CN101807740A - 用于移动终端上的天线装置及移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于移动终端上的天线装置及移动终端，该天线装置包括：天线本体和参考地面，其中天线本体设置在显示器壳体与显示屏之间的第一空间内；参考地面设置在显示器壳体与显示屏之间，且与第一空间不同的第二空间内，该参考地面为电磁带隙结构。通过上述结构可在不增大天线装置尺寸的前提下，有效地提高了天线的辐射效率，使得该天线装置能够满足设计人员对移动终端便携性的设计要求。

Description

用于移动终端上的天线装置及移动终端
技术领域
本发明涉及基本电气元件技术领域，尤其涉及一种用于移动终端上的天线装置及移动终端。
背景技术
为了满足用户对移动终端便携性的要求，目前的移动终端越来越向小型化发展。例如在笔记本电脑的设计中，考虑到用户对便携性的要求，设计人员往往将该笔记本电脑的尺寸设计的越来越小，由此会造成笔记本电脑屏幕和外壳边沿用于安装天线的空间尺寸也越来越小。当用于安装天线的空间尺寸小于60mm(长)×5mm(宽)×8mm(高)时，用传统的天线设计方法想要实现工作在900/1800MHz(兆赫兹)、带宽覆盖824～960MHz和1720～2170MHz的3G天线非常困难，具体表现为该天线的带宽窄，带内回波损耗大，馈电效率低。
由于天线的尺寸越小，天线的辐射效率也就越低，在天线带宽已经不足，天线馈电效率低的情况下，天线效率(馈电效率和辐射效率的乘积)会更低。目前在现有技术中可通过以下几种方案来提高天线的天线效率。
现有技术一、增大移动终端上天线的尺寸。随着天线尺寸的增加，该天线的辐射阻抗变大，天线的辐射效率提高，天线的辐射阻抗受到天线尺寸(物理尺寸/波长)的限制。虽然在本方案中通过增大天线的尺寸可以明显提高天线效率，但现在的问题恰恰就是移动终端上安装天线的空间有限。
现有技术二、在天线周围的器件上包裹金属。这种方法被普遍使用，虽然能提高天线的辐射效率，但该天线在包裹金属后，天线的辐射效率仍然不够高，而且天线所需的安装空间的尺寸也较大。
在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中一般都是通过增大天线的尺寸来提高天线的辐射效率，直接影响安装有该天线的移动终端的整体尺寸。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例的目的是提供一种用于移动终端上的天线装置及移动终端，使得在不增大天线装置尺寸的前提下，能够有效地提高天线的辐射效率。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供一种用于移动终端上的天线装置，所述移动终端包括显示器壳体和显示屏，所述天线装置包括：
天线本体，设置在所述显示器壳体与所述显示屏之间的第一空间内；
参考地面，与所述天线本体连接，设置在所述显示器壳体与所述显示屏之间，与所述第一空间不同的第二空间内，所述参考地面为电磁带隙结构。
优选地，所述天线装置还包括：同轴馈线，所述同轴馈线包括内导体和外导体，所述内导体与所述天线本体连接，所述外导体与所述参考地面连接。
优选地，所述天线本体为PIFA平板倒置F天线。
优选地，所述电磁带隙结构为由多个三角形补片组成的有缝隙的周期平面结构。
优选地，所述三角形的补片上设置有一通孔。
本发明的实施例还提供一种移动终端，包括：
显示器，包括显示器壳体和显示屏；
天线装置，设置于所述显示器壳体与所述显示屏之间，其中，所述天线装置包括：
天线本体，设置在所述显示器壳体与所述显示屏之间的第一空间内；
参考地面，与所述天线本体连接，设置在所述显示器壳体与所述显示屏之间，与所述第一空间不同的第二空间内，且所述参考地面为电磁带隙结构。
优选地，所述天线装置还包括：同轴馈线，所述同轴馈线包括内导体和外导体，所述内导体与所述天线本体连接，所述外导体与所述参考地面连接。
优选地，所述天线本体为PIFA平板倒置F天线。
优选地，所述电磁带隙结构为由多个三角形补片组成的有缝隙的周期平面结构。
上述技术方案中的至少一个技术方案具有如下有益效果：通过将该天线装置中的参考地面设置为电磁带隙(Electromagnetic Band Gap，EBG)结构，并且将天线装置中的天线本体设置在与该参考地面不同的安装空间内，从而可在不增大天线装置尺寸的前提下，有效地提高了天线的辐射效率，使得该天线装置能够满足设计人员对移动终端便携性的设计要求。
附图说明
图1为本发明的实施例中天线装置的立体结构示意图；
图2为本发明的实施例中天线本体的展开平面图；
图3为本发明的实施例中参考地面结构示意图；
图4为图3中的周期结构示意图；
图5为本发明的实施例中天线装置安装在移动终端上的装配示意图；
