覆盖五个频段的小尺寸平面天线制造技术

本发明专利技术公开了一种覆盖五个频段的小尺寸平面天线，结构中包括定位有天线单元的介质板、以及设置在介质板下表面的主金属接地板，所述天线单元为平面复合结构，包括与馈电端连接的L形高频辐射单元、以及与所述L形高频辐射单元耦合馈电的并设有集总贴片电感的弯折回转型低频辐射单元，所述弯折回转型低频辐射单元的终端借助金属化通孔与主金属接地板连接。本发明专利技术的终端天线所占用的空间较小，只占手机主板一角，节省的空间可预留作为空白无金属覆铜基板，为其他的天线设计提供了空间，用于目前的多输入多输出系统（MIMO）；本发明专利技术增加了拓展金属接地板，减少对人体的电磁波辐射，并能在该区域配制其它接口元件；从而有效减小了天线的体积。

【技术实现步骤摘要】
覆盖五个频段的小尺寸平面天线
本专利技术属于电磁场与微波
，具体涉及天线
，尤其是覆盖五个频段的小尺寸平面天线。
技术介绍
随着21世纪移动通信技术和市场的飞速发展，在新技术和市场需求的共同作用下，未来移动通信技术将呈现以下几大趋势网络业务数据化、分组化，移动互联网逐步形成；网络技术数字化、宽带化；网络设备智能化、小型化；应用于更高的频段，有效利用频率；移动网络的综合化、全球化、个人化；各种网络的融合；高速率、高质量、低费用。这正是第三代(3G)乃至第四代(4G)移动通信技术发展的方向和目标。在各种移动通信技术的快速发展中，天线作为这些设备的“窗口”，它的作用不容置疑。伴随着无线通信中语音业务、窄带和宽带数据业务、卫星广播、卫星定位的兴起， 移动通信产品市场需求的日益膨胀，只有那些体积小，携带方便，高灵敏度，高稳定性的无线通信产品才能满足需求。与此同时，天线作为重要的射频前端器件，其指标要求也日益 “苛刻”，小型化、内置化、多频段、宽带化以及智能化是移动终端天线的发展趋势。这其中， 手机产品在无线通信产业中占据很重要的地位。目前，设计手机天线所面临的主要困难是如何在已给定的环境内设计出尺寸较小、低剖面、能够实现多频宽带工作、低成本且易于加工的手机天线。而目前的主流手机为满足多功能的要求一般在天线的边沿设置了各种数据传输的端口，从而为天线设计预留了极小的隔离距离，增加了天线的设计难度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种覆盖五个频段的小尺寸平面天线，其采用弯折回转型低频辐射单元、并插入集总贴片电感，能够有效减少金属条低频谐振的走线长度， 节省空间，另外增加了拓展金属接地板，减少对人体的电磁波辐射，并能在该区域配制其它接口元件；从而有效减小了天线的体积。为解决上述技术问题，本专利技术要采取的技术方案是一种覆盖五个频段的小尺寸平面天线，结构中包括定位有天线单元的介质板、以及设置在介质板下表面的主金属接地板，所述天线单元为平面复合结构，包括与馈电端连接的L 形高频辐射单元、以及与所述L形高频辐射单元耦合馈电的并设有集总贴片电感的弯折回转型低频辐射单元，所述弯折回转型低频辐射单元的终端借助金属化通孔与主金属接地板连接。在介质板的下表面增设了与主金属接地板衔接的、并与天线单元的对面区域相邻接的拓展金属接地板。本专利技术的高频福射体借助天线馈线(如同轴馈线)激励起分布电流，该分布电流顺着金属条连成的高频辐射体向前流动，根据微波技术的基本理论，当金属条的长度等于对应波长的四分之一时可以实现有效的谐振，通过调节金属条的长度，可以使得金属条在工作在1710-2170 MHz频段上。高频辐射体与低频辐射体之间存在容性耦合，当天线工作在低频时，通过高频辐射体与低频辐射体之间的缝隙将高频辐射体的电流耦合到低频辐射体上。与高频工作原理类似，当金属条的整体长度接近四分之一波长时，天线能够很好地谐振，对应的低频波长较长，无法在紧凑的空间完成天线走线布局，根据微波技术的基本理论，在金属条的长度小于谐振频率所对应的四分之一波长时，将会呈现出分布电容效应，从而破坏了天线原有的阻抗匹配。本专利技术在低频辐射体中加入集总贴片电感，一方面可以抵消分布电容，改善该天线的阻抗匹配，以实现宽带特性，另一方面可以微调低频的谐振频率的位置。另外，本专利技术在主金属接地板的延伸处设置了拓展金属接地板，实现两个重要的功能①便于在其上安放一些电子元件(比如马达，听筒，摄像头等);②利用天线单元与拓展地之间的微小距离能够有效的抑制位于印制板顶部的金属地表面电流分布，减少在通信过程中电磁辐射对人体尤其是人脑的伤害。