CN104425870A - 宽频天线及具有该宽频天线的无线通信装置 - Google Patents
宽频天线及具有该宽频天线的无线通信装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种宽频天线,设置于无线通信装置的金属元件附近,包括用于馈入信号的馈入部、第一馈入臂、第二馈入臂、耦合部及接地延伸部。第一馈入臂及第二馈入臂分别垂直连接于馈入部。耦合部间隔平行第一馈入臂及第二馈入臂设置,接地延伸部垂直连接于耦合部的中部并邻近该金属元件,该第一馈入臂及第二馈入臂从馈入部馈入信号以激发高频模态,并将信号耦合至耦合部及接地延伸部以激发低频模态,接地延伸部增加宽频天线的电感性以抑制金属元件对宽频天线的干扰。本发明还涉及一种具有所述宽频天线的无线通信装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线,尤其涉及一种可抑制无线通信装置内其他电子元件对天线造成干扰的宽频天线及具有该宽频天线的无线通信装置。
背景技术
随着无线通信装置的发展,大屏幕及整体外观轻薄化已成潮流趋势,因此,无线通信装置预留给天线设计的空间越来越小。同时,由于天线周围的金属元件,例如通用串行总线(universal serial bus, USB)、电池及显示屏等,容易对天线造成较大的干扰或屏蔽效应,降低天线的传输特性。此外,无线通信装置对天线频宽的要求也日渐增加,天线需涵盖多个频段以适应无线通信装置的通信要求。因此,在空间受限的情况下,使天线既能具有较宽的频宽又能避免其他电子元件的干扰,维持较好的传输特性,仍是业界值得深入研究的课题。
发明内容
针对上述现有技术的不足,有必要提供一种对干扰抑制能力较强的宽频天线。
另,还有必要提供一种具有所述宽频天线的无线通信装置。
一种宽频天线,设置于无线通信装置的金属元件附近,包括用于馈入信号的馈入部、第一馈入臂、第二馈入臂、耦合部及接地延伸部。第一馈入臂及第二馈入臂分别垂直连接于馈入部。耦合部间隔平行第一馈入臂及第二馈入臂设置,接地延伸部垂直连接于耦合部的中部并邻近该金属元件,该第一馈入臂及第二馈入臂从馈入部馈入信号以激发高频模态,并将信号耦合至耦合部及接地延伸部以激发低频模态,接地延伸部增加宽频天线的电感性以抑制金属元件对宽频天线的干扰。
一种无线通信装置,包括电路板、金属元件及设置于金属元件附近的宽频天线,该宽频天线包括电性连接于电路板以馈入信号的馈入部、第一馈入臂、第二馈入臂、耦合部及接地延伸部。第一馈入臂及第二馈入臂分别垂直连接于馈入部。耦合部间隔平行第一馈入臂及第二馈入臂设置,接地延伸部垂直连接于耦合部的中部并邻近该金属元件,该第一馈入臂及第二馈入臂从馈入部馈入信号以激发高频模态,并将信号耦合至耦合部及接地延伸部以激发低频模态,接地延伸部增加宽频天线的电感性以抑制金属元件对宽频天线的干扰。
所述的宽频天线通过邻近金属元件如USB接口的环境下,能有效抑制金属元件对宽频天线工作性能的影响。并且,宽频天线仍可具有较宽的工作频宽,接收较宽频宽的无线信号,进一步优化了宽频天线的辐射效能。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式的无线通信装置的立体图。
图2本发明较佳实施方式的宽频天线的立体图。
图3为图2所示宽频天线的尺寸标示图。
图4为本发明较佳实施方式的宽频天线的回波损耗仿真测试图。
图5为本发明较佳实施方式的宽频天线的辐射效率曲线图。
主要元件符号说明
无线通信装置 | 200 |
电路板 | 110 |
载体 | 120 |
USB接口 | 130 |
宽频天线 | 100 |
馈入部 | 10 |
第一馈入臂 | 20 |
第二馈入臂 | 30 |
第一馈入段 | 32 |
第二馈入段 | 34 |
第三馈入段 | 36 |
耦合部 | 40 |
第一耦合臂 | 42 |
第一耦合段 | 422 |
第二耦合段 | 424 |
第三耦合段 | 426 |
第二耦合臂 | 44 |
第四耦合段 | 442 |
第五耦合段 | 444 |
第六耦合段 | 446 |
接地延伸部 | 50 |
匹配电路 | 60 |
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无线通信装置200包括宽频天线100、电路板110、载体120以及通用串行总线(universal serial bus, USB)接口130。宽频天线100装设于载体120上,并与电路板110电性连接。本实施例中,该载体120为无线通信装置200的壳体。USB接口130装设于电路板110上,并靠近位于宽频天线100的下方,USB接口130还露出于载体120外。
