CN105990673A

CN105990673A - 一种实现印刷缝隙型手机天线小型化与宽带化的方法

Info

Publication number: CN105990673A
Application number: CN201510063626.1A
Authority: CN
Inventors: 宗卫华
Original assignee: Qingdao University
Current assignee: Qingdao University
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2016-10-05

Abstract

本发明公开一种实现印刷缝隙型手机天线小型化与宽带化的方法，解决现有的印刷缝隙型手机天线带宽窄、尺寸大的问题。所述的缝隙位于电路板的地上，由二至三个缝隙单元连接组成阶梯形状，缝隙的左端开路。所述的馈电线采用50Ω微带线与三个金属贴片单元组合形成折合形状，并在终端开路，其开路端与缝隙的开路端指向相同的电路板侧边，馈电线的边界围绕缝隙的边界弯折，易于降低回波损耗实现宽带匹配。金属贴片在地上的投影落在缝隙的内部，不占用电路板的额外面积，保持了天线的小型化。所述的缝隙单元为矩形或者圆形或者椭圆形，所述的金属贴片单元为矩形或者圆形或者椭圆形。本发明结构简单、思路清晰、易于实现，工程应用价值很大。

Description

一种实现印刷缝隙型手机天线小型化与宽带化的方法

技术领域

本发明涉及印刷缝隙型手机天线，特别涉及一种实现印刷缝隙型手机天线小型化与宽带化的方法。

背景技术

印刷缝隙天线具有体积小、重量轻、易于集成等优点，在移动通信、卫星通信等领域中广泛应用。而这些通信系统的终端设备要求天线具有小型化和宽带化的特性。例如安装在手机、笔记本、智能手表等设备内的天线需要具有体积小、重量轻的小型化特性，同时要支持移动通信的第二代（Second Generation，2G）、第三代（Third Generation，3G）、第四代（Fourth Generation，4G）、以及无线保真（Wireless Fidelity，WiFi）等多个工作频段，这就要求天线具有多频化与宽带化的特性。应用于手机内部的天线主要有五种基本类型：安装在手机塑料外壳上的平面倒F天线（Planar Inverted-F Antenna，PIFA）、单极天线以及印刷在手机电路板上的印刷PIFA、印刷单极、印刷缝隙天线。相对于其它类型天线，印刷缝隙天线具有低SAR、天线性能受人体环境影响小等优点，但是由于缺乏明确的理论模型，对于印刷缝隙天线的设计思路不清晰，目前已有的设计方法缺乏灵活性和多样性，存在面积大、带宽窄的缺点。本发明致力于解决印刷缝隙型手机天线设计中的带宽和体积的问题，提供实现印刷缝隙型手机天线小型化与宽带化的方法。

发明内容

一种实现印刷缝隙型手机天线小型化和宽带化的方法，所述的缝隙天线印刷在手机电路板上，包括三层结构：介质板、设置于介质板底面的地、设置于介质板顶面的馈电线。所述的缝隙位于电路板的地上，采用阶梯形状的一端开路一端闭合结构。所述的馈电线采用弯折、阶梯形状的开路结构。

所述的缝隙由二至三个缝隙单元连接形成阶梯形状，缝隙的一端开路另外一端闭合。

所述的馈电线由50Ω微带线与三个金属贴片单元连接组成阶梯形状，所述的金属贴片在终端开路，其开路端与缝隙的开路端指向相同的电路板侧边，其特征在于阶梯状金属贴片的边界围绕缝隙的边界弯折。

本发明与现有技术相比较，具有如下突出实质性特点和显著优点：

（1）本发明的缝隙采用阶梯形状的一端开路一端闭合的阶梯结构，易于实现缝隙的小型化，同时阶梯形状可以在地上的金属部分形成阶梯形的辐射区域，易于降低回波损耗，实现宽带匹配。

（2）本发明的馈电线采用阶梯形状、沿缝隙边界弯折、与缝隙同向开路的结构易于引导电流在地上沿着缝隙分布，降低回波损耗实现宽带匹配。

（3）本发明的馈电线的金属贴片部分在地上的投影落在缝隙的内部，不占用电路板的额外面积，保持了天线的小型化。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明实施例3的结构示意图。

图4为本发明实施例4的结构示意图。

图5为本发明实施例5的结构示意图。

图6为本发明实施例1在s=31m时的回波损耗仿真图。

图7为本发明实施例1在s=59mm时的回波损耗仿真图。

图8为本发明实施例1在s=74mm时的回波损耗仿真图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例作详细说明：

实施例一：

参见图1，一种实现印刷缝隙型手机天线小型化与宽带化的方法，缝隙天线印刷在手机电路板上，包括三层结构：介质板（1）、设置于介质板底面的地（2）、设置于介质板顶面的馈电线（3）。所述的缝隙位于电路板的地（2）上，由（21）和（22）两部分连接组成，其中（21）采用矩形，（22）采用圆形，二者连接形成阶梯形状，（21）在电路板的（11）侧边开路。所述的馈电线采用50Ω微带线（30）与三个金属贴片（31）、（32）、（33）连接组成，其中（31）、（33）为矩形，（32）为圆形，三者连接形成阶梯结构，（31）的开路端指向电路板的侧边（11），（31）、（32）、（33）在地上的投影处于缝隙（21）、（22）的内部。

