CN204516894U - 一种覆盖七频段的小型移动通信设备天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种覆盖七频段的小型移动通信设备天线，包括介质基板，所述介质基板正面设置信号馈入线、平面单极子、第一矩形块及第一弯折线，所述介质基板背面设置金属地部分、第二矩形块、第二弯折线及短路线；介质基板两面各设置弯折线，构成双面带结构，该天线是通过阻抗匹配输入传输线和阻抗匹配短路线进行耦合馈电的，该天线产生的各个模式能较为独立的调节。本实用新型具有多频带，结构简单，体积小，质量轻，易于制作及便于集成和调节等优点，适用于包括手机在内的各类小型移动终端。

Description

一种覆盖七频段的小型移动通信设备天线

技术领域

本实用新型涉及天线领域，特别涉及一种覆盖七频段的小型移动通信设备天线。

背景技术

随着移动通信技术的飞速发展，移动手机已成为全球最为普及的电子产品之一。在移动通信系统中，天线是发射信号和接收信号必不可少的一部分，天线的好坏直接影响着整个手机通信系统的性能，因此,手机天线的研究是目前移动通信领域的热点之一。

在目前的发展中，手机的功能已从之前单一的语音业务发展到当前囊括网络、数字、多媒体视频等以娱乐为主的综合业务，在同一个手机终端上集成多种业务是目前手机的基本发展趋势之一。由于不同移动通信业务有着不同的工作频段，这要求手机天线能覆盖多频段带宽。综合当前主流的移动通信业务，多功能手机天线应能覆盖GSM850/900(824-960MHz)，GSM1800/1900、UMTS2100、LTE2300和LTE2500(1710-2690MHz)等频段。为了实现这要求，典型的设计方法是采用三维结构，如PIFA天线和折叠单极子天线。这类天线虽然能达到要求，但占据着三维空间，尺寸比较大，不利于当前手机高度集成化的发展。平面内置手机印刷天线越来越受关注。然而由于手机预留给天线的尺寸空间是极其有限的，在设计平面内置手机印刷天线时，各频段之间耦合大，往往相互影响，难以独立调节，增加设计的复杂性，因此，设计宽带多频段、小尺寸、且各个频段可独立调节的平面型手机天线具有非常重要的意义。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种覆盖七频段的小型移动通信设备天线，本实用新型采用多个模式组合的方式及采用双面带结构扩展了频段的带宽，而且低频和高频模式的谐振频率可较为独立的调节。

本实用新型采用如下技术方案：

一种覆盖七频段的小型移动通信设备天线，包括介质基板，所述介质基板 正面设置信号馈入线、平面单极子、第一矩形块及第一弯折线，所述介质基板背面设置金属地部分、第二矩形块、第二弯折线及短路线；

所述金属地部分通过短路线与第二弯折线连接；所述第二弯折线与第二矩形块连接；

所述第一矩形块与平面单极子之间设置一条直线缝，所述第一弯折线与第一矩形块连接，所述信号馈入线与平面单极子连接。

所述第一、第二弯折线均由多个矩形块连接构成，第二弯折线的尾部矩形块与第一弯折线重叠。

所述第一弯折线的0.125λ模式谐振在825MHz-875MHz之间，第一弯折线的0.25λ模式谐振在1750MHz-1850MHz之间；

所述第二弯折线的0.125λ模式谐振在875MHz-925MHz之间，第二弯折线的0.25λ模式谐振在2150MHz-2250MHz之间。

所述第一矩形块与第二弯折线存在重叠，所述第二矩形块与第一弯折线存在重叠，所述第一矩形块与第二矩形块分别位于介质基板的两面，并相互重叠。

所述信号馈入线为特征阻抗50欧姆的微带线。

所述直线缝的宽度为0.3-1毫米。

所述第一弯折线和第一矩形块连接部分与第二弯折线和第二矩形块连接部分相互重叠。

本实用新型的有益效果：

(1)用平面的结构覆盖了GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900、UMTS2100、LTE2300、LTE2500等七个频段，满足4G通信系统的需求。

