專利名稱：印刷寬帶終端天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種寬帶終端天線。
背景技術(shù)：
目前，移動通信技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)使我們之間的空間距離感越來越小，利用較小的相關(guān)電子技術(shù)產(chǎn)品，我們可以隨時和另一方交換信息，這離不開天線的使用。同時，隨著個人通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，人們對于無線產(chǎn)品的要求也越來越苛刻，這主要體現(xiàn)在兩方面寬帶化、小型化。特別是高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以及軍用寬帶無線系統(tǒng)的發(fā)展，要求天線具有更寬的帶寬。鑒于此，為了提高無線通信收、發(fā)系統(tǒng)的工作性能和工作效率，寬頻帶、多頻帶電小天線的研究和開發(fā)日益成為天線研究領(lǐng)域中一個很重要的課題。2G(第二代移動通信技術(shù))、3G(第三代移動通信技術(shù))以及4G(第四代移動通信技術(shù))均包括低頻、高頻兩個通信頻段。其中，2G的兩個通信頻段為880-960MHz， 1710-1880MHz ；3G的兩個通信頻段為8M_960MHz，1710_2170MHz ；4G的兩個通信頻段為 698-960MHz,1710_2690MHz。現(xiàn)在的手機(jī)天線主要是PIFA(平面倒F型天線)形式的，由電連接的2組金屬條組構(gòu)成，一組較長金屬條組工作在低頻，另一組較短金屬條組工作在高頻，當(dāng)金屬條組中的金屬帶線的長度是某一頻點(diǎn)對應(yīng)波長的1/4時，則金屬帶線產(chǎn)生該頻點(diǎn)頻率的諧振，要使得工作在某一頻點(diǎn)的金屬帶線擴(kuò)展至一個頻段，需要進(jìn)行帶寬擴(kuò)展。要使得工作在低頻的一組金屬條組由某一頻點(diǎn)擴(kuò)展至698-960MHZ的頻率范圍，工作在高頻的一組金屬條組由某一頻點(diǎn)擴(kuò)展至1710-2690MHZ的頻率范圍，金屬條組中需要有3個以上的金屬帶線以產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)量的諧振，并通過設(shè)置匹配電路，使用特殊的基板材料來拓寬該金屬條組的帶寬。阻抗匹配用于調(diào)節(jié)進(jìn)入天線中的某一頻點(diǎn)電磁波的反射率，當(dāng)阻抗匹配適當(dāng)，進(jìn)入天線中該頻點(diǎn)的電磁波反射率就低，電磁波能夠很好地輻射出去?，F(xiàn)有的匹配電路是由集總元件，如貼片電感、電容形成，這種由集總元件構(gòu)成的匹配電路僅能對某一頻點(diǎn)進(jìn)行阻抗匹配。工作在高頻的金屬條組需要3個以上的金屬帶線產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)量的諧振頻點(diǎn)，通過阻抗匹配后， 才能將金屬條組帶寬擴(kuò)展至1710-2690MHZ。如何進(jìn)一步在有限范圍內(nèi)，使得終端天線有足夠?qū)挼墓ぷ鲙挘员銤M足新一代移動通信網(wǎng)絡(luò)對天線效率以及在更小空間內(nèi)工作的需求，有待解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種占用空間更小的印刷寬帶終端天線，包括第一彎折金屬條組、第二彎折金屬條組、接地線、接地片、微帶饋線、印刷電路板以及金屬地；第一彎折金屬條組與第二彎折金屬條組之間有縫隙；所述接地線一端連接所述第二彎折金屬條組，接地線的另一端連接所述接地片的一端，所述接地片的另一端連接所述金屬地；所述微帶饋線一端連接所述第一彎折金屬條組，另一端連接天線所在電子設(shè)備的前端射頻模塊；第一彎折金屬條組與第二彎折金屬條組之間有預(yù)定長度、寬度的縫隙；所述第一彎折金屬條組、第二彎折金屬條組分別由兩條彎折金屬帶線組成；微帶饋線向第一彎折金屬條組直接饋電，在第一彎折金屬條組上激勵起高頻電流形成諧振，再通過第一彎折金屬條組與第二彎折金屬條組之間縫隙的容性耦合激勵起第二彎折金屬條組上的高頻電流形成諧振。