CN108470972B - 终端天线及终端 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种终端天线及终端，属于无线通信技术领域。该终端天线包括：接地地板、天线支架和天线辐射结构，接地地板与天线支架连接，天线辐射结构分别与接地地板和所述天线支架连接，天线支架具有各向异性。由于天线支架具有各向异性，也即，天线支架的本构参数在某一方向上的分量，与其他任意方向上的分量在数值上不同，这样使得电磁波能够向不同方向辐射，天线支架起到了辅助辐射的作用。本申请通过具有各向异性的天线支架，在不增大终端天线的尺寸的情况下，使得终端天线的带宽和效率也能够满足设计要求，用于终端。

Description

终端天线及终端
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，特别涉及一种终端天线及终端。
背景技术
终端天线是一种接收和发射信号的装置，终端天线是终端不可缺少的组成部分。终端天线的带宽和效率直接影响终端的通信质量。随着无线通信技术的飞速发展，人们对终端天线的带宽和效率提出了更高的要求。
相关技术中，终端天线主要包括接地地板、天线支架和天线辐射结构，天线支架是各向同性的，也即是天线支架的本构参数(本构参数为用于反映材料本质的参数，如相对介电常数)在某一方向上的分量，与其他任意方向上的分量在数值上相同。
在实现本申请的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
终端天线的带宽和效率均与终端天线的尺寸正相关，为了使终端天线的带宽和效率满足设计要求，通常会增大终端天线的尺寸，所以目前的终端天线的尺寸都比较大，限制了终端进一步的小型化、限制了终端结构设计或终端尺寸设计等。
发明内容
为了解决相关技术中终端天线的尺寸都比较大而限制了如终端结构设计的问题，本发明实施例提供了一种终端天线及终端。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种终端天线，终端天线包括：接地地板、天线支架和天线辐射结构，接地地板与天线支架连接，天线辐射结构分别与接地地板和天线支架连接，天线支架具有各向异性。
由于天线支架具有各向异性，也即，天线支架的本构参数在某一方向上的分量，与其他任意方向上的分量在数值上不同。这样使得电磁波能够向不同方向辐射，天线支架起到辅助辐射的作用。所以，采用本申请所述的方案，在不增大终端天线的尺寸的情况下，终端天线的带宽和效率也能够满足设计要求。
可选的，天线支架包括亚波长周期性排列的至少两种材料，至少两种材料的本构参数不同。由本构参数不同的至少两种材料形成具有各向异性的天线支架，使得天线支架起到辅助辐射的作用。示例的，本构参数可以为介电常数、磁导率等。
可选的，接地地板设置有天线净空区域。
设置天线净空区域可以进一步增大终端天线的带宽，提高终端天线的效率，使得终端天线的带宽和效率更容易满足设计要求。
可选的，天线支架为平面层状结构，本构参数为相对介电常数，天线支架由两种材料堆叠而成，两种材料按照亚波长周期间隔设置；
两种材料为第一材料和第二材料，第一材料的厚度不大于第二材料的厚度，第一材料的厚度和第二材料的厚度之和小于终端天线的工作频率的电磁波波长的二分之一，第一材料的相对介电常数大于第二材料的相对介电常数。
可选的，第一材料和第二材料的堆叠方向与接地地板的高度方向垂直。
进一步的，本发明实施例中还可以减小该终端天线的尺寸，实现八分之一波长长度的小尺寸终端天线，缩小了终端天线所使用的占用空间。
可选的，接地地板未设置有天线净空区域。
为了降低设计终端天线的复杂度，接地地板可以不设置天线净空区域。由于天线支架起到辅助辐射的作用，所以在不设置天线净空区域的情况下，本发明实施例提供的终端天线的带宽和效率也能够满足设计要求。
可选的，天线支架内设置有空腔，该空腔用于放置终端的其他金属元器件。
为了使终端天线能够放置其他金属元器件，终端天线的天线支架内可以设置有空腔，且空腔内的金属元器件不会干扰终端天线正常工作。
