專利名稱：電容加載式內(nèi)置天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信終端，特別是移動(dòng)通信終端中的天線。
背景技術(shù)：
目前，GSM/DCS(Global System of Mobile Communication/Digital CellularSystem)手機(jī)很多都是翻蓋手機(jī)，而翻蓋手機(jī)大多利用內(nèi)置天線進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送與接收。
然而，目前的翻蓋手機(jī)的內(nèi)置天線存在以下缺點(diǎn)天線單元和電容加載單元難于制造；電容加載單元和天線單元集成度低，天線饋電體積大；無(wú)法實(shí)現(xiàn)天線對(duì)手機(jī)環(huán)境的自適應(yīng)阻抗匹配，天線性能不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電容加載式內(nèi)置天線，易于制造、集成度高、同時(shí)性能穩(wěn)定，解決現(xiàn)有的翻蓋手機(jī)的內(nèi)置天線的難于制造、體積大且不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電容加載式內(nèi)置天線，用于翻蓋手機(jī)，包括由第一矩型金屬薄片和第二矩型金屬薄片構(gòu)成的導(dǎo)體單元，還包括天線單元，設(shè)置于第一矩型金屬薄片的頂部，用于形成GSM諧振器；電容加載單元，設(shè)置于第一矩型金屬薄片的頂部，與天線單元電連接，用于形成DCS諧振器，并用于實(shí)現(xiàn)天線輸入阻抗的匹配；上述的電容加載式內(nèi)置天線，電容加載單元具體包括第一金屬條，平行于第一矩型金屬薄片的頂部；第二金屬條，垂直連接于第一金屬條與第一矩型金屬薄片的頂部之間；第三金屬條，與第二金屬條間隔預(yù)定距離平行設(shè)置，頂部與第一金屬條的后端連接，整體位于第一金屬條的下部；
電容，前端與第一金屬條的前端間隔預(yù)定距離地設(shè)置于第一金屬條的后端頂部；上述的電容加載式內(nèi)置天線，第二金屬條可相對(duì)于第一金屬條和第一矩型金屬薄片頂部滑動(dòng)，改變第二金屬條與第三金屬條之間的間隔距離，用于結(jié)合電容的變化，實(shí)現(xiàn)天線輸入阻抗的匹配。
上述的電容加載式內(nèi)置天線，天線單元具體包括諧振金屬薄片，內(nèi)部形成有特定形狀且開口朝向前端的空腔，底部與空腔對(duì)應(yīng)有多個(gè)矩形凹陷，頂部前端與電容的頂部連接，底部前端與第三金屬條連接，同時(shí)頂部與底部平行且間隔預(yù)定距離地設(shè)置于第一矩型金屬薄片的頂端；饋電端口金屬薄片22，底部為天線RF饋電點(diǎn)(即金屬薄片22底部與來(lái)自手機(jī)收發(fā)信機(jī)的RF傳輸線電連接，該傳輸線的地與第一矩型金屬薄片的頂部電連接)，金屬薄片22的頂部與第三金屬條的底部連接。
上述的電容加載式內(nèi)置天線，所述諧振金屬薄片內(nèi)部形成的空腔包括從前端到后端依次連續(xù)排列的具有預(yù)定寬度和高度的第一矩形空腔、第二矩形空腔和至少一個(gè)第三空腔；第一矩形空腔頂部與諧振金屬薄片頂部平齊；第二矩形空腔頂部與諧振金屬薄片頂部平齊；第三空腔包括兩個(gè)貫通的到諧振金屬薄片頂部和底部均有一定距離的第五矩形空腔和第六矩形空腔；諧振金屬薄片的底部與第一矩形空腔相對(duì)處為預(yù)定寬度和高度的矩形空白；諧振金屬薄片的底部還具有與第五空腔同對(duì)稱線，且有預(yù)定寬度和高度的矩形凹陷。
本發(fā)明的電容加載式內(nèi)置天線，為GSM/DCS手機(jī)的內(nèi)置天線，具有獨(dú)特的平面空間結(jié)構(gòu)和集總電容加載回路的集成，通過(guò)調(diào)諧該可加載回路，一方面提高了天線的電氣性能，另一方面，實(shí)現(xiàn)了天線對(duì)手機(jī)環(huán)境的自適應(yīng)阻抗匹配，大大增加了天線的使用范圍，具有以下優(yōu)點(diǎn)天線單元和電容加載單元均為單面平面結(jié)構(gòu)，易于制造；電容加載單元和天線單元的有效集成，減小了天線、饋電總體積；天線對(duì)手機(jī)環(huán)境的自適應(yīng)阻抗匹配，穩(wěn)定了天線性能；當(dāng)回波損耗等于-8dB時(shí)，天線在0.92GHz、2.0GHz分別實(shí)現(xiàn)了70MHz和140Mhz的阻抗帶寬。


