CN103531888A - 用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线和手持设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线和具有所述多频非中心馈电式环形天线的手持设备。所述手持设备包括印刷电路板和设在所述印刷电路板上的天线支架，所述多频非中心馈电式环形天线设在所述天线支架上，所述多频非中心馈电式环形天线具有接地点和馈电点，所述接地点和所述馈电点偏离所述印刷电路板的中心轴线。根据本发明实施例的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线具有适用性强、灵活性强等优点。

Description

用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线和手持设备

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其是涉及一种多频非中心馈电式环形天线和具有所述多频非中心馈电式环形天线的手持设备。

背景技术

如图9所示，传统的多频中心馈电式环形天线已经被广泛地应用在手机及其他手持设备上。与诸如单级（monopole）天线、倒F-型（IFA）的其他天线相比，（中心馈电式）环形天线有其固有的特点。例如，由于环形天线是平衡型天线，天线的电磁场分布（特别是高频）主要集中在天线的辐射体上，因而可以有效地解决手持设备的SAR及HAC等问题。

在相关技术中，例如，多频中心馈电式环形天线在手机的应用中，该环形天线通常对称地设在手机的底端部位，同时中心馈电式环形天线1＇的馈电点2＇和接地点3＇要布置在该环形天线的中央部位或天线的对称轴4＇区域，这种天线存在应用上的限制，存在改进的需要。

发明内容

本申请是发明人基于以下事实和问题的发现做出的：

相关技术中的多频中心馈电式环形天线通常对称地设在手机的底端部位，传统中心馈电式环形天线的馈电点和接地点布置在环形天线的中央部位或天线的对称轴区域，这种中央馈电和接地方式限制了中心馈电式环形天线的应用性。例如，为了不影响中心馈电式环形天线的工作特性，在邻近馈电和接地点的区域不能随意地放置其它体积较大的电子元件（如USB或扬声器等）。此外，手机中广泛使用的单极天线和倒F型天线的馈电点和接地点通常都位于手机底端的非中心区域（即左侧或右侧）。中心馈电式环形天线的馈电和接地点位置与其他天线类型的不一致性也限制了手机设备中与手机天线邻近的印刷电路板设计的可复用性，进而降低了（因使用不同的天线类型而导致的）在手机不同版本之间设计上的可延续性。

基于以上的原因，本发明提出一种在非中央区域馈电和接地的多频非中心馈电式环形天线，以增强传统多频中心馈电式环形天线的适用性和灵活性。

为了实现上述目的，根据本发明第一方面的实施例提出一种用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线，所述手持设备包括印刷电路板和设在所述印刷电路板上的天线支架，所述多频非中心馈电式环形天线设在所述天线支架上，所述多频非中心馈电式环形天线具有接地点和馈电点，所述接地点和所述馈电点偏离所述印刷电路板的中心轴线。

根据本发明实施例的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线通过使所述接地点和所述馈电点偏离所述印刷电路板的中心轴线，从而可以极大地提高所述手持设备的印刷电路板的可复用性和不同型号的手持设备的设计上的可延续性。而且，还可以在所述手持设备上更加灵活地放置体积较大的电子元件（如USB或扬声器等）。因此，根据本发明实施例的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线具有适用性强、灵活性强等优点。

另外，根据本发明实施例的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述多频非中心馈电式环形天线包括折叠部、具有所述接地点的第一部分和具有所述馈电点的第二部分，所述折叠部的一端与所述第一部分相连且另一端与所述第二部分相连，其中所述第一部分设在所述天线支架的前表面上，所述第二部分设在所述天线支架的前表面及第一侧面上，所述折叠部设在所述天线支架的下表面上。

根据本发明的一个实施例，所述折叠部的一端与所述第一部分的远离所述接地点的端部相连，所述折叠部的另一端与所述第二部分的远离所述馈电点的端部相连。

根据本发明的一个实施例，所述用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线还包括第一附加天线，所述第一附加天线设在所述天线支架的下表面上且与所述多频非中心馈电式环形天线的第一部分相连。

