CN105846055A - 一种含寄生单元的多频pifa手机天线 - Google Patents

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陈明省
韩晓迪
宋战伟
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Abstract

本发明涉及了一种含寄生单元的多频PIFA手机天线，属于天线技术领域。所述手机天线包括介质基板，辐射枝节1，辐射枝节2，寄生单元1，寄生单元2，寄生单元3，馈电面，短路面，短路面1，短路面2，短路面3，接地面，空气层；辐射枝节在相应频段内产生谐振，寄生单元扩展带宽，寄生单元3也起到了激发谐振的作用。本发明采用立体结构，充分利用空间，减小了天线在手机主电路板上占用的面积，且具有很大带宽，覆盖GSM850MHz，GSM900MHz，DCS1800MHz，PCS1900MHz，ISM2400MHz五个频段，与此同时，该手机天线不包含任何集总元件与特殊基板材料，质量轻，效率高，适用于当前手机设备。

Description

一种含寄生单元的多频PIFA手机天线
技术领域
本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种含有寄生单元的多频PIFA手机天线。
背景技术
随着移动通信的迅速发展，尤其是无线通信系统对无线通信设备提出了越来越高的要求。为了扩大系统容量或者实现双模、多模通信，实际的通信系统往往需要在多个频段上实现。
无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线输送到发射天线，由天线以电磁波形式辐射出去，电磁波到达接收点后，接收天线接收辐射电磁波，并通过馈线送到无线电接收机。由此可见，天线可以看作是一个实现射频信号和电磁波之间互相转换的传感器，是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备。
移动通信终端设备——手机成为了全球发展速度最快的通信产品，其强劲的发展势头令其他电子消费产品望其项背。随着手机普及率的提高，手机因功能增加已由纯通讯产品转型成为消费性电子产品，不少消费者购买手机的动机主要受其功能与设计造型所吸引，但功能与造型设计的多样化，可能改变或降低无线通讯的效能，因此增大了设计天线的难度。
日益缩小的手机天线外形尺寸对天线而言代表着压缩了天线的高度和空间，而效率良好的天线必须要有足够的高度和空间去拓展频带和效率，虽然天线的设计趋势是越来越小，但是天线本身的大小仍存在其物理限制，如果天线的体积在标准点之下，随着体积的逐渐缩小，其接收效果也会同样弱化，因此，天线的小型化和多频化设计是当今手机天线研究的热点和难点。
许多学者在内置手机天线多频段和小型化上做了大量的研究，手机设计主要有两种结构：第一种是单极子结构(monopole)；第二种是平面倒F结构(PIFA)。单极子天线具有的特点是全向辐射和非色散特性，并且其结构相对简单，成本相对较低，但其显著的缺点是天线易受头部和手的影响，并且需要匹配电路来实现低频带宽扩展。在保证介质高度情况下，PIFA天线能够有效的解决单极子天线的不足，因此，此类天线得到了国内外学者的广泛研究。
发明内容
本发明的目的是提供了一种结构简单，含寄生单元的多频PIFA手机天线，该天线可以工作在GSM850MHz，GSM900MHz，DCS1800MHz，PCS1900MHz，ISM2400MHz五个频段，完全符合手机通信多频段的要求，能够进行良好的通信。
为了实现上述功能，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种含寄生单元的多频PIFA手机天线，其特征是：包括介质基板，辐射枝节1，辐射枝节2，寄生单元1，寄生单元2，寄生单元3，馈电面，短路面，短路面1，短路面2，短路面3，接地面，空气层；所述接地面在介质基板上表面，所述馈电面，短路面在介质基板同侧，所述短路面连接辐射枝节、寄生单元与接地面。
所述的一种含寄生单元的多频PIFA手机天线，其特征是：辐射枝节采用“L”形辐射面形成双频段，并采用馈电面馈电。
所述的一种含寄生单元的多频PIFA手机天线，其特征是：寄生单元靠近辐射枝节，调整寄生单元的位置形成第三频段并展宽频带。
具体结构：
(1)本发明所述的辐射枝节1可以在GSM850MHz、GSM900MHz处产生谐振，并通过寄生单元1、寄生单元3的耦合作用展宽频带，覆盖GSM频段，很好的满足通信要求。
(2)本发明所述的辐射枝节2可以在DCS1800MHz，PCS1900MHz处产生谐振，并通过寄生单元2、寄生单元3的耦合作用展宽频带，覆盖DCS、PCS频段，很好的满足通信要求。
(3)本发明所述的寄生单元3位于辐射枝节1的下方，可以在ISM2400MHz处形成陷波特性，覆盖ISM频段，很好的满足通信要求。
本发明手机天线结构简单，制作容易，价格低，完全符合手机通信的频段需求，可以很好的通信。
附图说明：
为了更清楚的说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造劳动性的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是本发明所述手机天线立体结构示意图；
图2是本发明所述手机天线回波损耗示意图；
图3是本发明所述天线在GSM850MHz时3D辐射方向示意图；
