CN101911388A - 多频段内置天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种多频段内置天线。该天线包含：基板；在所述基板上形成的阻抗匹配/供电单元；与所述阻抗匹配/供电单元结合的第一辐射部件，而且所述阻抗匹配/供电单元包含：具有预定长度并与接地连接的第一匹配部件及具有预定长度并与所述第一匹配部件相隔配置，且与供电点电气连接的第二匹配部件，并且所述第一匹配部件与所述第二匹配部件之间的间隔在局部产生变化。根据本发明的天线，在多频段设计时利用耦合匹配，从而具有可提供拥有宽频特性的多频段内置天线的优点。

Description

多频段内置天线
技术领域
本发明涉及一种天线，尤其涉及多频段内置天线。
背景技术
最近的移动通信终端在要求小型化及轻量化的同时，还要求利用一部终端就能接收不同频段的移动通信服务的功能。例如，利用在韩国商用化的824～894MHz频段的CDMA服务和1750～1870MHz频段的PCS服务，在日本商用化的832～925MHz频段的CDMA服务，在美国商用化的1850～1990MHz频段的PCS服务，在欧洲、中国等地方商用化的880～960MHz频段的GSM服务以及在部分欧洲地区商用化的1710～1880MHz频段的DCS等多频段的移动通信服务中，对根据需要可以同时利用多频段信号的终端存在需求。
此外还对于能够利用蓝牙、紫蜂(zigbee)、无线局域网、GPS等服务的复合终端也存在需求。为了利用这种多频段服务，终端需要使用能够在所需的两个以上频段工作的多频段天线。通常使用的移动通信终端的天线主要有螺旋天线(helical antenna)和倒F天线(planar Inverted F antenna：PIFA)。
这里，螺旋天线是固定在终端上端的外置天线，其与单极天线一起使用。螺旋天线和单极天线并用的形态为将天线从终端本体引出(extended)时作为单极天线工作，缩回(retracted)时作为λ/4螺旋天线工作。这种天线虽然具有能够取得高增益的优点，但是因其具有无指向性，因而作为电磁波对人体的有害基准的SAR特性不是很好。而且，由于螺旋天线形成在终端外部突出的结构，因此难以设计具有美感的终端外观及符合携带功能的外观，还没有研究出这种天线的内置型结构。
而且，倒F天线是为了克服这些缺点而设计成具有小型化结构的天线。倒F天线由辐射单元的电感电流产生的电磁波束中流向接地面侧的电磁波束再次被诱导而使流向人体的电磁波束衰减，从而具有改善SAR特性，并强化诱导至辐射单元方向的感应电磁波束的指向性，而且所述倒F天线以直角四边形的平板型辐射部的长度减半的直角四边形微带天线工作，从而实现小型化构造。
这种倒F天线因为拥有衰减向人体辐射的电磁波束强度并增强向人体外辐射的电磁波束强度的具备指向性的发射特性，所以相比于螺旋天线可以得到出色的电磁波吸收率特性。但是，倒F天线设计成在多频段工作时，具有频带狭小的问题。
将倒F天线设计成在多频段工作时，频率带宽变窄的起因是，与辐射单元进行匹配时，在特定点形成匹配的点匹配。
为了在多频段更稳定的工作，需要具备小型化结构且可以克服倒F天线的窄频特性的天线。
发明内容
本发明是为了解决上述的现有技术的问题而提出的，其目的在于在设计多频段时提供一种拥有宽频特性的多频段内置天线。
本发明的另一目的在于利用耦合匹配提供一种拥有宽频特性的多频段内置天线。
本发明的又一目的在于提供一种减少如人手效应的外界因素的影响的多频段天线。
本发明的其他目的，本领域技术人员可通过下面记载的实施例导出。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供包含：基板；在所述基板上形成的阻抗匹配/供电单元；与所述阻抗匹配/供电单元结合的第一辐射部件，而且所述阻抗匹配/供电单元包含具有预定长度，并与接地连接的第一匹配部件及具有预定长度，并与所述第一匹配部件相隔配置，且与供电点电气连接的第二匹配部件，并且所述第一匹配部件与所述第二匹配部件之间的间隔在局部产生变化的多频段内置天线。
