CN105529525A - 一种天线结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种天线结构，包括：双臂天线；与所述双臂天线连接并对双臂天线进行馈电的主板；所述双臂天线包括：用于实现低频谐振的第一臂、用于实现高频谐振的第二臂和耦合枝节；其中，所述第一臂的第一端和所述第二臂的第一端分别连接至所述主板；所述耦合枝节平行于所述第二臂，包括：第一枝节部分和第二枝节部分，其中所述第一枝节部分与第二臂的第一部分并排设置，所述第二臂的第一部分形成为第二臂的第二端朝第一端延伸的一部分；所述第二枝节部分相对于第一枝节部分向远离第二臂的第一端的方向延伸；所述第二枝节部分与第一臂连接。本发明实施例的天线结构，降低了天线的比吸收率SAR，减小了对人体的辐射伤害。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种天线结构。
背景技术
SAR即比吸收率。在外电磁场的作用下，人体内将产生感应电磁场。由于人体各种器官均为有耗介质，因此体内电磁场将会产生电流，导致吸收和耗散电磁能量。生物剂量学中常用SAR来表征这一物理过程。SAR定义为单位质量的人体组织所吸收或消耗的电磁功率，单位为W/kg。
随着无线通信技术飞速发展，无线终端(手机、数据卡、MiFi/Hotspot)产品已被广泛应用到生活中。与此同时，公众也越来越关心无线终端产品带来的电磁辐射对人体健康的影响。故目前许多市场对移动终端产品的SAR提出了要求，许多产品都必须满足FCC/CESAR要求。这就对移动终端天线设计提出了更高的要求。目前的降SAR技术，多采用降低线缆功率、吸波材料等，这些方面要么是牺牲了天线的总辐射功率TRP，影响了通信信号，要么就是增加了成本和工序复杂度，没有从根本的天线设计上真正地解决SAR的问题。
现今外形小巧、轻薄的移动终端所留给天线的净空比较小，高度也较低，在需要覆盖的频段较多的情况下天线设计基本上可采用就是多臂单极、单极加寄生与IFA加寄生等形式，而这几种走线形式走出来的高频(1700-2700MHz)尽管一般有源测试OTA性能较好，但是SAR值一般都会比较高，甚至导致SAR值超标，成为移动终端天线设计的难题之一。
如图1所示，为普通单极双臂天线，该种天线结构中，主板1通过馈电点及阻抗匹配网络与单极双臂天线连接，给单极双臂天线进行馈电。
图2为图1普通单极双臂天线的详细结构图，普通单极双臂天线由两臂组成，即低频长臂51与高频短臂52；其中低频长臂51主要用于实现低频谐振，较理想的情况，也可以调节其长度及阻抗匹配网络，利用其二倍频实现高频段的谐振，但是此时高频带宽较窄，且谐振位置受限制；高频短臂52用于实现高频的谐振，其设计较为灵活，长度可根据所需要实现的频段自由控制，较理想的情况，可调节两臂长度及阻抗匹配网络，使低频长臂51的二倍谐振与高频短臂52所产生的谐振交错合并，可展宽天线的带宽。然而，这种普通单极双臂天线的主要缺点是，由高频短臂52实现的高频段的SAR值一般都比较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种天线结构，有效降低双臂天线的比吸收率SAR。
为了达到上述目的，本发明提供了一种天线结构，包括：
双臂天线；
与所述双臂天线连接并对所述双臂天线进行馈电的主板；
进一步地，所述双臂天线包括：用于实现低频谐振的第一臂、用于实现高频谐振的第二臂和耦合枝节。
进一步地，所述第一臂的第一端和所述第二臂的第一端分别连接至所述主板；
进一步地，所述耦合枝节平行于所述第二臂，包括：第一枝节部分和第二枝节部分，其中所述第一枝节部分与所述第二臂的第一部分并排设置，所述第二臂的第一部分形成为所述第二臂的第二端朝第一端延伸的一部分；所述第二枝节部分相对于所述第一枝节部分向远离所述第二臂的第一端的方向延伸；所述第二枝节部分与所述第一臂连接。