圖1為本發(fā)明的電容加載式內(nèi)置天線的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2為天線單元和電容加載單元的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為C＝0.3pF時(shí)，天線回波損耗對(duì)諧振長(zhǎng)度Lf的依賴關(guān)系示意圖；圖4為天線回波損耗對(duì)加載電容C的依賴關(guān)系示意圖；圖5為C＝0.3pF，Lf＝1.9mm時(shí)，回波損耗對(duì)頻率依賴關(guān)系示意圖；圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)為C＝0.3pF，Lf＝1.9mm時(shí)，增益特性實(shí)測(cè)與理論值的比較示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的電容加載式內(nèi)置天線，用于翻蓋手機(jī)，包括導(dǎo)體單元1、天線單元2和電容加載單元3，其中導(dǎo)體單元1，包括成一定夾角且無(wú)金屬連接的第一矩型金屬薄片和第二矩型金屬薄片，在實(shí)際情況下，第一矩型金屬薄片和第二矩型金屬薄片即翻蓋手機(jī)的主機(jī)主板PCB地和上翻蓋PCB(Print Circuit Board，印刷電路板)地；天線單元2，設(shè)置于第一矩型金屬薄片的頂部，形成GSM諧振器，用于雙頻段(GSM/DCS)電磁輻射；電容加載單元3，設(shè)置于第一矩型金屬薄片的頂部，且與天線單元2電連接，形成DCS諧振器，用于雙頻段(GSM/DCS)電磁輻射，同時(shí)用于實(shí)現(xiàn)天線輸入阻抗的匹配；其中第一矩型金屬薄片、第二矩型金屬薄片、天線單元和電容加載單元共同構(gòu)成了電磁波與高頻電流的轉(zhuǎn)換開放結(jié)構(gòu)。
下面結(jié)合圖1和圖2對(duì)本發(fā)明的電容加載式內(nèi)置式天線的各組成部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，圖1為本發(fā)明的電容加載式內(nèi)置天線的整體結(jié)構(gòu)圖，圖2為本發(fā)明的電容加載式內(nèi)置天線的天線單元2和電容加載單元3的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，導(dǎo)體單元1為第一矩型金屬薄片11和第二矩型金屬薄片12，在翻蓋手機(jī)處于打開狀態(tài)時(shí)，二者呈一定的夾角，且沒有電氣連接；且天線單元2和電容加載單元3的結(jié)合體與第一矩型金屬薄片11的上端電氣連接。
如圖2所示，本發(fā)明的電容加載式內(nèi)置式天線的電容加載單元3具體包括第一金屬條31，平行于第一矩型金屬薄片11的頂部；
第二金屬條32，具有特定的寬度L0和長(zhǎng)度W2，垂直連接于第一金屬條31與第一矩型金屬薄片11的頂部之間，且可相對(duì)于第一金屬條31和第一矩型金屬薄片11頂部滑動(dòng)；第三金屬條33，與第二金屬條32間隔距離Lf平行設(shè)置，頂部與第一金屬條31的后端連接，整體位于第一金屬條31的下部；電容34，設(shè)置于第一金屬條31的后端頂部，高度為Wc，前端與第一金屬條31的前端距離為L(zhǎng)2；當(dāng)?shù)诙饘贄l32相對(duì)于第一金屬條31和第一矩型金屬薄片11滑動(dòng)時(shí)可改變其與第三金屬條33之間的間隔距離Lf，結(jié)合電容C的變化，實(shí)現(xiàn)天線輸入阻抗的匹配。
如圖2所示，本發(fā)明的電容加載式內(nèi)置式天線的天線單元2具體包括諧振金屬薄片21，內(nèi)部形成有一特定形狀且開口朝向前端的空腔210，其形成電磁耦合，展寬GSM的阻抗帶寬，頂部前端與電容34的頂部連接，底部前端與第三金屬條33連接，同時(shí)頂部與底部均平行于第一矩型金屬薄片11的頂端，且底部與第一矩型金屬薄片11的頂部相隔W3設(shè)置；饋電端口金屬薄片22，底部為天線RF饋電點(diǎn)(即金屬薄片22底部與來(lái)自手機(jī)收發(fā)信機(jī)的RF傳輸線電連接，該傳輸線的地與第一矩型金屬薄片11的頂部電連接)，金屬薄片22的頂部與第三金屬條33的底部連接，形成天線的饋電端口。
該諧振金屬薄片21頂部長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，后端高度為W1，具體形狀及結(jié)構(gòu)如圖2所示，諧振金屬薄片21內(nèi)部形成有一特定形狀且開口朝向前端的空腔210包括從諧振金屬薄片21前端到后端依次連續(xù)排列的第一矩形空腔2101、第二矩形空腔2102和至少一個(gè)第三空腔2103，通過(guò)特定的空腔形狀形成了GSM諧振器，用于展寬GSM諧振器的阻抗帶寬。
