本發(fā)明屬于天線技術領域，涉及一種手持設備多系統集成式天線。

背景技術：

隨著現代生活數字化程度的不斷提高，移動通信設備所發(fā)揮的作用將越來越重要。對于在市區(qū)中使用的手機來說，由于隨處都有良好的基站信號覆蓋，所以手機天線的方向圖即使是定向輻射也能接受到良好的信號，同時手機本身的輻射功率也不需要太高。而對于一些專用的對講設備而言，需要至少滿足以下不同于手機的通信需求：一是用于衛(wèi)星定位的天線需要包含多個導航衛(wèi)星頻段，同時具有較寬的方向圖覆蓋范圍；二是為了保證在沒有通信基站覆蓋的情況下，對講機之間或對講機與指揮中心之間能夠進行隨時隨地的通信，天線需要具有全向覆蓋的方向圖以及足夠高的增益；三是通信天線還要具有足夠的帶寬，以滿足一些特殊保密通信的需要。此外，設備的重量、體積、機械強度以及維修難易程度也是需要衡量的重要指標。由于對講機多采用較手機通信頻段更低的uhf頻段，其對應的波長在30厘米到1米的范圍內，而諧振式天線的尺寸與工作波長呈正比，因此其天線尺寸也要大出許多。一般來說，對講機天線往往采用獨立設計的桿型天線，外接在機身頂部，很大程度上延長了設備的整體長度，以犧牲部分便攜性獲得較好的天線性能。

本發(fā)明所提出的天線系統包含三個獨立天線，第一天線用于跳頻通信系統，利用主機的金屬屏蔽殼作為部分地板，具有帶寬寬、增益高、全向方向圖且在不同工作頻率下方向圖一致性好等優(yōu)點；第二天線和第三天線分別用于gps導航和衛(wèi)星通信，具有帶寬寬、駐波低、波束寬等優(yōu)點。利用天線位置的排布，可以使第二天線、第三天線與第一天線極化正交，從而達到較高的隔離度。同時，三個天線結構緊湊且均為平面化結構，能夠集成在手持設備蓋板中，既節(jié)省空間重量又能保持外形的簡潔美觀。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種手持設備多系統集成式天線方案，解決了現有方案天線帶寬窄、方向圖全向性差、結構不夠緊湊的問題。

本發(fā)明所采用的技術方案包括手持設備的主機部分、蓋板部分以及連接主機和蓋板的金屬轉軸；其中，手持設備的主機部分包裹有金屬屏蔽殼。所述蓋板部分包括介質保護殼和夾在介質保護殼中的介質基板；所述介質基板為雙面覆銅基板，包括上金屬層、介質層以及下金屬層；所述上金屬層刻蝕有垂直線極化的第一天線；所述下金屬層刻蝕有非對稱的水平線極化第二天線以及非對稱的水平線極化第三天線，其中第三天線位于第二天線上方。

進一步，所述上金屬層包括第一天線，所述第一天線包括第一正方形金屬片、第二正方形金屬片、貼片電感、第一長方形金屬片、貼片電容、第三正方形金屬片、第二長方形金屬片、第一金屬化通孔以及第二金屬化通孔，第二正方形金屬片位于第一正方形金屬片的正上方，二者相隔一個縫隙，貼片電感的一端與第二正方形金屬片相連，另一端與第一長方形金屬片相連，貼片電容的一端與第一長方形金屬片相連，另一端與第三正方形金屬片相連，所述第二長方形金屬片與第一長方形金屬片相連，第一金屬化通孔位于第一正方形金屬片的中央，第二金屬化通孔位于第三正方形金屬片的中央，第一金屬化通孔與第二金屬化通孔均貫通介質基板，其中第一金屬化通孔的兩端分別連接上金屬層的第一正方形金屬片和下金屬層的地板，第二金屬化通孔的兩端分別連接上金屬層的第三正方形金屬片和下金屬層的地板；第一天線可采用同軸線進行饋電，將饋電同軸線的外導體焊接在第一正方形金屬片上，內導體焊接在第二正方形金屬片上，內導體上的電流依次流經第二正方形金屬片、貼片電感、第一長方形金屬片和第二長方形金屬片，并主要在第二長方形金屬片上形成垂直線極化的半波長諧振，串聯在電流通路中的貼片電感和并聯接地的貼片電容起到了阻抗匹配的作用，使得第一天線可以在一個較寬的頻帶內達到良好的阻抗匹配效果。