进一步地，所述第一枝节部分的长度小于10mm。
进一步地，所述第二枝节部分远离所述第一枝节部分的一端与所述第一臂的第二端的距离位于10mm至15mm之间。
进一步地，所述第一臂的第一端通过馈电点和阻抗匹配与所述主板相连接。
进一步地，所述第二臂的第一端与所述第一臂的第一端相连接。
进一步地，所述第二臂的第一端通过接地点与所述主板相连接。
进一步地，所述接地点和所述馈电点之间的距离小于一预设值，所述预设值为5mm。
进一步地，当所述双臂天线为倒F型双臂天线时，所述第一臂的第一端还通过所述接地点与所述主板相连接。
进一步地，所述第二臂的第一端与所述第一臂的第一端相连接。
进一步地，所述第二臂的第一端通过所述接地点与所述主板相连接。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，天线结构包括有主板、双臂天线，主板通过馈电点及阻抗匹配给双臂天线进行馈电；双臂天线中的第一臂通过阻抗匹配及馈电点与主板连接，第二臂由第一臂的始端引出或由接地点引出；此外，由第一臂的末端还引出了耦合枝节，耦合枝节与第二臂末端平行交错进行耦合，通过耦合作用改变第二上的电流分布，分散电场，从而改善了普通单极双臂天线中由第二臂实现的高频段SAR值较高的情况，降低天线的SAR值。
附图说明
图1表示现今普通单极双臂天线的结构示意图；
图2表示图1中普通单极双臂天线的详细结构图；
图3表示本发明实施例中的一种天线结构示意图；
图4表示图3中本发明实施例的天线详细结构图；
图5表示本发明实施例中的又一种天线详细结构图；
图6表示本发明实施例中的一种IFA双臂天线详细结构图；
图7表示本发明实施例中的又一种IFA双臂天线详细结构图。
附图标记说明：
1-主板；2-馈电点；3-阻抗匹配；4-接地点；5-双臂天线；51-低频长臂；52-高频短臂；521-高频短臂的第一部分；53-耦合枝节；531-第一枝节部分；532-第二枝节部分。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对目前终端SAR值比较高的问题，提供了一种天线结构。
如图3至图7所示，本发明实施例提供了一种天线结构，降低终端高频SAR值，包括：
双臂天线5；
与所述双臂天线5连接并对所述双臂天线5进行馈电的主板1；
具体地，所述双臂天线5包括：用于实现低频谐振的第一臂、用于实现高频谐振的第二臂和耦合枝节53，本实施例中用于实现低频谐振的第一臂对应图3所示的低频长臂51，用于实现高频谐振的第二臂对应图3所示的高频短臂52。
所述低频长臂51的第一端和所述高频短臂52的第一端分别连接至所述主板；
所述耦合枝节平行于所述高频短臂52，包括：第一枝节部分531和第二枝节部分532，其中所述第一枝节部分531与所述高频短臂的第一部分521并排设置，所述高频短臂的第一部分521形成为所述高频短臂52的第二端朝第一端延伸的一部分；所述第二枝节部分532相对于所述第一枝节部分531向远离所述高频短臂52的第一端的方向延伸；所述第二枝节部分532与所述低频长臂51连接。
具体地，所述第一枝节部分531的长度小于10mm；所述第二枝节部分532远离所述第一枝节部分531的一端与所述低频长臂51的第二端的距离位于10mm至15mm之间。
所述低频长臂51的第一端通过馈电点2和阻抗匹配3与所述主板1相连接，所述高频短臂52的第一端与所述低频长臂51的第一端相连接。进一步地，所述高频短臂52的第一端还可以通过接地点4与所述主板1直接相连接。
进一步地，所述接地点4和所述馈电点2之间的距离小于一预设值，所述预设值为5mm。
再具体地，当所述双臂天线为倒F型双臂天线时，所述低频长臂51的第一端还通过所述接地点4与所述主板1相连接，所述高频短臂52的第一端与所述低频长臂51的第一端相连接。进一步地，所述高频短臂52的第一端还可以通过接地点4与所述主板1相连接。
