CN112563743A - 一种新型手机天线 - Google Patents

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刘洋
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Abstract

本发明公开了一种新型手机天线，包括介质基板，所述介质基板的正面设置有T型单极子和终端开路枝节，背面为金属地板层；所述T型单极子和终端开路枝节分别通过金属通孔连接背面的金属地板层。所述金属地板层上刻蚀有缝隙；所述缝隙位于T型单极子和终端开路枝节的金属通孔之间。本发明的新型手机天线，首先应用多模谐振器理论对传统T型单极子改进，使其获得新的谐振模式，实现对1.7～2.7 GHz的覆盖。其次，通过在地板上加载四分之一波长的终端开路枝节和在地板刻蚀缝隙的方法，完成天线对0.69～0.96GHz的覆盖，最终实现天线全面覆盖。本发明天线无立体结构以及加载阻抗匹配网络，天线整体结构简单。

Description

一种新型手机天线
技术领域
本发明涉及移动天线领域，特别涉及一种新型手机天线。
背景技术
移动通信已经在当今社会中发展最为快速的领域之一，而且也是人们生活中最重要的领域之一，人们的生活已经无法离开移动通信。移动通信经历了几代变革，从移动电话、互联网中给人们提供了前所未有的高效率和便利性，尤其在移动通信领域里，电磁波的出现实现了有线通信到无线通信的飞跃发展，而且当前多媒体通信实现了单一的语音数据到集成图像、数据、音频等综合业务性数据传输。近年来，随着越来越多的终端用户和无线数据通信服务，通信系统向无线化、高速化、多样化的需求提供更宽的频段带宽、更高速率数据通信服务，使得无线通信系统在人们生活中起到越来越重要的角色。
4G和5G通信时代，智能终端成为人们连接互联网的主要工具，尤其是在物联网，车联网中，要求智能终端能够实现高可靠性和高速率的数据传输。多输入多输出技术（MIMO）是解决这一问题的关键技术，并且在4G通信的基站端和移动终端得到了广泛的应用。MIMO系统的特点是在发射机或者接收机中拥有多个天线，能够在不增加发射功率和系统频谱的前提下，利用无线信道的多路径属性提高传输质量和系统容量。为了使MIMO系统具有较好的性能，天线单元之间必须是不相关的（耦合较低），然而，移动设备中能够为天线预留出的空间非常有限，使得天线之间的空间距离不可能大于或者等于一个波长。于是便携式设备中集成多个具有低耦合的宽带天线是一个比较棘手的问题，尤其是降低有限空间中多个天线之间的耦合。
智能手机等小型化移动产品的出现，对天线设计提出了更高的挑战，客观受制于物理尺寸的限制，天线的性能尤其是低频段（1GHz）以下频段是目前业内设计的难点。
针对智能手机终端这一平台而言，由于几何尺寸受限，天线的结构形式比较复杂，一般产品的频段需求基本是不仅要覆盖 3G 和 2G 所要求的频段 GSM 850 (0.82～0.89GHz)、GSM 900 (0.88～0.96 GHz)、DCS 1800 (1.71～1.88 GHz)、PCS 1900 (1.85～1.99GHz)、UMTS (1.9～2.17 GHz)频段，还需要覆盖 4G 新提出的频段 LTE 700 (0.69～0.78GHz)、LTE 2300 (2.3～2.4 GHz)和 LTE 2500 (2.5～2.69 GHz)。
天线的设计空间也受到到了极大的限制并且天线周围的电磁环境也变得极其复杂，这也大大增加了天线的设计难度。从而在保证性能不受影响的情况下，在有限空间内设计一款能覆盖多频带或者能覆盖一个宽频带的天线，是当前设计手机天线的主要挑战。为了实现天线多频段或者宽频带的覆盖。
常规天线，如果想覆盖低频（700MHz-960MHz），基本很难，目前常用天线开关进行切换的方式来实现，无形中增加了成本，同时天线的走线形式比较固定单一，性能达不到最优状态。
发明内容
本发明目的是：提供一种新型手机天线，首先应用多模谐振器理论对传统 T 型单极子改进，使其获得新的谐振模式，实现对 1.7～2.7 GHz的覆盖。其次，通过在地板上加载四分之一波长的终端开路枝节和在地板刻蚀缝隙的方法，完成天线对 0.69～0.96 GHz 的覆盖。最终实现天线全面覆盖。
本发明的技术方案是：
一种新型手机天线，包括介质基板，所述介质基板的正面设置有T 型单极子和终端开路枝节，背面为金属地板层；所述T 型单极子和终端开路枝节分别通过金属通孔连接背面的金属地板层。
