CN105896029A - 一种多波段金属边框手机天线 - Google Patents

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吴健
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Abstract

本发明涉及一种多波段金属边框手机天线，包括金属边框，电路板、第一馈电辐射枝节、第二馈电辐射枝节、第一耦合枝节、第二耦合枝节。该天线的低频带宽为792~972GHz，高频带宽为1680~2170MHz和2440~3000MHz。天线的工作频段覆盖了GSM850、GSM900、DCS1800、PCS1900、UMTS、LTE2500的所有频率，SAR值满足中国和欧美的电磁辐射标准。该天线工作性能良好，适用于移动通信终端。

Description

一种多波段金属边框手机天线
技术领域
本发明涉及一种多波段金属边框手机天线。
背景技术
随着移动通信的发展，应用于手机上的频段也越来越多，这就要求手机要具有良好的兼容性，可同时工作在多个频段上。这就对手机内置天线提出了更高的要求，既要满足小型化要求，又要满足同时工作于多个频段的要求。同时，人们对手机质感、硬度以及美观的要求越来越高，许多手机厂家开始研究带有金属边框的手机。金属边框对天线的影响很大，一般在天线的外围加入金属边框后其带宽都会变窄甚至在低频处完全没有谐振，这给天线设计造成了很大的困难。
以前大部分手机采用塑料外壳，只会轻微偏移天线的频率，这些都可以在整个手机模具中进行细微的调节。而金属边框对天线的影响已经不只是进行一些调节就能解决问题的，因此需要提出新的方法，充分利用金属边框的特性，从而提高天线的整体性能。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种多波段金属边框手机天线，天线的工作频段覆盖了GSM850(824-894MHz)、GSM900(880-960MHz)、DCS1800(1710-1880MHz)、PCS1900(1880-1990MHz)、UMTS(1920-2170MHz)、LTE2500(2500-2690MHz)的所有频率，工作性能良好。SAR值满足中国及欧美的电磁辐射标准。该天线结构易于实现，便于内置集成，适用于移动通信终端。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种多波段金属边框手机天线，包括金属边框，电路板、第一馈电辐射枝节、第二馈电辐射枝节、第一耦合枝节、第二耦合枝节，所述金属边框的顶端两侧有两条缝隙，将金属边框分割成两部分：下方U型边框与接地板相连，上方短金属框构成天线的一部分；所述接地板覆盖在电路板的下部；在电路板上方矩形区域内有第一馈电辐射枝节、第二馈电辐射枝节、第一耦合枝节、第二耦合枝节，其中第一馈电辐射枝节通过馈电端口与接地板相连，第二馈电辐射枝节与接地板相连，第一馈电辐射枝节和第二馈电辐射枝节之间通过电感并联在一起；在第一馈电辐射枝节的中间有一个电容；在第一馈电辐射枝节的左侧有一个第一耦合枝节，第一耦合枝节将金属边框和接地板连接在一起；在第一馈电辐射枝节的右侧有一个第二耦合枝节，第二耦合枝节连接在金属边框的顶端。
所述金属边框顶端两侧有两条缝隙，中间分离出来的短金属框与第一馈电辐射枝节连接，构成天线的一部分。
所述第二馈电辐射枝节与第一馈电辐射枝节之间通过一个电感并联，通过调节电感的大小更好地实现低频匹配；第一馈电辐射枝节中间有一个电容，通过调节电容的大小更好的实现高频匹配。
调节第一馈电辐射枝节能够调谐天线在1800MHz的辐射性能，调节第二馈电辐射枝节能够调谐天线在900MHz的辐射性能，调节第一耦合枝节能够调谐天线在2500MHz的辐射性能，调节第二耦合枝节能够调谐天线在1800MHz的辐射性能。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
本发明天线与传统手机天线相比，大大减少了天线尺寸，减少天线占用手机的内部空间。天线结构以单极子天线为主，通过结合耦合馈电的形式，很好地实现了现有通信制式所需频率及带宽。
附图说明
图1多波段金属边框手机天线示意图。
图2天线仿真和测试的S参数。
图3为天线的测试方向图（0.9GHz）。
图4为天线的测试方向图（1.92GHz）。
图5为天线的测试方向图（2.56GHz）。
图6为天线的测试增益和辐射效率。
图7为不同频率下1g和10g脑组织的SAR值及回波损耗。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图详述如下：
如图1所示，一种多波段金属边框手机天线，包括金属边框1，电路板11、第一馈电辐射枝节5、第二馈电辐射枝节6、第一耦合枝节7、第二耦合枝节9，所述金属边框1的顶端两侧有两条缝隙，将金属边框1分割成两部分：下方U型边框与接地板10相连，上方短金属框8构成天线的一部分；所述接地板10覆盖在电路板11的下部；在电路板11上方矩形区域内有第一馈电辐射枝节5、第二馈电辐射枝节6、第一耦合枝节7、第二耦合枝节9，其中第一馈电辐射枝节5通过馈电端口2与接地板10相连，第二馈电辐射枝节6与接地板10相连，第一馈电辐射枝节5和第二馈电辐射枝节6之间通过电感4并联在一起；在第一馈电辐射枝节5的中间有一个电容3；在第一馈电辐射枝节5的左侧有一个第一耦合枝节7，第一耦合枝节7将金属边框1和接地板10连接在一起；在第一馈电辐射枝节5的右侧有一个第二耦合枝节9，第二耦合枝节9连接在金属边框1的顶端。
所述金属边框1顶端两侧有两条缝隙，中间分离出来的短金属框8与第一馈电辐射枝节5连接，构成天线的一部分。
所述第二馈电辐射枝节6与第一馈电辐射枝节5之间通过一个电感4并联，通过调节电感4的大小更好地实现低频匹配；第一馈电辐射枝节5中间有一个电容3，通过调节电容3的大小更好的实现高频匹配。
调节第一馈电辐射枝节5能够调谐天线在1800MHz的辐射性能，调节第二馈电辐射枝节6能够调谐天线在900MHz的辐射性能，调节第一耦合枝节7能够调谐天线在2500MHz的辐射性能，调节第二耦合枝节9能够调谐天线在1800MHz的辐射性能。
如图2所示为天线测试和仿真的S11曲线对比图，从图中可以看出测试的结果和仿真结果吻合的非常好。
图3、图4和图5分别为天线在900MHz、1920MHz和2560MHz频率处三个平面（xoz，yoz和xoy平面）的实测二维辐射方向图，且每个平面都包括Eq和Ef两个方向。从图中可以看出天线的全向性较好。
图6为测试的天线增益和辐射效率图，在GSM850/900频段，天线的增益为-1.24~2.92dBi，辐射效率为34.52%~83.46%；在DCS/PCS/UMTS频段，增益为1.47~2.84dBi，辐射效率为61.33%~92.35%；在LTE2500频段，增益为0.2~2.14dBi，辐射效率大于42.55%。
图7为天线在24dBm的输入功率下，相对应频率处的1g和10g脑组织的SAR值以及回波损耗，该手机天线在频率为0.86GHz处的SAR≤0.966g/mW，在频率为0.92GHz处的SAR≤0.519g/mW，在频率为1.92GHz处的SAR≤0.784g/mW，在频率为2.595GHz处的SAR≤0.183g/mW，满足中国和欧洲的手机辐射标准2g/mW和美国的1.6g/mW。