采用上述技术方案产生的有益效果在于(I)本专利技术的终端天线所占用的空间较小，只占手机主板一角，节省的空间可预留作为空白无金属覆铜基板，为其他的天线设计提供了空间，用于目前的多输入多输出系统(MM0);(2)该结构可以直接印刷在电路板上， 无需特殊安装工艺，且本专利技术的天线能够获得较宽的工作带宽，能够覆盖824-901MHZ以及 1710-2170MHz 五个个常用频段(GSM850/900/ GSM1800/1900/ UMTS2100)，从而可以获得较高的天线效率，可广泛应用于常见的通讯设备中；(3)本专利技术通过将天线单元放置于介质板的底部，并在介质板底部增设拓展金属接地板，能够有效的抑制位于介质板顶部的金属地表面电流分布，减少在通信过程中电磁辐射对人体、尤其是对人脑的伤害，同时拓展金属接地板可以安放如USB等数据连接端口。附图说明图I是本专利技术的立体结构示意图；图2是本专利技术天线的主视结构示意图；图3是图2的后视结构不意图；图4是图3的A向视图；图5是本专利技术回波损耗的仿真和测试结果；图6和图7分别是本专利技术天线在低频段和高频段下辐射效率和增益的测量结果； 图广图4中，I、馈电点，2、L形高频辐射单元，2-1、第一高频金属条，2-2、第二高频金属条，3、弯折回转型低频福射单元,3-1、第一高频金属条,3-2、第二高频金属条,3-3、第三高频金属条，3-4、第四高频金属条，3-5、第五高频金属条，4、集总贴片电感，6、金属化过孔，7、介质板，8、主金属接地板，10、拓展金属接地板。具体实施方式参看图f图4，本专利技术的天线系统包括介质板7、定位在介质板7上表面的天线单元3、以及设置在介质板7下表面的主金属接地板8，还包括设置在介质板7下表面的、与主金属接地板8衔接的、并与天线单元的对面区域相邻接的拓展金属接地板10 ;所述天线单元包括与馈电端连接的L形高频福射单元2以及借助L形高频福射单元2的一个边稱合馈电、并设有集总贴片电感4的弯折回转型低频辐射单元3，所述弯折回转型低频辐射单元3 的终端借助金属化通孔6与主金属接地板8连接。所述拓展金属接地板10，实现两个重要的功能①便于在其上安放一些电子元件，比如马达，听筒，摄像头等；②利用天线单元与拓展金属接地板之间的微小距离能够有效地抑制位于介质板顶部的金属地表面电流分布， 减少在通信过程中电磁辐射对人体尤其是人脑的伤害。试验证明拓展金属接地板的宽度对于天线单元的性能基本没有影响，可以根据设计的需要延长或者缩短拓展地的尺寸，其形状可以是长方形、正方形或者其它形状，具体可以由终端中实际的介质板形状来确定。本专利技术中弯折回转型低频辐射单元3中增设了集总贴片电感4，缩小了天线的布局面积，所节省的空间可用于布置其它的天线或者设置其它的元器件。所述L形高频福射单元可以由第一高频金属条2-1和第二高频金属条2-2电连接而成或者由同一金属条进行折叠得到。本实施例中，所述L形高频辐射单元2由第一高频金属条2-1和第二高频金属条2-2连接而成(第一高频金属条2-1和第二高频金属条2-2也可以由单个金属条弯折而成)，所述第一高频金属条2-1通过馈电点I接馈电端。即射频信号通过同轴线、微带线或带状线连接到馈电点1，激励起相应的分布电流并传递到第一高频金属条2-1和第二高频金属条2-2,并形成高频的电流分布,最后形成空间的电磁波福射。所述弯折回转型低频辐射单元可以是由同一个金属条折叠后在中间加入集总贴片电感4或者由第一 第五低频金属条与集总贴片电感电连接而成。集总贴片电感4为常见的0402或者0201系列的贴片电感，其电感值的大小以及所布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种覆盖五个频段的小尺寸平面天线，结构中包括定位有天线单元的介质板（7）、以及设置在介质板（7）下表面的主金属接地板（8），其特征在于所述天线单元为平面复合结构，包括与馈电端连接的L形高频辐射单元（2）、以及与所述L形高频辐射单元（2）耦合馈电并设有集总贴片电感（4）的弯折回转型低频辐射单元（3），所述弯折回转型低频辐射单元（3）的终端借助金属化通孔（6）与主金属接地板（8）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨顺，班永灵，李乐伟，李鹏鹏，王朗，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：