本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種天線裝置和包括該天線裝置的電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

作為消費(fèi)電子產(chǎn)品，所述電子設(shè)備正朝向小型化的方向發(fā)展，例如其厚度越來(lái)越薄，體積越來(lái)越小。隨著電子設(shè)備的厚度變薄、且體積變小，天線作為無(wú)線通信設(shè)備的重要組成部分，其占據(jù)空間也被相應(yīng)壓縮，這增加了天線的設(shè)計(jì)難度。而且通信技術(shù)的發(fā)展要求天線提供更寬的通信帶寬。

以平面倒F天線(即PIFA天線)為例，PIFA天線在手機(jī)中廣泛應(yīng)用，然而本質(zhì)為微帶天線的PIFA天線具有帶寬窄、增益低的先天缺陷。天線的尺寸也已知地與帶寬相互制約。另外，面對(duì)例如wifi網(wǎng)絡(luò)中不同工作頻段的應(yīng)用，單諧振點(diǎn)的PIFA天線也將不適用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本公開(kāi)旨在解決技術(shù)問(wèn)題可包括如下中的一個(gè)或多個(gè)：在減小天線尺寸的條件下拓寬PIFA天線的帶寬，提高其效率和增益，并且使得其具有多個(gè)諧振點(diǎn)。

根據(jù)本申請(qǐng)的一方面，提供了一種天線裝置。該天線裝置可包括：第一輻射部，用于輻射和接收天線信號(hào)；饋電端，用于將所述第一輻射部耦接到信號(hào)源；第一接地端，用于將所述第一輻射部連接到地，其中，所述第一輻射部包括主天線分支和與該主天線分支連接的左手單元，所述主天線分支和所述左手單元構(gòu)成左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)(CRLH)。左手單元使得根據(jù)本公開(kāi)的天線裝置的帶寬僅取決于其電抗參數(shù)，從而突破了CHU-limit中定義的天線帶寬對(duì)天線尺寸的限制。

在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，所述天線裝置還可包括：第二輻射部，所述第二輻射部與所述第一輻射部近場(chǎng)耦合，用于輻射和接收所述天線信號(hào)；第二接地端，用于將所述第二輻射部連接到地，其中，所述第二輻射部是左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)。第二輻射部的諧振點(diǎn)可以與第一輻射部的諧振點(diǎn)不同，從而提供能夠適應(yīng)于多頻段工作的天線裝置。在通過(guò)調(diào)整電抗參數(shù)使得第二輻射部的諧振點(diǎn)與第一輻射部的諧振點(diǎn)靠近的情況下，還可以使得其各自的諧振帶融合，從而得到總體上拓寬的帶寬。

在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，所述天線裝置還可包括具有第一面和第二面的介質(zhì)板，其中，所述第一面與所述第二面對(duì)置，其中，所述第一輻射部布置在所述介質(zhì)板的第一面上，所述第二輻射部布置在所述第二面上的與所述第一輻射部對(duì)應(yīng)的位置處。

左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)中的電磁波相位傳播常數(shù)可以為正、零或負(fù)，根據(jù)布洛赫定理得出的色散關(guān)系可知，在相位傳播常數(shù)為零或負(fù)時(shí)諧振波長(zhǎng)趨于無(wú)窮大，此時(shí)天線尺寸不再受諧振頻率限制。因此本公開(kāi)中的左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)可以不再受傳統(tǒng)的、例如微帶天線貼片長(zhǎng)度需為傳輸波長(zhǎng)一半的限制，而是可以制作得非常小。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，第一輻射部的左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)可以是尺寸小于天線裝置的工作波長(zhǎng)的彎折線天線，所述彎折線天線產(chǎn)生左手電感。具體而言，將彎折線天線連接在PIFA天線的結(jié)構(gòu)內(nèi)部，等效為將左手電感并入右手傳輸線電路。與幾何長(zhǎng)度相同的直線天線相比，彎折線天線的有效電長(zhǎng)度顯然更長(zhǎng)，這補(bǔ)償了天線尺寸減小引起的輻射電阻減小和進(jìn)而輻射效率降低。與其它諸如采用高介質(zhì)基板和加載技術(shù)的小型化技術(shù)相比，彎折線天線避免了采用高介質(zhì)基板帶來(lái)的帶寬變窄和載入諸如短路釘、縫隙、電阻等外部元件的加載技術(shù)帶來(lái)的額外非輻射損耗。彎折線天線的相鄰水平支節(jié)中電流相反，因此對(duì)外表現(xiàn)為無(wú)輻射。通過(guò)調(diào)節(jié)彎折線天線的線寬、彎折節(jié)長(zhǎng)度、彎折節(jié)個(gè)數(shù)能夠影響其等效電感電路的參數(shù)，從而能夠影響其所接入的PIFA天線的諧振頻率。

