CN107851903B - 用于lte的宽带天线模块 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于LTE的宽带天线模块，该用于LTE的宽带天线模块被配置成借助于耦合短路引脚的形成通过形成在低频带内谐振的辐射图案来增加LTE频段的低频带宽。所公开的用于LTE的宽带天线模块包括：馈电引脚和直接短路引脚，该馈电引脚和直接短路引脚在印刷电路板的一侧上彼此间隔开；耦合短路引脚，该耦合短路引脚由导电材料形成在印刷电路板的另一表面上并且被连接到接地平面；以及辐射贴片天线，该辐射贴片天线包括电介质和形成在电介质的外周的辐射图案并且被安装在印刷电路板的一个表面上，其中，辐射贴片天线的辐射图案与馈电引脚和直接短路引脚相连接并且以重叠方式被耦接至耦合短路引脚。

Description

用于LTE的宽带天线模块
技术领域
本发明的示例性实施例涉及一种用于长期演进(LTE)的宽带天线模块，更特别地涉及一种被嵌入在便携设备中并执行LTE通信的用于LTE的宽带天线模块(BROADBANDANTENNA MODULE FOR LONG TERM EVOLUTION)。
背景技术
随着智能手机、平板电脑等便携终端的普及的增加，通信网络的数据使用量也在迅速增加。
在通常被称为3G的传统的移动无线移动通信方案中，突然增加的数据使用量可能得不到处理，因此发生了诸如掉话、无线网络连接失败等问题。
为此，研发了改进数据传输率的长期演进(LTE)通信标准。LTE通信标准通常被称为4G，并且已经被普及为便携终端的通信标准。
近年来，由于LTE频带在韩国及国外的扩展，LTE通信标准可以使用704MHz至894MHz和1710MHz至2170MHz的频带。
相比较3G通信标准的频带(例如，824MHz至894MHz和1710MHz至2170MHz)而言，LTE通信标准的低频带(基带)的带宽增加了。
因此，需要用于使LTE频带的低频带(基带)的带宽增加的天线模块。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供一种用于LTE的宽带天线模块，在该用于LTE的天线模块中，通过形成耦合短路引脚形成在LTE频段的低频带中谐振的辐射图案以增加LTE频段的低频带宽。
技术方案
根据本发明的实施例，用于LTE的宽带天线模块包括：馈电引脚，形成在印刷电路板的一个表面上；直接短路引脚，形成为在印刷电路板的一个表面上并与馈电引脚间隔开；耦合短路引脚，形成在印刷电路板的另一表面上并且被连接至接地平面，该接地平面形成在印刷电路板的另一表面上；以及辐射贴片天线，被配置成包括电介质和形成在电介质的外周的辐射图案，并且被安装在印刷电路板的一个表面上，其中，辐射贴片天线被安装在印刷电路板的一个表面上，以使得辐射图案的一部分被直接连接到馈电引脚，辐射图案的另一部分被直接连接到直接短路引脚，并且辐射图案的又一部分与耦合短路引脚重叠并且以耦合方式与耦合短路引脚连接。
辐射图案可以包括第一辐射图案，该第一辐射图案被直接连接到馈电引脚和直接短路引脚以在第一频带内谐振，所述第一频带是LTE频带的高频带。
辐射图案还可以包括第二辐射图案，该第二辐射图案被直接连接到形成在印刷电路板的一个表面上的馈电引脚并且被耦接至形成在印刷电路板的另一表面上的耦合短路引脚，以在第二频带内谐振，所述第二频带是LTE频带的低频带，并且第二频带可以是比第一频带低的频带。
直接短路引脚可以由导电材料形成，并且被连接到接地平面，所述接地平面形成在印刷电路板的一个表面上。
耦合短路引脚可以至少与直接短路引脚的一部分以及形成在印刷电路板的一个表面上的接地平面的一部分重叠。
技术效果
根据本发明，在用于LTE的宽带天线模块中，通过耦合短路引脚形成在低频带中谐振的辐射图案，以使得能够通过该辐射图案和耦合短路引脚之间的耦合效应形成在低频带内谐振的辐射图案。
此外，在用于LTE的宽带天线模块中，耦合短路引脚与直接短路引脚的一部分以及连接到直接短路引脚的接地平面的一部分重叠，以使得能够通过辐射图案和耦合短路引脚之间的耦合效应形成在低频带内谐振的辐射图案。
