CN104241857A - 宽频天线及具有该宽频天线的便携式电子装置 - Google Patents
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Abstract
一种宽频天线，包括低频辐射单元、高频辐射单元、耦合单元、第一馈入部、第二馈入部及接地部，该低频辐射单元激发出一低频共振模态；该第一馈入部由低频辐射单元延伸而成，该第二辐射部由高频辐射单元延伸而成，该接地部由耦合单元延伸而成；该高频辐射单元及耦合单元分别产生两个不同的电流路径，以分别激发第一高频共振模态及第二高频共振模态，该高频辐射单元与耦合单元之间产生耦合共振形成一第三高频共振模态。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
技术领域
本发明涉及一种天线，尤其涉及一种应用于便携式电子装置的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元件之一。
目前无线通信装置趋向于金属化及小型化，天线设计空间不断受到限制，天线周围的金属元件，如通用串行总线（Universal Serial BUS，USB）接口，容易对天线造成屏蔽，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结构简单的宽频天线。
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，包括低频辐射单元、高频辐射单元、耦合单元、第一馈入部、第二馈入部及接地部，该低频辐射单元激发出一低频共振模态；该第一馈入部由低频辐射单元延伸而成，该第二辐射部由高频辐射单元延伸而成，该接地部由耦合单元延伸而成；该高频辐射单元及耦合单元分别产生两个不同的电流路径，以分别激发第一高频共振模态及第二高频共振模态，该高频辐射单元与耦合单元之间产生耦合共振形成一第三高频共振模态。
一种便携式电子装置，包括电路板、天线载体及上述的宽频天线，所述宽频天线设置于所述天线载体上，所述第一馈入部及第二馈入部电性连接至所述电路板以与所述电路板之间进行信号传递，所述接地部通过所述电路板接地。
所述宽频天线通过低频辐射单元产生一低频共振模态，该高频辐射单元及耦合单元分别产生两个不同的电流路径，以分别激发第一高频共振模态及第二高频共振模态，该高频辐射单元与耦合单元之间产生耦合共振形成一第三高频共振模态，从而使得宽频天线在低频及高频均具有较宽的频宽，不仅满足了多个通信系统共存的需求，还具有简单的结构。
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为本发明较佳实施方式的宽频天线的回波损耗图。
图3为图1所示宽频天线第二实施例示意图。
图4为图1所示宽频天线第三实施例示意图。
图5为图1所示宽频天线第四实施例示意图。
图6为图1所示宽频天线第五实施例示意图。
主要元件符号说明
| 便携式电子装置 | 100 |
| 宽频天线 | 10 |
| 天线载体 | 30 |
| 电路板 | 50 |
| USB接口 | 70 |
| 低频辐射单元 | 11 |
| 第一辐射体 | 111 |
| 第二辐射体 | 112 |
| 第三辐射体 | 113 |
| 第四辐射体 | 114 |
| 第一连接段 | 115 |
| 第二连接段 | 116 |
| 第三连接段 | 117 |
| 第一馈入部 | 12 |
| 高频辐射单元 | 13 |
| 第一结合段 | 131 |
| 第二结合段 | 132 |
| 第三结合段 | 133 |
| 第二馈入部 | 14 |
| 耦合单元 | 15、15’ |
| 第一耦合臂 | 151 |
| 第二耦合臂 | 152 |
| 第三耦合臂 | 153 |
| 第四耦合臂 | 154 |
| 接地部 | 16 |
| 接地段 | 21 |
| U形槽 | 23 |
| 直条片状体 | 25 |
| 第一平行条 | 27 |
| 第二平行条 | 29 |
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10应用于便携式电子装置100中，用于在多个频段收发电磁波。便携式电子装置100还包括天线载体30、电路板50以及USB接口70。宽频天线10设置于天线载体30上，并电性连接至电路板50，以与电路板50进行信号传输。天线载体30固定于电路板50上。USB接口70电性连接至电路板50。