第二輻射部中的左手結(jié)構(gòu)也可以是彎折線天線，其中，第二輻射部的彎折線天線與第一輻射部中的彎折線天線對(duì)準(zhǔn)，并且與后者共同形成雙彎折線天線。雙彎折線結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步提高天線帶寬。另外，通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)彎折線天線本身的支節(jié)數(shù)、尺寸等，每個(gè)彎折線天線可以具有自己的工作頻率，從而滿足多頻段的通信要求。

在又一優(yōu)選實(shí)施形式中，第二輻射部可以包括缺陷地面諧振環(huán)，所述缺陷地面諧振環(huán)包括刻蝕在接地板中的至少一個(gè)開(kāi)口諧振環(huán)，所述至少一個(gè)開(kāi)口諧振環(huán)彼此嵌套，其中，每個(gè)開(kāi)口諧振環(huán)的環(huán)本體產(chǎn)生左手電感并且開(kāi)口產(chǎn)生左手電容，其中，所述第二輻射部還包括布置在所述缺陷地面諧振環(huán)上的帶有間隙的導(dǎo)帶，所述缺陷地面諧振環(huán)與所述導(dǎo)帶電容性耦合。開(kāi)口諧振環(huán)的環(huán)數(shù)在1個(gè)以上，也即，開(kāi)口諧振環(huán)可以為單環(huán)，互補(bǔ)的雙層環(huán)或三層環(huán)等。優(yōu)選采用雙開(kāi)口諧振環(huán)，其中單個(gè)開(kāi)口的電荷累積會(huì)產(chǎn)生電偶極矩，其會(huì)消弱諧振所需的磁偶極矩，因此采用另一開(kāi)口相反的開(kāi)口諧振環(huán)以抵消前一開(kāi)口的電偶極矩。

再又一優(yōu)選實(shí)施方式中，第二輻射部可以包括微帶天線，所述微帶天線上被加載了左手電感和左手電容，其中，所述左手電感由所述微帶天線的天線終端的短路支節(jié)線產(chǎn)生，并且所述左手電容由交指電容產(chǎn)生。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一輻射部構(gòu)成零階諧振器或者一階諧振器。如果在等效電路圖中由并聯(lián)的右手電容、左手電感和損耗電阻構(gòu)成的零階諧振器中再并入右手電感，則第一輻射部從零階諧振器轉(zhuǎn)變?yōu)橐浑A諧振器。其中，傳統(tǒng)的右手傳輸線一般等效為串聯(lián)電感和并聯(lián)電容的電路，然而在微分化的一小段傳輸線模型中，電感的串并聯(lián)可以等效轉(zhuǎn)換，因此在一階諧振器中可以得到并聯(lián)的右手電感。第二輻射部構(gòu)成一階諧振器。第一輻射部與第二輻射部的諧振中心頻率不同，由此可以獲得多諧振點(diǎn)以用于更多波段，并且具有拓寬帶寬的可能性。例如，通過(guò)調(diào)節(jié)第一輻射部和第二輻射部的電抗參數(shù)，使得第一輻射部和第二輻射部的中心頻率靠近從而產(chǎn)生融合的、相比于第一輻射部的帶寬或第二輻射部的帶寬更大的帶寬。

