CN103022635A - 多功能内置天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多功能内置天线，安装于手机的PCB主板上，包括天线主体、天线馈电脚、第一天线馈地脚和第二天线馈地脚，其中，所述天线馈电脚、所述第一天线馈地脚和所述第二天线馈地脚设置于所述天线主体上；所述天线主体包括相互耦合的GPS天线走线、BT天线走线和WIFI天线走线。本发明所述的多功能内置天线，通过在天线主体上增加一个馈地脚，可以改善低频段GPS天线的谐振深度和辐射效率，并且可以实现GPS天线、BT天线、WIFI天线以及FM内置天线的功能，高集成化、小型化并且低成本。

Description

多功能内置天线

技术领域

本发明涉及一种天线，尤其涉及一种多功能内置天线。

背景技术

目前随着我国对移动通信技术的发展要求，移动通信手机终端的价格需要做到平民化是推广未来通信技术的一个必然趋势，这个对手机厂家来说是一个机遇也是一个挑战。移动手机终端要兼顾结构尺寸空间最小化、功能最大化、成本最优化，但在目前手机提供给天线的空间日趋紧张的情况下，价格竞争日趋激烈的市场环境下，如何做到天线空间最小化，保证天线最优性价比是每个手机设计者需要面对的技术难题。

不管是目前的2G和3G手机，以及未来的4G手机，GPS天线和BT天线以及WIFI天线逐渐成为移动终端的基本配置，如何做到将天线集成在有限的空间内为ID提供诸如厚度，空间弧度设计等灵活性，同时又要求保证集成后的GPS天线和BT天线以及WIFI天线性能都能达到性能指标要求都是急需解决的问题。而目前的解决方案存在单独设计天线空间占用大，天线间隔离度较差，成本高，不利结构和ID设计等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新型内置天线，以改善低频段GPS天线的谐振深度和辐射效率，通过优化设计天线类型，创新地设计出双馈地脚天线实现了多功能内置天线的目的，具有多功能，低成本，小型化等优点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种新型多功能内置天线，由于采用双馈地脚设计(PIEA类型天线)，而且多功能内置天线采用各个频段天线相互耦合走线设计，可以大大缩小天线空间，提高低频段天线谐振深度和辐射效率，实现多个功能天线共用一个天线的目的。该多功能内置天线安装于手机的PCB主板上，所述多功能内置天线包括天线主体、天线馈电脚、第一天线馈地脚和第二天线馈地脚，其中，

所述天线馈电脚、所述第一天线馈地脚和所述第二天线馈地脚设置于所述天线主体上。

实施时，所述天线主体设于所述手机的PCB主板顶部。

实施时，所述天线主体由FPC材质制成。

实施时，所述天线主体包括相互耦合的GPS天线走线和BT/WIFI天线走线。

实施时，所述天线主体包括A段天线走线、B段天线走线、C段天线走线和D段天线走线，其中，

所述A段天线走线包括GPS天线走线；

所述B段天线走线包括相互耦合的GPS天线走线和BT/WIFI天线走线；

所述C段天线走线包括第一BT/WIFI天线走线；

所述D段天线走线包括第二BT/WIFI天线走线；

所述A段天线走线与B段天线走线相互耦合；

所述B段天线走线和所述C段天线走线相互耦合；

所述C段天线走线和所述D段天线走线相互耦合；

所述D段天线走线和所述B段天线走线相互耦合。

实施时，所述A段天线走线和所述B段天线走线之间的耦合间距为1mm；

所述B段天线走线和所述C段天线走线之间的耦合间距为1mm；

所述C段天线走线和所述D段天线走线之间的耦合间距为0.5mm；

所述D段天线走线和所述B段天线走线之间耦合间距为1mm。

实施时，所述天线馈电脚与所述第一天线馈地脚之间的间距为1.2mm，所述天线馈电脚与所述第二天线馈地脚之间的间距为1.2mm。

与现有技术相比，本发明所述的多功能内置天线，通过在天线主体上增加一个馈地脚，而且天线采用各个频段天线相互耦合走线设计，可以有效改善低频段GPS天线的谐振深度和辐射效率，大大缩小天线的占用空间，实现多个功能天线的共用一个天线的目的，大大降低设计和生产成本。

另外，本发明所述的多功能内置天线与现有的内置天线相比具有如下优点：可以实现GPS天线、BT天线、WIFI天线以及FM内置天线的功能，具有高集成化、小型化并且低成本等诸多优点；由于设计在手机顶部而且采用FPC材质，易于与移动终端的结构配合设计和生产；并且有利改善该天线实际使用的GPS和WIFI天线的上半球效率，从而改善该多功能GPS天线的实际使用效果。

