CN106848607A - 一种天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种天线装置。该天线装置包括：设有馈电点和接地点的电路板，容置电路板的壳体，壳体上设有天线辐射体，天线辐射体包括一个在多频带工作的环形天线及与环形天线间隔分离的在高频带工作的容性馈电单元；环形天线的一端电连接电路板上的一匹配电路，另一端电连接接地点；容性馈电单元连接馈电点，容性馈电单元与部分环形天线平行设置以实现容性馈电；匹配电路包含一电感和与电感并联电连接的射频可调电容以实现对环形天线的低频调谐从而覆盖整个低频。本发明实施方式相对于现有技术而言，只需切换3至4个状态就可实现通信全频段的覆盖。

Description

一种天线装置
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种天线装置。
背景技术
随着通信技术的迅猛发展，LTE(Long Term Evolution，长期演进)要求天线覆盖的频段越来越宽，而低频(698-960MHz)及高频(LTE band11&21)这两个频段比较难以实现。现有技术中，通常通过增加射频开关(RF switch)或者调谐器(tuner)分状态来实现上述低频及高频，或者通过多个天线分频段实现。但本发明的发明人发现，现有技术中分状态实现时，很难满足CA要求或需要切换很多状态才能实现，过程极为繁琐；而通过多个天线分频段实现时，该多个天线不仅会占用更多的面积，增加堆叠的复杂度，还会引入多天线之间的隔离度问题。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种天线装置，使得只需要切换较少的状态就可实现通信全频段的覆盖，降低复杂度。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种天线装置，包括设有馈电点和接地点的电路板，容置电路板的壳体，壳体上设有天线辐射体，天线辐射体包括一个在多频带工作的环形天线及与环形天线间隔分离的在高频带工作的容性馈电单元；环形天线的一端电连接电路板上的一匹配电路，另一端电连接接地点；容性馈电单元连接馈电点，容性馈电单元与部分环形天线平行设置以实现容性馈电；匹配电路包含一电感和与电感并联电连接的射频可调电容以实现对环形天线的低频调谐从而覆盖整个低频。
本发明实施方式相对于现有技术而言，可通过调整匹配电路，实现低频调谐，从而覆盖LTE整个低频频段(698-960MHz)。同时，通过环形天线的低频高次谐振(二次谐振和三次谐振)和连接在馈电点的容性馈电单元的高频谐振，即可覆盖中高频频段(1710-2690MHz)，以及日本LTE频段(即LTE band11&21)或GPS/GLONASS频段，或同时实现日本LTE频段和GPS/GLONASS频段的覆盖。这种实现方式既能满足CA要求，且只需要切换3至4个状态就可实现通信全频段的覆盖，复杂度远远低于传统的方式。
进一步地，环形天线的谐振范围在698-960MHz之间，并通过匹配电路中的电感元件使环形天线的环形路径实际长度不大于谐振频率的二分之一波长。
进一步地，环形天线通过射频可调电容元件值实现谐振位置调谐，环形天线的高次谐振覆盖LTE频段band11&21和/或gps、GLONASS频段的中高频频段。
进一步地，环形天线的有效电长度为低频的1/2波长。
进一步地，环形天线包括：与接地点电连接并朝远离电路板方向水平延伸出的第一辐射部、由第一辐射部向上弯折延伸出的第二辐射部、由第二辐射部朝远离电路板方向水平延伸出的第三辐射部、由第三辐射部朝靠近馈电点且平行电路板方向延伸出的第四辐射部、由第四辐射部向靠近壳体边缘的方向向下弯折延伸出的第五辐射部、由第五辐射部朝靠近接地点且平行电路板方向延伸出的第六辐射部、由第六辐射部延伸出的与第五辐射部相对设置的第七辐射部、由第七辐射部朝靠近接地点且平行于电路板的方向延伸出的第八辐射部、由第八辐射部朝靠近电路板方向弯折延伸出的第九辐射部、由第九辐射部向下弯折延伸出的第十辐射部、由第十辐射部朝靠近电路板方向弯折延伸出的第十一辐射部，第十一辐射部连接匹配电路。
