CN107123853B - 一种兼顾导航频段的小尺寸八频段wwan/lte手机天线 - Google Patents
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Abstract
一种兼顾导航频段的小尺寸八频段WWAN/LTE手机天线，包括FR4基板(1)、辐射金属片以及耦合馈电短路带(3)；辐射金属片包括：馈电带(2)和耦合馈电短路带(3)，所述馈电带(2)印刷在FR4基板(1)的上表面，产生包括LTE3500在内的高频谐振模；耦合馈电短路带(3)由若干辐射金属片依次垂直连接，印刷在FR4基板(1)的上表面，产生低频谐振膜；开槽型金属接地板(6)，印刷在FR4基板(1)的背面，辅助覆盖通信全频段。本发明通过独特的辐射金属片的结构设计和开槽型金属接地板上开口位置的精确定位，改变电流分布，使手机天线能够覆盖未来5G通信LTE3500频段。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种兼顾导航频段的小尺寸八频段WWAN/LTE手机天线。
背景技术
近年来,随着国内无线通讯产业的快速发展,尤其是GHz时代以来，在2G/3G正如日中天，4G时代方兴未艾之际,下一代移动通信-5G时代更被提上了发展日程。同时手机作为一种很重要的移动通讯载体也得到了快速发展。智能、超薄、宽屏、多网络覆盖成为现今衡量手机品质的重要标准。为提高手机竞争力和适应新时期下的市场需求，作为手机设备的重要组成部分的手机天线, 也必然会朝着小型化、多频化的方向发展。
现阶段,手机设备的常用频段主要包括GSM800/900/DCS1800/PCS1900以及UMTS2100与此同时,LTE技术包括LTE2300/2500得益于其在数据高速传输方面的巨大优势,已经被选作国内***移动通讯***的通讯频段以及LTE3500拟被选作国内第五代移动通讯***的通讯频段。为此，设计一款兼顾导航频段以及满足未来5G通信的WWAN/LTE手机天线更具有挑战性和现实意义。
中国专利公开号CN204809382，公开日2015年11月25日，发明创造的名称为LTE/WWAN 频段的 MIMO 手机天线，该申请案公开了一种 LTE/WWAN 频段的MIMO 手机天线，包括基板、馈电枝节一、馈电枝节二、辐射带一、辐射带二、金属接地板；基板上表面设有馈电枝节一、馈电枝节二；馈电枝节二由下横向矩形贴片、电容一、L 形贴片、电容二、上横向矩形贴片、电感、左纵向矩形贴片、短路圆柱一、电容三、右纵向矩形贴片、短路圆柱二组成，其不足之处在于所得的回波损耗曲线如图1所示，无法满足未来5G通信的需要。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的无法满足未来5G通信需要的问题，提供了一种兼顾导航频段的小尺寸八频段WWAN/LTE手机天线。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种兼顾导航频段的小尺寸八频段WWAN/LTE手机天线，包括FR4基板(1)、辐射金属片以及耦合馈电短路带(3)；辐射金属片包括：馈电带(2)和耦合馈电短路带(3)，所述馈电带(2)印刷在FR4基板(1)的上表面，产生包括 LTE3500 在内的高频谐振模；耦合馈电短路带(3)由若干辐射金属片依次垂直连接，印刷在FR4基板(1)的上表面，产生低频谐振模；开槽型金属接地板(6)，印刷在FR4基板(1)的背面，辅助覆盖通信全频段。
本发明中，所述的馈电带，由双倒L金属片以及倒E金属片三部分组成，其中两个倒L金属片，分别由两个金属辐射面垂直相连而成，倒E金属片，由四个金属辐射面依次连接且两两垂直相连而成，馈电带主要实现高频的覆盖，其中倒L金属片与倒E金属片直接连在一起的作用是用来产生LTE3500高频谐振模以及下调S参数和改善高频带宽，耦合馈电短路带(3)辅助覆盖通信全频段。
