CN104716431B - 一种多频天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多频天线，属于一种天线装置，多频天线包括环天线单元、馈电单元以及接地单元；环天线单元包括环天线主体，环天线主体为不封闭的开口结构；馈电单元通过一第一连接部与环天线主体的第一开口端连接；接地单元通过一第二连接部与环天线主体的第二开口端连接；环天线主体在第一谐振模式下覆盖第一频段，以及在第二谐振模式下覆盖第二频段；第一谐振模式为半波长谐振模式；第二谐振模式为全波长谐振模式。本发明的有益效果是：通过对天线进行不同的路径设置，使天线具有多个谐振模式，从而可以覆盖很大范围的频率，能够让移动通信装置同时兼容第二代和第三代的移动通信***，满足通信***的多频和相应操作频宽的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线装置，尤其涉及一种多频天线。
背景技术
相较于第二代/第三代移动通信***（GSM/UMTS/TD-SCDMA），***移动通信技术LTE（Long Term Evolution）***，具有更高的无线传输速度以及更高的传输质量，能够提供更丰富、更快捷的无线多媒体服务，使用户获得更佳的移动宽带上网体验。
由于国家或地域所使用通信***可能不同，手机使用者可能不得不更换手机，带来了极大的不便。为了防止出现这种情况，在未来***LTE***的移动通信装置中，需要能同时兼容GSM/UMTS/TD-SCDMA等第二代和第三代的移动通信***。因此，作为移动通信设备中收发无线电信号的天线装置，在设计时就需要能同时满足LTE/GSM/UMTS/TD-SCDMA等***多频和操作频宽的要求。
专利公开号为CN101677148A的专利文件公开了一种多频天线，其中包括多个弹性探针、馈入部、接地部以及天线。馈入部连接于基板，用于馈入电磁波信号。接地部连接于基板。天线电性连接于馈入部和接地部，用于收发电磁波信号。天线包括第一辐射体、第二辐射体、第一谐振体和第二谐振体。第一辐射体连接于馈入部。第二辐射体连接于第一辐射体与接地部。第一谐振体连接于第二辐射体。第二谐振体连接于第二辐射体，第二谐振体与第一谐振体平行且两者不等长。上述技术方案的发明目的在于通过一种多频天线实现对2.4和5.X的多个频带的覆盖。但是其并不满足同时覆盖第二代和第三代的移动通信***的要求。
发明内容
针对以上的技术问题，本发明提供了一种多频天线，以提供多频支持，使移动通信装置可以兼容多种通信***。
具体技术方案如下所示：
一种多频天线，其中，包括环天线单元、馈电单元以及接地单元；所述环天线单元包括环天线主体，所述环天线主体为不封闭的开口结构；所述馈电单元通过一第一连接部与所述环天线主体的第一开口端连接；所述接地单元通过一第二连接部与所述环天线主体的第二开口端连接；所述环天线主体在第一谐振模式下覆盖第一频段，以及在第二谐振模式下覆盖第二频段；所述第一谐振模式为半波长谐振模式；所述第二谐振模式为全波长谐振模式。
优选的，所述馈电单元包括馈电端；所述馈电端与所述第一连接部之间设有馈电第一连通路径和馈电第二连通路径；所述馈电第一连通路径与所述馈电第二连通路径长度不同，以匹配长度不同的谐振波长。
优选的，所述第一频段为824Mhz至960Mhz。
优选的，所述接地单元包括接地端；所述接地端与所述第二连接部之间设有接地第一连通路径和接地第二连通路径；所述接地第一连通路径与所述接地第二连通路径长度不同，以匹配长度不同的谐振波长。
优选的，所述环天线单元还包括设置于所述环天线主体第一开口端用以调整所述环天线主体谐振频点的第一凸出部。
优选的，所述环天线单元还包括设置于所述环天线主体第二开口端用以调整所述环天线主体谐振频点的第二凸出部。
优选的，所述第二频段为1710MHz至2690MHz。
本发明的有益效果是：
本发明通过对天线进行不同的路径设置，使天线具有多个谐振模式，从而可以覆盖很大范围的频率，能够让移动通信装置同时兼容GSM/UMTS/TD-SCDMA等第二代和第三代的移动通信***，满足LTE/GSM/UMTS/TD-SCDMA等***的多频和相应操作频宽的要求。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种多频天线的实施例的整体结构示意图；
图2为本发明一种多频天线的实施例的环天线单元的结构示意图；
图3为本发明一种多频天线的实施例的馈电单元和接地单元的结构示意图；
