CN102800949B - 一种gprs天线及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种GPRS天线，该GPRS天线包括天线单元，该天线单元包括：一介质基板、设置于介质基板表面的第一辐射单元、第二辐射单元和接地单元；第一辐射单元与第二辐射单元共用一馈电点，第一辐射单元与第二辐射单元分别对应谐振第一、第二频段的电磁波，接地单元具有包括背离接地单元延伸出的第一、第二导体条的双频巴伦结构，第二导体条背离接地单元延伸后弯折向接地单元，本发明还提供了一种电子装置。本发明的GPRS天线通过结构设计即满足了天线的性能要求，尺寸较小，并且具有较高的增益，能够满足使用GPRS模块的电子装置的无线数据传输要求，结合低损耗的天线介质基板，使GPRS天线具有良好的工作性能。

Description

一种GPRS天线及电子装置

技术领域

本发明属于通信设备领域，具体涉及一种GPRS天线以及应用该天线的电子装置，特别是用于机顶盒。

背景技术

无线数据传输有一种是通过GPRS进行的，在GPRS的数据传输中，性能优异的天线是数据传输的保证，并且随着通信事业的不断发展将会不限于手机等移动终端，还会大量的使用到更多的电子装置。

数字电视机顶盒是随着电视系统的更新而推出的一种家庭数字终端产品，是把卫星数字电视信号、地面数字电视信号、有线电视网数字信号甚至互联网的数字信号进行解调、解码转换成现有电视能接受的模拟信号和数字信号。三网融合是实现有线电视网、电信网与因特网的兼并融合，通过对现有网络环境的优化整合组成业务高度集成化的多媒体信息网络，提供集三网于一体的多媒体信息服务。因此，机顶盒成为未来必不可少的终端电子装置。

天线作为数字电视机顶盒无线数据交换的桥梁，将起着非常重要的作用。目前，用于数字电视机顶盒的天线常因增益不足导致无线数据传输间断，因此，需要一种新的GPRS天线，以解决无线数据传输问题。

发明内容

为了解决现有GPRS天线特别是用于数字电视机顶盒的天线存在的问题，本发明提供了一种GPRS天线，该天线通过巧妙的结构设计满足了使用GPRS的电子装置的无线数据传输要求，为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种GPRS天线，所述GPRS天线包括天线单元，所述天线单元包括：一介质基板、设置于所述介质基板表面的第一辐射单元、第二辐射单元和接地单元；所述第一辐射单元与所述第二辐射单元共用一馈电点，所述第一辐射单元与所述第二辐射单元分别对应谐振第一、第二频段的电磁波，所述接地单元具有包括背离所述接地单元延伸出的第一、第二导体条的双频巴伦结构，所述第二导体条背离所述接地单元延伸后弯折向所述接地单元。

进一步地，所述第二导体条位于所述第一导体条的内侧，所述第二导体条的自由端与所述第一导体条的自由端相对。

进一步地，所述第二辐射单元弯折、间隔地围绕所述第一辐射单元。

进一步地，所述巴伦结构包括两个所述第一导体条和所述第二导体条。

进一步地，还包括一馈线，所述第一辐射单元和所述第二辐射单元通过所述馈线与所述馈电点电连接。

进一步地，还包括接地线，所述接地线对称的分布在所述馈线的两侧。

进一步地，所述巴伦结构包括两个所述第一导体条和所述第二导体条，所述第一导体条和所述第二导体条各自关于所述馈线对称的分布在所述馈线的两侧。

进一步地，所述介质基板设置有穿插在所述巴伦结构间的若干通孔。

进一步地，所述第一辐射单元呈矩形片状，所述第二辐射单元为矩形条状经弯折围绕所述第一辐射单元。

进一步地，所述第二辐射单元沿垂直所述介质基板表面的平面翻转180°后，间隔地围绕所述第一辐射单元。

进一步地，所述介质基板上设置至少一定位孔。

进一步地，所述介质基板组分包括玻纤布、环氧树脂以及包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物。

进一步地，还包括一电连接所述馈电点和所述接地线端点的接地点的信号传输接头。

进一步地，还包括壳体，所述天线单元固装于所述壳体内。

一种电子装置，包括电路板和GPRS天线，所述GPRS天线为上述的GPRS天线。

本发明的GPRS天线通过结构设计即满足了天线的性能要求，尺寸较小，并且具有较高的增益，能够满足使用GPRS模块的电子装置的无线数据传输要求，结合低损耗的天线介质基板，使GPRS天线具有良好的工作性能。