可选的，第一材料和第二材料的堆叠方向与接地地板的高度方向平行。
本发明实施例中，在减小天线净空区域甚至不设置天线净空区域的情况下，也具有较大的带宽和较高的效率。
可选的，第一材料的相对介电常数大于或等于8，第二材料的相对介电常数为1～6。
可选的，第二材料的相对介电常数为1～4。
可选的，第一材料的厚度和第二材料的厚度之和小于终端天线的工作频率的电磁波波长的五分之一。
可选的，天线支架设置有半导体颗粒、导体颗粒或绝缘体颗粒。通过半导体颗粒、导体颗粒或绝缘体颗粒来调节天线支架材料的本构参数。
可选的，天线支架为柱状阵列结构、孔状阵列结构、环状阵列结构或曲面层状结构。
可选的，终端天线为单频平面倒F天线、多频平面倒F天线、单极子天线或贴片天线。
本发明实施例提供的终端天线适用于不同频段，如低频900MHz、双频(900MHz与1800MHz)、高频(如3500MHz、4500MHz或4650MHz等)等频段。
第二方面，提供了一种终端，终端包括天线系统，天线系统包括第一方面所述的终端天线。
由于天线系统包括的终端天线的天线支架具有各向异性，也即，天线支架的本构参数在某一方向上的分量，与其他任意方向上的分量在数值上不同，这样一来，电磁波能够向不同方向辐射，天线支架起到了辅助辐射的作用，所以在不增大终端天线的尺寸的情况下，终端天线的带宽和效率也能够满足设计要求，保证了终端的通信质量。进一步的，还可以减小该终端天线的尺寸，在不增大终端尺寸的情况下，既能满足终端天线的布置要求，也能满足电池、辐射板等元器件的布置要求。此外，还可以不设置天线净空区域，降低了设计天线终端的复杂度，进而降低了设计终端的复杂度。
可选的，天线系统还包括与终端天线连接的印刷电路板PCB。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
由于终端天线的天线支架具有各向异性，也即，天线支架的本构参数在某一方向上的分量，与其他任意方向上的分量在数值上不同，这样一来，电磁波能够向不同方向辐射，天线支架起到了辅助辐射的作用，所以在不增大终端天线的尺寸的情况下，终端天线的带宽和效率也能够满足设计要求。
附图说明
图1是相关技术中终端天线的结构示意图；
图2-1是本发明实施例提供的一种终端天线的结构示意图；
图2-2是本发明实施例提供的一种终端天线的结构示意图；
图2-3是本发明实施例提供的一种小尺寸双频PIFA的俯视图；
图2-4是图2-3所示PIFA的效率及频带的曲线图；
图2-5是本发明实施例提供的另一种小尺寸双频PIFA的效率及频带的曲线图；
图2-6是本发明实施例提供的又一种小尺寸双频PIFA的效率及频带的曲线图；
图2-7是本发明实施例提供的一种孔状阵列结构的天线支架的示意图；
图2-8是本发明实施例提供的一种柱状阵列结构的天线支架的示意图；
图2-9是本发明实施例提供的一种曲面层状结构的天线支架的示意图；
图3-1是本发明实施例提供的另一种终端天线的结构示意图；
图3-2是本发明实施例提供的一种终端天线的结构示意图；
图3-3是本发明实施例提供的一种双频终端天线的结构示意图；
图3-4是图3-3所示终端天线的效率及频带的曲线图；
图3-5是本发明实施例提供的一种低频终端天线的俯视图；
图3-6是图3-5所示终端天线的效率及频带的曲线图；
图3-7是本发明实施例提供的另一种双频终端天线的俯视图；
图3-8是图3-7所示终端天线的效率及频带的曲线图；
图3-9是本发明实施例提供的再一种终端天线的俯视图；
图3-10是图3-9所示终端天线的侧视图；
图3-11是图3-10所示终端天线的效率及频带的曲线图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
