CN105322279A - 一种宽带地辐射天线及有效改善其带宽的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽带地辐射天线及有效改善其带宽的方法，该天线包括：一地线，配置于一印刷电路板上；一电路部分，包括：金属导带以及电容，金属导带以及电容形成一谐振电路，谐振电路的谐振电流驱动印刷电路板上的电流，以形成辐射；一馈电部分，一端连接地线，另一端连接电路，以馈入一射频信号；一磁性材料，贴附于印刷电路板上，以扩展电路部分的谐振电流的分布范围。该方法包括：在地辐射天线的印刷电路板上设置磁性材料，以增强地辐射天线的电路部分的谐振电流的分布范围。本发明的宽带地辐射天线及有效改善地辐射天线带宽的方法，采用加载磁性材料拓宽天线带宽的技术，拓宽其带宽，克服了现有天线频带较窄的缺点。

Description

一种宽带地辐射天线及有效改善其带宽的方法

技术领域

本发明涉及地辐射天线领域，特别涉及一种宽带地辐射天线及有效改善其带宽的方法。

背景技术

移动互联网的发展对天线的设计提出了更高的要求，要求天线具有多频带、小体积、高效率等性能。当前常规的天线形式如倒F型天线、倒L型天线、单极子天线、环状天线等都对天线的体积或面积有一定的要求，采用传统的天线技术，无疑会增大整个终端设备的体积。

申请号为：201080054466.X，名称为：“使用地线辐射体的天线”的中国专利中提出了一种使用电容的地线辐射体技术，该技术在地板净空区域加载电容，构成相应频段的地辐射天线，具有体积小、成本低、方便和PCB板一体加工等优点，但是，受净空面积的限制，其带宽比较窄，限制了其应用。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种宽带地辐射天线及有效改善其带宽的方法，采用加载磁性材料拓宽天线带宽的技术，通过改变电路部分周围电流分布来拓宽其带宽，克服了现有天线频带较窄的缺点。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种宽带地辐射天线，其包括：一地线，配置于一印刷电路板上；

一电路部分，包括：金属导带以及电容，所述金属导带以及所述电容形成一谐振电路，所述谐振电路的谐振电流驱动所述印刷电路板上的电流，以形成辐射；

一馈电部分，一端连接所述地线，另一端连接所述电路部分，以馈入一射频信号；

一磁性材料，贴附于所述印刷电路板上，以扩展所述电路部分的谐振电流的分布范围。

较佳地，所述印刷电路板上设置有净空区，所述电路部分位于所述净空区中。

较佳地，所述净空区位于所述印刷电路板的侧边。

较佳地，所述磁性材料位于所述电路部分的正上方。

较佳地，所述磁性材料位于所述电路部分的周边，所述磁性材料的边缘与所述馈电单元的边缘之间的距离小于3mm。

较佳地，所述地辐射天线为单频地辐射天线或双频地辐射天线，磁性材料的设置既可改善单频地辐射天线的带宽，也可改善双频地辐射天线的带宽。

较佳地，所述电容为集总电容或分布式电容。

本发明还提供一种有效改善地辐射天线带宽的方法，其包括以下步骤：

S11：在地辐射天线的印刷电路板上设置磁性材料，以增强地辐射天线的电路部分的谐振电流的分布范围，从而增强所述电路部分的谐振电流与所述印刷电路板的辐射电流之间的耦合度。

较佳地，所述步骤S11之前包括：

S12：在印刷电路板上设置净空区，将所述电路部分设置在所述净空区中。

较佳地，所述步骤S11进一步为：在地辐射天线的印刷电路板上设置磁性材料，使所述磁性材料位于所述电路部分的上方。

相较于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明提供的宽带地辐射天线及有效改善其带宽的方法，采用加载磁性材料拓宽天线带宽的技术，通过改变电路部分周围电流分布来拓宽其带宽，克服了现有天线频带较窄的缺点。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：

