CN112290208A - 一种天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种天线，包括天线本体和加载电路；天线本体包括介质板、金属地板、辐射枝节和金属带条；金属地板和辐射枝节间隔设置于介质板的一侧表面，且辐射枝节与金属地板的短边平行设置；金属带条设置于介质板的另一侧表面，且金属带条在介质板上的垂直投影与辐射枝节在介质板上的垂直投影相交；加载电路包括电性连接的电容器和电感器，加载电路连接于金属地板和辐射枝节之间，并相对于辐射枝节呈并联关系。通过在辐射枝节和金属地板之间并联一个同时具有电容器和电感器的加载电路，使得加载电路在低频段时等效为电感，而在高频段时等效为电容，进而能够实现同时对低频和高频的反向调谐，解决了如何同时实现天线的反向调谐的问题。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种天线。
背景技术
随着移动通信行业的发展，对天线的要求越来越高，人们希望天线在低频、中频和高频都能获得更好的辐射性能。
一般而言，一个天线本体可能对应高频和低频两个或多个谐振，比如单极子天线对应会存在四分之一波长的低频谐振和四分之三波长的高频谐振。一般情况下，由微波基本理论可知，对天线本体串联电容和并联电感可以等效成减小天线电长度，从而会使天线向相对高频移动；反之，串联电感并联电容会使天线谐振频点向相对低频移动。
因此，无论在天线特定位置进行何种方式的元器件的加载，对低频和高频的谐振频率都会同时向相对低频或相对高频调谐。如果想低频向相对高频移动，高频向相对低频移动，即高低频反向调谐，很难通过加载单个电容或电感实现。
现有常用的实现高低频反向调谐的方法为加载有源天线开关，如利用单刀双执开关分时实现高频并联加载电容向低频移动，低频并联电感向高频移动。但是这种方式需要额外增加一个有源开关，增加了天线方案的成本；同时也不能实现同时对高低频谐振频点进行反向调谐，只能分时实现反向调谐效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天线，以解决如何同时实现天线的反向调谐的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种天线，所述天线包括天线本体和加载电路；所述天线本体包括介质板、金属地板、辐射枝节和金属带条；所述金属地板和所述辐射枝节间隔设置于所述介质板的一侧表面，且所述辐射枝节与所述金属地板的短边平行设置；所述金属带条设置于所述介质板的另一侧表面，且所述金属带条在所述介质板上的垂直投影与所述辐射枝节在所述介质板上的垂直投影相交；所述加载电路包括电性连接的电容器和电感器，所述加载电路连接于所述金属地板和所述辐射枝节之间，并相对于所述辐射枝节呈并联关系。
可选的，在所述的天线中，所述电容器和所述电感器相互并联，以使所述天线的低频向高频方向调谐，并同时使所述天线的高频向低频方向调谐；或，所述电容器和所述电感器相互串联，以使所述天线的低频向低频方向调谐，并同时使所述天线的高频向高频方向调谐。
可选的，在所述的天线中，所述金属带条在所述介质板上的垂直投影与所述辐射枝节在所述介质板上的垂直投影相互垂直相交，且交点位于所述金属带条的一端。
可选的，在所述的天线中，所述金属带条在所述介质板上的垂直投影距所述金属地板在所述介质板上的垂直投影的长边边缘的距离为3±0.15mm。
可选的，在所述的天线中，所述金属地板在靠近所述辐射枝节一侧开设有与所述辐射枝节平行的长槽，所述长槽在所述介质板上的垂直投影与所述金属带条在所述介质板上的垂直投影相交。
可选的，在所述的天线中，所述长槽距所述金属地板靠近所述辐射枝节的一边边缘的距离为2±0.1mm。
可选的，在所述的天线中，所述电容器的电容值为2～6pF。
可选的，在所述的天线中，所述电感器的电感值为1～5nH。
可选的，在所述的天线中，所述金属地板与所述辐射枝节之间的间隔为2±0.1mm。
可选的，在所述的天线中，所述辐射枝节在距远离所述金属带条的一端1/3至2/5长度处与所述加载电路相连。
本发明提供的天线，包括天线本体和加载电路；所述天线本体包括介质板、金属地板、辐射枝节和金属带条；所述金属地板和所述辐射枝节间隔设置于所述介质板的一侧表面，且所述辐射枝节与所述金属地板的短边平行设置；所述金属带条设置于所述介质板的另一侧表面，且所述金属带条在所述介质板上的垂直投影与所述辐射枝节在所述介质板上的垂直投影相交；所述加载电路包括电性连接的电容器和电感器，所述加载电路连接于所述金属地板和所述辐射枝节之间，并相对于所述辐射枝节呈并联关系。通过在辐射枝节和金属地板之间并联一个同时具有电容器和电感器的加载电路，使得加载电路在低频段时等效为电感，而在高频段时等效为电容，进而能够实现同时对低频和高频的反向调谐，解决了如何同时实现天线的反向调谐的问题。
附图说明
图1为本实施例提供的天线的结构示意图；
图2为本实施例提供的天线的结构侧视图；
图3为本实施例提供的天线的仿真结果；
其中，各附图标记说明如下：
110-介质板；120-金属地板；121-长槽；130-辐射枝节；140-金属带条；200-加载电路。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的天线作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