图1示出了相关技术中终端天线的结构示意图，该终端天线包括接地地板10、天线支架20和天线辐射结构30。其中，天线支架20是各向同性的，也即，天线支架20的本构参数在某一方向上的分量，与其他任意方向上的分量在数值上相同。图1中的40为接地点，50为馈电点(馈电点为终端天线与馈线的连接处)。本构参数为用于反映材料本质的参数，示例的，本构参数可以为介电常数、磁导率等。终端天线的带宽和效率直接影响终端(如移动电话)的通信质量，由于终端天线的带宽和效率均与终端天线的尺寸正相关，所以为了使终端天线的带宽和效率满足设计要求，使终端天线满足性能要求，通常会增大终端天线的尺寸，大尺寸终端天线的占用空间较大。由于终端内的大部分空间被电池、辐射板等元器件所占用，所以最后留给大尺寸终端天线的空间较小，这样一来，对终端天线的布置造成影响。如果增大留给大尺寸终端天线的空间，又会对电池、辐射板等元器件的布置造成影响。如果通过增大终端的尺寸来满足终端天线的布置要求，以及电池、辐射板等元器件的布置要求，又会无法满足用户关于小尺寸终端的使用需求。
本发明实施例提供了一种终端天线，如图2-1所示，该终端天线包括：接地地板100、天线支架200和天线辐射结构300。接地地板100与天线支架200连接，天线辐射结构300分别与接地地板100和天线支架200连接。其中，天线支架200具有各向异性。由于天线支架具有各向异性，也即，天线支架的本构参数在某一方向上的分量，与其他任意方向上的分量在数值上不同。这样使得电磁波能够向不同方向辐射，天线支架起到辅助辐射的作用。所以，采用本申请所述的方案，在不增大终端天线的尺寸的情况下，终端天线的带宽和效率(即辐射效率)也能够满足设计要求。图2-1中，400为接地点，500为馈电点。
可选的，天线支架包括亚波长周期性排列的至少两种材料，至少两种材料的本构参数不同。其中，亚波长指的是小于终端天线的工作频率的介质波长的距离范围。该介质波长指的是电磁波在任意介质中的波长。本发明实施例中，至少两种材料的厚度之和处于亚波长的范畴内。示例的，天线支架包括亚波长周期性排列的三种材料，这三种材料分别是材料A、材料B和材料C，那么材料A、材料B和材料C的本构参数各不同。
为了进一步增大终端天线的带宽，提高终端天线的效率，接地地板可以设置有天线净空区域。天线净空区域指的是接地地板上未设置金属地的区域。由于电磁波在辐射的过程中需要较大的空间，所以在接地地板上设置天线净空区域，可以使终端天线的带宽更大，效率更高，使得终端天线的带宽和效率更容易满足设计要求。
示例的，天线支架可以为平面层状结构，本构参数可以为相对介电常数。现以天线支架为平面层状结构，本构参数为相对介电常数为例来说明本发明实施例中的终端天线。其中，相对介电常数表示电介质的极化程度，介质的相对介电常数为介质的介电常数与真空介电常数之比。
图2-2示出了平面层状结构的终端天线的侧视图。参见图2-2，天线支架由两种材料堆叠而成，该两种材料按照亚波长周期间隔设置，该亚波长为两种材料的厚度之和。两种材料为第一材料210和第二材料220。第一材料210的厚度d1不大于第二材料220的厚度d2，也即，第一材料210的厚度可以小于第二材料220的厚度，也可以等于第二材料220的厚度。第一材料210的厚度d1和第二材料220的厚度d2之和小于终端天线的工作频率的电磁波波长的二分之一。进一步的，第一材料210的厚度d1和第二材料220的厚度d2之和小于终端天线的工作频率的电磁波波长的五分之一。图2-2中，100为接地地板，300为天线辐射结构。
参见图2-2，第一材料210的相对介电常数ε1大于第二材料220的相对介电常数ε2。可选的，第一材料的相对介电常数ε1大于或等于8；第二材料的相对介电常数ε2为1～6。进一步的，第二材料的相对介电常数ε2为1～4。
根据第一材料的相对介电常数和第二材料的相对介电常数，可以得到该天线支架各个方向上的等效相对介电常数。具体的，可以按照等效相对介电常数计算公式确定天线支架各个方向上的等效相对介电常数。该等效相对介电常数计算公式为：
Figure BDA0001231713980000041
