CN203826552U - 平面倒f缝隙天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种平面倒F缝隙天线。该天线包括馈电部，馈地部，以及主体部；主体部的上边缘右端设有第一延伸部和第二延伸部，分别连接该馈电部和馈地部，邻近主体部的上边缘右端设有梯形开槽腔，第一缝隙沿该梯形开槽腔的右侧腰延伸，邻近梯形开槽腔的短底边横向设有矩形开槽腔，第二缝隙开始自矩形开槽腔的右边缘横向延伸，第三缝隙开始自该矩形开槽腔的下边缘向左横向延伸，该主体部中部设有圆形开槽腔，第四缝隙开始自该圆形开槽腔向上纵向延伸，该主体部的上边缘左端开始向左下延伸并随后转为纵向向上延伸形成第三延伸部。本实用新型平面倒F缝隙天线充分满足了4G天线FDD-LTE天线的性能要求，使GSM四频，WCDMA三频，LTE的三频性能都能得到满足。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线，尤其涉及一种平面倒F缝隙天线。
背景技术
手机通信是无线移动通信的一个重点研究内容，无线移动通信系统目前主要采用三种数字无线电话技术，TDMA、GSM和CDMA。具体到我们国家的主要运营商，中国移动和中国联通在2G通信中采用的具体实现方案均为GSM系统,，这也是目前世界上应用最为广泛的移动通信技术标准。GSM使用的是时分多址的一种变体，GSM分GSM850，GSM900，DCS1800和PCS1900四个频段。GSM850的工作频率是上行824-849MHz，下行是869-894MHz，GSM900的工作频率是上行880-915MHz，下行是925-960MHz，DCS1800的工作频率是上行1710-1785MHz，下行是1805-1880MHz，PCS1900工作频率是上行1850-1910MHz，下行是1930-1990MHz。中国移动在3G通信中采用的TD-SCDMA，1880-1920MHz(上行)、2010-2025MHz(下行)是其工作频段。中国联通在3G通信中采用的WCDMA，工作频率为1940MHZ-1955MHz(上行)、2130-2145MHz(下行)。中国电信采用的是CDMA2000制式，工作频率为1920-1935MHz(上行)、2110-2125MHz(下行)。
伴随着3G网络广泛建设，以及4G LTE标准的兴起，牌照的发放，移动通信系统正向着4G时代稳步迈进，移动手机也向着互联网娱乐型终端方向发展。而手机天线作为手机终端中一个重要的组成部分，制约着手机无线传输的整体性能，传统手机天线已不能满足4G无线通信。多频带、宽频化和小型化LTE手机天线已成为时下通信研究的重点。
手机天线是手机的重要组成部分，按照安置方式分，目前手机天线主要有内置及外置天线两种。天线的架设是尽量远离地面和建筑物的，天线接近参考地的时候，大部分能量将集中在天线和参考地之间，而无法顺利发射。所以天线发射，需要一个“尽量开放”的空间。而手机电路板就是天线的参考地，让天线远离手机其他电路，是提高手机天线发射效率的关键。但受到实际环境限制以及追求携带方便的要求，手机的设计就必须在电气方面做出妥协。
按照设计方式分，手机天线主要有PIFA(平面倒F天线)天线和单极天线两种，PIFA天线是以其侧面结构与英文字母F形似命名，又称倒F天线。天线由塑胶支架和金属片(辐射体)组成。PIFA天线只需要利用金属导体配合适当的馈入及天线短路片接地面的位置。单极天线是指竖直的具有四分之一波长的天线，该天线安装在一个接地平面上。
目前手机天线的主要指标是小型化、多频化和内置化。平面倒F天线(PIFA)一般由金属地板、辐射贴片、短路贴片和馈电系统组成，其结构紧凑、成本低、制作容易，得到广泛的应用。但常见的PIFA天线带宽较窄，不易实现同时覆盖多频段的性能要求。