(2)天线的平面尺寸为15mm×25mm，占用的尺寸及其小，而且可用平面印刷工艺降低制造成本。

(3)天线的结构简单，调试方便，工作模式清晰，且各个频段内的模式可较为独立的调节。

附图说明

图1为本实用新型的一种覆盖七频段的小型移动通信设备天线结构示意图；

图2为图1中天线安装后的实施实例俯视图，单位为毫米(mm)；

图3为图1中天线安装后的实施实例仰视图，单位为毫米(mm)；

图4为图1中天线安装后的实施实例侧视图，单位为毫米(mm)；

图5为图1中天线安装后实施实例仿真的回波损耗图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1-图4所示，一种覆盖七频段的小型移动通信设备天线，包括介质基板，所述介质基板正面设置信号馈入线5、平面单极子4、第一矩形块7及第一弯折线1，所述介质基板背面设置金属地部分6、第二矩形块8、第二弯折线2及短路线3；介质基板两面各设置弯折线即辐射单元，两个辐射单元构成双面带结构，通过阻抗匹配输入传输线和阻抗匹配短路线进行耦合馈电的，该天线产生的各个模式能较为独立的调节。

所述金属地部分6通过短路线与第二弯折线连接；所述第二弯折线与第二矩形块连接；

所述第一矩形块7与平面单极子4之间设置一条直线缝，直线缝的宽度为0.3-1毫米。所述第一弯折线1与第一矩形块7连接，所述信号馈入线5与平面单极子4连接。

所述第一、第二弯折线均由多个矩形块连接构成，第二弯折线的尾部矩形块与第一弯折线1重叠。

所述第一弯折线的0.125λ模式谐振在825MHz-875MHz之间，第一弯折线的0.25λ模式谐振在1750MHz-1850MHz之间；

所述第二弯折线的0.125λ模式谐振在875MHz-925MHz之间，第二弯折线的0.25λ模式谐振在2150MHz-2250MHz之间；

所述第一矩形块7与第二弯折线2存在重叠，所述第二矩形块8与第一弯折线1存在重叠，所述第一矩形块7与第二矩形块8分别位于介质基板的两面，并相互重叠。

金属地部分6用于模拟手机的电路板，信号馈入线为特征阻抗50欧姆的微带线。

本实用新型首先实现低频段(824-960MHz)的覆盖，在短路线的作用下，第一弯折线即第一辐射单元在850MHz处产生谐振，第一弯折线在此频率点处的有效电长度约为0.125λ。第二弯折线即第二辐射单元在900MHz处产生谐振，第二弯折线在此频率点处的有效电长度约为0.125λ。这两个模式由于耦合等相互 作用，可形成一个较宽的带宽，实现低频段的覆盖。由于这两个基模的谐振频率主要由各自的有效电长度决定，因此可较独立地调节各自长度来调节低频段的两个谐振模式。

其次是实现高频段(1710-2690MHz)的覆盖。在耦合馈电作用线，第一辐射单元和第二辐射单元在低频率产生谐振的同时，在也会在高频产生谐振。第一辐射单元产生0.25λ模式谐振在1850MHz附近，第二辐射单元产生0.25λ模式谐振在2250MHz附近。第一弯折线末尾的矩形块与第二弯折线部分有重叠，致使这两个模式有较为严重的耦合，通过调节重叠部分的大小，可以使这两个模式覆盖整个高频段。

为了验证本实用新型方案的有效性，下面给出具体实例进行说明。

图2至图4给出了实施实例在俯视、仰视和侧视等不同角度下的尺寸图，各图中所有尺寸的单位均为毫米(mm)。在本实施实例中，选用相对介电常数为4.4、损耗角正切为0.02、厚度为0.8mm的FR4介质基板，基板的平面尺寸为100mm×60mm。主地板的平面尺寸为85mm×60mm。天线整体为平面结构，位于金属地的一侧，占用的平面尺寸为15mm×25mm。信号馈入线5位于主地板1上的微带线部分特征阻抗为50欧姆。在实际实施中，可适当延长至电路中射频馈入部分，也可在主地板上开孔，用50欧姆的同轴线直接馈电。同轴线的内导体与激励单元相连，外导体与主地板相连。