其中，ε1为第一材料的相对介电常数，ε2为第二材料的相对介电常数，ε⊥为天线支架的第一方向上的等效相对介电常数，ε‖为天线支架的第二方向(第二方向与第一方向垂直)上的等效相对介电常数，d1为第一材料的厚度，d2为第二材料的厚度，f为d1与(d1+d2)之比，(d1+d2)＜＜min(λ1，λ2)，λ1为第一材料的波长，λ2为第二材料的波长，min(λ1，λ2)表示的是λ1和λ2中的最小值，(d1+d2)＜＜min(λ1，λ2)表示的是第一材料和第二材料的厚度之和远小于该最小值。
需要补充说明的是，当本构参数为磁导率时，也可以参考上述等效相对介电常数计算公式确定天线支架各个方向上的磁导率。
参见图2-2，第一材料210和第二材料220的堆叠方向(如图2-2中u所指示的方向)与接地地板100的高度方向(如图2-2中v所指示的方向)垂直。
示例的，图2-3示出了一种小尺寸双频(900MHz(兆赫兹)与1800MHz)平面倒F天线(英文：Planar Inverted F Antenna；简称：PIFA)的俯视图。该PIFA为S型PIFA，该PIFA的尺寸为21mm(毫米)*7mm*6mm，其中，21mm为该PIFA的长度，7mm为该PIFA的宽度，6mm为该PIFA的高度，该PIFA到地的距离为6mm。该PIFA的天线支架材料为陶瓷塑料混合涂层，具有各个方向上的等效相对介电常数。具体的，该PIFA的天线支架由微波介质陶瓷(即第一材料)210和微波介质塑料板(即第二材料)220堆叠而成，微波介质陶瓷与微波介质塑料板的厚度比为3∶5，微波介质陶瓷的相对介电常数为106，微波介质塑料板的相对介电常数为2.5。按照上述等效相对介电常数计算公式可以得到该PIFA的天线支架宽度方向(如图2-3中y所指示的方向)上的等效相对介电常数约等于4，该PIFA的天线支架长度方向(如图2-3中x所指示的方向)上的等效相对介电常数约等于40。图2-3中的100为接地地板，300为天线辐射结构。
图2-4示出了该PIFA230与终端天线231、终端天线232的效率及频带的曲线图，图2-4中，横坐标为频率，单位为GHz(千兆赫兹)，纵坐标为效率。其中，终端天线231的天线支架是各向同性的，天线支架材料为玻璃纤维环氧树脂，该材料的相对介电常数约为4.4，该材料的耐燃等级为FR4，终端天线231的尺寸为30mm*10mm*6mm。终端天线232的天线支架是各向同性的，天线支架材料为微波介质陶瓷，该材料的相对介电常数为18，终端天线232的尺寸为21mm*7mm*6mm。
由图2-4以及各终端天线的尺寸可以得到表1中的数据。表1中的低频频带是图2-4中50％的效率所对应的低频频带。参见图2-4，PIFA230的50％的效率所对应的低频频带为(930～990)MHz。由图2-4和表1可知，该PIFA230与终端天线231相比，该PIFA230的低频带宽与终端天线231的低频带宽相等，但是该PIFA230的占用空间小于终端天线231的占用空间，PIFA230的占用空间约为终端天线231的占用空间的50％；该PIFA230与终端天线232相比，该PIFA230的占用空间等于终端天线232的占用空间，但是该PIFA230的低频带宽大于终端天线232的低频带宽，终端天线232的低频带宽约为PIFA230的低频带宽的33％。所以，本发明实施例提供的PIFA230可以在使用较小的占用空间的情况下保持900MHz的低频带宽(60MHz)不变。
表1
类型 低频频带 低频带宽 占用空间
终端天线231 (890～950)MHz 60MHz 100％
终端天线232 (910～930)MHz 20MHz 49％
PIFA230 (930～990)MHz 60MHz 49％