本發(fā)明中第一彎折金屬條組與第二彎折金屬條組不直接相連。第一彎折金屬條組通過微帶饋線的激勵形成高頻電流，進(jìn)而通過第一彎折金屬條組與第二彎折金屬條組之間的縫隙的容性耦合激勵起第二彎折金屬條組上的高頻電流，最后形成空間傳播的電磁波。 兩金屬條組之間的縫隙相當(dāng)于一個電容，兩組間縫隙間隔越大，電容越小，耦合量越?。豢p隙間隔越小，耦合量越大，耦合量的大小與縫隙的長度和寬度成正相關(guān)。當(dāng)兩彎折金屬條組分別達(dá)到其各自的諧振電長度時，就會產(chǎn)生相應(yīng)頻率的諧振。再通過調(diào)節(jié)縫隙耦合寬度 (即是控制耦合量的大小)來調(diào)整阻抗匹配，使得最終能夠達(dá)到有效覆蓋(698-960MHZ以及 1710-2690MHz)帶寬的要求。現(xiàn)有天線的匹配電路是使用集總元件，如貼片電感、電容形成的。使用集總元件僅能對某一頻點(diǎn)進(jìn)行匹配，形成較小的帶寬拓展；而本發(fā)明是根據(jù)兩金屬條組間縫隙的分布參數(shù)效應(yīng)，對多個頻點(diǎn)進(jìn)行匹配，從而較大范圍地拓展帶寬。于是，這樣可以減小天線所占尺寸，且本發(fā)明無需使用專門的匹配電路與特殊基板材料。本發(fā)明實(shí)施例彎折金屬條組的尺寸、第一組彎折金屬條組和第二組彎折金屬條組之間的縫隙寬度、接地線和接地片的位置和寬度、印刷電路板的尺寸以及印刷在印刷板金屬地的尺寸都是可以通過常規(guī)實(shí)驗(yàn)，視具體的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行調(diào)整而得到最優(yōu)值。具體的，組成第一彎折金屬條組的兩條彎折金屬帶線均短于組成第二彎折金屬條組的兩條彎折金屬帶線，第一彎折金屬條組上產(chǎn)生高頻諧振，第二彎折金屬條組上產(chǎn)生低頻諧振；或者，組成第一彎折金屬條組的兩條彎折金屬帶線均長于組成第二彎折金屬條組的兩條彎折金屬帶線，第一彎折金屬條組上產(chǎn)生低頻諧振，第二彎折金屬條組上產(chǎn)生高頻諧振。具體的，所述彎折金屬帶線由2條或2條以上的金屬條以彎折角度相連構(gòu)成；所述金屬條為寬度均勻或者非均勻的金屬條。彎折角度可根據(jù)印刷電路板以及天線所在電子設(shè)備的形狀而進(jìn)行調(diào)整。通常情況下，正交角度最能節(jié)省空間。具體的，所述第一彎折金屬條組、第二彎折金屬條組位于印刷電路板的同一側(cè)；印制板金屬地位于印刷電路板的另一側(cè)。具體的，所述微帶饋線為50歐姆微帶饋線。所述微帶饋線與天線所在電子設(shè)備的前端射頻模塊是電連接或壓疊式連接。本發(fā)明的有益效果是，能夠在較小的空間內(nèi)獲得較寬的工作帶寬，不需要使用特殊材料的印刷電路板，同時可以獲得較高的天線效率，并且具有容易加工和易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，更加適合民用批量生產(chǎn)。


圖1為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)透視示意圖；圖2為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)透視示意圖。
具體實(shí)施例方式以下兩個實(shí)施例均以第一彎折金屬條組上產(chǎn)生高頻諧振，第二彎折金屬條組上產(chǎn)生低頻諧振的情況為例，反之，同理。