作为优选，所述的馈电带(2)，包括：倒L金属片(21) 、L金属片(22)、倒E金属片(23) 以及金属连接片（24）；所述倒L金属片(21)包括：第十六辐射金属片(211)和第十七辐射金属片(212)，所述第十六辐射金属片(211)的右端与第十七辐射金属片(212)的上端垂直连接；L金属片(22)包括：第十辐射金属片(221)和第十一辐射金属片(222)，所述第十辐射金属片(221)的下端与第十一辐射金属片(222)的左端垂直连接；倒E金属片(23)包括：第十二辐射金属片(231)、第十三辐射金属片(232)、第十四辐射金属片(233)以及第十五辐射金属片(234)，所述第十三辐射金属片(232)、第十四辐射金属片(233)、第十五辐射金属片(234)竖直放置，第十二辐射金属片(231)横向放置；所述第十四辐射金属片(233)的上端与第十二辐射金属片(231)的右端垂直连接；所述第十三辐射金属片(232)的上端与第十二辐射金属片(231)的左端垂直连接，第十四辐射金属片(233)的下端与第十一辐射金属片(222)的右端垂直连接；第十五辐射金属片(234)的上端与第十二辐射金属片(231)在第十二辐射金属片(231)的中间位置处垂直连接，第十五辐射金属片(234)的下端与金属连接片(24)的左端连接；金属连接片(24)的右端与第十七辐射金属片(212)的下端垂直连接。
作为优选，所述手机天线还包括：馈电端口(4)和金属连接板(5)，均穿过FR4基板(1)；所述馈电端口(4)为直立结构，底端与第十七辐射金属片(212)的下底端相连，馈电端口(4)宽度为1.5mm，高度为0.8mm；金属连接板(5)为直立结构，底端与第一辐射金属片(31)的下底端相连，金属连接板(5)宽度为1mm，高度为0.8mm。
本发明中，馈电端口(4)和金属连接板(5)在实际中是两个焊盘，金属连接板(5)是用来连接接地板。
作为优选，所述的耦合馈电短路带(3)，包括：第一辐射金属片(31)和第二辐射金属片(32)、第三辐射金属片(33)、第四辐射金属片(34)、第五辐射金属片(35)、第六辐射金属片(36)、第七辐射金属片(37)、第八辐射金属片(38)以及第九辐射金属片(39)；所述第一辐射金属片(31)的上端与第二辐射金属片(32)的右端垂直连接，第二辐射金属片(32)的左端与第三辐射金属片(33)的下端垂直连接，第三辐射金属片(33)的上端与第四辐射金属片(34)的左端垂直连接，第四辐射金属片(34)的右端与第五辐射金属片(35)的下端垂直连接，第五辐射金属片(35)的上端与第六辐射金属片(36)的右端垂直连接，第六辐射金属片(36)的左端与第七辐射金属片(37)的上端垂直连接，第六辐射金属片(36)的外侧与第八辐射金属片(38) 的长边垂直连接，第七辐射金属片(37)的外侧与第九辐射金属片(39)的长边垂直连接；所述第八辐射金属片(38)和第九辐射金属片(39)均为直立金属片。
本发明中，所述的耦合馈电短路带，由九个依次连接的辐射金属片组成，其中两个为直立金属片，其作用是微调低频带宽，而整个耦合馈电短路带具有辅助调整S参数及有效覆盖低频段的作用。
作为优选，所述FR4基板(1)：长度为115mm，宽度为60 mm，厚度为0.8mm；第十六辐射金属片(211)：长度为12mm，宽度为3.5 mm；第十七辐射金属片(212)：长度为8.5mm，宽度为1.5mm；第十辐射金属片(221)：长度为4mm，宽度为1mm；第十一辐射金属片(222)：长度为4mm，宽度为1mm；第十二辐射金属片(231)：长度为7mm，宽度为2mm；第十三辐射金属片(232)：长度为7mm，宽度为1mm；第十四辐射金属片(233)：长度为6.5mm，宽度为1mm；第十五辐射金属片(234)：长度为8mm，宽度为1mm；辐射金属片(24)：长度为4.5mm，宽度为1mm；第一辐射金属片(31)：长度为1.5mm，宽度为1mm；第二辐射金属片(32)：长度为11.5mm，宽度为0.5 mm；第三辐射金属片(33)：长度为3.5mm，宽度为0.5 mm；第四辐射金属片(34)：长度为15.5mm，宽度为0.5 mm；第五辐射金属片(35)：长度为6mm，宽度为1mm；第六辐射金属片(36)：长度为25.5mm，宽度为0.75 mm；第七辐射金属片(37)：长度为2.5mm，宽度为1 mm；第八辐射金属片(38)：长度为28mm，宽度为2.7 mm；第九辐射金属片(39)：长度为5.25mm，宽度为2mm。
作为优选，所述开槽型金属接地板(6)上设置有第一矩形槽(62)、第二矩形槽(63)以及第三矩形槽(64)；所述第一矩形槽(62)和第二矩形槽(63)沿金属接地板(6)的竖直中心线和水平中心线对称分布；第三矩形槽(64)：长度为8~40mm，宽度为0.5~3mm；第一矩形槽(62)和第二矩形槽(63)：长度为10~28mm，宽度为5~30mm。