所述第一匹配部件及所述第二匹配部件通过耦合执行阻抗匹配。
所述第一匹配部件形成至少有一次以上弯曲的结构，所述第二匹配部件对应所述第一匹配部件的弯曲结构而弯曲。
所述第一辐射部件从所述阻抗匹配/供电单元的所述第一匹配部件延伸，并由所述第二匹配部件耦合供电。
所述天线还可包含形成于所述基板上，并与接地电气连接，且由所述阻抗匹配/供电单元的所述第二匹配部件耦合供电的第二辐射部件。
另外，根据其他实施例，所述天线还可包含形成于所述基板上，且与所述阻抗匹配/供电单元的所述第二匹配部件电气连接而被供电的第二辐射部件。
根据本发明的另一方面，提供包含：基板；在所述基板上形成的阻抗匹配/供电单元；与所述阻抗匹配/供电单元结合的第一辐射部件，所述阻抗匹配/供电单元包含具有预定长度，并与接地连接的第一匹配部件及具有预定长度，并与所述第一匹配部件相隔配置，且与供电点电气连接的第二匹配部件，而且所述第一匹配部件及所述第二匹配部件中的至少一个包含从所述第一匹配部件或所述第二匹配部件突起的多个耦合元件的多频段内置天线。
根据本发明，在设计多频段时，利用耦合匹配，可提供拥有宽频特性的多频段内置天线。并且根据本发明，可提供作为本发明的另一个目的的提供减少如人手效应的外界因素的影响的多频段天线。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的多频段内置天线的结构的示意图；
图2是示出图1所示的天线的S11参数的示意图；
图3是示出根据本发明第二实施例的多频段内置天线的结构的示意图；
图4是示出根据本发明第二实施例的天线的S11参数的示意图；
图5是示出根据本发明第三实施例的多频段内置天线的结构的示意图；
图6是示出根据本发明第三实施例的多频段天线的S11参数的示意图；
图7是示出根据本发明第四实施例的多频段内置天线的结构的示意图；
图8是示出根据本发明第四实施例的多频段天线的S11参数的示意图；
图9是示出根据本发明第三实施例的多频段内置天线结合于终端的天线载体的结构的示意图；
图10是示出根据本发明第四实施例的多频段内置天线结合于终端的PCB的结构的示意图；
图11至图13是示出为确保根据本发明实施例的大耦合的辐射部件和接地部件的结构的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明根据本发明的多频段内置天线的优选实施例。
本实施例中，以应用于GSM服务频段、PCS服务频段及WCDMA服务频段的多频段天线为例进行说明。但是，本发明的多频段天线不限于上述频段，可作为对应多种频段的多频段天线工作。
图1是示出根据本发明第一实施例的多频段内置天线的结构的示意图。
参照图1，根据本发明第一实施例的多频段内置天线包含基板100，在基板上形成的辐射部件102及阻抗匹配/供电单元。
图1中，基板100由介电材料构成，起到组装其他组成部件的天线主体的作用。各种介电材料可用作基板100。举例来说，PCB基板或者FR4基板等可用作基板。
如前面所述，如倒F天线结构的天线因短路销等，与辐射部件形成点匹配。这样的点匹配会产生频段变窄的问题。
根据本发明优选实施例，为了解决这样的点匹配问题点，提出基于耦合的匹配方式，且具备拥有预定长度的阻抗匹配/供电单元。
阻抗匹配/供电单元104包含与接地电气连接的第一匹配部件120和与供电点(未图示)电气连接的第二匹配部件130。在阻抗匹配/供电单元104中，进行从第二匹配部件130到第一匹配部件120的耦合供电，由此与第一匹配部件120电气连接的辐射部件102形成信号的辐射。