实用新型内容
因此，本实用新型的目的在于提供一种平面倒F缝隙天线，实现同时覆盖多频段的性能要求。
为实现上述目的，本实用新型提供一种平面倒F缝隙天线，包括馈电部，馈地部，以及大体上呈矩形的主体部；该主体部的上边缘右端设有纵向向上延伸的第一延伸部和第二延伸部，该第一延伸部和第二延伸部分别连接该馈电部和馈地部，该主体部邻近该主体部的上边缘右端横向设有大体上呈等腰梯形的梯形开槽腔，该梯形开槽腔的长底边邻近该主体部的上边缘，第一缝隙开始沿该梯形开槽腔的右侧腰延伸并随后转为纵向延伸分隔该第一延伸部及第二延伸部，该主体部邻近该梯形开槽腔的短底边横向设有大体上呈矩形的矩形开槽腔，第二缝隙开始自该矩形开槽腔的右边缘开始横向延伸并随后转为大体平行于该右侧腰延伸，第三缝隙开始自该矩形开槽腔的下边缘向左横向延伸并随后转为纵向延伸至该主体部的下边缘，该主体部的中部设有大体上呈圆形的圆形开槽腔，第四缝隙开始自该圆形开槽腔向上纵向延伸并随后转为平行于该主体部的上边缘横向延伸并最终转为向斜下方延伸连通该矩形开槽腔的左上角，该主体部的上边缘左端开始向左下延伸并随后转为纵向向上延伸形成第三延伸部，该主体部的下边缘左端设有横向延伸的第四延伸部，该主体部上对应于该第四延伸部在该第四延伸部上方设有相应的缺口。
其中，所述平面倒F缝隙天线设置在FPC基板的一面上。
其中，所述FPC基板的另一面上设有背胶。
其中，所述第四延伸部末端至所述第三缝隙纵向延伸部分的横向长度为24.5毫米。
其中，所述第三缝隙纵向延伸部分至所述主体部的右边缘的横向长度为16.5毫米。
其中，所述第二缝隙横向延伸部分的横向长度为4.5毫米，平行于该右侧腰延伸部分的长度为5.0毫米，该第二缝隙的宽度为0.6毫米。
其中，所述第四缝隙向上纵向延伸部分的长度为1.3毫米，宽度为2.6毫米；所述第四缝隙横向延伸部分长度为4.5毫米，向斜下方延伸部分长度为6.0毫米，该横向延伸部分和向斜下方延伸部分的宽度为0.5毫米。
综上所述，本实用新型平面倒F缝隙天线保留了PIFA天线的结构紧凑、成本低、制作容易、携带方便、频带宽、效率高、增益高、受周围环境影响小、对人体辐射伤害小等一系列优点；充分满足了4G天线FDD-LTE天线的性能要求，使GSM四频，WCDMA三频，LTE的三频性能都能得到满足。
为更进一步阐述本实用新型为实现预定目的所采取的技术手段及功效，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，相信本实用新型的目的、特征与特点，应当可由此得到深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，
图1为本实用新型平面倒F缝隙天线一较佳实施例的俯视图；
图2为图1的仰视图；
图3为本实用新型平面倒F缝隙天线一较佳实施例的天线效率曲线的低频部分示意图；
图4为本实用新型平面倒F缝隙天线一较佳实施例的天线效率曲线的高频部分示意图；
图5为本实用新型平面倒F缝隙天线一较佳实施例的天线增益曲线的低频部分示意图；
图6为本实用新型平面倒F缝隙天线一较佳实施例的天线增益曲线的高频部分示意图。
具体实施方式
如图1及图2所示，其为本实用新型平面倒F缝隙天线一较佳实施例的俯视图及仰视图。本实用新型的平面倒F缝隙天线可以在FPC(柔性线路板)上制作，使用FPC单面板，在其正面制作天线线路，反面涂覆背胶，便于手机装配。