CN103515699A - 天线和用于形成天线的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种天线和用于形成天线的方法。所述天线用于电子设备，并包括：馈电部，用于馈送信号；耦合部，用于与所述馈电部相对地布置，并且与馈电部之间形成第一缝隙，以进行容性耦合馈电；接地部，从所述耦合部的第一侧引出，并连接到地；辐射部，从所述耦合部的与所述第一侧不同的第二侧延伸出，用于发射和接收不同频段的信号。在本发明实施例的上述天线和用于形成天线的方法的技术方案中，通过在馈电部和耦合部之间形成容性耦合馈电、并且利用接地部实现良好的接地设计，有效地增加了天线的通信带宽，并且降低了天线在高度上的设计要求。

Description

天线和用于形成天线的方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，更具体地，涉及一种天线和用于形成天线的方法。

背景技术

随着通信技术的发展，出现了各种类型的无线通信设备，诸如计算机、个人数字助理、智能通信终端等。所述无线通信设备具有无线通信的功能，从而极大地方便了信息和数据的传输。然而，作为消费电子产品的所述无线通信设备通常需要重量轻、厚度薄、且体积小，例如，智能通信终端朝向大显示屏、重量轻、厚度薄等趋势发展。这增加了无线通信设备的设计难度。

随着无线通信设备的重量变轻、厚度变薄、且体积变小，天线作为无线通信设备的重要组成部分，其占据空间也被相应压缩，这增加了天线的设计难度。此外，近年来，随着通信技术的发展，天线的通信带宽也逐渐增加，从先前的双频增加到第三代移动通信技术中的五频（824-960MHz、1710-2170MHz），长期演进（LTE，Long Term Evolution）通信技术要求更高的通信带宽（698-787MHz、2300-2400MHz、2500-2690MHz），这也进一步增加了天线设计的难度。

目前，在无线通信设备中通常采用平面倒F天线（PIFA，Planar InvertedF Antenna）和单极天线。然而，所述现有的天线难以满足天线带宽和外观设计的需求。例如，PIFA天线具有面积大、高度高、天线的带宽与天线的高度相关联等特点，难以满足外观设计的需求，同时其在原理上不能做成宽带天线；单极天线的带宽虽然宽于PIFA天线，但是用单极天线实现LTE的通信带宽需要很大的净空，这必然会增加无线通信设备的长度，从而不利于产品实现。

因此，期望具有一种能够提供宽的通信带宽并且满足外观设计要求的天线。

发明内容

本发明实施例提供了一种天线和用于形成天线的方法，其能够在低频和高频中同时实现宽的带宽，且具有低的高度要求以满足外观设计要求。

一方面，提供了一种天线，用于电子设备，所述天线包括：馈电部，用于馈送信号；耦合部，用于与所述馈电部相对地布置，并且与馈电部之间形成第一缝隙，以进行容性耦合馈电；接地部，从所述耦合部的第一侧引出，并连接到地；辐射部，从所述耦合部的与所述第一侧不同的第二侧延伸出，用于发射和接收不同频段的信号。

优选地，所述馈电部可包括第一馈电分支和从所述第一馈电分支的一端延伸出的第二馈电分支，所述第二馈电分支与所述耦合部形成所述第一缝隙。

优选地，所述接地部可以为L形状的细条，通过设置该接地部的长度来形成期望的电感，以补偿由所述容性耦合馈电产生的电容。

优选地，所述辐射部可包括低频部和高频部。所述低频部可包括：第一低频分支，用于发射和接收第一频段的信号；第二低频分支，连接到所述第一低频分支的一个末端和第三低频分支的末端；和所述第三低频分支，与所述第一低频分支之间具有第二缝隙地相对布置，以发射和接收所述第一频段的信号的倍频信号。所述高频部用于发射和接收第二频段的信号。所述第一频段的信号的频率低于所述第二频段的信号的频率。

优选地，可以通过设置所述第一低频分支的长度、第三低频分支的长度、和第二缝隙的宽度来获得期望的第一频段的信号和所述倍频信号。

优选地，所述第一频段的信号的倍频信号的频率与所述第二频段的信号的频率可以不重叠，从而增加高频信号的范围。

优选地，所述天线被形成在印刷电路板上。

另一方面，提供了一种用于形成天线的方法，用于电子设备，所述方法包括：设置用以馈送信号的馈电部；与所述馈电部相对地布置耦合部，该耦合部与所述馈电部之间具有第一缝隙，以进行容性耦合馈电；从所述耦合部的第一侧引出接地部，并将该接地部连接到地；从所述耦合部的与所述第一侧不同的第二侧延伸出辐射部，以发射和接收不同频段的信号。