进一步地，容性馈电单元包括与电路板平行设置的第十二辐射部及分布在第十二辐射部两侧并与第十二辐射部连接的第十三辐射部、第十四辐射部；第十四辐射部电连接馈电点。
进一步地，容性馈电单元的有效电长度为高频的1/4波长。
进一步地，电感的取值范围在15至100纳亨之间。
进一步地，可调电容的取值范围在0.3至8皮法之间。
进一步地，可调电容的取值范围在0.9至2.2皮法之间。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的天线的结构示意图；
图2是本根据本发明第一实施方式的天线的回波损耗图；
图3是根据本发明第一实施方式的天线的效率图。
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的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种天线装置。如图1所示，该天线装置包括电路板1、容置电路板1的壳体2及设置在壳体2上的天线辐射体。
电路板1设有馈电点11、接地点12及匹配电路13。天线辐射体包括一个在多频带工作的环形天线3及与环形天线间隔分离的在高频带工作的容性馈电单元4。环形天线3的一端电连接接地点12，另一端电连接匹配电路13；容性馈电单元4电连接馈电点11。容性馈电单元4与部分环形天线3平行设置以实现容性馈电。
本实施方式中，匹配电路13中包含一电感及与电感并联电连接的射频可调电容，以实现对该环形天线的低频调谐。值得一提的是，本实施方式中环形天线的谐振范围在698-960MHz之间，不难发现，其覆盖了LTE整个低频频段。
该电感的取值范围优选在15至100nH之间，然并不应以此为限，在实际应用中，该电感的取值也可以更大(大于100nH)或更小(小于15nH)，本实施方式对此不做限定。通过该电感元件，可使环形天线的环形路径实际长度不大于谐振频率的二分之一波长，从而达到缩小天线尺寸的目的，在实际应用中，本实施方式中天线的尺寸可缩小到51mm以内，在本实施方式中，环形天线的有效电长度可为低频的1/2波长甚至更小。
可调电容的取值范围可在0.3至8pF之间。通过调节该可调电容的电容值可实现谐振位置调谐，本实施方式中环形天线的高次谐振可覆盖LTE频段band11&21和/或gps、GLONASS频段。具体地，环形天线的低频二次谐振可覆盖日本LTE频段(即LTE band11&21)和GPS频段，低频三次谐振可实现2.5-2.69GHz频段的覆盖。容性馈电单元的高频谐振则介于上述低频二次谐振及低频三次谐振(即两个低频高次谐振)之间，可实现2.4-2.5GHz频段的覆盖。
值得一提的是，容性馈电单元的有效电长度可为高频的1/4波长。
具体地说，本实施方式中，环形天线3包括与接地点12电连接并朝远离电路板1方向水平延伸出的第一辐射部301、由第一辐射部301向上弯折延伸出的第二辐射部302、由第二辐射部302朝远离电路板1方向水平延伸出的第三辐射部303、由第三辐射部303朝靠近馈电点11且平行于电路板1的方向延伸出的第四辐射部304、由第四辐射部304向靠近壳体边缘的方向向下弯折延伸出的第五辐射部305、由第五辐射部305朝靠近接地点12且平行于电路板1的方向延伸出的第六辐射部306、由第六辐射部306延伸出的与第五辐射部305相对设置的第七辐射部307、由第七辐射部307朝靠近接地点12且平行于电路板1的方向延伸出的第八辐射部308、由第八辐射部308朝靠近电路板1方向弯折延伸出的第九辐射部309、由第九辐射部309向下弯折延伸出的第十辐射部310、由第十辐射部310朝靠近电路板1方向弯折延伸出的第十一辐射部311，第十一辐射部311连接匹配电路13。第九辐射部309、第十辐射部310及第十一辐射部311，分别与第三辐射部303、第二辐射部302及第一辐射部301相对设置。
容性馈电单元4包括与电路板平行设置的第十二辐射部401及分布在第十二辐射部两侧并与第十二辐射部连接的第十三辐射部402、第十四辐射部403；第十四辐射部403电连接馈电点11。
本实施方式中，环形天线4的基波工作在低频，低频谐振的中心频率为0.9GHz，低频二次谐振的中心频率为1.5GHz，低频三次谐振的中心频率为2.6GHz；寄生天线工作在高频，其高频谐振的中心频率为2.2GHz。
