发明内容
本发明实施例提供一种能够减少尺寸的天线及移动终端。
本发明实施例提供了一种天线,包括第一辐射部、匹配电路和馈电源,所述第一辐射部包括第一辐射体、第二辐射体和电容结构,所述第一辐射体的第一端通过所述匹配电路与所述馈电源连接,所述馈电源与接地部连接,所述第一辐射体的第二端通过所述电容结构与所述第二辐射体的第一端连接,所述第二辐射体的第二端与所述接地部连接,其中,所述第一辐射部用于产生第一谐振频率,所述第二辐射体的长度为所述第一谐振频率波长的八分之一。
在第一种可能的实现方式中,所述第二辐射体的所述第一端与所述第一辐射体的所述第二端相互靠近且保持间距,用于形成所述电容结构。
在第二种可能的实现方式中,所述电容结构为电容,所述第一辐射体的第二端通过所述电容结构与所述第二辐射体的第一端连接,具体为:所述第一辐射体的第二端通过所述电容与所述第二辐射体的第一端连接。
在第三种可能的实现方式中,所述电容结构包括第一分支结构和第二分支结构,所述第一分支结构包括至少一对相互平行的第一分支,所述第二分支结构包括至少一个第二分支,所述第一分支所述第一分支之间具有间隙,所述第二分支位于两个所述第一分支之间并与所述第一分支有间隙。
结合上述可能的实现方式之任意一项,在第四种可能的实现方式中,所述天线还包括第二辐射部,所述第二辐射部的第一端与所述第一辐射体的第二端连接,所述第二辐射部和所述电容结构产生第一高频谐振频率。
结合上述所有可能实现方式的任意一项,在第五种可能的实现方式中,所述天线还包括第三辐射部,所述第三辐射部的第一端与所述第二辐射体的第一端连接,所述第三辐射部和所述电容结构产生第二高频谐振频率。
结合上述所有可能实现方式的任意一项,在第六种可能的实现方式中,所述天线还包括第四辐射部,所述第四辐射部的第一端与所述第二辐射体的第一端连接,所述第四辐射部和所述电容结构产生低频谐振频率和高次谐振频率。
另一方面,本发明提供了一种移动终端,包括天线,射频处理单元和基带处理单元,其中,
所述天线包括第一辐射部、匹配电路和馈电源,所述第一辐射部包括第一辐射体、第二辐射体和电容结构,所述第一辐射体的第一端通过所述匹配电路与所述馈电源连接,所述馈电源与接地部连接,所述第一辐射体的第二端通过所述电容结构与所述第二辐射体的第一端连接,所述第二辐射体的第二端与所述接地部连接,其中,所述第一辐射部用于产生第一谐振频率,所述第二辐射体的长度为所述第一谐振频率波长的八分之一;
所述基带处理单元通过所述射频处理单元与所述馈电源连接;
所述天线,用于将接收到的无线信号传输给所述射频处理单元,或者将所述射频处理单元的发射信号转换为电磁波,发送出去;所述射频处理单元,用于对所述天线接收到的无线信号进行选频、放大、下变频处理,并将其转换成中频信号或基带信号发送给所述基带处理单元,或者,用于将所述基带处理单元发送的基带信号或中频信号经过上变频、放大,通过所述天线发送出去;所述基带处理单元,对接收到的所述中频信号或所述基带信号进行处理。
在第一种可能的实现方式中,所述第二辐射体的所述第一端与所述第一辐射体的所述第二端相互靠近且保持间距,形成所述电容结构。
在第二种可能的实现方式中,所述电容结构为电容,所述第一辐射体的第二端通过所述电容结构与所述第二辐射体的第一端连接,具体为:所述第一辐射体的第二端通过所述电容与所述第二辐射体的第一端连接。
在第三种可能的实现方式中,所述电容结构包括第一分支结构和第二分支结构,所述第一分支结构包括至少一对相互平行的第一分支,所述第二分支结构包括至少一个第二分支,所述第一分支所述第一分支之间具有间隙,所述第二分支位于两个所述第一分支之间并与所述第一分支有间隙。
结合上述任意一种实施方式,在第四种可能的实现的方式中,所述天线还包括第二辐射部,所述第二辐射部的第一端与所述第一辐射体的第二端连接,所述第二辐射部和所述电容结构产生第一高频谐振频率。
结合上述任意一种实施方式,在第五种可能的实现的方式中,所述天线还包括第三辐射部,所述第三辐射部的第一端与所述第二辐射体的第一端连接,所述第三辐射部和所述电容结构产生第二高频谐振频率。
