CN102780076A

CN102780076A - 一种多频天线和电子装置

Info

Publication number: CN102780076A
Application number: CN2012102364963A
Authority: CN
Inventors: 徐绍恩
Original assignee: Qisda Suzhou Co Ltd; Qisda Corp
Current assignee: Qisda Suzhou Co Ltd; Qisda Corp
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明涉及一种多频天线，包括，基板，由介电材质组成；辐射元件，可操作于多频率讯号的接收与发送，包括第一辐射部和第二辐射部；金属臂，其一端与第一辐射部和第二辐射部的连接处相连接，另一端与馈入元件相连接；金属体，位于辐射元件和基板之间的净空区内，其一端与金属臂相连接，另一端与基板相连接并接地。本发明也提供了一种电子装置，包括本体和使用该第一技术方案的天线。本发明其结构简单、仅需调节自有元件，便能调节阻抗匹配，使天线的辐射和接收电磁波的能力达到最佳状态，而不需要增加其它元件。

Description

一种多频天线和电子装置

技术领域

本发明是涉及一种多频天线，尤其是移动通讯装置所使用的多频天线；本发明也提供了一种使用该多频天线的电子装置。

背景技术

由于无线通讯的迅速发展，移动通讯装置(例如手机等)的大小也逐渐走向微型化，相对地压缩了天线可放置的空间，因此将操作在基频与二倍频上的两个高、低频带范围的天线作结合，造就了多频天线(Dual-Band Antenna)的设计产生。

依照先前技术，多频天线是利用长短两个不同的金属路径来控制天线的高、低频带，使用单馈入的方式做馈入，并配上一个短路的路径来调整天线的匹配。如图1所示，为现有的天线的结构示意图，包含基板11，由介电材质所构成，并连接通讯系统的接地端(GND)；辐射元件14，用于接收和辐射电磁波，包括第一辐射元件141和第二辐射元件142；一馈入元件12，用于连接基板上的讯号处理芯片112和辐射元件14，用作传输射频讯号；一短路元件13，用于连接第一辐射元件141和系统的接地端。不过，因为短路元件13的加入，辐射元件2的等效电路相当于并联了一个电感性组件，此时如果调整馈入点与短路径的相对位置会产生电感性和高阻抗的趋势，往往需要加入其它的集成组件(lumped elements)来调整天线的阻抗匹配，造成移动装置天线制作商的不便利性。

因此，有必要设计一种新的多频天线和电子装置，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多频天线，其结构简单、仅需调节自有元件，便能调节阻抗匹配，使天线的辐射和接收电磁波的能力达到最佳状态，而不需要增加其它元件。

为达到上述目的，本发明第一技术方案提供了一种多频天线，包括，基板，由介电材质组成；辐射元件，可操作于多频率讯号的接收与发送，包括第一辐射部和第二辐射部；金属臂，其一端与第一辐射部和第二辐射部的连接处相连接，另一端与馈入元件相连接；金属体，位于辐射元件和基板之间的净空区内，其一端与金属臂相连接，另一端与基板相连接并接地。

为达到上述目的，本发明第二技术方案提供一种电子装置，包括本体和天线，其中天线为上述第一方案所述的多频天线。

优选的，该天线安装在本体的长边的角落处或者短边的角落处。

优选的，该天线安装在本体的长边的中间部位或者短边的中间部位。

与现有技术相对比，本发明的多频天线和电子装置通过增加了金属体，金属体相当于和辐射元件及金属臂的等效电路相串联，仅需通过改变金属体的长度，就可以调节天线的阻抗匹配，满足需求，而不需要在基板上设置其它的元器件；结构简单、成本低，方便进行设计制造。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。

附图说明

图1为现有的多频天线的结构示意图。

图2为本发明第一技术方案的多频天线的结构分解示意图。

图3为图2的组合示意图。

图4为图3所示的天线在金属体的长度不同情况下的反射系数表。

图5为馈入元件的结构图。

图6为本发明另一实施例的结构图。

图7为本发明第三实施例的结构图。

图8为本发明第二技术方案电子装置的结构示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

参照图2和图3所示，揭示了本发明第一技术方案一种多频天线的结构示意图，其中多频天线包括，基板1、辐射元件2、金属体3和金属臂4。

基板1，由介电材质组成，上面可设置电子元件组成电路，另设置接地点。

辐射元件2，用于辐射和接收电磁波，包括第一辐射部21和第二辐射部22，第一辐射部21的长度大于第二辐射部22的长度；整体的辐射元件2可操作于多频率讯号的接收与发送，例如频率为960MHz与2170MHz的讯号，然本发明所适用的频率不限于此二频率。

