一种可用于手持设备的智能天线制造技术

本发明专利技术公开了一种可用于手持设备的智能天线，其包括：一种平面倒F天线的金属辐射贴片，金属接地面，介质基板，馈电网络，两根接地短路柱和一根馈电导电柱；所述金属辐射贴片设置在小介质基板的第一表面和第二表面上；金属接地面设置在第一大介质基板的第一表面、第二表面以及四周；馈电网络设置在第二大介质基板的第二表面；介质基板包括了支撑金属辐射贴片的小介质基板以及金属接地面和馈电网络所需要的大介质基板。本发明专利技术提供的一种可用于手持设备的智能天线，结构紧凑，尺寸满足小型化需求，能够使天线阵列的辐射方向偏转向指定的位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于手持终端设备领域，涉及一种新型的智能天线，该天线单元频率覆盖 GSM900和PCS 1900频段，能够实现偏转辐射方向的功能。
技术介绍
近年来随着互联网用户的迅速增加，住宅和商业用户的宽带接入需求明显增加， 从而推动了接入技术和网络的发展和提高。电缆和DSL(数字用户线路）在带宽接入市场 占有很大份额，能较好的解决网络服务供应商和最终用户间的"最后一公里"的传输问题。 宽带无线接入（BWA)技术作为第三种接入技术也越来越受欢迎。与传统的电缆和电话线相 比，BWA系统易于安装，数据传输效率高，维护成本低，易于升级等。典型的宽带接入系统通 过收发基站（BTS)与用户终端设备（CPE)进行通信。尽管无线接入有很多优点，但挑战性 问题也较多。如频谱效率问题，网络可伸缩性问题，CPE天线设计问题，非视线范围的可靠 性问题，多径效应引起的码间干扰问题（影响通话质量），频率复用引起的共道干扰（影响 系统的容量）等。解决这些问题的有效方案是采用智能天线。 智能天线是由多个天线单元组成的阵列，通过控制天线单元的相位使得天线的主 波束对准指定用户方向，而旁瓣和零点对准干扰源方向，达到提高无线系统的容量，覆盖范 围和传输效率。第二、三代无线通信系统中，智能天线仅作为附带的功能。为了充分的利用 频谱，降低布网成本，提高服务质量，实现可重构、稳健的跨网络运营，在下一代无线系统设 计中宜采用智能天线。 有人提出了相控阵智能天线，这是由6个不加激励的偶极子（寄生单元）环绕着 一个加激励的偶极子（激励单元）组成的阵列。在6个不加激励的偶极子下方，接可调电 容。通过特定的辐射方向图，计算天线与端口电流，采用优选单变量搜索方法得到各个可调 电容的值，通过寄生单元与激励单元的耦合作用，达到使辐射方向图转向指定方向。但是由 于偶极子尺寸的局限，不能使其模型用于现代的手持设备，例如手机等。有人采用ESPAR天 线设计智能天线，虽然能偏转辐射方向图，但是其尺寸不能适应于现代通信的手持设备中。 有人利用倒F天线和倒L天线设计智能天线，虽然其尺寸可以应用于手持设备，但是其偏转 方向图的效果不明显，而且偏转后的辐射方向其增益没有增加。 上述的各种智能天线都不能用于现代手持设备中，不能提高用户的体验。因此，研 宄适用于手持设备的新型智能天线的设计是非常有必要且有一定的实际意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种能够使天线的辐射方向偏向特定位置的智能天线的设计，天线工 作于GSM 900和PCS 1900频段，在偏转辐射方向的同时，还能够提高增益。 本专利技术采用如下技术方案： 一种可用于手持设备的智能天线，包括4块处于同一平面的小介质基板、重叠设 置的第一大介质基板和第二大介质基板，且大介质基板平行于小介质基板，第一大介质基 板与小介质基板两者相距4mm ; 小介质基板上设置有平面倒F天线的金属辐射贴片，金属接地面设置在第一大介 质基板的第一表面和第二表面以及四周4个面；馈电网络设置在第二介质基板的第二表 面；每个小介质基板设置有两根接地短路柱（PB、PC)和一根馈电导电柱（PA);两根接地短 路柱（PB、PC)的一端与第一大介质基板的第一表面连接，另一端穿过小介质基板，与金属 辐射贴片的第一表面连接；一根馈电导电柱（PA)的一端穿过第一大介质基板和第二大介 质基板第二表面的微带传输线即馈电网络相连，另一端穿过小介质基板与金属辐射贴片的 第一表面连接； 所述平面倒F天线的金属辐射贴片分为两个部分，设置在小介质基板的第一表面 和第二表面上；第一部分位于小介质基板的第一表面，每个金属福射贴片均为多边形，分5 个支路（支路A、支路B、支路C、支路D、支路E)结构；支路A与支路B的长度满足低频部分 1/4波长的长度，支路A的长度为58mm，支路B的长度为49mm ;支路C和支路E的长度满足 高频部分1/4波长的长度，支路C的长度为12mm，支路E的长度为18mm ;第二部分位于小介 质基板的第二表面，是一个长宽为36mmX 20mm的长方形带胶铜皮； 所述的4个平面倒F天线的金属辐射贴片按中心对称排列于大介质基板的四个角 落；整个天线阵列的长X宽尺寸为：140mmX80mm〇 金属辐射贴片的阻抗匹配由小介质基板的第二表面的带胶铜皮完成，工作频段由 小介质基板的第一表面的4个支路（支路A、支路B、支路C、支路E)的长度决定。 