请一并参阅图2,宽频天线100包括馈入部10、第一馈入臂20、第二馈入臂30、耦合部40、接地延伸部50以及匹配电路60。
馈入部10呈矩形片体,其竖立于电路板110上,并电性连接于电路板110,用于从电路板110馈入信号。
第一馈入臂20呈长条形片体,其垂直连接于馈入部10远离电路板110的一端,并平行电路板110设置。
第二馈入臂30包括依次连接的第一馈入段32、第二馈入段34及第三馈入段36。第一馈入段32大致呈方形片体,其分别垂直连接于馈入部10及第一馈入臂20,且第一馈入段32与第一馈入臂20共面。第二馈入段34呈矩形片体,其垂直连接于第一馈入段32远离馈入部10的一端,并与馈入部10间隔平行设置。第三馈入段36呈长条形片状,其垂直连接于第二馈入段34远离第一馈入段32的一端,且第三馈入段36的延伸方向与第一馈入段32的延伸方向相同。该第二馈入段34与馈入部10之间具有间隙,间隙的宽度为第一馈入段32的长度,馈入部10从电路板110馈入信号后通过该间隙产生电容耦合效应,将馈入部10传递的信号通过馈入部10、第一馈入段32及第二馈入段34以电容耦合形式馈入到第一馈入臂20及第三馈入段36。该第一馈入臂20及第二馈入臂30形成单极天线(monopole antenna),将馈入的信号耦合到耦合部40。
耦合部40包括连接且相对设置的第一耦合臂42及第二耦合臂44,用于从第一馈入臂20及第二馈入臂30耦合信号。第一耦合臂42大致呈U形,包括依次连接的第一耦合段422、第二耦合段424及第三耦合段426。该第一耦合段422间隔平行第一馈入臂20远离馈入部10的一端设置。第二耦合段424垂直连接于第一耦合段422。第三耦合段426垂直连接于第二耦合段424远离第一耦合段422的一端,且间隔平行第一耦合段422设置,第三耦合段426的延伸方向与第一耦合段422相同。第三耦合段426的长度比第一耦合段422的长度小。第二耦合段424与第三耦合段426共面,且第三耦合段426指向该USB接口130的一侧。第二耦合臂44大致呈U形,收容于第一馈入臂20与第二馈入臂30围成的间隙中。第二耦合臂44包括依次连接的第四耦合段442、第五耦合段444及第六耦合段446。第四耦合段442连接于第一耦合段422,并与第一耦合段422共线,还间隔平行设置于第一馈入臂20,第四耦合段442远离第一耦合段422的一段与第一馈入段32间隔设置。该第一耦合段422、第四耦合段442、第一馈入臂20及第一馈入段32共面。第五耦合段444垂直连接于第四耦合段442远离第一耦合段422的一端,并与第二馈入段34间隔平行设置。第六耦合段446垂直连接于第五耦合段444远离第四耦合段442的一端,并分别与第四耦合段442及第三馈入段36间隔平行设置,第六耦合段446的延伸方向与第四耦合段442的延伸方向相同。第六耦合段446的长度与比第四耦合段442的长度小。第六耦合段446与第五耦合段444共面,并指向该USB接口130的另一侧。
接地延伸部50呈蜿蜒状,设置于USB接口130的上方。该接地延伸部50一端垂直连接于第一耦合段422与第四耦合段442的连接处,另一端通过所述匹配电路60电性连接至电路板110接地。该接地延伸部50、第二耦合段424、第三耦合段426、第五耦合段444、第六耦合段446、第二馈入段34及第三馈入段36共面。
匹配电路60为一具有大小为5.6nH的电感元件的电路。该接地延伸部50的蜿蜒结构增加了宽频天线100的电感性,再通过串接具有电感元件的匹配电路60,可补偿USB接口130产生的较大的电容性,以消除金属元件如USB接口130对宽频天线100的干扰及影响。该耦合部40、接地延伸部50及匹配电路60形成一T型接地耦合天线。
请参阅图3,通过调整第一馈入臂20、第二馈入臂30、耦合部40及接地延伸部50的尺寸及间距尺寸,可调整宽频天线100激发不同的模态以接收不同频段的无线信号。设第一馈入臂20的长度为Lf1,第二馈入臂30的长度为Lf2,第一耦合臂42的长度为Lc1,第二耦合臂44的长度为Lc2,第一馈入臂20与第四耦合段442的间距为g1,第二馈入段34与第五耦合段444的间距为g2,第三馈入段36与第六耦合段446的间距为g3。本实施例中,较佳地,当Lf1=40mm,Lf2=33mm,Lc1=58mm,Lc2=33mm,g1=2mm,g2=4.5mm,g3=1.5mm时,宽频天线100可接收较宽频宽的无线信号。其中,通过第一馈入臂20、第二馈入臂30、第一耦合臂42及接地延伸部50可激发低频模态,接收低频无线信号;通过第一馈入臂20及第二馈入臂30可激发高频模态,接收高频无线信号。
