CN103928761A - 一种利用共振式馈电结构的宽带天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种利用共振式馈电结构的宽带天线，包括：分离状态的天线元件和第一共振电路；天线元件通过接地线路连接到手机电路板的地电位，所述第一共振电路包括串联连接的共振元件和第一电感器，所述第一电感器通过连接线路连接到馈电线路，馈电线路连接到手机电路板上的信号源。本发明的利用利用共振式馈电结构的宽带天线，在天线元件构造简单的条件下，达到4GLTE通信的带宽要求，而且，使天线的带宽一次性覆盖多个移动通信频段。

Description

一种利用共振式馈电结构的宽带天线
技术领域
本发明涉及移动通信天线领域，特别涉及一种利用共振式馈电结构的宽带天线。
背景技术
随着4G LTE通信时代的到来，手机市场对手机天线的带宽要求越来越高，特别在LTE的低频段(698-960MHz)，天线带宽一次性覆盖的特性将大幅降低天线的制造及研发成本。然而，为满足现代手机对结构美观上的要求，手机厚度越来越薄，内部环境趋于复杂化，导致天线在手机里的可利用空间越来越小，直接影响天线的带宽指标。
图1为现有的手机天线的结构示意图，天线元件10的形状仅为示意性的，可以根据手机的内部空间结构进行变换，天线元件10通过接地线路11连接到手机电路板10的地电位，共振元件20通过馈电线路21连接到手机电路板10上的信号源。
图2所示为图1中手机天线的反射系数曲线，反射系数曲线可以看出现有的手机天线在低频段ωL的带宽的覆盖特性十分有限，如何提高手机天线的覆盖特性，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明提出了一种利用共振式馈电结构的宽带天线，解决了现有技术中手机天线带宽覆盖范围小的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种利用共振式馈电结构的宽带天线，包括：分离状态的天线元件和第一共振电路；天线元件通过接地线路连接到手机电路板的地电位，所述第一共振电路包括串联连接的共振元件和第一电感器，所述第一电感器通过连接线路连接到馈电线路，馈电线路连接到手机电路板上的信号源。
可选地，所述第一共振电路为单极子天线结构。
可选地，所述天线元件、第一共振电路和电路板在同一平面上。
可选地，所述天线元件和第一共振电路在同一平面且高于电路板所在平面。
可选地，所述天线元件和第一共振电路在不同的平面上。
可选地，本发明的利用共振式馈电结构的宽带天线还包括第二共振电路，所述第二共振电路包括串联连接的第二电感器和第一电容器，第二共振电路的一端通过连接线路连接到所述馈电线路，第二共振电路的另一端通过连接线路连接到所述接地线路；所述第二共振电路为环形共振模结构，通过电场和磁场与所述天线元件相耦合。
可选地，本发明的利用共振式馈电结构的宽带天线还包括N个并联的共振电路，N为大于或者等于1的整数，所述N个并联的共振电路的每一相包括串联连接的电感器和电容器，其一端通过连接线路连接到所述馈电线路，其另一端通过连接线路连接到所述接地线路。
可选地，所述天线元件、第一共振电路、第二共振电路和电路板在同一平面上。
可选地，所述天线元件、第一共振电路、第二共振电路在同一平面且高于电路板所在平面。
可选地，所述天线元件与第一共振电路和第二共振电路在不同平面上。
本发明的有益效果是：在天线元件构造简单的条件下，达到4GLTE通信的带宽要求，而且，使天线的带宽一次性覆盖多个移动通信频段。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的手机天线的结构示意图；
图2为图1中手机天线的反射系数曲线；
图3为本发明利用共振式馈电结构的宽带天线的一个实施例的结构示意图；
图4为图3中实施例的反射系数曲线；
图5为本发明利用共振式馈电结构的宽带天线的再一个实施例的结构示意图；
图6为图5中再一个实施例的反射系数曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有的手机天线在低频段ωL的带宽的覆盖特性十分有限，本发明提供了一种利用共振式馈电结构的宽带天线，在天线元件构造十分简单的条件下，达到4G LTE通信的带宽要求。
如图3所示，本发明的一种利用共振式馈电结构的宽带天线的一个实施例中，包括：分离状态的天线元件10和第一共振电路200；天线元件10通过接地线路11连接到手机电路板的地电位，第一共振电路200包括串联连接的共振元件20和第一电感器22，第一电感器22通过连接线路连接到馈电线路21，馈电线路21连接到手机电路板上的信号源。
第一共振电路200与天线元件10结构上为分离状态，第一共振电路200与天线元件10之间存在寄生电容，通过该寄生电容相耦合，由第一共振电路200产生的强电场激发天线元件10，从而共同产生辐射效应，提高带宽性能。第一电感器22起到非常重要的作用，通过第一电容器22调整第一共振电路的阻抗斜率，使其与天线元件达到匹配的效果。天线元件10和第一共振电路200之间的耦合系数由第一电感器的电感值、第一共振电路200的长度和第一共振电路200与天线元件10之间的间隔决定。
