一種八頻段平面印刷手機天線的制作方法
【專利摘要】一種八頻段平面印刷手機天線，包括介質(zhì)板、印刷于介質(zhì)板一面的主地板和寄生地分支、以及印刷于介質(zhì)板另一面的激勵單元和信號饋入線；主地板和寄生地分支直接相連，兩者之間的空隙為L形；寄生地分支的末端刻有L形開路槽；激勵單元包括第一分支、第二分支、第三分支，且這三個分支均與信號饋入線直接相連；該手機天線為平面結構，可采用平面印刷工藝，利用多諧振點擴展帶寬，而且各個諧振點可方便調(diào)節(jié)，在低頻段和高頻段形成兩個較寬的帶寬，從而覆蓋當前4G通信的所有手機頻段。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的平面印刷手機天線具有二維結構、寬帶多頻段及易于調(diào)節(jié)的優(yōu)點，適用于以手機為代表的各種小型移動終端。
【專利說明】一種八頻段平面印刷手機天線

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種移動終端天線，尤其涉及一種八頻段平面印刷手機天線。

【背景技術】
[0002]隨著移動通信技術的飛速發(fā)展，手機已成為全球最為普及的消費電子產(chǎn)品之一。手機的功能也從單一的語音業(yè)務發(fā)展到當前以網(wǎng)絡、數(shù)字、多媒體視頻等為主的綜合業(yè)務?？紤]到世界各地采用的通信協(xié)議和劃分的頻段不盡相同，為了實現(xiàn)全球漫游，移動終端天線需要能夠支持多協(xié)議以及多頻段覆蓋。在2G和3G的基礎上，當前初步投入商業(yè)的4G劃分了更多的頻段以實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳送。4G覆蓋的頻段有LTE70(K698-784MHz)、GSM850 (824-894MHz)、GSM900 (880_960MHz)、DCS (1710_1880MHz)、PCS (1850_1990MHz)、UMTS (1920-2170MHz)、LTE2300 (2300-2400MHz)、LTE2500 (2500-2690MHz)。因此，支持 4G 的移動終端天線一般需要覆蓋698-960MHZ這一低頻段和1710_2690ΜΗζ這一高頻段。
[0003]天線的性能需要足夠的空間作保證。為了覆蓋上述兩個頻段，典型的設計方法是采用三維結構，如PIFA天線和折疊單極子天線。這類天線有較多的自由度可調(diào)節(jié)，一般能夠滿足頻段覆蓋要求。但是三維結構不利于加工和高度集成，而且不能適應當前手機厚度越來越薄的趨勢。平面印刷手機天線受到越來越多的關注。在設計上，平面印刷天線通常采用兩個長度相近的支節(jié)。這兩個支節(jié)的基模組合在一起，覆蓋698-960ΜΗΖ這一低頻段；這兩個支節(jié)的高次模組合在一起，覆蓋1710-2690ΜΗΖ這一高頻段。這種設計方式可方便的調(diào)節(jié)兩個支節(jié)的基模，但高次模很難獨立調(diào)節(jié)，增加了調(diào)試的復雜性。因此，設計滿足4G頻段要求、且低頻段和高頻段可較獨立調(diào)節(jié)的平面印刷手機天線具有非常重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠覆蓋4G所有頻段的平面印刷手機天線；采用多個模式組合的方式擴展了低頻段和高頻段的帶寬，而且低頻段和高頻段內(nèi)的各個模式可較為獨立地調(diào)節(jié)。
[0005]為了實現(xiàn)上述功能，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0006]一種八頻段平面印刷手機天線，包括介質(zhì)板6、印刷于介質(zhì)板6 —面的主地板I和寄生地分支3以及印刷于介質(zhì)板6另一面的信號饋入線2和激勵單元4，其中:
