專利名稱：一種寬帶低sar無線終端天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線終端天線，特別涉及一種寬帶低SAR無線終端天線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
天線是一種利用頻率特性接收和發(fā)射信號的裝置。近年來，用于無線通信的移動終端天線的設(shè)計和性能，越來越影響移動通信的發(fā)展方向。特別是便攜式移動終端如手機(jī)，PDACPersonal Digital Assistance), MP3/MP4。天線設(shè)計的幾個主要指標(biāo)是有合適的多頻諧振，天線實現(xiàn)信號傳播和能量輻射均基于某個頻率的諧振。如果一個天線能在多個頻率都能諧振，那么天線將可以在多個頻率工作。另一方面，在手持終端天線性能的評估中， 天線對人體的輻射是一個重要的指標(biāo)。這個指標(biāo)就是SAR. SAR的意義為單位質(zhì)量的人體組織所吸收或消耗的電磁功率，單位為W/kg在外電磁場的作用下，人體內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電磁場。由于人體各種器官均為有耗介質(zhì)，因此體內(nèi)電磁場將會產(chǎn)生電流，導(dǎo)致吸收和耗散電磁能量。生物劑量學(xué)中常用SAR來表征這一物理過程。SAR值的標(biāo)準(zhǔn)是美國1.6 W/kg (Ig),歐洲2. OW/kg (IOg)，也就是在美國SAR值必須小于1.6 W/kg (Ig)，歐洲SAR值必須小于2. Off/kg (IOg)。超過了這個值,天線必須重新設(shè)計直至
符合要求。一般來講，天線的輻射效率和天線的SAR在天線設(shè)計時必須同時考慮。SAR主要與天線的近場有關(guān)，天線的輻射主要關(guān)于遠(yuǎn)場。但是在實踐中，會經(jīng)常出現(xiàn)天線的輻射效率能滿足指標(biāo)，但是SAR卻遠(yuǎn)超指標(biāo)。有一種做法是，適當(dāng)降低天線的輻射功率，從而達(dá)到降低SAR的目的。還有一種方法就是在無線終端的PCB板上的天線區(qū)域附近，做一個分支接地，亦可以降低SAR。但是前者會降低天線的總輻射功率，不利于信號傳輸。后者經(jīng)常會降低天線的輻射效率，也影響了天線的性能，并且結(jié)構(gòu)上增加了復(fù)雜度(需要天線之外的附加結(jié)構(gòu))而且，對于寬帶多頻天線而言，要兼顧不同頻段的天線輻射效率和SAR，難度進(jìn)一步加大。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明公開了一種寬帶低SAR無線終端天線系統(tǒng)，其具有寬諧振頻率，低SAR，結(jié)構(gòu)簡單容易實現(xiàn)。本發(fā)明公開了如下技術(shù)方案
一種寬帶低SAR無線終端天線系統(tǒng)，包括PCB板、天線支架、天線、金屬件；所述天線支架設(shè)置于所述PCB板上，所述天線覆蓋在天線支架外表面，所述金屬件覆蓋于天線支架內(nèi)表面。所述天線包括主體和兩個端部；其至少一端呈彎折結(jié)構(gòu)，且該彎折結(jié)構(gòu)與主體之間存在一定縫隙；所述金屬件在天線支架內(nèi)表面的投影至少覆蓋部分上述縫隙。
所述金屬件用于增加彎折結(jié)構(gòu)與主體之間的電容，從而減小二者之間縫隙上的電場，從而降低SAR值。較佳地，所述金屬件在天線支架內(nèi)表面的投影至少覆蓋部分上述彎折結(jié)構(gòu)。較佳地，所述金屬件的形狀與其在天線支架內(nèi)表面所在位置對應(yīng)形狀相同。較佳地，所述金屬件包括若干個金屬片；所述金屬片在天線支架內(nèi)表面的投影至少覆蓋部分上述縫隙。較佳地，所述天線呈非閉合的環(huán)狀；所述彎折結(jié)構(gòu)呈字母C狀；所述彎折結(jié)構(gòu)的末端段與主體存在一定縫隙。較佳地，所述金屬件為一個金屬片，所述金屬片設(shè)置于天線支架內(nèi)部，且其在天線支架內(nèi)表面的投影至少覆蓋部分上述縫隙。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有寬諧振頻率，低SAR，結(jié)構(gòu)簡單容易實現(xiàn)。


