,随着苹果公司推出的Iphone系列手机的巨大成功,全屏幕无键盘智能手机已经成为市场的主流。为了达到酷、炫、薄的效果以及良好的用户体验,智能手机的内部线路板往往采用断板结构即主板与子板分开, 一块设于手机上端,一块设于手机下端,二者通过一根带标准接头(Ipex/hrs)的同轴线连接。该结构设计在全屏智能手机中运用的主流品牌如三星、华为、中兴、联想等，其最大优势是可以使手机变的更加薄，电池容量更加大。这些手机外观的设计使得手机天线设计环境越来越差，speaker、mic、USB接口等对天线性能影响较大的器件都因结构需要设置到天线区域,另一方面却又对天线的性能要求越来越高,特别是天线带宽必须满足3G范围。传统天线如果不加寄生,高频只有一个谐振,只能满足2G手机天线性能,完全不能满足现在主流智能手机3G频段的带宽要求。而对传统天线走线增加寄生单元实现高频带宽增加,则会影响低频带宽，同时也使低频的辐射功率比较低,低频的接收灵敏度也会变差。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种适用于全屏幕智能手机满足3G性能的天线。

本发明的技术方案如下：一种全屏幕智能手机3G天线，包括低频走线、设置于低频走线下方的高频走线、馈电点、接地点；所述低频走线与高频走线之间设有第一隔槽，所述第一隔槽将高频走线和低频走线一端隔断，并在趋于横向方向上将高频走线和低频走线分割开，低频走线与高频走线另一端相连；还包括第二隔槽，所述第二隔槽以馈电点和接地点之间的间隙开始向低频走线内或向高频走线内延伸，或者，所述第二缝隙以馈电点和接地点之间间隙开始同时向低频走线内和向高频走线内延伸。

具体的，所述接地点位于馈电点外侧即靠近于手线路板侧边。

具体的，所述低频走线长于高频走线。

具体的，所述全屏幕智能手机3G天线应用于采用断板结构的智能手机。所述采用断板结构的手机为主板包括设置在手机上部的主板和设置在手机下部的子板，主板与子板之间采用同轴线连接。

优选的，所述天线通过匹配电路连接手机射频电路；所述匹配电路包括连接在馈电点与地之间的第一电容及串接于馈电点与手机射频电路之间的第一电感；另外匹配电路中还可以选择性的加入第二电容和/或第二电感,其中，第二电容连接在手机射频电路与第一电感之间，第二电感连接在手机射频电路与地之间。

本发明还提供一种全屏幕智能手机3G天线的设计方法，该方法如下：

设置一线路板，在线路板上设置天线高频走线及低频走线；高频走线与低频走线通过第一隔槽分开,调整第一隔槽的长短与宽度控制高频走线与低频走线的谐振；在线路板上设置一个馈电点和一个接地点，接地点设于馈电点外侧即靠近线路板侧边；馈电点与接地点之间开第二隔槽用于耦合出高频第二个谐振,调整第二隔槽的深度与方向进而调整高频第二个谐振, 控制高频谐振的频率点,使得谐振达到3G手机需要的频段，从而增加了天线的带宽,最终使得天线效率头提高,对应有源的OTA性能提高。该第二隔槽可以延伸到高频走线内或延伸到低频走线内或者同时延伸至高频走线和低频走线内；当开出的第二隔槽引出高频第二谐振后,再调整第二隔槽的长短或粗细进而调整天线低频段，与射频功率放大器的匹配实现高效率和高灵敏度。调整低频频率点的阻抗位置，天线的阻抗与手机射频端的PA匹配越匹配,天线的性能越好,其有源性能如TRP/TIS就会好。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

（1）所述天线体积小巧，性能优良，通过在高低频走线之间设置的隔槽实现对天线高低频段谐振的控制，通过馈电点和接地点之间的隔槽耦合出高频第二谐振,在不影响低频效率输出的情况下使低频与射频功率放大器完美匹配,获得更高的辐射功率和更好的接收灵敏度；

（2）所述天线不需要增加寄生来增加带宽,从而有效避免了通过增加寄生来增加带宽的方式而使天线低频的辐射功率和接收灵敏度降低的问题。

附图说明

图1所述天线应用的智能手机断板结构示意图；

图2为本发明所述天线走线示意图；

图3为所述天线馈电点与地点位置示设计示意图；

图4为所述匹配电路示意图；

图5为实际项目中天线走线产生的谐振示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

本发明针对现在主流智能手机的断板结构设计,在这种特定手机结构下,设计一种 3G天线，通过天线独特的结构及匹配电路，可以在不加寄生的状态下,高频调试出来两个或以上谐振,从而增加高频带宽，获得更高的辐射功率与接收灵敏度值。

所述特定手机结构即具有全屏幕的内部采用断板结构的智能3G手机。如图1所示，A为手机射频主板，B为手机电池仓，C为手机子板，A与C之间通过两端有标准接口的同轴线D连接。E为天线所在区域，E部分往往设置speaker、MIC、resiver或是USB接口等器件，这些器件工作会对天线性能造成很大的影响，不利于天线的设计，普通天线的性能是难以满足这种结构的手机的要求的。