图6为本发明的实施例中样机测试结果示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细地说明。在此，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
参见图1，为本发明的实施例中应用在移动终端上的天线装置的立体结构示意图，该移动终端包括显示器壳体(图中未示出)、显示屏(图中未示出)和天线装置，其中该天线装置包括：天线本体(Antenna)和参考地面(Ground)，在本实施例中该天线本体可设置在显示器壳体与显示屏之间的第一空间内，而参考地面同样设置在显示器壳体与显示屏之间，且与第一空间不同的第二空间内，该参考地面为电磁带隙结构，该天线本体和参考地面连接。在本实施例中用户可根据天线装置的安装空间大小或者其他因素来选择天线本体和参考地面的位置关系，例如可将该天线本体设置在参考地面的一侧或者两侧，当然也可将该天线本体以环绕的方式设置在参考地面的周围，图1中仅示出了天线本体设置在参考地面的一侧的情形，通过将天线本体放置在该参考地面的一侧，可使得电磁带隙结构的参考地面将天线本体的感应电流束缚在天线本体周围，从而有效减少了电阻损耗，提高了天线的辐射效率。
参见图1和图2，该天线本体包括天线单元1、天线单元2、天线单元3和天线单元4，为了便于描述，下面仅以图2中所示的各个天线单元的形状为例进行说明，当然各个天线单元的形状并不限于此。在图2中天线单元1的形状设置为矩形，天线单元2的形状设置为T字形，并且将T字形的天线单元2的下端弯成“”形(参见图2)，然后将弯折成“”形的天线单元2的下端和天线单元1连接；天线单元3设置有一缝隙7，并在天线单元3上形成长短不一的谐振枝5和谐振枝6(参见图1)，其中谐振枝5的末端可延长并进行弯折；天线单元4的一条边与天线单元3连接，天线单元4的形状可以是矩形或者三角形。在本实施例中天线单元1～4可按照图2中所示的虚线进行弯折，弯折后即可形成图1中所示的天线本体。
在本实施例中天线单元1～4之间的连接方式包括但不限于焊接或者螺栓连接，当然该天线单元1～4也可采用一体成型的方式进行加工(参见图2)，此时用户只需按照图2中所示的虚线进行弯折，即可获得图1中所示的天线本体。而本实施例中的天线本体的其他加工方式由于与现有天线本体的加工方式一样，在此就不再敷述。同时天线单元1～4的材料可选用铜、马口铁或者其他导电金属。当该天线单元1～4的材料选用马口铁时，不仅可满足用户对天线效率的要求，而且还能有效降低天线的制造成本。
继续参见图1，图中示出了将弯折后的天线本体固定在参考地面一侧的情形，此时可将天线单元1的一条边和参考地面的一条边重合连接，天线单元2和参考地面的夹角可设置90度，也就是使得天线单元1和天线单元2之间的夹角为90度，当然也可将天线单元1和天线单元2之间的夹角设置成其他角度。当天线单元2和参考地面的之间的夹角为90度时，弯折后的天线单元4和天线单元2可形成平行的关系。
在本实施例中并不限制该天线本体的具体形状和天线本体中各天线单元之间的连接方式，该天线本体的具体形状可根据实际情况进行设计。
如图3所示，为本发明的实施例中参考地面结构示意图，在本实施例中该参考地面为电磁带隙结构，在本实施例中该电磁带隙结构采用的是三角形补片组成的有缝隙的平面周期结构，例如可通过8个三角形补片组成该平面周期结构的一个完整周期结构(参见图3中的虚线部分)，当然也并不限于此。下面仅以形状为三角形的补片为例进行说明，当然该补片的形状可选用矩形或其他形状。
如图4所示，为图3中的周期结构示意图，该周期结构包括8个形状为三角形的补片，为了便于理解可分别标记为补片A、补片B、补片C、补片D、补片E、补片F、补片G和补片H，其中补片A通过连接件R1与补片B相连；补片B通过连接件R1、连接件R3、连接件R5分别与补片A、补片C和补片E相连；补片C通过连接件R2和连接件R3分别与补片D和补片B相连；补片D通过连接件R2和补片C相连，并通过连接件R4与其他相邻的补片连接；补片E通过连接件R5和连接件R7与补片B和补片F相连，并通过连接件R9与其他相邻的补片连接；补片F通过连接件R6和连接件R7分别与补片G和补片E相连；补片G通过连接件R6和连接件R8分别与补片F和补片H相连；补片H通过连接件R8与补片G相连，通过上述补片和连接件即形成一个完整的平面周期结构。
由上述可知，在本实施例中参考地面的一个完整的周期结构可以由8个三角形的补片组成，当然也并不限于此。该参考地面所包括的周期结构个数也可根据实际情况进行设置，例如使用一个完整的周期结构，也可使用多个完整的周期结构，用户可根据该天线装置的安装空间来决定该完整周期结构的数量，或者当天线的辐射效率已经满足要求时，也可考虑适当减少该完整周期结构的数量。
同时，为了获得更好的天线效率，还可在每个补片上设置一通孔，例如可将该通孔的位置设置在每个补片的中心处。
当然，在本实施例中的参考地面中并不限制该完整周期结构的个数，但是根据电磁带隙结构的特性，应选取两个及两个以上的完整的周期结构来构成该参考地面。
