CN202423552U - 一种多频段ifa天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多频IFA天线。该天线包括塑胶支架、固定在支架上的弹片天线，该弹片天线馈电端与短路端竖向平行设置，第一短走线从馈电端底端开始向右横向延伸；一长走线由馈电端底端开始向下再向右延伸、再向上向左延伸，至末尾段贴近天线的短路端，对第一短走线形成包裹式的结构；第二短走线从馈电端左侧边开始向上再向下延伸至长走线下方再向左延伸；第二短走线与长走线的左侧边之间具有用于信号耦合的耦合槽，该槽长度不小于3mm。该天线走线布局合理，可产生多谐振模，结合阻抗匹配网络可大幅提升天线的辐射性能，保证天线实现小体积、低剖面的同时，大幅扩展天线的覆盖频段带宽。

Description

一种多频段IFA天线

技术领域

本实用新型涉及移动通讯终端天线领域，具体是指一种能够覆盖多个现代无线通讯频段的小型化低剖面IFA天线。

背景技术

移动通讯技术的快速发展，给现代人类社会的资讯交流与沟通带来巨大的便捷和深远的影响。在技术引领产品潮流的同时，市场需求也同时反向地促进技术不断改进和革新。对于移动通讯终端，小型化、低剖面（超薄）的外观迎合了消费者的使用理念。在这种趋势下，移动通讯终端的天线也从早期的体积大、剖面高的外置天线，转变为安装于设备内部的内置天线。同时为了满足移动通讯终端的通用性，还需要移动通讯终端能够支持不同制式的标准，从而对天线提出了能够覆盖多个无线通讯频段的要求，小型化多频段天线也因此成为目前天线研究的前沿领域之一。

目前常用的内置天线中，PIFA天线（Planar Inverted F Antenna，平面倒F天线）和monopole天线（单极子天线）应用较多。

PIFA天线得名于其独特的外观，有馈电端和短路端两个引脚，同时还有一个平面化的天线顶端。从侧面看去，像一个倒放在PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）上大写的英文字母“F”。PIFA天线的优点是调试时一般不用匹配元件，抗干扰能力较强，天线附近的金属可以通过接地处理降低影响，手握状态下的性能变化没有monopole天线变化剧烈。但缺点是PIFA天线的正下方因为有参考地，要求较大的剖面高度，高度的大小直接关系到天线的带宽；天线体积也要求较大，如果体积不足，天线性能将大幅下降；同时PIFA天线的效率和带宽通常也不够充分。

monopole天线的优点是天线体积很小，剖面极低，适合用于超薄机的天线设计。天线效率高，带宽良好，均优于PIFA天线，非常适合于多频段天线设计。而其缺点是monopole天线对于环境要求苛刻，需要在PCB上预留净空区域，抗干扰能力较差，手握状态下的效率下降剧烈。

而IFA天线（Inverted F Antenna，倒F天线）是在融合PIFA与monopole两种天线基础上发展而来的一种新概念天线。它需要像monopole天线那样的PCB预留净空区域，同时也需要PIFA天线那样的短路端接地，以降低天线谐振频率，改善阻抗匹配。而IFA天线也同时拥有了monopole天线低剖面、小体积、高效率、带宽充分及PIFA天线抗干扰能力强的诸多优点。合理的设计天线的走线形式可以激励出多个谐振模，从而覆盖较广的带宽。因此，IFA天线特别适用于各种小型化，超薄的移动通讯终端。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种性能优良，带宽较宽且能够覆盖多个现代无线通讯频段的IFA天线。

为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案为：

一种多频IFA天线，包括塑胶支架、固定在支架上的弹片天线及天线匹配网络，所述弹片天线包括馈电端、短路端及长走线、第一短走线和第二短走线，其特征是，馈电端与短路端竖向平行设置，所述第一短走线从馈电端底端开始向右横向延伸；所述长走线由馈电端底端开始向下再向右延伸、再向上向左延伸，至末尾段贴近天线的短路端，对第一短走线形成包裹式的结构；所述第二短走线从馈电端左侧边开始向上再向下延伸至长走线下方再向左延伸；所述第二短走线与长走线的左侧边之间具有用于信号耦合的耦合槽。

优选的，耦合槽的长度不小于3mm。

优选的，所述长走线与第一短走线、第二短走线之间的缝隙间距大于0.6mm。 

优选的，所述长走线与第一短走线、第二短走线的宽度均大于1mm。

具体的，所述长走线与第一短走线、第二短走线上均设置有热熔孔，塑胶支架上对应的设有用于穿过热熔孔且受热融解实现将弹片走线固定的塑胶柱。

更具体的，所述匹配网络包括与馈电端连接的电容器及第一电感器，该电容器另一端接地，第一电感器另一端接射频电路。

与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：所述天线走线布局合理，可产生激励天线的多谐振模，结合特定的阻抗匹配网络提高终端匹配，大幅提升天线的辐射性能，从而在保证天线小体积、低剖面的同时，大幅扩展天线的覆盖频段带宽。