金属臂4，其一端与第一辐射部21和第二辐射部22的连接处相连接，可以传输第一辐射部21和第二辐射部22接收或辐射的电磁波，其另一端与馈入元件相连5相连接，用以通过馈入元件5把电磁波信号馈入基板1上的高频讯号处理芯片10。

金属体3，位于辐射元件2和基板1之间的净空区内，其一侧30与金属臂相连接，另一侧31与基板1相连接并接地。

本发明原理为：当辐射元件2接收外部电磁波信号后，会传递给金属臂4，然后再经馈入元件5反馈到基板1的高频讯号处理芯片10；而金属体相当于和辐射元件2及金属臂4相串联，用以调节阻抗匹配，金属体的面积的大小决定着金属体电阻的大小，因此当调节金属体的长度L(长度方向为平行于基板的方向)，只会改变电阻的大小而不会引起电感问题，也不需要借助其它的元件，因此结构简单，成本低，方便天线的设计制造。

参照图4所示，揭示了当金属体的长度不同时，对于阻抗匹配的影响。本例中，以频率为2170MHz时的电磁波波长λ为基数，来表示金属体的长度L。第一种情况为金属体的长度L的长短等于0.0145λ的情况，而第二种情况为金属体的长度L的长短等于0.0362λ的情况，第三种情况则是金属体的长度L的长短等于0.289λ的情况。一般在反射系数频谱中，扫描的频率范围从800MHz到2200MHz，从图4上可以看到，当金属体的长度L的长短调整到适当的长度，可得到最佳的反射系数结果。从以上可以看出，第二种情况也即金属体的长度L的长短等于0.0362λ时的反射系数数值：对应824MHz波段反射系数值为-10.9db，对应960MHz波段反射系数值为-17.9db，对应1710MHz波段反射系数值为-6.9db，对应2170MHz波段反射系数值为-10.0db，4个反射系数值都在-6db以下，符合多频天线使用上的需求。而第一种情况既金属体的长度L等于0.0145λ时的反射系数数值对应4个波段(824MHz、960MHz、1710MHz、2170MHz)分别为-16.5db、-8.2db、-12.7db、-5.3db，其中有对应2170MHz波段的反射值为-5.3db，大于-6db，不符合匹配要求；同样的第三种情况即金属体的长度L等于0.289λ时的反射系数数值对应4个波段(824MHz、960MHz、1710MHz、2170MHz)分别为-3.3db、-5.7db、-6.2db、-12db，其中有2个反射值大于-6db，不满足匹配要求。因此，从上可以看出，调节金属体的长度L和匹配的效果直接相关，而改变金属体的长度L，使之对应不同频段的反射系数值均满足匹配要求，便可以达到天线的匹配效果。而且，调节方式比较简单，只要改变金属体的长度L，便可达到阻抗匹配效果，不需要再在基板上设置其它的集总元件。

图5为馈入元件的结构图，馈入元件5包括馈入点50、导线51及连接端52；其中馈入点50与金属臂3的末端31相连接；连接端52与基板1相连接；导线51连接馈入点50和连接端52，且导线外壳为绝缘材料组成，以便在有限的空间内，防止导线的金属部分和金属体的表面直接接触。

优选的，还是参照图3所示，本实施例中金属体3为长方体形状，且金属体3的一个角32与金属臂4相连接。其中，上述金属体位于第一辐射部21的下方。本实施例，有助于金属体3和金属臂4的定位安装，而且便于金属体3和金属臂4的连接。

参照图6所示，揭示了本发明的第二实施例，本实施例中金属臂4的末端和金属体3的连接点可以在金属体3的端面上，以连接点为界，金属体3被分为第一部分33和第二部分34，其中第一部分33靠近第一辐射部21，第二部分34靠近第二辐射部22，且第一部分33的长度大于第二部分34的长度。都可以达到与上述实施例的目的。