增益取決于效率，因此，為了獲得更大的輻射效率和輻射增益，可以將多個(gè)第一輻射部串聯(lián)連接和/或多個(gè)第二第二輻射部串聯(lián)連接。每個(gè)第一輻射部或第二輻射部具有各自的諧振中心頻率，以使得天線裝置具有適應(yīng)不同工作頻率的多個(gè)諧振中心頻率。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述天線裝置包括多個(gè)第一輻射部，所述多個(gè)第一輻射部之間電耦合，每個(gè)第一輻射部具有各自的諧振中心頻率，以使得所述天線裝置具有適應(yīng)不同工作頻率的多個(gè)諧振中心頻率。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述天線裝置包括多個(gè)第二輻射部，所述多個(gè)第二輻射部電耦合，每個(gè)第二輻射部具有各自的諧振中心頻率，以使得所述天線裝置具有適應(yīng)不同工作頻率的多個(gè)諧振中心頻率。

在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，所述第一輻射部可以具有第一電抗參數(shù)和第一中心頻率，所述第二輻射部可以具有第二電抗參數(shù)和第二中心頻率，所述第一電抗參數(shù)和所述第二電抗參數(shù)被調(diào)節(jié)為使得所述第一中心頻率和第二中心頻率靠近而產(chǎn)生融合，以加寬所述天線裝置的天線帶寬。

在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，所述主天線分支可以是PIFA天線的分支。

本公開(kāi)還涉及一種電子設(shè)備，可以包括：信號(hào)源，其產(chǎn)生射頻信號(hào)；根據(jù)本公開(kāi)的天線裝置，所述天線裝置與信號(hào)源電耦接，用于將信號(hào)源的射頻信號(hào)輻射出去，所述天線裝置還接收天線信號(hào)；接地板，其連接到所述天線裝置中的接地端。

根據(jù)本公開(kāi)的天線裝置通過(guò)左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)突破了CHU-Limit所定義的天線尺寸對(duì)帶寬的限制，從而能夠在減小天線尺寸的條件下增大帶寬。通過(guò)設(shè)置諧振點(diǎn)不同的第一輻射部和第二輻射部，根據(jù)本公開(kāi)的天線裝置具有多個(gè)諧振點(diǎn)，從而能夠適應(yīng)于多頻段工作。通過(guò)將多個(gè)第一輻射部和/或多個(gè)第二輻射部串聯(lián)連接提高了輻射效率，從而提高了天線裝置的增益。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中：

圖1示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的天線裝置的示意圖；

圖2示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的天線裝置的輻射面正視圖；

圖3示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的天線裝置的示意圖；

圖4示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的第一輻射部的彎折線天線；

圖5示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)的PIFA天線區(qū)段的零階諧振器等效電路；

圖6示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)的PIFA天線區(qū)段的一階諧振器等效電路；

圖7示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的天線裝置的輻射面背視圖；

圖8示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的第二輻射部的互補(bǔ)開(kāi)口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)；

圖9示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的介質(zhì)板背面的左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)的等效電路圖。

圖10a示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備，其包括根據(jù)本公開(kāi)的天線裝置。

圖10b示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的天線裝置。

為了縱覽性，為相同或相當(dāng)?shù)脑灤┧懈綀D地標(biāo)以相同的附圖標(biāo)記。附圖僅為示意性的，其中的元件無(wú)需合乎比例。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

圖1示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的天線裝置100的示意圖。天線裝置100包括：第一輻射部110，用于輻射和接收天線信號(hào)，饋電端120，用于將所述第一輻射部耦接到信號(hào)源，第一接地端130，用于將所述第一輻射部110連接到地，其中，所述第一輻射部110包括：主天線分支140和與該主天線分支連接的左手單元150，所述主天線分支140和所述左手單元150構(gòu)成左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)。左手單元150包括左手材料(LHM)。左手材料包括負(fù)介電常數(shù)材料和負(fù)折射率材料、即介電常數(shù)和磁導(dǎo)率均為負(fù)的材料，左手材料的諧振頻率僅取決于其電抗參數(shù)，突破了根據(jù)CHU極限得知的品質(zhì)因數(shù)和從而帶寬對(duì)天線尺寸限制。第一輻射部110可以包括PIFA天線、單極子天線、微帶天線、環(huán)形天線等任何本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為合理的天線。第一輻射部110可以設(shè)置在天線裝置100的一側(cè)上。