第一匹配部件120与第二匹配部件130之间形成预定的间隔，由此通过第一匹配部件120与第二匹配部件130的相互作用而进行耦合匹配。第一匹配部件120和第二匹配部件130相互作用时，电容性分量和电感性分量中电容性分量作为主要因素产生作用，在本实施例中使电容性分量多样化，从而提出在宽频段形成阻抗匹配的结构。
为了电容元件的多样化，第一匹配部件120与第二匹配部件130之间的间距会在局部发生变化。
图1是使第一匹配部件120与第二匹配部件130之间距离在局部产生变化的一例，示出第一匹配部件120在多处形成弯曲，且第二匹配部件130对应地弯曲的结构。
以弯曲点为基准，第一匹配部件120区分成三个单元，区分成A1-A1’单元、A2-A2’单元及A3-A3’单元。同时，第二匹配部件130与第一匹配部件120对应地弯曲，因而区分成B1-B1’单元、B2-B2’单元及B3-B3’单元。
根据本发明的优选实施例，A1-A1’单元和B1-B1’单元之间的间距d1、A2-A2’单元和B2-B2’单元之间的间距d2及A3-A3’单元和B3-B3’单元之间的间距d3可设定为相互不同。
即，第一匹配部件120和第二匹配部件130以弯曲结构实现，并使局部间隔设置得不同，从而满足根据耦合匹配及供电的宽频特性。
图1示出第一匹配部件120和第二匹配部件130通过弯曲使局部的第一匹配部件120与第二匹配部件130之间的距离设置不同的实施例，但是本领域技术人员应知，除了图1表示的实施例以外还能够以多种形式实现。举例来说，如将第二匹配部件130设置为直线，并将第一匹配部件120的辐射部件设置为斜线，由此使其间距互不相同的方式，辐射部件102和接地部件104之间距离在局部产生变化的各种实施例都属于本发明范畴。
如上所述，辐射部件102根据耦合供电而接收RF信号，并执行辐射至外部功能。辐射部件102从阻抗匹配/供电单元104的第一匹配部件120连接。这时，辐射频段可根据辐射部件102的长度及阻抗匹配/供电单元104的长度设定。
图2是示出图1所示的天线的S11参数的示意图。
参照图2可知，图1所示的天线的S11参数体现较宽的频带特性。
为了取得相比于耦合匹配更高的宽频特性，应形成使电容性成分多样化的同时在特定区域获取高电容性分量值的结构。而且，当存在高电容性分量值时，由于电容值较大，具有能够减少如人手效应的外界因素的影响的优点。
图3是示出根据本发明第二实施例的多频段内置天线的结构的示意图。
参照图3，根据本发明第二实施例的多频段内置天线包含基板300、在基板300上形成的辐射部件302及阻抗匹配/供电单元304，而且阻抗匹配单位304包含第一匹配部件320及第二匹配部件330。
并且，与第一匹配部件320的长度方向垂直而突出形成多个第一耦合元件306，与第二匹配部件的长度方向垂直而突出形成多个第二耦合元件308。
如前述的第一实施例，第一匹配部件320与接地电气连接，第二匹配部件330与供电点电气连接，由此通过耦合从第二匹配部件330到第一匹配部件320进行供电。
图3所示的根据第二实施例的多频段内置天线是根据高电容性成分的能够耦合的结构。
根据本发明第二实施例的内置天线是在第一实施例的天线结构中增设第一耦合元件306及第二耦合元件308而形成的结构。
第一耦合元件306及第二耦合元件308使更大的电容性成分的耦合匹配变得可能。
如图3所示，第一耦合元件306及第二耦合元件308按梳状(Comb)结构从第一匹配部件及第二匹配部件突出形成。优选地，第一耦合元件306及第二耦合元件308整体上以梳状结构相互交叉的方式形成。
这种耦合元件306、308使第一匹配部件及第二匹配部件之间的距离实质性地变短，因此不仅高电容性分量的获得变得可能，而且有益于电容性分量的多样化，因此使更宽的频带的匹配能够实现。
图4是示出根据本发明第二实施例的天线的S11参数的示意图。
