專利名稱：帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線及其無線通訊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無線通信裝置的天線領(lǐng)域，更具體的說，改進(jìn)涉及的是一種帶十 字型高阻抗表面金屬條接地的天線及其無線通訊裝置。
背景技術(shù)：
無線通訊裝置在通訊過程中所發(fā)射的無線電波，使用戶暴露在可計(jì)量的射頻電磁 輻射中；如使用手機(jī)等移動(dòng)終端本身在通話時(shí)，往往會(huì)使頭部處于手機(jī)所發(fā)射的電磁輻射 場(chǎng)內(nèi)；為此，包括中國(guó)在內(nèi)的各國(guó)政府均制定了全面而安全的準(zhǔn)則和規(guī)范來管理和約束射 頻能源的暴露問題；其中，比吸收率(SAR，Specific Absorption Rate)就是很重要的一 個(gè)評(píng)估參數(shù)，意為電磁波吸收比值，是手機(jī)或無線通訊產(chǎn)品的電磁波能量吸收比值；通俗地 講，就是測(cè)量手機(jī)輻射對(duì)人體尤其是頭部的影響是否符合標(biāo)準(zhǔn)。這也是測(cè)量人體在使用移 動(dòng)終端時(shí)所吸收的射頻能量的數(shù)量的單位，用作對(duì)人體保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)。目前，移動(dòng)終端已經(jīng)被設(shè)計(jì)為能夠在這些極為嚴(yán)格的限度內(nèi)使用，因此各種用于 減小SAR的裝置和方法正被研發(fā)；例如，在移動(dòng)終端上附加吸收電磁波的材料，或者通過金 屬件的布置優(yōu)化射頻感應(yīng)電流，以及復(fù)雜的天線設(shè)計(jì)被用來降低比吸收率等等，但是，這些 設(shè)計(jì)方法往往受到移動(dòng)終端類型的影響很大，不具有通用性和普遍實(shí)用性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線及其無 線通訊裝置，既可降低天線對(duì)人體產(chǎn)生的輻射又不會(huì)對(duì)通訊質(zhì)量產(chǎn)生影響，還具有普遍適 用性。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，包括 天線輻射單元及其接地板；其中在接地板上間隔設(shè)置有多個(gè)高阻抗表面單元；每個(gè)高阻 抗表面單元均由兩條高阻抗表面金屬條交叉組成十字型；在十字型交叉處設(shè)置有高阻抗表 面過孔；高阻抗表面單元之間經(jīng)由高阻抗表面過孔相互連接。所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其中接地板為印刷電路板；高 阻抗表面單元位于印刷電路板表面；高阻抗表面過孔穿過印刷電路板設(shè)置。所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其中組成十字型高阻抗表面金 屬條的長(zhǎng)度為IOmm ；相鄰兩高阻抗表面金屬條之間的間距范圍在0. 5mnTl. 5mm之間，重疊 部分的長(zhǎng)度范圍為2. 5mnT3. 5mm。所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其中十字型高阻抗表面單元在 接地板上成行設(shè)置。所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其中至少一條高阻抗表面金屬 條與高阻抗表面單元形成的行相傾斜設(shè)置。所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其中十字型高阻抗表面單元在 接地板上成列設(shè)置。[0011]所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其中至少一條高阻抗表面金屬 條與高阻抗表面單元形成的列相傾斜設(shè)置。所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其中十字型高阻抗表面單元之 間相對(duì)應(yīng)的高阻抗金屬條平行設(shè)置。所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其中天線輻射單元為平面倒F 型天線。一種無線通訊裝置，包括外殼和通訊用的天線；天線設(shè)置在外殼內(nèi)部，包括天線輻 射單元及其接地板；其中在接地板上間隔設(shè)置有多個(gè)高阻抗表面單元；每個(gè)高阻抗表面 單元均由兩條高阻抗表面金屬條交叉組成十字型；在十字型交叉處設(shè)置有高阻抗表面過 孔；高阻抗表面單元之間經(jīng)由高阻抗表面過孔相互連接。