CN2899139Y - 一种改进的平面倒f天线 - Google Patents

Abstract

一种改进的平面倒F天线，它主天线部分包括金属发射片、接地金属片、短路接脚、馈电接脚，金属发射片与接地金属片平行，短路接脚和馈电接脚分别设置在金属发射片的一侧部位，其中，短路接脚与接地金属片连接，馈电接脚穿过接地金属片的馈电金属孔，其特征在于机壳上的金属装饰条作为寄生天线部分并把其放置在电池附近，通过容性耦合到主天线部分。它结构简单实用、能明显增加天线体积使天线带宽显著提高。

Description

一种改进的平面倒F天线

技术领域

本实用新型涉及一种改进的平面倒F天线。

背景技术

如今手机中集成的功能日趋复杂，如多频段、多模式、带摄像功能......，体积越来越小，其整体性能也一直是用户关注的焦点，手机天线的空间必然要受到其整体性能的限制。而手机天线性能直接取决于天线体积，如何有效利用和提高天线的有效体积，摆在我们工程技术人员面前。

在现在的一些移动终端中广泛地使用到了一种平面倒F天线，它包括金属发射片、接地金属片、短路接脚、馈电接脚，金属发射片与接地金属片平行，短路接脚和馈电接脚分别设置在金属发射片的一侧部位，其中，短路接脚与接地金属片连接，馈电接脚穿过接地金属片的馈电金属孔，金属发射片与短路接脚相结合的一侧为短路端，相对与短路端的另一侧为开路端，短路端与开路端之间的距离以四分之一波长为佳。平面倒F天线即PIFA天线是当今在移动终端中用得最广的一种天线形式，其主要优点是：内置式的，低成本，较小的外形轮廓，在四分之一波长处谐振，低的SAR值，结构紧凑，但PIFA天线的带宽有时限制了其在多频段手机中(GSM850/GSM900/DCS/PCS/BULETOOTH/UMTS...)中的应用。

专利号为01131328.5的中国专利“改进的平面倒F天线装置”，它包括：一接地金属面，该金属表面设有一馈电金属孔径；一平板状金属，设有一开路端与一短路端，该平板状金属与上述接地金属面平行。该短路端利用一短路接脚与上述接地金属面互相连接，该平板状金属包括一馈电接脚穿过该馈电金属孔径；其中上述平板状金属为长度为四分之一波长的开路-短路的梯形结构，且该梯形结构可改变领入电流路径，使天线可以接收不同频率的讯号以增加天线的操作频宽，但是改进效果还比较有限。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有背景技术而提供一种结构简单实用、能明显增加天线体积使天线带宽显著提高的改进的平面倒F天线。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种改进的平面倒F天线，它主天线部分包括金属发射片、接地金属片、短路接脚、馈电接脚，金属发射片与接地金属片平行，短路接脚和馈电接脚分别设置在金属发射片的一侧部位，其中，短路接脚与接地金属片连接，馈电接脚穿过接地金属片的馈电金属孔，另有接地金属片作为寄生天线部分，通过容性耦合连接到主天线部分，其特征在于所述的寄生天线部分采用机壳上面的金属装饰条，金属装饰条通过螺钉连接到接地主电路板上。

非常有益的是，所述的寄生天线部分接地点放在电池附近与其平行，它增加天线的a半径值，提高天线的有效体积，并明显地增加了天线的体积并有效利用了它，天线带宽显著提高。

最后，所述的接地金属片采用移动终端的接地主电路板金属膜片，所述的螺钉数目为两个，分布在金属装饰条上下两个部位位置，以便于生产制造和金属装饰条的固定。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：它将机壳上金属装饰条对天线的负面效应变成正面作用，结构合理简单，实用巧妙，容易实施制造，能明显增加天线体积使天线带宽显著提高。

附图说明

图1为传统的平面倒F天线结构示意图；

图2为传统的平面倒F天线以及寄生天线的结构示意图；

图3为改进的平面倒F天线结构立体示意图；

图4为改进的平面倒F天线回波损耗测试曲线；

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示意，传统的平面倒F天线，它主天线部分包括金属发射片3、接地金属片5即移动终端的接地主电路板、短路接脚2、馈电接脚1，金属发射片3与接地金属片5平行，短路接脚2和馈电接脚1分别设置在金属发射片3的一侧部位，其中，短路接脚2与接地金属片5连接，馈电接脚1穿过接地金属片5的馈电金属孔，与移动终端如手机中的电路信号输入输出端去连接，电池4装在主电路板的一侧。