图4是本发明所述天线在GSM900MHz时3D辐射方向示意图；
图5是本发明所述天线在DCS1800MHz时3D辐射方向示意图；
图6是本发明所述天线在PCS1900MHz时3D辐射方向示意图；
图7是本发明所述天线在ISM2400MHz时3D辐射方向示意图；
具体实施方式：
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例作进一步详细描述。
本发明的主旨是提出一种含有寄生单元的多频PIFA手机天线，所述手机天线结构简单，制作容易，价格低，可以工作在GSM850MHz，GSM900MHz，DCS1800MHz，PCS1900MHz，ISM2400MHz五个频段，完全符合手机通信多频段的要求，能够进行良好的通信。
下面结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明所述手机天线立体结构示意图，包括介质基板，辐射枝节1，辐射枝节2，寄生单元1，寄生单元2，寄生单元3，馈电面，短路面，短路面1，短路面2，短路面3，接地面，空气层；所述接地面位于介质基板上表面，所述馈电面，短路面位于介质基板同侧，所述短路面连接辐射枝节、寄生单元与接地面。
所述介质基板为FR4材质，厚度0.8mm，长120mm，宽70mm，所述接地平面与介质基板具有相同尺寸。
所述辐射枝节1、辐射枝节2、馈电面、接地面、短路面组成PIFA天线，作为主辐射体，在GSM850MHz、GSM900MHz、DCS1800MHz、PCS1900MHz处形成谐振。所述辐射枝节的尺寸影响天线的谐振频率，天线的谐振频率随天线尺寸的变大而降低，其中辐射枝节1宽度为5mm，辐射枝节2宽度为6mm。所述辐射枝节与地平面的高度影响天线的谐振频率并影响天线的带宽，高度越高，谐振频率越低，带宽越大，本发明中辐射枝节与地平面的高度为7mm。所述短路面的宽度影响天线的工作频率与带宽，短路面越宽，频率越高，带宽越大，本发明中短路面的宽度为4mm。馈电面与短路面之间的距离为4mm。
所述辐射枝节1在GSM850MHz、GSM900MHz处产生谐振，并通过寄生单元1、寄生单元3的耦合作用展宽频带，覆盖GSM频段，很好的满足通信要求。所述寄生单元1与辐射枝节1在y方向上距离7mm，距离的增加可以减小互阻抗，从而调整天线的谐振频率，x方向上距离为5mm，寄生单元1总长度35mm。所述短路面1与馈电面在接地面的同侧，高度为4mm，宽度为3mm。所述寄生单元3位于辐射枝节1的下方，可以在ISM2400MHz处形成陷波特性，覆盖ISM频段，很好的满足通信要求。所述寄生单元3与接地面的高度为4mm，寄生单元3尺寸长度为19.3mm，宽度为5mm。所述短路面3与馈电面的间距为6mm，宽度为3mm。
所述辐射枝节2在DCS1800MHz，PCS1900MHz处产生谐振，并通过寄生单元2、寄生单元3的耦合作用展宽频带，覆盖DCS、PCS频段，很好的满足通信要求。所述寄生单元2与辐射枝节2在x方向距离4mm，寄生单元2与接地面的高度为7mm，寄生单元尺寸长度为33mm，宽度为3mm。所述短路面2宽度为3mm。
为使天线便于加工，辐射枝节与寄生单元厚度为0.2mm，短路面厚度为0.2mm。
图2是本发明所述手机天线回波损耗示意图，在回波损耗-6dB，电压驻波比3∶1时的带宽为815MHz～972MHz，1685MHz～2008MHz，2380MHz～2502MHz，即覆盖GSM850MHz，GSM900MHz，DCS1800MHz，PCS1900MHz，ISM2400MHz五个频段，完全符合手机通信多频段的要求，能够进行良好的通信。
图3是本发明所述天线在GSM850MHz时3D辐射方向示意图，图4是本发明所述天线在GSM900MHz时3D辐射方向示意图，图5是本发明所述天线在DCS1800MHz时3D辐射方向示意图，图6是本发明所述天线在PCS1900MHz时3D辐射方向示意图，图7是本发明所述天线在ISM2400MHz时3D辐射方向示意图，从图中可以看出，本发明的一种含有寄生单元的多频PIFA手机天线在这些频段上都有较好的全向性，适于手机的应用。
本发明采用立体结构，充分利用空间，减小了天线在手机主电路板上占用的面积，且具有很大带宽，覆盖了五个频段，与此同时，本发明不包含任何集总元件与特殊基板材料，质量轻，效率高，适用于当前智能手机。
本领域技术人员可以理解附图只是一个实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种含寄生单元的多频PIFA手机天线，其特征是：包括介质基板，辐射枝节1，辐射枝节2，寄生单元1，寄生单元2，寄生单元3，馈电面，短路面，短路面1，短路面2，短路面3，接地面，空气层；所述接地面在介质基板上表面，所述馈电面，短路面在介质基板同侧，所述短路面连接辐射枝节、寄生单元与接地面。
2.根据权利1要求，所述辐射枝节1在GSM850MHz、GSM900MHz处产生谐振，并通过寄生单元1、寄生单元3的耦合作用展宽频带，覆盖GSM频段。
3.根据权利1要求，所述的辐射枝节2可以在DCS1800MHz，PCS1900MHz处产生谐振，并通过寄生单元2、寄生单元3的耦合作用展宽频带，覆盖DCS、PCS频段。
4.根据权利1要求，所述的寄生单元3位于辐射枝节1的下方，可以在ISM2400MHz处形成陷波特性，覆盖ISM频段。
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