多频带天线及使用其的无线通信终端.pdf

本发明提供一种多频带天线及使用其的无线通信终端，该多频带天线具有类似PIFA形式的单极天线结构，由辐射片单元、馈电导体和PCB主板组成。其中，辐射片单元呈矩形，并其上开槽而形成多谐振结构；PCB主板包括与辐射片单元平行且相对地设置的不含金属层的第一部分和从第一部分延伸出的含金属层的第二部分；馈电导体连接在辐射片单元与PCB主板的射频信号馈电点之间。本发明提供的多频带天线不仅具有超宽带特性，而且因其无需设置短路导体和寄生元件而进一步简化了其外形结构，因而其更加适于内置于小型化、超薄化设计的无线终端。

1、  一种多频带天线，包括：
辐射片单元；
PCB主板；
馈电导体，用于将所述辐射片单元与所述PCB主板的射频信号馈电点相连。

2、  如权利要求1所述的多频带天线，其特征在于所述的辐射片单元外周围呈矩形状，并具有通过在其上开槽而形成的多谐振结构。

3、  如权利要求1所述的多频带天线，其特征在于所述的PCB主板由第一部分和从第一部分延伸出的第二部分构成，所述第一部分为无金属层的介质板，并与所述辐射片单元平行且相对地设置，所述第二部分含金属层，并为所述辐射片单元提供参考地。

4、  如权利要求2所述的多频带天线，其特征在于所述的槽为U型槽。

5、  如权利要求3所述的多频带天线，其特征在于所述馈电导体的一端连接至所述辐射片单元的靠近所述PCB主板的第二部分的一侧，并且所述馈电导体从所述一端垂直于所述辐射片单元延伸并连接至PCB主板。

