CN103367888A

CN103367888A - Gprs天线及电子装置

Info

Publication number: CN103367888A
Application number: CN2012100936239A
Authority: CN
Inventors: 刘若鹏; 徐冠雄; 邓存喜; 尹柳中
Original assignee: Kuang Chi Innovative Technology Ltd
Current assignee: Kuang Chi Institute of Advanced Technology
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2032-03-31
Also published as: CN103367888B

Abstract

一种GPRS天线，包括：一介质基板，设置于所述介质基板上的一天线导体，所述天线导体包括第一谐振频段单元、第二谐振频段单元、天线地及短路匹配单元，所述第一谐振频段单元和第二谐振频段单元共用一馈电点；所述短路匹配单元连接至天线地；所述第一谐振频段单元和第二谐振频段单元的长度大约分别是对应谐振频段四分之一波长的长度。充分利用机顶盒插卡部分的结构特征选用合适的天线类型做创新设计，在对现有电子装置内部结构等不做任何修改，通过将天线内置化，在电子内置选者最佳天线内置位置，结合天线选型设计及低损耗天线介质基板，使得天线内置后，天线的效率与外置天线效果基本相同。本发明还提供一种应用该GPRS天线的电子装置。

Description

GPRS天线及电子装置

技术领域

本发明涉及GPRS天线，更具体地说，涉及一种内置于电子装置内的双频GPRS天线、应用该GPRS天线的电子装置。

背景技术

通用分组无线业务(General Packet Radio Service，简称GPRS)是一种分组资料承载业务。由于GPRS通讯不受作业距离限制，特别适合城区、山区等电信号阻挡严重的复杂地区作业而被大量应用。GPRS通讯工作频率段为880～960MHz和1710～1880MHz两个频段。

现有GPRS天线都采用外置型天线进行通讯，外置天线凸设于电子装置的壳体外边，由于不小心触碰或者小孩玩耍而被损坏。进一步来说，随着市场消费需求，人们强烈愿望将将外置天线内置于电子装置壳体内，从而整体上提高电子装置的美观及外形，这也市场强烈需求导致外置天线内置化。

但是，将电子装置的外置天线设计改成内置型天线，由于电子装置内各个电路模块及机构设置已经定型，不可能为了天线的内置化而修改整个电子装置内各个电路模块及机构设置，若为了天线内置化而更改电子装置内电路设计、机构设计及重新为了电子壳体各个机构组建重新开模，其相关研发设计的费用将大幅度增加，各个研发业者是不可能接收的。因此，在对现有电子装置内部结构等不做任何修改，且使天线内置化后，不受电子壳体内各个电路模块及机构设置影响，是目前天线业者面临的一个技术难题。

发明内容

本发明解决技术问题是，将天线内置于电子壳体内之后，利用较佳的天线选型设计及综合考虑电子壳体内各个电路模块及机构设置，克服对天线辐射场型及接收影响。因此，本发明提供一种定制化的内置型GPRS天线。

一种GPRS天线，包括：

一介质基板，

设置于所述介质基板上的一天线导体，所述天线导体包括第一谐振频段单元、第二谐振频段单元、天线地及短路匹配单元，所述第一谐振频段单元和第二谐振频段单元共用一馈电点；所述短路匹配单元连接至天线地；所述第一谐振频段单元和第二谐振频段单元的长度大约分别是对应谐振频段四分之一波长的长度。

进一步地，所述第一谐振频段单元的谐振频段为880MHz～960MHz；第二谐振频段单元的谐振频段为1710MHz～1880MHz。

进一步地，所述GPRS天线上开设一开口。

进一步地，所述介质基板在1GHz频率下工作，具有≤0.0002的电损耗正切量。

进一步地，所述介质基板包括一第一部分、一第二部分及用于将第一部分和第二部分桥接成一体的桥接部；所述第一部分、第二部分及桥接部环绕所述开口设置。

进一步地，所述第一谐振频段单元设置于所述第一部分和桥接部的表面上，第二谐振频段单元设置于所述桥接部的表面上，所述天线地设置于所述第二部分的表面上。

进一步地，所述第一谐振频段单元和第二谐振频段单元的公共段、天线地及短路匹配单元三者之间形成一弯折的槽结构；在所述槽结构出口处设置一天线地的接地端。

进一步地，所述短路匹配单元延伸连接所述馈电点。

进一步地，所述窗口外侧的壳体上可活动连接设置用于封盖所述窗口的一盖体。

一种包含权利要求所述GPRS天线的电子装置，所述电子装置还包括一壳体和受卡结构，所述GPRS天线设置所述壳体的内侧上，所述GPRS天线对应的壳体上开设一窗口，所述GPRS天线上开设开口与所述窗口对应设置。