本实施例提供一种天线，如图1和图2所示，所述天线包括天线本体和加载电路。
具体的，所述天线本体包括介质板110、金属地板120、辐射枝节130和金属带条140；所述金属地板120和所述辐射枝节130间隔设置于所述介质板110的一侧表面，且所述辐射枝节130与所述金属地板120的短边平行设置；所述金属带条140设置于所述介质板110的另一侧表面，且所述金属带条140在所述介质板110上的垂直投影与所述辐射枝节130在所述介质板110上的垂直投影相交。所述加载电路200包括电性连接的电容器和电感器，所述加载电路200连接于所述金属地板120和所述辐射枝节130之间，并相对于所述辐射枝节130呈并联关系。
本实施例提供的天线，通过在辐射枝节130和金属地板120之间并联一个同时具有电容器和电感器的加载电路200，使得加载电路200在低频段时等效为电感，而在高频段时等效为电容，进而能够实现同时对低频和高频的反向调谐，解决了如何同时实现天线的反向调谐的问题。
本实施例提供两种反向调谐的方案，分别为：将所述加载电路200的所述电容器和所述电感器相互并联，以使所述天线的低频向高频方向调谐，并同时使所述天线的高频向低频方向调谐；或，将所述加载电路200的所述电容器和所述电感器相互串联，以使所述天线的低频向低频方向调谐，并同时使所述天线的高频向高频方向调谐。
较佳的，在本实施例中，所述金属带条140在所述介质板110上的垂直投影与所述辐射枝节130在所述介质板110上的垂直投影相互垂直相交，且交点位于所述金属带条140的一端。如此便可以通过金属带条140增强对辐射枝节130的激励，从而使天线的辐射范围更大，辐射效果更好。
进一步的，在本实施例中，所述金属地板120与所述辐射枝节130之间的间隔为2±0.1mm。在这一距离范围内可以保证金属底板120与辐射枝节130枝节的耦合效率最高。
再进一步的，所述金属带条140在所述介质板110上的垂直投影距所述金属地板120在所述介质板110上的垂直投影的长边边缘的距离为3±0.15mm。由于辐射枝节130与金属地板120的短边平行设置，而金属带条140与辐射枝节130垂直设置，因此，金属带条140与金属地板120的长边平行设置。当金属带条140位于金属地板120的垂直投影区域内时，能够在金属带条140、金属地板120和辐射枝节130之间产生较好的耦合，从而拓宽了天线的带宽。在发明人的实验验证下，当所述金属带条140在所述介质板110上的垂直投影距所述金属地板120在所述介质板110上的垂直投影的长边边缘的距离为3±0.15mm时，其耦合效果最好。
在本实施例中，为了使高频段的带宽进一步拓宽，可以在所述金属地板120靠近所述辐射枝节130一侧开设有与所述辐射枝节130平行的长槽121，所述长槽121在所述介质板110上的垂直投影与所述金属带条140在所述介质板110上的垂直投影相交。通过长槽121的尺寸调节，可以有效调节高频段的范围和谐振效果，从而进一步提高天线的性能。
具体的，所述长槽121距所述金属地板120靠近所述辐射枝节130的一边边缘的距离为2±0.1mm。经发明人实验验证，在这一距离下，既不会因为长槽121距辐射枝节130的距离过远而导致耦合效果不佳，也不会因为长槽121距辐射枝节130的距离过近而导致低频段受高频的的影响较为明显，从而保证了天线在低频和高频时的辐射性能。
为了满足低频824MHz～960MHz的调谐要求，以及高频中1710MHz～2300MHz范围内的调谐要求，加载电路200中所述电容器的电容值为2～6pF，所述电感器的电感值为1～5nH。
为使加载电路200对天线的调谐效果最佳，发明人研究发现，将加载电路200在所述辐射枝节130上距远离所述金属带条140的一端1/3至2/5长度处与所述辐射枝节130相连，可以实现该目的。
以下，以一具体实施例说明本发明的实现方式。
请继续参见图1和图2，本实施例提供一尺寸为150mm×76mm的介质板110，其厚度为1.52mm，介电常数为4.7。在所述介质板110的正面设置有金属地板120，且在距金属地板120短边2mm处设置有一76mm×1mm的辐射枝节130。辐射枝节130与金属地板120平行设置，且辐射枝节130的两端与介质板110的短边对齐。在所述介质板110的背面设置有金属带条140，所述金属带条140的宽度为1mm，且距介质板110的长边边缘3mm处与长边平行设置，金属带条140的一端与辐射枝节130相对应。
同时，在本实施例中，为了使高频具有更宽的带宽，还在金属地板120靠近辐射枝节130的一侧设置有平行于辐射枝节130的长槽121。长槽长17mm、宽1mm，且距靠近辐射枝节130的金属地板120的短边2mm。
为实现上述天线结构的高低频反向调谐，在距辐射枝节130远离金属带条140的一端28mm处加入加载电路200，并使加载电路200相对于辐射枝节130并联。
具体的，加载电路200可以为相互并联的电容和电感，电容的电容值为3.4pF，电感的电感值为2.5nH。此时，加载电路200对应的等效谐振频率中心大约在1600MHz，当高于1600MHz时，加载电路200可以等效为一个电容；当低于1600MHz时，加载电路200可以等效为一个电感。如此，便可以通过加载电路200使天线的低频向高频方向移动，同时使高频向低频方向移动。