圖2示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的天線裝置100的輻射面正視圖。根據(jù)本公開(kāi)的天線裝置100制作在PCB板上。其中金屬制成的接地板160印制在PCB板上。天線裝置100包括用于輻射和接收天線信號(hào)的第一輻射部110。該第一輻射部由PIFA天線141和連接PIFA天線141的分支之間的彎折線天線151。該彎折線天線151構(gòu)成左手結(jié)構(gòu)，并且與PIFA天線141共同構(gòu)成左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)。金屬制成的倒F型的PIFA天線141通過(guò)非金屬托架與PCB板接觸，并且通過(guò)接地端130連接接地板160，其中接地端130也稱(chēng)作短路腳。彎折線天線151以金屬貼片的形式連接在PIFA天線141的分支之間。PIFA天線141的輻射性能很大程度上依賴(lài)于由其距PCB板的高度和其獨(dú)自占據(jù)的空間為其邊緣提供的開(kāi)放性。而該金屬貼片形式的彎折線天線141不損害其以上兩個(gè)參數(shù)，因此對(duì)導(dǎo)體的損害很小，改善了由于物理尺寸而導(dǎo)致的輻射效率和增益的降低。天線裝置100還包括饋電端120，用于將所述第一輻射部耦接到未示出的信號(hào)源。

圖3示意性地示出了示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的天線裝置100的示意圖。天線裝置100具有介質(zhì)板101，介質(zhì)板101具有第一面和第二面，其中，所述第一面與所述第二面對(duì)置，其中，如圖1所示那樣的第一輻射部110布置在所述介質(zhì)板的第一面上，關(guān)于第一輻射部110在此不再贅述，請(qǐng)參見(jiàn)圖1的圖示和相關(guān)描述。在所述第二面上還將第二輻射部170布置在與所述第一輻射部110對(duì)應(yīng)的位置處。第二輻射部170與所述第一輻射部110近場(chǎng)耦合，用于輻射和接收天線信號(hào)。天線裝置100還包括第二接地端131，用于將所述第二輻射部170連接到地。第二輻射部170是左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本公開(kāi)的一種實(shí)施形式，第一輻射部110構(gòu)成零階諧振器或者一階諧振器，第二輻射部170構(gòu)成零階諧振器或者一階諧振器，其中，第一輻射部110與第二輻射部170的諧振中心頻率不同。

根據(jù)本公開(kāi)的一種實(shí)施形式，第一輻射部110具有第一電抗參數(shù)和第一中心頻率，第二輻射部170具有第二電抗參數(shù)和第二中心頻率，所述第一電抗參數(shù)和所述第二電抗參數(shù)被調(diào)節(jié)為使得所述第一中心頻率和第二中心頻率靠近而產(chǎn)生融合，以加寬所述天線裝置的天線帶寬。

圖4示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的第一輻射部的彎折線天線151。彎折線天線151的是尺寸小于天線裝置的工作波長(zhǎng)，并且彎折線天線151構(gòu)成第一輻射部110的左手單元，因?yàn)樗鰪澱劬€天線151產(chǎn)生左手電感，其中，彎折線天線151連接在主天線分支之間。圖4左邊是彎折線天線151的原理圖，右邊是其所等效的直線天線的原理圖。可以看出，彎折線天線151的有效電長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于右邊直線天線，從而在保持尺寸不變的條件下提高輻射阻抗，提供了省去帶來(lái)高損耗的匹配電路的可能性。在提高輻射阻抗和避免損耗的條件下提高了輻射效率和增益。彎折線天線的尺寸遠(yuǎn)小于工作波長(zhǎng)，例如為工作波長(zhǎng)的1/10，于是能夠被制作成負(fù)折射率的左手材料，在此其為天線裝置提供左手電感。在該彎折線天線中傳輸?shù)碾妶?chǎng)具有零相移，即處處幅度相等且相位相同。該零移相性使得彎折線天線151與PIFA天線141構(gòu)成的左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)一方面使得所傳輸?shù)碾姶挪ㄩL(zhǎng)距離保真，另一方面仿真證明使得該P(yáng)IFA天線141具有類(lèi)似于單極子天線的全向輻射特性。由于左手結(jié)構(gòu)的完美透鏡效應(yīng)，其聚集電磁波，進(jìn)一步提高了輻射效率。

