覆蓋五個頻段的小尺寸平面天線制造技術

本發明專利技術公開了一種覆蓋五個頻段的小尺寸平面天線，結構中包括定位有天線單元的介質板、以及設置在介質板下表面的主金屬接地板，所述天線單元為平面復合結構，包括與饋電端連接的L形高頻輻射單元、以及與所述L形高頻輻射單元耦合饋電的并設有集總貼片電感的彎折回轉型低頻輻射單元，所述彎折回轉型低頻輻射單元的終端借助金屬化通孔與主金屬接地板連接。本發明專利技術的終端天線所占用的空間較小，只占手機主板一角，節省的空間可預留作為空白無金屬覆銅基板，為其他的天線設計提供了空間，用于目前的多輸入多輸出系統（MIMO）；本發明專利技術增加了拓展金屬接地板，減少對人體的電磁波輻射，并能在該區域配制其它接口元件；從而有效減小了天線的體積。

【技術實現步驟摘要】
覆蓋五個頻段的小尺寸平面天線
本專利技術屬于電磁場與微波
，具體涉及天線
，尤其是覆蓋五個頻段的小尺寸平面天線。
技術介紹
隨著21世紀移動通信技術和市場的飛速發展，在新技術和市場需求的共同作用下，未來移動通信技術將呈現以下幾大趨勢網絡業務數據化、分組化，移動互聯網逐步形成；網絡技術數字化、寬帶化；網絡設備智能化、小型化；應用于更高的頻段，有效利用頻率；移動網絡的綜合化、全球化、個人化；各種網絡的融合；高速率、高質量、低費用。這正是第三代(3G)乃至第四代(4G)移動通信技術發展的方向和目標。在各種移動通信技術的快速發展中，天線作為這些設備的“窗口”，它的作用不容置疑。伴隨著無線通信中語音業務、窄帶和寬帶數據業務、衛星廣播、衛星定位的興起， 移動通信產品市場需求的日益膨脹，只有那些體積小，攜帶方便，高靈敏度，高穩定性的無線通信產品才能滿足需求。與此同時，天線作為重要的射頻前端器件，其指標要求也日益 “苛刻”，小型化、內置化、多頻段、寬帶化以及智能化是移動終端天線的發展趨勢。這其中， 手機產品在無線通信產業中占據很重要的地位。目前，設計手機天線所面臨的主要困難是如何在已給定的環境內設計出尺寸較小、低剖面、能夠實現多頻寬帶工作、低成本且易于加工的手機天線。而目前的主流手機為滿足多功能的要求一般在天線的邊沿設置了各種數據傳輸的端口，從而為天線設計預留了極小的隔離距離，增加了天線的設計難度。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種覆蓋五個頻段的小尺寸平面天線，其采用彎折回轉型低頻輻射單元、并插入集總貼片電感，能夠有效減少金屬條低頻諧振的走線長度， 節省空間，另外增加了拓展金屬接地板，減少對人體的電磁波輻射，并能在該區域配制其它接口元件；從而有效減小了天線的體積。為解決上述技術問題，本專利技術要采取的技術方案是一種覆蓋五個頻段的小尺寸平面天線，結構中包括定位有天線單元的介質板、以及設置在介質板下表面的主金屬接地板，所述天線單元為平面復合結構，包括與饋電端連接的L 形高頻輻射單元、以及與所述L形高頻輻射單元耦合饋電的并設有集總貼片電感的彎折回轉型低頻輻射單元，所述彎折回轉型低頻輻射單元的終端借助金屬化通孔與主金屬接地板連接。在介質板的下表面增設了與主金屬接地板銜接的、并與天線單元的對面區域相鄰接的拓展金屬接地板。本專利技術的高頻福射體借助天線饋線(如同軸饋線)激勵起分布電流，該分布電流順著金屬條連成的高頻輻射體向前流動，根據微波技術的基本理論，當金屬條的長度等于對應波長的四分之一時可以實現有效的諧振，通過調節金屬條的長度，可以使得金屬條在工作在1710-2170 MHz頻段上。高頻輻射體與低頻輻射體之間存在容性耦合，當天線工作在低頻時，通過高頻輻射體與低頻輻射體之間的縫隙將高頻輻射體的電流耦合到低頻輻射體上。與高頻工作原理類似，當金屬條的整體長度接近四分之一波長時，天線能夠很好地諧振，對應的低頻波長較長，無法在緊湊的空間完成天線走線布局，根據微波技術的基本理論，在金屬條的長度小于諧振頻率所對應的四分之一波長時，將會呈現出分布電容效應，從而破壞了天線原有的阻抗匹配。本專利技術在低頻輻射體中加入集總貼片電感，一方面可以抵消分布電容，改善該天線的阻抗匹配，以實現寬帶特性，另一方面可以微調低頻的諧振頻率的位置。另外，本專利技術在主金屬接地板的延伸處設置了拓展金屬接地板，實現兩個重要的功能①便于在其上安放一些電子元件(比如馬達，聽筒，攝像頭等);②利用天線單元與拓展地之間的微小距離能夠有效的抑制位于印制板頂部的金屬地表面電流分布，減少在通信過程中電磁輻射對人體尤其是人腦的傷害。