本发明实施例还提供了另一种小尺寸双频(900MHz与1800MHz)PIFA，该PIFA的俯视图可以参考图2-3。该PIFA的尺寸为21mm*5mm*6mm，该PIFA到地的距离为6mm。该PIFA的天线支架材料为陶瓷塑料混合涂层，具有各个方向上的等效相对介电常数。具体的，该PIFA的天线支架由微波介质陶瓷(即第一材料)和微波介质塑料板(即第二材料)堆叠而成，微波介质陶瓷与微波介质塑料板的厚度比为3∶7，微波介质陶瓷的相对介电常数为133，微波介质塑料板的相对介电常数为2.5。按照上述等效相对介电常数计算公式可以得到该PIFA的天线支架宽度方向(如图2-3中y所指示的方向)上的等效相对介电常数约等于3.6，该PIFA的天线支架长度方向(如图2-3中x所指示的方向)上的等效相对介电常数约等于40。图2-5示出了该PIFA250与终端天线251的效率及频带的曲线图。图2-5中，横坐标为频率，单位为GHz，纵坐标为效率。其中，终端天线251的天线支架是各向同性的，天线支架材料为微波介质陶瓷，该材料的相对介电常数18，终端天线251的尺寸为21mm*5mm*6mm。由图2-5以及各终端天线的尺寸可以得到表2中的数据。表2中的低频频带是图2-5中50％的效率所对应的低频频带。由图2-5和表2可知，本发明实施例提供的PIFA250可以在使用较小的占用空间的情况下实现900MHz的低频辐射，低频带宽为40MHz。而使用同样大小的占用空间的终端天线251无法实现900MHz的低频辐射，低频带宽为0MHz。
表2
Figure BDA0001231713980000061
本发明实施例还提供了另一种小尺寸双频(900MHz与1800MHz)PIFA，该PIFA的俯视图可以参考图2-3。该PIFA的尺寸为15mm*7mm*6mm，该PIFA到地的距离为6mm。该PIFA的天线支架材料为陶瓷塑料混合涂层，具有各个方向上的等效相对介电常数。具体的，该PIFA的天线支架由微波介质陶瓷(即第一材料)和微波介质塑料板(即第二材料)堆叠而成，微波介质陶瓷与微波介质塑料板的厚度比为1∶1，微波介质陶瓷的相对介电常数为170，微波介质塑料板的相对介电常数为2.5。按照上述等效相对介电常数计算公式可以得到该PIFA的天线支架宽度方向(如图2-3中y所指示的方向)上的等效相对介电常数约等于5，该PIFA的天线支架长度方向(如图2-3中x所指示的方向)上的等效相对介电常数约等于85。图2-6示出了该PIFA260与终端天线261的效率及频带的曲线图。图2-6中，横坐标为频率，单位为GHz，纵坐标为效率。其中，终端天线261的天线支架是各向同性的，天线支架材料为微波介质陶瓷，该材料的相对介电常数28。终端天线261的尺寸为15mm*7mm*6mm。由图2-6以及各终端天线的尺寸可以得到表3中的数据。表3中的低频频带是图2-6中50％的效率所对应的低频频带。由图2-6和表3可知，本发明实施例提供的PIFA260可以在使用较小的占用空间的情况下实现900MHz的低频辐射，低频带宽为40MHz。而使用同样大小的占用空间的终端天线261无法实现900MHz的低频辐射，低频带宽为0MHz，效率总小于50％。
表3
Figure BDA0001231713980000062
由上可知，本发明实施例提供的终端天线在不增大终端天线的尺寸的情况下，带宽和效率也能够满足设计要求。进一步的，还可以减小该终端天线的尺寸，实现八分之一波长(该波长为波速与终端天线的工作频率的比值)长度的小尺寸终端天线，缩小了终端天线所使用的占用空间。
此外，本发明实施例中的天线支架还可以为柱状阵列结构、孔状阵列结构、曲面层状结构或环状阵列结构等结构，本发明实施例对天线支架的结构不做限定。
图2-7示出了一种孔状阵列结构的天线支架的示意图。当天线支架为孔状阵列结构时，可以将空气作为一种材料。此外，也可以向孔中填充至少一种材料。本发明实施例对该材料的种类不做限定。
图2-8示出了一种柱状阵列结构的天线支架的示意图。当天线支架为柱状阵列结构时，可以将空气作为一种材料。此外，也可以采用至少两种材料形成该柱状阵列结构。
图2-9还示出了一种曲面层状结构的天线支架的示意图。该天线支架由至少两种曲面材料堆叠而成。图2-9中的300为天线辐射结构。
可选的，该天线支架还可以设置有半导体颗粒、导体颗粒或绝缘体颗粒。通过半导体颗粒、导体颗粒或绝缘体颗粒来调整天线支架材料的本构参数。
相关技术中，低频终端天线通常为四分之一波长长度，而本发明实施例提供的终端天线的占用空间较小，通过本发明实施例能够实现八分之一波长长度的小尺寸终端天线。