优选地，所述设置用以馈送信号的馈电部可包括：设置第一馈电分支；以及从所述第一馈电分支的一端延伸出第二馈电分支，该第二馈电分支与所述耦合部形成所述第一缝隙。

优选地，所述从耦合部的与所述第一侧不同的第二侧延伸出辐射部可包括：从所述耦合部的第二侧延伸出第一低频分支，以发射和接收第一频段的信号；在所述第一低频分支的一个末端形成第二低频分支；在所述第二低频分支的末端形成与第一低频分支相对的第三低频分支，该第三低频分支与所述第一低频分支之间具有第二缝隙，以发射和接收所述第一频段的信号的倍频信号；以及从所述耦合部的第二侧延伸出高频部，用于发射和接收第二频段的信号，其中，所述第一频段的信号的频率低于所述第二频段的信号的频率。

在本发明实施例的上述天线和用于形成天线的方法的技术方案中，通过在馈电部和耦合部之间形成容性耦合馈电、并且利用接地部实现良好的接地设计，有效地增加了天线的通信带宽，并且降低了天线在高度上的设计要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是图示了根据本发明实施例的用于电子设备的天线的示意图；

图2是图示了根据本发明实施例的天线的详细示意图；

图3是根据本发明实施例的天线的回波损耗的测量结果图示；

图4是根据本发明实施例的天线的效率的测量结果图示；

图5是图示了根据本发明实施例的用于形成天线的方法的流程图；以及

图6是图示了根据本发明实施例的形成天线的辐射部的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1是图示了根据本发明实施例的用于电子设备的天线的示意图。所述电子设备可以是诸如智能通信终端、平板计算机、笔记本计算机之类的任何无线通信设备。在图1中，电子设备为智能通信终端，天线位于所述智能通信终端的主板（印刷电路板）50的上方，图中的右侧是主板50的侧视图。根据主板50的侧视图可知，所述主板50可包括介质部分51、地部分52和过孔部分53。所述介质部分51通常为环氧树脂FR-4，所述地部分52和过孔部分53可以是具有良好的导电性的金属导体（例如，铜导体）。如图所示，地部分52在介质部分51的表面，并且在地部分52的两个面之间通过多个过孔部分53连接。

所述天线包括：馈电部10，用于馈送信号；耦合部20，用于与所述馈电部相对地布置，并且与馈电部之间形成第一缝隙，以进行容性耦合馈电；接地部30，从所述耦合部的第一侧引出，并连接到地；辐射部40，从所述耦合部的与所述第一侧不同的第二侧延伸出，用于发射和接收不同频段的信号。

所述馈电部10用于馈送信号。具体地，所述馈电部10用于将通过天线接收的信号馈送到所述智能通信终端的主体中进行处理，并将所述智能通信终端要发送的信号馈送到天线的其它部分中以发射出去。下面以通过天线发射各个频段的信号的过程为例进行说明。通过天线接收各个频段的信号的过程与发射的过程类似。

当要发射信号的能量被传送到馈电部10之后，通过该馈电部10与耦合部20之间的第一缝隙馈送，将馈电部10上的绝大部分能量耦合到与馈电部10相对布置的耦合部20。馈电部10和耦合部20之间相对地布置，二者之间形成了电容。该耦合馈电的过程等效为容性耦合，并且该容性耦合馈电的过程利用了所述馈电部10与耦合部20相对的长度，所以其特性优于直接串联的电容。

如上所述，在馈电部10和耦合部20之间采用了容性耦合馈电，这引入了很强的电容效应，因此需要在该天线中引入合适的电感来抵消容性耦合馈电引入的电容效应，实现良好的匹配性能。于是，从所述耦合部20的第一侧（图1中的右侧）引出接地部30，并将接地部30连接到地。也就是说，该接地部30的一端连接到耦合部20的右侧，其另一端连接到地，该地例如可以是主板50中的地部分52。要注意的是，该地还可以是智能通信终端中的任何其它的地。该接地部30可以等效为与通过馈电部10和耦合部20形成的电容并联的电感，其有效地补偿了由容性耦合馈电所引起的容性效应，从而有效地改善了天线的带宽。