结合上述任意一种实施方式,在第六种可能的实现的方式中,所述天线还包括第四辐射部,所述第四辐射部的第一端与所述第二辐射体的第一端连接,所述第四辐射部和所述电容结构产生低频谐振频率和高次谐振频率。
在第七种可能的实现的方式中,所述第一辐射部位于天线支架上。
本发明实施例提供的天线以及移动终端,利用所述第二辐射体的第一端和第二端构成复合左右手传输线原理中的并联分布电感,所述电容结构为所述复合左右手传输线原理中的串联分布电容结构,使得所述第二辐射体的长度为低频波长的八分之一,从而减少天线的长度,进而可以减少移动终端的体积。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚地描述。
请参考图1,本发明第一种实施方式提供的天线100包括第一辐射部30、匹配电路20和馈电源40,所述第一辐射部30包括第一辐射体34、第二辐射体32和位于第一辐射体34和第二辐射体32之间的电容结构(图1中未标注电容结构,请参阅图4中的36a及图6中的36c均为电容结构)。所述第一辐射体34的第一端通过所述匹配电路20与所述馈电源40连接,所述馈电源40与接地部10连接,所述第一辐射体34的第二端通过所述电容结构与所述第二辐射体32的第一端连接,所述第二辐射体32的第二端与所述接地部10连接,其中,所述第一辐射部30用于产生第一谐振频率,所述第二辐射体32的长度为所述第一谐振频率波长的八分之一。第一谐振频率可以对应图3及图7中的f1。
其中,第一谐振频率可以为低频谐振频率。
本发明实施例提供的天线100,利用所述第二辐射体32的第一端和第二端构成复合左右手传输线原理中的并联分布电感,所述电容结构为所述复合左右手传输线原理中的串联分布电容结构,使得所述第二辐射体32的长度为低频波长的八分之一,从而减少天线100的长度。
所述第二辐射体32的第二端与所述接地部10连接,所述电容结构设计于所述第一辐射体34的第二端和所述第二辐射体32的第一端之间,并和所述第二辐射体32串联,且所述第二辐射体32和所述电容结构产生低频谐振频率,对于天线而言,决定谐振频率的因素包括电容值和电感值,第二辐射体32相当于电感,因此所述第二辐射体32和所述电容结构产生低频谐振频率。如图1所示,所述第一辐射体34、所述第二辐射体32及电容结构共同形成左手传输线原理的核心组件,信号流向的路径中经过电容结构再经过并联的电感与接地部10连接就形成了左手传输结构。其中,所述第二辐射体32的第一端和第二端构成左手传输线原理中的并联分布电感,所述电容结构为所述左手传输线原理中的串联分布电容结构,其等效电路示意图如图2所示,根据左手传输线原理,第二辐射体32的长度为低频波长的八分之一,即天线100的长度为低频波长的八分之一,相较现有技术的天线长度至少要满足低频波长的四分之一到二分之一而言,本发明实施例的天线100具有尺寸小的优势。
具体地,电容结构和所述第二辐射体32的第二端和第一端之间的分布电感符合左手传输线原理,所产生的第一谐振频率(例如,第一谐振频率可以为低频谐振频率)f1,请参考图3,由于决定第一谐振频率大小的因素包括电容值和电感值,可以通过改变第二辐射体32的第一端和第二端之间的分布电感的长度可以调节谐振频率,通过改变串联分布电容结构的大小也可以微调谐振频率。
更进一步,如需降低天线100的第一谐振频率(低频谐振频率),则需降低电容结构的间隙和/或增加电感的值,如减少第一辐射体34的第二端和第二辐射体32的第一端之间的距离,即可增加电容结构的值,增加第二辐射体32的第一端和第二端之间的长度,即可增加第二辐射体32的第一端和第二端之间的分布电感的值。如需将天线100的第一谐振频率(低频谐振频率)向高频谐振频率调整,则需增加电容结构间隙和/或减少电感的值,如增加第一辐射体34的第二端和第二辐射体32的第一端之间的距离,即可减少电容结构的值,减少第二辐射体32的第一端和第二端之间的长度,即可减少第二辐射体32的第一端和第二端之间的分布电感的值。
本发明一种实施方式中,如图1所示,所述第二辐射体32的所述第一端与所述第一辐射体34的所述第二端相互靠近且保持间距,形成所述电容结构。