附图说明

图1是本发明GPRS天线的天线单元的结构示意图；

图2是图1所示GPRS天线电压驻波比仿真图；

图3是本发明电子装置的示意图。

具体实施方式

现在详细参考附图中描述的实施例。为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在其他实施方式中，不详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地使实施例模糊。

参见图1所示分别为本发明GPRS天线的天线单元的结构示意图，该天线单元10包括介质基板1、第一辐射单元2、第二辐射单元3、馈线4、接地单元5、若干通孔6和定位孔7，第一辐射单元2呈矩形片状，第二辐射单元3为矩形条状，第二辐射单元3弯折、间隔地围绕第一辐射单元2，第一辐射单元2和第二辐射单元3共同经馈线4与馈电点41电连接，接地单元5与第一辐射单元2、第二辐射单元3、馈线4位于介质基板1的同一表面，接地单元5设置了对称分布在馈线两侧的接电线53，接地单元5经两接地线53与接地点54电连接，该接地单元5包括双频巴伦结构，该巴伦结构为背离接地单元5延伸出的成对的导体条状，对称的分布在馈线4的两侧，在本实施方式中为矩形条状结构，其中，第一导体条51对应第一辐射单元2设置，第二导体条52对应第二辐射单元3设置，第二导体条52位于第一导体条51的内侧，即位于第一导体条51与接地线53之间，第二导体条52背离接地单元5延伸后弯折向接地单元5，其自由端与第一导体条51的自由端相对。若干通孔6均为矩形状，穿插地分布在多个矩形条状的巴伦结构间，这些通孔6大小相同，定位孔7设置了两个，可以方便天线单元10安装时的定位。天线还可以包括一信号传输接头(图中未示出)，例如SMA头等，该信号传输的接头芯线与馈电点电连接，其外层导电线与两接地点电连接，便于电信号的输入输出。天线还可以包括壳体(图中未示出)，将天线单元10固装在壳体内。

第一辐射单元2谐振频段主要为1710MHz～1880MHz，第二辐射单元3谐振频段主要为880MHz～960MHz，该天线单元10具有880MHz～960MHz和1710MHz～1880MHz的谐振频段，还包括第一辐射单元2和第二辐射单元3之间的相互作用。

天线单元10的第一辐射单元2和第二辐射单元3可以位于介质基板1的同一表面，也可以是不同的表面，只要满足位置、结构形态即可；还可以是第二辐射单元3背向第一辐射单元2弯折，第二辐射单元3沿垂直介质基板1表面的平面翻转180°后，间隔地围绕第一辐射单元2；其中的间隔地围绕只要是第一辐射单元2和第二辐射单元3投影到任一介质基板1的表面时，满足该条件即可。

介质基板1组分包括玻纤布、环氧树脂以及与该环氧树脂发生交联反应的化合物，以下通过具体实施方式说明该介质基板。

第一类实施方式如下：

在该类实施方式中，用于生产加工本发明中的介质基板(包括单层或多层层压板片、覆铜基板、PCB板、芯片载体件或类似应用件等)的一些低介电常数低损耗的浸润溶液。所述浸润溶液包括：第一组份，包含环氧树脂；第二组份，包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物；及一种或者多种溶剂。其中第一组份和第二组份按照一定比例配置混合。上述第一组份、第二组份及所述一种或者多种溶剂配成所述浸润溶液。所述浸润溶液经过搅拌后、将所述一玻纤布浸润所述浸润溶液中使第一组份与第二组份吸附在玻纤布中或者表面上；然后烘拷所述玻纤布使所述一种或者多种溶剂挥发，并使第一组份与第二组份相互化合交联形成半固化物或者固化物。半固化物是指将吸附第一组份与第二组份的玻纤布在烘拷温度相对较低环境中，第一组份包含环氧树脂与第二组份包含化合物部分发生化合交联反应的软性混合物。固化物是指将吸附第一组份与第二组份的玻纤布在烘拷温度相对较高环境中，第一组份包含环氧树脂与第二组份包含化合物部分发生化合交联反应的相对较硬的混合物。

在本实施方式中，所述浸润过的玻纤布通过低温烘烤形成半固化物(呈片状)，然后所述半固化物剪裁成剪裁片，根据厚度需要将所述多片剪裁片叠合并进行热压成本实施所述的多层介质基板(即多层层压板或片)。其中热压工序目的就是使得第一组份包含环氧树脂与第二组份包含化合物全部发生化合交联反应。