如图2所示,是本发明最典型的天线走线形式，低频走线1较长，高频走线2较短，低频走线1与高频走线2之间通过第一隔槽3分开，低频走线1主体位于高频走线2上方，没有包住高频2，控制第一隔槽的长度可控制高频低频的谐振。馈电点G1和接地点G2并列设置于线路板的下板边，馈电点G1和接地点G2之间设有第二隔槽，该隔槽是从馈电点G1和接地点G2之间的间隙分别向左右两边即向高频走线及低频走线内延伸形成的两条槽4、5，通过槽4、5可使天线耦合出高频第二个谐振，从而增加天线的高频带宽。馈电点G1和接地点G2设置在手机(手机屏幕背对视线)右下角时,则接地点设置在馈电点右边，即 G1是馈电点,G2是接地点。如果该馈电点和接地点设置在手机(手机屏幕背对视线)左下角时,则接地点应设置在馈电点左边,如图3所示，即G3是接地点、G4是馈电点。所述天线只需一个馈电点与一个接地点，如图2、3所示。实际加工时，为了防止氧化，FPC成品馈电点与接地点都需要镀金, 只采用一个接地点可以降低成本。

应用时，该天线通过如图4所示的匹配电路连接手机射频电路。匹配电路包括连接在馈电点与地之间的第一电容及串接于馈电点与手机射频电路之间的第一电感。另外匹配电路中还可以选择性的加入第二电容和/或第二电感。若单独加入第二电容，则第二电容连接在手机射频电路与第一电感之间。如单独加入第二电感，则第二电感连接在手机射频电路与地之间。第二电容和第二电感也可以同时加。

所述天线工作时，如图5所示,低频走线1产生谐振B1，高频走线2产生谐振B2，第二隔槽4、5耦合产生谐振B3，实际调试中隔槽4、5的长度需要多次调整，配合匹配，可以只设置槽4省略槽5，也可以省略槽4只设置槽5，也可以同时设置槽4、5，槽5可以从板边绕过第一隔槽继续向低频走线内延伸，但不能同时没有槽4、5。如果同时省略槽4、5，谐振B3会很浅，且谐振B3所在频段很高，无效率，不能满足3G手机天线的射频要求，其辐射功率和接收灵敏度也会很差。

本发明所述天线在工作环境较差或天线高度较低的状态下还能获得较宽的带宽，从而能获得更好的OTA(TRP/TIS)性能。下表分别为在3G项目中，采用本发明所述方法综合图1-4中实施例制作而成的天线的OTA及SAR值的测试结果。

在天线各工作频段内的OTA测试结果如下：

天线在Pcs1900工作频段的SAR/HAC测试结果：

从上述两表可以看出，采用本发明所述方法综合图1-4中实施例制作而成的天线的总辐射功率TRP和各向同性灵敏度TIS都很好，且SAR/HAC值的测试结果非常低，可以通过FCC认证，满足欧美市场高端要求。

本发明在实际运用中避免了普通手机可能遇到的SAR/HAC 问题，非常具有实际运用优势,已经在多款手机上实验成功。

上述仅为本发明较佳实施例之一，本发明还有其他多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种全屏幕智能手机3G天线，其特征在于，包括低频走线（1）、设置于低频走线下方的高频走线（2）、馈电点（G1）、接地点（G2）；所述低频走线（1）与高频走线（2）之间设有第一隔槽（3），所述第一隔槽（3）将高频走线和低频走线一端隔断，并在趋于横向方向上将高频走线和低频走线分割开，低频走线（1）与高频走线（2）另一端相连；

还包括第二隔槽，所述第二隔槽以馈电点（G1）和接地点（G2）之间的间隙开始向低频走线内或向高频走线内延伸，或者，所述第二缝隙以馈电点（G1）和接地点（G2）之间间隙开始同时向低频走线内和向高频走线内延伸。

2.根据权利要求1所述全屏幕智能手机3G天线，其特征在于，所述接地点（G2）位于馈电点（G1）外侧即靠近于线路板边。

3.根据权利要求1所述的全屏幕智能手机3G天线，其特征在于，所述低频走线（1）长于高频走线（2）。

4.根据权利要求1所述的全屏幕智能手机3G天线，其特征在于，所述全屏幕智能手机3G天线应用于采用断板结构的智能手机。

5.根据权利要求4所述的全屏幕智能手机3G天线，其特征在于，所述采用断板结构的手机为主板包括设置在手机上部的主板和设置在手机下部的子板，主板与子板之间采用同轴线连接。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的全屏幕智能手机3G天线，其特征在于，所述天线通过匹配电路连接手机射频电路；所述匹配电路包括连接在馈电点与地之间的第一电容及串接于馈电点与手机射频电路之间的第一电感。

7.根据权利要求6所述的全屏幕智能手机3G天线，其特征在于，所述匹配电路还包括连接在手机射频电路与第一电感之间的第二电容。

8.根据权利要求6所述的全屏幕智能手机3G天线，其特征在于，所述匹配电路还包括一端与手机射频电路连接，另一端接地的第二电感。

9.一种全屏幕智能手机3G天线的设计方法，其特征在于，

设置一线路板，在线路板上设置天线高频走线及低频走线；高频走线与低频走线通过第一隔槽分开,调整第一隔槽的长短与宽度控制高频走线与低频走线的谐振；

在线路板上设置一个馈电点和一个接地点，接地点设于馈电点外侧即靠近线路板边；馈电点与接地点之间开第二隔槽，用于耦合出高频第二个谐振,调整第二隔槽的深度和/或方向进而调整高频第二个谐振,所述第二隔槽可以延伸到高频走线内或延伸到低频走线内或者同时延伸至高频走线和低频走线内。

10.根据权利要求7所述的全屏幕智能手机3G天线的设计方法，其特征在于，当开出的第二隔槽引出高频第二谐振后,再调整第二隔槽的长短和/或粗细进而调整天线低频段频率点的阻抗位置，使其与射频功率放大器的匹配实现高效率和高灵敏度。