在本实施例中，通过优化天线的尺寸参数可以得到极宽的带宽。

较佳的，s在25-35mm范围内，可以覆盖GPS、GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500、WiFi2000、WiFi5800、WiMax、UWB中的多个频段。图6显示了s=31mm时的回波损耗的仿真结果。

较佳的，s在55-75mm范围内，可以覆盖LTE700、GSM800、GSM900、UMTS、LTE2300、LTE2500、WiFi2000、WiFi5800、WiMax、UWB中的多个频段。图7显示了s=59mm时的回波损耗的仿真结果，图8显示了s=74mm时的回波损耗的仿真结果。

实施例二：

参见图2，一种实现印刷缝隙型手机天线小型化与宽带化的方法，缝隙天线印刷在手机电路板上，包括三层结构：介质板（1）、设置于介质板底面的地（2）、设置于介质板顶面的馈电线（3）。所述的缝隙位于电路板的地（2）上，由（21）、（22）、（25）三部分连接组成，其中（21）采用矩形，（22）采用圆形，二者连接形成阶梯形状，（21）在电路板的（11）侧边开路，（25）是缝隙的横向部分在电路板纵向的延伸。所述的馈电线采用50Ω微带线（30）与三个金属贴片（31）、（32）、（33）连接组成，其中（31）、（33）为矩形，（32）为圆形，三者连接形成阶梯结构，（31）的开路端指向电路板的侧边（11），（31）、（32）、（33）在地上的投影处于缝隙（21）、（22）的内部。

实施例三：

参见图3，一种实现印刷缝隙型手机天线小型化与宽带化的方法，缝隙天线印刷在手机电路板上，包括三层结构：介质板（1）、设置于介质板底面的地（2）、设置于介质板顶面的馈电线（3）。所述的缝隙位于电路板的地（2）上，由（21）、（22）、（23）连接组成，其中（21）、（23）采用矩形，（22）采用圆形，三者连接形成阶梯形状，（21）在电路板的（11）侧边开路。所述的馈电线采用50Ω微带线（30）与三个金属贴片（31）、（32）、（33）连接组成，其中（31）、（33）为矩形，（32）为圆形，三者连接形成阶梯结构，（31）的开路端指向电路板的侧边（11），（31）、（32）、（33）在地上的投影处于缝隙（21）、（22）、（23）的内部。

实施例四：

参见图4，一种实现印刷缝隙型手机天线小型化与宽带化的方法，缝隙天线印刷在手机电路板上，包括三层结构：介质板（1）、设置于介质板底面的地（2）、设置于介质板顶面的馈电线（3）。所述的缝隙位于电路板的地（2）上，由（21）和（22）两矩形连接组成阶梯结构，其中（21）在电路板的（11）侧边开路。所述的馈电线采用50Ω微带线（30）与三个矩形金属贴片（31）、（32）、（33）连接组成阶梯结构，（31）的开路端指向电路板的侧边（11），（31）、（32）、（33）在地上的投影处于缝隙（21）、（22）的内部。

实施例五：

参见图5，一种实现印刷缝隙型手机天线小型化与宽带化的方法，缝隙天线印刷在手机电路板上，包括三层结构：介质板（1）、设置于介质板底面的地（2）、设置于介质板顶面的馈电线（3）。所述的缝隙位于电路板的地（2）上，由（21）、（22）、（23）三个矩形连接形成阶梯结构，其中（21）在电路板的（11）侧边开路。所述的馈电线采用50Ω微带线（30）与三个矩形金属贴片（31）、（32）、（33）连接组成阶梯结构，（31）的开路端指向电路板的侧边（11），（31）、（32）、（33）在地上的投影处于缝隙（21）、（22）、（23）的内部。

Claims

1.一种实现印刷缝隙型手机天线小型化与宽带化的方法，所述的缝隙型手机天线印刷在手机电路板上，包括三层结构：介质板（1）、设置于介质板底面的地（2）、设置于介质板顶面的馈电线（3），所述的缝隙位于电路板的地（2）上，其特征在于缝隙采用阶梯形状的一端开路一端闭合的结构，馈电线（3）采用弯折、阶梯形状的开路结构。

2.根据权利1所述的一种实现印刷缝隙型手机天线小型化与宽带化的方法，其特征在于缝隙由二至三个高度不同的缝隙单元连接组成阶梯形状，其特征在于缝隙单元（21）在电路板的（11）侧边开路，缝隙单元（22）末端闭合，所述的一端开路另一端闭合的阶梯结构易于实现的缝隙的小型化，所述的阶梯形状的缝隙在电路板的地（2）上的金属部分形成阶梯形状的辐射区域，易于降低回波损耗实现宽带匹配。

3.根据权利1所述的一种实现印刷缝隙型手机天线小型化与宽带化的方法，其特征在于馈电线采用50Ω微带线（30）与三个金属贴片单元（31）、（32）、（33）组合形成阶梯形状，金属贴片单元（31）的终端开路，其特征在于（31）的开路端与缝隙（21）的开路端都指向（11）侧边，阶梯状金属贴片的边界围绕缝隙的边界弯折，易于引导地上的电流沿着缝隙边界分布，从而降低回波损耗实现宽带匹配，所述的馈电线的金属贴片（31）、（32）、（33）在地上的投影落在缝隙的内部，不占用电路板的额外面积，保持了天线的小型化。

4.根据权利2所述的缝隙单元为矩形或者圆形或者椭圆形，根据权利3所述的金属贴片单元为矩形或者圆形或者椭圆形。