图1为本发明的实施例1的地辐射天线的电路部分的结构示意图；

图2为本发明的实施例1的地辐射天线的等效电路图；

图3为本发明的实施例1的地辐射天线的磁性材料的设置位置图；

图4为加载磁性材料前的地辐射天线的电流分布图；

图5为加载磁性材料后的地辐射天线的电流分布图；

图6为加载磁性材料前后的回波损耗对比图；

图7为本发明的一实施例的地辐射天线的磁性材料的结构图；

图8为本发明的实施例2的地辐射天线的磁性材料的设置位置图；

图9为本发明的实施例3的地辐射天线的电路部分的结构示意图。

标号说明：1-印刷电路板，4-馈电部分，5-磁性材料；

21-第一金属导带，22-第二金属导带，23-第三金属导带，24-第四金属导带，25-第五金属导带；

31-第一电容，32-第二电容，33-第三电容，34-第四电容，35-第五电容。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

结合图1-图3，本实施例对本发明的宽带地辐射天线进行详细描述，地辐射天线是一种利用磁场耦合激发地板辐射的天线类型。本实施例以单频辐射天线为例来对其进行详细描述，如图1所示为其电路部分结构示意图，该地辐射天线是在印刷电路板1的侧边切开一定大小的净空区，金属导带以及电容在净空区中形成电路部分，金属导带以及电容的分布式电容形成一高Q谐振电路，在谐振频率上，其谐振电流会驱动印刷电路板上的电流，从而形成辐射。本实施例的电路部分包括：第一金属导带21、第一电容31、第二金属导带22以及第二电容32，其中：第一金属导带21、第一电容31与印刷电路板1形成谐振回路，通过调节第一金属导带21的长度以及第一电容31的值可以改变谐振频率；第二金属导带22、第二电容32与馈电部4以及印刷电路板1形成匹配回路，通过改变第二金属导带22的长度以及第二电容32的值，可以调节谐振深度。其等效电路图如图2所示，由一个谐振回路和两个耦合器组成，其中：C1表征第二电容32，L1表征第二金属导带22，L2表征第一金属导带21，第一金属导带21与第二金属导带22之间存在互感效应，C2表征第一电容31，L3表征图1中环绕净空区的分布电感，其电流走向如图1中的圆弧虚线所示，从净空区的一端流向另外一端，L4表征与印刷电路板上与辐射模式对应的分布电感，其电流走向如图1中的平直虚线所示，两种电流形成的磁场之间存在耦合。R1表征印刷电路板的辐射电阻，C3表征印刷电路板的辐射模式下首尾两端在空间中的分布电容。

为了提高激励源“看到”的输入阻抗带宽，须降低激励源“看到”的阻抗Q值，显而易见，降低Q值最有效的方式就是提高L3与L4之间的耦合系数，一般地，变压器设计中会利用高磁导率的磁芯来提高互耦线圈的耦合系数，同理，我们可以利用加载高频材料来提高L3与L4之间的耦合系数，从而扩展阻抗带宽，如图3所示，将磁性材料5贴附在净空区11的上方，通过仿真发现，磁性材料5改变了印刷电路板1上的电流分布，如图4所示为加载磁性材料4前的地辐射天线的电流分布，如图5所示为加载磁性材料5后的地辐射天线的电流分布，对比可看出，加载磁性材料5后，电路部分3的电流分布范围进一步拓展，从而增强了其与印刷电路板1上的辐射电流的耦合度，如图6所示为加载磁性材料前后的回波损耗对比图，虚线表示加载磁性材料前，实线表示加载磁性材料后，从图中可见，加载磁性材料前阻抗带宽为27MHz，加载磁性材料后带宽为45MHz,带宽拓宽了64%，由此可见，磁性材料提高了阻抗带宽。

不同实施例中，磁性材料的尺寸和形状无特殊要求，其也可以为圆形、椭圆形等其他形状，也可以达到同样的效果。如图4所示为磁性材料为圆形时候的设置情况。

实施例2：

本实施例与实施例1不同的是磁性材料5设置在净空区的里侧，即设置在电路部分的周边，如图8所示，这样也能达到增强电路部分的电流分布范围的效果，进而增强其与印刷电路板1上的辐射电流的耦合度。本实施例中，磁性材料5的边缘与净空区的边缘相接，不同实施例中，两者的边缘离开一定的距离也可以增强电路部分的电流分布范围，两者边缘离开的距离最好不要超过3mm。