[0007]所述主地板I和寄生地分支3相連接；
[0008]所述寄生地分支3上開有L形開路槽5 ；
[0009]所述激勵單元4包括第一分支4a、第二分支4b和第三分支4c，其中所述第一分支4a為L形，所述第二分支4b和第三分支4c為直條形，且所述第二分支4b和第三分支4c相互平行；
[0010]所述信號饋入線2與第一分支4a、第二分支4b、第三分支4c均直接相連接。
[0011]所述主地板I和寄生地分支3之間有L形的空隙，所述信號饋入線2和激勵單元4的位置與該空隙對應。
[0012]所述第一分支4a由第一臂的一端和第二臂的一端垂直連接構成，所述第二臂的另一端連接第二分支4b的一端，信號饋入線2 —端垂直連接在所述第二臂上，另一端的投影位于主地板I上，第三分支4c的一端垂直連接在信號饋入線2上，第三分支4c與第二分支4b位于信號饋入線2的同側。
[0013]所述信號饋入線2與激勵單元4的第一分支4a、第二分支4b、第三分支4c的線寬均相等。
[0014]所述L形開路槽5位于寄生地分支3的末端，開路槽長臂兩側的金屬部分的寬度相等，開路槽長臂與短臂的寬度相等，且槽開口的方向與激勵單元4的第一分支4a的第一臂平行。
[0015]所述激勵單元4的第二分支4b和第三分支4c位于所述L形的空隙內(nèi)。
[0016]所述信號饋入線2投影于主地板I上面的微帶線部分特征阻抗為50歐姆。
[0017]在所述主地板I上開孔，用50歐姆的同軸線直接饋電，同軸線的內(nèi)導體與激勵單元4相連,外導體與主地板I相連。
[0018]所述寄生地分支3的0.25 λ模式諧振在720MHz附近，0.75 λ模式諧振在1750MHz附近；所述激勵單元4的第二分支4b的0.25 λ模式諧振在920MHz附近，第三分支4c的
0.25 λ模式諧振在2900MHz附近；所述L形開路槽5的0.25 λ模式諧振在2450MHz附近。
[0019]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0020](I)用平面的結構覆蓋了 GSM700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300、LTE2500等八個頻段，滿足4G通信的需求。
[0021](2)天線的平面尺寸為15mmX60mm，占用的尺寸較小，而且可用平面印刷工藝降低成本。
[0022](3)天線的結構簡單，調(diào)試方便，工作模式清晰，且各個頻段內(nèi)的模式可較自由的調(diào)節(jié)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明提供的八頻段平面印刷手機天線平面示意圖。
[0024]圖2為圖1中天線安裝后的實施實例俯視圖，單位為毫米(mm)。
[0025]圖3為圖1中天線安裝后的實施實例仰視圖，單位為毫米(mm)。
[0026]圖4為圖1中天線安裝后的實施實例側視圖，單位為毫米(mm)。
[0027]圖5為圖1中天線安裝后實施實例仿真的反射系數(shù)圖。
[0028]圖6為圖1中天線安裝后實施實例仿真的輻射效率圖。

【具體實施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚，以下結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0030]圖1是本發(fā)明的八頻段平面印刷手機天線的結構示意圖，如圖1所示，本發(fā)明的八頻段平面印刷手機天線包括:介質(zhì)板6、主地板1、信號饋入線2、寄生地支節(jié)3、激勵單元4。主地板I和寄生地支節(jié)3印刷于介質(zhì)板6的一側，信號饋入線2和激勵單元4印刷于介質(zhì)板的另一側。主地板I用于模擬手機的電路板。寄生地支節(jié)3上開有L形開路槽5。激勵單元4包含與第一分支4a、第二分支4b、第三分支4c，且這三個分支均與信號饋入線2直接相連接。信號饋入線2位于主地板I上的微帶線部分特征阻抗為50歐姆。
