CN202205894U

CN202205894U - 具有三频段工作特性的小型化内置手机天线

Info

Publication number: CN202205894U
Application number: CN 201120175284
Authority: CN
Inventors: 肖中银; 相亮亮; 吴效环; 黄春燕; 寇鑫
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2021-05-30

Abstract

本实用新型涉及一种具有三频段工作特性的小型化内置手机天线，天线形状为一长方体，天线内部为长方体天线实心支撑介质，天线的金属辐射体采用弯折方式包覆刻蚀于所述实心支撑介质的上下前后四个连续外表面上，左右两个外表面不做任何金属涂覆；金属辐射体由六个金属枝节组成；天线采用50欧同轴线跨馈方式馈电。本实用新型结构简单，易于加工，加工精度高，加工成本低。与传统手机内置天线相比，该新型内置天线在保证性能指标满足实用的前提下，不仅体积紧凑便于手机外观实现小型超薄化而且具有很好的三频段特性。

Description

具有三频段工作特性的小型化内置手机天线

技术领域

本实用新型涉及一种具有三频段工作特性的小型化手机内置手机天线，属于小型无线通信终端设备领域中具有多频段工作特性的手机内置天线范畴。

背景技术

随着无线通信技术的迅猛发展，手机等小型无线手持设备越来越普及，各国也制定了相应的通信标准，目前手机无线通信大概划分为以几个频段：GSM，DCS，PCS，UMTS (890~960，1700~1880，1850~1990，1920~2170MHz)。传统低端手机一般只是工作在单一频段，比如：GSM900。但由于外界复杂电磁环境的影响以及全球各国通信标准的不同，单一频段的传统手机天线已经远远不能保证通信质量要求以及全球漫游通信的需求；而且由于手机体积的不断缩减迫使其内置天线也必须在满足通信质量的前提下尽量做得更加紧凑化低剖面。所以多频段小型化内置天线成为了目前研究设计的一大热点和难点。

实用新型内容

针对实用中存在的已有技术问题，本实用新型的目的在于提供一种具有三频段工作特性的小型化手机内置手机天线，该天线可以同时工作在GSM、DCS、PCS三个2G通信频段，具有很好的增益和方向性，并且一定程度上实现了内置天线的小型化。

为达到上述目的，本实用新型的构思是：

（1）基于天线理论，为了解决传统倒F天线频点单一、频带窄的缺点，将倒F天线进行改进，通过改变短路枝节与馈电枝节的距离以及辐射枝节的长度和高度来调节倒F天线的工作特性。采用适当增加额外辐射枝节的技术，不仅实现了天线多频化同时也一定程度上增加了带宽。

（2）基于天线小型化研究理论，为了实现天线的小型化，天线的辐射面采用弯折方式包覆刻蚀于小型实心矩形介质的四个连续外表面，为了进一步实现小型化，可以提高内部支撑介质的介电常数。

（3）加工后的天线形状为一个长方体，天线贴片采用包覆刻蚀方式敷在支撑介质的外表面。天线的接地面直接采用常规手机内部的PCB电路板，并采用50欧同轴线跨馈方式馈电。

根据上述构思，本实用新型采用下述技术方案：

一种具有三频段工作特性的小型化内置手机天线，天线形状为一长方体，天线内部为长方体实心支撑介质7，天线的金属辐射体采用弯折方式包覆刻蚀于所述实心支撑介质7的上下前后四个连续外表面上，左右两个外表面不做任何金属涂覆；天线金属辐射体由第一枝节1，第二枝节2，第三枝节3，第四枝节4，第五枝节5和第六枝节6六个金属枝节组成；所述第一枝节1由上表面和前表面共两段等宽枝节组成，所述第二枝节2在所述支撑介质7的上表面，由两段宽度不同的枝节组成，在上表面与所述第一枝节1相连，所述第二枝节2在上表面与所述第三枝节3和所述第四枝节4具有一定的间隙；所述第三枝节3位于所述第二枝节2的右方，所述第三枝节3由上表面和后表面共三段等宽的枝节构成，在上表面与所述第四枝节4相连，所述第三枝节3在后表面与所述第二枝节2和所述第四枝节4具有一定的间隙；所述第四枝节4由四段组成，前表面和下表面两枝节等宽，上表面和后表面两枝节等宽，所述第四枝节4在前表面与所述第一枝节1相连；所述第二枝节2、第三枝节3、第四枝节4长度和宽度变化可以调谐天线三个频点位置；所述第五枝节5位于后表面和下表面，为天线短路枝节，后表面部分与所述第一枝节1上表面枝节相连，实际使用中下表面枝节与PCB电路板直接相连；所述第五枝节5右方的所述第六枝节6位于后表面和下表面，为馈电枝节，所述第六枝节6后表面部分与所述第一枝节1上表面枝节相连，所述第五枝节5和所述第六枝节6之间具有一定的间隙；天线采用50欧同轴线跨馈方式馈电。