图4为本发明一种多频天线的实施例的一种多频天线的回波损耗测试图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明的一种具体实施例公开了一种多频天线，如图1和图2所示，包括环天线单元2，馈电单元3以及接地单元4。多频天线的整体结构呈镜像对称，其中，环天线单元2包括环天线主体201，环天线主体201为不封闭的开口结构。馈电单元3通过第一连接部501与环天线主体210的第一开口端211连接。接地单元4通过第二连接部502与环天线主体201的第二开口端212连接。第一连接部501和第二连接部502的长度相等，均为l3。环天线主体201，环形的馈电单元3和环形的接地单元4都有多弯折结构，以符合移动终端设备，如手机等的尺寸设计要求。
如图2可见，上述的环天线主体201就其开口段中线呈镜像对称，且环天线主体201上设有多处弯折，以与手机的结构相适配。多频天线在第一谐振模式下覆盖第一频段，在第二谐振模式下覆盖第二频段。其中，第一谐振模式为半波长谐振模式，第二谐振模式为全波长谐振模式。
在另一种具体实施方式中，环天线单元2还包括分别设置于环天线主体201第一开口端211的第一凸出部202与第二开口端212的第二凸出部203。环天线主体201位于上述第一凸出部202和第二凸出部203之间的长度为l1。进一步的，第一凸出部202和第二凸出部203也为相对于环天线主体201的开口段中线呈镜像对称设置，因此，第一凸出部202和第二凸出部203的长度均为l2。这里的第一凸出部202和第二凸出部203起到了调节频段的作用。通过在环天线单元2上设置第一凸出部202和第二凸出部203，能够使整个多频天线的覆盖频段向更低的频率波段偏移。但由于环天线主体201的总长较长，因此对于多频天线所覆盖的低频段来说，增加的第一凸出部202和第二凸出部203对低频的偏移影响并不大。但是，多频天线所覆盖的频率相对较高的高频段则会由于环天线单元2上增加了第一凸出部202和第二凸出部203，而产生向更低的频段偏移的作用。因此，当此处的环天线工作在高频谐振模式，覆盖高频段时，其不但会受到多频天线辐射体总长的影响，还会受到第一凸出部202和第二凸出部203的影响。
如图3所示，馈电单元3包括馈电端303，且馈电端303与第一连接部501之间设有馈电第一连通路径301和馈电第二连通路径302。其中，馈电第一连通路径301与馈电第二连通路径302长度不同。例如，馈电第一连通路径301可以长于馈电第二连通路径302。馈电单元3通过馈电端303连入主板，如PCB板中的信号源。同时，与馈电单元3呈镜像对称设置的接地单元4，包括接地端403，接地端403与第二连接部502之间设有接地第一连通路径401和接地第二连通路径402。接地第一连通路径401与接地第二连通路径402长度不同，例如，接地第一连通路径401可以长于接地第二连通路径402。再由接地端403连入主板，如PCB板。在一种具体实施方式中，馈电单元3和接地单元4也为镜像对称，因此上述的馈电第一连通路径301和接地第一连通路径401等长，即均为l4；馈电第二连通路径302和接地第二连通路径402也为等长，均为l5。
本发明的一种多频天线，可以实现对多个频段的接收。这里，第一谐振模式设置为半波长谐振模式，第二谐振模式设置为全波长谐振模式。当多频天线工作于第一谐振模式时，即由l1+l3+l4以及l1+l3+l5决定时，可以与低频频率，如890MHz谐振，从而在890MHz频率点附近达成超过136MHz（频宽百分比约为16%）以上的操作带宽，即覆盖第一频段，824～960MHz的频段，进行通信信号的接收。而当多频天线工作在第二谐振模式下时，由于第二谐振模式为全波长谐振模式，因此，多频天线可以和与上述的低频频率890MHz成倍频关系的高频频率谐振，从而覆盖第二频段中的第一部分。此时，由于还受到第一凸出部202和第二凸出部203的频率偏移的影响，会使得该第二频段的第一部分稍向低频段偏移，从而使上述的第二频段的第一部分变成覆盖1800MHz附近的频段。而收发高频通讯电磁波讯号。