Claims (4)

1.一种多波段金属边框手机天线，包括金属边框（1），电路板（11）、第一馈电辐射枝节（5）、第二馈电辐射枝节（6）、第一耦合枝节（7）、第二耦合枝节（9），其特征在于：所述金属边框（1）的顶端两侧有两条缝隙，将金属边框（1）分割成两部分：下方U型边框与接地板（10）相连，上方短金属框（8）构成天线的一部分；所述接地板（10）覆盖在电路板（11）的下部；在电路板（11）上方矩形区域内有第一馈电辐射枝节（5）、第二馈电辐射枝节（6）、第一耦合枝节（7）、第二耦合枝节（9），其中第一馈电辐射枝节（5）通过馈电端口（2）与接地板（10）相连，第二馈电辐射枝节（6）与接地板（10）相连，第一馈电辐射枝节（5）和第二馈电辐射枝节（6）之间通过电感（4）并联在一起；在第一馈电辐射枝节（5）的中间有一个电容（3）；在第一馈电辐射枝节（5）的左侧有一个第一耦合枝节（7），第一耦合枝节（7）将金属边框（1）和接地板（10）连接在一起；在第一馈电辐射枝节（5）的右侧有一个第二耦合枝节（9），第二耦合枝节（9）连接在金属边框（1）的顶端。
2.根据权利要求1所述的多波段金属边框手机天线，其特征在于：所述金属边框（1）顶端两侧有两条缝隙，中间分离出来的短金属框（8）与第一馈电辐射枝节（5）连接，构成天线的一部分。
3.根据权利要求1所述的多波段金属边框手机天线，其特征在于：所述第二馈电辐射枝节（6）与第一馈电辐射枝节（5）之间通过一个电感（4）并联，通过调节电感（4）的大小更好地实现低频匹配；第一馈电辐射枝节（5）中间有一个电容（3），通过调节电容（3）的大小更好的实现高频匹配。
4.根据权利要求1所述的多波段金属边框手机天线，其特征在于：调节第一馈电辐射枝节（5）能够调谐天线在1800MHz的辐射性能，调节第二馈电辐射枝节（6）能够调谐天线在900MHz的辐射性能，调节第一耦合枝节（7）能够调谐天线在2500MHz的辐射性能，调节第二耦合枝节（9）能够调谐天线在1800MHz的辐射性能。
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