综上所述，本发明实施例提供的终端天线，该终端天线的天线支架具有各向异性，也即，天线支架的本构参数在某一方向上的分量，与其他任意方向上的分量在数值上不同，这样一来，电磁波能够向不同方向辐射，天线支架起到了辅助辐射的作用，所以在不增大终端天线的尺寸的情况下，终端天线的带宽和效率也能够满足设计要求。进一步的，还可以减小该终端天线的尺寸，实现八分之一波长长度的小尺寸终端天线，缩小了终端天线所使用的占用空间，进而满足了用户关于小尺寸终端的使用需求。
本发明实施例提供了另一种终端天线，如图3-1所示，该终端天线包括：接地地板100、天线支架200和天线辐射结构300。接地地板100与天线支架200连接，天线辐射结构300分别与接地地板100和天线支架200连接。其中，天线支架200具有各向异性。由于天线支架具有各向异性，也即，天线支架的本构参数在某一方向上的分量，与其他任意方向上的分量在数值上不同。这样使得电磁波能够向不同方向辐射，天线支架起到辅助辐射的作用。所以，采用本申请所述的方案，在不增大终端天线的尺寸的情况下，终端天线的带宽和效率也能够满足设计要求。图3-1中，400为接地点，500为馈电点。
可选的，天线支架包括亚波长周期性排列的至少两种材料，至少两种材料的本构参数不同。
现以天线支架为平面层状结构，本构参数为相对介电常数为例来说明本发明实施例中的终端天线。图3-2示出了平面层状结构的终端天线的侧视图。参见图3-2，天线支架由两种材料堆叠而成，该两种材料按照亚波长周期间隔设置，该亚波长为两种材料的厚度之和。两种材料为第一材料210和第二材料220。第一材料210的厚度d1不大于第二材料220的厚度d2。第一材料210的厚度d1和第二材料220的厚度d2之和小于终端天线的工作频率的电磁波波长的二分之一。进一步的，第一材料210的厚度d1和第二材料220的厚度d2之和小于终端天线的工作频率的电磁波波长的五分之一。图3-2中，100为接地地板，300为天线辐射结构。
参见图3-2，第一材料210的相对介电常数ε1大于第二材料220的相对介电常数ε2。可选的，第一材料的相对介电常数ε1大于或等于8；第二材料的相对介电常数ε2为1～6。进一步的，第二材料的相对介电常数ε2为1～4。
为了降低设计终端天线的复杂度，本发明实施例提供的终端天线的接地地板未设置有天线净空区域。由于天线支架起到辅助辐射的作用，所以在不设置天线净空区域的情况下，本发明实施例提供的终端天线的带宽和效率也能够满足设计要求。
进一步的，为了使终端天线能够放置其他金属元器件，终端天线的天线支架内可以设置有空腔，该空腔用于放置终端的其他金属元器件。这些金属元器件不会干扰终端天线正常工作。
参见图3-2，第一材料210和第二材料220的堆叠方向(如图3-2中w所指示的方向)与接地地板100的高度方向(如图3-2中v所指示的方向)平行。
示例的，图3-3示出了一种双频(3500MHz与4600MHz)终端天线的结构示意图，该终端天线不设置天线净空区域，该终端天线的尺寸为30mm*2mm*4mm，该终端天线的天线支架由微波介质陶瓷(即第一材料)和聚四氟乙烯高频板(即第二材料)堆叠而成，微波介质陶瓷与聚四氟乙烯高频板的厚度比为1∶1，微波介质陶瓷的相对介电常数为60，聚四氟乙烯高频板的相对介电常数为约为2.5。该终端天线的天线支架内设置有空腔，用于放置终端的其他金属元器件，放置的金属元器件不会影响终端天线正常工作。图3-3中，100为接地地板，200为天线支架，331为金属元器件。
图3-4示出了该终端天线340的效率及频带的曲线图。图3-4中，横坐标为频率，单位为GHz，纵坐标为效率。相较于各向同性、不设置天线净空区域的终端天线，本发明实施例提供的终端天线340具有更大的带宽和更高的效率。
图3-5示出了另一种900MHz的低频终端天线的俯视图，该终端天线不设置天线净空区域，该终端天线的尺寸为40mm*5mm*5mm，该终端天线的天线支架200由微波介质陶瓷(即第一材料)和塑料泡沫板(即第二材料)堆叠而成，微波介质陶瓷与塑料泡沫板的厚度比为1∶1。微波介质陶瓷的相对介电常数为16，塑料泡沫板的相对介电常数为1.07～1.1。图3-5中，100为接地地板，300为天线辐射结构。