實(shí)施例1如圖1所示，終端天線包括第一彎折金屬條組(10、11、12)、第二彎折金屬條組 (20、21、22、23、24、25)、接地線30、接地片40、50歐姆微帶饋線50、印刷電路板60以及印刷在印刷電路板另一面的金屬地70 ；接地線30的一端連接上述的第二彎折金屬條組O0、21、22、23、24、25)，另一端連接接地片40，接地片40的另一端連接金屬地70 ；接地線30的一端連接第二彎折金屬條組(20、21、22、23、對、2幻的一個邊緣，或者連接第二彎折金屬條組(20、21、22、23、對、2幻的某一表面；接地線30的另一端可以連接接地片40的一個邊緣，或者連接接地片40的表面；50歐姆微帶饋線50的一端連接第一金屬條10，另一端連接天線所在電子設(shè)備的前端射頻模塊；50歐姆微帶饋線50與第一金屬條10連接的位置點(diǎn)、以及50歐姆微帶饋線 50的寬度和長度可以依據(jù)實(shí)際的調(diào)試結(jié)果進(jìn)行合理地設(shè)計。金屬地70可以是具有一定寬度的金屬線，也可以是長方形、正方形或者其他形狀，具體可以由實(shí)際的印制板的形狀來確定金屬地70的形狀。第一彎折金屬條組(10、11、12)和第二彎折金屬條組(20、21、22、23、24、25)之間存在縫隙；第一彎折金屬條組(10、11、1幻通過50歐姆微帶饋線50可以激勵起高頻電流， 進(jìn)而通過第一彎折金屬條組(10、11、1幻與第二彎折金屬條組O0、21、22、23、24、25)之間的縫隙耦合激勵起第二彎折金屬條組(20、21、22、23、對、2幻上的高頻電流，最后形成空間傳播的電磁波。第一彎折金屬條組(10、11、1幻和第二彎折金屬條組(20、21、22、23、Μ、25) 均為非封閉的構(gòu)造，即，第一彎折金屬條組(10、11、12)和第二彎折金屬條組00、21、22、 23、24、25)不是閉合的環(huán)形。第一彎折金屬條組(10、11、12)、第二彎折金屬條組(20、21、22、23、24、25)、接地線30、接地片40以及50歐姆微帶饋線50構(gòu)成了該天線的主體結(jié)構(gòu)。天線主體結(jié)構(gòu)與印刷電路板60以及印制板金屬地70 —起構(gòu)成整個天線輻射系統(tǒng)。天線主體結(jié)構(gòu)與金屬地70 之間的位置關(guān)系是本領(lǐng)域所公知的，即天線主體結(jié)構(gòu)與金屬地70之間存在一層絕緣的印刷電路板(又稱基片材料)，在此不再贅述。50歐姆微帶饋線50與具體的電子設(shè)備前端射頻模塊之間可以是電連接(直接焊接連接)，或者，是壓疊式連接(接觸式連接)。第一彎折金屬條組(10、11、1幻主要由兩條較短的彎折金屬帶線連接形成，其中一條彎折金屬帶線(10-11)由第一金屬條10、第二金屬條11組成，第一金屬條與第二金屬條正交相連；另一條彎折金屬帶線(11-12)由第二金屬條11、第三金屬條12組成，第二金屬條與第三金屬條正交相連；這兩條彎折金屬帶線的主要作用是在高頻處產(chǎn)生兩個諧振， 形成基本的高頻帶寬(17104690ΜΗζ)。第二彎折金屬條組O0、21、22、23、24、25)主要由兩條較長的彎折金屬帶線連接形成，其中一條彎折金屬帶線00-21-2 由第四金屬條20、第五金屬條21、第六金屬條22 組成，第四金屬條與第五金屬條正交相連，第五金屬條與第六金屬條正交相連；另一條彎折金屬帶線Q0-23-24-25)由第四金屬條20、第七金屬條23、第八金屬條M、第九金屬條25 組成，第四金屬條與第七金屬條正交相連，第七金屬條與第八金屬條正交相連，第八金屬條與第九金屬條正交相連；這兩條彎折金屬帶線的主要作用是在低頻處產(chǎn)生兩個諧振，形成基本的低頻帶寬(698-960MHZ)。通過調(diào)節(jié)第一彎折金屬條組(10、11、12)和第二彎折金屬條組00、21、22、23、24、 25)之間的縫隙寬度(即是控制耦合量得大小)進(jìn)一步調(diào)整高頻段阻抗匹配與低頻段的阻抗匹配，使其最終能夠達(dá)到有效覆蓋1710-2690MHZ的高頻帶寬、698_960MHz的低頻帶寬的要求。第一彎折金屬條組與第二彎折金屬條的縫隙存在于第三金屬條12和第四金屬條20 之間；第一金屬條10和第九金屬條25之間。上述彎折金屬條組除由各自獨(dú)立多個金屬條經(jīng)電連接得到，還可以由一根金屬條進(jìn)行折疊后得到。組成金屬條組的金屬條可以是寬度均勻的或者非均勻的。各金屬條的寬度和長度之和與產(chǎn)生的諧振頻率成反比，即金屬條的寬度越寬或長度越長，在該金屬條上產(chǎn)生的諧振頻率越低。