[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，涉及一种半平面倒F天线(PIFA：Planar Inverted F-Antenna)，该天线包括在例如GSM 850和GSM 900之间切换而不影响高频带频率的切换技术。

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、寻呼机的无线通信设备使用多频带天线以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。

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，PIFA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天线的紧凑结构使其容易集成到设备的为天线提供保护的外壳中。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PIFA具有朝向用户的相对受限的辐射场。PIFA通常为λ/4谐振结构，并且通过利用导电壁、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PIFA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。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是倒放的字母F。第一个引脚将辐射体电连接至接地平面，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)大体平行地设置。辐射元件(209)与接地平面(210)之间的平行取向提供了最佳性能，但其他取向也是可能的。辐射元件(209)通过调谐或短路元件(212)电连接到接地平面(210)，调谐或短路元件(212)通常被设置在辐射元件(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。通过调节辐射元件(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。谐振频率还可以通过改变调谐元件(212)的高度和宽度来微调。因此，在传统PIFA中，工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、形状或布置来固定。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。

当前，世界的不同区域使用不同的频率带宽。全球移动通信系统(GSM)网络在四个不同的频率范围中工作。大多数的GSM网络工作在900MHz或1800MHz频带中，但是在美洲一些国家(包括加拿大和美国)，由于900MHz和1800MHz频带已经被分配，因此使用850MHz和1900MHz频带。

然而，由于PIFA受到移动通信终端内部空间的限制，导致天线频率特性受限，因此一般的PIFA被设计成仅将所要求的频率带宽中的一个的频率最大化。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种PIFA装置和用于控制该PIFA装置的方法，其可以在不牺牲高信号强度、弱信号的良好接收和小型封装方面的性能的情况下满足移动通信终端中的多频率环境中的各种频率特性。

为了覆盖例如GSM 850和900(-6dB S11处的带宽)的多个发射频率，通过使用位于天线离地高度区域(ground clearance area)上的具有尺寸a×b的微带来改变从天线的角度看起来的接地平面长度，低频段的谐振可以在例如GSM 850和900的不同频率之间切换。该切换是在不影响高频带的情况下发生的。