本发明中，所述的开槽型金属接地板，材质为金属铜，由突出金属接地板及三个矩形槽组成，其中两个矩形槽对称分布在金属接地板的两边，对称槽中右边的矩形槽通过改变电流分布优化整个S参数，左边的矩形槽具有拓宽频带的作用，使天线能够有效的覆盖NGSS导航频段以及LTE3500频段，而窄矩形槽能够起微调低频段带宽以及使低频谐振模左移高频谐振模右移的作用，总的来说独特的开槽接地板结构可以极大的改善天线的性能，能够使天线实现通信全频段的覆盖以及获得更好的阻抗匹配。
作为优选，所述第三矩形槽(64)：长度为12mm，宽度为1mm；第一矩形槽(62)和第二矩形槽(63)：长度为22mm，宽度为10mm。
本发明的实质性效果：提供了一种兼顾导航频段的小尺寸八频段WWAN/LTE手机天线，通过独特的辐射金属片的结构设计和开槽型金属接地板上开口位置的精确定位，改变电流分布，使手机天线能够覆盖2G/3G/4G和NGSS导航频段以及未来5G通信LTE3500频段。
附图说明
图1是对比文件产生的回波损耗曲线；
图2是本发明的天线立体示意图；
图3是本发明含天线部分的俯视图；
图4是本发明的接地板示意图；
图5是本发明的前视图；
图6是本发明的左视图；
图7是本发明的S11参数实测和仿真对比图。
基板1，馈电带2，耦合馈电短路带3，馈电端口4，金属连接板5，开槽型金属接地板6，
倒L金属片21 ，L金属片22，倒E金属片23，金属连接片24，第一辐射金属片31，第二辐射金属片32，第三辐射金属片33，第四辐射金属片34，第五辐射金属片35，第六辐射金属片36，第七辐射金属片37，第八辐射金属片38，第九辐射金属片39，突出金属接地板61，第一矩形槽62，第二矩形槽63，第三矩形槽64。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1：
一种兼顾导航频段的小尺寸八频段WWAN/LTE手机天线，如图2、图5、图6所示，包括FR4基板(1)、辐射金属片、耦合馈电短路带(3)、馈电端口(4)和金属连接板(5)；所述辐射金属片包括：馈电带(2)和耦合馈电短路带(3)，所述馈电带(2)印刷在FR4基板(1)的上表面，产生包括 LTE3500 在内的高频谐振模；耦合馈电短路带(3)由垂直连接的辐射金属片依次连接，印刷在FR4基板(1)的上表面，产生低频谐振模；开槽型金属接地板(6)，印刷在FR4基板(1)的背面，馈电端口(4)和金属连接板(5)，均穿过FR4基板(1)上；所述馈电端口(4)为直立结构，底端与第十七辐射金属片(212)的下底端相连，馈电端口(4)宽度为1.5mm，高度为0.8mm；金属连接板(5)为直立结构，底端与第一辐射金属片(31)的下底端相连，金属连接板(5)宽度为1mm，高度为0.8mm；所述FR4基板(1)：长度为115mm，宽度为60 mm，厚度为0.8mm。
所述的馈电带(2)，如图3所示，包括：倒L金属片(21) 、L金属片(22)、倒E金属片(23) 以及金属连接片（24）；所述倒L金属片(21)包括：第十六辐射金属片(211)和第十七辐射金属片(212)，所述第十六辐射金属片(211)的右端与第十七辐射金属片(212)的上端垂直连接；L金属片(22)包括：第十辐射金属片(221)和第十一辐射金属片(222)，所述第十辐射金属片(221)的下端与第十一辐射金属片(222)的左端垂直连接；倒E金属片(23)包括：第十二辐射金属片(231)、第十三辐射金属片(232)、第十四辐射金属片(233)以及第十五辐射金属片(234)，所述第十三辐射金属片(232)、第十四辐射金属片(233)、第十五辐射金属片(234)竖直放置，第十二辐射金属片(231)横向放置；所述第十四辐射金属片(233)的上端与第十二辐射金属片(231)的右端垂直连接；所述第十三辐射金属片(232)的上端与第十二辐射金属片(231)的左端垂直连接，第十四辐射金属片(233)的下端与第十一辐射金属片(222)的右端垂直连接；第十五辐射金属片(234)的上端与第十二辐射金属片(231)在第十二辐射金属片(231)的中间位置处垂直连接，第十五辐射金属片(234)的下端与金属连接片(24)的左端连接；金属连接片(24)的右端与第十七辐射金属片(212)的下端垂直连接；第十六辐射金属片(211)：长度为12mm，宽度为3.5 