CN103915683B - 宽频天线及具有该宽频天线的便携式电子装置 - Google Patents

Abstract

一种宽频天线，包括辐射部、接地部及馈入部，宽频天线装设于一金属件中。所述辐射部包括主体部及若干分别由主体部的多个方向延伸的辐射臂，若干辐射臂分别延伸至接触金属件的侧边，该主体部、若干辐射臂与金属件围成多个狭槽，接地部设置于辐射臂的端部，馈入部接触金属件并邻近辐射部设置，该馈入部、金属件及辐射部的主体部及若干辐射臂分别形成不同的电流路径，以分别形成不同的共振模态，从而使宽频天线工作于多个频段。本发明还涉及一种具有所述宽频天线的便携式电子装置。

Description

宽频天线及具有该宽频天线的便携式电子装置

技术领域

本发明涉及一种天线，尤其涉及一种宽频天线及具有该宽频天线的便携式电子装置。

背景技术

在移动电话、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等无线通信装置中，天线作为用以通过无线电波收发无线电信号的部件，无疑是无线通信装置中最重要的组件之一。

现行的无线通信装置中很多均采用金属机壳的外观设计，以保证机壳具有较好的机构强度及散热效果。同时，为了满足用户的需求，目前大多数无线通信装置需要在较宽的频段进行通信的功能。因此，需要采用宽频天线。然而，现有的应用于无线通信装置的宽频天线一般容易受到金属机壳对天线造成屏蔽效应的影响，而影响天线的工作质量。同时，需要在狭小的天线区域设计具有较宽频带的天线，且不影响金属机壳外观的完整性，无疑是业界的重大课题。

发明内容

针对上述问题，有必要提供一种通信频带宽广且体积较小的宽频天线。

另，还有必要提供一种具有所述宽频天线的便携式电子装置。

一种宽频天线，包括辐射部、接地部及馈入部，宽频天线装设于一金属件中。所述辐射部包括主体部及若干分别由主体部的多个方向延伸的辐射臂，若干辐射臂分别延伸至接触金属件的侧边，该主体部、若干辐射臂与金属件围成多个狭槽，接地部设置于辐射臂的端部，馈入部接触金属件并邻近辐射部设置，该馈入部、金属件及辐射部的主体部及若干辐射臂分别形成不同的电流路径，以分别形成不同的共振模态，从而使宽频天线工作于多个频段。

一种便携式电子装置，包括金属件、电路板及宽频天线，宽频天线装设于电路板上，宽频天线包括辐射部、接地部及馈入部，宽频天线还装设于金属件中。所述辐射部包括主体部及若干分别由主体部的多个方向延伸的辐射臂，若干辐射臂分别延伸至接触金属件的侧边，该主体部、若干辐射臂与金属件围成多个狭槽，接地部设置于辐射臂的端部，馈入部接触金属件并邻近辐射部设置，该馈入部、金属件及辐射部的主体部及若干辐射臂分别形成不同的电流路径，以分别形成不同的共振模态，从而使宽频天线工作于多个频段。

所述便携式电子装置通过将宽频天线装设于金属件中，宽频天线通过辐射部及馈入部延伸至接触金属件，辐射部的多个辐射臂与金属件围成相应的狭槽，使得宽频天线达到多频段的工作特性，并可有效的拓宽频宽。所述宽频天线的结构简单且体积较小，通过装设于金属件形成的通孔内，不需要破环便携式电子装置的壳体来改善天线的特性，从而可保持产品外观的完整性。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式的具有宽频天线的便携式电子装置的立体图。

图2为图1所示便携式电子装置的另一视角下的立体图。

图3为图1所示宽频天线的平面图。

图4为图1所示宽频天线的回波损耗图。

图5为图1所示宽频天线的传输效率图。

主要元件符号说明

便携式电子装置	100
		金属件	10
通孔	12
		第一侧边	122
第二侧边	124
		第三侧边	126
电路板	30
		第一表面	32
第二表面	34
		宽频天线	50
辐射部	52
		主体部	521
连接臂	522
		第一辐射臂	523
第二辐射臂	524
		第三辐射臂	525
第四辐射臂	526
		接地部	54
第一接地点	542
		第二接地点	544
第三接地点	546
		馈入部	56
第一狭槽	S1
		第二狭槽	S2
第三狭槽	S3

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，本发明较佳实施方式的宽频天线应用于便携式电子装置100中，用于在多个频段收发电磁波信号。便携式电子装置100包括金属件10、电路板30及宽频天线50。电路板30装设于金属件10中。宽频天线50设置于电路板30上，并电性连接至电路板30，以与电路板30进行信号传输。

请一并参阅图1及图2，所述金属件10呈环形体状，其中部开设有矩形通孔12。在本实施方式中，金属件10为便携式电子装置100的壳体，如，便携式电子装置100的内壳或外壳。金属件10的通孔12包括相对的第一侧边122、第二侧边124以及连接第一侧边122与第二侧边124的第三侧边126。