图3-6示出了该终端天线360、终端天线361和终端天线362的效率及频带的曲线图。图3-6中，横坐标为频率，单位为GHz，纵坐标为效率。其中，终端天线361的天线支架是各向同性的，天线支架材料的相对介电常数约为4.4，终端天线361不设置天线净空区域。终端天线362的天线支架是各向同性的，终端天线362设置天线净空区域。由图3-6可以得到终端天线360和终端天线361的频带对比情况，如表4所示，当同时工作于900MHz时，相较于终端天线361，终端天线360有20MHz的带宽大于50％的效率，有30MHz带宽大于40％的效率。而终端天线361无法有效辐射，带宽为0MHz。
表4
Figure BDA0001231713980000081
图3-7示出了另一种双频(900MHz与1800MHz)终端天线的俯视图，该终端天线不设置天线净空区域，该终端天线的长度为30mm，宽度为11毫米，该终端天线的天线支架200由微波介质陶瓷(即第一材料)和高频介质板(即第二材料)堆叠而成，微波介质陶瓷与高频介质板的厚度比为1∶1，微波介质陶瓷的相对介电常数为30，高频介质板的相对介电常数为6。图3-7中，100为接地地板，300为天线辐射结构。图3-8示出了该终端天线380的效率及频带的曲线图。图3-8中，横坐标为频率，单位为GHz，纵坐标为效率。由图3-8可以得到该终端天线380工作于900MHz和1800MHz时对应的带宽，如表5所示，当该终端天线380工作于900MHz时，有15MHz的带宽大于50％的效率，有22MHz的带宽大于50％的效率；当该终端天线380工作于1800MHz时，有200MHz的带宽大于50％的效率，有230MHz的带宽大于40％的效率。图3-8中标识出了该终端天线380工作于1800MHz时，大于50％的效率的200MHz的带宽，大于40％的效率的230MHz的带宽。
表5
Figure BDA0001231713980000091
图3-9示出了另一种终端天线的俯视图，该终端天线不设置天线净空区域，该终端天线的天线支架为曲面层状结构，该终端天线的尺寸为30mm*4mm*4mm，该终端天线的天线支架200由微波介质陶瓷(即第一材料)和塑料泡沫板(即第二材料)堆叠而成，微波介质陶瓷与塑料泡沫板的厚度比为1∶3，微波介质陶瓷的相对介电常数为40，塑料泡沫板的相对介电常数为1.07～1.1。图3-9中，100为接地地板，300为天线辐射结构。
图3-10示出了图3-9所示的终端天线的侧视图，图3-10中，210为微波介质陶瓷，220为塑料泡沫板，100为接地地板，300为天线辐射结构，400为接地点。图3-11示出了该终端天线3110与终端天线3111的效率及频带的曲线图。图3-11中，横坐标为频率，单位为GHz，纵坐标为效率。其中，终端天线3111的天线支架是各向同性的，天线支架材料的相对介电常数约为4.4。由图3-11可知，本发明实施例提供的终端天线3110可以在3.8～4.8GHz的频段内实现大于50％的效率，相对带宽大于23％，也即大于50％的效率的带宽占总带宽的比例大于23％；而终端天线3111无法在谐振频率(谐振频率指的是终端天线位于谐振状态时的频率)处有效辐射，效率不大于40％。
本发明实施例中的天线支架还可以为柱状阵列结构、孔状阵列结构或环状阵列结构等结构。本发明实施例中的终端天线适用于不同频段，如低频900MHz、双频(900MHz与1800MHz)、高频(如3500MHz、4500MHz或4650MHz等)等频段。
可选的，该天线支架还可以设置有半导体颗粒、导体颗粒或绝缘体颗粒。通过半导体颗粒、导体颗粒或绝缘体颗粒来调节天线支架材料的本构参数。
综上所述，本发明实施例提供的终端天线，该终端天线的天线支架具有各向异性，也即，天线支架的本构参数在某一方向上的分量，与其他任意方向上的分量在数值上不同，这样一来，电磁波能够向不同方向辐射，天线支架起到了辅助辐射的作用，所以在不增大终端天线的尺寸的情况下，终端天线的带宽和效率也能够满足设计要求，进一步的，为了降低设计终端天线的复杂度，接地地板可以不设置天线净空区域，同时天线支架内能够放置终端的其他金属元器件。
