專利名稱：多頻印刷電路板天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種多頻印刷電路板天線。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的手機天線大多采用支架型天線，基本都只包含900MHz和1800MHz兩個常用的通話頻段。然而，隨著通信技術(shù)的發(fā)展以及手機功能的多樣化，手機不再局限于通話功能，并開始逐漸進一步涵蓋GPS導航、WIFI、藍牙數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽@就要求手機天線能夠支持更多的頻段。如果分別針對這些功能設(shè)計天線，則需要更多的元器件來支持不同的天線，從而需要占用很大的空間。這將導致手機的體積過大。為了實現(xiàn)手機的小型化(例如，便攜、超薄)，其中的一種解決方案是使得手機天線小型化。然而，手機天線過小會導致發(fā)射及接收效率較低的問題，可能造成用戶在山區(qū)、 地下停車場等一些信號弱的區(qū)域存在掉話的問題。近來，提出了 PEA (PCB embedded antenna,印刷電路板嵌入式天線)天線技術(shù)，通過將天線嵌入PCB板來實現(xiàn)天線的小型化。然而，在現(xiàn)有的PEA天線中，為了實現(xiàn)雙頻功能，通常采用分支設(shè)計的方法，即，從饋點端分支出分別用于兩個頻段的兩段印刷天線。因此，現(xiàn)有的PEA技術(shù)需要較大的空間來容納不同頻段的天線，當需要支持更多個頻段時，需要為每個頻段的天線配置空間，這阻礙了手機等通信設(shè)備的小型化。因此，需要一種能夠以更小的空間來實現(xiàn)多頻收發(fā)功能的天線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多頻印刷電路板天線，其能夠在較小的空間內(nèi)實現(xiàn)對多個頻段的支持。本發(fā)明的一方面提供一種多頻印刷電路板天線，用于在N個頻段上收發(fā)信號，N為大于1的自然數(shù)，其特征在于，包括串聯(lián)的N段微帶天線，其中，相鄰的兩段微帶天線之間串聯(lián)有一個電感器。另一方面，第1段微帶天線的長度L(I) = 0. 25X (c/f (1))，第i段微帶天線的長度L⑴=0. 25 X (c/f (i)) -0. 25 X (c/f (i_l))，其中，c表示光速，f (1)表示所述N個頻段中的最高頻段的中心頻率，f(i)表示所述N個頻段中的第i高頻段的中心頻率，i為大于1 并小于N+1的自然數(shù)，其中，第i段微帶天線和第i_l段微帶天線之間串聯(lián)有一個電感器， 其中，第1段微帶天線的沒有連接電感器的一端連接到饋點端。另一方面，第i段微帶天線與第i-Ι段微帶天線之間的電感器可具有使得所述多頻印刷電路板天線的N個諧振點分別位于所述N個頻段的中心頻率處的電感值。另一方面，至少一段微帶天線中的每段微帶天線的至少一部分可由架空的金屬片代替。
另一方面，所述至少一段微帶天線可以為所述N段微帶天線中的最靠近所述多頻印刷電路板天線的末端的至少一段微帶天線。另一方面，N= 2，f (1) = 1800MHz, f (2) = 900MHz。另一方面，饋點端的阻抗為50歐姆，第1段微帶天線與第2段微帶天線之間的電感器的電感值為8nH。另一方面，所述每段微帶天線的至少一部分可靠近每段微帶天線的末端。另一方面，每段微帶天線可存在轉(zhuǎn)折部分。另一方面，所述轉(zhuǎn)折部分的線寬可與微帶天線的其他部分的線寬相等或不相等。另一方面，第k段微帶天線的長度可以為L(k)+6，其中，6為根據(jù)印刷電路板介質(zhì)、電感元件和周邊環(huán)境的寄生參數(shù)的影響確定的長度校正值，k為1至N的自然數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的印刷電路板天線，其主體為印刷在PCB板上的微帶天線，降低了對立體空間的占用水平。同時，通過在微帶天線中設(shè)置電感器，從而實現(xiàn)了在一條天線中支持多個頻段的效果，極大降低了天線所占用的空間。在給定相同天線設(shè)計空間的情況下，與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的印刷電路板天線可以獲得更大的輻射面積以及更高的輻射效率。此外，通過進一步使用架空的金屬片來代替部分微帶天線，提高了低頻段的輻射效率。