根据本发明的一个实施例，所述第一附加天线的前沿与所述多频非中心馈电式环形天线的第一部分的下沿相连。

根据本发明的一个实施例，所述用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线还包括第二附加天线，所述第二附加天线的一部分设在所述天线支架的前表面上且另一部分设在所述天线支架的第一侧面上，所述第二附加天线位于所述多频非中心馈电式环形天线内，所述第二附加天线与所述多频非中心馈电式环形天线的第二部分相连且与所述多频非中心馈电式环形天线的第一部分间隔开。

根据本发明的一个实施例，所述第二附加天线的下沿与所述多频非中心馈电式环形天线的第一部分间隔预定距离。

根据本发明的一个实施例，所述用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线还包括第三附加天线，所述第三附加天线设在所述天线支架的前表面上且与所述多频非中心馈电式环形天线的第二部分相连。

根据本发明的一个实施例，所述第三附加天线的下沿与所述多频非中心馈电式环形天线的第二部分的上沿相连。

根据本发明的第二方面提出一种手持设备，所述手持设备包括：印刷电路板；天线支架，所述天线支架设在所述印刷电路板上；和多频非中心馈电式环形天线，所述多频非中心馈电式环形天线设在所述天线支架上，所述多频非中心馈电式环形天线具有接地点和馈电点，所述接地点和所述馈电点偏离所述印刷电路板的中心轴线。

根据本发明实施例的手持设备具有适用性强、灵活性强等优点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的手持设备的局部结构示意图；

图2是根据本发明实施例的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线的2维结构示意图；

图3是根据本发明实施例的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线的标注有其谐振频率的S参数图（没有匹配电路）；

图4是根据本发明实施例的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线的基于初始环、第一中间环、第二中间环及最终环的S参数图；

图5是根据本发明实施例的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线的基于具有匹配电路和没有匹配电路的S参数图；

图6是匹配电路的示意图；

图7是根据本发明实施例的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线的S参数图（加有匹配电路）；

图8是根据本发明实施例的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线的效率图（加有匹配电路）。

图9是现有天线的结构示意图。

手持设备10、印刷电路板100、天线支架200、前表面210、下表面220、第一侧面230、多频非中心馈电式环形天线300、接地点310、馈电点320、折叠部330、第一附加天线340、第二附加天线350、第三附加天线360、第一部分370、第二部分380

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的用于手持设备10的多频非中心馈电式环形天线300。如图1和图2所示，根据本发明实施例的手持设备10包括印刷电路板100、天线支架200和多频非中心馈电式环形天线300。

天线支架200设在印刷电路板100上。多频非中心馈电式环形天线300设在天线支架200上，多频非中心馈电式环形天线300具有接地点310和馈电点320，接地点310和馈电点320偏离印刷电路板100的中心轴线。其中，上下方向如图1中的箭头A所示，前后方向如图1中的箭头B所示。

根据本发明实施例的用于手持设备10的多频非中心馈电式环形天线300通过使接地点310和馈电点320偏离印刷电路板100的中心轴线，从而可以极大地提高手持设备10的（已经用于其它类型天线的）印刷电路板的可复用性和不同型号的手持设备10的设计上的可延续性。而且，还可以在手持设备10上更加灵活地放置体积较大的电子元件（如USB或扬声器等）。因此，根据本发明实施例的用于手持设备10的多频非中心馈电式环形天线300具有适用性强、灵活性强等优点。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，多频非中心馈电式环形天线300可以包括折叠部330、具有接地点310的第一部分370和具有馈电点320的第二部分380，折叠部330的一端可以与多频非中心馈电式环形天线300的第一部分370相连且折叠部330的另一端可以与多频非中心馈电式环形天线300的第二部分380相连。其中，多频非中心馈电式环形天线300的第一部分370可以设在天线支架200的前表面210上，多频非中心馈电式环形天线300的第二部分380可以设在天线支架200的前表面210和第一侧面230上，折叠部330可以设在天线支架200的下表面220上。通过设置折叠部330，可以有效地减小多频非中心馈电式环形天线300的外围整体长度。