本发明另一种实施方式中,如图4所示,所述电容结构36a可以为电容(该电容可以为单独的一个电子元件),所述第一辐射体34的第二端通过所述电容结构36a与所述第二辐射体32的第一端连接,具体为:所述第一辐射体34的第二端通过所述电容与所述第二辐射体32的第一端连接。
如图1所示,在一种可选的实施方式中,所述第一辐射体34和所述第二辐射体32可以为设置于电路板200上的微带线。此时,第一辐射部30、匹配电路20和接地部10均设置于电路板上,即第一辐射部30、匹配电路20和接地部10可以设置于电路板200同一个平面内。
在其它实施方式中,所述第一辐射体34和所述第二辐射体32也可为金属薄片,此时,所述第一辐射体34和所述第二辐射体32可以形成于一支架上,如图10所示所述支架为绝缘介质。可选的,所述第一辐射体34和所述第二辐射体32也可以处于悬空状态。
可以理解的是,本发明实施例中对所述第二辐射体32的形状并不限制,第二辐射体32的形状大致可以为L形。在其它实施方式中,所述第二辐射体32可以为C形、M形、S形、W形、N形等其它蜿蜒形状。因所述第二辐射体32为蜿蜒状,从而可以进一步缩短第二辐射体32的长度,这样可以进一步减少天线100的尺寸。
如图1所示,在一种可选的实施方式中,所述接地部10为电路板200的地。在其它实施方式中,所述接地部10也可为一块接地金属板。
请参考图3,图3为图1所示的天线100的频率-驻波比图(频率响应图),其中,横坐标表示频率,(Frequency,简称Freq),单位为千兆赫兹(GHz),纵坐标为驻波比。其中,图1所示的天线100产生的第一谐振频率(低频谐振频率)f1大致为800MHz(兆赫兹)左右。
请参考图4,为本发明第二种实施方式的天线100a,第二种实施方式提供的天线100a与第一种实施方式提供的天线100的结构基本相同(请参考图1),实现的功能相似,其不同之处在于,在第一辐射体34a的第二端和第二辐射体32a的第一端之间连接一个电容结构36a。在一种可选的实施方式中,所述电容结构36a可以为积层式电容或分布式电容。在其它实施方式中,所述电容结构36a可以为可变电容或多种形式串联或并联的电容。其中,该电容结构36a可以为可变电容,因此可以根据实际需要改变可变电容的值,使得本发明的天线100的低频谐振频率可以调节可变电容的值而改变,提高了使用的方便性。
请参考图5,为本发明第三种实施方式的天线100b,第三种实施方式提供的天线100b与第一种实施方式提供的天线100的结构基本相同(请参考图1),实现的功能相似,其不同之处在于,所述电容结构36b包括第一分支结构35b和第二分支结构37b,所述第一分支结构35b包括至少一对相互平行的第一分支350b,所述第二分支结构37b包括至少一个第二分支370b,所述第一分支350b之间具有间隙,所述第二分支370b位于所述第一分支350b之间并与所述第一分支350b有间隙。换而言之,所述电容结构36b由所述第一分支350b和所述第二分支370b共同形成。
如图5所示,在一种可选的实施方式中,所述第一分支350b为两个并相互平行,两个相邻的所述第一分支350b之间具有一定的间隙,所述第二分支370b为三个并相互平行,两个相邻的所述第二分支370b之间***一个所述第一分支350b。
在其它实施方式中,所述第一分支350b可以为四个或更多,但每两个相邻的所述第一分支350b之间具有一定的间隙且相互平行。同时所述第二分支370b可以为三个或更多,每一个所述第一分支350b***两个相邻的所述第二分支370b之间。总的原则为,每两个相邻的所述第二分支370b之间具有一定的间隙且相互平行,且每一个所述第一分支350b***两个相邻的所述第二分支370b之间,同时,所述第二分支370b的数量比所述第一分支350b的数量多一个。当然,反过来也可以,即所述第一分支350b的数量比所述第二分支370b的数量多一个,且每两个相邻的所述第一分支350b之间具有一定的间隙且相互平行,且每一个所述第二分支370b***两个相邻的所述第一分支350b之间。
