WO2014106465A1 - 印刷电路板天线和印刷电路板 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种印刷电路板天线和印刷电路板。本发明印刷电路板天线，包括：馈电部分，具有至少一个第一分支；耦合交指部分，具有至少一个第二分支，所述第一分支和第二分支之间形成缝隙；接地部分，所述接地部分与所述馈电部分之间形成缝隙，所述接地部分与耦合交指部分之间形成缝隙，且所述接地部分设有一开口，所述馈电部分的馈电点从所述开口伸出。本发明实施例解决了天线高频带宽较宽时的效率较低问题，实现了整个带宽范围内效率都满足产品要求。

Description

印刷电路板天线和印刷电路板 本申请要求于 2013 年 1 月 6 日提交中国专利局， 申请号为 201310003161.1、 发明名称为 "印刷电路板天线和印刷电路板" 的中国专利申 请， 其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明实施例涉及无线通信技术， 尤其涉及一种印刷电路板天线和印刷 电路板。

背景技术

随着移动通信技术的迅猛发展， 终端产品的功能越来越多样而复杂， 对 终端天线的要求也越来越苛刻和严格。 终端产品的集成度也越来越高， 2G、 3G等几乎需要在同一款产品里面同时存在， 这就要求天线要覆盖到整个所需 要的频段。

目前常规的印刷电路板 ( Printed circuit board, 以下简称 PCB )天线是形 成在 PCB上的导电图案，其通过增加匹配电路实现高频和低频的双谐振。如图 1所示的为一种现有技术中的 PCB天线结构示意图， 该 PCB天线结构包括馈电 部分 11和低频耦合辐射体 12。 其中所述低频耦合辐射体 12代替匹配电路实现 低频的拓展，通过接地点 120与 PCB板 10地接触；馈电部分 11包含一馈电点 110, 通过所述馈电点 110与 PCB板 10上射频电路电连接。

上述 PCB天线结构虽然解决了低频需要通过匹配电路来实现以及低频带 宽较窄的问题， 但当高频带宽较宽时， 对效率的提升仍存在一定的困难。 发明内容

本发明实施例提供一种印刷电路板天线和印刷电路板， 以解决高频带宽 较宽时的效率较低问题， 以实现满足整个带宽范围内效率都满足产品要求。

第一方面， 本发明实施例提供一种印刷电路板天线， 包括： 馈电部分， 具有至少一个第一分支；

耦合交指部分， 具有至少一个第二分支， 所述第一分支和第二分支的之 间形成缝隙；

接地部分， 所述接地部分与所述馈电部分之间形成缝隙， 所述接地部分 与耦合交指部分之间形成缝隙， 且所述接地部分设有一开口， 所述馈电部分 的馈电点从所述开口伸出。

在第一方面的第一种可能的实现方式中， 所述馈电部分包括第一直线段 型和所述第一分支， 所述第一分支从所述第一直线段型的一侧平行伸出； 所述耦合交指部分包括第二直线段型和所述第二分支， 所述第二分支从 所述第二直线段型的一侧平行伸出， 所述第二分支与所述第一分支相对交叉 设置。

根据第一方面的第一种可能的实现方式， 在第二种可能的实现方式中， 所述第一分支和所述第二分支的长度相等或不相等， 所述第一分支和所述第 二分支之间的缝隙距离相等或不相等， 所述接地部分与所述馈电部分之间的 缝隙距离相等或不相等， 所述接地部分与所述耦合交指部分之间的缝隙距离 相等或不相等。

根据第一方面、 第一方面的第一种至第二种可能的实现方式的任意一 种， 在第三种可能的实现方式中， 所述接地部分为具有所述开口的环形， 围 设在所述馈电部分和所述耦合交指部分的外侧。

根据第一方面的第三种可能的实现方式， 在第四种可能的实现方式中， 所述接地部分的外侧还设置有接地点。

第二方面， 本发明实施例提供一种印刷电路板， 所述印刷电路板包括本 发明上述实施例所提供的印刷电路板天线。

在第二方面的第一种可能的实现方式中， 所述印刷电路板上配置有微带 馈线， 所述微带馈线与所述馈电点电连接。

根据第二方面的第一种可能的实现方式， 在第二种可能的实现方式中， 所述微带馈线的阻抗特性可以为 50欧姆。

第三方面， 本发明实施例提供了一种印刷电路板天线， 包括馈电部分、 耦合交指部分和接地部分， 其中， 所述馈电部分包括第一直线段型、 馈电点 和至少第一分支， 所述第一分支从所述第一直线段型的一侧伸出， 所述馈电 点位于所述直线段型与所述第一分支相对侧； 所述耦合交指部分包括第二直 线段型和至少第二分支， 所述第二分支从所述第二直线段型的一侧伸出， 所 述第一分支与所述第二分支交叉， 并且所述第一分支与所述第二分支之间有 缝隙； 所述接地部分为具有开口的环状， 所述接地部分围设所述馈电部分和 所述耦合交指部分， 所述接地部分与所述馈电部分之间形成有缝隙， 所述接 地部分与耦合交指部分之间形成有缝隙， 所述馈电点从所述开口伸出， 所述 接地部分外侧与 PCB板接触部有接地点。