第二輻射部170中的左手結(jié)構(gòu)也可以是彎折線天線151，其中，第二輻射部170的彎折線天線151與第一輻射部110中的彎折線天線151對(duì)齊，并且與后者共同形成雙彎折線天線。在平衡模式中，雙彎折線天線等效出的兩條直線天線中電流方向相反，則在平衡模式中總輻射阻抗提高，避免了由于天線阻抗小而必須使用匹配電路進(jìn)而又造成可觀的損耗的弊端。在非平衡模式中，雙彎折線天線等效出的兩條直線天線中電流方向相同。并且利用平衡與非平衡模式之間的相互左右可以抵消電抗分量，進(jìn)一步提高天線帶寬。另外，通過(guò)上面所述的調(diào)節(jié)每個(gè)彎折線天線本身的支節(jié)數(shù)、尺寸等，每個(gè)彎折線天線可以具有自己的工作頻率。不同彎折線間的相互作用又形成第三個(gè)工作頻率。因此雙彎折線天線可以適用于諸如WiFi、GSM、WLAN等多頻段的通信要求。

在其它優(yōu)選實(shí)施形式中可以采用彎折線天線151的多種變型，包括折疊式彎折線天線、立體式彎折線天線、漸變式彎折線天線或者行波彎折線天線等。折疊彎折線天線指的是將兩個(gè)傳統(tǒng)彎折線天線末端對(duì)接，從而其歐姆電阻變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，輻射電阻變?yōu)榧s原來(lái)的4倍。由于輻射電阻增長(zhǎng)量大于歐姆電阻增長(zhǎng)量通過(guò)式(1)可以得知輻射效率得以提高。

$\mathrm{\η}=\frac{R_r}{R_r+R_I}---\left(1\right)$

其中，η是輻射效率，R_r是輻射電阻，R_I是歐姆電阻。立體式彎折線天線可以充分利用空間，即用將一條傳統(tǒng)折彎線天線沿輻射邊折彎四次圍成環(huán)形。由此在天線性質(zhì)沒(méi)有很大變化的條件下減小了天線尺寸。漸變式彎折線天線和行波彎折線天線分別具有多諧振點(diǎn)和輻射方向隨頻率而變的特性。

在本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施形式中，第二輻射部170包括微帶天線，所述微帶天線上被加載了左手電感和左手電容，其中，所述左手電感由所述微帶天線的天線終端的短路支節(jié)線產(chǎn)生，并且所述左手電容由交指電容產(chǎn)生。

圖5示意性地示出了為左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)的第一輻射部110的零階諧振器等效電路。其中采用ENG(Epsilon Negative Transmission Line負(fù)介電常數(shù)傳輸線)集總參數(shù)模型。在示出的實(shí)施例中，第一輻射部110的左手結(jié)構(gòu)的僅介電常數(shù)為負(fù)，形成所謂的ENG(Epsilon Negative Transmission Line負(fù)介電常數(shù)傳輸線)，其為左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式。在此情況下左手結(jié)構(gòu)的并入相當(dāng)于在傳輸線等效電路中以并聯(lián)方式加載左手電感。

右手電容C_R和損耗電阻是由PIFA天線141本身產(chǎn)生的，與它們并聯(lián)的左手電感L_L是由連接在PIFA天線141結(jié)構(gòu)內(nèi)部的彎折線天線151產(chǎn)生的。

該等效電路圖的導(dǎo)納為：

Y＝j(luò)(ωC_R-1/ωL_L) (2)

諧振頻率為：

$\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_0=\frac{1}{\sqrt{L_L{C}_R}}---\left(3\right)$

對(duì)于兩端開(kāi)路ENG傳輸線的零階諧振器，其無(wú)負(fù)載的品質(zhì)因數(shù)Q值為

$Q=\frac{1/NG}{\mathrm{\ω}(L_L/N)}=\frac{1}{G}\sqrt{\frac{C_R}{L_L}}---\left(4\right)$

$BW=\frac{1}{Q}=G\sqrt{\frac{L_L}{C_R}}---\left(5\right)$

可見(jiàn)，零階諧振器的諧振頻率僅與并聯(lián)電感L_L和并聯(lián)電容C_R有關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)其中一個(gè)或者兩者就可以調(diào)整諧振點(diǎn)。另外，帶寬也可以通過(guò)增大并聯(lián)電感L_L或者縮小并聯(lián)電容C_R而擴(kuò)大。這突破了Chu-limit通過(guò)式(6)定義的天線尺寸對(duì)品質(zhì)因數(shù)，從而對(duì)帶寬的限制。公式中的N表示等效電路圖代表的是天線的一個(gè)微元。