如果没有馈电单元3以及接地单元4分别提供2个电流回路，那么高频电流只会有一种路径，产生一个高频的谐振，在第二谐振模式下只覆盖第二频段中的第一部分，即1800MHz附近的频段。因此，本发明将馈电单元3设置为包括长度不等的馈电第一连通路径301和馈电第二连通路径302，同时将接地单元4也设置为包括长度不等的接地第一连通路径401和接地第二连通路径402，就使得本发明中的天线辐射体到馈电端303和接地端403有了不同的连通路径。进一步的，由于馈电单元3和接地单元4为镜像对称设置，使得馈电第一连通路径301与接地第一连通路径401的长度均为l4，馈电第二连通路径302与接地第一连通路径402的长度均为l5，同时由于l4和l5长度不同，高频电流就会有3种不同的路径（l4+l4，l5+l5，l4+l5）。此时，多频天线的谐振频率受l4，l5以及上述的第一凸出部202和第二凸出部203等综合决定。相对于上述的高频电流只有一种路径的情况，现在多频天线在高频段增加了两个额外的混合谐振频段，即第二频段中的第二部分和第三部分，从而拓展了高频带宽。其中，第二频段中的第二部分覆盖2200MHz附近的频段，第二频段中的第三部分覆盖2500Mhz附近的频段。因此，本发明的一种多频天线在第二谐振模式下，可以很好地覆盖1710～2690MHz的高频段，从而在2200MHz频率点附近达到超过980MHz以上的操作频宽（频宽百分比约为44%）。对于本发明的多频天线所覆盖的低频段来说，同样的，其电流路径也会形成多路分支而有所不同。但是由于环天线主体201的总长较长，使总电流路径也较长，因此电流路径的一点变化对低频段并不会产生较大的偏移作用，多频天线所覆盖的低频段仍为824MHz～960MHz。因此，本发明的一种多频天线的可以覆盖的频率范围为824Mhz至960Mhz以及1710Mhz至2690MHz。
在一种具体实施方式中，第一连接部501和第二连接部502的长度均为3mm。馈电第一连通路径301的长度为37mm；馈电第二连通路径402的长度为27mm。接地第一连通路径401的长度为37mm；接地第二连通路径402的长度为27mm。第一凸出部202与第二凸出部203的长度为10mm。
如图4所示，经过测试，本发明的多频天线在上述的覆盖频段（GSM850/GSM900：824～960MHz，GSM1800/GSM1900/UMTS/LTE2300/LTE2500：1710～2690MHz）内，回波损耗均低于-6dB，因此能够满足实际应用中的要求。
在本发明的一种具体实施方式中，本发明的多频天线所连接的PCB主板，宽为55mm、长为110mm。该PCB主板在多频天线一端的净空为10mm，以防止多频天线下方PCB板上的金属对多频天线的信号产生屏蔽作用。
本发明通过对天线进行不同的路径设置，使天线具有多个谐振模式，从而可以覆盖很大范围的频率，能够让移动通信装置同时覆盖GSM1800/GSM1900/UMTS/LTE2300/LTE2500五频***操作的频宽，能够兼容GSM/UMTS/TD-SCDMA等第二代和第三代的移动通信***。同时，通过对上述多频天线的结构设计，如将多频天线的组成部分，环天线主体201等设计为弯折结构，使之在满足覆盖多频***频宽要求的前提下，兼顾了移动终端尺寸的要求。因此本发明的一种多频天线具有广阔的应用前景。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种多频天线，其特征在于，
包括环天线单元、馈电单元以及接地单元；
所述环天线单元包括环天线主体，所述环天线主体为不封闭的开口结构；所述馈电单元通过一第一连接部与所述环天线主体的第一开口端连接；所述接地单元通过一第二连接部与所述环天线主体的第二开口端连接；
所述环天线主体在第一谐振模式下覆盖第一频段，以及在第二谐振模式下覆盖第二频段；
所述第一谐振模式为半波长谐振模式；所述第二谐振模式为全波长谐振模式；
所述馈电单元包括馈电端；
所述馈电端与所述第一连接部之间设有馈电第一连通路径和馈电第二连通路径；
所述馈电第一连通路径与所述馈电第二连通路径长度不同，以匹配长度不同的谐振波长。
2.如权利要求1所述的多频天线，其特征在于，所述第一频段为824Mhz至960Mhz。
3.如权利要求1所述的多频天线，其特征在于，
所述接地单元包括接地端；
所述接地端与所述第二连接部之间设有接地第一连通路径和接地第二连通路径；
所述接地第一连通路径与所述接地第二连通路径长度不同，以匹配长度不同的谐振波长。
4.如权利要求3所述的多频天线，其特征在于，所述环天线单元还包括设置于所述环天线主体第一开口端用以调整所述环天线主体谐振频点的第一凸出部。
5.如权利要求4所述的多频天线，其特征在于，所述环天线单元还包括设置于所述环天线主体第二开口端用以调整所述环天线主体谐振频点的第二凸出部。
6.如权利要求4或5所述的多频天线，其特征在于，所述第二频段为1710MHz至2690MHz。
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