所述辐射部40可以从所述耦合部20的与所述第一侧不同的第二侧（图1中的上侧）延伸出，用于发射和接收不同频段（高频和低频）的信号。该辐射部40的与耦合部20连接的横向分支可以有效地激励起低频频段，而且因为同步地配合了接地部30的电感效应以及馈电部10与耦合部20之间的电容效应，其低频带宽得到了充分的拓宽，该低频频段例如为700-1000MHz，具有20%的阻抗带宽。所述辐射部40的远离耦合部20的分支可以有效地激励起高频频段的信号。因此，各个频率的射频信号在经过天线的耦合部20之后，可以从所述辐射部40辐射出去。

基于上面结合图1的天线结构的描述可知，根据本发明实施例的天线对于高度的要求很低，并且在具有充分净空的条件下可以将所述天线形成在印刷电路板上，即不占用任何高度。

在本发明实施例的上述天线中，通过在馈电部10和耦合部20之间形成容性耦合馈电、并且利用接地部30实现良好的接地设计，有效地增加了天线的通信带宽，并且降低了天线在高度上的设计要求。

下面结合图2具体地说明图1中的天线。

图2是图示了根据本发明实施例的天线的详细示意图。

在图2中，所述馈电部10位于智能通信终端的一个边角，实际产品可以根据实际情况略微调，例如向右移。作为示例，所述馈电部10可以包括第一馈电分支11和从所述第一馈电分支11的一端延伸出的第二馈电分支12，所述第二馈电分支12与所述耦合部20形成了所述第一缝隙gap1。第一馈电分支11的主要作用为传输，将来自主板的信号S馈送到天线中，而第二馈电分支12的主要作用为辐射，从而实现信号S的能量从传输到辐射的转换过程。由该第一馈电分支11和该第二馈电分支12组成的该馈电部10的结构可以有效地进行能量从传输到辐射的转换，从而具有良好的人体的特定吸收比（SAR，Specific Absorption Rate），即降低了对人体的辐射伤害。

馈电部和耦合部之间相对地布置，在二者之间形成第一缝隙gap1以进行容性耦合馈电。从所述耦合部20的第一侧（图2中的右侧）引出接地部30，并将接地部30连接到地。该接地部30可以等效为电感。作为示例，所述接地部30可以为L形状的细条，其可以根据电路的布局而采用其它的形状（例如直线的形状）。通过设置该接地部30的长度来形成期望的电感，以补偿由所述容性耦合馈电产生的电容，从而有效地改善了天线的带宽。

在图2中，所述辐射部40包括高频部46和由第一低频分支41、第二低频分支42、第三低频分支43组成的低频部。所述第一低频分支41用于发射和接收第一频段（低频）的信号。该第一低频分支41可以有效地激励起低频，其配合接地部30的电感效应以及馈电部与耦合部之间的电容效应，从而具有充分宽的低频带宽。第二低频分支42可连接到所述第一低频分支41的一个末端和第三低频分支43的末端，所述第三低频分支43可以与所述第一低频分支41之间具有第二缝隙gap2地相对布置，以发射和接收所述第一频段（低频）的信号的倍频信号。通过第二低频分支42而形成了耦合回来的第三低频分支43，该第三低频分支43用于发射和接收所述第一频段的信号的倍频信号。作为示例，可以通过设置所述第一低频分支41的长度、第三低频分支43的长度、和第二缝隙gap2的宽度来获得期望的第一频段（低频段）的信号和所述倍频信号。所述高频部46是耦合回来的分支，用于发射和接收频率高于第一频段的第二频段（高频）的信号。此外，可以进行设置而使所述倍频信号的频率接近或位于所述第二频段（高频），从而协助拓宽所述高频部46的频率带宽。作为示例，所述第一频段的信号的倍频信号的频率与所述第二频段的信号的频率可以不重叠，从而增加高频信号的范围。通过所述第一低频分支41获得的充分宽的低频带宽（例如为700-1000MHz），以及通过合理地设置所述倍频信号的频率和所述第二频段信号的频率而获得的高频带宽（例如为1650-2700MHz），可以满足第三代移动通信技术（3G）的带宽要求（824-960MHz，1710-2170MHz），也可以满足LTE的带宽要求（698-787MHz，2300-2400MHz，2500-2690MHz）。