$Q=\frac{1}{2\mathrm{\π}(r/\mathrm{\λ})}+\frac{1}{8{\mathrm{\π}}^3{(r/\mathrm{\λ})}^3}---\left(6\right)$

其中r代表天線尺寸。因此，該左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)PIFA天線能夠在保持甚至縮小尺寸的條件小拓寬帶寬。λ表示天線信號(hào)的波長(zhǎng)。

為了獲得更大的輻射效率和輻射增益，可以將多個(gè)第一輻射部串聯(lián)連接。每個(gè)第一輻射部或第二輻射部具有各自的諧振中心頻率，以使得天線裝置具有適應(yīng)不同工作頻率的多個(gè)諧振中心頻率。例如，所述天線裝置包括多個(gè)第一輻射部，所述多個(gè)第一輻射部之間電耦合，每個(gè)第一輻射部具有各自的諧振中心頻率，以使得所述天線裝置具有適應(yīng)不同工作頻率的多個(gè)諧振中心頻率。

需要說(shuō)明的是，左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)中的電磁波相位傳播常數(shù)可以為正、零或負(fù)，根據(jù)布洛赫定理得出的色散關(guān)系可知，在相位傳播常數(shù)為零或負(fù)時(shí)諧振波長(zhǎng)趨于無(wú)窮大，此時(shí)天線尺寸不再受諧振頻率限制。目前，對(duì)于以天線的性能優(yōu)越性要求主要涉及到以下三方面，也即：輻射增益、工作帶寬和小型化程度。如上所述，根據(jù)本公開(kāi)的天線裝置100的工作帶寬通過(guò)調(diào)整諧振中心頻率而拓寬。由于天線尺寸不再受諧振頻率限制，本公開(kāi)中的左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)又可以不再受傳統(tǒng)的、例如微帶天線貼片長(zhǎng)度需為傳輸波長(zhǎng)一半的限制，而是可以制作得非常小。根據(jù)式(7)可知增益取決于效率：

G＝η×D (7)，

其中G為增益，η為效率，D為方向性。

因此，為了獲得更大的輻射效率和輻射增益，可以將多個(gè)第一輻射部串聯(lián)連接。

圖6示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)的第一輻射部110的一階諧振器等效電路。如果在如圖5所示那樣的等效電路圖中由并聯(lián)的右手電容、左手電感和損耗電阻構(gòu)成的零階諧振器中再并入右手電感，則第一輻射部從零階諧振器轉(zhuǎn)變?yōu)橐浑A諧振器。其中，傳統(tǒng)的右手傳輸線一般等效為串聯(lián)電感和并聯(lián)電容的電路，然而在微分化的一小段傳輸線模型中，電感的串并聯(lián)可以等效轉(zhuǎn)換，因此在一階諧振器中可以得到并聯(lián)的右手電感，以便于推導(dǎo)。

該等效電路圖的等效并聯(lián)電感L_S為：

L_S＝1/(1/L_L+1/L_R) (8)

諧振頻率為：

$\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_1=\sqrt{\frac{1}{C_R{L}_S}}=\sqrt{\frac{1}{C_R}(\frac{1}{L_L}+\frac{1}{L_R})}---\left(9\right)$

依據(jù)諧振理論，當(dāng)儲(chǔ)存的電能等于儲(chǔ)存的磁能時(shí)一階諧振模式發(fā)生，其無(wú)載Q值為

$Q=\mathrm{\ω}\frac{C_R}{G}=\frac{1}{G}\sqrt{\frac{C_R(L_L+L_R)}{L_L{L}_R}}---\left(10\right)$

