兼顧凈空區面積和多頻段覆蓋的移動終端用平面印制天線，屬于移動終端天線技術領域，其特征在于，提出了利用耦合分枝增加寄生地枝與作為激勵分枝的折疊單極子分枝之間電磁耦合，采用緊湊的結構實現天線工作帶寬的拓展，并通過加載調節片、使用階梯狀過渡結構等技術措施來進行阻抗匹配的設計方案，實現適用于移動終端的小型平面印制天線。該款天線占據的電路板上的凈空區面積僅為28mm×20mm，其-6dB阻抗帶寬能夠有效覆蓋LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300、LTE2500工作頻段。
【技術實現步驟摘要】
兼顧凈空區面積與多頻段覆蓋的移動終端用平面印制天線
本專利技術屬于小型多頻天線設計領域，涉及一種應用于移動終端的印制在雙層PCB板上的兼顧凈空區面積和多頻段覆蓋的平面天線。
技術介紹
世界各地采用的通信協議與相應頻段不盡相同，因此要實現全球漫游，需要實現移動終端天線的多協議頻段覆蓋。加之，為了滿足用戶需求，移動終端需要加入更多的業務功能，如全球衛星定位系統(GPS)、移動電視(DVB-H)等，設計的天線需要覆蓋到這些業務的工作頻段。能夠覆蓋 GSM850 (824 — 894MHz)、GSM900 (880 — 960MHz)、DCS(1710-1880MHz)、PCS (1850 — 1990MHz)、UMTS (1920 — 2170MHz)工作頻段的內置 WffAN天線正在成為許多現代移動終端的需求。在移動終端中聯合使用內置WWAN天線與傳統2.4/5GHz內置WLAN天線，可以獲得泛在無線互聯網接入。此外，由于LTE技術能夠提供比WWAN系統更好的寬帶多媒體服務，能夠覆蓋LTE700 (704 一 787MHz)、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300 (2300 — 2400MHz)、LTE2500 (2500 — 2690MHz)工作頻段的移動終端天線已經成為目前學者的研究熱點。目前,應用于移動終端的主要天線形式包括PIFA(Planar Inverted-F Antenna)、折疊單極子天線、環天線和槽天線等。對于PIFA，通過調節短路針的位置可以較容易地進行阻抗匹配，然而其阻抗帶寬一般較窄。單極子天線的阻抗帶寬要寬于PIFA，但是與PIFA相t匕，對其進行阻抗匹配更困難。要提高單極子天線的匹配特性，需要保證天線與地板之間具有足夠的間距，這樣不可避免地將會使天線的尺寸增大。同時，為了盡量減小天線尺寸，在設計中一般采用折疊單極子天線結構。傳統的環天線一般能夠在高、低工作頻段分別激勵起半波長諧振模式和一個波長諧振模式，而在四分之一波長模式下難以獲得良好的匹配。由于天線尺寸受最低諧振模式對應的電尺寸限制，一般而言，應用于移動終端的環天線在電路板上占據較大的面積。對于應用于移動終端的槽天線，一般將其一端開在地板邊沿，另一端封閉，使其在最低頻率處工作在四分之一波長諧振模式。然而，當槽的位置沒有選擇在系統地板中心位置時，地板難以作為有效輻射體被激勵起來，此時需要使用至少兩個不同長度的槽，來覆蓋通信頻段中的高、低兩部分頻段，這將制約天線的小型化設計。為了兼顧到小型化和多頻段覆蓋需求，本專利技術提出了利用耦合分枝增加寄生地枝與作為激勵分枝的折疊單極子分枝之間電磁耦合，采用緊湊的結構實現天線工作帶寬的拓展，并通過加載調節片、使用階梯狀過渡結構等技術措施來進行阻抗匹配的設計方案，實現適用于移動終端的小型平面印制天線。該款天線占據的電路板上的凈空區面積僅為 28_X20mm，其-6dB 阻抗帶寬能夠有效覆蓋 LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300、LTE2500 工作頻段。
技術實現思路
本專利技術針對下一代寬帶移動通信對小型化移動終端天線的多頻段覆蓋需求，設計了兼顧凈空區面積和多頻段覆蓋的平面印制天線，以實現在天線尺寸盡可能小的情況下，移動終端的多協議覆蓋和多業務功能。本專利技術的特征在于，含有:介質板、金屬地板、饋線、激勵分枝、寄生地枝和耦合分枝，其中:介質板,尺寸為120_X60_X0.8mm ;金屬地板，印制在所述介質板的背面，用于模擬電路板中的電路部分，尺寸為IOOmmX60mm ；饋線，位于所述介質板正面，用微帶方式進行饋電，饋電點位于正對著所述金屬地板上邊沿偏左的介質板正面位置上，所述饋線在水平方向上呈反“L”型，沿所述饋電點垂直向下后，再水平地折向所述介質板左側長邊，與饋電端口相接；激勵分枝，含有:折疊單極子分枝、三個調節片以及階梯狀過渡結構，其中:折疊單極子分枝，印制在所述介質板正面，由上側折疊單極子分枝和下側折疊單極子分枝組成，階梯狀過渡結構，由所述饋線上部靠近饋電點的一端與所述激勵分枝中折疊單極子分枝靠近所述饋電點的一端連接而成，在所述饋電點兩側采用能改善饋電端口阻抗特性的不同線寬的階梯狀金屬帶，第一調節片水平地連接在所述折疊單極子分枝靠近所述階梯狀過渡結構的下側折疊單極子分枝的下側面上，以改善高、低兩個頻段的帶寬，第二調節片，呈臺階狀，同時連接在所述第一調節片遠離所述階梯狀過渡結構那一側的側面和所述下側折疊單極子分枝的下側面上，以改善高頻段的帶寬的匹配特性，第三調節片，水平地連接在上側折疊單極子分枝的上側面上，從而使所述位于上側的折疊單極子分枝在寬度上展寬，以改善高頻段的帶寬匹配特性，寄生地枝，印制在所述介質板的背面，上端與所述金屬地板直接相連，而下端靠近接地點的水平金屬帶與所述第一調節片之間有一部分隔著所述介質板相交疊，以減小天線結構占用的凈空區面積，同時也改善了工作頻帶內的匹配特性，耦合分枝，一端延伸到所述激勵分枝中上側折疊單極子分枝的背面，而另一端與所述寄生地枝相連。