如图2所示意，为增加天线的带宽，另有一接地金属片作为传统平面倒F天线的寄生天线，通过容性耦合协助主天线工作。就是采用这种结构的手机，它包括手机的机壳和安装在机壳中的接地主电路板即接地金属片5，另一面末端设置有平面倒F天线作为主天线部分6，寄生天线部分7设置在附近，平面倒F天线一侧的短路接脚2连接接地金属片5即主电路板上的金属膜片，馈电接脚1穿过接地金属片5的馈电金属孔，与移动终端主电路板的电路信号输入输出端去连接。但这种带寄生天线的平面倒F天线占用了移动终端很大的体积。

如图3所示意，为减少天线体积和有效利用天线的空间，把机壳上面的金属装饰条9设计成寄生天线部分，金属装饰条9即寄生天线部分通过螺钉8、10连接到接地主电路板即接地金属片5上，它们分布在金属装饰条9的上下两个位置上。并且寄生天线部分接地点放在电池4附近与其平行，其它与上面是类似的：平面倒F天线的主天线部分6设置在主电路板的另一端位置，平面倒F天线一侧的短路接脚2去连接接地金属片5即主电路板上的金属膜片，馈电接脚1穿过接地金属片5的馈电金属孔，与移动终端主电路板的电路信号输入输出端去连接。

其工作原理是这样的，PIFA天线的体积取决于其发射片和PCB板即主电路板间的空间，当中任何与PCB板地直接相连的金属元件的体积不能当作天线的有效体积。

一些研究表明，天线的最大带宽和体积有如下关系：

$\frac{1}{\mathrm{BW}}\≅Q=\frac{1}{\mathrm{ka}}+\frac{1}{{\left(\mathrm{ka}\right)}^3}$

-BW为天线的最大带宽

-Q为天线的品质因数

-a表示能包围整个天线的球面的最小半径

$-k=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}$ (λ是工作电磁波的波长)

从上面关系式可知天线的有效尺寸越大，其带宽越大，但通常情况下手机天线的体积很有限。一般通过寄生天线的方法可以增加天线的工作带宽：寄生天线是具有特定谐振频率的接地金属片通过容性耦合到主天线使其工作带宽增加，其放在主天线附近。

通常情况下，机壳上面的金属装饰条尤其是在天线附近的金属装饰条对天线的负面影响很大，干脆把金属装饰条通过适当的接地使其变成寄生天线，把负面作用变成正面作用；并把寄生天线的接地点放在电池附件与其平行，增加天线的a半径值，提高天线的有效体积。这种寄生天线明显地增加了天线的体积并有效利用了它，天线带宽显著提高。适当调整寄生天线的长度(如图3把接地的螺钉8远离或靠近主天线)可把寄生天线的工作频率调整到我们需要的值，寄生天线长度增加其工作频率下降，反之亦然。

波导和SAGEM公司已经使用了这种天线的设计思想，机壳上的金属装饰条通过金属螺钉接到PCB的参考地上以寄生天线的方式工作，高频段(DCS和PCS)带宽从160MHz提高到280MHz。

图4中，曲线A为机壳上的金属装饰条没有设计成寄生天线时的天线回波损耗曲线；曲线B为机壳上的金属装饰条设计成寄生天线时的天线回波损耗曲线；

可见，从天线的回波损耗曲线和通信模式下测试结果看，非寄生天线型的金属装饰条大大下降了天线的工作性能，尤其是GSM900频段产生了非辐射谐振使天线性能不能符合正常要求；寄生天线型的金属装饰条增加了高频段的天线带宽并消除了GSM900频段的非辐射谐振。

Claims (2)

1.一种改进的平面倒F天线，它主天线部分包括金属发射片、接地金属片、短路接脚、馈电接脚，金属发射片与接地金属片平行，短路接脚和馈电接脚分别设置在金属发射片的一侧部位，其中，短路接脚与接地金属片连接，馈电接脚穿过接地金属片的馈电金属孔，另有接地金属片作为寄生天线部分，通过容性耦合连接到主天线部分，其特征在于所述的寄生天线部分采用机壳上面的金属装饰条，金属装饰条通过螺钉连接到接地主电路板上。

2.根据权利要求1所述的改进的平面倒F天线，其特征在于所述的寄生天线部分接地点放在电池附近与其平行。

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