CN105226386A - 移动终端的圆极化天线结构及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动终端的圆极化天线结构，通过在金属地板上设置第一槽线和第二槽线，即将第一槽线和第二槽线作为天线图案，因而第一槽线和第二槽线能够代替传统的天线图案，再结合馈电端口、微带传输线及介质层实现圆极化天线。因此，减少了传统的天线组件，减小的圆极化天线的体积，从而实现了优化移动终端空间的效果，使得圆极化天线的应用场景更为广泛，同时圆极化天线也能够提高GPS的收发性能。此外，还提供一种移动终端。

Description

移动终端的圆极化天线结构及移动终端

技术领域

本发明涉及天线结构，特别是涉及一种空间优化的移动终端的圆极化天线结构及移动终端。

背景技术

现有移动终端的GPS天线多为线极化，而GPS通信的理想条件是圆极化，当无线电波的极化面与大地法线面之间的夹角从0～360°周期的变化，即电场大小不变，方向随时间变化，电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影是一个圆时，称为圆极化。而电场矢量在空间的取向固定不变的电磁波叫线极化。因此，相比于线极化，理论上圆极化GPS天线比线极化GPS天线接收信号强度强。但是由于移动终端的小型化和成本控制等因素，对圆极化天线的大小要求较高。

发明内容

基于此，有必要提供一种空间优化的移动终端的圆极化天线结构。

一种移动终端的圆极化天线结构，包括馈电端口、微带传输线、介质层及设于金属地板上的第一槽线和第二槽线；

所述介质层与所述金属地板层叠设置；所述微带传输线设置于所述介质层远离所述金属地板的一面；所述微带传输线包括三段连接线，三段连接线汇集于一点，所述微带传输线的三段连接线的三自由端中的两自由端分别与所述第一槽线、所述第二槽线耦合连接，另一个自由端连接所述馈电端口；所述第一槽线和所述第二槽线分别沿所述金属地板相邻两边各自的长度方向延伸，且所述第一槽线与所述第二槽线不相交，所述第一槽线与所述第二槽线不超出所述金属地板的长度；所述微带传输线与所述金属边框连接的两端投影于金属地板后、分别与所述第一槽线和所述第二槽线相交。

在其中一个实施例中，所述介质层采用印刷电路板的方式印刷于所述金属地板上。

在其中一个实施例中，所述第一槽线大体为矩形，所述第一槽线的长宽比大于10:1；

所述第二槽线大体为矩形，所述第二槽线的长宽比大于10:1。

在其中一个实施例中，所述第一槽线或第二槽线的长度由移动终端工作频段决定。

在其中一个实施例中，所述第一槽线的长度大于第二槽线的长度，所述第一槽线与所述第二槽线的长度差在5％以内。

在其中一个实施例中，所述微带传输线与所述馈电端口连接的一端的阻抗为50±5Ω；所述微带传输线与所述金属边框的相邻两边连接的两端阻抗均为100±10Ω。

在其中一个实施例中，所述微带传输线与所述金属边框相邻两边连接的两端为直线、曲线、矩形、圆形、十字形、三角形、扇形或半圆形。

在其中一个实施例中，所述微带传输线的三段连接线为直线或曲线。

在其中一个实施例中，还包括匹配网络，所述匹配网络用于连接所述馈电端口及所述微带传输线。

此外还提供一种空间优化的移动终端。

一种移动终端包括上述天线结构。

上述移动终端的圆极化天线结构及移动终端通过在金属地板上设置第一槽线和第二槽线，即将第一槽线和第二槽线作为天线图案，因而第一槽线和第二槽线能够代替传统的天线图案，再结合馈电端口、微带传输线及介质层实现圆极化天线。因此，减少了传统的天线组件，减小的圆极化天线的体积，从而实现了优化移动终端空间的效果，使得圆极化天线的应用场景更为广泛，同时圆极化天线也能够提高GPS的收发性能。

附图说明

图1为移动终端的圆极化天线结构的示意图之一；

图2为移动终端的圆极化天线结构的层叠示意图；

图3为移动终端的圆极化天线结构的示意图之二；

图4为移动终端的圆极化天线结构的示意图之三；

图5为移动终端的圆极化天线结构的示意图之四；

图6为移动终端的圆极化天线结构的示意图之五；

图7为移动终端的圆极化天线结构的示意图之六；

图8为移动终端的圆极化天线结构的示意图之七；

图9为馈电端口的频率响应图；

图10为圆极化天线结构的球坐标系轴比示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，为移动终端的圆极化天线结构的示意图之一。