另一种方案为，将上述相互并联的电容和电感改为相互串联，此时通过加载电路200可以使天线的低频向更低频的方向移动，同时高频向更高频的方向移动。
在本实施例中，由于辐射枝节130的尺寸，使得其对应的谐振为600MHz和1800MHz。为了覆盖手机天线中常见的低频段824MHz～960MHz和高频段1710MHz～2690MHz，需要让低频谐振600MHz向高频方向移动到800MHz来覆盖整个低频段，同时让高频谐振1800MHz向低频方向移动到1700MHz去覆盖1710MHz～2300MHz。因此采用并联电容和电感的方式来实现高低频的反向调谐。而2300MHz～2690MHz的部分的调谐通过调整长槽121来实现。
将上述天线进行仿真，其仿真结果如图3所示，从图中可以看出，加载了本发明所提供的加载电路后，天线能够使低频向高频方向调谐并同时使高频向低频方向调谐；此外，还能够保证天线在高低频范围内具有良好的天线性能。
需要说明的是，本说明书中的电容和电感可以为多个元器件组合后的等效电容和等效电感。此外，在其他实施例中，还可以通过开关同时设置串联电容电感的加载电路和并联电容电感的加载电路，如此便可以通过开关的调整使得天线能够实现两种不同方向的反向调谐。
还需说明的是，在其他具体实施例中，由于介质板尺寸、参数的不同，以及天线结构设计的不同，其加载电路中的电容和电感的取值也会相应发生改变；在不违背本发明主旨的前提下，其他加载电路的构造也应属于本发明的保护范围。
综上所述，本实施例提供的天线，包括天线本体和加载电路；所述天线本体包括介质板、金属地板、辐射枝节和金属带条；所述金属地板和所述辐射枝节间隔设置于所述介质板的一侧表面，且所述辐射枝节与所述金属地板的短边平行设置；所述金属带条设置于所述介质板的另一侧表面，且所述金属带条在所述介质板上的垂直投影与所述辐射枝节在所述介质板上的垂直投影相交；所述加载电路包括电性连接的电容器和电感器，所述加载电路连接于所述金属地板和所述辐射枝节之间，并相对于所述辐射枝节呈并联关系。通过在辐射枝节和金属地板之间并联一个同时具有电容器和电感器的加载电路，使得加载电路在低频段时等效为电感，而在高频段时等效为电容，进而能够实现同时对低频和高频的反向调谐，解决了如何同时实现天线的反向调谐的问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种天线，其特征在于，所述天线包括天线本体和加载电路；
所述天线本体包括介质板、金属地板、辐射枝节和金属带条；所述金属地板和所述辐射枝节间隔设置于所述介质板的一侧表面，且所述辐射枝节与所述金属地板的短边平行设置；所述金属带条设置于所述介质板的另一侧表面，且所述金属带条在所述介质板上的垂直投影与所述辐射枝节在所述介质板上的垂直投影相交；
所述加载电路包括电性连接的电容器和电感器，所述加载电路连接于所述金属地板和所述辐射枝节之间，并相对于所述辐射枝节呈并联关系。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述电容器和所述电感器相互并联，以使所述天线的低频向高频方向调谐，并同时使所述天线的高频向低频方向调谐；或，所述电容器和所述电感器相互串联，以使所述天线的低频向低频方向调谐，并同时使所述天线的高频向高频方向调谐。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属带条在所述介质板上的垂直投影与所述辐射枝节在所述介质板上的垂直投影相互垂直相交，且交点位于所述金属带条的一端。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属带条在所述介质板上的垂直投影距所述金属地板在所述介质板上的垂直投影的长边边缘的距离为3±0.15mm。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属地板在靠近所述辐射枝节一侧开设有与所述辐射枝节平行的长槽，所述长槽在所述介质板上的垂直投影与所述金属带条在所述介质板上的垂直投影相交。
6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述长槽距所述金属地板靠近所述辐射枝节的一边边缘的距离为2±0.1mm。
7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述电容器的电容值为2～6pF。
8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述电感器的电感值为1～5nH。
9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属地板与所述辐射枝节之间的间隔为2±0.1mm。
10.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述辐射枝节在距远离所述金属带条的一端1/3至2/5长度处与所述加载电路相连。
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