CN201294261Y - 内置式双层天线 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种内置式双层天线，该双层天线包括电路板、连接部；收发低频信号的第一辐射体部，包括第一介质支架及贴合在所述第一介质支架上的第一辐射体，所述第一辐射体部与所述电路板概呈平行且相间隔地设在所述电路板上方；收发高频信号的第二辐射体部，包括第二介质支架及贴合在所述第二介质支架上的第二辐射体，所述第二辐射体部与所述第一辐射体部概呈平行且相间隔地设在所述第一辐射体部上方；所述连接部连接第一辐射体、第二辐射体和电路板。由上述技术方案可见，本实用新型不但能够减小天线实际占用的空间，同时借由改变第一介质支架、第二介质支架的介电常数对应调整双层天线的谐振点和带宽提高天线的效率。

Description

内置式双层天线
技术领域
本实用新型涉及手机天线技术，特别涉及内置式双层天线。
背景技术
双频手机天线分为外置和内置两种。内置双频手机天线置于手机内部，例如平面形状天线(PIFA天线)，不易损坏、且使得手机外形美观，因而逐步替代了外置双频手机天线而得到广泛应用。
目前的手机正朝着小型化方向发展，手机内部的空间也就随之减小，使得内置双频手机天线受到手机内部的空间和环境的限制，从而很难满足内置双频手机天线的带宽和效率等要求。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了内置式双层手机天线，能够在手机内部有限的空间和环境下改善内置双频手机天线带宽。
本实用新型提供的一种内置式双层天线，该双层天线包括具第一连接点、第二连接点的电路板、连接部；
收发低频信号的第一辐射体部，包括第一介质支架及贴合在所述第一介质支架上的第一辐射体，所述第一辐射体部与所述电路板概呈平行且相间隔地设在所述电路板上方；
收发高频信号的第二辐射体部，包括第二介质支架及贴合在所述第二介质支架上的第二辐射体，所述第二辐射体部与所述第一辐射体部概呈平行且相间隔地设在所述第一辐射体部上方，借由改变第一介质支架、第二介质支架的介电常数对应调整所述双层天线的谐振点和带宽；
所述连接部连接第一辐射体、第二辐射体和电路板；
所述第二辐射体与连接部构成标准F型天线。
由上述技术方案可见，本实用新型中的内置式双层天线，由于采用双层天线设计分别收发高低频信号，相比传统单层天线能够减少天线所占面积，且可借由改变第一介质支架、第二介质支架的介电常数对应调整该天线的谐振点和带宽提高天线的效率。
附图说明
图1为本实用新型第一辐射体部及电路板的示意图。
图2为本实用新型第二辐射体部及电路板的示意图。
图3为本实用新型双层天线的立体图。
图4为本实用新型第一、二介质支架及电路板的示意图。
图5为本实用新型实施例一收发低频信号的回波损耗曲线图。
图6为本实用新型实施例一收高低频信号的回波损耗曲线图。
图7为本实用新型实施例一收发高低频混合信号的回波损耗曲线图。
图8为本实用新型实施例二收发低频信号的回波损耗曲线图。
图9为本实用新型实施例二收发高频信号的回波损耗曲线图。
图10为本实用新型实施例二收发高低频混合信号的回波损耗曲线图。
图11为本实用新型实施例三收发低频信号的回波损耗曲线图。
图12为本实用新型实施例三收发高频信号的回波损耗曲线图。
图13为本实用新型实施例三收发高低频混合信号的回波损耗曲线图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。
请参阅图1至图4，本实用新型中的内置双层天线包括具第一连接点11、第二连接点12的电路板10，连接部20，收发低频信号的第一辐射体部30，收发高频信号的第二辐射体部40。
第一辐射体部30包括第一介质支架31及贴合在所述第一介质支架31上的第一辐射体32，所述第一辐射体部30与所述电路板10概呈平行且相间隔地设在所述电路板10上方。
第二辐射体部40，包括第二介质支架41及贴合在所述第二介质支架41上的第二辐射体42，所述第二辐射体部40与所述第一辐射体部30概呈平行且相间隔地设在所述第一辐射体部30上方，借由改变第一介质天线31、第二介质天线32的介电常数对应调整该天线的谐振点和带宽。
