一種小型化寬頻帶縫隙型手機(jī)天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種手機(jī)天線，特別涉及一種小型化寬頻帶縫隙型手機(jī)天線。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，已經(jīng)在全球應(yīng)用的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)包括第二代(Second Generat1n, 2G)、第三代(Third Generat1n, 3G)以及第四代移動(dòng)通信(Fourth Generat1n, 4G)標(biāo)準(zhǔn)。手機(jī)天線要求多頻化工作，能夠覆蓋2G、3G、4G多個(gè)工作頻帶，并支持手機(jī)上網(wǎng)、導(dǎo)航等功能。手機(jī)外觀的輕薄化要求天線體積小、重量輕，手機(jī)電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性也要求天線尺寸緊湊、小型化。因此小型化與多頻化是手機(jī)天線設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)。
[0003]目前應(yīng)用的手機(jī)天線類型主要包括平面倒F天線(Planar Inverted-F Antenna,PIFA)、印刷單極天線、印刷縫隙天線。印刷縫隙天線印刷在手機(jī)電路板上，在電路板的地上開(kāi)槽形成縫隙，通過(guò)微帶線饋電。相對(duì)于PIFA與印刷單極天線，印刷縫隙天線的比吸收率(SAR, Specific Absorpt1n Rate)比較低，天線的性能受外界干擾也較低。但是縫隙型手機(jī)天線的低頻段的帶寬不易拓寬，已經(jīng)公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)如下:
2008 年，Chih-Hsien ffu 和 Kin-Lu Wong 在 MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGYLETTERS 上發(fā)表題為‘‘Hexa-band internal printed slot antenna for mobile phoneapplicat1n”的論文，提出的天線采用兩個(gè)縫隙形成“C”形結(jié)構(gòu)，饋電線采用矩形微帶線，天線的低頻段帶寬為778-1070 MHz (292 MHz)。此天線的缺點(diǎn)是縫隙的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且尺寸大，縫隙在電路板上占用的面積為45mmX 21mm。
[0004]2012 年，Kin-Lu Wong 與 Po-Wei Lin 在 MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGYLETTERS上發(fā)表題為“ Integrat1n of monopole slot and monopole strip for internalWWAN handset antenna”的論文，提出的天線采用一個(gè)矩形縫隙，饋電線結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)折合形狀的金屬帶線，垂直于電路板焊接高度為6mm的金屬條，相當(dāng)于地面在垂直于電路板方向的延伸，天線的低頻段帶寬為820-960 MHz (140 MHz)。此天線的缺點(diǎn)是天線的體積大，其中縫隙的面積為40mmX9mm,并且垂直電路板焊接的6mm高的金屬條增加了天線的高度。
[0005]上述兩種現(xiàn)有技術(shù)的天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以增加天線的面積或者高度來(lái)獲得寬的頻帶，不利于實(shí)現(xiàn)天線的小型化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]由于目前的縫隙型手機(jī)天線存在小型化與帶寬相互制約的問(wèn)題，尤其低頻段的帶寬不易拓寬，本發(fā)明通過(guò)對(duì)縫隙結(jié)構(gòu)以及饋電結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)拓寬天線在低頻段的帶寬，同時(shí)保持天線的小型化特性。
[0007]本發(fā)明的構(gòu)思:
手機(jī)天線諧振時(shí)電流分布的總路徑長(zhǎng)度近似為諧振波長(zhǎng)的一半，若要降低天線的諧振頻率，需要延長(zhǎng)電流的分布路徑。本發(fā)明在地上設(shè)計(jì)了兩個(gè)矩形縫隙:第一縫隙與第二縫隙，其中第一縫隙是主縫隙，電流主要圍繞第一縫隙分布。饋電線的形狀設(shè)計(jì)為圍繞第一縫隙的邊界彎折，這樣可以引導(dǎo)電流沿著第一縫隙的金屬邊界向縫隙的開(kāi)口方向分布，從而達(dá)到延長(zhǎng)電流的路徑長(zhǎng)度、降低諧振頻率的目的。第二縫隙的作用是激勵(lì)更多的電流分布在第一縫隙附近，激勵(lì)二次諧振，提高天線的帶寬。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種小型化寬頻帶縫隙型手機(jī)天線包括三層結(jié)構(gòu):介質(zhì)板、設(shè)置于介質(zhì)板底面的地、設(shè)置于介質(zhì)板頂面的饋電線。
[0009]較佳地，介質(zhì)板的寬度為60mm,長(zhǎng)度為115mm,采用0.8mm的FR4材料。
[0010]所述的地上開(kāi)有第一縫隙與第二縫隙，第一縫隙與第二縫隙的開(kāi)口在兩個(gè)對(duì)邊上。所述的第一縫隙為主縫隙，較佳地，第一縫隙寬度為5mm,長(zhǎng)度為50mm,較佳地,第二縫隙的寬度為1mm，長(zhǎng)度為50mm。
[0011]所述的饋電線由矩形微帶線以及與矩形微帶線相連接的彎折形狀的金屬帶線構(gòu)成。所述的矩形微帶線與50歐姆SMA接頭連接。所述的彎折形狀的金屬帶線在地上的投影處于第一縫隙的內(nèi)部并且圍繞第一縫隙的邊界彎折。
[0012]較佳地，彎折形狀的金屬帶線的總長(zhǎng)度為69mm。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn):
(1)本發(fā)明的饋電線采用彎折形狀，用來(lái)引導(dǎo)地上的電流圍繞第一縫隙的金屬邊界分布，并向第一縫隙的開(kāi)口方向延伸，從而延長(zhǎng)電流在地上的分布路徑，降低諧振頻率，實(shí)現(xiàn)寬帶匹配。
[0014](2)本發(fā)明的第二縫隙能夠激勵(lì)更多的電流分布在第一縫隙附近，在低頻段激勵(lì)兩個(gè)諧振模式，能夠降低回波損耗，提高天線帶寬。
[0015](3)本發(fā)明的彎折形狀的金屬帶線在地上的投影落在第一縫隙的內(nèi)部，因此饋電線的彎折部分在電路板上占用的面積與第一縫隙重合，不占用電路板的額外面積，保持了天線的小型化。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明一種小型化寬頻帶縫隙型手機(jī)天線的側(cè)視圖。
[0017]圖2為本發(fā)明一種小型化寬頻帶縫隙型手機(jī)天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明一種小型化寬頻帶縫隙型手機(jī)天線的頂面圖。
[0019]圖4為本發(fā)明天線與傳統(tǒng)的矩形饋電的縫隙天線的反射系數(shù)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明提供一種小型化寬頻帶縫隙型手機(jī)天線，包括介質(zhì)板、設(shè)置于介質(zhì)板頂面的饋電線、設(shè)置于介質(zhì)板底面的地。地上開(kāi)有第一縫隙與第二縫隙，第一縫隙與第二縫隙的開(kāi)口在兩個(gè)對(duì)邊上。其中第一縫隙為主縫隙，第二縫隙的作用是激勵(lì)更多的電流圍繞第一縫隙分布。饋電線由矩形微帶線以及與矩形微帶線相連接的彎折形狀的金屬帶線構(gòu)成，矩形微帶線與50歐姆SMA連接頭連接，彎折形狀的金屬帶線在地上的投影處于第一縫隙的內(nèi)部并且圍繞第一縫隙的邊界彎折。
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:
實(shí)施例一: 參見(jiàn)圖1，一種小型化寬頻帶縫隙型手機(jī)天線，包括三層結(jié)構(gòu):介質(zhì)板(1)、設(shè)置于介質(zhì)板底面的地(2 )、設(shè)置于介質(zhì)板頂面的饋電線(3 )。
[0022]參見(jiàn)圖2，所述的地(2 )上開(kāi)有第一縫隙(21)和第二縫隙(22 )，第一縫隙(21)與第二縫隙(22)的開(kāi)口在兩個(gè)對(duì)邊上，所述的第一縫隙的三個(gè)邊界為(23)、(24)、(25)。
[0023]參見(jiàn)圖3，所述的饋電線包括矩形微帶線(31)以及與(31)相連接的彎折金屬帶線(32)、(33)、(34)。其中(32)垂直于(31)向(13)邊界延伸，(33)垂直于(32)向(14)邊界延伸，(34)垂直于(33)向(11)邊界延伸。
[0024]參見(jiàn)圖2，所述的彎折形狀的金屬帶線(32)、(33)、(34)在地面的投影落在第一縫隙(21)內(nèi)部，并且圍繞第一縫隙(21)的邊界(23)、(24)、(25)彎折。
[0025]在本實(shí)施例中，所述的介質(zhì)板的寬度為60mm,長(zhǎng)度為115mm,采用0.8mm的FR4材料。