圖I為本發(fā)明第一實施例一種寬帶低SAR無線終端天線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明第一實施例天線的結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明第一實施例一種寬帶低SAR無線終端天線系統(tǒng)的側(cè)視示意簡 圖4a為本發(fā)明第一實施例的SAR測試面透視 圖4b為本發(fā)明第一實施例的SAR測試面?zhèn)纫暫? 圖5為本發(fā)明第一實施例天線的回波損耗 圖6為本發(fā)明第一實施例天線的自由空間總輻射效率 圖7為本發(fā)明變化例I ;
圖8為本發(fā)明變化例2 ；
圖9為本發(fā)明變化例3 ；
圖10為本發(fā)明變化例4 ；
圖11為本發(fā)明變化例5。
具體實施例方式一種寬帶低SAR無線終端天線系統(tǒng)，包括PCB板、天線支架、天線、金屬件；所述天線支架設(shè)置于所述PCB板上，所述天線覆蓋在天線支架外表面，所述金屬件覆蓋于天線支架內(nèi)表面。所述天線包括主體和兩個端部；其至少一端呈彎折結(jié)構(gòu)，且該彎折結(jié)構(gòu)與主體之間存在一定縫隙；所述金屬件在天線支架內(nèi)表面的投影至少覆蓋部分上述縫隙。所述金屬件用于增加彎折結(jié)構(gòu)與主體之間的電容，從而減小二者之間縫隙上的電場，從而降低SAR值。下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
實施例本天線系統(tǒng)示意圖如圖I所示。參考圖1，本天線系統(tǒng)包括手持終端的PCB(Printed circuit board)板(金屬區(qū)域)100、凈空區(qū)(非金屬區(qū)域)101、天線200、天線支架(圖中未畫出)和浮空金屬片301所構(gòu)成。天線200覆蓋在天線支架外表面，浮空金屬片301覆蓋于天線支架內(nèi)表面。本實施例中，浮空金屬片301即為金屬件，這里僅用了一片金屬片，具體實施時，其可以使用多片金屬片，其遵循下面與本實施例的金屬片301相同的位置設(shè)置方式也能達(dá)到同樣的目的。PCB100部分中，為一定形狀的金屬區(qū)域，即相對于天線為有限地，金屬區(qū)域可以是常規(guī)長條形，或者具有異形的切口，槽，凸起的長條形金屬。含地層的多層PCB板與金屬等效。凈空區(qū)101可以是常規(guī)長方形，或者帶有彎折邊的不規(guī)則區(qū)域。有限地的金屬與天線200有一定高度間隔，即除了天線接地導(dǎo)體外211，天線與PCB板100無其它直接連通部分。天線200位于金屬區(qū)域100和非金屬區(qū)域101的上方空間,天線高度不超過8mm。天線200可以全部或部分位于凈空區(qū)上方。當(dāng)凈空區(qū)的寬度為O的情況下，天線200全部位于金屬區(qū)域101的上方。在下面的圖例2中，以有凈空區(qū)的情況為例。無凈空區(qū)的情況在變化列中列出。參考圖2，天線部分200包括接地部分211，饋電部分201，天線輻射部分202，212。 天線輻射部分205至207相當(dāng)于天線的主體，208至211相當(dāng)于一個端部；201至204相當(dāng)于另一個端部。其中，208、210、212為彎折結(jié)構(gòu)，呈字母C狀；所述彎折結(jié)構(gòu)的末端段212與主體中206存在一定縫隙。接地部分211和饋電部分202位于PCB100平行的平面內(nèi)，并與PCB板100寬邊邊緣距離約為25mm左右。饋電部分201與PCB板100非直接接觸，射頻信號的信號端接饋電部分201，射頻信號的地端與PCB板100連接。接地部分211與PCB板100直接相連。接地部分201和饋電部分202距離約8mm到25 mm之間。