在第三方面的第一种可能实现方式中， 所述第一分支和所述第二分支的 长度相等或不相等， 所述第一分支和所述第二分支之间的缝隙距离相等或不 相等， 所述接地部分与所述馈电部分之间的缝隙距离相等或不相等， 所述接 地部分与所述耦合交指部分之间的缝隙距离相等或不相等。

本发明实施例印刷电路板天线， 通过增加交指结构， 加强耦合辐射， 实 现整个带宽范围内效率都满足产品要求， 解决高频带宽较宽时的效率较低问 题。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍， 显而易见地， 下 面描述中的附图是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在 不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为一种现有技术中的 PCB天线结构示意图；

图 2为本发明实施例一的印刷电路板天线的结构示意图； 图 3A-图 31为本发明其它实施例的印刷电路板天线的结构示意图;

图 4为本发明实施例一的印刷电路板天线的频带特性示例图；

图 5为本发明实施例一的印刷电路板天线的性能图。

具体实施方式 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发 明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

图 2为本发明实施例一的印刷电路板天线的结构示意图， 本实施例适用 于天线装置， 使其在小尺寸印制天线的基石出上， 提升效率， 尤其提高低频效 率， 并且无需匹配就可实现长期演进 (Long Term Evolution, 以下简称 LTE)全 频覆盖； 同时， 高频的 smith圓图较为收敛， 高频段效率提升较为明显。 参照 图 所述印刷电路板天线包括馈电部分 21、耦合交指部分 22和接地部分 23。

其中， 馈电部分 21 , 具有至少一个第一分支 211 ; 耦合交指部分 22, 具 有至少一个第二分支 221, 所述第一分支 211和第二分支 221之间形成缝隙； 接地部分 23 , 所述接地部分 23与所述馈电部分 21之间形成缝隙， 所述接地 部分 23与耦合交指部分 22之间形成缝隙， 且所述接地部分 23设有一开口， 所述馈电部分 21的馈电点 212从所述开口伸出。

由上可以看出， 本发明实施例印刷电路板天线， 通过增加交指结构， 可 以加强耦合辐射， 实现整个带宽范围内效率都满足产品要求， 解决高频带宽 较宽时的效率较低问题。

其中， 所述馈电点 212与射频电路（图中未示出）连接。 所述馈电点 212 设置为从所述开口伸出， 这样可以提供天线整个辐射带宽的高频部分。 另外， 在没有所述耦合交指部分 22和接地部分 23的情况下， 印刷电路板天线可以 做高频天线使用。

在上述实施例技术方案的基础上， 优选的： 所述馈电部分 21包括直线段 型 213和所述第一分支 211, 各所述第一分支 211从直线段型 213的一侧伸出 (例如， 所述第一分支 211从直线段型 213的一侧平行伸出） ； 所述耦合交 指部分 22包括直线段型 222和所述第二分支 221 , 各所述第二分支 221从直 线段型 222的一侧伸出 （例如， 所述第二分支 221从直线段型 222的一侧平 行伸出） ， 所述第二分支 221与所述第一分支 211相对交叉设置。

其中， 本发明实施例中的交叉可以是只要有其中一个所述第一分支 211 和其中一个第二分支 221交叉即可。 并且各所述第一分支 211和各所述第二 分支 221的数量可以根据需要设置相应的数量。 如图 3A-图 3C所示， 以便调 谐天线带宽和谐振点， 同时交叉部分的宽度和深度也可以根据需要设定， 如 图 3D-图 3F所示， 以便调谐耦合强弱。 该交叉布局结构使得所述印刷电路板 天线能够以较小的尺寸满足天线设计高集成度的要求， 并且能够加强耦合辐 射， 提升高频效率。

另外， 各所述第一分支 211的长度、 第二分支 221的长度、 第一分支 211 和第二分支 221之间的缝隙距离以及所述接地部分 23与所述馈电部分 21和 所述耦合交指部分 22之间的缝隙距离， 可以根据实际需要设计为相等或不相 等的模式， 如图 3G-图 31所示。

其中， 所述接地部分 23为具有所述开口的环形， 围设在所述馈电部分 21 和所述耦合交指部分 22的外侧， 但本发明其他实施例接地部分的环绕形式并 不限于 所述接地部分 23的外侧还设置有接地点 231,该接地点 231与 PCB 板的铺铜接触。

