[发明专利]宽带无线数据卡天线

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及天线技术。

背景技术

由于新数据业务的不断兴起，许多数字无线终端设备，如掌上电脑(Personal Digital Assistant，PDA)、销售点终端(Point of Sale，POS)机、高质量的多媒体广播(High-qulity Multimedia Broadcasting，HQMB)、领航员(Navigator)以及便携式电脑(Laptop)等，在该终端设备与网络之间需要有一个外接无线数据收发装置作为中间转换器，来进行无线数据的传递和交换。无线数据卡(USB(Universal Serial Bus)dongle)就是一种常用的外接无线数据收发装置，无线数据卡接口技术可以起到上述无线数据传输通道的作用，因为它具有较高的连接速率和较好的可移动性。我们知道，在无线数据卡中，天线是最主要的电子元件。

目前，实现无线数据卡天线的挑战是，需要在较小的空间内实现低SAR(Specific Absorption Rate，比吸收率)值辐射的多频带/宽带的天线。现在，在数据卡天线设计形式上，广泛采用单极子(Monopole)、倒F天线(Inverted-F Antenna，IFA)和平面倒F天线(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)等内置式天线，这些形式的天线一般位于数据卡的末端，由数据卡主板作为天线的“地”，天线和“地”共同组成辐射器。然而，上述天线的设计，一方面使得天线的工作带宽有限，难以满足日益增长的带宽需求；另一方面使得天线辐射的近场能量过于集中，导致SAR值较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够在无线数据卡的小尺寸空间上获得较宽的工作带宽的天线。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术手段是，宽带无线数据卡天线，包括天线走线、金属地、微带馈线、匹配网络，其特征在于，所述天线走线、微带馈线、匹配电路设置在数据卡主板的一面，所述金属地设置在所述数据卡主板的另一面；金属地所在面上还有一个无金属区域，无金属区域设置在金属地中，至少有一边未被金属地封闭，这样在金属地中形成一个半封闭区域；无金属区域包括天线走线正投影至金属地所在面上的对应区域；天线走线与金属地在空间上存在耦合缝隙；

所述天线走线包括宽条带、窄条带，所述匹配网络一端连接微带馈线，另一端连接宽条带，宽条带与窄条带相连，窄条带的末端与金属地相连；

微带馈线通过匹配网络向天线走线馈电，在天线走线上激励起高频电流形成谐振；天线走线中的高频电流一方面通过窄条带进入金属地，另一方面通过耦合缝隙的容性耦合激励起金属地上的高频电流形成谐振。

由于天线是一个完整的辐射系统，其中的每一部分对低频和高频的谐振点的产生以及带宽覆盖都有一定的影响。

天线走线直接印制或焊接在无线数据卡主板的一面上，无线数据卡主板的另一面，即金属地所在面上，将对应天线走线正投影区域的金属全部挖空，在金属地中形成一个半封闭区域，这样布置的天线走线与金属地之间用非金属介质(如介质板、空气等)隔离开来，被非金属介质分开的空间为本发明所述的耦合缝隙。微带馈线通过匹配网络向天线走线馈电，在天线走线上激励起高频电流形成谐振。窄条带的末端接地是为了引导天线走线中的高频电流经过该窄条带进入金属地，进而对天线的阻抗起到匹配作用；同时，通过耦合缝隙的容性耦合激励起金属地上的高频电流产生2个或2个以上的谐振，从而形成有效地带宽覆盖。由于天线本身就是一个开放式的电感和电容谐振单元(由于其中的电阻效应较小，故在此忽略)，通过调节天线走线和/或设置集总的匹配元件即可使天线在所需的频段内产生谐振。本发明中，天线走线和金属地共同组成天线辐射系统，射频信号通过微带馈线经由匹配网络馈入天线走线。通过天线走线和数据卡主板地之间的缝隙耦合，激励产生出多个谐振点。由于耦合缝隙呈现分布电容效应，可调节天线的输入阻抗，天线的输入阻抗可表示为：Zin＝R+jwL+1/jwC＝R+jwL-jwC，其中，R表示电阻，jwL表示感抗，1/jwC为容抗。同时，由于天线走线中的窄条带呈现分布式电感的作用，通过调节该窄条带的位置尺寸可使天线的输入阻抗中电感和电容效应相互抵消，从而在所需的频段内形成有效地匹配，这样电磁场的能量就不被储存起来了，而是形成有效地辐射(由于电感和电容是储存电磁场能量的，而不是辐射出去)，从而拓宽在天线走线上所激励起的目标谐振点的工作带宽。