附图说明

图1是本发明所述的多功能内置天线的一实施例的结构示意图；

图2是本发明所述的多功能内置天线的另一实施例的结构示意图；

图3是本发明该实施例所述的多功能内置天线的具体尺寸示意图。

具体实施方式

本发明提出了一种低成本的多功能内置天线，具有一个馈电脚和两个馈地脚，比普通的PIFA天线多了一个馈地脚，可以大大改善低频段GPS天线的谐振深度和辐射效率。该多功能内置天线在外形上很像平面倒E型天线，同时由于两个馈地脚和一个馈电脚都设计在同一个天线上，有别于PIFA天线旁边单独增加一个寄生单元的那种天线类型，故简称PIEA(Planar Inverted-EAntenna)。

并且，本发明所述的多功能内置天线，采用PIEA天线并结合相应的电路设计，可以实现GPS天线、BT天线、WIFI天线以及FM内置天线的功能，具有高集成化、小型化和低成本等诸多优点，非常适合应用于目前集成化要求越来越高的智能手机和3G以及4G移动终端。

本发明所述的多功能内置天线，采用FPC材质，易于与移动终端的结构配合设计和生产，同时天线设计成本低，天线占用空间更小，天线辐射效率更好，有利与其他天线共存，可以解决在较小的天线空间内如何实现多天线的共存问题，并可以改善隔离度(天线实现工艺包括采用PDS、LDS等工艺，天线材料包括FPC材料，不锈钢弹片等材料)。

如图1所示，本发明一实施例所述的多功能内置天线，安装于手机的PCB主板1上，包括天线主体2、天线馈电脚31、第一天线馈地脚32和第二天线馈地脚33，其中，

所述天线馈电脚31、所述第一天线馈地脚32和所述第二天线馈地脚33设置于所述天线主体2上。

优选情况下，所述天线主体2设于所述手机的PCB主板1顶部。

优选情况下，所述天线主体2采用FPC材质。

由于考虑到GPS天线和WIFI天线实际使用情况的效果问题，一般GPS天线和WIFI天线设计除了需要考虑全方向的效率情况，重点还需要考虑天线的上半球效率问题。所以本发明优选方案把该多功能内置天线设计在手机顶部，有利改善该天线实际使用的GPS和WIFI天线的上半球效率，从而改善该多功能GPS天线的实际使用效果。

根据一种优选的实施方式，所述天线主体包括相互耦合的GPS天线走线、BT天线走线和WIFI天线走线。

由于本发明所述的多功能内置天线具有一个天线馈电脚和两个天线馈地脚，并且在走线设计上采用不同频率的天线走线互相耦合的方式，具有改善天线辐射效率和缩小天线尺寸和面积等优点。举例来说，普通PIFA类型的GPS天线，工作频率为1575.42MHz，正常的走线长度至少为50mm左右；同时普通的PIFA类型的BT天线和WIFI天线工作频率在2400MHz-2485MHz，正常的走线长度至少为20mm左右；而本发明所述的多功能内置天线采用不同频率的天线走线互相耦合的方式，使得GPS天线的走线长度可以缩短到30mm，尺寸缩小了40％，BT天线和WIFI天线长度可以缩短到10mm左右，尺寸缩小了50％，达到了小型化天线的目的。根据实际设计需要结合相应的电路设计也可以采用该天线实现FM内置天线功能，从而实现GPS天线、BT天线、WIFI天线和FM内置天线四个功能只需要设计一个天线，天线面积只需要15mm×20mm，大大降低了天线走线面积和生产成本，为ID和结构设计提供了充分的发挥空间，而且具有更好的天线辐射效率和性能。

如图2所示，本发明所述的多功能内置天线的另一具体实施例的结构图，其上标有具体尺寸。

在该具体实施例中，本发明所述的多功能内置天线的天线主体的面积为15mm×20mm，设计在手机的PCB主板顶部，PCB主板长度为110mm，PCB主板宽度为55mm，PCB主板厚度为1.0mm；