采用上述技術方案產生的有益效果在于(I)本專利技術的終端天線所占用的空間較小，只占手機主板一角，節省的空間可預留作為空白無金屬覆銅基板，為其他的天線設計提供了空間，用于目前的多輸入多輸出系統(MM0);(2)該結構可以直接印刷在電路板上， 無需特殊安裝工藝，且本專利技術的天線能夠獲得較寬的工作帶寬，能夠覆蓋824-901MHZ以及 1710-2170MHz 五個個常用頻段(GSM850/900/ GSM1800/1900/ UMTS2100)，從而可以獲得較高的天線效率，可廣泛應用于常見的通訊設備中；(3)本專利技術通過將天線單元放置于介質板的底部，并在介質板底部增設拓展金屬接地板，能夠有效的抑制位于介質板頂部的金屬地表面電流分布，減少在通信過程中電磁輻射對人體、尤其是對人腦的傷害，同時拓展金屬接地板可以安放如USB等數據連接端口。附圖說明圖I是本專利技術的立體結構示意圖；圖2是本專利技術天線的主視結構示意圖；圖3是圖2的后視結構不意圖；圖4是圖3的A向視圖；圖5是本專利技術回波損耗的仿真和測試結果；圖6和圖7分別是本專利技術天線在低頻段和高頻段下輻射效率和增益的測量結果； 圖廣圖4中，I、饋電點，2、L形高頻輻射單元，2-1、第一高頻金屬條，2-2、第二高頻金屬條，3、彎折回轉型低頻福射單元,3-1、第一高頻金屬條,3-2、第二高頻金屬條,3-3、第三高頻金屬條，3-4、第四高頻金屬條，3-5、第五高頻金屬條，4、集總貼片電感，6、金屬化過孔，7、介質板，8、主金屬接地板，10、拓展金屬接地板。具體實施方式參看圖f圖4，本專利技術的天線系統包括介質板7、定位在介質板7上表面的天線單元3、以及設置在介質板7下表面的主金屬接地板8，還包括設置在介質板7下表面的、與主金屬接地板8銜接的、并與天線單元的對面區域相鄰接的拓展金屬接地板10 ;所述天線單元包括與饋電端連接的L形高頻福射單元2以及借助L形高頻福射單元2的一個邊稱合饋電、并設有集總貼片電感4的彎折回轉型低頻輻射單元3，所述彎折回轉型低頻輻射單元3 的終端借助金屬化通孔6與主金屬接地板8連接。所述拓展金屬接地板10，實現兩個重要的功能①便于在其上安放一些電子元件，比如馬達，聽筒，攝像頭等；②利用天線單元與拓展金屬接地板之間的微小距離能夠有效地抑制位于介質板頂部的金屬地表面電流分布， 減少在通信過程中電磁輻射對人體尤其是人腦的傷害。試驗證明拓展金屬接地板的寬度對于天線單元的性能基本沒有影響，可以根據設計的需要延長或者縮短拓展地的尺寸，其形狀可以是長方形、正方形或者其它形狀，具體可以由終端中實際的介質板形狀來確定。本專利技術中彎折回轉型低頻輻射單元3中增設了集總貼片電感4，縮小了天線的布局面積，所節省的空間可用于布置其它的天線或者設置其它的元器件。所述L形高頻福射單元可以由第一高頻金屬條2-1和第二高頻金屬條2-2電連接而成或者由同一金屬條進行折疊得到。本實施例中，所述L形高頻輻射單元2由第一高頻金屬條2-1和第二高頻金屬條2-2連接而成(第一高頻金屬條2-1和第二高頻金屬條2-2也可以由單個金屬條彎折而成)，所述第一高頻金屬條2-1通過饋電點I接饋電端。即射頻信號通過同軸線、微帶線或帶狀線連接到饋電點1，激勵起相應的分布電流并傳遞到第一高頻金屬條2-1和第二高頻金屬條2-2,并形成高頻的電流分布,最后形成空間的電磁波福射。所述彎折回轉型低頻輻射單元可以是由同一個金屬條折疊后在中間加入集總貼片電感4或者由第一 第五低頻金屬條與集總貼片電感電連接而成。集總貼片電感4為常見的0402或者0201系列的貼片電感，其電感值的大小以及所布本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種覆蓋五個頻段的小尺寸平面天線，結構中包括定位有天線單元的介質板（7）、以及設置在介質板（7）下表面的主金屬接地板（8），其特征在于所述天線單元為平面復合結構，包括與饋電端連接的L形高頻輻射單元（2）、以及與所述L形高頻輻射單元（2）耦合饋電并設有集總貼片電感（4）的彎折回轉型低頻輻射單元（3），所述彎折回轉型低頻輻射單元（3）的終端借助金屬化通孔（6）與主金屬接地板（8）連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊順，班永靈，李樂偉，李鵬鵬，王朗，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：