需要说明的是，本发明实施例中的终端天线的尺寸均指的是天线支架与天线辐射结构组成的结构的尺寸。
本发明实施例提供的终端天线，相较于具有各向同性的天线支架的终端天线，在不增大尺寸，不增大终端天线复杂度的情况下，具有较大的带宽和较高的效率；进一步的，还可以减小终端天线的尺寸，实现八分之一波长长度的小尺寸终端天线。另外，在减小天线净空区域甚至不设置天线净空区域的情况下，也具有较大的带宽和较高的效率。本发明实施例提供的终端天线适用于不同频段。
本发明实施例中的终端天线可以为单频平面倒F天线、多频平面倒F天线、单极子天线或贴片天线，本发明实施例对终端天线的类型不做限定。
本发明实施例还提供了一种终端，该终端包括天线系统，该天线系统包括上述各个实施例所述的终端天线。
进一步的，该天线系统还包括与终端天线连接的印刷电路板(英文：PrintedCircuit Board；简称：PCB)。
综上所述，本发明实施例提供的终端，该终端包括天线系统，该天线系统包括的终端天线的天线支架具有各向异性，也即，天线支架的本构参数在某一方向上的分量，与其他任意方向上的分量在数值上不同，这样一来，电磁波能够向不同方向辐射，天线支架起到了辅助辐射的作用，所以在不增大终端天线的尺寸的情况下，终端天线的带宽和效率也能够满足设计要求，保证了终端的通信质量，进一步的，还可以减小该终端天线的尺寸，在不增大终端尺寸的情况下，既能满足终端天线的布置要求，也能满足电池、辐射板等元器件的布置要求，从而满足了用户关于小尺寸终端的使用需求。此外，还可以不设置天线净空区域，降低了设计天线终端的复杂度，进而降低了设计终端的复杂度。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种终端天线，所述终端天线包括：接地地板、天线支架和天线辐射结构，所述接地地板与所述天线支架连接，所述天线辐射结构分别与所述接地地板和所述天线支架连接，其特征在于，
所述天线支架由两种材料堆叠而成，所述两种材料按照亚波长周期间隔设置；
所述两种材料为第一材料和第二材料，所述第一材料的厚度不大于所述第二材料的厚度，所述第一材料的厚度和所述第二材料的厚度之和小于所述终端天线的工作频率的电磁波波长的二分之一，所述第一材料的相对介电常数大于所述第二材料的相对介电常数。
2.根据权利要求1所述的终端天线，其特征在于，
所述接地地板设置有天线净空区域。
3.根据权利要求1所述的终端天线，其特征在于，所述天线支架为平面层状结构。
4.根据权利要求3所述的终端天线，其特征在于，
所述第一材料和所述第二材料的堆叠方向与所述接地地板的高度方向垂直。
5.根据权利要求3所述的终端天线，其特征在于，
所述接地地板未设置有天线净空区域。
6.根据权利要求5所述的终端天线，其特征在于，所述天线支架内设置有空腔，所述空腔用于放置终端的其他金属元器件。
7.根据权利要求5或6所述的终端天线，其特征在于，
所述第一材料和所述第二材料的堆叠方向与所述接地地板的高度方向平行。
8.根据权利要求3所述的终端天线，其特征在于，
所述第一材料的相对介电常数大于或等于8，所述第二材料的相对介电常数为1～6。
9.根据权利要求8所述的终端天线，其特征在于，
所述第二材料的相对介电常数为1～4。
10.根据权利要求3所述的终端天线，其特征在于，
所述第一材料的厚度和所述第二材料的厚度之和小于所述终端天线的工作频率的电磁波波长的五分之一。
11.根据权利要求1所述的终端天线，其特征在于，所述天线支架设置有半导体颗粒、导体颗粒或绝缘体颗粒。
12.一种终端，其特征在于，所述终端包括天线系统，所述天线系统包括权利要求1至11任一所述的终端天线。
13.根据权利要求12所述的终端，其特征在于，
所述天线系统还包括与所述终端天线连接的印刷电路板PCB。
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