支撑所述天线内部实心支撑介质7具有一定的相对介电常数。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

（1）本实用新型结构简单，易于加工。由于本天线辐射体结构是直接包覆于立体支撑介质的外表面，可以很容易的通过现代工业技术加工生产，加工精度高。

（2）与传统手机内置平面倒F天线结构相比，体积更小、集成度高，易于实现手机整体结构的小型超薄化。

（3）该新型的手机天线结构具有很好的三频段工作特性，回波损耗S11满足工程实用需要，均在-8dB以下，而且一定程度上提高了低频900MHz的增益。

附图说明

图1是本实用新型天线整体立体结构示意图；

图2是该天线内部实心矩形支撑介质结构示意图；

图3 是该天线与PCB电路板整体的安装侧视图；

图4 是该天线立体结构按照图3中指示方向展开的平面图；

图5 是该天线仿真的回波损耗S11图；

图6 是该天线归一化方向图（a、b、c为900MHz、1800MHz、1900MHz结果）。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一个优选实施例作详细说明：

如图1和图2所示，一种具有三频段工作特性的小型化内置手机天线，是在传统的倒F天线基础上采用弯折并增加额外的辐射枝节技术形成的，天线形状为一长方体，天线内部为长方体实心支撑介质7，天线的金属辐射体采用弯折方式包覆刻蚀于所述实心支撑介质7的上下前后四个连续外表面上，左右两个外表面不做任何金属涂覆；天线金属辐射体由第一枝节1，第二枝节2，第三枝节3，第四枝节4，第五枝节5和第六枝节6六个金属枝节组成；所述第一枝节1由上表面和前表面共两段等宽枝节组成，所述第二枝节2在所述支撑介质7的上表面，由两段宽度不同的枝节组成，在上表面与所述第一枝节1相连，所述第二枝节2在上表面与所述第三枝节3和所述第四枝节4具有一定的间隙；所述第三枝节3位于所述第二枝节2的右方，所述第三枝节3由上表面和后表面共三段等宽的枝节构成，在上表面与所述第四枝节4相连，所述第三枝节3在后表面与所述第二枝节2和所述第四枝节4具有一定的间隙；所述第四枝节4由四段组成，前表面和下表面两枝节等宽，上表面和后表面两枝节等宽，所述第四枝节4在前表面与所述第一枝节1相连；所述第二枝节2、第三枝节3、第四枝节4长度和宽度变化可以调谐天线三个频点位置；所述第五枝节5位于后表面和下表面，为天线短路枝节，后表面部分与所述第一枝节1上表面枝节相连，实际使用中下表面枝节与PCB电路板直接相连；所述第五枝节5右方的所述第六枝节6位于后表面和下表面，为馈电枝节，所述第六枝节6后表面部分与所述第一枝节1上表面枝节相连，所述第五枝节5和所述第六枝节6之间具有一定的间隙；天线采用50欧同轴线跨馈方式馈电。

支撑所述天线的实心支撑介质7具有一定的相对介电常数。在该实施例下取为

Figure 201120175284X100002DEST_PATH_IMAGE001

，尺寸取为：L*W*H=40mm*3mm*3mm。

图3给出了天线与接地面安装的侧面结构位置视图，接地面采用常规手机内部PCB电路板，在该实施例下尺寸为：Lg*L*h=80mm*40mm*0.8mm，相对介电常数：