参照图4可知，根据第二实施例的天线，相比于图2所示的根据第一实施例的天线，具有更好的宽频特性。
确保辐射部件和接地部件之间更大耦合的结构除图1及图3所示以外，还能以多种方式体现。图11至图13是根据本发明实施例的用于确保更大耦合的第一匹配部件和第二匹配部件的结构示意图。
如图11至图13所示，耦合元件的宽及长度的设定是可变的，如图13所示，耦合元件能够以非直角四边形实现。
图5是示出根据本发明第三实施例的多频段内置天线结构的示意图。
参照图5，根据本发明第三实施例的多频段内置天线包含基板500、在所述基板500上形成的第一辐射部件502及阻抗匹配/供电单元504及第二辐射部件506。
阻抗匹配/供电单元504包含与接地电气连接的第一匹配部件520及与供电点电气连接的第二匹配部件530，第一匹配部件520及第二匹配部件上突出形成有耦合元件306、308，以能够对较宽的频带进行匹配。
第一辐射部件502从第一匹配部件520延伸而形成，且由耦合被供电。
在第三实施例中，第一辐射部件502及阻抗匹配单元504的结构与前述的第二实施例相同，并且增设第二辐射部件506。第二辐射部件506为了收发与第一辐射部件502不同频段的信号而增设。
第二辐射部件506与第一辐射部件502及阻抗匹配/供电单元504相隔预定距离，并未形成电气连接。第二辐射部件506与接地电气连接，并由阻抗匹配/供电单元504通过耦合供电。
图5中示出第二辐射部件506与第一辐射部件502相比更短的状况，第二辐射部件506是为了收发相对第一辐射部件502更高的频段的频率而设置。
图5示出弯曲一次而形式的第二辐射部件506，但是本领域技术人员应知，第二辐射部件的形态不局限于此。
本领域技术人员应理解，为了在其他频段形成谐振点而增设辐射部件的方式不仅适用于第二实施例，还适用于第一实施例。
图6示出根据本发明第三实施例的多频段天线的S11参数的示意图。
参照图6可知，通过增设第二辐射部件510，在高频段形成了谐振点。在高频段形成两个谐振点，增加的谐振点由谐波分量生成。
图7是示出根据本发明第四实施例的多频段内置天线的结构示意图。
参照图7，根据本发明第四实施例的多频段内置天线包含基板700、形成于所述基板700上的第一辐射部件702、形成于所述基板700上的阻抗匹配/供电单元704及第二辐射部件706。
阻抗匹配/供电单元704包含第一匹配部件720以及第二匹配部件730，第一匹配部件720与接地电气连接，第二匹配部件730与供电点电气连接。
如第二实施例和第三实施例，第一辐射部件通过阻抗匹配/供电单元的耦合供电而接收RF信号。
第四实施例与第三实施例相比，第二辐射部件706不是通过耦合接收供电，而是形成直接供电。第二辐射部件706与跟供电点电气连接的阻抗匹配/供电单元704的第二匹配部件730电气连接而形成直接供电。
为了在其他频段收发信号而增设辐射部件时，该辐射部件可以形成如第三实施例的耦合供电，也可以形成如第四实施例四的直接供电。
图7示出第二匹配部件730及第二辐射部件706在基板上电气连接的状况，但是第二匹配部件730及第二辐射部件706无需一定要在基板上连接，在其他领域也可以电气连接。
而且，本领域技术人员应知，通过增设辐射部件而在其他频段形成谐振点的方式，不仅适用于第二实施例、也可以适用于第一实施例。
图8是示出根据本发明第四实施例的多频段天线的S11参数的示意图。
参照图8可知，在高频段增加了谐振点。另外，可以确定与图6的第三实施例不同，不存在因谐波分量而增加形成的谐振点。
图9是示出根据本发明第三实施例的多频段内置天线设置于终端的天线载体的结构的示意图。
天线载体包含水平部900及垂直部902，垂直部902与终端的基板910垂直并支持水平部900，水平部900与终端的基板水平，而且设置有上述的元件。
