CN102800950A

CN102800950A - 印刷宽带终端天线

Info

Publication number: CN102800950A
Application number: CN2012102748323A
Authority: CN
Inventors: 杨顺; 刘佳奇; 李乐伟; 王朗
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2032-08-03
Also published as: CN102800950B

Abstract

本发明公开了一种印刷宽带终端天线，主要解决了现有技术中存在的天线不能同时满足人们对其宽频、小型化要求的问题。该印刷宽带终端天线，包括印刷电路板，以及设置于该印刷电路板一表面上的印制板金属地，还包括设置于印刷电路板另一表面上的第一弯折金属条组，成半封闭的环状结构包围该第一弯折金属条组的第二弯折金属条组，以及与所述第一弯折金属条组的端部相连的微带馈线，和与所述第二弯折金属条组相连的接地装置。通过上述方案，本发明达到了在保证带宽的同时实现天线小型化的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

Description

印刷宽带终端天线

技术领域

本发明涉及一种终端天线，具体地说，是涉及一种印刷宽带终端天线。

背景技术

移动通信技术的迅速普及使得人与人之间的沟通克服了时间与空间的障碍变得无处不在，不断更新的电子产品使得实时的信息获取与交换成为可能，为人们提供了便携、高效的无线通信服务，而天线是这些无线通信服务中必不可少的。与此同时，随着个人通信业务的飞速发展，人们对无线产品的设计提出了更为严格的要求，这些要求主要体现在两个方面：宽带化、小型化。目前人们常用的3G民用通信系统和正在演进中的4G无线通信系统都需要具有更宽带宽的天线以获取更大的传输容量，鉴于此，为了提高无线通信收、发系统的工作性能和工作效率，宽频带、多频带、小型化天线的研究和开发日益成为天线研究领域中一个十分重要的课题。

目前，人们主要使用PIFA（平面倒F型）形式的天线，该天线由电连接的两组金属条组构成，然而这种形式的天线对于低频频点来说，由于谐振波长较长，因此对应的金属条也会较长，因此会占用较大的印刷电路板空间，不利于天线小型化及系统集成。由此可知，如何进一步在有限的范围内使得终端天线有足够宽的工作带宽，以便于满足新一代移动通信网络对天线工作高效、宽频、小型化的要求，是急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种占用空间较小的印刷宽带终端天线，主要解决现有技术中存在的天线不能同时满足人们对其宽频、小型化要求的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

印刷宽带终端天线，包括印刷电路板，以及设置于该印刷电路板一表面上的印制板金属地，还包括设置于印刷电路板另一表面上的第一弯折金属条组，成半封闭的环状结构包围该第一弯折金属条组的第二弯折金属条组，以及与所述第一弯折金属条组的端部相连的微带馈线，和与所述第二弯折金属条组相连的接地装置。

其中，所述印制板金属地上设有至少一边未被印制板金属地封闭的无金属区域。

具体地说，所述第一弯折金属条组包括与微带馈线一端连接的第一金属条，位于第一金属条一侧并与其平行的第三金属条，连接第一金属条和第三金属条同向端的第二金属条，一端与第三金属条相连且整体位于第一金属条和第三金属条之间的第四金属条，位于第一金属条和第三金属条之间且一端与第四金属条另一端相连的第五金属条，以及连接于与所述第二金属条相对的第一金属条另一侧的第六金属条；所述第二弯折金属条组包括与第一金属条平行的第九金属条，位于该第九金属条两侧且分别与其一端垂直相连的第八金属条和第十六金属条，位于该第九金属条两侧且分别与其另一端垂直相连的第十金属条和第十四金属条；将该第八金属条另一端与接地装置连接的第七金属条，以及与第十四金属条连接并和第十四金属条、第九金属条、第八金属条和第七金属条共同对第一弯折金属条组形成半包围的第十五金属条，位于与第十五金属条相对的第九金属条另一侧并与第十金属条相连的第十一金属条，和通过第十二金属条与该第十一金属条相连的第十三金属条。