此外，在用于LTE的宽带天线模块中，通过耦合短路引脚形成用于低频带的辐射图案，以使得能够增加所有LTE频段中的低频带的带宽和效率。
此外，在用于LTE的宽带天线模块中，通过耦合短路引脚形成用于低频带的辐射图案，以使得能够增加所有LTE频段中的低频带的带宽和效率。
附图说明
图1为用于描述根据本发明的实施例的用于LTE的宽带天线模块的视图；
图2为用于描述图1的馈电引脚的视图；
图3为用于描述图1的耦合短路引脚的视图；以及
图4至图9为用于描述根据依据本发明的实施例的用于LTE的天线模块的配置的宽带特性的视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例，以使本发明涉及的领域的技术人员可以容易地实践本发明的技术思想。首先，需要注意的是，在给每个附图的元件添加附图标记时，虽然在不同的附图中示出了相同的元件，但是相同的附图标记指代相同的元件。此外，在描述本发明的实施例时，当确定对已知功能或配置的详细描述可能使本发明的要点模糊不清时，将省略该详细描述。
参见图1，根据本发明的实施例的用于LTE的宽带天线模块被配置成包括辐射贴片天线100、馈电引脚200、直接短路引脚300和耦合短路引脚400。此处，馈电引脚200、直接短路引脚300和耦合短路引脚400也可以被描述为馈电端子、直接短路端子和耦合短路端子。
辐射贴片天线100被配置成包括电介质120和辐射图案140，该辐射图案140形成在电介质120上。此处，电介质120是通过烧结诸如陶瓷之类的介电材料而形成的。辐射图案140是通过在电介质120的表面上印刷或电镀导电材料而形成的。此处，辐射图案140可以被配置为诸如镍、金、铜、银等等之类的导电材料。
辐射贴片天线100被安装在嵌入在便携终端中的印刷电路板500的一个表面上。因此，辐射图案140被连接到形成在印制电路板500上的馈电引脚200、直接短路引脚300和耦合短路引脚400。
此时，辐射图案140被直接连接到馈电引脚200和直接短路引脚300，该馈电引脚200和直接短路引脚300在预定位置处形成在印刷电路板500的一个表面(例如上表面)上。辐射图案140与形成在印刷电路板500的另一表面(例如下表面)上的耦合短路引脚400连接，同时以耦合方式在预定位置处以预定间隔(即，与印刷电路板500的厚度对应的间隔)和耦合短路引脚400间隔开。
作为辐射贴片天线100，对以平面倒F天线(PIFA)的形式的宽带天线进行配置，该宽带天线包括通过与馈电引脚200、直接短路引脚300以及耦合短路引脚400连接而在高频带(1710MHz至2170MHz)内谐振的第一辐射图案和在低频带(704MHz至894MHz)内谐振的第二辐射图案。
馈电引脚200是通过在嵌入在便携终端中的印刷电路板500的一个表面(即上表面)上印刷或电镀导电材料而形成的。此时，馈电引脚200可以由诸如镍、金、铜、银等等之类的导电材料形成。
当辐射贴片天线100被安装在印刷电路板500中时，馈电引脚200通过与辐射图案120相接触而被直接连接。此时，馈电引脚200被连接到安装在印刷电路板500上的信号处理模块(未示出)。
馈电引脚200将从信号处理模块提供的电能馈送给辐射图案140。为此，如图2所示，馈电引脚200在印刷电路板500的一个表面(即，辐射贴片天线100被安装的表面)上形成为预定形状(例如矩形形状)。当辐射贴片天线100被安装在印刷电路板500的一个表面上时，馈电引脚200通在预定位置处被连接到辐射图案140以给辐射图案140馈送电能。
直接短路引脚300形成在嵌入在便携终端中的印刷电路板500上。直接短路引脚300是通过在印刷电路板500的一个表面上印刷或电镀导电材料而形成的。此时，直接短路引脚300被连接到接地平面520，该接地平面520形成在印刷电路板500的一个表面上。直接短路引脚300形成为以预定间隔与形成在印刷电路板500的一个表面上的馈电引脚200间隔开。
当辐射贴片天线100被安装在印刷电路板500上时，直接短路引脚300在预定位置处被直接连接到辐射图案140。