本專利技術兼顧了凈空區面積，同時實現了多頻段覆蓋，采用平面結構，無通孔，便于加工制作。天線的高、低頻段的帶寬特性可以通過調節幾何結構尺寸來實現。附圖說明圖1為本專利技術提供的一種應用于移動終端的兼顧凈空區面積和多頻段覆蓋的平面印制天線的結構圖(介質板正面金屬用黑色表示，介質板背面金屬用縱線條紋表示)。圖2為圖1所示平面印制天線的正視圖的實施尺寸圖(介質板正面金屬用黑色表示，介質板背面金屬用縱線條紋表示)，單位均為毫米(mm)。圖3為圖1所示平面印制天線的后視圖的實施尺寸圖(介質板背面金屬用黑色表示，介質板正面金屬用縱線條紋表示)，單位均為毫米(mm)。圖4為圖1所示平面印制天線的側視圖的實施尺寸圖，單位均為毫米(mm)。圖5為圖1一圖4所示實施實例中的平面印制天線的回波損耗測量圖(S11)。圖6為圖1一圖4所示實施實例中的平面印制天線工作在750MHz時的實測輻射方向圖:6 (a) X-Y平面；6 (b) X-Z平面；6 (c)Y_Z平面(一一:Θ分量功率增益方向圖；一:φ分量功率增益方向圖)。圖7為圖1一圖4所示實施實例中的平面印制天線工作在890MHz時的實測輻射方向圖:7 (a) X-Y平面；7 (b) X-Z平面；7 (c)Y_Z平面(一一:Θ分量功率增益方向圖；一:φ分量功率增益方向圖)。圖8為圖1一圖4所示實施實例中的平面印制天線工作在1940MHz時的實測輻射方向圖:8 (a)X-Y平面；8 (b)X-Z平面；8 (C)Y-Z平面(一一:Θ分量功率增益方向圖；一:φ分量功率增益方向圖)。圖9為圖1一圖4所示實施實例中的平面印制天線工作在2350MHz時的實測輻射方向圖:9 (a)X-Y平面；9 (b)X-Z平面；9 (C)Y-Z平面(一一:Θ分量功率增益方向圖；一:φ分量功率增益方向圖)。圖10為圖1一圖4所示實施實例中的平面印制天線工作在2600MHz時的實測輻射方向圖:10 (a) X-Y平面；10 (b) X-Z平面；10 (C)Y-Z平面(一一:Θ分量功率增益方向圖；一:Φ分量功率增益方向圖)。附圖中的標示說明如下:O為介質板；1為印制本文檔來自技高網...
【技術保護點】
兼顧凈空區面積和多頻段覆蓋的移動終端用平面印制天線，其特征在于，含有：介質板、金屬地板、饋線、激勵分枝、寄生地枝和耦合分枝，其中：介質板，尺寸為120mm×60mm×0.8mm；金屬地板，印制在所述介質板的背面，用于模擬電路板中的電路部分，尺寸為100mm×60mm；饋線，位于所述介質板正面，用微帶方式進行饋電，饋電點位于正對著所述金屬地板上邊沿偏左的介質板正面位置上，所述饋線在水平方向上呈反“L”型，沿所述饋電點垂直向下后，再水平地折向所述介質板左側長邊，與饋電端口相接；激勵分枝，含有：折疊單極子分枝、三個調節片以及階梯狀過渡結構，其中：折疊單極子分枝，印制在所述介質板正面，由上側折疊單極子分枝和下側折疊單極子分枝組成，階梯狀過渡結構，由所述饋線上部靠近饋電點的一端與所述激勵分枝中折疊單極子分枝靠近所述饋電點的一端連接而成，在所述饋電點兩側采用能改善饋電端口阻抗特性的不同線寬的階梯狀金屬帶，第一調節片水平地連接在所述折疊單極子分枝靠近所述階梯狀過渡結構的下側折疊單極子分枝的下側面上，以改善高、低兩個頻段的帶寬，第二調節片，呈臺階狀，同時連接在所述第一調節片遠離所述階梯狀過渡結構那一側的側面和所述下側折疊單極子分枝的下側面上，以改善高頻段的帶寬的匹配特性，第三調節片，水平地連接在上側折疊單極子分枝的上側面上，從而使所述位于上側的折疊單極子分枝在寬度上展寬，以改善高頻段的帶寬匹配特性，寄生地枝，印制在所述介質板的背面，上端與所述金屬地板直接相連，而下端靠近接地點的水平金屬帶與所述第一調節片之間有一部分隔著所述介質板相交疊，以減小天線結構占用的凈空區面積，同時也改善了工作頻帶內的匹配特性，耦合分枝，一端延伸到所述激勵分枝中上側折疊單極子分枝的背面，而另一端與所述寄生地枝相連。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王尚，杜正偉，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：
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