该平面倒F缝隙天线制作于FPC基板1上，天线线路包括馈电部2，馈地部3，以及大体上呈矩形的主体部4；该主体部4的上边缘右端设有纵向向上延伸的第一延伸部5和第二延伸部6，该第一延伸部5和第二延伸部6分别连接该馈电部2和馈地部3，该主体部4邻近该主体部4的上边缘右端横向设有大体上呈等腰梯形的梯形开槽腔7，该梯形开槽腔7的长底边邻近该主体部4的上边缘，第一缝隙8开始沿该梯形开槽腔7的右侧腰延伸并随后转为纵向延伸分隔该第一延伸部5及第二延伸部6，该主体部4邻近该梯形开槽腔7的短底边横向设有大体上呈矩形的矩形开槽腔9，第二缝隙10开始自该矩形开槽腔9的右边缘开始横向延伸并随后转为大体平行于该右侧腰延伸，第三缝隙11开始自该矩形开槽腔9的下边缘向左横向延伸并随后转为纵向延伸至该主体部4的下边缘，该主体部4的中部设有大体上呈圆形的圆形开槽腔12，第四缝隙13开始自该圆形开槽腔12向上纵向延伸并随后转为平行于该主体部4的上边缘横向延伸并最终转为向斜下方延伸连通该矩形开槽腔9的左上角，该主体部4的上边缘左端开始向左下延伸并随后转为纵向向上延伸形成第三延伸部14，该主体部4的下边缘左端设有横向延伸的第四延伸部15，该主体部4上对应于该第四延伸部15在该第四延伸部15上方设有相应的缺口16。
可以将该天线应用于天线环境较差的4G手机上，天线附近安装有马达，麦克风(MIC)，喇叭，LED灯等，通过小板形式将天线连接到手机主板上，FPC基板1上的留空及周边形状可以配合天线附近的手机零件及手机结构设计。馈电部2作为天线的馈电点(Feed)，馈地部3作为天线的馈地点(Short)，可以采用镀金的金手指，并且与天线线路导通。该天线可以满足GSM四频段，WCDMA三频段(频段1，2，8)，LTE三频段(频段3，7，20)性能要求，天线所满足具体频率要求如下：LTE-频段20：791-862MHz，频段3：1710-1880Mhz,，频段7：2500-2690MHz；WCDMA-频段1：1920-2170MHz，频段2：1850-1990MHz，频段8：880-960MHz；GSM850：820-894MHz，EGSM900：880-960MHZ，DCS1800：1710-1880MHz，PCS1900：1850-1990MHz。
该较佳实施例中，天线整体的具体尺寸可以为49(L)×19.5(H)mm，天线高度(最高接地点到天线辐射面)可以为4.2mm。长度L1走线部分主要是用于调谐低频频率790-960MHz，长度L2走线部分通过第二缝隙10耦合产生LTE部分高频频率2500-2700MHz，第四缝隙13耦合产生频率1710-2170MHz。梯形开槽腔7起到同时调谐低高频带宽作用，尤其是低频部分带宽。
通过调节L1长度，可改变低频频率变化，调节L2和第二缝隙10长度、第二缝隙10的宽度可改变2500MHz部分频率变化，调节第四缝隙13长度和宽度可改变1700-2170MHz部分频率的变化。这些变量的长和宽都可以结合有源测试进行优化调试和测量来达到天线所要求的指标。例如，L1可以为24.5mm，L2可以为16.5mm；第二缝隙10横向可以为4.5mm，平行于梯形开槽腔7右侧腰延伸部分的长度可以为5.0mm，宽度可以为0.6mm；第四缝隙13的向上纵向延伸部分的长度A为1.3mm，宽度B为2.6mm，横向延伸部分长度为4.5mm，斜下方延伸部分长度为6.0mm，横向延伸部分和斜下方延伸部分的宽度可以为0.5mm。其它部分的尺寸也可以根据需求设计选取，例如，圆形开槽腔12的半径可以为1.7mm；矩形开槽腔9的长和宽可以为5.7mm和4.1mm；梯形开槽腔7的短底边可以为8.5mm，短底边和腰的夹角可以为114度；缺口16的长度C可以为5.4mm，宽度D可以为1.4mm。
参见图3至图6，图3为本实用新型平面倒F缝隙天线一较佳实施例的天线效率曲线的低频部分示意图，图4为其高频部分示意图；图5为本实用新型平面倒F缝隙天线一较佳实施例的天线增益曲线的低频部分示意图，图6为其高频部分示意图。效率及增益曲线是采用24探头SATIMO(法国厂商)三维暗室进行。
参见如下表1至表4，分别显示了本实用新型的天线在各频段的天线有源测试数据(SATIMO三维暗室数据)。