所述电路板30装设于金属件10的通孔12内，可作为宽频天线50的载体。电路板30包括相对的第一表面32及第二表面34。

所述宽频天线50设置于电路板30的相对两个表面上。宽频天线50包括辐射部52、接地部54及馈入部56。辐射部52及接地部54设置于电路板30的第一表面32上。接地部54连接于辐射部52的端部。馈入部56设置于电路板30的第二表面34上。

辐射部52包括主体部521、连接臂522、第一辐射臂523、第二辐射臂524、第三辐射臂525及第四辐射臂526。主体部521呈矩形片体状。连接臂522及第一辐射臂523由主体部521相对的两个侧缘的端角分别垂直延伸形成，较佳地，连接臂522与第一辐射臂523由主体部521的两个对顶角垂直延伸形成，且连接臂522的延伸方向与第一辐射臂523的延伸方向相互平行。连接臂522及第一辐射臂523均呈矩形片体状。第一辐射臂523延伸至电路板30的第二侧边124，并接触所述金属件10。第二辐射臂524由连接臂522远离主体部521的一侧垂直延伸形成，且第二辐射臂524的延伸方向平行于主体部521的延伸方向，且主体部521与第二辐射臂524由连接臂522向同一方向延伸。第二辐射臂524呈矩形条状，其宽度小于主体部521的宽度，长度大于主体部521的长度，第二辐射臂524间隔主体部521一预定距离设置。第三辐射臂525与第四辐射臂526由第二辐射臂524相对的两端分别垂直延伸形成，第三辐射臂525的延伸方向与第四辐射臂526延伸方向相反且相互平行。第三辐射臂525与第四辐射臂526分别延伸至电路板30的第一侧边122与第二侧边124，并分别接触所述金属件10。第三辐射臂525呈矩形片体状，其延伸方向与连接臂522的延伸方向相同。第四辐射臂526的延伸方向平行于第一辐射臂523的延伸方向，且间隔一预定距离设置。第四辐射臂526呈矩形条状。由此，第二辐射臂524、第三辐射臂525与金属件10的第一侧边122围成第一狭槽S1；第一辐射臂523、主体部521、连接臂522、第二辐射臂524、第四辐射臂526与金属件10的第二侧边124围成第二狭槽S2；第一辐射臂523、主体部521、连接臂522、第三辐射臂525与金属件10的第二侧边124及第三侧边126围成第三狭槽S3。

所述接地部54包括第一接地点542、第二接地点544及第三接地点546，分别设置于第一辐射臂523、第三辐射臂525与第四辐射臂526的末端。具体地，第一接地点542设置于第一辐射臂523远离主体部521的一端。第二接地点544设置于第三辐射臂525远离第二辐射臂524的一端。第三接地点546设置于第四辐射臂526远离第二辐射臂524的一端。第一接地点542、第二接地点544及第三接地点546分别电性连接至所述电路板30的接地部分，用于实现宽频天线50的接地。

所述馈入部56设置于电路板30的第二表面34上。馈入部56呈矩形条状。馈入部的延伸方向平行于第四辐射臂526的延伸方向。馈入部56电性连接至电路板30，用于实现宽频天线50与所述电路板30之间的信号传递。

当宽频天线50工作时，馈入部56、金属件10及辐射部52的主体部521、连接臂522以及多个辐射臂处可获得不同长度的电流传播路径，并产生不同的电流信号，使得该宽频天线50产生相应的谐振模态，从而可在工作频段下具有较宽的频宽。本实施例中，宽频天线50在可工作于1530MHz～2320MHz的频段，如可于GPS以及分集频带（Diversity Band）1/2/4频段下工作，从而可满足多个高频通信系统。

请参阅图3，设第一狭槽S1的长度为L1（即第二辐射臂524的外侧边长度），第一狭槽S1的宽度为W1（即第三辐射臂的外侧边长度，也即第二辐射臂524间距金属件的垂直间距）。第二狭槽S2的长度为L2（即第一辐射臂523的长度与主体部521内侧边的长度之和，也即连接臂522与第四辐射臂526的垂直间距），第二狭槽S2的宽度为W2（即连接臂522的长度，也即第二辐射臂524与主体部521的垂直间距）。第三狭槽S3的长度为L3（即主体部521的外侧边长度、连接臂的长度、第二辐射臂524的宽度与第三辐射臂525的长度之和），第三狭槽S3的宽度为W3（即第一辐射臂523的长度，也即主体部外侧边与金属件10的第二侧边124的垂直间距）。馈入部56的长度为Lf，宽度为Wf。馈入部56至金属件10的第三侧边126的长度为Lm。第一接地点542至金属件10的第三侧边126的长度为Lg1，第三接地点546至金属件10的第三侧边126的长度为Lg2。通过调节上述各参数，可以相应调节宽频天线50在不同频段下的回波损耗及辐射效率，从而获得最佳的频宽及辐射效率，并可使宽频天线50工作于不同的频段。在本实施方式中，当L1=13.5mm，W1=3mm，L2=17mm，W2=1.5mm，L3=22mm，W3=1.5mm，Lf=10mm，Wf=0.6mm，Lm=14mm，Lg1=13mm及Lg2=16mm时，宽频天线50可在1530MHz～2320MHz频段范围获得较佳的辐射效率。此时，具体的回波损耗及总传输效率请参阅图4及图5。