金属辐射贴片的整体尺寸小于满足最低频率要求的1/4波长，最低频率波长为 348mm〇 第一大介质基板的第一表面、第二表面以及四周全部敷铜，使得第一大介质基板 的第一表面和第二表面在电气上相连，成为同一块地。 所述的馈电网络采用1/4阻抗变换器，长度为1/4工作波长，使得智能天线阵的边 缘阻抗与标准接头50欧姆阻抗达成匹配。 有益效果 本专利技术设计了一个适用于手持设备的智能天线，工作在GSM 900和PCS 1900频 段。在GSM 900频段，选择920MHz;在PCS 1900频段，选择1960MHz设计智能天线。其中 在920MHz时，天线单元的增益为-1. 56dBi，在1960MHz时，天线单元的增益为0. 96dBi。偏 转辐射方向后，低频增益能够增加3. 35dBi，高频增益最低能够增加0. 99dBi。而且偏转的 效果很好。【附图说明】 图1是本专利技术的小介质基板结构示意图。 图2是本专利技术结构示意图。 图3是本专利技术的实测与仿真的回波损耗图。 图4是本专利技术在920MHz辐射方向偏转到z轴正方向的馈电网络。 图5是本专利技术在1960MHz辐射方向偏转到x轴正方向的馈电网络。 图6是本专利技术在1960MHz辐射方向偏转到y轴正方向的馈电网络。 图7是本专利技术在1960MHz辐射方向偏转到z轴正方向的馈电网络。 图8是本专利技术在920MHz辐射方向偏转到z轴正方向的辐射方向图的实测与仿真 图。 图9是本专利技术在1960MHz辐射方向偏转到x轴正方向的辐射方向图的实测与仿真 图。 图10是本专利技术在1960MHz辐射方向偏转到y轴正方向的辐射方向图的实测与仿 真图。 图11是本专利技术在1960MHz辐射方向偏转到z轴正方向的辐射方向图的实测与仿 真图。【具体实施方式】 参见图1 (a)和图1 (b)，对微带天线的辐射机理进行说明。从图1 (a)中可以看当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可用于手持设备的智能天线，其特征在于：包括4块处于同一平面的小介质基板、重叠设置的第一大介质基板和第二大介质基板，且大介质基板平行于小介质基板，第一大介质基板与小介质基板两者相距4mm；小介质基板上设置有平面倒F天线的金属辐射贴片，金属接地面设置在第一大介质基板的第一表面和第二表面以及四周4个面；馈电网络设置在第二介质基板的第二表面；每个小介质基板设置有两根接地短路柱（PB、PC）和一根馈电导电柱（PA）；两根接地短路柱（PB、PC）的一端与第一大介质基板的第一表面连接，另一端穿过小介质基板，与金属辐射贴片的第一表面连接；一根馈电导电柱（PA）的一端穿过第一大介质基板和第二大介质基板第二表面的微带传输线即馈电网络相连，另一端穿过小介质基板与金属辐射贴片的第一表面连接；所述平面倒F天线的金属辐射贴片分为两个部分，设置在小介质基板的第一表面和第二表面上；第一部分位于小介质基板的第一表面，每个金属辐射贴片均为多边形，分5个支路（支路A、支路B、支路C、支路D、支路E）结构；支路A与支路B的长度满足低频部分1/4波长的长度，支路A的长度为58mm，支路B的长度为49mm；支路C和支路E的长度满足高频部分1/4波长的长度，支路C的长度为12mm，支路E的长度为18mm；第二部分位于小介质基板的第二表面，是一个长宽为36mm×20mm的长方形带胶铜皮；所述的4个平面倒F天线的金属辐射贴片按中心对称排列于大介质基板的四个角落；整个天线阵列的长×宽尺寸为：140mm×80mm。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：文舸一，王峰，童好娉，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32