mm；第十七辐射金属片(212)：长度为8.5mm，宽度为1.5mm；第十辐射金属片(221)：长度为4mm，宽度为1mm；第十一辐射金属片(222)：长度为4mm，宽度为1mm；第十二辐射金属片(231)：长度为7mm，宽度为2mm；第十三辐射金属片(232)：长度为7mm，宽度为1mm；第十四辐射金属片(233)：长度为6.5mm，宽度为1mm；第十五辐射金属片(234)：长度为8mm，宽度为1mm；辐射金属片(24)：长度为4.5mm，宽度为1mm；第一辐射金属片(31)：长度为1.5mm，宽度为1mm；第二辐射金属片(32)：长度为11.5mm，宽度为0.5 mm；第三辐射金属片(33)：长度为3.5mm，宽度为0.5 mm；第四辐射金属片(34)：长度为15.5mm，宽度为0.5 mm；第五辐射金属片(35)：长度为6mm，宽度为1mm；第六辐射金属片(36)：长度为25.5mm，宽度为0.75 mm；第七辐射金属片(37)：长度为2.5mm，宽度为1 mm；第八辐射金属片(38)：长度为28mm，宽度为2.7 mm；辐射金属片(29)：长度为5.25mm，宽度为2mm。
所述的耦合馈电短路带(3)，包括：第一辐射金属片(31)和第二辐射金属片(32)、第三辐射金属片(33)、第四辐射金属片(34)、第五辐射金属片(35)、第六辐射金属片(36)、第七辐射金属片(37)、第八辐射金属片(38)以及第九辐射金属片(39)；所述第一辐射金属片(31)的上端与第二辐射金属片(32)的右端垂直连接，第二辐射金属片(32)的左端与第三辐射金属片(33)的下端垂直连接，第三辐射金属片(33)的上端与第四辐射金属片(34)的左端垂直连接，第四辐射金属片(34)的右端与第五辐射金属片(35)的下端垂直连接，第五辐射金属片(35)的上端与第六辐射金属片(36)的右端垂直连接，第六辐射金属片(36)的左端与第七辐射金属片(37)的上端垂直连接，第六辐射金属片(36)的外侧与第八辐射金属片(38)垂直连接，第七辐射金属片(37)的外侧与第九辐射金属片(39)的垂直连接；所述第八辐射金属片(38)和第九辐射金属片(39)均为直立金属片。
所述开槽型金属接地板(6)，如图4所示，设置有第一矩形槽(62)、第二矩形槽(63)以及第三矩形槽(64)；所述第一矩形槽(62)和第二矩形槽(63)沿金属接地板(6)的竖直中心线和水平中心线对称分布；所述第三矩形槽(64)：长度为12mm，宽度为1mm；第一矩形槽(62)和第二矩形槽(63)：长度为22mm，宽度为10mm。
按照本实施例所设计的辐射金属片和开槽型金属接地板(6)，所产生的实测和仿真对比图，如图7所示，图7显示了在VSWR<3:1即S11<-6dB时，天线能够有效覆盖2G/3G/4G和NGSS导航频段以及未来5G通信LTE3500频段。
以上所述实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。
Claims (6)
1.一种兼顾导航频段的小尺寸八频段WWAN/LTE手机天线，包括FR4基板(1)，其特征在于，还包括：
辐射金属片，包括：
馈电带(2)，印刷在FR4基板(1)的上表面，产生包括 LTE3500 在内的高频谐振模；耦合馈电短路带(3)，由若干辐射金属片依次垂直连接，印刷在FR4基板(1)的上表面，产生低频谐振模；
开槽型金属接地板(6)，印刷在FR4基板(1)的背面，辅助覆盖通信全频段；
所述的馈电带(2)，包括：倒L金属片(21) 、L金属片(22)、倒E金属片(23) 以及金属连接片（24）；所述倒L金属片(21)包括：第十六辐射金属片(211)和第十七辐射金属片(212)，所述第十六辐射金属片(211)的右端与第十七辐射金属片(212)的上端垂直连接；
L金属片(22)包括：第十辐射金属片(221)和第十一辐射金属片(222)，所述第十辐射金属片(221)的下端与第十一辐射金属片(222)的左端垂直连接；
金属连接片(24)的右端与第十七辐射金属片(212)的下端垂直连接；