通過下面結(jié)合附圖進行的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特點和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的雙頻印刷電路板天線的視圖；圖加示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的雙頻印刷電路板天線的俯視圖；圖2b示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的雙頻印刷電路板天線的側(cè)視圖；圖2c示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的雙頻印刷電路板天線的正視圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的雙頻印刷電路板天線的立體示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)在，將參照附圖更充分地描述本發(fā)明的示例實施例，其中，相同的標號表示相同的元件。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的雙頻印刷電路板天線，該雙頻印刷電路板天線可支持兩個頻段。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的雙頻印刷電路板天線從饋點端101出發(fā)，在PCB(印刷電路板)板上形成第一段微帶天線，第一段微帶天線的起始和結(jié)束位置分別由虛線102和 103示出。第一段微帶天線的長度約為L(I) =0.25X(c/f(l))，其中，c表示光速，f(l)表示兩個頻段中的較高頻段的中心頻率(例如，1800MHz)。第一段微帶天線的結(jié)束位置串聯(lián)到電感器104的一端。從電感器104的另一端出發(fā)，在PCB板上形成第二段微帶天線，第二段微帶天線的起始和結(jié)束位置分別由虛線106和 107示出。第二段微帶天線的長度約為L(2) =0.25X(c/f^2))-L(l)，其中，f(2)表示兩個頻段中的較低頻段的中心頻率(例如，900MHz)。這樣，在PCB板上形成的微帶天線的長度為大約L(I)+L (2)。
此外，雙頻印刷電路板天線通過接地線100接地。優(yōu)選地，在第一微帶天線的接近饋點端101的位置延伸出接地線100。由于電感器104的阻頻特性(S卩，阻高頻通低頻)，PCB板上的長度為大約 L(I)+L(2)的微帶天線相當于兩條天線，即，等效長度為L(I)的高頻段諧振微帶天線和等效長度為L(1)+LQ)的低頻段諧振微帶天線。在f(l) = 1800MHz, f (2) = 900MHz 的情況下，L(I)約為 41mm, L(2)約為 41mm。電感器104的電感值的大小會直接影響到用于高頻帶和低頻帶的諧振點。電感器 104的電感值過大會使得用于低頻帶的諧振點劣化，而電感器104的電感值過小會使得用于高頻帶的諧振點劣化。在理想的情況下，電感器104的理想電感值L = ΖΛ2 X π X f ( )，其中，Z為饋點端101的阻抗。然而，由于各種外界因素的影響，該理想電感值不能使得雙頻印刷電路板天線具有設(shè)計的諧振點1800MHz和900MHz。因此，在實際設(shè)計中，通常采用試驗的方式來確定使得雙頻印刷電路板天線具有設(shè)計的諧振點的電感值，而非使用理想電感值。在f (1) = 1800MHz, f (2) = 900MHz的情況下，當Z = 50歐姆時，優(yōu)選地將電感器 104的電感值設(shè)置為8nH。此時，電感器104使得印刷電路板天線具有大約1800MHz和大約 900MHz的兩個諧振點。優(yōu)選地，微帶天線的寬度與電感的焊盤寬度相同。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了實現(xiàn)兩個頻段，需要同時在PCB板形成兩條微帶天線，其中， 一條微帶天線的長度為L (1)，用于實現(xiàn)高頻段；另一條微帶天線的長度為L (1) +U2)，用于實現(xiàn)低頻段。即，需要長度為2XL(1)+U2)的微帶天線。而在本發(fā)明中，通過長度為大約 L(I)+L (2)的微帶天線便可實現(xiàn)兩個頻段，從而減小微帶天線的長度并降低了形成天線所