本发明实施例还提供一种印刷电路板， 所述印刷电路板包括印刷电路板 天线， 参照图 2, 所述印刷电路板天线包括馈电部分 21、 耦合交指部分 22和 接地部分 23。 其中， 馈电部分 21 , 具有至少一个第一分支 211 ; 耦合交指部分 22, 具 有至少一个第二分支 221, 所述第一分支 211和第二分支 221之间形成缝隙； 接地部分 23 , 所述接地部分 23与所述馈电部分 21之间形成缝隙， 所述接地 部分 23与耦合交指部分 22之间形成缝隙， 且所述接地部分 23设有一开口， 所述馈电部分 21的馈电点 212从所述开口伸出。

由上可以看出， 本发明实施例印刷电路板天线， 通过增加交指结构， 可 以加强耦合辐射， 实现整个带宽范围内效率都满足产品要求， 解决高频带宽 较宽时的效率较低问题。

其中： 所述馈电部分 21包括直线段型 213和所述第一分支 211 , 各所述 第一分支 211从直线段型 213的一侧伸出 （例如， 所述第一分支 211从直线 段型 213的一侧平行伸出 )； 所述耦合交指部分 22包括直线段型 222和所述 第二分支 221 , 各所述第二分支 221从直线段型 222的一侧伸出 （例如， 所述 第二分支 221从直线段型 222的一侧平行伸出） ， 所述第二分支 221与所述 第一分支 211相对交叉设置。

其中， 本发明实施例中的交叉可以是只要有其中一个所述第一分支 211 和其中一个第二分支 221交叉即可。 并且各所述第一分支 211和各所述第二 分支 221的数量可以根据需要设置相应的数量。 如图 3A-图 3C所示， 以便调 谐天线带宽和谐振点， 同时交叉部分的宽度和深度也可以根据需要设定， 如 图 3D-图 3F所示， 以便调谐耦合强弱。 该交叉布局结构使得所述印刷电路板 天线能够以较小的尺寸满足天线设计高集成度的要求， 并且能够加强耦合辐 射， 提升高频效率。

另外， 各所述第一分支 211的长度、 第二分支 221的长度、 第一分支 211 和第二分支 221之间的缝隙距离以及所述接地部分 23与所述馈电部分 21和 所述耦合交指部分 22之间的缝隙距离， 可以根据实际需要设计为相等或不相 等的模式， 如图 3G-图 31所示。

其中， 所述接地部分 23为具有所述开口的环形， 围设在所述馈电部分 21 和所述耦合交指部分 22的外侧， 但本发明其他实施例接地部分的环绕形式并 不限于 所述接地部分 23的外侧还设置有接地点 231,该接地点 231与 PCB 板的铺铜接触。

其中， 进一步的或可选的， 所述印刷电路板上可以配置有微带馈线， 所 述微带馈线与所述馈电点电连接。 优选是微带馈线的阻抗特性为 50欧姆。

图 4为本发明实施例一的印刷电路板天线的频带特性示例图， 该图作为反 射系数 S11测试结果的曲线显示了根据本发明实施例的印刷电路板天线的频 带特性， 涉及图 2中所示出的结构。 图 4中曲线表示在所述印刷电路板天线被 馈电时所述反射系数与工作频率的关系， 其中， 与所述馈电点电连接的微带 馈线的阻抗特性可以为 50欧姆。

所述曲线覆盖频率范围为 600MHz〜3GHz,在整个覆盖范围内， LTE ( Long Term Evolution ) 产品的两个频段 791〜960MHz和 1710〜2690MHz都被包含在 内， 并且在该图中其反射系数均低于 -5dB, 其中 OdB代表全反射时的情况， 通 常来讲， 低于 -5dB时天线性能可接受， 反射系数的值越低则性能越好， 如曲 线上点 1坐标值（791MHz, -5.339dB )、 点 3坐标值（ 960MHz, -ll.OWdB ), 点 4坐标值 ( 1710MHz, -6.461dB )、 点 9坐标值 ( 2690MHz, -6.922dB )。

采用同样的单板分别布置图 1所示的现有技术中的印制 PCB天线结构与本 发明印刷电路板天线， 且所述单板上微带馈线的阻抗特性为 50欧姆， 对比效 率的差异如图 5所示。 其中， 曲线 51显示了本发明印刷电路板天线结构中接地 部分效率的波动， 曲线 52显示了本发明印刷电路板天线结构中耦合交指部分 效率的波动。从实测情况上来看，本发明印刷电路板天线在低频以及 2600MHz 左右频段的效率，要优于现有技术中的印制 PCB天线，其中曲线 51较之现有技 术天线至少有 5%的增益， 曲线 52较之现有技术天线也至少有 4%的增益， 这说 明了本发明印刷电路板天线对于改善天线性能， 提升整机的无线收发能力有 着重要的作用。