当然也可以理解，所述浸润过的玻纤布直接通过高温烘烤形成固化物，即本发明所述的单层介质基板(即单层层压板或片)。

在具体的实施例中，所述第二组份的化合物可选用包含由极性高分子与非极性高分子化合的共聚物，如苯乙烯马来酸酐共聚物。可以理解的是，可以与环氧树脂发生化合交联反应的共聚物均可用于本实施方式的配方成份。其中本实施方式的苯乙烯马来酸酐共聚物，其分子式如下：

在上述苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含4个苯乙烯。在其他实施方式中，可以选择相应分子量，如苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含6、8个苯乙烯或者任意个数。环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。

在其他的实施例中，所述第二组份的化合物还可以选用氰酸酯预聚体或者选用苯乙烯马来酸酐共聚物与氰酸酯预聚体按照任意比例混合的混合物。

在具体的实施例中，所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物按照官能值的比例进行配制，然后加入一定量的溶剂配成溶液。所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物混合工艺采用常规设备进行加工，如普通搅拌桶以及反应釜使环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物均匀混合，从而使所述溶液中的环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物均匀混合后即是本发明所述浸润溶液。

在具体的实施例中，通过加入一定的促进剂促使上述浸润溶液200-400秒内胶化(选用胶化环境温度171℃)，其中促进上述浸润溶液胶化时间260秒左右(如258-260秒、或250-270秒等)效果较好。所述促进剂可选用包括但不限于叔胺类，咪唑类以及三氟化硼单乙胺中的任意一类或他们之间混合物。

所述一种或者多种溶剂可以选用包括但不限于丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚、甲苯中任意一种或上述两种以上溶剂之间混合形成的混合溶剂。

在另一实施例中，所述浸润溶液包括：第一组份，包含环氧树脂；第二组份，包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物；及一种或者多种溶剂。所述第二组份的化合物选用苯乙烯马来酸酐共聚物与氰酸酯预聚体按照任意比例混合的混合物。其中所述氰酸酯预聚体浓度75％。促进剂选用二甲基咪唑；所述溶剂选用丁酮。该实施方式浸润溶液具体配方如下表：

在上述配方中同时加入了苯乙烯马来酸酐共聚物和氰酸酯预聚体，两者均与环氧树脂均能发生化合交联反应。

第二类实施方式如下：

在本发明第二类实施方式中，生产本发明中的介质基板(包括单层或多层层压板片)的一些低介电常数低损耗的组合物(也可称之复合物或复合材料)，所述组合物包括玻纤布、第一组份及第二组份，第一组份包含环氧树脂；第二组份包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物。

所述组合物制造过程还包括如下工艺：

首先，将第二组份包含与所述环氧树脂发生交联的反应的化合物与所述环氧树脂按照官能值的比例进行配制，然后加入一定量的溶剂配成溶液。在具体的实施例中，所述化合物包含极性高分子与非极性高分子化合的共聚物，其中较佳实施例的共聚物可以选用苯乙烯马来酸酐共聚物。所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物混合工艺采用常规设备进行加工，如普通搅拌桶以及反应釜使环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物均匀混合。其中本实施方式的苯乙烯马来酸酐共聚物，其分子式如下：

在上述苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含4个苯乙烯。在其他实施方式中，可以选择相应分子量，如苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含6、或8个苯乙烯。环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。

在其他的实施例中，所述第二组份的化合物还可以选用氰酸酯预聚体或者选用苯乙烯马来酸酐共聚物与氰酸酯预聚体按照任意比例混合的混合物。

在具体的实施例中，使所述溶液中的环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物在一定条件下能进行化合交联反应，发生化合交联反应后依附于所述玻纤布，从而形成本发明的介质基板。

所述一种或者多种溶剂可以选用包括但不限于丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚、甲苯中任意一种或上述之间混合溶剂。

所述溶液一具体实施例各种成分比例如下表：

上述溶液配方包括环氧树脂、苯乙烯马来酸酐共聚物、氰酸酯预聚体、促进剂二甲基咪唑及一种溶剂丁酮。在上述配方中同时加入了苯乙烯马来酸酐共聚物和氰酸酯预聚体，两者均与环氧树脂能化合交联。