实施例3：

本实施例与实施例1不同的是电路部分的结构不同，如图9所示为本实施例的电路部分的结构示意图，本实施例的地辐射天线为双频地辐射天线。电路部分包括：五个金属导带以及三个电容，分别为：第三金属导带23、第四金属导带24、第五金属导带25、第六金属导带26、第七金属导带27、第三电容33、第四电容34以及第五电容35，其中第三金属导带23、第五金属导带25、第七金属导带27、第三电容33以及印刷电路板1构成第一谐振回路，第三电容33以及第三金属导带23、第五金属导带25、第七金属导带27可以调谐频率，使其谐振于第一谐振频段。第三金属导带23、第六金属导带26、第七金属导带27、第四电容34以及印刷电路板1构成第二谐振回路，第四电容34以及第三金属导带23、第六金属导带26、第七金属导带27可以调谐频率，使其谐振于第二谐振频段。第三金属导带23、第四金属导带24、第五电容35构成匹配回路，第五电容35以及第三金属导带23、第四金属导带24，可以调节第一谐振频段和第二谐振频段的谐振深度。

本发明的地辐射天线可以广泛地应用到笔记本、手机及可穿戴设备上。

实施例4：

本实施例详细描述本发明的有效改善地辐射天线的带宽的方法，其包括以下步骤：

S101：在地辐射天线的印刷电路板上设置磁性材料，磁性材料位于地辐射天线的电路部分的周围，以增强电路部分的谐振电流的分布范围，从而增强所述电路部分的谐振电流与所述印刷电路板的辐射电流之间的耦合度

较佳实施例中，步骤S101之前还包括：

S102：在印刷电路板上设置净空区，将电路部分设置在净空区中。

较佳实施例中，磁性材料位于电路部分的正上方。

不同实施中，磁性材料也可位于电路部分的周围，这样也能达到增强电路部分的谐振电流的分布范围的效果。

此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种宽带地辐射天线，其特征在于，包括：

一地线，配置于一印刷电路板上；

一电路部分，包括：金属导带以及电容，所述金属导带以及所述电容形成一谐振电路，所述谐振电路的谐振电流驱动所述印刷电路板上的电流，以形成辐射；

一馈电部分，一端连接所述地线，另一端连接所述电路部分，以馈入一射频信号；

一磁性材料，贴附于所述印刷电路板上，以扩展所述电路部分的谐振电流的分布范围。

2.根据权利要求1所述的地辐射天线，其特征在于，所述印刷电路板上设置有净空区，所述电路部分位于所述净空区中。

3.根据权利要求2所述的地辐射天线，其特征在于，所述净空区位于所述印刷电路板的侧边。

4.根据权利要求1所述的地辐射天线，其特征在于，所述磁性材料位于所述电路部分的正上方。

5.根据权利要求1所述的地辐射天线，其特征在于，所述磁性材料位于所述电路部分的周边，所述磁性材料的边缘与所述馈电单元的边缘之间的距离不大于3mm。

6.根据权利要求1所述的地辐射天线，其特征在于，所述地辐射天线为单频地辐射天线或双频地辐射天线。

7.根据权利要求1所述的地辐射天线，其特征在于，所述电容为集总电容或分布式电容。

8.一种有效改善地辐射天线带宽的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S11：在地辐射天线的印刷电路板上设置磁性材料，以增强地辐射天线的电路部分的谐振电流的分布范围，从而增强所述电路部分的谐振电流与所述印刷电路板的辐射电流之间的耦合度。

9.根据权利要求8所述的有效改善地辐射天线带宽的方法，其特征在于，所述步骤S11之前包括：

S12：在印刷电路板上设置净空区，将所述电路部分设置在所述净空区中。

10.根据权利要求8所述的有效改善地辐射天线带宽的方法，其特征在于，所述步骤S11进一步为：在地辐射天线的印刷电路板上设置磁性材料，使所述磁性材料位于所述电路部分的上方。