具体而言，折叠部330的槽长度为L，折叠部330的整体长度为D。折叠部330的一端可以与多频非中心馈电式环形天线300的第一部分370的远离接地点310的端部相连，折叠部330的另一端可以与多频非中心馈电式环形天线300的第二部分380的远离馈电点320的端部相连。由此可以使多频非中心馈电式环形天线300的结构更加合理。

如图1和图2所示，在本发明的一些示例中，多频非中心馈电式环形天线300还可以包括第一附加天线340，第一附加天线340可以设在天线支架200的下表面220上，且第一附加天线340可以与多频非中心馈电式环形天线300的第一部分370相连。通过设置第一附加天线340，可以将多频非中心馈电式环形天线300在低频段的谐振频率调低。

具体地，如图1所示，第一附加天线340的前沿可以与多频非中心馈电式环形天线300的第一部分370的下沿相连。由此可以使多频非中心馈电式环形天线300的结构更加合理。

在本发明的一个示例中，如图1和图2所示，多频非中心馈电式环形天线300还可以包括第二附加天线350，第二附加天线350的一部分可以设在天线支架200的前表面210上且第二附加天线350的另一部分可以设在天线支架200的第一侧面230上。第二附加天线350可以位于多频非中心馈电式环形天线300内，第二附加天线350可以与多频非中心馈电式环形天线300的第二部分380相连且第二附加天线350可以与多频非中心馈电式环形天线300的第一部分370间隔开。通过设置第二附加天线350，可以显著地改善多频非中心馈电式环形天线300在高频段的阻抗匹配。

如图1所示，具体地，第二附加天线350的下沿可以与多频非中心馈电式环形天线300的第一部分370间隔预定距离。通过调节第二附加天线350的下沿与多频非中心馈电式环形天线300的第一部分370之间的距离，可以调节高频段的阻抗匹配。

在本发明的一个具体示例中，如图1和图2所示，多频非中心馈电式环形天线300还可以包括第三附加天线360，第三附加天线360可以设在天线支架200的前表面210上且第三附加天线360可以与多频非中心馈电式环形天线300的第二部分380相连。通过设置第三附加天线360，可以使多频非中心馈电式环形天线300在高频段可以满足工作要求（即多频非中心馈电式环形天线300的S参数在高频段内小于-6dB）。而且，第二附加天线350和第三附加天线360并没有影响多频非中心馈电式环形天线300在低频段的工作特性。

有利地，如图1所示，第三附加天线360的下沿可以与多频非中心馈电式环形天线300的第二部分380的上沿相连。由此可以使多频非中心馈电式环形天线300的结构更加合理。

在本发明的一个具体示例中，印刷电路板100的尺寸为80mm x160mm，天线支架200的高度为4mm,多频非中心馈电式环形天线300的净空为8mm。但是，上面的数值只是这个实例中所用物体的大小，并不代表以上的数值是针对本案多频非中心馈电式环形天线300的最佳或最小值。

从图1可以，根据本发明实施例的多频非中心馈电式环形天线300的馈电点320和接地点310位于手持设备10的右下角，即不在手持设备10的中央区域。

图2是根据本发明实施例的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线的结构示意图。特别，根据本发明实施例的多频非中心馈电式环形天线300可以由以下部分组成：折叠部330、第一附加天线340、第二附加天线350、第三附加天线360、第一部分370和第二部分380。其中，折叠部330、第一部分370和第二部分380可以构成多频非中心馈电式环形天线300的初始状态（初始环）。采用折叠部330的用途之一是可以有效地减小多频非中心馈电式环形天线300的外围整体长度。

一般而言，多频非中心馈电式环形天线300的前三个谐振频率的工作模式为0.5　、1.0　　和1.5　　，这里　为多频非中心馈电式环形天线300的某谐振频率f的波长。具体而言，对于总长度为S的多频非中心馈电式环形天线300，其前三个谐振由S=0.5　　、1.0　　或1.5　　决定。如果某个多频非中心馈电式环形天线300可以同时支持低频（比如GSM850/GSM900:824-960MHz和高频（比如GSM1800/GSM1900:1710-1990MHz）两个工作频段的话，那么多频非中心馈电式环形天线300的低频段将由其0.5　　模式主导，高频段将由其1.0　　和1.5　　模式主导。