各金屬條的寬度和長度的具體取值可通過實(shí)際的調(diào)試結(jié)果進(jìn)行合理設(shè)計。實(shí)施例2如圖2所示的終端天線是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化得到的。為了使得調(diào)試結(jié)果達(dá)到最優(yōu)并且進(jìn)一步縮小天線所占面積，圖2所示的終端天線把原來的第二金屬條11、 第三金屬條12分別往下延長了一段距離，第二金屬條10由第一金屬條組件111、第二金屬條組件112組成，第一金屬條組件與第二金屬條組件正交相連；第三金屬條12由第三金屬條組件121、第四金屬條組件122組成，第三金屬條組件與第四金屬條組件正交相連；延長金屬條的作用在于延長相應(yīng)頻點(diǎn)的諧振長度，使得諧振點(diǎn)左移(調(diào)低諧振頻率)，同時，延長的第三金屬條12與第七金屬條23之間的耦合量增加，影響了第三金屬條12和第四金屬條20以及第七金屬條23之間的耦合量的大小，進(jìn)而能夠調(diào)整天線的輸入阻抗，優(yōu)化天線的匹配，使得天線的工作帶寬更寬，并能有效縮小天線所占的面積。第八金屬條M由第五金屬條組件Ml、第六金屬條組件對2、第七金屬條組件M3、第八金屬條組件M4、第九金屬條組件245組成，第五金屬條組件與第六金屬條組件正交相連，第六金屬條組件與第七金屬條組件正交相連，第七金屬條組件與第八金屬條組件正交相連，第八金屬條組件與第九金屬條組件正交相連。第八金屬條M被折彎成“幾”字型，這樣也可以有效增加帶線的長度， 以便充分利用天線面積。當(dāng)然，也可以調(diào)整第九金屬條25的長度和寬度(比如可以形成反 “ Γ ”型)，同樣可以增加帶線的長度。本發(fā)明實(shí)施例中提供的小尺寸平面印刷寬帶終端天線可以廣泛應(yīng)用于通訊手機(jī)、 對講機(jī)、數(shù)據(jù)卡、固定臺、無線路由器以及其他可以收發(fā)信號的通訊設(shè)備中，還可以應(yīng)用于未來的物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)、無線射頻識別(RadioFrequency Identify)之中。上述兩個實(shí)施例中，第一彎折金屬條組通過50歐姆微帶饋線可以激勵起高頻的分布電流，進(jìn)而通過其與第二彎折金屬條組之間的縫隙耦合激勵起第二組彎折金屬條上的高頻電流，從而形成空間傳播的電磁波。在該發(fā)明實(shí)施例中，較長的兩條金屬帶線(分別是 20-23-M-25和20-21-22)主要是產(chǎn)生低頻諧振的，較短的兩條金屬帶線(分別是10-11和 10-12)主要是產(chǎn)生高頻諧振的，從而使得在高、低頻各產(chǎn)生兩個主要的諧振，再通過縫隙的容性耦合可以較好地改善阻抗匹配。本發(fā)明通過縫隙間耦合激勵、合理設(shè)計彎折金屬條的尺寸、第一組彎折金屬條和第二組彎折金屬條之間的縫隙寬度、接地線以及接地片的位置和寬度、印刷電路板的尺寸以及印刷金屬地的尺寸等等，使得該終端天線能夠覆蓋無線移動通信的常用工作頻段680-3000MHZ (包括2G、3G、4G通信頻段)，在這樣寬的工作帶寬內(nèi)， 均能獲得較高的天線效率，故該終端天線可廣泛應(yīng)用于移動通信設(shè)備中，具有較高的市場價值。
權(quán)利要求
1.印刷寬帶終端天線，包括第一彎折金屬條組、第二彎折金屬條組、接地線、接地片、微帶饋線、印刷電路板以及印制板金屬地，其特征在于，第一彎折金屬條組與第二彎折金屬條組之間有縫隙；所述接地線一端連接所述第二彎折金屬條組，接地線的另一端連接所述接地片的一端，所述接地片的另一端連接所述印制板金屬地；所述微帶饋線一端連接所述第一彎折金屬條組，另一端連接天線所在電子設(shè)備的前端射頻模塊；所述第一彎折金屬條組、第二彎折金屬條組分別由兩條彎折金屬帶線組成；微帶饋線向第一彎折金屬條組直接饋電，在第一彎折金屬條組上激勵起高頻電流形成諧振，再通過第一彎折金屬條組與第二彎折金屬條組之間縫隙的容性耦合激勵起第二彎折金屬條組上的高頻電流形成諧振。
2.如權(quán)利要求1所述的印刷寬帶終端天線，其特征在于，組成第一彎折金屬條組的兩條彎折金屬帶線均短于組成第二彎折金屬條組的兩條彎折金屬帶線，第一彎折金屬條組上產(chǎn)生高頻諧振，第二彎折金屬條組上產(chǎn)生低頻諧振。