图3是根据本发明实施例的天线的回波损耗的测量结果图示。在图3中，示出了在8个频率点上的回波损耗值（如图3中的左上侧的数字所示）。从图3中可以看出，在700MHz（点1）到960MHz（点2）的低频段、以及在从1710MHz（点4）到2400MHz(点6)、以及2500MHz(点7)之后的一定频率范围内（涵盖了3G和LTE的通信带宽），都具有比较小的回波损耗（小于－5dB）。

图4是根据本发明实施例的天线的效率的测量结果图示。在图4中，横轴是频率，其单位MHz（兆赫兹）；纵轴是天线的效率，单位是百分比（%）。从图4中可以看出，从800MHz到1000MHz的低频段和从1700MHz到2600MHz的大部分高频段中，都具有较好的效率（大于50%）。

结合图3和图4所示出的测量结果可知，根据本发明实施例的天线在3G和LTE的通信带宽内都具有良好的性能。

图5是图示了根据本发明实施例的用于形成天线的方法500的流程图。所述用于形成天线的方法500可用于任何电子设备。所述方法500包括：设置用以馈送信号的馈电部(步骤510)；与所述馈电部相对地布置耦合部，该耦合部与所述馈电部之间具有第一缝隙，以进行容性耦合馈电(步骤520)；从所述耦合部的第一侧引出接地部，并将该接地部连接到地(步骤530)；从所述耦合部的与所述第一侧不同的第二侧延伸出辐射部，以发射和接收不同频段的信号(步骤540)。

在步骤510中，设置了用于馈送信号的馈电部，从而将通过天线接收的信号馈送到所述智能通信终端的主体中进行处理，并将所述智能通信终端要发送的信号馈送到天线的其它部分中以发射出去。所述设置用以馈送信号的馈电部（步骤510）可以包括：设置第一馈电分支；以及从所述第一馈电分支的一端延伸出第二馈电分支，该第二馈电分支与所述耦合部形成所述第一缝隙。可以在智能通信终端的一个边角或中间设置第一馈电分支，该第一馈电分支的主要作用为传输。在从所述第一馈电分支的一端延伸出第二馈电分支可以良好地辐射信号。如此形成的馈电部可以具有良好的人体的特定吸收比SAR，降低了对人体的辐射伤害。

在步骤520中，与所述馈电部相对地布置耦合部，该耦合部与所述馈电部之间具有第一缝隙，以进行容性耦合馈电。馈电部和耦合部之间具有第一缝隙地相对地布置（二者等效为电容），以进行容性耦合馈电。用相对布置的馈电部与耦合部形成的电容的性能优于直接串联的电容，可以实现良好的馈电性能。

在步骤530中，从所述耦合部的第一侧引出接地部，并将该接地部连接到地。该步骤中形成的接地部可以等效为与通过馈电部和耦合部形成的电容并联的电感，以补偿由容性耦合馈电所引起的容性效应，从而有效地改善天线的带宽。所述接地部例如为L形状的窄条。此外，可以通过设置该接地部的长度来形成期望的电感，以补偿由所述容性耦合馈电产生的电容。

在步骤540中，从所述耦合部的与所述第一侧不同的第二侧延伸出辐射部，以发射和接收不同频段的信号。下面结合图6来详细描述该步骤。

图6是根据本发明实施例的形成天线的辐射部的方法的流程图。可通过如下步骤形成天线的辐射部：从所述耦合部的第二侧延伸出第一低频分支，以发射和接收第一频段的信号（步骤610）；在所述第一低频分支的一个末端形成第二低频分支（步骤620）；在所述第二低频分支的末端形成与第一低频分支相对的第三低频分支，该第三低频分支与所述第一低频分支之间具有第二缝隙，以发射和接收所述第一频段的信号的倍频信号（步骤630）；以及从所述耦合部的第二侧延伸出高频部，用于发射和接收频率高于第一频段的第二频段的信号（步骤640）。在形成天线的辐射部的过程中，可以通过设置所述第一低频分支的长度、第三低频分支的长度、和第二缝隙的宽度来获得期望的第一频段的信号和所述倍频信号。

在步骤610中形成的第一低频分支可以有效地激励起低频，其配合接地部的电感效应、以及馈电部与耦合部之间的电容效应，从而具有充分宽的低频带宽。通过第二低频分支而形成了与第一低频分支相对布置的第三低频分支，从而发射和接收所述第一频段的信号的倍频信号。可以使所述倍频信号的频率接近或位于通过高频部激励的第二频段（高频）中，从而协助拓宽高频的频率带宽。作为示例，所述倍频信号的频率与所述第二频段的信号的频率可以不重叠，从而增加高频信号的范围。通过在步骤610中形成的第一低频分支41而获得了充分宽的低频带宽（例如为700-1000MHz），并且通过配合地设置所述倍频信号的频率和所述第二频段信号的频率而获得了充分宽的高频带宽（例如为1650-2700MHz），从而可以满足3G和LTE通信的带宽要求。