[0031]本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的:
[0032]首先是實現(xiàn)低頻段^98_960MHz)的覆蓋。寄生地分支3在720MHz處產(chǎn)生諧振，寄生地分支3在此頻率點處的有效電長度約為0.25 λ，因此工作在基模模式。激勵單元4的第三分支4c在920MHz處產(chǎn)生諧振，第三分支4c在此頻率點處的有效電長度約為0.25 λ，因此工作在基模模式。這兩個基模由于耦合等相互作用，可形成一個較寬的帶寬，實現(xiàn)低頻段的覆蓋。由于這兩個基模的諧振頻率主要由各自的有效電長度決定，因此可較獨立地調(diào)節(jié)各自長度來調(diào)節(jié)低頻段的兩個諧振模式。
[0033]其次是實現(xiàn)高頻段(1710-2690ΜΗΖ)的覆蓋。寄生地分支3和激勵單元4的第三分支4c在低頻段產(chǎn)生基模的同時，也會在高頻段產(chǎn)生三次模。考慮到這兩個三次模式提供的帶寬不足以覆蓋整個高頻，而且這兩個三次模的調(diào)節(jié)受基模的調(diào)節(jié)的影響，不能較獨立調(diào)節(jié)，新的諧振單元被引入以擴展帶寬和調(diào)節(jié)高頻段內(nèi)的模式。具體地，寄生地分支3上刻有L形開路槽5，該開路槽在2450MHz處產(chǎn)生諧振，該開路槽在此頻率點處的有效電長度約為0.25 λ，因此工作在基模模式。激勵單元4的第二分支4b在2750MHz處產(chǎn)生諧振，該分支在此頻率點處的有效電長度約為0.25 λ，因此工作在基模模式。另一方面，寄生地分支3的三次模被這兩個新引入的諧振單元拉低到1750MHz，激勵單元4的第三分支4c的三次模被拉高到3000MHz以上。寄生地分支3的三次模、L形開路槽5的基模、激勵單元4的第二分支4b的基模及激勵單元4的第三分支4c的三次模等四個模式由于耦合等相互作用，可形成一個較寬的帶寬，實現(xiàn)高頻段的覆蓋。而且L形開路槽5的基模和激勵單元4的第二分支4b的基?？瑟毩⒄{(diào)節(jié)，對低頻段的兩個基模幾乎沒有影響。激勵單元4的第一分支用于調(diào)節(jié)高頻段四個諧振模式的相互耦合，從而優(yōu)化高頻段的阻抗匹配。
[0034]為了驗證本發(fā)明方案的有效性，下面給出具體實例進行說明。
[0035]圖2至圖4給出了實施實例在俯視、仰視和側視等不同角度下的尺寸圖，各圖中所有尺寸的單位均為毫米(mm)。在本實施實例中，選用相對介電常數(shù)為4.4、損耗角正切為
0.02、厚度為0.8mm的FR4介質(zhì)基板，基板的平面尺寸為120*60mm2。主地板的平面尺寸為105*60*60mm2。天線整體為平面結構，位于主地板的一側，占用的平面尺寸為15*60mm2。信號饋入線2位于主地板I上的微帶線部分特征阻抗為50歐姆。在實際實施中，可適當延長至電路中射頻饋入部分，也可在主地板上開孔，用50歐姆的同軸線直接饋電。同軸線的內(nèi)導體與激勵單元相連，外導體與主地板相連。
[0036]以上述圖2、圖3和圖4所示尺寸制作的手機天線仿真的反射系數(shù)的結果如圖5所示。由圖可知，該平面印刷天線在低頻段有兩個諧振點，形成的_6dB帶寬為688-1045MHZ，覆蓋了 LTE700、GSM850和GSM900這三個頻段。該平面印刷天線在高頻段有四個諧振點，形成的 _6dB 帶寬從 1685MHz 至高于 3000MHz，覆蓋了 DCS、PCS、UMTS、LTE2300 和 LTE2500 這五個頻段。