所述连接部20连接第一辐射体32、第二辐射体42和电路板10，第二辐射体42与连接部20构成标准F型天线。第一辐射体32与连接部20可以呈F型形状。
本实用新型中的第一介质支架31长45mm，宽10mm，厚度1mm，其面积450mm2；第二介质支架41长45mm，宽5mm，厚度1mm，其面积225mm2。设计双层支架的目的是为了减少天线的使用空间，满足手机布局上的灵活性，显然，由于双层支架在水平方向上平行放置，故实际天线占用面积仅为450mm2，而PIFA天线通常要求有效面积为600mm2左右才能达到理想性能。因此，本实用新型设计的双层天线大大减小了天线的使用面积，充分体现了双层布局的优点。
所述第一辐射体部30和第二辐射体部40相间隔的距离为0.5mm，所述第一辐射体部30和第二辐射体部40间构成辐射腔。上述辐射腔用于高低频间的相互耦合，进而优化高低频的性能，经实验测量，间隔变大或变小，性能都会变差，天线的第一辐射体部和第二辐射体部间隔0.5mm为最优设计。
所述第一辐射体32包括平行且贴近第一侧边500呈狭长片状的第一自由端321，垂直于第一自由端321的上边缘在第一自由端321所在平面内沿背离第一侧边500的方向延伸出第一段辐射面322，然后向下拐一直角延伸出第二自由端323，再在延伸出第二自由端323的第一段辐射面322一端沿垂直于第二自由端323延伸方向延伸出呈“凹”型多个联合而成的第二段辐射面324。
所述第一自由端321与第二自由端323平行，且第一自由端321与第二自由端323间构成第一狭缝。
第一辐射体32中呈“凹”型多个联合而成的第二段辐射面324，用于增加天线的实际辐射长度，即调节呈“凹”型的第二段辐射面324可以调节天线的谐振点和带宽，从而控制天线的工作频率。
所述第二辐射体42为一狭长片状，所述第二辐射体42平行且贴近第二侧边600。通过调节水平方向上走线的长度，将第二辐射体42的工作频段控制在收发高频信号的频段内。
所述连接部包括第一馈线21和第二馈线22。第一馈线21和第二馈线22呈狭长片状。第一馈线21和第二馈线22在垂直于电路板10所在平面内，所述第一馈线21一端与第一自由端321相连，另一端与所述电路板10的第一连接点11相连，所述第一馈线21与第二辐射体42相接。
所述第二馈线22一端与第二自由端323相连，另一端与所述电路板10的第二连接点12相连，所述第二馈线22与第二辐射体42相接。其中，第一连接点11为馈入点，所述第二连接点12为接地点。
如图2所示，上述第一、第二馈线(21、22)分别用于信号馈入和电流回地，调节第一、第二馈线(21、22)的长度相当于调节第一、二辐射体部(30、40)的高度，对高低频产生很大的影响。尤其是低频，馈线长度变长，带宽变宽；长度变短，带宽将变窄。本实用新型的第一辐射体32和第二辐射体42由垂直方向上的第一、第二馈线(21、22)连接起来，形成高低频结合的双频PIFA天线，具有公共的馈电点及接地点。
上述馈入点为射频(RF)信号的馈入点，即RF信号从该馈入点进入辐射体向空间辐射；上述接地点为电流回地点。馈电点的RF信号和电流回地点的电流信号经垂直水平分解后，垂直分量相互抵消，水平分量相互加强，从而水平方向上达到良好的辐射效果。
本实用新型实施例中第一介质支架介电常数ε＝4.4，第二介质支架介电常数ε＝20.4。使用HFSS仿真及实验室测量天线性能参数。
如图5所示，本实施例中调试(收发)低频信号，天线回波损耗S11图中，-5dB对应的带宽为60MHz，谐振频率f＝0.944GHz。
如图6所示，本实施例中调试(收发)高频信号，-5dB对应的带宽为128MHz，谐振频率f＝1.632GHz。
如图7所示，本实施例中调试(收发)高低频混合信号，-5dB对应的低频带宽为55MHz，低频谐振频率f＝0.842GHz；高频带宽为152MHz，高频谐振频率f＝1.609GHz。
从上述数据可知，收发高低频混合信号，低频带宽稍变窄，高频带宽明显变好。本实用新型中第一辐射体和第二辐射体均为单频辐射体，为得到更好的效果，将通过调节第一介质支架和第二介质支架的介电常数进一步优化高低频的性能。由于第一介质支架的介电常数为4.4，介电常数较小且其低频性能较好，故保持不变，而只调节第二介质支架的介电常数来改善天线性能。
本实用新型的第二实例，减小第二介质支架的介电常数ε＝10.4，分别收发低频、高频、高低频混合信号进行测量得回波损耗S11图分别如图8、图10、图12所示。
收发低频信号，-5dB对应的带宽为66MHz，谐振频率f＝0.971GHz，与上述实施例相比，带宽增加了5M且谐振点右移。
收发高频信号，-5dB对应的带宽为130MHz，谐振频率f＝1.711GHz，与上述实施例相比，带宽增加了2M且谐振点右移。
收发高低频混合信号，-5dB对应的低频带宽为60MHz，低频谐振频率f＝0.850GHz；高频带宽为173MHz，高频谐振频率f＝1.669GHz，与上述实施例相比，高低频带宽均增加且谐振点均右移，效果与之相比变好。
本实用新型的第三实例，减小第二介质支架的介电常数ε＝4.4，分别收发低频、高频、高低频混合信号再次测量得回波损耗S11图分别如图9、图11、图13所示。
收发低频信号，-5dB对应的带宽为71MHz，谐振频率f＝1.02GHz，与第二实施例相比，带宽增加了6M且谐振点右移。
收发高频信号，-5dB对应的带宽为142MHz，谐振频率f＝1.693GHz，与第二实施例相比，带宽增加了12M且谐振点左移。
收发高低频混合信号，-5dB对应的低频带宽为69MHz，低频谐振频率f＝0.868GHz；高频带宽为183MHz，高频谐振频率f＝1.736GHz，与第二实施例相比，高低频带宽均增加且谐振点均右移，效果与之相比更好。
可见，本实用新型设计的双层天线大大减小了天线的使用面积，并借由改变第二介质天线的介电常数对应调整该双层天线的谐振点和带宽来改善天线性能。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1、一种内置式双层天线，其特征在于，包括：
具第一连接点、第二连接点的电路板；
连接部；
收发低频信号的第一辐射体部，包括第一介质支架及贴合在所述第一介质支架上的第一辐射体，所述第一辐射体部与所述电路板概呈平行且相间隔地设在所述电路板上方；
收发高频信号的第二辐射体部，包括第二介质支架及贴合在所述第二介质支架上的第二辐射体，所述第二辐射体部与所述第一辐射体部概呈平行且相间隔地设在所述第一辐射体部上方，借由改变第一介质支架、第二介质支架的介电常数对应调整所述双层天线的谐振点和带宽；
所述连接部连接第一辐射体、第二辐射体和电路板；
所述第二辐射体与连接部构成标准F型天线。
2、如权利要求1所述的双层天线，其特征在于，
所述第一辐射体部和第二辐射体部相间隔距离为0.5mm，所述第一辐射体部和第二辐射体部间构成辐射腔。
3、如权利要求1所述的双层天线，其特征在于，所述第一辐射体包括平行且贴近第一侧边呈狭长片状的第一自由端，垂直于第一自由端的上边缘在第一自由端所在平面内沿背离第一侧边的方向延伸出第一段辐射面，然后向下拐一直角延伸出第二自由端，再在延伸出第二自由端的第一段辐射面一端沿垂直于第二自由端延伸方向延伸出呈“凹”型多个联合而成的第二段辐射面；
所述第一自由端与第二自由端平行，且第一自由端与第二自由端间构成第一狭缝。
4、如权利要求1所述的双层天线，其特征在于，所述第二辐射体呈一狭长片状，所述第二辐射体平行且贴近第二侧边。
5、如权利要求1所述的双层天线，其特征在于，所述连接部包括第一馈线和第二馈线；
所述第一馈线和第二馈线呈狭长片状；
所述第一馈线和第二馈线在垂直于电路板所在平面内，所述第一馈线一端与第一自由端相连，另一端与所述电路板的第一连接点相连，所述第一馈线与第二辐射体相接；
所述第二馈线一端与第二自由端相连，另一端与所述电路板的第二连接点相连，所述第二馈线与第二辐射体相接；
所述第一连接点为馈入点，所述第二连接点为接地点。
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