然后，从上述溶液中提取所述少量测试样本，在某一特定温度环境测试所述溶液胶化时间，通过添加促进剂来调节所述溶液在该定温度环境胶化时间。可以通过加入一种或多种促进剂促使上述溶液在200-400秒时间内胶化，其中所述某一特定温度环境可是单一一温度值或者一选定的特定温度范围，在本实施方式，通过设定在171摄氏度环境进行胶化时间，使得上述溶液在胶化时间260秒左右(如258-260秒、或250-270秒等)效果较佳。所述促进剂可选用包括但不限于选用叔胺类，咪唑类以及三氟化硼单乙胺中的任意一类或他们之间混合物。

第三步，当上述测试样本在200-400秒时间范围内胶化时，将玻纤布在所述溶液中浸润后取出烘干，形成组合物。在该具体步骤中，将玻纤布浸入溶液中充分浸润保证所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物吸附在玻纤布中或者表面上，然后浸入溶液的玻璃布通过悬挂于鼓风干燥箱在180℃烘烤5分钟左右，目的就是将溶剂丁酮充分挥发，并且使得所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物化合交联反应，玻璃布与所述化合交联反应的产物制得半固化组合物。可以理解的是，延长烘烤时间和或提高烘烤温度，即可形成固化组合物。一般大量工业生产采用垂直上胶机中浸胶子系统和烘箱子系统中完成。

最后，将烘干的化组合物与导电箔进行压合。在该具体步骤中，将烘干的化组合物(半固化板或半固化片)与导电箔在真空热压机中压合。所述导电箔选用包含铜、银、金、铝或上述材料合金材料等制得的导电材料。由于铜材料的价格相对较低，因此选用铜制成的导电箔适用产业化。

同时为了适用天线或电子装置一些性能参数要求，将多片半固化板或半固化片进行层压形成多层层压板。应用这些层压板可以有效减少天线复合损耗，进而保证天线辐射增益值。

利用上述组合物、单层片半固化板或半固化片、多层层压板加工成天线基板，通过引入极性与非极性高分子共聚物的形式来降低天线基板的介电常数以及介电损耗，从而满足其在电子装置中应用的需求。

图2所示为GPRS天线电压驻波比仿真图，该GPRS天线在880MHz、920MHz、960MHz、1710MHz、1796MHz和1880MHz的电压驻波比分别为1.5236、1.3630、1.4913、3.1350、1.3655和3.1028，体现了该GPRS天线在880MHz～960MHz、1710MHz～1880MHz波段下具有良好的匹配效果，能够满足在880MHz～960MHz、1710MHz～1880MHz波段下的通信要求。

电子装置可以具有无限通讯电路，无线通讯电路可用于支持一个或者多个无线通讯频带的无线通信。例如，无线通讯电路可以应用通用分组无线服务技术(简称为General Packet Radio Service)中，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。

为了利用通用分组无线服务技术开发各种无线设备的需求，整机和系统提供增强的功能性同时，不断致力于提高这些装置在尺寸及性能。为了进一步适用各种环境，如偏远山区、郊区、及城市中心区等，曲波通讯期间足够的信号强度，需要的适合的传输功率和宽频带的天线带宽，但是这些属性可能对天线设计尺寸、要求构成挑战。因此在设计天线同时必须考虑到天线使用环境及对象。人们正在使用的电子设备如，GPRS远程监控系统、定位系统、卫星电视机顶盒、GPRS无线上网卡、GPRS电视系统等。

如图3所示，为本发明具有GPRS天线的电子装置模块示意图。电子装置100包括处理器11、射频模块12、存取器13、电源14、输入输出设备18和GPRS天线10。存取器13可以包括一种或多种不同类型的存储设备，诸如硬盘驱动存储设备、非易失存储器(例如，闪存或其它电可编程只读存储器)、易失存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等。在处理器11可用于电子装置100的操作。处理器11可以基于诸如微处理器的处理器和其它适合的集成电路。采用一种适合的布置，存取器13储存的软件可被用于电子装置100上的软件，诸如GPRS协议等，用于控制射频功率放大器和其它射频收发器电路的控制功能等。处理器11可被用于实现适合的通信协议。

输入输出设备18可被用于允许将数据提供给电子装置100，并且允许将数据从电子装置100提供到外部设备。输入输出设备18例如触摸屏和其它用户输入接口是输入输出电路14的例子。输入输出设备18还可以包括用户输入输出设备，诸如按钮、游戏棒、点击轮、滚轮、触摸垫、小键盘、键盘、麦克风、照相机、遥控器等。用户可以通过这些用户输入设备提供命令来控制电子装置100的操作。在输入输出设备18中可以包括显示和音频设备，例如液晶显示器(LCD)屏幕、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)和呈现视觉信息和状态数据的其它组件。在输入输出设备18中的显示和音频组件还可以包括音频设备，诸如扬声器和用于创建声音的其它设备。如果需要，输入输出设备18可以包括音频视频接口设备，诸如插座和用于外部耳机和监视器的其它连接器。