[0037]以上述圖2、圖3和圖4所示尺寸制作的手機天線仿真的輻射效率結果如圖6所示。所述手機天線在低頻段的輻射效率約為80%，在高頻段的輻射效率在70% -90%之間波動。
[0038]從上述技術方案可見，本發(fā)明所述的手機天線在60X 15mm2的平面空間內(nèi)實現(xiàn)了八個手機頻段的覆蓋，而且各個模式可方便調(diào)節(jié)，滿足移動通信系統(tǒng)對用于移動終端的多頻平面印刷天線的設計需求。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種八頻段平面印刷手機天線，其特征在于，包括介質(zhì)板(6)、印刷于介質(zhì)板(6) —面的主地板(I)和寄生地分支(3)以及印刷于介質(zhì)板(6)另一面的信號饋入線(2)和激勵單元(4)，其中: 所述主地板(I)和寄生地分支(3)相連接； 所述寄生地分支(3)上開有L形開路槽(5)； 所述激勵單元(4)包括第一分支(4a)、第二分支(4b)和第三分支(4c)，其中所述第一分支(4a)為L形,所述第二分支(4b)和第三分支(4c)為直條形,且所述第二分支(4b)和第三分支(4c)相互平行； 所述信號饋入線(2)與第一分支(4a)、第二分支(4b)、第三分支(4c)均直接相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的八頻段平面印刷手機天線，其特征在于，所述主地板(I)和寄生地分支(3)之間有L形的空隙，所述信號饋入線(2)和激勵單元(4)的位置與該空隙對應。
3.根據(jù)權利要求2所述的八頻段平面印刷手機天線，其特征在于，所述第一分支(4a)由第一臂的一端和第二臂的一端垂直連接構成，所述第二臂的另一端連接第二分支(4b)的一端，信號饋入線(2) —端垂直連接在所述第二臂上，另一端的投影位于主地板(I)上，第三分支(4c)的一端垂直連接在信號饋入線(2)上，第三分支(4c)與第二分支(4b)位于信號饋入線(2)的同側。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的八頻段平面印刷手機天線，其特征在于，所述信號饋入線(2)與激勵單元(4)的第一分支(4a)、第二分支(4b)、第三分支(4c)的線寬均相等。
5.根據(jù)權利要求3所述的八頻段平面印刷手機天線，其特征在于，所述L形開路槽(5)位于寄生地分支(3)的末端，開路槽長臂兩側的金屬部分的寬度相等，開路槽長臂與短臂的寬度相等，且槽開口的方向與激勵單元(4)的第一分支(4a)的第一臂平行。
6.根據(jù)權利要求2或3或5所述的八頻段平面印刷手機天線，其特征在于，所述激勵單元(4)的第二分支(4b)和第三分支(4c)位于所述L形的空隙內(nèi)。
7.根據(jù)權利要求3所述的八頻段平面印刷手機天線，其特征在于，所述信號饋入線(2)投影于主地板(I)上面的微帶線部分特征阻抗為50歐姆。
8.根據(jù)權利要求7所述的八頻段平面印刷手機天線，其特征在于，在所述主地板(I)上開孔，用50歐姆的同軸線直接饋電，同軸線的內(nèi)導體與激勵單元(4)相連，外導體與主地板(I)相連。
9.根據(jù)權利要求1所述的八頻段平面印刷手機天線，其特征在于，所述寄生地分支(3)的0.25 λ模式諧振在720MHz附近，0.75 λ模式諧振在1750 MHz附近；所述激勵單元(4)的第二分支(4b)的0.25 λ模式諧振在920MHz附近，第三分支(4c)的0.25 λ模式諧振在2900MHz附近；所述L形開路槽(5)的0.25 λ模式諧振在2450MHz附近。
【文檔編號】H01Q1/38GK104134857SQ201410376755
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權日:2014年8月1日
【發(fā)明者】李越, 鄧長江, 張志軍, 馮正和 申請人:清華大學