進一步，所述下金屬層從下至上依次包括地板、第二天線和第三天線，所述第二天線從下到上依次包括第一梯形金屬片、第四正方形金屬片、第五正方形金屬片、第二梯形金屬片以及第一長條形金屬片，第一梯形金屬片與第四正方形金屬片相連，第五正方形金屬片與第二梯形金屬片相連，第四正方形金屬片與第五正方形金屬片相隔一個縫隙，其中第一梯形金屬片和第二梯形金屬片為對稱放置的等腰梯形金屬片，第一長條形金屬片居中置于第一梯形金屬片和第二梯形金屬片的上方，第二天線為非對稱的領結型偶極子天線，可采用同軸線進行饋電，將其外導體和內導體分別焊接在第四正方形金屬片和第五正方形金屬片上，從而在第四和第五正方形金屬片上產生水平極化的電流諧振，第一和第二梯形金屬片能夠起到拓展帶寬的作用，因其上下排布的非對稱結構，饋電同軸線在焊接時始終垂直與偶極子臂，從而既減小了饋電線對天線的干擾，又便于實際加工，第一和第二梯形金屬片的軸線距離地板的距離約為諧振中心頻率的四分之一波長，從而使輻射電磁波在經地板反射后能夠在垂直于地板的方向上呈同相疊加，形成定向輻射的方向圖，第一長條形金屬片通過其長度以及與第一、第二梯形金屬片距離大小的調節(jié)，既可以對第二天線的阻抗匹配進行一定的優(yōu)化，又能對天線方向圖起到一定的引向作用，從而提高增益。

所述第三天線從下到上依次包括第二長條形金屬片、第三梯形金屬片、第六正方形金屬片、第七正方形金屬片、第四梯形金屬片、以及第三長條形金屬片，第三梯形金屬片與第六正方形金屬片相連，第七正方形金屬片與第四梯形金屬片相連，第六正方形金屬片與第七正方形金屬片相隔一個縫隙，其中第三梯形金屬片和第四梯形金屬片為對稱放置的等腰梯形金屬片，第二長條形金屬片居中置于第三梯形金屬片和第四梯形金屬片的上方，第三長條形金屬片居中置于第三梯形金屬片和第四梯形金屬片的下方，第三天線也為非對稱的領結型偶極子天線，可采用與第二天線相同的方式進行饋電，由于第三天線置于第二天線的上方，與地板的距離較遠且不能保證四分之一波長的距離，因此第三天線中加入了第三長條形金屬片為其提供反射作用，第三天線的總體尺寸較第二天線更小，因此其工作頻率比第二天線更高，同時也可盡量減小對第二天線的輻射遮擋，由于第二、第三天線與第一天線的電場極化方向正交，其輻射場具有較好的隔離度。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是天線帶寬寬、方向圖覆蓋范圍大、增益高以及結構緊湊。

附圖說明

圖1是本發(fā)明天線總體結構示意圖；

圖2是蓋板結構展開示意圖；

圖3是介質基板結構分解示意圖；

圖4是上金屬層結構示意圖；

圖5是下金屬層結構示意圖；

圖中，1.主機，2.蓋板，3.連接主機和蓋板的金屬轉軸，4.介質保護殼，5.介質基板，6.上金屬層，7.介質層，8.下金屬層，9.第一天線，10.第二天線，11.第三天線，61.第一正方形金屬片，62.第二正方形金屬片，63.貼片電感，64.第一長方形金屬片，65.貼片電容，66.第三正方形金屬片，67.第二長方形金屬片，68.第一金屬化通孔，69.第二金屬化通孔，81.地板，82.第一梯形金屬片，83.第四正方形金屬片，84.第五正方形金屬片，85.第二梯形金屬片，86.第一長條形金屬片，87.第二長條形金屬片，88.第三梯形金屬片，89.第六正方形金屬片，810.第七正方形金屬片，811.第四梯形金屬片，812.第三長條形金屬片。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明的一種用于手持設備的三天線系統如圖1至圖5所示，包括手持設備的主機部分1、蓋板部分2以及連接主機和蓋板的金屬轉軸3；手持設備的主機部分1包裹金屬屏蔽殼；蓋板部分2包括介質保護殼4和夾在介質保護殼4中的介質基板5；介質基板5為雙面覆銅基板，包括上金屬6、介質層7以及下金屬層8；上金屬層6刻蝕有垂直線極化的第一天線9；下金屬層8刻蝕有非對稱的水平線極化第二天線10以及非對稱的水平線極化第三天線11，其中第三天線11位于第二天線10上方。