宽频天线10包括低频辐射单元11、第一馈入部12、高频辐射单元13、第二馈入部14、耦合单元15及接地部16。该USB接口70位于该低频辐射单元11与高频辐射单元13之间，低频辐射单元11和高频辐射单元13分开设置，从而可减小USB接口70对宽频天线10的影响。
低频辐射单元11为一类似方波形的单极天线，其包括第一辐射体111、第二辐射体112、第三辐射体113、第四辐射体114、第一连接段115、第二连接段116以及第三连接段117。该第一辐射体111、第二辐射体112、第三辐射体113及第四辐射体114均呈U形或大致U形。该第一辐射体111、第二辐射体112、第三辐射体113及第四辐射体114位于同一平面，且所在平面垂直于天线载体30。该第一连接段115、第二连接段116以及第三连接段117位于同一平面，且所在平面平行于天线载体30。该第一连接段115连接于第一馈入部12与第一辐射体111之间。该第二连接段116的数量为三个，用于将第一辐射体111、第二辐射体112、第三辐射体113及第四辐射体114连接。该第三连接段117连接于第四辐射体114的末端。在本实施例中，该第一辐射体111的开口宽度W1为3.9mm，该第二辐射体112及第三辐射体113的开口宽度W2为1mm，该第四辐射体114的开口宽度W3为3.4mm。
第一馈入部12呈矩形片体状，其由低频辐射单元11的第一连接段115垂直延伸而成，且第一馈入部12所在平面垂直于天线载体30。该第一馈入部12用于实现低频辐射单元11与电路板50之间的信号传递，且该第一馈入部12与电路板50之间设有一匹配电路，该匹配电路用于调整低频辐射单元11的阻抗匹配。
高频辐射单元13为一单极天线，其包括依次连接的第一结合段131、第二结合段132及第三结合段133。该第一结合段131及第二结合段132均呈阶梯片体状或大致阶梯片体状，从而可增加宽频天线10的电流路径的长度及频宽。该第一结合段131垂直于第二结合段132与第三结合段133所在平面。第二结合段132的长边连接于第一结合段131的长边的一端，第三结合段133连接于第二结合段132的短边。在本实施例中，该第一结合段131的长边的长度L1为4.2mm，短边的长度L2为1.2mm。该第二结合段132的长边的长度L3为5.2mm，短边的长度L4为1.2mm。
第二馈入部14呈矩形片体状，其由高频辐射单元13的第一结合段131的短边垂直延伸而成，且第二馈入部14所在平面垂直于天线载体30。该第二馈入部14用於实现高频辐射单元13与电路板50之间的信号传递，且该第二馈入部14与电路板50之间同样设有一匹配电路，该匹配电路用于调整高频辐射单元13的阻抗匹配。
该耦合单元15设置在高频辐射单元13的外围，并相对于高频辐射单元13间隔设置。该耦合单元15包括依次连接的第一耦合臂151、第二耦合臂152、第三耦合臂153及第四耦合臂154。该第一耦合臂151与高频辐射单元13的第一结合段131位于同一平面。该第二耦合臂152、第三耦合臂153及第四耦合臂154组成U形结构或大致U形结构，且所述第二耦合臂152、第三耦合臂153、第四耦合臂154、第二结合段132及第三结合段133位于同一平面。在本实施例中，该第一耦合臂151与第一结合段131的间距为1.9mm，该第三耦合臂153与第三结合段133的间距为1mm，所述第二耦合臂152、第三耦合臂153及第四耦合臂154的总长为33.5mm。
接地部16呈矩形片体状，其与第二馈入部14位于同一平面，且平行于第二馈入部14设置。该接地部16垂直连接于耦合单元15的第一耦合臂151。该接地部16的一端电性连接至电路板50，用于实现宽频天线10的接地。
所述宽频天线10工作时，低频辐射单元11产生一电流路径，以激发出一低频共振模态，通过调节匹配电路，该宽频天线10在低频频段可工作于700~960MHz，从而可满足多个低频通信系统，如GSM（850/900MHz），以及LTE Band 13/17（700MHz）等通信系统的需求。该高频辐射单元13及耦合单元15分别产生两个不同的电流路径，以分别激发第一高频共振模态及第二高频共振模态，同时，该高频辐射单元13与耦合单元15之间产生耦合共振形成一第三高频共振模态，从而该宽频天线10在高频频段可工作于1400~3000MHz，可满足多个高频通信系统，如GSM（1800/1900MHz），WCDMA（2100MHz），LTE Band 1（2100MHz）以及LTE Band 7（2600MHz）等通信系统的需求。