进一步地，所述第四金属条垂直连接于第三金属条的中部，而第五金属条则与第四金属条的端部垂直连接；所述第七金属条与第八金属条的端部垂直连接，而第十五金属条则与第十四金属条的端部垂直连接；所述第十一金属条与第十金属条的端部垂直连接，而第十二金属条则与第十一金属条的端部垂直连接。

为了压缩天线走线长度，节约天线的布线空间，所述第八金属条与第九金属条的连接处设有第一贴片电感，所述第九金属条与第十金属条的连接处设有第二贴片电感。

作为优选，所述接地装置包括一端与第七金属条端部相连的接地线，和连接于接地线另一端并与印制板金属地连通的接地片。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明通过改变天线结构，在实现较宽工作带宽的同时进一步缩小了天线体积，充分满足了新一代移动通信网络对天线高效、宽频、小型化的要求，符合科技发展和人们的需求。

（2）本发明在不添加额外匹配电路，不使用特殊材料印刷电路板的情况下，能够获得较高的效率、宽频、同时缩小了体积，成本低廉，结构简单，易于加工与实现，适合大规模推广应用。

（3）与直接使用电容的单频点匹配相比，本发明使用分布式电容耦合，这样的设置能够实现多频点匹配，有利于增加谐振带宽，最终获得在紧凑结构下的宽带性能。

（4）本发明中，贴片电感的使用有效地压缩了天线走线长度，节约了天线的布线空间，更有利于实现天线的小型化。

（5）本发明中，人们可以根据实际需要选择弯折金属条的尺寸，第一弯折金属条组和第二弯折金属条组之间的缝隙宽度，接地线和接地片的位置及宽度，印刷电路板的尺寸，印制板金属地的尺寸等，经试验证明，本发明能覆盖无线移动通信的常用工作频段680-3000MHz，在这样的工作带宽内均能获得较高的天线效率，故其可以广泛应用于各移动通信设备中，具有较高的市场价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

10-第一金属条，11-第二金属条，12-第三金属条，13-第四金属条，14-第五金属条，15-第六金属条；

20-第七金属条，21-第八金属条，22-第九金属条，23-第十金属条，24-第十一金属条，25-第十二金属条，26-第十三金属条，27-第十四金属条，28-第十五金属条，29-第十六金属条；

30-第二贴片电感，31-第一贴片电感，40-微带馈线，50-接地线，60-接地片，70-印刷电路板，90-印制板金属地。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，印刷宽带终端天线，包括印刷电路板70，均设置于印刷电路板70一表面的第一弯折金属条组，成未封闭的环状结构且包围第一弯折金属条组的第二弯折金属条组，与第一弯折金属条组相连的微带馈线40，与第二弯折金属条组相连的接地装置；设置于印刷电路板70另一表面的印制板金属地90，该印制板金属地90所在面上还有一个无金属区域，该无金属区域设置在印制板金属地90中，且成至少一边未被印制板金属地90封闭的无金属区域，该无金属区域包括天线走线正投影至印制板金属地90所在面上的对应区域，且天线走线和印制板金属地90间存在耦合缝隙。

具体地说，所述第一弯折金属条组和第二弯折金属条组不直接相连，在二者之间有预定长度、宽度的缝隙，在使用中，第一弯折金属条组产生高频谐振，第二弯折金属条组产生低频谐振；且构成第一弯折金属条组及第二弯折金属条组的弯折金属带线均由两条或两条以上以90度弯折角度相连的宽度均匀或非均匀的金属条组成。在实际应用中，人们也可根据印刷电路板以及天线所在电子设备的形状而对弯折角度进行调整，但通常情况下，正交角度即90度最能节省空间。

