[发明专利]天线结构

说明书

技术领域

本发明涉及天线，更具体地涉及一种包括寄生元件的半平面倒F天线(PIFA：Planar Inverted F-Antenna)。

背景技术

诸如蜂窝和其他无线电话、无线网络(WiLAN)组件、GPS接收机、移动电台、寻呼机等的无线通信设备使用多频带天线在多个无线通信频带内发射和接收无线信号。因此，天线是无线设备的其中一个关键组件，这样的天线应当满足对高信号强度、弱信号的良好接收、带宽增加(或变窄，如果需要)和小型封装方面的高性能的要求。

在移动通信中，微波区域内的电磁波被用于传输信息。因此，电信设备的必要部分是使能接收和发射电磁波的天线。

蜂窝系统可以在被称为GSM(全球移动系统)和DCS(数字通信系统)的两个不同频带中工作。在欧洲，使用频带GSM 900(从880MHz到960MHz)和GSM 1800(DCS)(从1710MHz到1880MHz)。此外，还存在着主要在美国使用的频带GSM850(从824MHz到894MHz)和频带GSM 1900(PCS)(从1850MHz到1990MHz)。

平面倒F天线(PIFA)具有很多优点。它们容易制造，设计简单并且制造成本低。现今，平面倒F天线广泛应用在如蜂窝电话的小型通信设备中。这是由于平面倒F天线的紧凑尺寸使其很容易被集成到用于保护天线的设备外壳中。与例如常见的鞭状天线相比，PIFA在辐射照射方面还具有一个额外的优势。鞭状天线具有全向辐射场，而平面倒F天线具有朝向用户的相对受限的辐射场。

平面倒F天线通常为λ/4谐振结构，并且通过使用导电壁、导电片或导电柱将辐射元件短接到接地平面而实现。因此，传统的平面倒F天线结构由与接地平面平行设置且通过介电材料(通常为空气)与接地平面绝缘的导电辐射元件组成。该辐射元件连接到通常朝向该元件的一端设置的两个引脚，使得其从侧面看起来像一个倒置的字母“F”。第一个引脚将辐射体电连接到接地平面，并且第二个引脚提供天线馈电。PIFA的频率带宽、增益和谐振频率取决于导电辐射元件的高度、宽度和厚度以及连接到辐射元件和接地的第一引脚与连接到天线馈电的第二引脚之间的距离。

图2例示了传统的PIFA 200设计。传统的PIFA 200包括形成该天线的辐射元件209的导电片。辐射元件209与在基底211上形成的接地平面210大致平行地设置。辐射元件209与接地平面210之间的这种平行取向提供了最佳的性能，但其他取向也是可能的。辐射元件209经过调谐或短路元件212电连接到接地平面210，调谐或短路元件212在大多数情况下被设置在辐射元件209和馈电元件213的一侧。馈电元件213在某种程度上与接地平面210电绝缘。当电流通过馈电元件213馈入安装在接地平面210上方的辐射元件209时，辐射元件209和接地平面210受到激励并成为辐射装置。通过调整辐射元件209的尺寸和形状或通过移动馈电元件213相对于调谐元件212的位置，可以修改PIFA 200的工作频率或谐振频率。也可以通过改变调谐元件212的高度和宽度对谐振频率进行微调。因此，在传统的PIFA中，操作频率或谐振由馈电元件213、调谐元件212或辐射元件209各自的尺寸、形状或位置来固定。要改变PIFA 200的带宽，就必须增加PIFA 200的高度，这会导致天线总体尺寸的不合需要的增加。

随着终端更加小型化的趋势(即，更薄和更短的移动终端)，可用于天线元件(GSM/WCDMA)的空间会非常有限，高频带(DCS、PCS和UMTS(1710MHz-＞2170MHz))在-6dB S11处的带宽正在变得越来越难以实现。

目前正在使用具有寄生元件的PIFA来增强高频带带宽，但通常在天线载体上使用弹性膜，该天线载体在PCB上具有其他连接(c形夹(c-clip)或弹簧引脚(Pogo Pin))。

发明内容

本发明的一个目的是使用微带寄生元件(MPE：Microstrip Parasitic Element)作为承载结构(例如，印刷电路板(PCB))的接地层的一部分，通过这种方式改善和提高了天线的匹配和带宽。