$BW=\frac{1}{Q}=G\sqrt{\frac{L_L{L}_R}{C_R(L_L+L_R)}}---\left(11\right)$

同樣可以看出，在該一階諧振器中，帶寬仍然只與電抗參數(shù)有關(guān)。該特性與上面的零階諧振器一樣是由于左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)的傳播常數(shù)在為零或?yàn)樨?fù)時(shí)諧振波長(zhǎng)趨于無(wú)限長(zhǎng)，也是因此而突破了Chu-limit的。經(jīng)測(cè)試，根據(jù)本公開(kāi)的天線裝置100在能夠等效為一階諧振器的情況下相比于傳統(tǒng)右手天線在低頻部分相對(duì)帶寬增加22％，高頻部分相對(duì)帶寬增加5％。

圖7示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的天線裝置100的輻射面背視圖。該背視圖示出了作為天線裝置100的組成部分的第二輻射部170。所述第二輻射部170包括構(gòu)成右手結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)傳輸線和構(gòu)成左手結(jié)構(gòu)的缺陷地面諧振環(huán)180，所述缺陷地面諧振環(huán)180包括刻蝕在接地板中的至少一個(gè)開(kāi)口諧振環(huán)，所述至少一個(gè)開(kāi)口諧振環(huán)彼此嵌套，其中，每個(gè)開(kāi)口諧振環(huán)的環(huán)本體產(chǎn)生左手電感并且開(kāi)口產(chǎn)生左手電容，其中，所述第二輻射部還包括布置在所述缺陷地面諧振環(huán)上的帶有間隙的導(dǎo)帶，所述缺陷地面諧振環(huán)與所述導(dǎo)帶電容性耦合?？梢钥吹剑趥鬏斁€結(jié)構(gòu)內(nèi)部布置有多對(duì)互補(bǔ)開(kāi)口諧振環(huán)181。其為通過(guò)在金屬地板上刻蝕出的，因此稱(chēng)作缺陷地面諧振環(huán)。這些互補(bǔ)開(kāi)口諧振環(huán)181形成了左手電感，與傳統(tǒng)傳輸線一起構(gòu)成了左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)輻射部。只有正面的輻射部與饋電點(diǎn)連接，該背面的輻射部與正面的由PIFA天線141和彎折線電感構(gòu)成的輻射部發(fā)生近場(chǎng)電耦合，從而也傳輸電磁波。這樣的結(jié)構(gòu)也省去了諸如短路通孔、短路釘?shù)碾娺B接裝置，進(jìn)一步減小了損耗。

圖8示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的第二輻射部170的互補(bǔ)開(kāi)口諧振環(huán)181結(jié)構(gòu)。就單環(huán)而言，環(huán)體構(gòu)成了左手電感，開(kāi)口構(gòu)成了左手電容，而單開(kāi)口會(huì)形成對(duì)諧振所需的磁偶極矩產(chǎn)生不利影響的電偶極矩。因此又在外面制作了開(kāi)口方向相反的環(huán)，從而抵消內(nèi)部開(kāi)口的電偶極矩。單環(huán)或三環(huán)也是可行的。還可以看到，互補(bǔ)開(kāi)口諧振環(huán)7上方布置有導(dǎo)帶，導(dǎo)帶與互補(bǔ)開(kāi)口諧振環(huán)形成電容性耦合。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施形式，天線裝置100包括多個(gè)第一輻射部110，所述多個(gè)第一輻射部110之間電耦合，每個(gè)第一輻射部110具有各自的諧振中心頻率，以使得所述天線裝置100具有適應(yīng)不同工作頻率的多個(gè)諧振中心頻率。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施形式，天線裝置100包括多個(gè)第二輻射部170，所述多個(gè)第二輻射部170電耦合，每個(gè)第二輻射部170具有各自的諧振中心頻率，以使得天線裝置100具有適應(yīng)不同工作頻率的多個(gè)諧振中心頻率。從而天線裝置100上能夠?qū)嵭卸囝l段工作并且能夠通過(guò)調(diào)節(jié)第一輻射部110和/或第二輻射部170的電抗參數(shù)而使得多個(gè)諧振頻率靠近，從而該多個(gè)諧振頻率的諧振帶融合，總體上形成更大的帶寬。

圖9示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的介質(zhì)板101背面的左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)的等效電路圖。其中串聯(lián)的右手電感L_R和并聯(lián)的右手電容C_R由傳統(tǒng)的右手傳輸線、即導(dǎo)帶本身產(chǎn)生，串聯(lián)的左手電容C_L和并聯(lián)的左手電感L_L由互補(bǔ)開(kāi)口諧振環(huán)181產(chǎn)生。該結(jié)構(gòu)也符合帶寬僅由電抗參數(shù)決定的特性。