在一个实施例中，一种移动终端的圆极化天线结构，包括馈电端口104、微带传输线103、介质层200及设于金属地板100上的第一槽线101和第二槽线102。

介质层200与金属地板100层叠设置；微带传输线103与金属地板100分设于介质层200的两面；微带传输线103包括三段连接线，三段连接线汇集于一点，为Y型，微带传输线103的三段连接线的三自由端中的两自由端分别与第一槽线101、所述第二槽线102耦合连接，另一个自由端连接馈电端口104；第一槽线101和第二槽线102分别沿金属地板100相邻两边各自的长度方向延伸，且第一槽线101与第二槽线102不相交，第一槽线101与第二槽线102不超出金属地板100的长度；微带传输线103与第一槽线101及第二槽线102耦合连接的两端投影于金属地板100后，分别与第一槽线101和第二槽线102相交。

由于第一槽线101和第二槽线102均在金属地板100上，实际上为在金属地板100上挖空形成第一槽线101和第二槽线102。第一槽线101和第二槽线102不相交，但两者的延长线正交(垂直)。第一槽线101和第二槽线102分别沿金属地板100相邻两边设置，并分别与金属地板100的两边平行设置。即将第一槽线101和第二槽线102作为天线图案。具体地，可以沿金属地板100的两个相互垂直的侧边的边缘开设第一槽线101和第二槽线102。

因此，由于第一槽线101与第二槽线102设置于金属地板100上，并未增加天线结构中的元器件，反而是减少了天线结构中的元器件，同时配合馈电端口104、微带传输线103及金属地板100，使得圆极化天线结构不仅能够完成圆极化天线的功能，同时还能够提高GPS的收发功能。

在一个实施例中，第一槽线101大体为矩形，第一槽线101的长宽比大于10:1。第二槽线101大体为矩形，第二槽线102的长宽比大于10:1。

第一槽线101或第二槽线102的长度由移动终端工作频段决定。第一槽线101或第二槽线102的长度方向可以为沿金属地板100的侧边延伸方向。

第一槽线101的长度大于第二槽线102的长度，第一槽线101与第二槽线102的长度差在5％以内。

第一槽线101与第二槽线102的长度根据圆极化GPS天线的工作频段1.575GHz作为参考，一般为第一槽线101、第二槽线102在介质层200和金属地板100存在情况的导波波长的半波长。第一槽线101略长于第二槽线102，两者的长度差在5％以内为佳。

在一个实施例中，微带传输线103指输送电磁能的线状结构的设备。它是电信***的重要组成部分，用来把载有信息的电磁波，沿着微带传输线103规定的路由自一点输送到另一点。在本实施例中，微带传输线103是将馈电端口104的信号传输到第一槽线101和第二槽线102。

微带传输线103与馈电端口104连接的一端的阻抗为50±5Ω；优选地，微带传输线103与馈电端口104连接的一端的阻抗为50Ω。微带传输线103与所述金属边框的相邻两边连接的两端阻抗均为100±10Ω。优选地，微带传输线103连接金属边框的两端的阻抗为100Ω。

微带传输线103与金属边框相连接的两端分别跨过第一槽线101和第二槽线，即微带传输线103在金属地板100上的投影分别与第一槽线101和第二槽线102相交。

微带传输线103大体为Y型，其三自由端中的两自由端分别与第一槽线101、第二槽线102耦合连接，另一个自由端连接馈电端口104。

请结合图3-8。

微带传输线103与金属边框相邻两边连接的两端点形状可变。

具体的，微带传输线103与金属边框相邻两边连接的两端为直线、曲线、矩形、圆形、十字形、三角形、扇形或半圆形。

同时，微带传输线103本身线条形状可变，微带传输线103的三段连接线为直线或曲线。

馈电端口104为射频输入馈电端口，用于收发信号。

介质层200采用印刷电路板的方式印刷于所述金属地板100上。

请结合图2。介质层200层叠设置在金属地板100一面后，微带传输线103沿介质层200远离金属地板100的一面延伸并分别连接金属边框相邻的两边和馈电端口104。

移动终端的圆极化天线结构还包括匹配网络，所述匹配网络用于连接所述馈电端口104及所述微带传输线103。匹配网络用于馈电端口104与移动终端之间的匹配。匹配网络还用于第一槽线101、第二槽线102与移动终端之间的共轭匹配。因而增加匹配网络能够优化圆极化天线结构的性能。