低频段的谐振频率可以简单地通过改变多频非中心馈电式环形天线300的总长度S进行调节。但是要想使得高频段有效地工作，可以把1.5　　模式的谐振频率f1和1.0模式的谐振频率f2之间的差值（f1-f2）调节到最佳范围内，使得多频非中心馈电式环形天线300的S参数在频率f1和f2之间的阻抗匹配不大于-6dB。这通常也是多频非中心馈电式环形天线300的设计难点之一。

图3是根据本发明实施例的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线的S参数图（没有匹配电路）。从图3中可以看出多频非中心馈电式环形天线300有三个谐振点：一个在低频区且其谐振频率为0.93GHz（0.5　　模式）,两个在高频区且其谐振频率分别为1.78GHz（1.0　　模式）和2.06GHz（1.5　　模式）。特别，1.0　　模式和1.5　　模式的谐振频率可以分别由折叠部的开槽长度L及整体长度D有效地调节。因此，根据本发明实施例的多频非中心馈电式环形天线300的折叠部330不仅可以有效地减小多频非中心馈电式环形天线300的外围整体长度，同时可以对其1.0　　模式和1.5　　模式的谐振频率进行有效地调节。

图4中实测的多频非中心馈电式环形天线300的S参数揭示了多频非中心馈电式环形天线300的第一附加天线340、第二附加天线350和第三附加天线360对多频非中心馈电式环形天线300的S参数的影响。其中，图4中的初始环是指包括第一部分370、第二部分380和折叠部330的多频非中心馈电式环形天线300，第一中间环是指第一部分370、第二部分380、折叠部330和第一附加天线340的多频非中心馈电式环形天线300，第二中间环是指第一部分370、第二部分380、折叠部330、第一附加天线340和第二附加天线350的多频非中心馈电式环形天线300，最终环是指第一部分370、第二部分380、折叠部330、第一附加天线340、第二附加天线350和第三附加天线360的多频非中心馈电式环形天线300。

从图4中可以看出只有在多频非中心馈电式环形天线300的初始状态（初始环，即多频非中心馈电式环形天线300包括第一部分370、第二部分380和折叠部330时）与第一附加天线340、第二附加天线350和第三附加天线360完全结合时，多频非中心馈电式环形天线300才同时支持低频段和高频段。特别，第三附加天线360和多频非中心馈电式环形天线300的初始状态的结合可以把低频段的谐振频率调低，但是此时高频段还不能正常工作，因为多频非中心馈电式环形天线300的S参数在高频段内远远大于-6dB。然而，当多频非中心馈电式环形天线300添加第二附加天线350后，高频段的阻抗匹配得到了改善，特别是在添加了第三附加天线360后的多频非中心馈电式环形天线300的高频段得以满足工作要求（即S参数在高频段内小于-6dB）。再有，第二附加天线350与多频非中心馈电式环形天线300的第一部分370之间的缝隙大小也会对调节高频段的阻抗匹配起到一定的作用。此外，从图4中还可以看出，多频非中心馈电式环形天线300的第二附加天线350和第三附加天线360的逐步添加并没有影响到多频非中心馈电式环形天线300的低频段的工作特性。再有，第一附加天线340、第二附加天线350和第三附加天线360还具有改善多频非中心馈电式环形天线300的辐射效率的功能。

如果采用匹配电路的话，多频非中心馈电式环形天线300的低频段的带宽将可以得到非常有效的提高。图5为在施加了如图6所示的匹配电路前及后多频非中心馈电式环形天线300的实测S参数。从图5中可以看出在该匹配电路的帮助下低频段的带宽大约增加了一倍，即低频的带宽可以用匹配电路进行有效的扩展，同时其高频段几乎没有受到影响。