3.如權(quán)利要求2所述的印刷寬帶終端天線，其特征在于，所述彎折金屬帶線由2條或2 條以上的金屬條以彎折角度相連構(gòu)成；所述金屬條為寬度均勻或者非均勻的金屬條。
4.如權(quán)利要求3所述的印刷寬帶終端天線，其特征在于，所述彎折角度為90度。
5.如權(quán)利要求1所述印刷寬帶終端天線，其特征在于，所述第一彎折金屬條組由第一金屬條(10)、第二金屬條(11)以及第三金屬條(1 連接構(gòu)成；第一彎折金屬條組中的一條彎折金屬帶線由第一金屬條(10)、第二金屬條(11)組成，第一金屬條與第二金屬條正交相連；另一條彎折金屬帶線由第二金屬條(11)、第三金屬條(1 組成，第二金屬條與第三金屬條正交相連；所述第二組彎折金屬條組由第四金屬條(20)、第五金屬條(21)、第六金屬條(22)、第七金屬條(23)、第八金屬條04)以及第九金屬條0 連接構(gòu)成；第二彎折金屬條組中的一條彎折金屬帶線由第四金屬條(20)、第五金屬條(21)、第六金屬條02)組成，第四金屬條與第五金屬條正交相連，第五金屬條與第六金屬條正交相連；另一條彎折金屬帶線由第四金屬條00)、第七金屬條03)、第八金屬條04)、第九金屬條05)組成，第四金屬條與第七金屬條正交相連，第七金屬條與第八金屬條正交相連，第八金屬條與第九金屬條正交相連；所述第三金屬條(1 和所述第四金屬條OO)之間有縫隙；所述第一金屬條(10)和所述第九金屬條0 之間有縫隙。
6.如權(quán)利要求5所述印刷寬帶終端天線，其特征在于，所述第二金屬條(11)由第一金屬條組件(111)、第二金屬條組件(11 組成，第一金屬條組件與第二金屬條組件正交相連；所述第三金屬條(1 由第三金屬條組件(121)、第四金屬條組件(12 組成，第三金屬條組件與第四金屬條組件正交相連；所述第八金屬條04)由第五金屬條組件041)、第六金屬條組件042)、第七金屬條組件043)、第八金屬條組件044)、第九金屬條組件( 組成，第五金屬條組件與第六金屬條組件正交相連，第六金屬條組件與第七金屬條組件正交相連，第七金屬條組件與第八金屬條組件正交相連，第八金屬條組件與第九金屬條組件正交相連，第八金屬條中各金屬條組件正交相連形成“幾”字形。
7.如權(quán)利要求1所述的印刷寬帶終端天線，其特征在于，所述第一彎折金屬條組、第二彎折金屬條組位于印刷電路板的同一側(cè)；印制板金屬地位于印刷電路板的另一側(cè)。
8.如權(quán)利要求1所述的印刷寬帶終端天線，其特征在于，所述微帶饋線為50歐姆微帶饋線。
9.如權(quán)利要求1所述的印刷寬帶終端天線，其特征在于，所述微帶饋線與天線所在電子設(shè)備的前端射頻模塊是電連接或壓疊式連接。
10.如權(quán)利要求1所述的印刷寬帶終端天線，其特征在于，組成第一彎折金屬條組的兩條彎折金屬帶線均長于組成第二彎折金屬條組的兩條彎折金屬帶線，第一彎折金屬條組上產(chǎn)生低頻諧振，第二彎折金屬條組上產(chǎn)生高頻諧振；所述彎折金屬帶線由2條或2條以上的金屬條以彎折角度相連構(gòu)成；所述金屬條為寬度均勻或者非均勻的金屬條。
全文摘要
本發(fā)明提供一種占用空間更小的印刷寬帶終端天線，包括第一彎折金屬條組、第二彎折金屬條組；第一彎折金屬條組與第二彎折金屬條組之間有縫隙；微帶饋線向第一彎折金屬條組直接饋電，在第一彎折金屬條組上激勵起高頻電流形成諧振，再通過第一彎折金屬條組與第二彎折金屬條組之間縫隙的容性耦合激勵起第二彎折金屬條組上的高頻電流形成諧振。本發(fā)明中第一彎折金屬條組與第二彎折金屬條組不直接相連，根據(jù)兩金屬條組間縫隙的分布參數(shù)效應(yīng)，對多個頻點(diǎn)進(jìn)行匹配，從而較大范圍地拓展帶寬。于是，這樣可以減小天線所占尺寸，且本發(fā)明無需使用專門的匹配電路與特殊基板材料。
文檔編號H01Q1/48GK102280700SQ201110115270
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者應(yīng)李俊, 班永靈, 陳金華 申請人:電子科技大學(xué)