。由于在该实用新型中，PCB板的介电常数大小对该天线辐射性能基本没有影响，所以实际使用中并不局限于2.8的介质板，可以根据电路需要选择PCB板的介电常数；PCB板的长度Lg可以根据实际需要大于80mm，但不能小于80mm，否则会严重影响天线低频900MHz的性能。

如图4所示，A点和B点为天线馈电点，实际使用中可以采用50欧同轴线给天线馈电，当然也可以使用其他方式给天线馈电（如：弹片式），但要保证馈电端口的特征阻抗为50欧，这样才不会影响到天线的端口阻抗匹配性能。发射信号时射频前端电流经过馈电枝节6及第一枝节1流入天线第二枝节2、第三枝节3、第四枝节4，通过谐振将电信号转变为电磁波辐射到自由空间中，其中第四枝节4的电长度最长主要调谐低频900MHz辐射，第二枝节2和第三枝节3主要调谐1800MHz和1900MHz的频率点；接收信号时天线将电磁波转换为电信号，经过馈电枝节送入后端接收电路进行处理。

图5显示了该优选实施例下天线在700MHz～2100MHz频带内的回波损耗S11仿真结果。

图6显示了该优选实施例下天线工作在900MHz、1800MHz、1900MHz三个频点时的归一化方向图特性。

仿真结果表明：

（1）该天线在GSM900，DCS1800，PCS1900三个频段的回波损耗S11分别为-13.12dB，-11.36dB，-13.68dB，满足实际要求。

（2）该天线在900MHz，1800MHz，1900MHz三个频率点的最大增益分别为3.7dB，4.17dB，3.95dB。

（3）结构简单，尺寸得到很好的小型化，铜箔加工包覆刻蚀简易，材料损耗相对较小，成本低。

以上所述仅为本实用新型的最优实施例，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡是在本实用新型设计原则之内所作的任何修改、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种具有三频段工作特性的小型化内置手机天线，其特征在于，天线形状为一长方体，天线内部为长方体实心支撑介质（7），天线的金属辐射体采用弯折方式包覆刻蚀于所述实心支撑介质（7）的上下前后四个连续外表面上，左右两个外表面不做任何金属涂覆；天线金属辐射体由第一枝节（1），第二枝节（2），第三枝节（3），第四枝节（4），第五枝节（5）和第六枝节（6）六个金属枝节组成；所述第一枝节（1）由上表面和前表面共两段等宽枝节组成；所述第二枝节（2）在所述支撑介质（7）的上表面，由两段宽度不同的枝节组成，在上表面与所述第一枝节（1）相连，所述第二枝节（2）在上表面与所述第三枝节（3）和所述第四枝节（4）具有间隙；所述第三枝节（3）位于所述第二枝节（2）的右方，所述第三枝节（3）由上表面和后表面共三段等宽的枝节构成，在上表面与所述第四枝节（4）相连，所述第三枝节（3）在后表面与所述第二枝节（2）和所述第四枝节（4）具有间隙；所述第四枝节（4）由四段组成，前表面和下表面两枝节等宽，上表面和后表面两枝节等宽，所述第四枝节（4）在前表面与所述第一枝节（1）相连；所述第二枝节（2）、第三枝节（3）、第四枝节（4）长度和宽度变化可以调谐天线三个频点位置；所述第五枝节（5）位于后表面和下表面，为天线短路枝节，后表面部分与所述第一枝节（1）上表面枝节相连，实际使用中下表面枝节与PCB电路板直接相连；所述第五枝节（5）右方的所述第六枝节（6）位于后表面和下表面，为馈电枝节，所述第六枝节（6）后表面部分与所述第一枝节（1）上表面枝节相连，所述第五枝节（5）和所述第六枝节（6）之间具有间隙；天线采用50欧同轴线跨馈方式馈电。

2.根据权利要求1所述的一种具有三频段工作特性的小型化内置手机天线，其特征在于，支撑所述天线内部实心支撑介质（7）具有相对介电常数。