本實(shí)用新型所提供的一種帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線及其無線通訊 裝置，由于采用了多個(gè)經(jīng)由高阻抗表面過孔連接的且由兩條高阻抗表面金屬條交叉組成十 字型高阻抗表面單元，一方面抑制或阻止了表面波沿其表面?zhèn)鞑?，另一方面同相位反射?垂直其表面入射的平面波；利用了高阻抗表面抑制表面波的特性，放置于天線周圍，降低了 對(duì)人頭方向的輻射，即降低了無線通訊裝置的天線在工作時(shí)對(duì)人體方向的輻射，減少了頭 部吸收的輻射能量，降低了比吸收率；同時(shí)不會(huì)削弱平面波的能量，避免對(duì)信號(hào)強(qiáng)度產(chǎn)生影 響，不會(huì)降低天線輻射性能，不會(huì)對(duì)通訊質(zhì)量產(chǎn)生影響，具有通用性和普遍適用性。

圖1是本實(shí)用新型帶十字型高阻抗表面金屬條接地天線結(jié)構(gòu)的立體示意圖。圖2是本實(shí)用新型中設(shè)置在接地板上的十字型高阻抗表面單元示意圖。圖3是本實(shí)用新型帶十字型高阻抗表面金屬條接地天線結(jié)構(gòu)的側(cè)視示意圖。圖4是本實(shí)用新型中設(shè)置在接地板上的十字型高阻抗表面單元的工作原理示意 圖。圖5是本實(shí)用新型中設(shè)置在接地板上的十字型高阻抗表面單元的等效電路示意 圖。圖6是本實(shí)用新型無線通訊裝置中的天線有無十字型高阻抗表面單元的回波損 耗測(cè)試曲線對(duì)比圖。圖7是本實(shí)用新型無線通訊裝置中的天線有無十字型高阻抗表面單元的比吸收 率測(cè)試曲線對(duì)比圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
和實(shí)施例加以詳細(xì)說明，所描述 的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。本實(shí)用新型的一種帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其具體實(shí)施方式
之 一，如圖1所示，包括天線輻射單元120及其接地板110 ；其中，在接地板110上間隔設(shè)置有 多個(gè)高阻抗表面單元；每個(gè)高阻抗表面單元均由兩條高阻抗表面金屬條130交叉組成十字 型；在十字型交叉處的高阻抗表面金屬條130上設(shè)置有高阻抗表面過孔160 ；高阻抗表面單 元之間的高阻抗表面金屬條130由其上的高阻抗表面過孔160相互連接。[0025]基于上述帶十字型高阻抗表面金屬條130接地的天線，本實(shí)用新型還提出了一種 無線通訊裝置，其具體實(shí)施方式
之一，包括外殼和通訊用的天線；天線設(shè)置在外殼內(nèi)部，包 括天線輻射單元120及其接地板110 ；其中，在接地板110上間隔設(shè)置有多個(gè)高阻抗表面單 元；每個(gè)高阻抗表面單元均由兩條高阻抗表面金屬條130交叉組成十字型；在十字型交叉 處的高阻抗表面金屬條130上設(shè)置有高阻抗表面過孔160 ；高阻抗表面單元之間的高阻抗 表面金屬條130由其上的高阻抗表面過孔160相互連接。本實(shí)用新型所述的高阻抗表面，指的是在天線的接地板110上構(gòu)建的可以阻止電 磁波傳播的表面結(jié)構(gòu)，即對(duì)某一頻段的表面波具有高阻抗特性；具體來說，一是對(duì)其表面?zhèn)?播的頻率位于其阻帶之內(nèi)的表面波具有抑制作用，或者說不支持頻段位于其阻帶之內(nèi)的表 面波的傳播；二是對(duì)垂直于其表面入射的頻率位于其阻帶之內(nèi)的平面波具有同相位反射的 效果，即反射波與入射波的相位沒有發(fā)生變化。本文所說的接地板110具體指的是整個(gè)印 刷電路板，而高阻抗表面替代的則是位于天線下方的部分接地板110。而對(duì)于垂直于金屬表面入射的平面波，金屬表面會(huì)使該平面波的相位發(fā)生180° 的相位變化，如果天線的接地板110是完整金屬，對(duì)其表面?zhèn)鞑サ谋砻娌?，不管頻率是否位 于其阻帶之內(nèi)，其對(duì)表面波的阻抗為零；與現(xiàn)有技術(shù)中的以完整的金屬板接地的天線及其 無線通訊裝置相比，本實(shí)用新型所提供的以高阻抗表面單元接地的天線及其無線通訊裝 置，由于采用了多個(gè)經(jīng)由高阻抗表面過孔160連接的且由兩條高阻抗表面金屬條130交叉 組成十字型高阻抗表面單元，一方面抑制或阻止了表面波沿其表面?zhèn)鞑ィ硪环矫嫱辔?