耦合短路引脚400形成在嵌入在便携终端中的印刷电路板500的另一表面上。耦合短路引脚400是通过在印刷电路板500的另一表面上印刷或电镀导电材料而形成的。
此时，如图3所示，耦合短路引脚400被连接到接地平面540，该接地平面540形成在印刷电路板500的另一表面上。耦合短路引脚400被放置成至少与形成在印刷电路板500的一个表面上的直接短路引脚300的一部分以及接地平面520的一部分重叠。此时，当耦合短路引脚400形成在印刷电路板500的另一表面上时，耦合短路引脚400以预定间隔和形成在印刷电路板500的一个表面上的直接短路引脚300以及接地平面520间隔开。此处，耦合短路引脚400以印刷电路板500的厚度(例如，约1.6mm)或更多与直接短路引脚300间隔开。
当耦合短路引脚400形成在印刷电路板500的另一表面上时，耦合短路引脚400以预定间隔和被安装在印刷电路板500的一个表面上的辐射贴片天线100间隔开。此时，耦合短路引脚400以印刷电路板500的厚度或更多与辐射贴片天线100间隔开。
耦合短路引脚400形成为与被放置在印刷电路板500的一个表面上的辐射图案140的预定区域重叠。因此，耦合短路引脚400以耦合方式在重叠的区域处与辐射图案140连接。
通过上文描述的配置，辐射贴片天线100具有第一辐射图案142，该第一辐射图案142形成为在约为1710MHz至2170MHz的高频带内谐振。即就是说，辐射贴片天线100在预定区域处与直接短路引脚300连接(相接触)。辐射贴片天线100具有第一辐射图案142，该第一辐射图案142形成为通过与连接的直接短路引脚300阻抗匹配来在高频带内谐振，所述阻抗匹配可以由如图4中的等效电路指示。
此外，辐射贴片天线100具有第二辐射图案144，该第二辐射图案144形成为在约为704MHz至894MHz的低频带内谐振。即就是说，如图5所示，辐射贴片天线100以耦合方式与耦合短路引脚400电连接，该耦合短路引脚400以预定间隔(即，以印刷电路板500的厚度或更多)通过印刷电路板500与辐射贴片天线100间隔开。辐射贴片天线100具有第二辐射图案144，该第二辐射图案144形成为通过经耦合短路引脚400耦合第一辐射图案142中流通的电流的一部分在低频带内谐振。
因此，如图6所示，用于LTE的宽带天线模块被操作为接收低频带和高频带两种LTE信号的宽带天线。此时，作为用于LTE的宽带天线模块，对以表示为在低频带和高频带内谐振的等效电路的PIFA形式的宽带天线进行配置。
参见图7，在传统的用于LTE的天线模块中，在低频带内形成约为213MHz的带宽，而在高频带内形成约为580MHz的带宽。
相反地，在根据本发明的实施例的用于LTE的天线模块中，在低频带内形成约为273MHz的带宽，而在高频带内形成约为711MHz的带宽。
基于以上，可以理解的是，在用于LTE的宽带天线模块中，在低频带内带宽扩大了约60MHz，并且在高频带内带宽扩大了约131MHz。这意味着相比较传统的用于LTE的天线模块而言，在低频带内带宽扩大了约30％，并且在高频带内带宽扩大了约22％。
因此，在宽带天线模块中，耦合短路引脚400形成在印刷电路板500的另一表面(即后表面)上，以使得在用于LTE的频带内，在低频带内带宽增加了约30％，并且在高频带内带宽增加了约22％。
参照图8来描述和比较传统的用于LTE的天线模块和根据本发明的实施例的LTE所使用的每个频段的效率和增益。
首先，在使用704MHz至716MHz的上行频率和734MHz至746MHz的下行频率的LTE17频段中，传统的用于LTE的天线模块的效率约为44.04％至50.40％，而根据本实施例的用于LTE的天线模块的效率约为51.83％至72.12％。
基于以上，可以理解的是，用于LTE的宽带天线模块的效率在LTE17带宽的上行频带内增加了约2％至9％，并且在下行频带内增加了约14％至22％。