[0026]所述的第一縫隙(21)的寬度為5mm,長(zhǎng)度為50mm。
[0027]通過(guò)調(diào)整第二縫隙(22)的長(zhǎng)度以及彎折形狀的金屬帶線(32)、(33)、(34)的長(zhǎng)度，可以在低頻段激勵(lì)兩個(gè)諧振模式，獲得寬帶匹配。
[0028]較佳的，所述的第二縫隙(22)的寬度為1mm，長(zhǎng)度為50mm。彎折形狀的金屬帶線(32)、(33)、(34)的總長(zhǎng)度為 69_。
[0029]圖4顯示了回波損耗的仿真結(jié)果，其中的實(shí)線為本發(fā)明天線，虛線為傳統(tǒng)矩形微帶線饋電的縫隙天線，從仿真結(jié)果可以看出:
(1)本發(fā)明天線在850MHz和1050MHz獲得兩個(gè)諧振；
(2)本發(fā)明天線的-6dB帶寬為820-1080MHz (260 MHz)，傳統(tǒng)矩形微帶線饋電的縫隙天線的_6dB帶寬為898-1010 MHz (112 MHz)，本發(fā)明天線的帶寬拓寬了 148 MHz。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種小型化寬頻帶縫隙型手機(jī)天線，包括三層結(jié)構(gòu):介質(zhì)板(1)、設(shè)置于介質(zhì)板底面的地(2)、設(shè)置于介質(zhì)板頂面的饋電線(3)，其特征在于所述的介質(zhì)板底面的地上開(kāi)有第一縫隙(21)與第二縫隙(22)，第一縫隙(21)與第二縫隙(22)的開(kāi)口在兩個(gè)對(duì)邊上；所述的饋電線(3)由矩形微帶線(31)以及與矩形微帶線(31)相連接的彎折形狀的金屬帶線(32)、(33)、(34)構(gòu)成，彎折形狀的金屬帶線(32)、(33)、(34)在地(2)上的投影處于第一縫隙(21)的內(nèi)部并且圍繞第一縫隙(21)的邊界彎折。2.根據(jù)權(quán)利1所述的一種小型化寬頻帶縫隙型手機(jī)天線，其特征在于彎折形狀的金屬線32)、(33)、(34)的設(shè)計(jì)使得地上的電流圍繞第一縫隙(21)的金屬邊界分布，并向第一縫隙(21)的開(kāi)口方向延伸，可以降低諧振頻率，實(shí)現(xiàn)寬帶匹配。3.根據(jù)權(quán)利1所述的一種小型化寬頻帶縫隙型手機(jī)天線，其特征在于第二縫隙(22)的設(shè)計(jì)可以激勵(lì)更多電流分布在第一縫隙(21)的附近，在低頻段激勵(lì)兩個(gè)諧振模式，降低回波損耗，提高天線帶寬。4.根據(jù)權(quán)利1所述的一種小型化寬頻帶縫隙型手機(jī)天線，其特征在于彎折形狀的金屬線(32)、(33)、(34)在地上的投影落在第一縫隙(21)的內(nèi)部，因此饋電線的彎折部分在電路板上占用的面積與第一縫隙重合，不占用電路板的額外面積，保持了天線的小型化。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種小型化寬頻帶縫隙型手機(jī)，解決現(xiàn)有的縫隙型手機(jī)天線在低頻段帶寬窄、天線的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、天線的尺寸大的問(wèn)題。該天線印刷在手機(jī)電路板上，包括三層結(jié)構(gòu)：介質(zhì)板、設(shè)置于介質(zhì)板底面的地、設(shè)置于介質(zhì)板頂面的饋電線。所述的地上開(kāi)有兩個(gè)矩形縫隙：第一縫隙和第二縫隙，兩個(gè)縫隙的開(kāi)口位于兩個(gè)對(duì)邊上，其中第一縫隙為主縫隙，第二縫隙的作用是激勵(lì)更多電流分布在第一縫隙附近。所述的饋電線由矩形微帶線以及與矩形微帶線相連接的彎折形狀的金屬帶線構(gòu)成，所述的彎折形狀的金屬帶線在地上的投影位于第一縫隙內(nèi)部并且圍繞第一縫隙的邊界彎折。本發(fā)明可以在低頻段激勵(lì)兩個(gè)諧振模式，實(shí)現(xiàn)寬帶匹配，-6dB帶寬為0.82-1.08GHz（260MHz）。本發(fā)明具有體積小、節(jié)省手機(jī)空間、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，有很大的工程應(yīng)用前景。
【IPC分類】H01Q1/36, H01Q1/24, H01Q13/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105470631
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410463974
【發(fā)明人】宗衛(wèi)華, 楊國(guó)為, 李長(zhǎng)紅
【申請(qǐng)人】青島大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2014年9月13日