反射了垂直其表面入射的平面波；利用了高阻抗表面抑制表面波的特性，放置于天線周圍， 降低了對(duì)人頭方向的輻射，即降低了無線通訊裝置的天線在工作時(shí)對(duì)人體方向的輻射，減 少了頭部吸收的輻射能量，降低了比吸收率；同時(shí)不會(huì)削弱平面波的能量，避免對(duì)信號(hào)強(qiáng)度 產(chǎn)生影響，不會(huì)降低天線輻射性能，不會(huì)對(duì)通訊質(zhì)量產(chǎn)生影響，具有通用性和普遍適用性。假設(shè)天線輻射單元120是一種平面倒F型天線，如圖1所示，天線輻射單元120上 有兩個(gè)終端開路的分支，其工作原理為四分之一波長(zhǎng)諧振；外側(cè)較寬長(zhǎng)度較短的是高頻分 支，內(nèi)側(cè)較窄長(zhǎng)度較長(zhǎng)的是低頻分支。通過天線輻射單元120的接地腳140和天線輻射單 元120的饋入腳150與印刷電路板的射頻收發(fā)電路相連接。在本實(shí)用新型帶十字型高阻抗表面金屬條130接地的天線及其無線通訊裝置的 優(yōu)選實(shí)施方式中，如圖2所示，接地板110為印刷電路板；高阻抗表面單元位于印刷電路板 表面；高阻抗表面過孔160穿過印刷電路板設(shè)置；利用印刷電路板表面上的覆銅層制作十 字型高阻抗表面金屬條130，以及利用印刷電路板上的通孔制作高阻抗表面過孔160。較好的是，如圖3所示，高阻抗表面過孔160穿過印刷電路板設(shè)置，十字型高阻抗 表面金屬條130通過其交叉處的高阻抗表面過孔160，與印刷電路板的下表面金屬層形成 電氣連接，以實(shí)現(xiàn)高阻抗表面單元的接地。具體的，十字型的高阻抗表面金屬條130設(shè)置在印刷電路板的上表面，印刷電路 板的下表面由完整的金屬層組成。十字型高阻抗表面金屬條130盡可能平鋪在金屬電路板 的上表面，特別是天線輻射單元120所覆蓋的下方區(qū)域，以替代原有的整塊金屬層作為天 線輻射單元120新的接地面，即實(shí)現(xiàn)將零歐姆的接地面過渡到阻抗無窮大的接地面。優(yōu)選地，如圖2所示，組成十字型高阻抗表面金屬條的長(zhǎng)度為IOmm ；相鄰兩高阻抗 表面金屬條之間的間距范圍在0. 5mnTl. 5mm之間，重疊部分的長(zhǎng)度范圍為2. 5mnT3. 5mm。[0033]進(jìn)一步地，十字型高阻抗表面單元在接地板110上成行設(shè)置；其中，至少一條高阻 抗表面金屬條130與高阻抗表面單元形成的行相傾斜設(shè)置。以及，十字型高阻抗表面單元 在接地板110上成列設(shè)置；其中，至少一條高阻抗表面金屬條130與高阻抗表面單元形成的 列相傾斜設(shè)置。優(yōu)選地，十字型高阻抗表面單元之間相對(duì)應(yīng)的高阻抗金屬條平行設(shè)置。當(dāng) 然，十字型高阻抗表面單元中的高阻抗表面金屬條130也可與高阻抗表面單元形成的行或 列相平行或相垂直設(shè)置。由于印刷電路板的介電常數(shù)以及厚度將會(huì)影響到十字型金屬條的結(jié)構(gòu)尺寸大小， 所以在設(shè)計(jì)時(shí)可通過調(diào)整十字型金屬條的長(zhǎng)度、寬度以及十字型金屬條之間的間隙，來優(yōu) 化高阻抗表面單元的工作頻帶，以使其位于通信制式的發(fā)射信道范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的天線及其無線通訊裝置的接地所采用的十字型高阻抗表面金屬條 130，該結(jié)構(gòu)的電磁特性可以用集總電路元件、電容和電感來描述。其等效電路參數(shù)表現(xiàn)為 并聯(lián)諧振的LC電路，如圖5所示，其作用可看作一種二維電濾波器以阻止電流沿其表面流 動(dòng)。如圖4所示，當(dāng)十字型金屬條連同接地過孔與電磁波相互作用時(shí)，在十字型金屬 條上將產(chǎn)生感應(yīng)電流，平行于頂部表面的電壓作用，導(dǎo)致在十字型金屬條的兩端累積出電 荷，因此可等效于電容效應(yīng)。而電荷在金屬過孔和印刷電路板的下表面之間來回流動(dòng)形成 電流環(huán)路，同電流聯(lián)系在一起的是磁場(chǎng)和電感，其電容和電感的示意圖如圖4所示，其等效 諧振電路如圖5所示。在低于諧振頻率時(shí)表面阻抗呈現(xiàn)電感性，而在高于諧振頻率時(shí)，表面阻抗呈現(xiàn)電 容性，在諧振頻率附近，表面阻抗是很大的值，等效為無窮大。設(shè)計(jì)過程中，若使十字型金屬 片連同過孔的單元結(jié)構(gòu)諧振在通信制式的無線發(fā)射信道的頻帶內(nèi)，則該結(jié)構(gòu)將在此頻帶內(nèi) 形成無限大的阻抗，阻止射頻表面電流的通過，從而減小該頻帶內(nèi)的比吸收率。如圖6所示，虛線A為有高阻抗表面單元接地的情況下平面倒F型天線的回波損 耗測(cè)試曲線圖，實(shí)線B為無高阻抗表面單元接地的情況下平面倒F型天線的回波損耗測(cè)試 曲線圖；從曲線A上看，加載十字型高阻抗表面金屬條130以及高阻抗表面過孔160對(duì)回波 損耗的影響并不大，由此保證了輻射性能基本不受影響。