如图4所示，图3中所示的实施例在低频段ωL的带宽，由于第一电感器的调节作用，在ωL处产生谐振，拓宽了在低频段ωL的带宽，提高了带宽性能。
优选地，上述第一共振电路200为单极子天线结构。
优选地，上述天线元件10、第一共振电路200和电路板30在同一平面上；或者，上述天线元件10和第一共振电路200在同一平面且高于电路板30所在平面；或者，所述天线元件10和第一共振电路200在不同的平面上。
如图5所示，本发明利用共振式馈电结构的宽带天线的再一个实施例中，包括图3所示实施例的全部结构，还包括第二共振电路400，第二共振电路400包括串联连接的第二电感器41和第一电容器42，第二电感器41和第一电容器42的位置顺序仅为示意性的，可以任意调整，第二共振电路400的一端通过连接线路连接到馈电线路21，第二共振电路400的另一端通过连接线路连接到接地线路11。图5中所示第二共振电路400的连接方式为一个优选实施方式，第二共振电路400的一端与第一共振电路200通过相同的连接线路连接到馈电线路21，第二共振电路400的另一端与天线元件10通过相同的连接线路连接到接地线路11。
第一电感器22调整第一共振电路200在低频段的阻抗斜率，使其与天线元件达到匹配的效果；第二电感器41和第一电容器42调整第二共振电路400在高频段的阻抗斜率，使其与天线元件达到匹配的效果。
如图5和图6所示，第一共振电路200与天线元件10为分离状态，第一共振电路200与天线元件10之间通过电场耦合，由第一共振电路200产生的强电场激发天线元件10，从而使天线元件10和第一共振电路200共同产生辐射效应，提高天线带宽在低频段ωL的性能；第二共振电路400为环形共振模结构，天线元件10和第二共振电路400通过电场和磁场相耦合，即由第二共振电路400所产生的电场和磁场效应激发天线元件10，从而使天线元件10和第二共振电路400共同产生辐射效应，改善天线带宽在高频段ωH的性能。
优选地，上述天线元件10、第一共振电路200、第二共振电路400和电路板30在同一平面上；或者，上述天线元件10、第一共振电路200、第二共振电路400在同一平面且高于电路板30所在平面；或者，上述天线元件10与第一共振电路200和第二共振电路400在不同平面上。
本发明利用共振式馈电结构的宽带天线的又一个实施例中，包括图5所示实施例的全部结构，还包括N个并联的共振电路，N为大于或者等于1的整数，所述N个并联的共振电路的每一相包括串联连接的电感器和电容器，其一端通过连接线路连接到所述馈电线路，其另一端通过连接线路连接到所述接地线路。通过对电感器和电容器的设置，调整每一相共振电路的阻抗斜率，使其与天线元件达到匹配的效果。
本发明的利用共振式馈电结构的宽带天线，在天线元件构造简单的条件下，达到4G LTE通信的带宽要求，而且，使天线的带宽一次性覆盖多个移动通信频段。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用共振式馈电结构的宽带天线，其特征在于，包括：分离状态的天线元件和第一共振电路；天线元件通过接地线路连接到手机电路板的地电位，所述第一共振电路包括串联连接的共振元件和第一电感器，所述第一电感器通过连接线路连接到馈电线路，馈电线路连接到手机电路板上的信号源。
2.如权利要求1所述的利用共振式馈电结构的宽带天线，其特征在于，所述第一共振电路为单极子天线结构或者多个并联的单极子天线结构。
3.如权利要求1或2所述的利用共振式馈电结构的宽带天线，其特征在于，所述天线元件、第一共振电路和电路板在同一平面上。
4.如权利要求1或2所述的利用共振式馈电结构的宽带天线，其特征在于，所述天线元件和第一共振电路在同一平面且高于电路板所在平面。
5.如权利要求1或2所述的利用共振式馈电结构的宽带天线，其特征在于，所述天线元件和第一共振电路在不同的平面上。
6.如权利要求1或2所述的利用共振式馈电结构的宽带天线，其特征在于，还包括第二共振电路，所述第二共振电路包括串联连接的第二电感器和第一电容器，第二共振电路的一端通过连接线路连接到所述馈电线路，第二共振电路的另一端通过连接线路连接到所述接地线路；所述第二共振电路为环形共振模结构，通过电场和磁场与所述天线元件相耦合。
7.如权利要求6所述的利用共振式馈电结构的宽带天线，其特征在于，还包括N个并联的共振电路，N为大于或者等于1的整数，所述N个并联的共振电路的每一相包括串联连接的电感器和电容器，其一端通过连接线路连接到所述馈电线路，其另一端通过连接线路连接到所述接地线路。
8.如权利要求6所述的利用共振式馈电结构的宽带天线，其特征在于，所述天线元件、第一共振电路、第二共振电路和电路板在同一平面上。
9.如权利要求6所述的利用共振式馈电结构的宽带天线，其特征在于，所述天线元件、第一共振电路、第二共振电路在同一平面且高于电路板所在平面。
10.如权利要求6所述的利用共振式馈电结构的宽带天线，其特征在于，所述天线元件与第一共振电路和第二共振电路在不同平面上。
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