由于第一弯折金属条组和第二弯折金属条组之间的缝隙相当于电容的效果，所产生的耦合量和电容量与两组金属条组之间的缝隙宽度以及长度有关，长度越长、宽度越窄所产生的耦合量与电容量越大，因此我们可以通过调节二者间缝隙的宽度和长度来实现对高频和低频的谐振、带宽的调节，最终实现对1710-2690 MHz频率范围的良好覆盖。与直接使用电容的单频点匹配相比，本发明使用分布式电容耦合方式能够实现多频点匹配，有利于增加谐振带宽，最终获得在紧凑结构下的宽带性能。

其中，第一弯折金属条组和第二弯折金属条组构成了天线走线，在使用时，微带馈线40通过直接向天线走线馈电，在第一弯折金属条组上激励起高频电流形成谐振，并通过第一弯折金属条组和第二弯折金属条组之间的耦合缝隙的容性耦合激励起第二弯折金属条组形成高频电流，最后形成电磁波向空间辐射。

第一弯折金属条组由类似于倒F结构和L结构的两条弯折金属带线产生两个高频谐振点，第二弯折金属条组的左右两个未封闭环结构形成了两个独立的谐振点并一起形成一个较宽的低频谐振带覆盖698-960 MHz频段。

本发明中弯折金属条组的尺寸、第一组弯折金属条组和第二组弯折金属条组之间的缝隙宽度、接地线和接地片的位置和宽度、印刷电路板的尺寸以及印刷在印制板金属地的尺寸都是可以通过常规实验，视具体的应用环境进行调整的。

在使用中，通过调节第一弯折金属条组和第二弯折金属条组之间的缝隙宽度，便可控制耦合量的大小，进一步调整高频阻抗匹配和低频阻抗匹配，使其最终能够达到有效覆盖1710-2690MHz的高频带宽、698-960MHz的低频带宽的要求。

进一步地，所述第一弯折金属条组包括与微带馈线40一端连接的第一金属条10，位于第一金属条10一侧并与其平行的第三金属条12，连接第一金属条10和第三金属条12同向端的第二金属条11，一端与第三金属条12相连且整体位于第一金属条10和第三金属条12之间的第四金属条13，位于第一金属条10和第三金属条12之间且一端与第四金属条13另一端相连的第五金属条14，以及连接于与所述第二金属条11相对的第一金属条10另一侧的第六金属15；所述第二弯折金属条组包括与第一金属条10平行的第九金属条22，位于该第九金属条22两侧且分别与其一端垂直相连的第八金属条21和第十六金属条29，位于该第九金属条22两侧且分别与其另一端垂直相连的第十金属条23和第十四金属条27；将该第八金属条21另一端与接地装置连接的第七金属条20，以及与第十四金属条27连接并和第十四金属条27、第九金属条22、第八金属条21和第七金属条20共同对第一弯折金属条组形成半包围的第十五金属条28，位于与第十五金属条28相对的第九金属条22另一侧并与第十金属条23相连的第十一金属条24，和通过第十二金属条25与该第十一金属条24相连的第十三金属条26。

更具体地说，所述第四金属条13垂直连接于第三金属条12的中部，而第五金属条14则与第四金属条13的端部垂直连接；所述第七金属条20与第八金属条21的端部垂直连接，而第十五金属条28则与第十四金属条27的端部垂直连接；所述第十一金属条24与第十金属条23的端部垂直连接，而第十二金属条25则与第十一金属条24的端部垂直连接。

上述弯折金属条组除由各自独立的多个金属条经电连接得到，还可以由一根金属条进行折叠后得到。

为了进一步节约天线的布线空间，实现小型化，第八金属条21与第九金属条22连接处设有第一贴片电感31，所述第九金属条22与第十金属条23连接处设有第二贴片电感30。