请参阅图2，所示为本较佳实施方式的宽频天线10的回波损耗（return loss, RL）仿真结果示意图,其中虚线表示低频辐射单元11的RL仿真结果示意图，实线表示高频辐射单元13的RL仿真结果示意图。由图中可以看出，该宽频天线10于GSM/DCS/PCS/WCDMA/LTE工作频段下均可满足天线设计要求。
可以理解，如图3所示，该低频辐射单元11可通过第一馈入部12并联多个平行的接地段21，以此来替代连接在第一馈入部12的匹配电路。
可以理解，该接地部16与电路板50之间电连接有一匹配电路，通过该匹配电路来调整该宽频天线10的操作频段及匹配阻抗。
可以理解，如图4所示该耦合单元15’可形成一U形槽23，该高频辐射单元13的第三结合段133的末端容置在该U形槽23内。
可以理解，如图5所示该耦合单元15可以垂直延伸一直条片状体25，该直条片状体25与高频辐射单元13的第一结合段131位于同一平面。
可以理解，如图6所示该第一结合段131垂直延伸出一第一平行条27，该第三耦合臂153垂直延伸出一第二平行条29，该第一平行条27与第二平行条29间隔平行设置。
所述宽频天线10通过低频辐射单元11产生一低频共振模态，高频辐射单元13及耦合单元15分别产生两个不同的电流路径，以分别激发第一高频共振模态及第二高频共振模态，同时，该高频辐射单元13与耦合单元15之间产生耦合共振形成一第三高频共振模态，从而使得宽频天线10在低频及高频均具有较宽的频宽，不仅满足了多个通信系统共存的需求，还具有简单的结构。
Claims (10)
1.一种宽频天线，包括低频辐射单元、高频辐射单元、第一馈入部、第二馈入部及接地部，其特征在于：所述宽频天线还包括耦合单元，该低频辐射单元激发出一低频共振模态；该第一馈入部由低频辐射单元延伸而成，该第二辐射部由高频辐射单元延伸而成，该接地部由耦合单元延伸而成；该高频辐射单元及耦合单元分别产生两个不同的电流路径，以分别激发第一高频共振模态及第二高频共振模态，该高频辐射单元与耦合单元之间产生耦合共振形成一第三高频共振模态。
2.如权利要求1所述的宽频天线，其特征在于：所述低频辐射单元包括第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体及第四辐射体，该第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体及第四辐射体均呈U形，该第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体及第四辐射体位于同一平面。
3.如权利要求2所述的宽频天线，其特征在于：所述低频辐射单元还包括第一连接段、第二连接段以及第三连接段，该第一连接段、第二连接段以及第三连接段位于同一平面，该第一连接段连接于第一馈入部与第一辐射体之间，该第二连接段的数量为三个，用于将第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体及第四辐射体连接，该第三连接段连接于第四辐射体的末端。
4.如权利要求1所述的宽频天线，其特征在于：所述高频辐射单元包括依次连接的第一结合段、第二结合段及第三结合段，该第一结合段及第二结合段均呈阶梯片体状，从而可增加宽频天线的电流路径及频宽，该第一结合段垂直于第二结合段与第三结合段所在平面。
5.如权利要求4所述的宽频天线，其特征在于：该耦合单元间隔设置在高频辐射单元的外围，其包括依次连接的第一耦合臂、第二耦合臂、第三耦合臂及第四耦合臂，该第一耦合臂与高频辐射单元的第一结合段位于同一平面，该第二耦合臂、第三耦合臂及第四耦合臂组成U形结构，且所述第二耦合臂、第三耦合臂、第四耦合臂、第二结合段及第三结合段位于同一平面。
6.如权利要求5所述的宽频天线，其特征在于：所述接地部与第二馈入部位于同一平面，且平行于第二馈入部。
7.一种便携式电子装置，包括电路板及天线载体，其特征在于：所述便携式电子装置还包括如权利要求1-6任一项所述的宽频天线，所述宽频天线设置于所述天线载体上，所述第一馈入部及第二馈入部电性连接至所述电路板以与所述电路板之间进行信号传递，所述接地部通过所述电路板接地。
8.如权利要求7所述的便携式电子装置，其特征在于：所述便携式电子装置还包括USB接口，该USB接口位于该低频辐射单元与高频辐射单元之间。
9.如权利要求7所述的便携式电子装置，其特征在于：所述第一馈入部、第二馈入部及接地部均垂直于电路板。
10.如权利要求7所述的便携式电子装置，其特征在于：所述第一馈入部、第二馈入部及接地部均可与电路板之间电连接一匹配电路，用于调整该宽频天线的操作频段及匹配阻抗。
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