参照图7所示所示，为本发明的第三实施例。本实施例与第一实施例的不同之处在于：辐射元件2的第一辐射部21和第二辐射部22的末端都延伸有金属面，其中第一辐射部21的末端延伸有第一金属面210和第二金属面211，且第一金属面210和第二金属面211不在一条直线上，两者之间有夹角，其目的在于使得辐射元件的长度能够足够长，以满足辐射电磁波信号的需要；另第二辐射部22的末端延伸有第三金属面220和第四金属面221，且第三金属面220和第四金属面221不在一条直线上，两者之间有夹角，其目的也是为了增加辐射元件的长度。当然，作为业界常识，上述辐射元件末端延伸的金属面满足和基板之间的位置要求，以确保辐射电磁波不受影响。

另外，为保证辐射元件的辐射效果，第一辐射部21的长度(包括末端的金属面210和211的长度)加上金属臂的长度等于低频共振模态四分之一波长的长度(例如，可以等于频率为960MHz的电磁波的波长的四分之一)；第二辐射部的长度加上金属臂的长度约等于高频共振模态四分之一波长的长度(例如，可以等于频率为2170MHz的电磁波的波长的四分之一)。

另外，对于辐射元件的每个辐射部末端延伸的金属面，不必限制在两个，可以为一个或者三个以上，只要能够延长辐射部的长度，满足辐射的性能需求即可。以上均在本发明的保护范围内。

此外本发明的金属臂与辐射元件可为一个整体，其是由辐射元件的一侧向外延伸而成。此类方案，可以在制造辐射元件时用同一基材同时制造出来。

图8所示为本发明第二技术方案电子装置的结构示意图。电子装置包括本体(6a、6b、6c、6d)和天线(2a、2b、2c、2d)，其中天线为本发明第一技术方案任一实施例所述的多频天线。天线2a其中安装在本体6a的长边的角落处(参照图8的(a)图)；天线2b安装在本体6b的长边的中间部位(参照图8的(b)图)；天线2c安装在本体6c的短边的角落处(参照图8的(c)图)；天线2d安装在本体6d的短边的中间部位(参照图8的(d)图)。天线的安装位置均能满足辐射和接收电磁波的需要，保证信号传输效果。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims

1.一种多频天线，其特征在于：包括，

基板，由介电材质组成；

辐射元件，可操作于多频率讯号的接收与发送，包括第一辐射部和第二辐射部；

金属臂，其一端与第一辐射部和第二辐射部的连接处相连接，其另一端与馈入元件相连接；

金属体，位于辐射元件和基板之间的净空区内，其一端与金属臂相连接，另一端与基板相连接，并接地。

2.如权利要求1所述的多频天线，其特征在于：金属体为长方体形状，且金属体的一个角与金属臂相连接。

3.如权利要求1所述的多频天线，其特征在于：金属体呈长方体状，以金属臂和金属体的连接点为界，金属体被分为第一部分和第二部分，其中第一部分靠近第一辐射部，第二部分靠近第二辐射部，且第一部分的长度大于第二部分的长度。

4.如权利要求1所述的多频天线，其特征在于：第一辐射部的末端或者第二辐射部的末端延伸设有两个金属面，且两个金属面有一定的夹角。

5.如权利要求4所述的多频天线，其特征在于：第一辐射部的长度加上金属臂的长度约等于低频共振模态四分之一波长的长度。

6.如权利要求4所述的多频天线，其特征在于：第二辐射部的长度加上金属臂的长度约等于高频共振模态四分之一波长的长度。

7.如权利要求1至6任一项所述的多频天线，其特征在于：馈入元件包括馈入点、导线及连接端，其中馈入点与金属臂相连接，连接端与基板相连接，导线连接馈入点和连接端，且导线外壳为绝缘材料组成。

8.一种电子装置，包括本体和天线，其特征在于：天线为权利要求1至7任一项所述的多频天线。

9.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于：天线安装在本体的长边的角落处或者短边的角落处。

10.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于：天线安装在本体的长边的中部或者短边的中部。