需的空間。在另一實施例中，可根據(jù)PCB板的介質(zhì)、電感元件和周邊環(huán)境的寄生參數(shù)的影響對確定的天線長度進行校正，以實現(xiàn)最佳諧振。在另一實施例中，微帶天線中可存在轉(zhuǎn)折或蜿蜒部分(例如，圖1所示的轉(zhuǎn)折部分 108和109)，可通過調(diào)整轉(zhuǎn)折或蜿蜒部分的線寬來實現(xiàn)微帶天線的有效長度的調(diào)整，從而調(diào)整諧振點。在實際設(shè)計中，天線所占的總面積可能是固定的，通過在微帶天線中設(shè)置轉(zhuǎn)折部分并調(diào)整轉(zhuǎn)折部分的線寬可以靈活地調(diào)整微帶天線的有效長度。如圖1所示，當轉(zhuǎn)折部分108和109的線寬沿向上的方向變寬或者變窄時，可使得第一段微帶天線的有效長度變長；當轉(zhuǎn)折部分108和109的線寬沿向下的方向變寬或者變窄時，可使得第一段微帶天線的有效長度變短。圖2a、圖2b、圖2c和圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的雙頻印刷電路板天線。在圖2a、圖2b、圖2c和圖3示出的雙頻印刷電路板天線中，利用一段架空的金屬片105來代替第二段微帶天線的一部分。應(yīng)該理解，金屬片105的水平長度和豎直長度之和等于替代的這部分微帶天線的長度。在圖1示出的雙頻印刷電路板天線中，第一段微帶天線和第二段微帶天線都用于低頻段，然而第二段微帶天線的末端輻射特性相對較差，通過金屬片105能夠有效地提高低頻輻射特性。同時，與圖1示出的雙頻印刷電路板天線相比，由于金屬片105被架空，因此能夠減小整個天線在PCB板上所占用的面積。
在附圖中示出金屬片105位于第二段微帶天線的中部。優(yōu)選地，金屬片105設(shè)置在第二段微帶天線的靠近末端(即，結(jié)束端)的位置。金屬片105可以采用不銹鋼，其強度高，耐損。此外，金屬片105也可以采用銅，其輻射效果更好，但強度相對低，并且抗腐蝕性不如不銹鋼。此外，金屬片105也可以采用其他的金屬。在f (1) = 1800MHz, f (2) = 900MHz的情況下，例如，可將第二段微帶天線中的 20mm使用金屬片105替代。以上示出了實現(xiàn)雙頻印刷電路板天線的實施例，然而本發(fā)明不限于此。根據(jù)本發(fā)明可以實現(xiàn)能夠支持更多頻段的印刷電路板天線。在一個實施例中，實現(xiàn)支持在N(N為大于1的自然數(shù))個頻段上收發(fā)信號的N頻段印刷電路板天線，該N頻段印刷電路板天線包括依次串聯(lián)的N段微帶天線，其中，相鄰的兩段微帶天線之間串聯(lián)有一個電感器，這樣存在N-I個電感器。由于N-I個電感器的作用， 整個N頻段印刷電路板天線支持N個頻段，每個頻段對應(yīng)一個諧振點。類似于圖1所示的第一微帶天線，所述N段微帶天線中的第1段微帶天線的長度 L(I) =0.25X(c/f(l))，用于支持N個頻段中的最高頻段。第1段微帶天線的沒有串聯(lián)電感器的一端連接到饋點端。此時，f (1)表示所述N個頻段中的最高頻段的中心頻率。N段微帶天線中的第i段微帶天線的長度L(i) = 0. 25X (c/f(i))-0. 25X (c/ f (i-1))，其中，f (i)表示所述N個頻段中的第i高頻段(即，N個頻段中頻段水平排名第i 的頻段)的中心頻率，i為大于1并小于N+1的自然數(shù)。第i段微帶天線與第i-Ι段微帶天線之間的電感器的理想電感值L(i-l) = Z/ (2 X π Xf(i))。優(yōu)選地，采用試驗的方式來確定第i段微帶天線與第i-Ι段微帶天線之間的電感器(即，N-I個電感器)的電感值，使得印刷電路板天線的N個諧振點分別位于所述N個頻段的中心頻率處。此外，類似于圖3示出的實施例，可在用于較低頻段的至少一段微帶天線中采用架空的金屬片來代替所述至少一段微帶天線中的每段的至少一部分微帶天線。另外，根據(jù)實際的設(shè)計環(huán)境，也可在用于高頻段的部分段微帶天線(例如，第1段)中采用架空的金屬片。優(yōu)選地，在所述N段微帶天線中的位于最末端的幾段微帶天線采用架空的金屬片。優(yōu)選地，被架空的金屬片所代替的那部分微帶天線位于或靠近該部分微帶天線所在的那段微帶天線的末端。在另外的實施例中，考慮印刷電路板介質(zhì)、電感元件和周邊環(huán)境的影響來進一步校正微帶天線的長度。