该多功能内置天线的天线主体包括4个部分：A段天线走线、B段天线走线、C段天线走线和D段天线走线，其中，

所述A段天线走线包括GPS天线走线；

所述B段天线走线包括相互耦合的GPS天线走线和BT/WIFI天线走线；

由于BT天线和WIFI天线的工作频段一样，因此所述BT/WIFI天线走线是将BT天线走线和WIFI天线走线是结合在一走线上。

所述C段天线走线包括BT/WIFI天线走线；

所述D段天线走线包括BT/WIFI天线走线；

所述A段天线走线通过与所述B段天线走线的相互耦合，耦合间距为1mm，达到缩小尺寸和改善辐射效率的目的；

同理，所述B段天线走线和所述C段天线走线相互耦合，耦合间距为1mm；所述C段天线走线和所述D段天线走线相互耦合，耦合间距为0.5mm；

以及所述D段天线走线和所述B段天线走线相互耦合，耦合间距为1mm；

该实施例所述的多功能内置天线可以达到改善BT/WIFI天线的辐射效率并缩小天线尺寸的目的。

如图3所示，在该实施例中，所述A段天线走线的上侧横向走线长度为15mm，所述A段天线走线的左侧纵向走线长度为5mm；

所述A段天线走线与所述B段天线走线之间的耦合间距为1mm；

所述B段天线走线的左侧纵向走线长度为5.5mm，所述B段天线走线的左侧纵向走线与所述A段天线走线的左侧纵向走线之间的间距为5mm，所述B段天线走线的上侧横向走线与下侧横向走线之间的间距为2.5mm，所述B段天线走线与所述C段天线走线之间的耦合间距为1mm；

所述C段天线走线的左侧纵向走线的长度为2.5mm，所述C段天线走线的左侧纵向走线与右侧纵向走线之间的间距为12.5mm，所述C段天线走线的上侧横向走线的长度为10mm，所述C段天线走线和所述D段天线走线之间的耦合间距为0.5mm；

所述D段天线走线的左侧纵向走线长度为2.5mm，所述D段天线走线的左侧纵向走线与所述C段天线走线的左侧纵向走线之间的间距为7.5mm，所述D段天线走线的右侧纵向走线与所述C段天线走线的左侧纵向走线之间的间距为4mm，所述D段天线走线的右侧纵向走线的长度为0.5mm，所述D段天线走线与所述B段天线走线之间的耦合间距为1mm；

所述天线主体的纵向长度为15mm；

所述第一天线馈地脚31与所述天线馈电脚32之间的间距为1.2mm，所述第二天线馈地脚33与所述天线馈电脚32之间的间距为1.2mm(图中未示)；

所述第一天线馈地脚31的宽度为2mm(图中未示)，所述第二天线馈电脚32的宽度为2mm。

通过调整第一天线馈地脚与天线馈电脚之间的间距，以及调整第二天线馈地脚与天线馈电脚之间的间距，可以达到天线耦合匹配和改善低频GPS天线辐射效率的目的，例如，第一天线馈地脚与天线馈电脚之间的间距，以及调整第二天线馈地脚与天线馈电脚之间的间距可以为1.2mm。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种多功能内置天线，安装于手机的PCB主板上，其特征在于，所述多功能内置天线包括天线主体、天线馈电脚、第一天线馈地脚和第二天线馈地脚，其中，

所述天线馈电脚、所述第一天线馈地脚和所述第二天线馈地脚设置于所述天线主体上。

2.如权利要求1所述的多功能内置天线，其特征在于，所述天线主体设于所述手机的PCB主板顶部。

3.如权利要求2所述的多功能内置天线，其特征在于，所述天线主体由FPC材质制成。

4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的多功能内置天线，其特征在于，所述天线主体包括相互耦合的GPS天线走线和BT/WIFI天线走线。

5.如权利要求4所述的多功能内置天线，其特征在于，所述天线主体包括A段天线走线、B段天线走线、C段天线走线和D段天线走线，其中，

所述A段天线走线包括GPS天线走线；

所述B段天线走线包括相互耦合的GPS天线走线和BT/WIFI天线走线；

所述C段天线走线包括第一BT/WIFI天线走线；

所述D段天线走线包括第二BT/WIFI天线走线；

所述A段天线走线与B段天线走线相互耦合；

所述B段天线走线和所述C段天线走线相互耦合；

所述C段天线走线和所述D段天线走线相互耦合；

所述D段天线走线和所述B段天线走线相互耦合。

6.如权利要求5所述的多功能内置天线，其特征在于，

所述A段天线走线和所述B段天线走线之间的耦合间距为1mm；

所述B段天线走线和所述C段天线走线之间的耦合间距为1mm；

所述C段天线走线和所述D段天线走线之间的耦合间距为0.5mm；

所述D段天线走线和所述B段天线走线之间耦合间距为1mm。

7.如权利要求6所述的多功能内置天线，其特征在于，所述天线馈电脚与所述第一天线馈地脚之间的间距为1.2mm，所述天线馈电脚与所述第二天线馈地脚之间的间距为1.2mm。

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