天線部分210和202分別于接地部分211和饋電部分201相連，同時分別連接部分209 和 203，并連接 204、205、206、207、208、210。天線部分 210 和 202 不一定是位于 PCB100法線平行的平面內(nèi)，它們可以是連接天線部分209、203和接地、饋電端的任意空間路徑。天線部分203到209，以及212位于PCB100法線平行的平面內(nèi)，該平面并經(jīng)過PCB板100寬度方向的邊。天線部分203到209，以及212可以有其它變形，不一定是法線平行的平面內(nèi)的矩形或其它多邊形。通常天線的支撐架是三維的曲面，天線部分203到209，以及212可以與支撐架共形。天線部分204和208連接部分203和205，部分209和207。同時天線部分206連接部分205和207。天線部分212和206存在一定間隙dl，呈電容耦合。天線部分204和206存在一定間隙d2，呈電容耦合。金屬片301在天線支架內(nèi)表面的投影至少覆蓋部分上述縫隙dl。金屬片301在天線支架內(nèi)表面的投影至少覆蓋部分上述彎折結(jié)構(gòu)(本實施例中，至少部分覆蓋天線部分212)。參考圖3，浮空金屬片301和天線頂面的垂直距離為d3.浮空金屬片301和天線部分208，209，212，206存在一定的電容耦合。本實施例中浮空金屬片的典型尺寸為2. 5mmX 4 mm的矩形。d3的典型值在1.5 mm左右。參考圖4a和圖4b，圖4a中的A，B，C面分別稱為待測裝置的正面，背面和底面。它們與待測裝置的距離為d4，在國際標(biāo)準(zhǔn)中d4取為10毫米。這些面是測量Body SAR的探針掃面平面，也就是說，所測得的Body SAR值是分別位于這幾個平面里的最大SAR值。以下是本發(fā)明的原理解釋。天線部分201到211連接部分202到210 —起形成一個環(huán)路。環(huán)路的總長決定天線的最低諧振頻率。該環(huán)路高頻諧振為最低諧振頻率的一倍頻，二倍頻和三倍頻。最低諧振頻率為f0,那么高頻頻率相應(yīng)為2f0，3f0, 4f0。間隙dl和間隙d2，調(diào)節(jié)不同頻率之間的耦合和回波損耗。調(diào)節(jié)天線部分202到210的距離，一方面調(diào)節(jié)整個環(huán)路的總長，改變天線的諧振頻率。另一方面，調(diào)節(jié)間隙dl和間隙d2，改變諧振頻率的高頻部分和低頻部分的耦合和回波損耗。如果間隙dl和間隙d2對低頻的耦合系數(shù)為kl，對高頻的耦合系數(shù)為k2，則最終諧振頻率，低頻部分為 f0* (Ι+kl)，高頻部分為 2* (1-kl )■，3* (1-kl) * (l+k2) *f0，4* (l_kl)*(l-k2)*f0。Kl，k2 范圍為 0〈kl，k2〈l。本發(fā)明中，部分201和211優(yōu)點是，有效的激發(fā)了 PCB100的輻射，使低頻帶寬和回波損耗最優(yōu)。優(yōu)點二是調(diào)節(jié)天線環(huán)路總長，使高頻帶寬覆蓋1710MHz到2700MHz，如圖5。浮空金屬片301可以有效地降低SAR。在于天線部分206、212之間的耦合原本通過間隙dl來實現(xiàn)。此處的耦合場相對來說比較強(qiáng)。加入浮空金屬片后，耦合區(qū)域變得開闊，因為天線部分206可以由浮空金屬片301耦合到天線部分212上去，耦合場能量分布在較大的空間，起到有效降低SAR的目的。假定跨過間隙dl的兩端的電壓為V，則分布在dl上的電場強(qiáng)度為E等于U/dl ；U為天線部分206，212之間的電壓，U=Q/C，C為天線部分206，212之間的電容，Q為此電容貯存的電荷，加上浮空金屬片后，天線部分206，212之間的電容變大，設(shè)為Cl，假定電荷Q近似不變(這可以從回?fù)p圖近似不變可以得出天線上的阻抗近似不變，那么天線上的電流分布近似不變，并且由于301是浮空金屬片，上面總的感應(yīng)電荷應(yīng)該為零，所以電荷也可以假定近似不變)，于是U1=Q/C1變小。所以El=Ul/dl變小。最終在平行于天線部分206，212的表面的間隙dl上的電場變小，這樣SAR值就降低了。圖6為本發(fā)明第一實施例的天線效率，滿足GSM850、GSM900、DCS、PCS的通信要求。參考表1，表 2。W1900 指的是 1850Mhz_1990Mhz。W2100 指的是 1920Mhz_2170Mhz。對比數(shù)據(jù)表明，在有浮空金屬片的情況下，A，B, C三個測試面的SAR值全部滿足小于I. 6w/kg(Ig)和2. 0w/kg(10g)的標(biāo)準(zhǔn),并且有足夠的余量。