本实施方式中，天线的净空区为8mm，四种状态下(即低频谐振状态、低频二次谐振状态、低频三次谐振状态及高频谐振状态)全频带的回波损耗(return loss)如图2所示。四种状态下，天线效率如图3所示。
本实施方式，可通过调整匹配电路(调节可调电容接入电路的电容值)，实现低频调谐，从而覆盖LTE整个低频频段(698-960MHz)。同时，通过环形天线的低频高次谐振(二次谐振和三次谐振)和与馈电点电连接的容性馈电单元的高频谐振，即可覆盖中高频频段(1710-2690MHz)，以及日本LTE频段(即LTE band11&21)或GPS/GLONASS频段，或同时实现日本LTE频段和GPS/GLONASS频段的覆盖。这种实现方式既能满足CA要求，且只需要切换3至4个状态就可实现通信全频段的覆盖，复杂度远远低于传统的方式。
本发明的第二实施方式涉及一种天线装置。第二实施方式与第一实施方主要区别之处在于，第一实施方式中，可调电容的取值范围在0.3至8pF之间；而第二实施方式中，可调电容的取值范围在0.9至2.2pF之间。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种天线装置，包括设有馈电点和接地点的电路板，容置电路板的壳体，所述壳体上设有天线辐射体，其特征在于，所述天线辐射体包括一个在多频带工作的环形天线及与环形天线间隔分离的在高频带工作的容性馈电单元；
所述环形天线的一端电连接所述电路板上的一匹配电路，另一端电连接所述接地点；所述容性馈电单元连接所述馈电点,所述容性馈电单元与部分环形天线平行设置以实现容性馈电；所述匹配电路包含一电感和与所述电感并联电连接的射频可调电容以实现对所述环形天线的低频调谐从而覆盖整个低频。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述环形天线的谐振范围在698-960MHz之间，并通过匹配电路中的电感元件使环形天线的环形路径实际长度不大于谐振频率的二分之一波长。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述环形天线通过射频可调电容元件值实现谐振位置调谐，环形天线的高次谐振覆盖LTE频段band11&21和/或gps、GLONASS频段的中高频频段。
4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述环形天线的有效电长度为低频的1/2波长。
5.根据权利要求1或4所述的天线装置，其特征在于，所述环形天线包括：与接地点电连接并朝远离电路板方向水平延伸出的第一辐射部、由第一辐射部向上弯折延伸出的第二辐射部、由第二辐射部朝远离电路板方向水平延伸出的第三辐射部、由第三辐射部朝靠近馈电点且平行电路板方向延伸出的第四辐射部、由第四辐射部向靠近壳体边缘的方向向下弯折延伸出的第五辐射部、由第五辐射部朝靠近接地点且平行电路板方向延伸出的第六辐射部、由第六辐射部延伸出的与第五辐射部相对设置的第七辐射部、由第七辐射部朝靠近接地点且平行于电路板的方向延伸出的第八辐射部、由第八辐射部朝靠近电路板方向弯折延伸出的第九辐射部、由第九辐射部向下弯折延伸出的第十辐射部、由第十辐射部朝靠近电路板方向弯折延伸出的第十一辐射部，所述第十一辐射部连接所述匹配电路。
6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述容性馈电单元包括与所述电路板平行设置的第十二辐射部及分布在第十二辐射部两侧并与第十二辐射部连接的第十三辐射部、第十四辐射部；
所述第十四辐射部电连接所述馈电点。
7.根据权利要求1或6所述的天线装置，其特征在于，所述容性馈电单元的有效电长度为高频的1/4波长。
8.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，所述电感的取值范围在15至100纳亨之间。
9.根据权利要求1或8所述的天线装置，其特征在于，所述可调电容的取值范围在0.3至8皮法之间。
10.根据权利要求9所述的天线装置，其特征在于，所述可调电容的取值范围在0.9至2.2皮法之间。
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