图7和图8为加有匹配电路后的多频非中心馈电式环形天线300的实测S参数和实测天线效率图。从图7和图8中的结果可以看出，多频非中心馈电式环形天线300可以有效地支持低频段LTE700/GSM850/GSM900（698-960MHz）和高频段GSM1800/GSM1900/UMTS2100（1710-2170MHz）。

通过对多频非中心馈电式环形天线300的初始状态的修改（即增加第一附加天线340、第二附加天线350和第三附加天线360）也可以对多频非中心馈电式环形天线300的高频段和低频段的带宽进行有效的调节。特别，第三附加天线360的作用是不仅可以改善多频非中心馈电式环形天线300的高频段的阻抗匹配，同时还可以降低0.5　　模式的谐振频率。第二附加天线350和第一附加天线340主要是用于对多频非中心馈电式环形天线300的高频段的阻抗匹配的调节。再有，第一附加天线340、第二附加天线350和第三附加天线360也有增强多频非中心馈电式环形天线300的辐射效率的功能。

本发明还提供了一种手持设备10。如图1和图2所示，根据本发明实施例的手持设备10包括印刷电路板100、天线支架200和折叠部330。天线支架200设在印刷电路板100上。多频非中心馈电式环形天线300设在天线支架200上，多频非中心馈电式环形天线300具有接地点310和馈电点320，接地点310和馈电点320偏离印刷电路板100的中心轴线。

根据本发明实施例的手持设备10具有适用性强、灵活性强等优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线，所述手持设备包括印刷电路板和设在所述印刷电路板上的天线支架，其特征在于：所述多频非中心馈电式环形天线设在所述天线支架上，所述多频非中心馈电式环形天线具有接地点和馈电点，所述接地点和所述馈电点偏离所述印刷电路板的中心轴线。

2.根据权利要求1所述的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线，其特征在于，所述多频非中心馈电式环形天线包括折叠部、具有所述接地点的第一部分和具有所述馈电点的第二部分，所述折叠部的一端与所述第一部分相连且另一端与所述第二部分相连，其中所述第一部分设在所述天线支架的前表面上，所述第二部分设在所述天线支架的前表面及第一侧面上，所述折叠部设在所述天线支架的下表面上。

3.根据权利要求2所述的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线，其特征在于，所述折叠部的一端与所述第一部分的远离所述接地点的端部相连，所述折叠部的另一端与所述第二部分的远离所述馈电点的端部相连。

4.根据权利要求2所述的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线，其特征在于，还包括第一附加天线，所述第一附加天线设在所述天线支架的下表面上且与所述多频非中心馈电式环形天线的第一部分相连。

5.根据权利要求4所述的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线，其特征在于，所述第一附加天线的前沿与所述多频非中心馈电式环形天线的第一部分的下沿相连。

6.根据权利要求4所述的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线，其特征在于，还包括第二附加天线，所述第二附加天线的一部分设在所述天线支架的前表面上且另一部分设在所述天线支架的第一侧面上，所述第二附加天线位于所述多频非中心馈电式环形天线内，所述第二附加天线与所述多频非中心馈电式环形天线的第二部分相连且与所述多频非中心馈电式环形天线的第一部分间隔开。

7.根据权利要求6所述的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线，其特征在于，所述第二附加天线的下沿与所述多频非中心馈电式环形天线的第一部分间隔预定距离。

8.根据权利要求6所述的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线，其特征在于，还包括第三附加天线，所述第三附加天线设在所述天线支架的前表面上且与所述多频非中心馈电式环形天线的第二部分相连。

9.根据权利要求8所述的用于手持设备的多频非中心馈电式环形天线，其特征在于，所述第三附加天线的下沿与所述多频非中心馈电式环形天线的第二部分的上沿相连。

10.一种手持设备，其特征在于，包括：

印刷电路板；

天线支架，所述天线支架设在所述印刷电路板上；和

多频非中心馈电式环形天线，所述多频非中心馈电式环形天线设在所述天线支架上，所述多频非中心馈电式环形天线具有接地点和馈电点，所述接地点和所述馈电点偏离所述印刷电路板的中心轴线。

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