本发明实施例还提供了一种印刷电路板天线， 包括馈电部分、 耦合交指 部分和接地部分， 其中， 所述馈电部分包括第一直线段型、 馈电点和至少第 一分支， 所述第一分支从所述第一直线段型的一侧伸出， 所述馈电点位于所 述直线段型与所述第一分支相对侧； 所述耦合交指部分包括第二直线段型和 至少第二分支， 所述第二分支从所述第二直线段型的一侧伸出， 所述第一分 支与所述第二分支交叉， 并且所述第一分支与所述第二分支之间有缝隙； 所 述接地部分为具有开口的环状， 所述接地部分围设所述馈电部分和所述耦合 交指部分， 所述接地部分与所述馈电部分之间形成有缝隙， 所述接地部分与 耦合交指部分之间形成有缝隙， 所述馈电点从所述开口伸出， 所述接地部分 外侧与 PCB板接触部有接地点。

可以看出， 该印刷电路板天线包括馈电部分、 耦合交指部分和接地部分， 馈电部分与耦合交指部分呈交指状布局结构， 使其在小尺寸印制天线的基础 上， 提升效率， 尤其提高低频效率， 并且无需匹配就可实现 LTE全频覆盖； 同时， 高频的 smith圓图较为收敛， 高频段效率提升较为明显。

需要说明的是， 上述实施例中提到的环形或环状， 可以为矩形环形或矩 形环状、 当然也可以为其他环形或环状， 本发明实施例对此并不限制。

最后应说明的是： 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对 其限制； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通 技术人员应当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并 不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

权利 要求 书

1、 一种印刷电路板天线， 其特征在于， 包括：

馈电部分， 具有至少一个第一分支；

耦合交指部分， 具有至少一个第二分支， 所述第一分支和第二分支之间形 成缝隙；

接地部分， 所述接地部分与所述馈电部分之间形成缝隙， 所述接地部分与 耦合交指部分之间形成缝隙， 且所述接地部分设有一开口， 所述馈电部分的馈 电点从所述开口伸出。

2、 根据权利要求 1所述的印刷电路板天线， 其特征在于：

所述馈电部分包括第一直线段型和所述第一分支， 所述第一分支从所述第 一直线段型的一侧平行伸出；

所述耦合交指部分包括第二直线段型和所述第二分支， 所述第二分支从所 述第二直线段型的一侧平行伸出， 所述第二分支与所述第一分支相对交叉设置。

3、 根据权利要求 2所述的印刷电路板天线， 其特征在于：

所述第一分支和所述第二分支的长度相等或不相等， 所述第一分支和所述 第二分支之间的缝隙距离相等或不相等， 所述接地部分与所述馈电部分之间的 缝隙距离相等或不相等， 所述接地部分与所述耦合交指部分之间的缝隙距离相 等或不相等。

4、 根据权利要求 1-3任一所述的印刷电路板天线， 其特征在于：

所述接地部分为具有所述开口的环形， 围设在所述馈电部分和所述耦合交 指部分的外侧。

5、 根据权利要求 4所述的印刷电路板天线， 其特征在于： 所述接地部分的 外侧还设置有接地点。

6、 一种印刷电路板， 其特征在于： 所述印刷电路板包括权利要求 1-5任一 所述的印刷电路板天线。

7、 根据权利要求 6所述的印刷电路板， 其特征在于： 所述印刷电路板上配 置有微带馈线， 所述微带馈线与所述馈电点电连接。

8、 根据权利要求 7所述的印刷电路板， 其特征在于： 所述微带馈线的阻抗 特性可以为 50欧姆。

9、 一种印刷电路板天线， 其特征在于， 包括馈电部分、 耦合交指部分和接 地部分， 其中， 所述馈电部分包括第一直线段型、 馈电点和至少第一分支， 所 述第一分支从所述第一直线段型的一侧伸出， 所述馈电点位于所述直线段型与 所述第一分支相对侧； 所述耦合交指部分包括第二直线段型和至少第二分支， 所述第二分支从所述第二直线段型的一侧伸出， 所述第一分支与所述第二分支 交叉， 并且所述第一分支与所述第二分支之间有缝隙； 所述接地部分为具有开 口的环状， 所述接地部分围设所述馈电部分和所述耦合交指部分， 所述接地部 分与所述馈电部分之间形成有缝隙， 所述接地部分与耦合交指部分之间形成有 缝隙， 所述馈电点从所述开口伸出， 所述接地部分外侧与 PCB板接触部有接地 点。

10、 根据权利要求 9所述的印刷电路板天线， 其特征在于：

所述第一分支和所述第二分支的长度相等或不相等， 所述第一分支和所述第 二分支之间的缝隙距离相等或不相等， 所述接地部分与所述馈电部分之间的缝隙 距离相等或不相等， 所述接地部分与所述耦合交指部分之间的缝隙距离相等或不 相等。