基于上述所有实施例，圆极化是由两路幅度相等、相位差90°、极化方向正交(垂直)的两个线极化组合产生。因此，第一槽线101与第二槽线102相互垂直，满足极化方向正交(垂直)。同时，微带传输线103等功率平分给第一槽线101和第二槽线102，从而满足幅度相等。第一槽线101与第二槽线102长度近似但有差别，长度略长的第一槽线101相位在1.575GHz处超前45°，略短的第二槽线102相位在1.575GHz处滞后45°，因此，第一槽线101和第二槽线102在1.575GHz处相位差90°，满足圆极化产生条件。

在本实施例中，圆极化天线结构工作时，馈电端口104的频率响应图如图9所示。横轴为频率，单位GHz，纵轴横轴为频率，单位GHz，纵轴为S11，单位dB。对应GPS工作频段1.575GHz。

在本实施例中，圆极化天线结构的球坐标系轴比示意图如图10所示，横轴是Theta面角度，单位度，纵轴是轴比，单位dB。在0度，也就是天线的正上方，轴比小于3dB，满足圆极化天线要求。

一种移动终端，包括上述所有实施例中的天线结构。

上述移动终端的圆极化天线结构及移动终端通过在金属地板100上设置第一槽线101和第二槽线102，即将第一槽线101和第二槽线102作为天线图案，因而第一槽线101和第二槽线102能够代替传统的天线图案，再结合馈电端口104、微带传输线103及介质层200实现圆极化天线。因此，减少了传统的天线组件，减小的圆极化天线的体积，从而实现了优化移动终端空间的效果，使得圆极化天线的应用场景更为广泛，同时圆极化天线也能够提高GPS的收发性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种移动终端的圆极化天线结构，其特征在于，包括馈电端口、微带传输线、介质层及设于金属地板上的第一槽线和第二槽线；

所述介质层与所述金属地板层叠设置；所述微带传输线设置于所述介质层远离所述金属地板的一面；所述微带传输线包括三段连接线，三段连接线汇集于一点，所述微带传输线的三段连接线的三自由端中的两自由端分别与所述第一槽线、所述第二槽线耦合连接，另一个自由端连接所述馈电端口；所述第一槽线和所述第二槽线分别沿所述金属地板相邻两边各自的长度方向延伸，且所述第一槽线与所述第二槽线不相交，所述第一槽线与所述第二槽线不超出所述金属地板的长度；所述微带传输线与所述第一槽线及所述第二槽线耦合连接的两端投影于所述金属地板后、分别与所述第一槽线和所述第二槽线相交。

2.根据权利要求1所述的移动终端的圆极化天线结构，其特征在于，所述介质层采用印刷电路板的方式印刷于所述金属地板上。

3.根据权利要求1所述的移动终端的圆极化天线结构，其特征在于，所述第一槽线大体为矩形，所述第一槽线的长宽比大于10:1；

所述第二槽线大体为矩形，所述第二槽线的长宽比大于10:1。

4.根据权利要求1所述的移动终端的圆极化天线结构，其特征在于，所述第一槽线或第二槽线的长度由移动终端工作频段决定。

5.根据权利要求1所述的移动终端的圆极化天线结构，其特征在于，所述第一槽线的长度大于第二槽线的长度，所述第一槽线与所述第二槽线的长度差在5％以内。

6.根据权利要求1所述的移动终端的圆极化天线结构，其特征在于，所述微带传输线与所述馈电端口连接的一端的阻抗为50±5Ω；所述微带传输线与所述金属边框的相邻两边连接的两端阻抗均为100±10Ω。

7.根据权利要求1所述的移动终端的圆极化天线结构，其特征在于，所述微带传输线与所述金属边框相邻两边连接的两端为直线、曲线、矩形、圆形、十字形、三角形、扇形或半圆形。

8.根据权利要求1所述的移动终端的圆极化天线结构，其特征在于，所述微带传输线的三段连接线为直线或曲线。

9.根据权利要求1所述的移动终端的圆极化天线结构，其特征在于，还包括匹配网络，所述匹配网络用于连接所述馈电端口及所述微带传输线。

10.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的天线结构。