上述方案中，主板通过馈电点及阻抗匹配给双臂天线进行馈电；双臂天线由低频长臂、高频短臂及耦合枝节组成；低频长臂通过阻抗匹配及馈电点与主板相连接；高频长臂由低频短臂始端引出或者由接地点引出；馈电点与接地点之间的距离一般小于5mm；耦合枝节由距离低频长臂末端10-15mm处引出，并高频短臂末端平行交错，交错距离小于10mm。耦合枝节与高频短臂末端平行交错进行耦合，通过耦合作用改变高频短臂上的电流分布，分散电场，从而改善了普通单极双臂天线中由高频短臂实现的高频段SAR值较高的情况，降低天线的SAR值。
如图3所示，本发明实施例中的天线同样包括主包括主板1、馈电点2、接地点3，阻抗匹配4和单极双臂天线5。
如图4所示，与普通单极双臂天线不同，本实施例中的单极双臂天线，除了包括低频长臂51与高频短臂52，还包括耦合枝节53。该双臂天线的工作原理与普通单极天线的工作原理类似，低频段谐振由低频长臂51的本振谐振实现，高频段谐振由低频长臂51的二倍频与高频短臂52共同实现。由于普通单极双臂天线中由高频短臂52实现的高频段的SAR值比较高，本实施例在天线设计上引入了耦合枝节53，即从距离低频长臂51末端10-15mm处引出一根较短的走线，使其沿高频短臂52方向走向，并与高频短臂52末端平行且具有并列排列的部分，交错距离小于10mm。由于由低频长臂51上引出的耦合枝节53较短，对低频谐振影响也较小，低频谐振性能基本保持不变；而耦合枝节53与高频短臂52平等交错，通过耦合作用改变原高频短臂52上的电流分布，从而改变周围电磁场，将其分散，从而达到降低高频SAR值的目的。
如图5所示，本实施例中降低SAR单极双臂天线的又一种实现形式。该种实现形式中，高频短臂52作为寄生枝节，直接与接地点4连接，而非从低频长臂51始端引出，其通过与低频长臂51之间的耦合作用进行馈电，可以实现高频段谐振。通过高频短臂52与耦合枝节53的耦合作用，同样可以将由高频短臂52产生的高频谐振的SAR值降低。
如图6所示，本实施例中降低SAR双臂天线的又一种实现形式，该种双臂天线是由IFA天线+寄生枝节的形式来实现。主板1通过馈电点2及阻抗匹配3与双臂天线5的低频长臂51相连接，同时，低频长臂51还通过接地点4与主板1相连接，以IFA天线实现低频段的谐振，并以其二倍频实现高频部分谐振。高频短臂52由低频长臂51始端引出，实现高频谐振；通过调节其长度及阻抗匹配，使其产生的谐振与低频长臂51二倍频产生的谐振交错合并，可展宽高频带宽。耦合枝节53由距离低频长臂51末端10-15mm处引出，沿着高频短臂方向走线，并与高频短臂末端平行且具有并列排列的部分，交错距离小于10mm，也是通过其与高频短臂的耦合作用改变高频短臂上的电流从而分散附近的电磁场分布，降低高频SAR值。
如图7所示，本实施例中降低SAR双臂天线的又一种实现形式。该种双臂天线的低频长臂51与图6中的天线一样，用IFA天线实现。所不同的是其高频短臂52由接地点4引出而非低频长臂51的始端引出。这种实现形式中的高频短臂52通过其与低频长臂51的耦合作用进行馈电，实现高频谐振。同样，通过高频短臂52与耦合枝节53之间的耦合作用降低了高频的SAR值。
表1
表2
针对此实施例，对如图1中的普通单极双臂天线与本实施例中可有效降低移动终端SAR值的单极双臂天线(见图3)的性能进行比较。参见表1和表2。其中表1为普通单极双臂天线性能表，表2为降SAR单极双臂天线性能表。其中WCDMA850、WCDMA1700和WCDMA1900表示三个频段，SAR表示对应某一频段的某一信道的天线的SAR值，表格中的SAR数据是在Speag公司的Dasy5SAR测试系统下测试所得。