请参阅图4,图4所示本发明较佳实施方式的宽频天线100的回波损耗(Return Loss, RL)仿真示意图。其中,L1表示无耦合部40及接地延伸部50情况下的回波损耗仿真曲线,L2为该宽频天线100增加耦合部40及接地延伸部50后的回波损耗仿真曲线。由图4可以看出,该宽频天线100的工作频段涵盖700MHz~960MHz及1710MHz~2170MHz,以适用于目前主流通信的band 13及band 17频段。也就是说,宽频天线100在有金属元件如USB接口130邻近的环境下,具有较强的抑制干扰能力,仍可具有较宽的频宽,使得宽频天线100工作稳定。
请结合参阅图5,图5所示为当本发明较佳实施例的宽频天线100的辐射效率(Efficiency)曲线图。其中,L3表示不考虑回波损耗的情况下的宽频天线100的辐射效率曲线,由此可看出整个宽频天线100的整体特性;L4表示包含回波损耗的情况下的宽频天线100的辐射效率曲线。由图5可以看出,宽频天线100在有金属元件如USB接口130邻近的环境下,在工作频段内仍具有较高的辐射效率。
所述的宽频天线100通过邻近金属元件如USB接口130的环境下,能有效抑制金属元件对宽频天线100工作性能的影响。并且,宽频天线100仍可具有较宽的工作频宽,接收较宽频宽的无线信号,进一步优化了宽频天线100的辐射效能。
Claims (10)
1.一种宽频天线,设置于无线通信装置的金属元件附近,包括用于馈入信号的馈入部,其特征在于:所述宽频天线还包括第一馈入臂、第二馈入臂、耦合部及接地延伸部,第一馈入臂及第二馈入臂分别垂直连接于馈入部,耦合部间隔平行第一馈入臂及第二馈入臂设置,接地延伸部垂直连接于耦合部的中部并邻近该金属元件,该第一馈入臂及第二馈入臂从馈入部馈入信号以激发高频模态,并将信号耦合至耦合部及接地延伸部以激发低频模态,接地延伸部增加宽频天线的电感性以抑制金属元件对宽频天线的干扰。
2.如权利要求1所述的宽频天线,其特征在于:所述第二馈入臂包括依次连接的第一馈入段、第二馈入段及第三馈入段,第一馈入段垂直连接于第一馈入臂并与第一馈入臂共面,第二馈入段一端垂直连接于第一馈入段并间隔平行于馈入部,第三馈入段垂直连接于第二馈入段远离第一馈入段的一端,并间隔平行于第一馈入臂,且第三馈入段的延伸方向与第一馈入臂的延伸方向相同。
3.如权利要求2所述的宽频天线,其特征在于:所述耦合部包括连接且相对设置的第一耦合臂及第二耦合臂,第一耦合臂及第二耦合臂均大致呈U形,第一耦合臂包括依次连接的第一耦合段、第二耦合段及第三耦合段,第一耦合段间隔平行于第一馈入臂远离馈入部的一端,第二耦合段一端垂直连接于第一耦合段,第三耦合臂垂直连接于第二耦合段远离第一耦合段的一端,且间隔平行第一耦合段设置;第二耦合臂包括依次连接的第四耦合段、第五耦合段及第六耦合段,第四耦合段共线连接于第一耦合段且间隔平行于第一馈入臂靠近馈入部的一端,第五耦合段垂直连接于第四耦合段远离第一耦合段的一端,并间隔平行第二馈入段设置,第六耦合段垂直连接于第五耦合段远离第四耦合段的一端,并间隔平行第三馈入段设置。
4.如权利要求3所述的宽频天线,其特征在于:所述接地延伸部呈蜿蜒状,该接地延伸部一端垂直连接于第一耦合臂及第二耦合臂的连接处。
5.如权利要求4所述的宽频天线,其特征在于:所述第一馈入臂、第一馈入段、第一耦合段及第四耦合段共面设置,第二馈入段、第三馈入段、第二耦合段、第三耦合段、第五耦合段、第六耦合段及接地延伸部共面设置。
6.如权利要求4所述的宽频天线,其特征在于:所述宽频天线进一步包括匹配电路,该匹配电路一端连接于接地延伸部远离耦合部的一端,另一端连接至地。
7.如权利要求6所述的宽频天线,其特征在于:所述匹配电路为一具有电感元件的电路,以增加该宽频天线的电感性。
8.一种无线通信装置,包括电路板、金属元件及设置于金属元件附近的宽频天线,该宽频天线包括电性连接于电路板以馈入信号的馈入部,其特征在于:所述宽频天线还包括第一馈入臂、第二馈入臂、耦合部及接地延伸部,第一馈入臂及第二馈入臂分别垂直连接于馈入部,耦合部间隔平行第一馈入臂及第二馈入臂设置,接地延伸部垂直连接于耦合部的中部并邻近该金属元件,该第一馈入臂及第二馈入臂从馈入部馈入信号以激发高频模态,并将信号耦合至耦合部及接地延伸部以激发低频模态,接地延伸部增加宽频天线的电感性以抑制金属元件对宽频天线的干扰。
9.如权利要求8所述的无线通信装置,其特征在于:所述接地延伸部呈蜿蜒状,所述宽频天线进一步包括匹配电路,该匹配电路一端连接于接地延伸部,另一端连接至地,该匹配电路为一具有电感元件的电路,该接地延伸部的蜿蜒状结构及匹配电路增加该宽频天线的电感性。
10.如权利要求8所述的无线通信装置,其特征在于:所述金属元件为USB接口。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |