CN201868574U - 一种多频段天线 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种多频段天线，该多频段天线包括：印刷电路板；设置于印刷电路板上的净空区域；设置于印刷电路板正面的射频收发信机；设置在净空区域正面的环形天线和容耦合激励单元，设置在印刷电路板净空区域背面的单极子天线单元。环形天线包括接地的接地点以及开路端；电容耦合激励单元一端是输入端，输入端与射频收发信机相连，一端是开路端，与环形天线开路端耦合成电容。净空区域背面的单极子天线单元与电容耦合激励单元连通。该多频段天线采用电容耦合激励结构实现了环形天线多频段谐振，通过在印刷电路板正反两面设置天线，实现多频段天线小型化。

Description

一种多频段天线
技术领域
本实用新型涉及无线电天线，具体来说，涉及在移动通信设备中使用的一种多频段天线。
背景技术
天线是无线通讯系统中用来传送与接收电磁波能量的重要必备组件。由于目前技术尚无法将天线整合至半导体芯片中，故在便携式通讯设备里除了核心的系统芯片外，天线是另一种具有影响设备传输特性的关键性组件。在各种不同的产品中，所使用的天线设计方法与制作材质也不尽相同。选用适当的天线除了有助于搭配产品的外型以及提升设备的传输特性外，还可以更进一步降低整个系统的成本。
目前最常见的天线种类包括有PIFA(Planar Inverted F Antenna)天线、单极子天线(Monopole antenna)以及陶瓷天线(Ceramic Antenna)等。PIFA天线和单极子天线操作长度为四分之一波长，频段单一。陶瓷天线是另外一种小型化天线，也存在频段单一的问题。
上述天线的尺寸远小于其工作频率对应的谐振波长，本身的辐射性能有限，因此，在手机中具有相当尺寸的金属外壳或着印刷电路板受内置天线的激励，贡献了部分辐射效率。谐振频率小于1GHz时，金属外壳或着印刷电路板在辐射效率中起主导作用，谐振频率高于1GHz时，内置天线和金属外壳或着印刷电路板在辐射效率中功能相当。金属外壳或着印刷电路板有显著的射频感应电流，在用户手持通话时，辐射效率由于人体的吸收以及加载而降低。环形天线在此方面有优势，但通常在半波长或一个波长的情况下才能谐振，尺寸相比PIFA，单极子和陶瓷天线体积较大，很难满足手持式终端小空间的要求。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种多频段天线，旨在解决现有技术的天线中存在的体积大，频段单一的技术问题。
本实用新型是这样实现的，一种多频段天线，包括：印刷电路板；设置于印刷电路板上的净空区域；设置于印刷电路板正面的射频收发信机；设置在净空区域正面的环形天线和电容耦合激励单元，置于印刷电路板净空区域背面的单极子天线单元。环形天线包括一接地的接地点以及开路端；电容耦合激励单元其一端是输入端，输入端与射频收发信机相连，一端是开路端，与环形天线开路端耦合成电容；单极子天线单元与电容耦合激励单元连通。
该天线中单极子天线单元与电容耦合激励单元通过金属过孔连接；该单极子天线单元的高频段与环形天线所谐振的高频频段连接。
该多频段天线中，电容耦合激励单元的开路端呈倒L型，与环形天线开路端的走线平行；此外，电容耦合激励单元的输入端看，该多频段天线的输入阻抗为50欧姆。
该多频道天线中，印刷电路板正面的非净空区域是覆铜区域，环形天线的接地点与覆铜区域连接。此外，印刷电路板正面设置匹配电路，电容耦合激励单元的输入端通过匹配电路与射频收发信机相连接。
该多频段天线中的环形天线的走线线宽为1毫米，长度为低频谐振波长的四分之一；该天线中的印刷电路板宽度为45毫米，长度为100毫米，厚度为1毫米，电路板的介电常数为3.6。
本实用新型中的天线，在印刷电路板正反两面设置天线，天线体积小，采用电容耦合激励结构实现了环形天线多频段谐振，利用单极子天线进一步拓宽天线带宽，实现了手持式装置天线的小型化和多频化，优化移动通讯设备在通话模式的性能。
附图说明
图1是是本实用新型多频段天线在印刷电路板正面的示意图；
图2是多频段天线在印刷电路板部分的背面示意图；
图3是本实用新型的多频段天线的整体结构；
图4是匹配电路示意图；
图5是本实用新型的天线在网络分析仪上测得的回波损耗图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1，是本实用新型多频段天线在印刷电路板正面的示意图。该印刷电路板宽度为45毫米，长度为100毫米，厚度(即高度)为1毫米，电路板的介电常数为3.6。印刷电路板设置净空区域4，印刷电路板净空区域4对天线的性能有重要影响，增大印刷电路板净空区域4可以改善天线的性能。净空区正面和背面不放置电子器件，也无需敷铜。
印刷电路板正面包括净空区域4的正面与净空区4正面邻接敷铜区域1，环形天线7，电容耦合激励单元5，射频收发信机2以及射频收发信机的匹配电路3。
环形天线7设置在印刷电路板净空区域4的正面，天线的走线线宽为1毫米，总长度约为低频谐振波长的四分之一。环形天线7包括接地点8和开路端，接地点8与印刷电路板正面敷铜区域1连接，起到接地作用。改变环形天线接地点8的位置，可以达到调节环形天线7长度的目的，最终可调整环形天线7的谐振频率。
电容耦合激励单元5设置在印刷电路板净空区域4的正面，其一端是输入端，其通过匹配电路3与射频收发信机2相连接，另一端是开路端，呈倒L型，与环形天线4的开路端的部分走线平行，平行的部分在电性能上可等效为电容，与环形天线7自身电感等效为串联，调整耦合电容可以使之与环形天线7自身电感相抵消，从电容耦合激励单元5的输入端看进去，总的输入阻抗为50欧姆，环形天线7达到谐振。调整其开路端与环形天线7的开路端部分平行部分的参数，可以改变耦合电容的容值，进而调整环形天线7的谐振深度：增大平行部分金属层的长度和宽度，耦合电容增大，反之耦合电容减小。
环形天线7在电容耦合激励单元5的激励下，分别在低频段和高频段产生两个谐振，低频段为四分之一波长谐振，高频段为二分之一波长谐振。
请参阅图2，是多频段天线在印刷电路板部分的背面示意图。印刷电路板的净空区背面设置单极子天线单元10，单极子天线单元10通过金属过孔6与电容耦合激励单元5连通。单极子天线单元10设置在印刷电路板背面9可以增加与环形天线7的距离，减小对低频谐振的影响。单极子天线单元10被设计成谐振在另一高频频段，该高频段与环形天线7所谐振的高频频段相连，以覆盖更宽的频段，兼容更多通讯模式频段的要求。
图1中的环形天线7，电容耦合激励单元5和图2中的单极子天线单元10所形成的多频段天线的整体结构如图3所示。
图4是匹配电路示意图。匹配电路3用以调整加载高频单极子天线单元10后对环形天线7的输入阻抗产生的影响。
请参阅图5，是本实用新型的天线在网络分析仪上测得的回波损耗图。该天线在低频带宽可满足GSM900的要求，高频段可以覆盖DCS，PCS以及WCDMA BAND1的带宽要求。
本实用新型中的天线，在印刷电路板正反两面设置天线，天线体积小，采用电容耦合激励结构实现了环形天线多频段谐振，利用单极子天线进一步拓宽天线带宽，实现了手持式装置天线的小型化和多频化，优化移动通讯设备在通话模式的性能。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多频段天线，包括：印刷电路板；
设置于印刷电路板上的净空区域；
射频收发信机，设置于印刷电路板正面；
其特征在于，该多频段天线还包括：
环形天线，设置在净空区域正面，其包括接地的接地点以及开路端；
电容耦合激励单元，设置在净空区域正面，其一端是输入端，输入端与射频收发信机相连，一端是开路端，与环形天线开路端耦合成电容；
单极子天线单元，设置于印刷电路板净空区域背面，单极子天线单元与电容耦合激励单元连通。
2.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，单极子天线单元与电容耦合激励单元通过金属过孔连接。
3.根据权利要求2所述的多频段天线，其特征在于，单极子天线单元的高频段与环形天线所谐振的高频频段相连。
4.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，电容耦合激励单元的开路端呈倒L型，与环形天线开路端的走线平行。
5.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，从电容耦合激励单元的输入端看，该多频段天线的输入阻抗为50欧姆。
6.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，印刷电路板正面的非净空区域是覆铜区域，环形天线的接地点与覆铜区域连接。
7.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，印刷电路板正面设置匹配电路，电容耦合激励单元的输入端通过匹配电路与射频收发信机相连接。
8.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，环形天线的走线线宽为1毫米，长度为低频谐振波长的四分之一。
9.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，印刷电路板宽度为45毫米，长度为100毫米，厚度为1毫米，电路板的介电常数为3.6。 
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