从表1和表2可以看出，与普通单极双臂天线相比，采用降SAR单极双臂天线，由寄生高频短臂实现的WCDMA1700，在TRP基本保持不变的情况下，三个信道(8762、8846、8912)的SAR均有所下降，SAR降低幅度最小的是中间信道8846，TRP基本一样(普通单极双臂天线19.4，降SAR单极双臂天线19.7)，最大面SAR值分别为：普通单极双臂天线1.86，降SAR单极双臂天线1.07。由此可见，在TRP相当的情况下，采用降SAR单极双臂天线，由低频长臂实现的低频及高频频段SAR值基本保持不变，由寄生高频短臂实现的高频段的SAR可下降0.8W/Kg左右。
如此，本实施例通过在双臂天线的低频长臂上引出耦合枝节，并沿高频短臂方向走线，使其与高频短臂末端平行交错，产生耦合作用，从而改变高频短臂上的电流分布，分散电磁场分布，降低高频的SAR值。
此外，双臂天线与主板之间的相对位置可以是任意的，视所设计产品给预留的天线净空而定。对于拥有一定厚度的产品，天线设计空间高度得到保证，可以用支架天线或者LDS天线(由激光直接成型)实现，此时双臂天线可位于主板的上方区域或者下方区域；对于超薄产品，天线设计空间高度受限，单极双臂天线则可直接刻蚀在主板上，用PCB天线(无线接收和发射用的印制线路板上的部分)实现。
上述发明实施例的天线结构，从双臂天线的低频长臂中引出耦合枝节，由于耦合枝节由低频长臂末端处引出，且长度较短，故对天线低频性能影响不大；耦合枝节与高频短臂末端平行交错进行耦合，通过耦合作用改变高频短臂上的电流分布，分散电场，从而改善了普通单极双臂天线中由高频短臂实现的高频段SAR值较高的情况，降低天线的SAR值，减小产品对人体的伤害。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种天线结构，包括：双臂天线；与所述双臂天线连接并对所述双臂天线进行馈电的主板，其特征在于，
所述双臂天线包括：用于实现低频谐振的第一臂、用于实现高频谐振的第二臂和耦合枝节；
其中，所述第一臂的第一端和所述第二臂的第一端分别连接至所述主板；
其中，所述耦合枝节平行于所述第二臂，包括：第一枝节部分和第二枝节部分，其中所述第一枝节部分与所述第二臂的第一部分并排设置，所述第二臂的第一部分形成为所述第二臂的第二端朝第一端延伸的一部分；所述第二枝节部分相对于所述第一枝节部分向远离所述第二臂的第一端的方向延伸；所述第二枝节部分与所述第一臂连接。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一枝节部分的长度小于10mm。
3.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第二枝节部分远离所述第一枝节部分的一端与所述第一臂的第二端的距离位于10mm至15mm之间。
4.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一臂的第一端通过馈电点和阻抗匹配与所述主板相连接。
5.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述第二臂的第一端与所述第一臂的第一端相连接。
6.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述第二臂的第一端通过接地点与所述主板相连接。
7.根据权利要求6所述的天线结构，其特征在于，所述接地点和所述馈电点之间的距离小于一预设值，所述预设值为5mm。
8.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，当所述双臂天线为倒F型双臂天线时，所述第一臂的第一端还通过所述接地点与所述主板相连接。
9.根据权利要求8所述的天线结构，其特征在于，所述第二臂的第一端与所述第一臂的第一端相连接。
10.根据权利要求8所述的天线结构，其特征在于，所述第二臂的第一端通过所述接地点与所述主板相连接。
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