相对于现有的GPRS天线，充分利用电子装置内部结构特征选用合适的天线类型做创新设计，在对现有电子装置内部结构等不做任何修改，通过将GPRS天线内置化，在电子装置内部选择最佳GPRS天线的位置，结合GPRS天线选型设计及低损耗GPRS天线介质基板，使得GPRS天线内置后，GPRS天线的效率与外置GPRS天线效果基本相同。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

图1是根据本发明的一实施例的具有内置化双频GPRS天线说明性的电子装置的第一状态示意图；

图2为图1所示具有内置化双频GPRS天线说明性的电子装置的第二状态示意图；

图3是根据本发明电子装置包括内置化双频GPRS天线说明性的电子装置的模型图；

图4为图3所示内置化双频GPRS天线设计示意图；

图5是根据本发明的另一实施例的具有内置化双频GPRS天线说明性的电子装置的模型图；

图6为图5所示内置化双频GPRS天线设计示意图；

图7为图5所示内置化双频GPRS天线的天线导体一种变换结构的示意图；

图8为图5所示内置化双频GPRS天线的天线导体另一种变换结构的示意图。

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。

电子设备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设备在尺寸及性能。为了进一步符合市场需求，将外置天线内置化，以实现整体电子装置的美观大方等因素。与此同时，天线内置化后，天线的在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、选型设计构成挑战。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。

请一并参阅图1和2，是根据本发明的一实施例的具有内置化双频GPRS天线说明性的电子装置的第一状态和第二状态示意图。电子装置包括一壳体20、设置所述壳体20一侧壳内侧上的GPRS天线11及受卡结构40。所述GPRS天线11对应的壳体20上开设一窗口30，所述GPRS天线11上对应所述窗口30位置上开设一开口12。网络运营商提供给用户的授权卡片(如SIM卡)分别通过所述窗口30和开口12放置于受卡结构40内。所述开口12的至少两条边被所述GPRS天线11围绕。在本实施方式中，所述开口12的至少两条边被所述GPRS天线11围绕。所述窗口30外侧的壳体20上可活动连接设置一盖体10，用于封盖所述窗口30。

在本实施方式中，本发明的电子装置100将以卫星电视机顶盒为例，详细说明介绍本发明的内容。受卡结构40设置一SIM卡卡槽41，所述SIM卡42别通过所述窗口30和开口12放置于卡槽41中。这样巧妙选择所述GPRS天线位于电子装置壳体内与本实施中的卫星电视机顶盒需求相结合，使得天线设计满足整机设计需求，同时在插卡模块周围为布局电路板，因此免受电磁干扰困扰等因素。当然在其他电子设备中，为了配合电子装置的整体需求，所述GPRS天线11可以应用于包含GPRS通讯模块的装置，GPRS远程监控系统、定位系统、GPRS无线上网卡、GPRS电视系统等中。在本发明电子装置100可以包括其他名称：如GPRS通讯模块、GPRS通讯器件等。

请参阅图3，是根据本发明电子装置包括内置化的双频GPRS天线说明性的电子装置模型图及双频GPRS天线设计示意图。所述GPRS天线11包括一介质基板10及设置于所述介质基板10上的一天线导体7。

所述介质基板10包括一第一部分21、一第二部分22及用于将第一部分21和第二部分22桥接成一体的桥接部23。其中所述第一部分21和第二部分22相互平行且相隔设置，所述开口12位于第一部分21和第二部分22之间，所述第一部分21、第二部分22及桥接部23环绕所述开口12设置。

天线导体7包括第一谐振频段单元HGA、第二谐振频段单元HGEF、天线地MN及短路匹配单元BCD，所述第一谐振频段单元HGA和第二谐振频段单元HGEF共用一馈电点H；所述第一谐振频段单元HGA和第二谐振频段单元HGEF的长度大约分别是对应谐振频段四分之一波长的长度。所述第一谐振频段单元HGA和第二谐振频段单元HGEF的公共段HG垂直设置于所述第一谐振频段单元的GA段；第二谐振频段单元HGEF的EF段平行设置于公共段HG。

所述短路匹配单元BCD的BC段平行公共段HG设置，且向一侧延伸连接至天线地MN，其连接点为D。进一步地，短路匹配单元的BC段向另一侧延伸连接所述馈电点H，目的使所述第一谐振频段单元HGA的谐振宽频带宽更宽。