6、  如权利要求5所述的多频带天线，其特征在于所述馈电导体的所述一端连接至辐射片单元的所述一侧的中间位置。

7、  一种内置如权利要求1-6中任何一项所述的多频带天线的无线通信终端。

多频带天线及使用其的无线通信终端
技术领域
本发明涉及一种应用于无线通信装置的天线，尤其涉及一种适合于小型化、超薄化设计的无线通信装置的内置式多频带天线。
背景技术
近些年来，随着移动通讯技术的迅猛发展，无线通信天线的开发受到了很大关注。例如，对于外形尺寸趋于小型化设计的手持式通信终端而言，内置式天线已成为主流。随着移动通信由第二代向第三代的不断演进，可以同时在两个或多个系统、多个频段工作的终端设备越来越普遍，如双模、双待手机等。面对这种需求，采用一个覆盖多个模式多个频段的天线要比采用两个或多个天线更加节省设备空间和成本，有时也是必须的。
目前，无线通信终端的多频段天线的研究主要集中在PIFA(平板倒F天线)上，如公开号为CN1409570A和CN1886863A的中国专利申请中，分别提出了两种多频PIFA天线结构。如图1所示，它们分别是在常规PIFA天线辐射片的不同位置增加寄生元件30来实现多频谐振，这类结构是当今采用比较广泛的多频带天线结构。
然而，随着移动通信模式的增多和频带向更高频率拓展，这种常规的多频PIFA天线在带宽上仍显不足，而且寄生元件的增加使得辐射片面积增大。此外，PIFA结构的容性加载效应限制了天线辐射片与印刷电路(PCB)主板之间进一步压缩空间距离，因而难于应用在小型化、超薄化设计的终端上。
况且，如手机等无线通信终端，其外形尺寸越来越小、功能却越来越多的趋势有增无减，而作为占用空间较大部件之一的天线，在这种越来越有限的空间内可获得的空间受到更加限制。因此，需要开发频带更宽、适应性更强的天线，以满足无线通信终端技术发展需求。
发明内容
针对解决现有技术中所存在的问题，本发明的目的就是在当前手机等无线终端尺寸小型化超薄化、功能和模式越来越多的趋势下，提出一种结构简单、实现灵活的多频超宽带内置天线，以满足当前以及未来的潜在需求。
为了解决上述问题，本发明提供了一种内置多频带天线以及具有这种天线的无线通信终端装置，该多频带天线的结构不仅具有超宽带特性，而且因其无需设置短路导体和寄生元件而进一步简化了其外形结构，因而其更加适于内置于小型化、超薄化设计的无线终端。
为了实现本发明的目的，根据本发明的内置多频带天线的基本结构是具有类似PIFA形式的单极天线，该多频带天线由辐射片单元、馈电导体和PCB主板组成。所述辐射片单元基本呈矩形，其上开槽以形成多谐振结构。所述PCB主板包括与辐射片单元对置的不含金属成分的第一部分和提供参考地的含金属层的第二部分，其中，第二部分从第一部分延伸出。馈电导体用于将所述辐射片单元与所述PCB主板的射频信号馈电点相连。
由于与辐射片单元对应的PCB主板的第一部分是非金属介质层，因此，消除了PIFA天线的容性加载效应，从而使得辐射片单元和PCB主板之间的间距可以大幅度减小，因此，根据本发明的天线特别适用于具有超薄特征的终端。
根据本发明的多频带天线不需要短路导体和寄生元件，结构简单，并具有极宽的工作频带，其覆盖GSM、DCS、PCS、UMTS、TD-SCDMA、2.4GHzWLAN，其高频段带宽达到了近2GHz直到约3.5GHz的超宽带。
附图说明
图1示出了现有技术的多频带天线的一个示例；
图2示出了根据本发明实施例的多频带天线的结构；
图3示出了根据本发明实施例的图2的多频带天线的频率特性。
具体实施方式
本发明的多频带天线的基本结构是具有类似PIFA形式的单极辐射片天线。
如图2所示，根据本发明的一个实施例的多频带天线包括辐射片单元201、印刷电路(PCB)主板207以及将辐射片单元201连接至PCB主板207的馈电导体204。
所述辐射片单元201大致呈矩形结构，并且其上开槽202。根据本发明的本示例性实施例，所述槽202为U形槽，并为该辐射片结构提供了基本的多谐振体。
如图2所示，根据本发明的本示例性实施例的PCB主板207由第一部分205和第二部分206构成。PCB主板207的第一部分205与辐射片单元201相对地平行地设置，这部分是纯介质材料，不含金属层，这样可以消除辐射片单元201与PCB主板207之间的容性加载效应，因此，辐射片单元201与PCB主板207之间的间距可以缩小，甚至辐射片单元201可以贴在PCB主板207的第一部分205的表面上，这个优势使得该天线的设计的应用更灵活，特别适用于超薄型的无线通信终端。第二部分206从第一部分205延伸出，其含有金属层，它为天线的辐射片单元201提供参考地。
所述馈电导体204是将辐射片单元201连接至PCB主板207上的射频信号馈电点的构件，其用于将PCB主板207上的射频信号传输到辐射片单元201。如图2所示，馈电导体204连接在辐射片单元201和PCB主板207之间，更具体地说，所以馈电导体204的一端连接到辐射片单元201的靠近PCB主板207的第二部分206的一侧203，由于PCB主板207的第一部分205与辐射片单元201相对地设置，因此，馈电导体204从辐射片单元201的所述一侧203垂直地延伸以连接到PCB主板207的第一部分205的对应位置，即，PCB主板207的射频信号馈电点的位置。
馈电导体204的连接位置可以沿矩形辐射片单元201的所述一侧203改变，作为优选方案，馈电导体204连接在辐射片单元201的所述一侧203的中间位置与PCB主板207的第一部分205之间，这样可以得到最大带宽特性。
所述馈电导体204的具体实现形式可以有很多种，其可以作为辐射片单元201的延伸部分，也可以用触接到辐射片单元201的从PCB主板207延伸的触角(pogo pin)来实现。
图3示出了根据本发明实施例的图2的天线的频率特性。
如图3所示，该图示出了作为频率的函数的反射系数S11的曲线，其中，横坐标代表频率F(GHz)，纵坐标代表反射系数S11(dB)。从图中可以看出，根据本发明的多频带天线的工作频带在约0.9GHz左右以及在大约2GHz至大约3.2GHz之间，因此，与现有技术相比，其工作频率范围很宽。
根据本发明实施例的多频带天线的结构不需要短路导体和寄生元件，因此，其结构简单，此外，其还具有极宽的工作频带。
本发明实现了具有超宽带特性的内置多频带天线，其可以覆盖GSM、DCS、PCS、UMTS、TD-SCDMA、2.4GHz WLAN以至未来的更高频带；此外，由于与辐射片单元相对地设置的PCB主板的第一部分是纯介质材料，这样可以消除辐射片单元与PCB主板之间的容性加载效应，从而可以缩小辐射片单元与PCB主板之间的间距，因此，根据本发明的多频带天线特别适用于小型化尤其是超薄化的无线终端。
以上对本发明的优选实施例进行了说明，但在权利要求书所限定的范围内，可以以不同的方式应用本发明的思想，例如，辐射片单元可以采用不同的形状来实现，并且其上的槽的形状也可根据需要进行改变，另外，本发明对天线的制造方法和材料等方面亦不限制，例如，所述天线可以由金属片、柔性印刷电路板(FPC)或其它材料制成，等等。