参见图5，为本发明的实施例中天线装置安装在移动终端上的装配示意图，该移动终端包括：显示器和天线装置，其中显示器包括显示屏51和显示器壳体52，此时该天线装置可设置于显示器壳体52与显示屏51之间，其中该天线装置包括天线本体54和参考地面53，而天线本体54设置在显示器壳体52与显示屏51之间的第一空间内，而参考地面53设置在显示器壳体52与显示屏51之间，与该第一空间不同的第二空间内。
在本实施例中，在该天线装置还包括同轴馈线55，其中该天线本体54与同轴馈线55中的内导体56连接，而同轴馈线55的外导体57则与参考地面53连接。
在本发明的实例中，该天线本体54可以选用PIFA(Planar Inverted FAntenna，平板倒置F天线)，且将该参考地面53设置成与显示屏51平行，该参考地面53和显示屏51之间的距离可设置为1～2mm。由于参考地面53可将天线本体54的地面感应电流束缚在天线本体54的周围，而不是如同整块金属板状地那样，广泛分布在整个板状地上，也就是通过周期结构的参考地面53阻止天线近场造成的表面波沿参考地平面53传播，从而减少表面波在传播过程中在显示器或其他塑料等有损材料中的损耗，从而提高可天线的辐射效率。
由测试结果可知在880MHz频率上，没有周期参考地面的天线装置的天线效率为45％。具有本实施例中结构的天线装置的天线效率为49.8％，在移动终端的天线业界，天线效率能够提高4.8％，是很有效的进步，而且这种辐射效率的提高方法在有限的平面具有普适效果，例如在当前笔记本的尺寸结构下，在GSM频段(824～960MHz)尤其以本发明所设计的类似结构为效果明显。
参见图6，为本发明的实施例样机测试结果示意图，图中WAN1曲线是指没有使用本实施例中天线装置的回波损耗与频率的关系曲线，WAN1EBG曲线是指使用了本实施例中天线装置的回波损耗与频率的关系曲线。在图6中将上述两种曲线的回波损耗小于-7dB的情况进行比较，由图中可知，在回波损耗小于-7dB时，WAN1EBG曲线所占的横坐标(频率)的范围从0.86GHz至0.96GHz，而WAN1曲线所占的横坐标的范围从0.855GHz至0.92GHz，因此可知使用了本实施例中天线装置的回波损耗小于-7dB的带宽明显扩展，并且在0.855GHz至0.92GHz的频段范围内实际获得的回波损耗的最小值也明显小于-7dB，图中所示在WAN1EBG曲线中最小的回波损耗可以达到-11dB，而在WAN1曲线中最小的回波损耗为-8dB。由于在WAN1EBG曲线中增加了回波损耗小于-7dB的带宽，并且可取得更小的回波损耗值，有效提供了天线装置的天线效率。
上述移动终端可以是超便携移动个人电脑(UMPC)、智能手机(Smartphone)、掌上电脑(PDA)等，当然也并不限于此。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于移动终端上的天线装置，所述移动终端包括显示器壳体和显示屏，其特征在于，所述天线装置包括：
天线本体，设置在所述显示器壳体与所述显示屏之间的第一空间内；
参考地面，与所述天线本体连接，设置在所述显示器壳体与所述显示屏之间，与所述第一空间不同的第二空间内，所述参考地面为电磁带隙结构。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括：同轴馈线，所述同轴馈线包括内导体和外导体，所述内导体与所述天线本体连接，所述外导体与所述参考地面连接。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线本体为PIFA平板倒置F天线。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述电磁带隙结构为由多个三角形补片组成的有缝隙的周期平面结构。
5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述三角形的补片上设置有一通孔。
6.一种移动终端，其特征在于，包括：
显示器，包括显示器壳体和显示屏；
天线装置，设置于所述显示器壳体与所述显示屏之间，其中，所述天线装置包括：
天线本体，设置在所述显示器壳体与所述显示屏之间的第一空间内；
参考地面，与所述天线本体连接，设置在所述显示器壳体与所述显示屏之间，与所述第一空间不同的第二空间内，且所述参考地面为电磁带隙结构。
7.根据权利要求6所述的移动终端，其特征在于，所述天线装置还包括：同轴馈线，所述同轴馈线包括内导体和外导体，所述内导体与所述天线本体连接，所述外导体与所述参考地面连接。
8.根据权利要求6所述的移动终端，其特征在于，所述天线本体为PIFA平板倒置F天线。
9.根据权利要求6所述的移动终端，其特征在于，所述电磁带隙结构为由多个三角形补片组成的有缝隙的周期平面结构。
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