射频模块12可以包括由一个或多个集成电路形成的射频(RF)收发器电路23、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源RF组件、一个或多个天线以及用于处理RF无线信号的其它电路。还可以使用光发送无线信号(例如，使用红外线通信)。在本实施方式中，所述射频模块12至少包括一GPRS射频模块。

在其他实施方式中，所述射频模块12还可包括处理用于WiFi(IEEE802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带以及2.4GHz蓝牙通信频带的收发器电路22。电路20还可以包括蜂窝电话收发射频电路，用于处理蜂窝电话频带的无线通信，例如850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz的GSM频带以及2100MHz的数据频带(作为例子)。如果需要，所述射频模块12可以包括用于其它短距离和长距离无线链路的电路。例如射频模块12可以包括全球定位系统(GPS)接收机设备、用于接收射频和电视信号的无线电路、呼叫电路等。在WiFi以及蓝牙链路和其它短距离无线链路中，一般使用无线信号在几十或几百英尺的范围内传送数据。在蜂窝电话链路或其它长距离链路中，一般使用无线信号在几千英尺或数英里的范围内传送数据。

该电子装置包括但不限于机顶盒、PDA、PAD、移动多媒体播放器、手机、笔记本、电纸书、电子相框、数码相机、数码摄像机、收音机、GPS、电视机。

上面结合附图对本发明的较佳实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (11)

1.一种GPRS天线，其特征在于，所述GPRS天线包括天线单元，所述天线单元包括：一介质基板、设置于所述介质基板表面的第一辐射单元、第二辐射单元和接地单元；所述第一辐射单元与所述第二辐射单元共用一馈电点，所述第一辐射单元与所述第二辐射单元分别对应谐振第一、第二频段的电磁波，所述接地单元具有包括背离所述接地单元延伸出的第一、第二导体条的双频巴伦结构，所述第二导体条背离所述接地单元延伸后弯折向所述接地单元；所述双频巴伦结构包括两个所述第一导体条和两个所述第二导体条，两个所述第一导体条关于馈线对称的分布在所述馈线的两侧，两个所述第二导体条关于所述馈线对称的分布在所述馈线的两侧；所述第二导体条位于所述第一导体条的内侧，所述第二导体条的自由端与所述第一导体条的自由端相对；

所述介质基板由采用多片半固化片进行层压获得的多层层压板加工而成，所述半固化片由第一组份及第二组份进行化和交联反应后依附于玻纤布表面形成，所述第一组份包含环氧树脂，所述第二组份包含可与所述环氧树脂发生交联反应的化合物，所述化合物包含极性高分子与非极性高分子化合的共聚物。

2.根据权利要求1所述的GPRS天线，其特征在于，所述第二辐射单元弯折、间隔地围绕所述第一辐射单元。

3.根据权利要求1或2所述的GPRS天线，其特征在于，还包括一馈线，所述第一辐射单元和所述第二辐射单元通过所述馈线与所述馈电点电连接。

4.根据权利要求3所述的GPRS天线，其特征在于，还包括接地线，所述接地线对称的分布在所述馈线的两侧。

5.根据权利要求4所述的GPRS天线，其特征在于，所述介质基板设置有穿插在所述巴伦结构间的若干通孔。

6.根据权利要求4所述的GPRS天线，其特征在于，还包括一电连接所述馈电点和所述接地线端点的接地点的信号传输接头。

7.根据权利要求6所述的GPRS天线，其特征在于，还包括壳体，所述天线单元固装于所述壳体内。

8.根据权利要求1所述的GPRS天线，其特征在于，所述第一辐射单元呈矩形片状，所述第二辐射单元为矩形条状经弯折围绕所述第一辐射单元。

9.根据权利要求1所述的GPRS天线，其特征在于，所述第二辐射单元沿垂直所述介质基板表面的平面翻转180°后，间隔地围绕所述第一辐射单元。

10.根据权利要求1所述的GPRS天线，其特征在于，所述介质基板上设置至少一定位孔。

11.一种电子装置，包括电路板和GPRS天线，其特征在于，所述GPRS天线为权利要求1-10任一项所述的GPRS天线。