本实施例中，介质基板厚度d＝0.8mm，在图2中，信号馈入线宽度w＝1.5mm，第一弯折线由多个矩形块连接而成，本实施例中第一弯折线由5个矩形块连接构成，各个矩形块宽度分别为w1＝1.7mm，w2＝1mm，w3＝2mm，w4＝1mm，w5＝1.2mm，长度分别为l1＝25mm，l2＝12.5mm，l3＝5.5mm，缝隙s1＝0.3mm，第一弯折线与第一矩形块、第一矩形块与平面单极子之间的缝隙宽度分别为s2＝0.3mm，s3＝0.3mm，第一矩形块与平面单极子的宽度和长度分别为dw1＝3.7mm，dw2＝3.2mm，dw3＝8.8mm，dw4＝7.2mm，dw5＝4.5mm。在图3中，第二弯折线由多个矩形块连接而成，各个矩形块长度分别为bl1＝12.5mm，bl2＝23m，bl3＝3.2mm，宽度分别为bw1＝2.5mm，bw2＝4mm，bw3＝1.2mm，bw4＝1.7mm，bw5＝1.2mm，第一矩形块与平面单极子之间的直线缝的宽度为bs1＝0.3mm，第二弯折线与第二矩形块之间的缝隙宽度为bs2＝0.3mm，第二矩形块的长度和宽度分别为bw6＝3.2mm，bw7＝3.7mm，bl5＝17.5mm，短路线的长度和宽度分别为bl4＝11.8mm，bw8＝0.4mm。

以上述图2、图3和图4所示尺寸制作的手机天线仿真的反射系数的结果如图5所示。由图可知，该平面印刷天线在低频段有两个谐振点，形成的-6dB带 宽为813-982MHz，覆盖了GSM850和GSM900这两个频段。该平面印刷天线在高频段有两个谐振点，形成的-6dB带宽从1701-2697MHz，覆盖了GSM1800、GSM1900、UMTS2100、LTE2300和LTE2500这五个频段。

以上述3个图形所示尺寸制作的天线仿真的增益在低频处在-1-2dBi之间波动，在高频处稳定在3dBi附近波动。

从上述技术方案可见，本实用新型所述的手机天线在15mm×25mm的平面空间内实现了七个手机频段的覆盖，而且各个模式可方便调节，满足移动通信系统对用于移动终端的多频平面印刷天线的设计需求。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种覆盖七频段的小型移动通信设备天线，其特征在于，包括介质基板，所述介质基板正面设置信号馈入线、平面单极子、第一矩形块及第一弯折线，所述介质基板背面设置金属地部分、第二矩形块、第二弯折线及短路线；

所述金属地部分通过短路线与第二弯折线连接；所述第二弯折线与第二矩形块连接；

所述第一矩形块与平面单极子之间设置一条直线缝，所述第一弯折线与第一矩形块连接，所述信号馈入线与平面单极子连接。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一、第二弯折线均由多个矩形块连接构成，第二弯折线的尾部矩形块与第一弯折线重叠。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一弯折线的0.125λ模式谐振在825MHz-875MHz之间，第一弯折线的0.25λ模式谐振在1750MHz-1850MHz之间；

所述第二弯折线的0.125λ模式谐振在875MHz-925MHz之间，第二弯折线的0.25λ模式谐振在2150MHz-2250MHz之间。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一矩形块与第二弯折线存在重叠，所述第二矩形块与第一弯折线存在重叠，所述第一矩形块与第二矩形块分别位于介质基板的两面，并相互重叠。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述信号馈入线为特征阻抗50欧姆的微带线。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述直线缝的宽度为0.3-1毫米。

7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一弯折线和第一矩形块连接部分与第二弯折线和第二矩形块连接部分相互重叠。