在本发明实施例的上述用于形成天线的方法中，通过形成馈电部和与馈电部相对布置的耦合部而进行容性耦合馈电、并且形成具有良好的接地设计的接地部，有效地增加了天线的通信带宽，并且降低了天线在高度上的设计要求以满足改观设计要求。

此外，关于通过所述用于形成天线的方法500而形成的天线的具体结构，可以参见结合图1和图2进行的详细描述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种天线，用于电子设备，所述天线包括：

馈电部，用于馈送信号；

耦合部，用于与所述馈电部相对地布置，并且与馈电部之间形成第一缝隙，以进行容性耦合馈电；

接地部，从所述耦合部的第一侧引出，并连接到地；

辐射部，从所述耦合部的与所述第一侧不同的第二侧延伸出，用于发射和接收不同频段的信号。

2.根据权利要求1的天线，其中，所述馈电部包括第一馈电分支和从所述第一馈电分支的一端延伸出的第二馈电分支，所述第二馈电分支与所述耦合部形成所述第一缝隙。

3.根据权利要求1的天线，其中，所述接地部为L形状的细条，通过设置该接地部的长度来形成期望的电感，以补偿由所述容性耦合馈电产生的电容。

4.根据权利要求1的天线，所述辐射部包括：

低频部，包括：

第一低频分支，用于发射和接收第一频段的信号；

第二低频分支，连接到所述第一低频分支的一个末端和第三低频分支的末端；和

所述第三低频分支，与所述第一低频分支之间具有第二缝隙地相对布置，以发射和接收所述第一频段的信号的倍频信号，以及

高频部，用于发射和接收第二频段的信号，

其中，所述第一频段的信号的频率低于所述第二频段的信号的频率。

5.根据权利要求4的天线，通过设置所述第一低频分支的长度、第三低频分支的长度、和第二缝隙的宽度来获得期望的第一频段的信号和所述倍频信号。

6.根据权利要求4的天线，所述第一频段的信号的倍频信号的频率与所述第二频段的信号的频率不重叠，从而增加高频信号的范围。

7.根据权利要求1的天线，其中，所述天线被形成在印刷电路板上。

8.一种用于形成天线的方法，用于电子设备，所述方法包括：

设置用以馈送信号的馈电部；

与所述馈电部相对地布置耦合部，该耦合部与所述馈电部之间具有第一缝隙，以进行容性耦合馈电；

从所述耦合部的第一侧引出接地部，并将该接地部连接到地；

从所述耦合部的与所述第一侧不同的第二侧延伸出辐射部，以发射和接收不同频段的信号。

9.根据权利要求8的方法，其中，所述设置用以馈送信号的馈电部包括：

设置第一馈电分支；以及

从所述第一馈电分支的一端延伸出第二馈电分支，该第二馈电分支与所述耦合部形成所述第一缝隙。

10.根据权利要求8的方法，其中，所述接地部为L形状的窄条，通过设置该接地部的长度来形成期望的电感，以补偿由所述容性耦合馈电产生的电容。

11.根据权利要求8的方法，其中，所述从耦合部的与所述第一侧不同的第二侧延伸出辐射部包括：

从所述耦合部的第二侧延伸出第一低频分支，以发射和接收第一频段的信号；

在所述第一低频分支的一个末端形成第二低频分支；

在所述第二低频分支的末端形成与第一低频分支相对的第三低频分支，该第三低频分支与所述第一低频分支之间具有第二缝隙，以发射和接收所述第一频段的信号的倍频信号；以及

从所述耦合部的第二侧延伸出高频部，用于发射和接收第二频段的信号，

其中，所述第一频段的信号的频率低于所述第二频段的信号的频率。

12.根据权利要求11的方法，其中，通过设置所述第一低频分支的长度、第三低频分支的长度、和第二缝隙的宽度来获得期望的第一频段的信号和所述倍频信号。

13.根据权利要求11的方法，其中，所述倍频信号的频率与所述第二频段的信号的频率不重叠，从而增加高频信号的范围。

14.根据权利要求8的方法，其中，将所述天线形成在印刷电路板上。

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