表I
權(quán)利要求
1.一種寬帶低SAR無線終端天線系統(tǒng)，包括PCB板、天線支架、天線；所述天線支架設(shè)置于所述PCB板上，所述天線覆蓋在天線支架外表面，其特征在于還包括金屬件；所述金屬件覆蓋于天線支架內(nèi)表面； 所述天線包括主體和兩個端部；其至少一端呈彎折結(jié)構(gòu)，且該彎折結(jié)構(gòu)與主體之間存在一定縫隙；所述金屬件在天線支架內(nèi)表面的投影至少覆蓋部分上述縫隙； 所述金屬件用于增加彎折結(jié)構(gòu)與主體之間的電容，從而減小二者之間縫隙上的電場，從而降低SAR值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線終端天線系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬件在天線支架內(nèi)表面的投影至少覆蓋部分上述彎折結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線終端天線系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬件的形狀與其在天線支架內(nèi)表面所在位置對應(yīng)形狀相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述的無線終端天線系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬件包括若干個金屬片；所述金屬片在天線支架內(nèi)表面的投影至少覆蓋部分上述縫隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線終端天線系統(tǒng)，其特征在于，所述天線呈非閉合的環(huán)狀；所述彎折結(jié)構(gòu)呈字母C狀；所述彎折結(jié)構(gòu)的末端段與主體存在一定縫隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無線終端天線系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬件為一個金屬片，所述金屬片設(shè)置于天線支架內(nèi)部，且其在天線支架內(nèi)表面的投影至少覆蓋部分上述縫隙。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種寬帶低SAR無線終端天線系統(tǒng)，包括PCB板、天線支架、天線、金屬件；所述天線支架設(shè)置于所述PCB板上，所述天線覆蓋在天線支架外表面，所述金屬件覆蓋于天線支架內(nèi)表面。所述天線包括主體和兩個端部；其至少一端呈彎折結(jié)構(gòu)，且該彎折結(jié)構(gòu)與主體之間存在一定縫隙；所述金屬件在天線支架內(nèi)表面的投影至少覆蓋部分上述縫隙。所述金屬件用于增加彎折結(jié)構(gòu)與主體之間的電容，從而減小二者之間縫隙上的電場，從而降低SAR值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有寬諧振頻率，低SAR，結(jié)構(gòu)簡單容易實現(xiàn)。
文檔編號H01Q1/22GK102769170SQ20121025620
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者孫勁, 褚少杰 申請人:上海安費諾永億通訊電子有限公司