如圖7所示，虛線A為有高阻抗表面單元接地的情況下平面倒F型天線的比吸收 率測(cè)試曲線圖，實(shí)線B為無高阻抗表面單元接地的情況下平面倒F型天線的比吸收率測(cè)試 曲線圖；從虛線A上看，加載十字型高阻抗表面金屬條130以及高阻抗表面過孔160有效地 降低比吸收率，較同頻點(diǎn)的比吸收率均可下降35%左右。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不足以限制本實(shí) 用新型的技術(shù)方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，可以根 據(jù)上述說明加以增減、替換、變換或改進(jìn)，例如，天線輻射單元120包括單不限于是平面型 倒F型天線，也可以是多頻段天線等，而所有這些增減、替換、變換或改進(jìn)后的技術(shù)方案，都 應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，包括天線輻射單元及其接地板；其特 征在于在接地板上間隔設(shè)置有多個(gè)高阻抗表面單元；每個(gè)高阻抗表面單元均由兩條高阻 抗表面金屬條交叉組成十字型；在十字型交叉處設(shè)置有高阻抗表面過孔；高阻抗表面單元 之間經(jīng)由高阻抗表面過孔相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其特征在于接地 板為印刷電路板；高阻抗表面單元位于印刷電路板表面；高阻抗表面過孔穿過印刷電路板 設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其特征在于組 成十字型高阻抗表面金屬條的長(zhǎng)度為IOmm ；相鄰兩高阻抗表面金屬條之間的間距范圍在 0. 5mm" 1. 5mm之間，重疊部分的長(zhǎng)度范圍為2. 5mnT3. 5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其特征在于十字 型高阻抗表面單元在接地板上成行設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其特征在于至少 一條高阻抗表面金屬條與高阻抗表面單元形成的行相傾斜設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其特征在于十字 型高阻抗表面單元在接地板上成列設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其特征在于至少 一條高阻抗表面金屬條與高阻抗表面單元形成的列相傾斜設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其特征在于十字 型高阻抗表面單元之間相對(duì)應(yīng)的高阻抗金屬條平行設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一所述的帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線，其特征 在于天線輻射單元為平面倒F型天線。
10.一種無線通訊裝置，包括外殼和通訊用的天線；天線設(shè)置在外殼內(nèi)部，包括天線輻 射單元及其接地板；其特征在于在接地板上間隔設(shè)置有多個(gè)高阻抗表面單元；每個(gè)高阻 抗表面單元均由兩條高阻抗表面金屬條交叉組成十字型；在十字型交叉處設(shè)置有高阻抗表 面過孔；高阻抗表面單元之間經(jīng)由高阻抗表面過孔相互連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了帶十字型高阻抗表面金屬條接地的天線及其無線通訊裝置，天線設(shè)置在外殼內(nèi)部，包括天線輻射單元及其接地板；在接地板上間隔設(shè)置有多個(gè)高阻抗表面單元；每個(gè)高阻抗表面單元均由兩條高阻抗表面金屬條交叉組成十字型；在十字型交叉處設(shè)置有高阻抗表面過孔，用于連接高阻抗表面單元之間的高阻抗表面金屬條。由于采用了多個(gè)十字型高阻抗表面單元，一方面抑制或阻止了表面波沿其表面?zhèn)鞑ィ硪环矫嫱辔环瓷淞舜怪逼浔砻嫒肷涞钠矫娌?；利用了高阻抗表面抑制表面波的特性，放置于天線周圍，降低了對(duì)人頭方向的輻射，減少了頭部吸收的輻射能量，降低了比吸收率；同時(shí)不會(huì)降低天線輻射性能，不會(huì)對(duì)通訊質(zhì)量產(chǎn)生影響，具有通用性和普遍適用性。
文檔編號(hào)H01Q1/48GK201918509SQ20102064565
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者張蓮 申請(qǐng)人:惠州Tcl移動(dòng)通信有限公司