优选的，所述金属地板层上刻蚀有缝隙；所述缝隙位于T 型单极子和终端开路枝节的金属通孔之间。
优选的，所述T 型单极子左右两端分别为一个弯折枝节和一个加宽枝节，中间的最下端为馈电点。
优选的，所述T 型单极子的金属通孔处距离馈电点为 0.73 GHz频率对应的四分之一个波长。
优选的，所述缝隙距离 T 型单极子的弯折枝节相较于距离终端开路枝节较近。
优选的，所述T 型单极子和终端开路枝节对称放置在介质基板的顶端。
优选的，天线工作的频段为LTE band 13频段：747-787MHz，B5和B9频段：824-960MHz，以及 LTE band 1频段：1980-2170MHz。
本发明的优点是：
本发明的新型手机天线，首先应用多模谐振器理论对传统 T 型单极子改进，使其获得新的谐振模式，实现对 1.7～2.7 GHz的覆盖。其次，通过在地板上加载四分之一波长的终端开路枝节和在地板刻蚀缝隙的方法，完成天线对 0.69～0.96 GHz 的覆盖，最终实现天线全面覆盖。本发明天线无立体结构以及加载阻抗匹配网络，天线整体结构简单。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的新型手机天线的正面结构示意图；
图2为本发明的新型手机天线的背面结构示意图；
图3为本发明的新型手机天线的剖视图。
图4为本发明的新型手机天线S参数仿真结果图。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明的新型手机天线，包括介质基板1，所述介质基板的正面11设置有T 型单极子3和终端开路枝节4，背面12为金属地板层2。所述T 型单极子3和终端开路枝节4对称放置在介质基板1正面的顶端，天线工作的频段为LTE band 13（747-787MHz）、B5和B9（824-960MHz）和 LTE band 1（1980-2170MHz）。
所述介质基板1的材料为 FR4，其介电常数为 4.4，正切损耗角为0.02，介质板厚度为 0.8 mm，整体尺寸为 40×120mm。
所述T型单极子3和终端开路枝节4分别通过第一金属通孔31、第二金属通孔41连接背面12的金属地板层2。所述金属地板层2上刻蚀有缝隙5；所述缝隙5位于T 型单极子3和终端开路枝节4的金属通孔之间。
所述T 型单极子3左右两端分别为一个弯折枝节和一个加宽枝节，中间的最下端为馈电点6。天线采用背馈方式进行馈电，所述T 型单极子3的第一金属通孔31处距离馈电点6为 0.73 GHz频率对应的四分之一个波长。
所述缝隙5距离 T 型单极子3的弯折枝节相较于距离终端开路枝节较近，实现天线的滤波。
本发明天线整体结构简单，无立体结构以及加载阻抗匹配网络，天线工作的频段为LTE band 13频段：747-787MHz，B5和B9频段：824-960MHz，以及 LTE band 1频段：1980-2170MHz。
图4为本发明的新型手机天线S参数仿真结果图。仿真图结果显示所设计天线具有较宽的带宽，同时具有良好的辐射全向性和较高的辐射效率，完全满足了智能手机实际工作的要求。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型手机天线，其特征在于，包括介质基板，所述介质基板的正面设置有T 型单极子和终端开路枝节，背面为金属地板层；所述T 型单极子和终端开路枝节分别通过金属通孔连接背面的金属地板层。
2.根据权利要求1所述的新型手机天线，其特征在于，所述金属地板层上刻蚀有缝隙；所述缝隙位于T 型单极子和终端开路枝节的金属通孔之间。
3.根据权利要求2所述的新型手机天线，其特征在于，所述T 型单极子左右两端分别为一个弯折枝节和一个加宽枝节，中间的最下端为馈电点。
4.根据权利要求3所述的新型手机天线，其特征在于，所述T 型单极子的金属通孔处距离馈电点为 0.73 GHz频率对应的四分之一个波长。
5.根据权利要求4所述的新型手机天线，其特征在于，所述缝隙距离 T 型单极子的弯折枝节相较于距离终端开路枝节较近。
6.根据权利要求5所述的新型手机天线，其特征在于，所述T 型单极子和终端开路枝节对称放置在介质基板的顶端。
7.根据权利要求6所述的新型手机天线，其特征在于，天线工作的频段为LTE band 13频段：747-787MHz，B5和B9频段：824-960MHz，以及 LTE band 1频段：1980-2170MHz。
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