附图说明

图1 为所述天线实施例走线布局的展开图；

图2 为所述天线实施例立体结构示意图；

图3 为所述天线装配在支架上的示意图；

图4 为所述天线馈电端的匹配网络示意图；

图5为所述天线短路端的匹配网络示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细的说明。

如图1，为所述天线实施例走线布局的展开图。该实施例中采用一个金属材质的天线弹片，通过切割、冲压或者蚀刻等手段，在一个完整的金属弹片制作出所设计的天线走线。具体走线形式为:馈电端1连接天线的馈源（射频电路），用于激励天线，短路端2直接连接PCB上的参考地，馈电端1与短路端2平行设置。第一短走线4从馈电端底端开始向右横向延伸；长走线3由馈电端底端开始向下再向右延伸、再向上向左延伸，至末尾段贴近天线的短路端2，对第一短走线4形成包裹式的结构；所述第二短走线5从馈电端左侧边开始向上再向下延伸至长走线下方再向左延伸。第二短走线5与长走线3左侧边之间形成一条贴合式的耦合槽G。这样，利用电磁耦合效应，馈电端的能量能够耦合到第二短走线上，在高频段激励出第二个谐振模，耦合槽G的长度决定着耦合效果，本发明中耦合槽G的长度至少为3mm。另外，长走线3与第一短走线4、第二短走线5之间的缝隙间距需大于0.6mm，各走线的宽度均需大于1mm。

天线走线形式做好后，在天线弹片上设置多个热熔孔6，如图2所示。塑胶支架上设置塑胶柱7，将天线安装于支架上，塑胶柱7穿过热熔孔6，塑胶柱7受热融解将天线弹片固定在支架上，使天线弹片固定而不发生移动，如图3所示。

所述天线可制成长、宽、高分别为35mm×10mm×4mm或者更小的极低剖面小型化结构。

本实用新型的工作原理为：首先从馈电端出发设置一条长走线支路在天线的最外围，形成回型包裹结构，该长走线用于激励天线的低频谐振模，可覆盖GSM850及GSM900两个低频频段；其次，于前述长走线支路的半包围圈之内设置第一条短走线支路，该支路也从馈电端出发，该短走线用于激励天线的高频第一谐振模；这两条走线的整体布局，与大写英文字母“G”相似；最后，第二条短走线从馈电端出发，部分贴合长走线延伸，该短走线用于激励天线的高频第二谐振模。两个高频谐振模组合在一起，便可在高频段形成一个宽阔的带宽，能够覆盖DCS1800、PCS1900、UMTS2100等高频频段。

上述天线的阻抗匹配电路包括天线馈电端匹配电路和短路端匹配电路。如图4，天线馈电端匹配电路包括与馈电端连接的电容器8及第一电感器9，该电容器8另一端接地，第一电感器9另一端接射频电路。其中，电容器8容值优选为 1.0 ~ 3.0 pF，第一电感器9感值优选为2.2 ~ 5.1 nH。馈电端的这两个匹配元件主要用于调谐天线的高频段谐振，使得天线在高频段的阻抗接近完全匹配，降低高频电磁能量的反射损耗，使得高频电磁能量能多地输入至天线进行辐射，在天线的高频段上极大地拓宽了带宽和提升了辐射效率。

如图5，短路端匹配包括与短路端连接的第二电感器10，第二电感器10另一端接地，第二电感器10感值优选为1.8 ~ 4.7 nH。该匹配元件主要用于调谐天线的低频段谐振，拓宽天线在低频段的带宽。

本实用新型中的天线优选采用五金弹片加塑胶支架热熔固定的实现方式，也可采用其它导电性能良好的材料制作天线以及采用其他固定稳定，例如FPCB（Flexible Printed Circuit Board，柔性印刷电路板）、LDS（Laser Direct Structuring，激光直接成型）技术。上述天线走线和匹配网络实施例也仅为本实用新型实现的优选方案，并非限定性穷举，在不脱离本实用新型构思的前提下，任何显而易见的替换和微小变化均在本实用新型保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多频IFA天线，包括塑胶支架、固定在支架上的弹片天线及天线匹配网络，所述弹片天线包括馈电端（1）、短路端（2）及长走线（3）、第一短走线（4）和第二短走线（5），其特征是，馈电端（1）与短路端（2）竖向平行设置，所述第一短走线（4）从馈电端底端右侧开始向右横向延伸；所述长走线（3）由馈电端底端左侧开始向下再向右延伸、再向上向左延伸，至末尾段贴近天线的短路端（2），对第一短走线（4）形成包裹式的结构；所述第二短走线（5）从馈电端左侧边开始向上再向下延伸至长走线下方再向左延伸；第二短走线（5）与长走线（3）的左侧边之间具有用于信号耦合的耦合槽（G）。

2.根据权利要求1所述的多频IFA天线，其特征是：所述耦合槽（G）长度不小于3 mm。

3.根据权利要求1所述的多频IFA天线，其特征是：所述长走线（3）与第一短走线（4）、第二短走线（5）之间的缝隙间距大于0.6mm。

4.根据权利要求1所述的多频IFA天线，其特征是：所述长走线（3）与第一短走线（4）、第二短走线（5）的宽度均大于1mm。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的多频IFA天线，其特征是：所述长走线（3）与第一短走线（4）、第二短走线（5）上均设置有热熔孔（6），塑胶支架上对应的设有用于穿过热熔孔（6）且受热融解实现将弹片走线固定的塑胶柱（7）。

6.根据权利要求5所述的多频IFA天线，其特征是：所述匹配网络包括与馈电端（1）连接的电容器（8）及第一电感器（9），该电容器（8）另一端接地，第一电感器（9）另一端接射频电路。

7.根据权利要求6所述的多频IFA天线，其特征是：所述的电容器（8）容值为 1.0 ~ 3.0 pF，第一电感器（9）感值为2.2 ~ 5.1 nH。

8.根据权利要求6所述的多频IFA天线，其特征是：所述匹配网络包括与短路端（2）连接的第二电感器（10），第二电感器（10）另一端接地。

9.根据权利要求8所述的多频IFA天线，其特征是：所述第二电感器（10）感值为1.8 ~ 4.7 nH。 

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