作为优选，所述接地装置包括一端与第七金属条20下端相连的接地线50，连接于接地线50另一端与印制板金属地90之间的接地片60；其中，接地线50的一端连接在第二弯折金属条组的一个边缘，或者且某一表面，接地线50的另一端可以连接接地片60的一个边缘，或者接地片60的表面。

作为优选，所述微带馈线为50欧姆微带馈线，其一端与第一金属条10的下端相连，另一端与天线所在电子设备的前端射频模块电连接或压叠式连接，其中，微带馈线与第一金属条10连接的位置，以及其宽度和长度可以根据实际的调试结果进行选择，例如，其可以是具有一定宽度的金属线，可以是长方形、正方形或者其他形状。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。

Claims

1.印刷宽带终端天线，包括印刷电路板（70），以及设置于该印刷电路板（70）一表面上的印制板金属地（90），其特征在于，还包括设置于印刷电路板（70）另一表面上的第一弯折金属条组，成半封闭的环状结构包围该第一弯折金属条组的第二弯折金属条组，以及与所述第一弯折金属条组的端部相连的微带馈线（40），和与所述第二弯折金属条组相连的接地装置。

2.根据权利要求1所述的印刷宽带终端天线，其特征在于，所述印制板金属地（90）上设有至少一边未被印制板金属地（90）封闭的无金属区域。

3.根据权利要求1或2所述的印刷宽带终端天线，其特征在于，所述第一弯折金属条组包括与微带馈线（40）一端连接的第一金属条（10），位于第一金属条（10）一侧并与其平行的第三金属条（12），连接第一金属条（10）和第三金属条（12）同向端的第二金属条（11），一端与第三金属条（12）相连且整体位于第一金属条（10）和第三金属条（12）之间的第四金属条（13），位于第一金属条（10）和第三金属条（12）之间且一端与第四金属条（13）另一端相连的第五金属条（14），以及连接于与所述第二金属条（11）相对的第一金属条（10）另一侧的第六金属条（15）。

4.根据权利要求3所述的印刷宽带终端天线，其特征在于，所述第二弯折金属条组包括与第一金属条（10）平行的第九金属条（22），位于该第九金属条（22）两侧且分别与其一端垂直相连的第八金属条（21）和第十六金属条（29），位于该第九金属条（22）两侧且分别与其另一端垂直相连的第十金属条（23）和第十四金属条（27）；将该第八金属条（21）另一端与接地装置连接的第七金属条（20），以及与第十四金属条（27）连接并和第十四金属条（27）、第九金属条（22）、第八金属条（21）和第七金属条（20）共同对第一弯折金属条组形成半包围的第十五金属条（28），位于与第十五金属条（28）相对的第九金属条（22）另一侧并与第十金属条（23）相连的第十一金属条（24），和通过第十二金属条（25）与该第十一金属条（24）相连的第十三金属条（26）。

5.根据权利要求4所述的印刷宽带终端天线，其特征在于，所述第四金属条（13）垂直连接于第三金属条（12）的中部，而第五金属条（14）则与第四金属条（13）的端部垂直连接。

6.根据权利要求5所述的印刷宽带终端天线，其特征在于，所述第七金属条（20）与第八金属条（21）的端部垂直连接，而第十五金属条（28）则与第十四金属条（27）的端部垂直连接。

7.根据权利要求6所述的印刷宽带终端天线，其特征在于，所述第十一金属条（24）与第十金属条（23）的端部垂直连接，而第十二金属条（25）则与第十一金属条（24）的端部垂直连接。

8.根据权利要求4～7中任意一项所述的印刷宽带终端天线，其特征在于，所述第八金属条（21）与第九金属条（22）的连接处设有第一贴片电感（31），所述第九金属条（22）与第十金属条（23）的连接处设有第二贴片电感（30）。

9.根据权利要求8所述的印刷宽带终端天线，其特征在于，所述接地装置包括一端与第七金属条（20）端部相连的接地线（50），和连接于接地线（50）另一端并与印制板金属地（90）连通的接地片（60）。