请参考图6,为本发明第四种实施方式的天线100c,第四种实施方式提供的天线100c与第三种实施方式提供的天线100b(请参考图5)的结构基本相同,实现的功能相似,其不同之处在于,所述天线100c还包括第二辐射部39c,所述第二辐射部39c的第一端与所述第一辐射体34c的第二端连接,所述第二辐射部39c和所述电容结构36c产生第一高频谐振频率,如图7所示,第一高频谐振频率可以对应图7中的f6。
作为本发明的进一步改进,所述天线100c还包括至少一个第三辐射部38c,所述第三辐射部38c的第一端与所述第二辐射体32c的第一端连接,所述第三辐射部38c和所述电容产生第二高频谐振频率,其中,第二高频谐振频率可以对应图7中的f4或f5。本实施方式中天线100c包括两个第三辐射部38c,两个第三辐射部38c产生两个第二高频谐振频率,分别对应图7中的f4和f5。其中一个第三辐射部38c位于另一个第三辐射部38c与第二辐射部39c之间,即其中一个第三辐射部38c靠近第二辐射部39c,另一个第三辐射部38c远离第二辐射部39c,靠近第二辐射部39c的第三辐射部38c可以对应第二高频谐振频率f5,远离第二辐射部39c的第三辐射部38c可以对应第二高频谐振频率f4。
可以理解的是,本实施例中远离第二辐射部39c的第三辐射部38c对应第二高频谐振频率f4,靠近第二辐射部39c的第三辐射部38c对应第二高频谐振频率f5,第二辐射部39c对应第一高频谐振频率f6。可选的,f4也可以对应靠近第二辐射部39c第三辐射部38c或第二辐射部39c,f5也可以对应远离第二辐射部39c的第三辐射部38c和第二辐射部39c,f6也可以对应远离第二辐射部39c的第三辐射部38c对应第二高频谐振频率f4或靠近第二辐射部39c的第三辐射部38c对应第二高频谐振频率f5。具体的,f4-f6如何对应远离第二辐射部39c的第三辐射部38c、靠近第二辐射部39c的第三辐射部38c和第二辐射部39c,可以根据远离第二辐射部39c的第三辐射部38c、靠近第二辐射部39c的第三辐射部38c和第二辐射部39c的长度确定,长度越长,对应的频率越低。例如:靠近第二辐射部39c的第三辐射部38c的长度大于第二辐射部39c,第二辐射部39c的长度大于远离第二辐射部39c的第三辐射部38c的长度,则靠近第二辐射部39c的第三辐射部38c对应f4,第二辐射部39c对应f5,远离第二辐射部39c的第三辐射部38c的长度对应f6。
可选的,每一个第三辐射部38c为“匚”形,这两个第三辐射部38c形成两个并联的分支,且二者有共同的端点,共同的端点连接至第二辐射体32c的第一端。
作为本发明实施例的进一步改进,第四辐射部37c的一端连接至第二辐射体32c的第一端,第四辐射部37c的另一端呈开放状态。
可选的,所述第四辐射部37c与第二辐射体32c可以位于所述电容结构36c的同侧。
所述第四辐射部37c和所述电容结构36c产生低频谐振频率和高次谐振频率,其中,低频谐振频率可以对应图7中的f2,高次谐振频率对应图7中的f3。
可选的,所述第四辐射部37c为“匚”形。
在一种可选的实施方式中,所述第四辐射部37c与其中一个所述第三辐射部38c(例如,远离第二辐射部39c的第三辐射部38c)相对,所述第四辐射部37c的开放端与其中一个所述第三辐射部38c的开放端相对且不接触,以形成耦合结构,可以理解的是,所述第四辐射部37c的开放端与其中一个所述第三辐射部38c的开放端相对且不接触,也可以不形成耦合结构。
在其它实施方式中,所述第四种实施方式的天线100c除了第一辐射体34和第二辐射体32之外还可以只包括第二辐射部39c或/和至少一个第三辐射部38c或/和第四辐射部37c,即第二辐射部39c、第三辐射部38c及第四辐射部37c可以任意组合。第二辐射部39c、第三辐射部38c及第四辐射部37c的数量也可以根据实际需求增减。
该天线100c能产生如图7所示的多谐振频率,其中f1为第二辐射体32c产生的低频谐振频率为第一谐振频率,f2为第四辐射部37c产生的低频谐振频率,f3为第四辐射部37c产生的高次谐振频率,f4、f5为两个第三辐射部38c产生的第二高频谐振频率,及f6为第二辐射部39c产生的和一高频谐振频率,使得本发明实施例的天线100为可以覆盖高频和低频的宽度天线100。