介質(zhì)板101正面的、即輻射面正面的PIFA天線141和彎折線天線151構(gòu)成的左右手輻射部的中心諧振頻率可以與介質(zhì)板101背面的、即輻射面背面的由傳統(tǒng)傳輸線和和缺陷地面諧振環(huán)構(gòu)成的左右手輻射部的中心諧振頻率不同，例如分別工作于WiFi常用的2.4G和5G，實(shí)現(xiàn)了雙頻段PIFA天線。通過(guò)調(diào)節(jié)這兩個(gè)左右手輻射部的電抗參數(shù)，也可以使其中心諧振頻率相互靠近和使得其各自的-4dB頻帶有效融合成為一個(gè)比各自的頻帶都寬的超寬頻帶。

上面以等效電路圖圖示的左右手輻射部都只代表一個(gè)天線區(qū)段，為了增大輻射阻抗進(jìn)而提高輻射效率和增益，以及為了實(shí)現(xiàn)更多諧振點(diǎn)的PIFA天線，當(dāng)然可以使用例如多輻射部陣列。

通過(guò)仿真計(jì)算得出，本公開(kāi)的天線裝置的低頻部分相對(duì)帶寬相比于常規(guī)PIFA天線增加22％，高頻部分增加5％。

圖10a示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的電子設(shè)備200，其包括根據(jù)本公開(kāi)的天線裝置100。該電子設(shè)備200包括：信號(hào)源210，其產(chǎn)生信號(hào)，該信號(hào)例如為射頻信號(hào)；根據(jù)本公開(kāi)的天線裝置100，天線裝置100與信號(hào)源210電耦接，用于將信號(hào)源的信號(hào)輻射出去，天線裝置100還接收天線信號(hào)；接地板160，其連接到天線裝置100中的接地端130。第一輻射部110可以包括PIFA天線、單極子天線、微帶天線、環(huán)形天線等任何本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為合理的天線。第一輻射部110可以設(shè)置在天線裝置100的一側(cè)上。如圖10b所示，天線裝置100示例性地包括安裝在PCB板上的PIFA天線141，其位于電子設(shè)備的頂端，天線裝置100右下角的兩條接線柱分別為接地的接地端130和接電信號(hào)的饋電端130。接地端130和饋電端120也可以布置在PIFA天線與PCB板之間的其它位置，例如左上角、右上角等。采用根據(jù)本公開(kāi)的天線裝置100的電子設(shè)備200的諧振點(diǎn)增多，以適應(yīng)于適用于諸如WiFi、GSM、WLAN等多頻段的通信要求。根據(jù)需要，也可以通過(guò)設(shè)置天線裝置100的諧振點(diǎn)相對(duì)于彼此的位置而使其融合從而獲得更大的帶寬，以減少通訊信號(hào)的失真，并且使得通訊信號(hào)更強(qiáng)。該電子設(shè)備200可以是例如為手機(jī)、掌上電腦、可穿戴通訊設(shè)備等的移動(dòng)通訊設(shè)備。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的電子設(shè)備200中的天線裝置100的具體實(shí)現(xiàn)，可以參考前述天線裝置100的實(shí)施例中的圖示來(lái)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。此外，可以靈活選擇上述天線裝置100的具體實(shí)施方式，而不影響對(duì)本公開(kāi)的目的的實(shí)現(xiàn)。

以上所述，僅為本公開(kāi)的具體實(shí)施方式，但本公開(kāi)的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本公開(kāi)揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本公開(kāi)的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本公開(kāi)的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。

附圖標(biāo)記列表

100 天線裝置

110 第一輻射部

120 饋電端

130 第一接地端

140 主天線分支

150 左手單元

141 PIFA天線

151 彎折線天線

160 接地板

170 第二輻射部

131 第二接地端

101 介質(zhì)板

C_R 右手電容

損耗電阻

L_L 左手電感

180 缺陷地面諧振環(huán)

181 互補(bǔ)開(kāi)口諧振環(huán)

200 電子設(shè)備

210 信號(hào)源