其中，第一矩形空腔2101頂部與諧振金屬薄片21頂部平齊，底部到諧振金屬薄片21頂部的高度為W1-W4，寬度為L(zhǎng)3；第二矩形空腔2102頂部與諧振金屬薄片21頂部平齊，底部到諧振金屬薄片21頂部的高度為W1，寬度為L(zhǎng)3-L4；第三空腔2103包括兩個(gè)貫通的矩形空腔21031和21032，其中矩形空腔21031頂部與諧振金屬薄片21頂部距離Ws，高度為W1-W4-Ws，寬度為L(zhǎng)s1+2Lt；矩形空腔21032頂部與諧振金屬薄片21頂部距離Wt，高度為W1-Wt，寬度為L(zhǎng)s2；同時(shí)，諧振金屬薄片21的底部與第一矩形空腔2101相對(duì)處為矩形空白，寬度為L(zhǎng)4，高度為W1；該諧振金屬薄片21的底部還具有與空腔21031同對(duì)稱線，寬度為L(zhǎng)s1，高度為W4的矩形凹陷。
對(duì)于DCS諧振器，GSM諧振器為低損耗加載元件；同樣對(duì)于GSM諧振器，DCS諧振器為低損耗加載元件，二者的配合使用，構(gòu)成了GSM/DCS雙波段輻射器。
天線單元在存在導(dǎo)體單元時(shí)，形成了兩個(gè)電磁諧振回路，它們分別諧振在兩個(gè)工作頻段(GSM900/DCS1800)，同時(shí)，低頻端(GSM900頻段)的高頻電流，在饋電點(diǎn)處對(duì)DCS諧振器呈現(xiàn)出較高的電抗；同樣高頻端(DCS頻段)的高頻電流，在饋電點(diǎn)處對(duì)GSM諧振器呈現(xiàn)出較高的電抗，GSM諧振器和DCS諧振器具有很好的電磁隔離度，簡(jiǎn)化了電路調(diào)試。
結(jié)合圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的電容加載式內(nèi)置式天線的結(jié)構(gòu)和有限元計(jì)算方法，得到以下數(shù)據(jù)L1＝22.6mmL2＝6.6mmL3＝7.4mmL0＝0.4mmL4＝3.9mmLf＝5.7mmLs1＝2.0mmLs2＝1.6mmLt＝0.2mmW1＝8.4mmW2＝7.0mmW3＝0.4mmW4＝3.8mmWs＝3.0mmWt＝2.2mm
Wc＝1.8mmc＝0.2pFεr＝3.8同時(shí)假設(shè)翻蓋手機(jī)翻蓋后成158度的夾角。
按上述尺寸進(jìn)行天線制造，并在標(biāo)準(zhǔn)微波暗室進(jìn)行測(cè)試，實(shí)測(cè)與數(shù)值結(jié)果如圖3、圖4、圖5及圖6所示。
由圖3可以看出，本發(fā)明的內(nèi)置天線可有效地工作在GSM900/DCS1800頻段，由于這里沒有考慮手機(jī)塑料殼的影響，諧振頻率按高于GSM900/DCS1800頻率設(shè)計(jì)，并且，當(dāng)C＝0.3pF時(shí)，改變Lf可明顯改變DCS諧振回路的回波損耗的諧振曲線凹限深度，但不改變DCS諧振回路的諧振頻率范圍；結(jié)合圖4，可得到DCS諧振回路的諧振頻率主要由L2、W2以及加載電容C決定；同時(shí)Lf的改變對(duì)GSM諧振回路的諧振頻率范圍和諧振曲線凹限深度均無(wú)明顯影響，說(shuō)明此時(shí)DCS諧振回路與GSM諧振回路之間電磁隔離度較高。
由圖4可看出，加載電容C可明顯改變DCS和GSM的諧振頻率范圍，但不改變諧振帶寬，這是由于加載電容C位于二諧振回路的終端負(fù)載位置處的緣故，利用加載電容C實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的內(nèi)置天線阻抗的自適應(yīng)匹配。
由圖5、圖6可看出本發(fā)明的內(nèi)置天線阻抗數(shù)值與實(shí)測(cè)值有較高的一致性。
同時(shí)，如圖6(a)所示，在θ＝90°平面和Φ＝180°，θ和Φ[含義見圖6(c)，DCS有10dB、GSM有15dB的功率凹陷，該方向指向?qū)?yīng)于人體頭部位置，如圖6(b)所示，在Φ＝90°平面和θ＝270°方向指向?qū)?yīng)于人體頭部位置方向上，DCS有10dB、GSM有15dB的功率凹陷，因此，該曲線揭示了本發(fā)明的手機(jī)內(nèi)置天線具有很低SAR(Signal Absorb Ratio，信號(hào)吸收比)特性，即對(duì)人體有一定的保護(hù)作用。
通過(guò)進(jìn)一步的測(cè)量，可以得出該天線具有中等增益(大于0.5dBi)。