上金屬層6包括第一天線9，所述第一天線9包括第一正方形金屬片61、第二正方形金屬片62、貼片電感63、第一長方形金屬片64、貼片電容65、第三正方形金屬片66、第二長方形金屬片67、第一金屬化通孔68以及第二金屬化通孔69；第二正方形金屬片62位于第一正方形金屬片61的正上方，二者相隔一個縫隙；貼片電感63的一端與第二正方形金屬片62相連，另一端與第一長方形金屬片64相連；貼片電容65的一端與第一長方形金屬片64相連，另一端與第三正方形金屬片66相連；第二長方形金屬片67與第一長方形金屬片64相連；第一金屬化通孔68位于第一正方形金屬片的中央，第二金屬化通孔69位于第三正方形金屬片66的中央；第一金屬化通孔68與第二金屬化通孔69均貫通介質基板5，其中第一金屬化通孔68的兩端分別連接上金屬層6的第一正方形金屬片61和下金屬層8的地板81，第二金屬化通孔69的兩端分別連接上金屬層6的第三正方形金屬片66和下金屬層8的地板81。

下金屬層8包括地板81、第二天線10和第三天線11，第二天線從下到上依次包括第一梯形金屬片82、第四正方形金屬片83、第五正方形金屬片84、第二梯形金屬片85以及第一長條形金屬片86；第一梯形金屬片82與第四正方形金屬片83相連，第五正方形金屬片84與第二梯形金屬片85相連；第四正方形金屬片83與第五正方形金屬片84相隔一個縫隙；第三天線從下到上依次包括第二長條形金屬片87、第三梯形金屬片88、第六正方形金屬片89、第七正方形金屬片810、第四梯形金屬片811、以及第三長條形金屬片812；第三梯形金屬片88與第六正方形金屬片89相連，第七正方形金屬片810與第四梯形金屬片811相連；第六正方形金屬片89與第七正方形金屬片810相隔一個縫隙。

為進一步說明上述技術方案的可實施性，下面給出一個具體設計實例，一個手持設備多系統集成式天線，如圖4和圖5所示，介質基板為厚度0.8mm、介電常數4.4的fr4基片，介質保護殼介電常數為2.9，厚度為2mm。對應的天線幾何參數取值如下：l11＝120mm,l12＝4mm,l13＝2mm,w11＝13mm,w12＝2mm,l01＝80mm,w01＝10mm,l21＝35mm,l22＝55mm,w21＝22mm,w22＝2mm,l31＝55mm,l32＝24.5mm,l33＝40mm,w31＝2mm,w32＝10mm。仿真結果表明，第一天線駐波小于3的工作頻段為310-760mhz，相對帶寬84％，方向圖為全向性，增益變化范圍為2.3-3.5dbi，第二天線駐波小于2的工作頻帶為1.25-1.74ghz，相對帶寬33％，方向圖為定向性，增益變化范圍為5.9-6.3dbi，第三天線駐波小于2的工作頻帶為1.25-1.74ghz，相對帶寬33％，方向圖為定向性，增益變化范圍為5.9-6.3dbi。

本發(fā)明可用于手機、對講機等移動通信設備，其優(yōu)點是天線帶寬寬、方向圖覆蓋范圍大、增益高以及結構緊湊。

本發(fā)明的優(yōu)點還在于：

(1)相比于傳統的對講機通信天線，第一天線帶寬更寬，且在全工作頻段方向圖一致性都很好，因此更適用于最新的寬帶跳頻通信技術；

(2)第二天線和第三天線覆蓋包括民用和軍用的多個衛(wèi)星導航頻段，方向圖覆蓋角度大、增益高，能夠滿足多種導航定位需求；

(3)第二天線和第三天線采用非對稱結構設計，更便于實際安裝，減小饋電線彎折帶來的損耗；

(4)所有天線均為平面化結構，利用天線之間的極化以及模式正交，大大縮小天線所占的結構空間，在保持不同通信系統隔離度的情況下，使天線結構更加緊湊。

以上所述僅是對本發(fā)明的較佳實施方式而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據本發(fā)明的技術實質對以上實施方式所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。