此時，第k段微帶天線的長度為L(k)+6，其中，6為根據(jù)印刷電路板介質(zhì)、電感元件和周邊環(huán)境的寄生參數(shù)的影響確定的長度校正值。該長度校正值可以通過理論計算以及試驗獲得，k為1至N的自然數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的印刷電路板天線，其主體為印刷在PCB板上的微帶天線，降低了對立體空間的占用水平。同時，通過在微帶天線中設(shè)置電感器，從而實現(xiàn)了在一條天線中支持多個頻段的效果，極大降低了天線所占用的空間。在給定相同天線設(shè)計空間的情況下，與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的印刷電路板天線可以獲得更大的輻射面積，提高了輻射效率。此外，通過進一步使用架空的金屬片來代替部分微帶天線，提高了低頻段的輻射效率。
盡管已經(jīng)參照其示例性實施例具體顯示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進行形式和細節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種多頻印刷電路板天線，用于在N個頻段上收發(fā)信號，N為大于1的自然數(shù)，其特征在于，包括串聯(lián)的N段微帶天線，其中，相鄰的兩段微帶天線之間串聯(lián)有一個電感器。
2.如權(quán)利要求1所述的多頻印刷電路板天線，其特征在于，第1段微帶天線的長度 L(I) =0.25X(c/f(l))，第 i 段微帶天線的長度 L(i) = 0. 25 X (c/f (i))-0. 25 X (c/ f(i-l))，其中，c表示光速，f(l)表示所述N個頻段中的最高頻段的中心頻率，f(i)表示所述N 個頻段中的第i高頻段的中心頻率，i為大于1并小于N+1的自然數(shù)，其中，第i段微帶天線和第i_l段微帶天線之間串聯(lián)有一個電感器，其中，第1段微帶天線的沒有連接電感器的一端連接到饋點端。
3.如權(quán)利要求2所述的多頻印刷電路板天線，其特征在于，第i段微帶天線與第i-Ι段微帶天線之間的電感器具有使得所述多頻印刷電路板天線的N個諧振點分別位于所述N個頻段的中心頻率處的電感值。
4.如權(quán)利要求2所述的多頻印刷電路板天線，其特征在于，至少一段微帶天線中的每段微帶天線的至少一部分由架空的金屬片代替。
5.如權(quán)利要求4所述的多頻印刷電路板天線，其特征在于，所述至少一段微帶天線為所述N段微帶天線中的最靠近所述多頻印刷電路板天線的末端的至少一段微帶天線。
6.如權(quán)利要求3所述的多頻印刷電路板天線，其特征在于，N= 2，f⑴=1800MHz, f (2) = 900MHz。
7.如權(quán)利要求6所述的多頻印刷電路板天線，其特征在于，饋點端的阻抗為50歐姆，第 1段微帶天線與第2段微帶天線之間的電感器的電感值為8nH。
8.如權(quán)利要求4所述的多頻印刷電路板天線，其特征在于，所述每段微帶天線的至少一部分靠近每段微帶天線的末端。
9.如權(quán)利要求1所述的多頻印刷電路板天線，其特征在于，每段微帶天線存在轉(zhuǎn)折部分。
10.如權(quán)利要求9所述的多頻印刷電路板天線，其特征在于，所述轉(zhuǎn)折部分的線寬與微帶天線的其他部分的線寬相等或不相等。
11.如權(quán)利要求2所述的多頻印刷電路板天線，其特征在于，第k段微帶天線的長度為 L(k)+6，其中，6為根據(jù)印刷電路板介質(zhì)、電感元件和周邊環(huán)境的寄生參數(shù)的影響確定的長度校正值，k為1至N的自然數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種多頻印刷電路板天線，其能夠在N個頻段上收發(fā)信號，N為大于1的自然數(shù)，其特征在于包括串聯(lián)的N段微帶天線，其中，相鄰的兩段微帶天線之間串聯(lián)有一個電感器。在相同空間占用情況下，與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的印刷電路板天線可以獲得更大的輻射面積以及更高的輻射效率。
文檔編號H01Q9/04GK102570061SQ20101062303
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者周煜, 文武, 黃曉泓, 黃柱光 申請人:三星電子株式會社, 廣州三星通信技術(shù)研究有限公司