接下来，在使用824MHz至849MHz的上行频率和869MHz至894MHz的下行频率的LTE5(GMS850，WCDMA5)频段中，传统的用于LTE的天线模块的效率约为40.21％至50.00％，而根据本实施例的用于LTE的天线模块的效率约为46.58％至60.45％。
基于以上，可以理解的是，用于LTE的宽带天线模块的效率在LTE17带宽的上行频带内增加了约9％至10％，并且在下行频带内增加了约5％至6％。
接下来，在使用1850MHz至1910MHz的上行频率和1930MHz至1990MHz的下行频率的LTE2(WCDMA2)频段中，传统的用于LTE的天线模块的效率约为44.21％至50.00％，而根据本实施例的用于LTE的天线模块的效率约为46.58％至60.45％。
基于此，可以理解的是，用于LTE的宽带天线模块的效率在LTE2频段的上行频带内增加了约15％至22％，而在下行频带内增加了约27％。
接下来，在使用1710MHz至1755MHz的上行频率和2110MHz至2155MHz的下行频率的LTE4(WCDMA4)频段中，传统的用于LTE的天线模块的效率约为39.54％至70.26％，而根据本实施例的用于LTE的天线模块的效率约为51.67％至78.70％。
基于此，可以理解的是，用于LTE的宽带天线模块的效率在LTE5频段的上行频带内减小了约3％至19％，但在下行频带内增加了约33％至37％。
如上文所描述的，在用于LTE的宽带天线模块中，通过耦合短路引脚形成在低频带中谐振的辐射图案，以使得能够通过辐射图案和耦合短路引脚之间的耦合效应形成在低频带内谐振的辐射图案。
此外，在用于LTE的宽带天线模块中，耦合短路引脚与直接短路引脚的一部分以及连接到直接短路引脚的接地平面的一部分重叠，以使得能够通过辐射图案和耦合短路引脚之间的耦合效应形成在低频带内谐振的辐射图案。
此外，在用于LTE的宽带天线模块中，通过耦合短路引脚形成用于低频带的辐射图案，以使得能够增加所有LTE频段中的低频带的带宽和效率。
此外，在用于LTE的宽带天线模块中，通过耦合短路引脚形成用于低频带的辐射图案，以使得能够增加所有LTE频段中的低频带的带宽和效率。
在上文中，已经描述了根据本发明的优选实施例，但是可以进行各种修改，并且需要理解的是，在不脱离本发明的权利要求的范围的情况下，本领域的普通技术人员可以实践各种修改和变化。

Claims (5)

1.一种用于LTE的宽带天线模块，包括：
馈电引脚，形成在印刷电路板的一个表面上；
直接短路引脚，形成为在所述印刷电路板的一个表面上并与所述馈电引脚间隔开，并且所述直接短路引脚被连接到形成在所述印刷电路板的一个表面上的接地平面；
耦合短路引脚，形成在所述印刷电路板的另一表面上并且被连接到形成在所述印刷电路板的另一表面上的接地平面；以及
辐射贴片天线，被配置成包括电介质和形成在所述电介质的外周的辐射图案；
其中，所述辐射贴片天线被安装在所述印刷电路板的一个表面上，以使得所述辐射图案的一部分被直接连接到所述馈电引脚，所述辐射图案的另一部分被直接连接到所述直接短路引脚，并且所述辐射图案的又一部分与所述耦合短路引脚重叠并且以耦合方式与所述耦合短路引脚连接,
并且其中，所述辐射图案包括第一辐射图案，所述第一辐射图案被直接连接到所述馈电引脚和所述直接短路引脚以在第一频带内谐振；所述辐射图案还包括第二辐射图案，所述第二辐射图案被直接连接到所述馈电引脚并且被耦接至所述耦合短路引脚，以在第二频带内谐振。
2.根据权利要求1所述的用于LTE的宽带天线模块，其中，所述第一频带是LTE频带的高频带。
3.根据权利要求2所述的用于LTE的宽带天线模块，其中，所述第二频带是所述LTE频带的低频带，并且
所述第二频带是比所述第一频带低的频带。
4.根据权利要求1所述的用于LTE的宽带天线模块，其中，所述直接短路引脚由导电材料形成。
5.根据权利要求4所述的用于LTE的宽带天线模块，其中，所述耦合短路引脚至少与所述直接短路引脚的一部分以及形成在所述印刷电路板的一个表面上的接地平面的一部分重叠。
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