所述的耦合馈电短路带(3)，包括：第一辐射金属片(31)和第二辐射金属片(32)、第三辐射金属片(33)、第四辐射金属片(34)、第五辐射金属片(35)、第六辐射金属片(36)、第七辐射金属片(37)、第八辐射金属片(38)以及第九辐射金属片(39)；所述第一辐射金属片(31)的上端与第二辐射金属片(32)的右端垂直连接，第二辐射金属片(32)的左端与第三辐射金属片(33)的下端垂直连接，第三辐射金属片(33)的上端与第四辐射金属片(34)的左端垂直连接，第四辐射金属片(34)的右端与第五辐射金属片(35)的下端垂直连接，第五辐射金属片(35)的上端与第六辐射金属片(36)的右端垂直连接，第六辐射金属片(36)的左端与第七辐射金属片(37)的上端垂直连接，第六辐射金属片(36)的外侧与第八辐射金属片(38)的长边垂直连接，第七辐射金属片(37)的外侧与第九辐射金属片(39)的长边垂直连接；所述第八辐射金属片(38)和第九辐射金属片(39)均为直立金属片；
所述开槽型金属接地板(6)上设置有第一矩形槽(62)、第二矩形槽(63)以及第三矩形槽(64)；
所述第一矩形槽(62)和第二矩形槽(63)沿金属接地板(6)的竖直中心线和水平中心线对称分布。
2.根据权利要求1所述的一种兼顾导航频段的小尺寸八频段WWAN/LTE手机天线，其特征在于，所述的倒E金属片(23)包括：第十二辐射金属片(231)、第十三辐射金属片(232)、第十四辐射金属片(233)以及第十五辐射金属片(234)，所述第十三辐射金属片(232)、第十四辐射金属片(233)、第十五辐射金属片(234)竖直放置，第十二辐射金属片(231)横向放置；所述第十四辐射金属片(233)的上端与第十二辐射金属片(231)的右端垂直连接；所述第十三辐射金属片(232)的上端与第十二辐射金属片(231)的左端垂直连接，第十四辐射金属片(233)的下端与第十一辐射金属片(222)的右端垂直连接；第十五辐射金属片(234)的上端与第十二辐射金属片(231)在第十二辐射金属片(231)的中间位置处垂直连接，第十五辐射金属片(234)的下端与金属连接片(24)的左端连接。
3.根据权利要求1所述的一种兼顾导航频段的小尺寸八频段WWAN/LTE手机天线，其特征在于，还包括：馈电端口(4)和金属连接板(5)，均穿过FR4基板(1)；
所述馈电端口(4)为直立结构，底端与第十七辐射金属片(212)的下底端相连，馈电端口(4)宽度为1.5mm，高度为0.8mm；
金属连接板(5)为直立结构，底端与第一辐射金属片(31)的下底端相连，金属连接板(5)宽度为1mm，高度为0.8mm。
4.根据权利要求1所述的一种兼顾导航频段的小尺寸八频段WWAN/LTE手机天线，其特征在于，所述FR4基板(1)：长度为115mm，宽度为60 mm，厚度为0.8mm；第十六辐射金属片(211)：长度为12mm，宽度为3.5 mm；第十七辐射金属片(212)：长度为8.5mm，宽度为1.5mm；第十辐射金属片(221)：长度为4mm，宽度为1mm；第十一辐射金属片(222)：长度为4mm，宽度为1mm；
第十二辐射金属片(231)：长度为7mm，宽度为2mm；第十三辐射金属片(232)：长度为7mm，宽度为1mm；
第十四辐射金属片(233)：长度为6.5mm，宽度为1mm；第十五辐射金属片(234)：长度为8mm，宽度为1mm；
金属连接片(24)：长度为4.5mm，宽度为1mm；第一辐射金属片(31)：长度为1.5mm，宽度为1mm；
第二辐射金属片(32)：长度为11.5mm，宽度为0.5 mm；第三辐射金属片(33)：长度为3.5mm，宽度为0.5 mm；第四辐射金属片(34)：长度为15.5mm，宽度为0.5 mm；第五辐射金属片(35)：长度为6mm，宽度为1mm；
第六辐射金属片(36)：长度为25.5mm，宽度为0.75 mm；第七辐射金属片(37)：长度为2.5mm，宽度为1 mm；第八辐射金属片(38)：长度为28mm，宽度为2.7 mm；第九辐射金属片(39)：长度为5.25mm，宽度为2mm。
5.根据权利要求1所述的一种兼顾导航频段的小尺寸八频段WWAN/L TE手机天线，其特征在于，所述第三矩形槽(64)：长度为8~40mm，宽度为0.5~3mm；
所述第一矩形槽(62)和第二矩形槽(63)：长度为10~28mm，宽度为5~30mm。
6.根据权利要求1所述的一种兼顾导航频段的小尺寸八频段WWAN/LTE手机天线，其特征在于，所述第三矩形槽(64)：长度为12mm，宽度为1mm；第一矩形槽(62)和第二矩形槽(63)：长度为22mm，宽度为10mm。
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