表1
表2
表3(WCDMA频段)
表4(LTE频段)
根据图3至图6及表1至表4可知，本实用新型给出了一种适合于LTE的4G手机的小型化、宽频带天线的设计，该天线在现有PIFA天线基础上通过有效地改变其结构和适当增加了天线缝隙，来拓展天线带宽，实现三个频率谐振，并通过具体实施例证明本实用新型结构的演变天线能够产生4G手机通信所需要的三个谐振频率，有效覆盖了手机工作的三个频带。以上测试数据都表明，本实用新型天线性能满足了手机通信的天线性能指标要求，有源测试指标均达到国家测试标准。本实用新型改进的PIFA天线能够更加适合当今手机天线小型化，多频化的发展趋势，适合于手机天线的研究开发。本实用新型的天线还可根据不同终端，进行适当优化改变，调整其结构，以满足不同性能需求，其简单结构和宽频带特性使其很适合应用到现代的移动终端设备中。
综上所述，本实用新型平面倒F缝隙天线保留了PIFA天线的结构紧凑、成本低、制作容易、携带方便、频带宽、效率高、增益高、受周围环境影响小、对人体辐射伤害小等一系列优点；充分满足了4G天线FDD-LTE天线的性能要求，使GSM四频，WCDMA三频，LTE的三频性能都能得到满足。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型后附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种平面倒F缝隙天线，其特征在于，包括馈电部，馈地部，以及大体上呈矩形的主体部；该主体部的上边缘右端设有纵向向上延伸的第一延伸部和第二延伸部，该第一延伸部和第二延伸部分别连接该馈电部和馈地部，该主体部邻近该主体部的上边缘右端横向设有大体上呈等腰梯形的梯形开槽腔，该梯形开槽腔的长底边邻近该主体部的上边缘，第一缝隙开始沿该梯形开槽腔的右侧腰延伸并随后转为纵向延伸分隔该第一延伸部及第二延伸部，该主体部邻近该梯形开槽腔的短底边横向设有大体上呈矩形的矩形开槽腔，第二缝隙开始自该矩形开槽腔的右边缘横向延伸并随后转为大体平行于该右侧腰延伸，第三缝隙开始自该矩形开槽腔的下边缘向左横向延伸并随后转为纵向延伸至该主体部的下边缘，该主体部的中部设有大体上呈圆形的圆形开槽腔，第四缝隙开始自该圆形开槽腔向上纵向延伸并随后转为平行于该主体部的上边缘横向延伸并最终转为向斜下方延伸连通该矩形开槽腔的左上角，该主体部的上边缘左端开始向左下延伸并随后转为纵向向上延伸形成第三延伸部，该主体部的下边缘左端设有横向延伸的第四延伸部，该主体部上对应于该第四延伸部在该第四延伸部上方设有相应的缺口。
2.如权利要求1所述的平面倒F缝隙天线，其特征在于，所述平面倒F缝隙天线设置在FPC基板的一面上。
3.如权利要求2所述的平面倒F缝隙天线，其特征在于，所述FPC基板的另一面上设有背胶。
4.如权利要求1至3任一所述的平面倒F缝隙天线，其特征在于，所述第四延伸部末端至所述第三缝隙纵向延伸部分的横向长度为24.5毫米。
5.如权利要求1至3任一所述的平面倒F缝隙天线，其特征在于，所述第三缝隙纵向延伸部分至所述主体部的右边缘的横向长度为16.5毫米。
6.如权利要求1至3任一所述的平面倒F缝隙天线，其特征在于，所述第二缝隙横向延伸部分的横向长度为4.5毫米，平行于该右侧腰延伸部分的长度为5.0毫米，该第二缝隙的宽度为0.6毫米。
7.如权利要求1至3任一所述的平面倒F缝隙天线，其特征在于，所述第四缝隙向上纵向延伸部分的长度为1.3毫米，宽度为2.6毫米；所述第四缝隙横向延伸部分长度为4.5毫米，向斜下方延伸部分长度为6.0毫米，该横向延伸部分和向斜下方延伸部分的宽度为0.5毫米。
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