谐振频率f1和f2能够覆盖GSM/WCDMA/UMTS/LTE的低频段,谐振频率f3用来覆盖频段LTE B21,高频谐振频率f4、f5和f6覆盖DCS/PCS/WCDMA/UMTS/LTE的高频段。
在一种可选的实施方式中,f1=800MHz,f2=920MHz,f3=1800MHz,f4=2050MHz,f5=2500MHz,f6=2650MHz。换而言之,本发明的天线100的低频覆盖800MHz-920MHz频段,高频覆盖1800MHz-2650MHz频段。
图8为图6所示的天线100c的频率-驻波比图(频率响应图),其中,横坐标表示频率(Frequency,简称Freq),单位为千兆赫兹(GHz),纵坐标为驻波比,单位为分贝(dB)。由图8可发现此天线100c可激发低频双谐振,且与多个高频谐振产生宽带覆盖高频。
图9为图6所示的天线100c的辐射效率图,其中,横坐标表示频率,纵坐标为增益。由图9可发现此天线100c辐射效率比较好。
综上所述,本发明的天线100c能够产生低频谐振频率和高频谐振频率,低频频率可覆盖800MHz-920MHz频段,高频频率可覆盖1800MHz-2650MHz频段,通过对分布电感和串联电容的调节,可以将谐振频率覆盖目前2G/3G/4G通讯***所需的频段。
另外,由于在所述第一辐射体34c的第二端与所述第二辐射体32c的第一端之间通过电容结构36c电性连接,因此可以通过调节电容结构36c在所述第一辐射体34c的第二端与所述第二辐射体32c的第一端之间的位置,使得所述天线100c能够产生不同的谐振频率。具体而言,电容结构的大小可以由金属板的面积、两平行金属板之间的距离及两平行金属板之间的介质的介电常数来确定,计算公式为:C=er*A/d,其中C为电容值,er为两平行金属板之间的介质的介电常数,A为两平行金属板的截面积,d为两平行金属板之间的距离,因此,通过调节er、A、d的值来调节电容值。
请一并参考图10至图11,为本发明实施例提供的一种移动终端,移动终端可以为移动电话、平板电脑或个人数字助理等电子装置。
本发明的移动终端300包括天线100、射频处理单元和基带处理单元。射频处理单元和基带处理单元可以设置于电路板300上。所述基带处理单元通过所述射频处理单元与天线100的所述馈电源40连接。所述天线100用于将接收到的无线信号传输给所述射频处理单元,或者将所述射频处理单元的发射信号转换为电磁波,发送出去;所述射频处理单元,用于对所述天线接收到的无线信号进行选频、放大、下变频处理,并将其转换成中频信号或基带信号发送给所述基带处理单元,或者,用于将所述基带处理单元发送的基带信号或中频信号经过上变频、放大,通过所述天线发送出去;所述基带处理单元,对接收到的所述中频信号或所述基带信号进行处理。
其中,所述移动终端中的天线可以为上述天线实施例中任一天线。所述基带处理单元可以与电路板地连接。如图10所示,在一种实施方式中,所述天线100的第一辐射部30可以位于天线支架200上。天线支架200可以为绝缘介质,设置于电路板300一侧,与电路板300并列设置,也可以固定在电路板300上。可选的,天线的第一辐射部30也可以处于悬空状态(如图11所示),其中,第二辐射部39c、第三辐射部38c及第四辐射部37c也可以位于天线支架200上,当然,第二辐射部39c、第三辐射部38c及第四辐射部37c也可以处于悬空状态。
本发明实施例提供的移动终端,利用天线100的第二辐射体32的第一端和第二端构成复合左右手传输线原理中的并联分布电感,所述电容结构为所述复合左右手传输线原理中的串联分布电容结构,使得所述第二辐射体32的长度为低频波长的八分之一,从而减少天线100的长度,进而可以减少移动终端的体积。
以上所述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,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。