图9中，垂直部902延伸形成有第一匹配部件与第二匹配部件，由此通过第一匹配部件与终端基板910的接地连接，通过第二匹配部件与供电点电气连接。而且，当具备第二辐射部件时，第二辐射部件从垂直部902延伸而与终端基板910的接地连接。
图10是示出根据本发明第四实施例的多频段内置天线结合于终端PCB的结构的示意图。
参照图10，第四实施例的第二辐射部件和与供电点连接的第二匹配部件在A点电气连接，由此向第二辐射部件直接供电。
所述本发明的优选实施例是为举例说明而提供的，对本发明拥有通常知识的本领域技术人员应知，在本发明的思想和范围内可以进行各种修正、变更、增加，但这些修正、变更、及增加应视为属于本发明的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种多频段内置天线，其特征在于包含：
基板；
在所述基板上形成的阻抗匹配/供电单元；
与所述阻抗匹配/供电单元结合的第一辐射部件，
而且，所述阻抗匹配/供电单元包含具有预定长度，且与接地连接的第一匹配部件及具有预定长度并与所述第一匹配部件相隔布置，且与供电点电气连接的第二匹配部件，
所述第一匹配部件与所述第二匹配部件之间的间隔在局部产生变化。
2.根据权利要求1所述的多频段内置天线，其特征在于所述第一匹配部件及所述第二匹配部件通过耦合进行阻抗匹配。
3.根据权利要求1所述的多频段内置天线，其特征在于所述第一匹配部件的结构至少弯曲一次以上，所述第二匹配部件对应于所述第一匹配部件的弯曲结构而弯曲。
4.根据权利要求3所述的多频段内置天线，其特征在于所述第一辐射部件从所述阻抗匹配/供电单元的所述第一匹配部件延伸，并由所述第二匹配部件耦合供电。
5.根据权利要求4所述的多频段内置天线，其特征在于形成于所述基板上，并与接地电气连接，且包含由所述阻抗匹配/供电单元的所述第二匹配部件耦合供电的第二辐射部件。
6.根据权利要求4所述的多频段内置天线，其特征在于还包含形成于所述基板上，且与所述阻抗匹配/供电单元的所述第二匹配部件电气连接而接收供电的第二辐射部件。
7.一种多频段内置天线，其特征在于包含：
基板；
在所述基板上形成的阻抗匹配/供电单元；
与所述阻抗匹配/供电单元结合的第一辐射部件，
所述阻抗匹配/供电单元包含具有预定长度，并与接地连接的第一匹配部件及具有规定长度，并与所述第一匹配部件相隔布置，且与供电点电气连接的第二匹配部件，
所述第一匹配部件和所述第二匹配部件中的至少一个包含从所述第一匹配部件或所述第二匹配部件突出的多个耦合元件。
8.根据权利要求7所述的多频段内置天线，其特征在于所述第一匹配部件及所述第二匹配部件通过耦合进行阻抗匹配。
9.根据权利要求8所述的多频段内置天线，其特征在于所述多个耦合元件从所述第一匹配部件及所述第二匹配部件垂直突出，整体上形成梳状结构。
10.根据权利要求8所述的多频段内置天线，其特征在于从所述第一匹配部件突出的耦合元件和从所述第二匹配部件突出的耦合元件相互交叉而形成。
11.根据权利要求8所述的多频段内置天线，其特征在于从所述第一匹配部件突出的耦合元件和从所述第二匹配部件突出的耦合元件的突出间距及突出长度在局部不同。
12.根据权利要求8所述的多频段内置天线，其特征在于所述第一匹配部件和所述第二匹配部件之间的间距在局部不同。
13.根据权利要求8所述的多频段内置天线，其特征在于所述第一辐射部件从所述阻抗/供电单元的所述第一匹配部件延伸，而且由所述第二匹配部件耦合供电。
14.根据权利要求8所述的多频段内置天线，其特征在于还包括形成于所述基板并与接地电气连接，且由所述阻抗匹配/供电单元的所述第二匹配部件耦合供电的第二辐射部件。
15.根据权利要求8所述的多频段内置天线，其特征在于还包括形成于所述基板，并与所述阻抗匹配/供电单元的所述第二匹配部件电气连接而接收供电的第二辐射部件。
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