请参阅图4，所示为本实施方式宽频天线50的回波损耗（return loss, RL）仿真结果示意图。由图中可以看出，该宽频天线50于1530MHz～2320MHz的工作频段下均可满足天线工作设计要求。

请参阅图5，所示为本实施方式宽频天线50的总传输效率（efficiency）仿真结果示意图。该宽频天线50于1530MHz～2320MHz的工作频段下具有较高传输效率。

所述便携式电子装置100通过将宽频天线50装设于金属件10中，宽频天线50通过辐射部52及馈入部56延伸至接触金属件10，辐射部52的多个辐射臂与金属件10围成相应的狭槽，使得宽频天线50达到多频段的工作特性，并可有效的拓宽频宽。所述宽频天线50的结构简单且体积较小，通过装设于金属件10形成的通孔12内，不需要破环便携式电子装置100的壳体来改善天线的特性，从而可保持产品外观的完整性。

Claims (10)

1.一种宽频天线，包括辐射部、接地部及馈入部，宽频天线装设于一金属件中，其特征在于：所述辐射部包括主体部及若干分别由主体部的多个方向延伸的辐射臂，若干辐射臂分别延伸至接触金属件的侧边，该主体部、若干辐射臂与金属件围成多个狭槽，接地部设置于辐射臂的端部，馈入部接触金属件并邻近辐射部设置，该馈入部、金属件及辐射部的主体部及若干辐射臂分别形成不同的电流路径，以分别形成不同的共振模态，从而使宽频天线工作于多个频段，所述辐射部还包括由所述主体部相对两侧的端角垂直延伸形成的连接臂及第一辐射臂、分别由连接臂一侧向不同方向延伸形成的第二辐射臂及第三辐射臂、及由第二辐射臂远离连接臂的一端垂直延伸的第四辐射臂，所述第三辐射臂与第四辐射臂由第二辐射臂相对的两端分别垂直延伸形成，该第四辐射臂的延伸方向与第一辐射臂的延伸方向相同且间隔平行设置。

2.如权利要求1所述的宽频天线，其特征在于：所述辐射部及接地部位于同一平面，馈入部位于另一个平面。

3.如权利要求1所述的宽频天线，其特征在于：所述第二辐射臂的延伸方向与主体部的延伸方向相同并间隔平行设置。

4.如权利要求3所述的宽频天线，其特征在于：所述第三辐射臂延伸至接触所述金属件的第一侧边，第一辐射臂及第四辐射臂分别延伸至接触所述金属件与第一侧边相对的第二侧边。

5.如权利要求4所述的宽频天线，其特征在于：所述接地部包括第一接地点、第二接地点及第三接地点，分别设置于第一辐射臂、第三辐射臂及第四辐射臂靠近金属件的末端。

6.一种便携式电子装置，包括金属件、电路板及宽频天线，宽频天线装设于电路板上，宽频天线包括辐射部、接地部及馈入部，宽频天线还装设于金属件中，其特征在于：所述辐射部包括主体部及若干分别由主体部的多个方向延伸的辐射臂，若干辐射臂分别延伸至接触金属件的侧边，该主体部、若干辐射臂与金属件围成多个狭槽，接地部设置于辐射臂的端部，馈入部接触金属件并邻近辐射部设置，该馈入部、金属件及辐射部的主体部及若干辐射臂分别形成不同的电流路径，以分别形成不同的共振模态，从而使宽频天线工作于多个频段，所述辐射部还包括由所述主体部相对两侧的端角垂直延伸形成的连接臂及第一辐射臂、分别由连接臂一侧向不同方向延伸形成的第二辐射臂及第三辐射臂、及由第二辐射臂远离连接臂的一端垂直延伸的第四辐射臂，所述第三辐射臂与第四辐射臂由第二辐射臂相对的两端分别垂直延伸形成，该第四辐射臂的延伸方向与第一辐射臂的延伸方向相同且间隔平行设置。

7.如权利要求6所述的便携式电子装置，其特征在于：所述辐射部及接地部位于电路板的第一表面上，馈入部位于电路板与第一表面相对的第二表面上，接地部电性连接至电路板的接地部分，馈入部电性连接至电路板，用于实现宽频天线与电路板之间的信号传递。

8.如权利要求6所述的便携式电子装置，其特征在于：所述第二辐射臂的延伸方向与主体部的延伸方向相同并间隔平行设置。

9.如权利要求8所述的便携式电子装置，其特征在于：所述第三辐射臂延伸至接触所述金属件的第一侧边，第一辐射臂及第四辐射臂分别延伸至接触所述金属件与第一侧边相对的第二侧边。

10.如权利要求9所述的便携式电子装置，其特征在于：所述接地部包括第一接地点、第二接地点及第三接地点，分别设置于第一辐射臂、第三辐射臂及第四辐射臂靠近金属件的末端。