在本实施方式中，所述第一谐振频段单元HGA设置于所述第一部分21和桥接部23的表面上，其谐振频段是880MHz-960MHz；第二谐振频段单元HGEF设置于所述桥接部23的表面上，其谐振频段是1710MHz-1880MHz。所述天线地MN设置于所述第二部分22的表面上。

请一并参阅图5和图6是根据本发明的另一实施例的具有内置化双频GPRS天线说明性的电子装置的模型图及所述内置化双频GPRS天线设计示意图。GPRS天线11包括一介质基板10及设置于所述介质基板10上的一天线导体7。本实施方式中的所述天线导体7选型与第一实施例中的天线导体7不同。

天线导体7包括第一谐振频段单元GHABCD、第二谐振频段单元GHEF、天线地MN及短路匹配单元AL，所述第一谐振频段单元GHABCD和第二谐振频段单元GHEF共用一馈电点G；所述第一谐振频段单元GHABCD和第二谐振频段单元GHEF的长度大约分别是对应谐振频段四分之一波长的长度。所述短路匹配单元AL连接至天线地MN。所述第一谐振频段单元GHABCD和第二谐振频段单元GHEF的公共段HG、天线地MN及短路匹配单元AL三者之间形成一弯折的槽结构91；在所述槽结构91出口处设置一天线地MN的接地端J。

在本实施方式中，所述第一谐振频段单元GHABCD谐振频段是880MHz-960MHz；第二谐振频段单元GHEF的谐振频段是1710MHz-1880MHz。

在本实施方式中，为了满足所述内置化双频GPRS天线性能的优化，分别还仿真设计第三实施方式(如图7所示)和第四实施方式(如图8所示)的GPRS天线，也可适用本发明的电子装置中。

GPRS天线的介质基板的设计：

为了降低天线单元的能量损耗，提高整个双频GPRS天线的性能，采用低介电常数低损耗介质基板，要求天线介质基板在1GHz频率下工作，具有≤0.0002的电损耗正切量。所述介质基板10包括玻纤布、环氧树脂及包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物。所述介质基板第一类实施方式如下：

所述介质基板制作工艺如下：首先，提供一浸润溶液包括：第一组份，包含有环氧树脂；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。

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片或者固化片。半固化片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)。

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。

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秒时间内胶化(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。

在对现有电子装置内部结构等不做任何修改，通过将GPRS天线内置化，在电子装置的内部位置选择最佳GPRS天线的位置，结合天线选型设计及低损耗天线介质基板，使得GPRS天线内置后，GPRS天线的效率与外置GPRS天线效果基本相同。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种GPRS天线，其特征在于，包括：

一介质基板，

2.根据权利要求1所述的GPRS天线，其特征在于，所述第一谐振频段单元的谐振频段为880MHz～960MHz；第二谐振频段单元的谐振频段为1710MHz～1880MHz。

3.根据权利要求2所述的GPRS天线，其特征在于，所述GPRS天线上开设一开口。

4.根据权利要求2或3所述的GPRS天线，其特征在于，所述介质基板在1GHz频率下工作，具有≤0.0002的电损耗正切量。

5.根据权利要求4所述的GPRS天线，其特征在于，所述介质基板包括一第一部分、一第二部分及用于将第一部分和第二部分桥接成一体的桥接部；所述第一部分、第二部分及桥接部环绕所述开口设置。

6.根据权利要求5所述的GPRS天线，其特征在于，所述第一谐振频段单元设置于所述第一部分和桥接部的表面上，第二谐振频段单元设置于所述桥接部的表面上，所述天线地设置于所述第二部分的表面上。

7.根据权利要求5所述的GPRS天线，其特征在于，所述第一谐振频段单元和第二谐振频段单元的公共段、天线地及短路匹配单元三者之间形成一弯折的槽结构；在所述槽结构出口处设置一天线地的接地端。

8.根据权利要求7所述的GPRS天线，其特征在于，所述短路匹配单元延伸连接所述馈电点。

9.根据权利要求8所述的GPRS天线，其特征在于，所述窗口外侧的壳体上可活动连接设置用于封盖所述窗口的一盖体。

10.一种包含权利要求1-8所述GPRS天线的电子装置，其特征在于，所述电子装置还包括一壳体和受卡结构，所述GPRS天线设置所述壳体的内侧上，所述GPRS天线对应的壳体上开设一窗口，所述GPRS天线上开设开口与所述窗口对应设置。