本發(fā)明的電容加載式內(nèi)置式天線可達(dá)到如下指標(biāo)天線尺寸29.2mm*7mm*0.1mm天線結(jié)構(gòu)平面單層PCB80mm*35mm*1m工作頻率890～960MHz；1710～1890MHz
輸入阻抗50Ω輸入駐波比小于2.2增益大于0.5dBi當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種電容加載式內(nèi)置天線，用于翻蓋手機(jī)，包括由第一矩型金屬薄片和第二矩型金屬薄片構(gòu)成的導(dǎo)體單元，其特征在于，還包括天線單元，設(shè)置于第一矩型金屬薄片的頂部，用于形成GSM諧振器；電容加載單元，設(shè)置于第一矩型金屬薄片的頂部，與天線單元電連接，用于形成DCS諧振器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容加載式內(nèi)置天線，其特征在于，電容加載單元具體包括第一金屬條，平行于第一矩型金屬薄片的頂部；第二金屬條，垂直連接于第一金屬條與第一矩型金屬薄片的頂部之間；第三金屬條，與第二金屬條間隔預(yù)定距離平行設(shè)置，頂部與第一金屬條的后端連接，整體位于第一金屬條的下部；電容，設(shè)置于第一金屬條的后端頂部，前端與第一金屬條的前端間隔預(yù)定距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容加載式內(nèi)置天線，其特征在于，第二金屬條可相對(duì)于第一金屬條和第一矩型金屬薄片頂部滑動(dòng)，改變第二金屬條與第三金屬條之間的間隔距離，結(jié)合電容的變化，實(shí)現(xiàn)天線輸入阻抗的匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電容加載式內(nèi)置天線，其特征在于，天線單元具體包括諧振金屬薄片，內(nèi)部形成有特定形狀且開口朝向前端的空腔，底部與空腔對(duì)應(yīng)有多個(gè)矩形凹陷，頂部前端與電容的頂部連接，底部前端與第三金屬條連接，同時(shí)頂部與底部平行，且底部與第一矩型金屬薄片的頂端間隔預(yù)定距離；饋電端口金屬薄片，底部與手機(jī)收發(fā)信機(jī)的RF傳輸線電連接，金屬薄片頂部與第三金屬條的底部連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電容加載式內(nèi)置天線，其特征在于，所述諧振金屬薄片內(nèi)部形成的空腔包括從前端到后端依次連續(xù)排列的具有預(yù)定寬度和高度的第一矩形空腔、第二矩形空腔和至少一個(gè)第三空腔；第一矩形空腔頂部與諧振金屬薄片頂部平齊；第二矩形空腔頂部與諧振金屬薄片頂部平齊；第三空腔包括兩個(gè)貫通的到諧振金屬薄片頂部和底部均有一定距離的第五矩形空腔和第六矩形空腔；諧振金屬薄片的底部與第一矩形空腔相對(duì)處為預(yù)定寬度和高度的矩形空白；諧振金屬薄片的底部還具有與第五空腔同對(duì)稱線，且有預(yù)定寬度和高度的矩形凹陷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的電容加載式內(nèi)置天線，其特征在于，第一矩型金屬薄片和第二矩型金屬薄片為所述翻蓋手機(jī)的主機(jī)主板PCB地和上翻蓋PCB地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電容加載式內(nèi)置天線，用于翻蓋手機(jī)，包括由第一矩型金屬薄片和第二矩型金屬薄片構(gòu)成的導(dǎo)體單元，還包括天線單元，設(shè)置于第一矩型金屬薄片的頂部，用于形成GSM諧振器；電容加載單元，設(shè)置于第一矩型金屬薄片的頂部，與天線單元電連接，用于形成DCS諧振器，并用于實(shí)現(xiàn)天線輸入阻抗的匹配。本發(fā)明的電容加載式內(nèi)置天線，天線單元和電容加載單元均為單面平面結(jié)構(gòu)，易于制造；電容加載單元和天線單元的有效集成，減小了天線、饋電總體積；天線對(duì)手機(jī)環(huán)境的自適應(yīng)阻抗匹配，穩(wěn)定了天線性能；當(dāng)回波損耗等于－8dB時(shí)，天線在0.92GHz、2.0GHz分別實(shí)現(xiàn)了70MHz和140MHz的阻抗帶寬。
文檔編號(hào)H01Q3/00GK1992429SQ20051013079
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者彭宏利 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司