[发明专利]兼顾净空区面积与多频段覆盖的移动终端用平面印制天线

说明书

技术领域

本发明属于小型多频天线设计领域，涉及一种应用于移动终端的印制在双层PCB板上的兼顾净空区面积和多频段覆盖的平面天线。

背景技术

世界各地采用的通信协议与相应频段不尽相同，因此要实现全球漫游，需要实现移动终端天线的多协议频段覆盖。加之，为了满足用户需求，移动终端需要加入更多的业务功能，如全球卫星定位系统（GPS）、移动电视（DVB-H）等，设计的天线需要覆盖到这些业务的工作频段。能够覆盖GSM850（824－894MHz）、GSM900（880－960MHz）、DCS（1710-1880MHz）、PCS（1850－1990MHz）、UMTS（1920－2170MHz）工作频段的内置WWAN天线正在成为许多现代移动终端的需求。在移动终端中联合使用内置WWAN天线与传统2.4/5GHz内置WLAN天线，可以获得泛在无线互联网接入。此外，由于LTE技术能够提供比WWAN系统更好的宽带多媒体服务，能够覆盖LTE700（704－787MHz）、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300（2300－2400MHz）、LTE2500（2500－2690MHz）工作频段的移动终端天线已经成为目前学者的研究热点。

目前，应用于移动终端的主要天线形式包括PIFA（Planar Inverted-F Antenna）、折叠单极子天线、环天线和槽天线等。对于PIFA，通过调节短路针的位置可以较容易地进行阻抗匹配，然而其阻抗带宽一般较窄。单极子天线的阻抗带宽要宽于PIFA，但是与PIFA相比，对其进行阻抗匹配更困难。要提高单极子天线的匹配特性，需要保证天线与地板之间具有足够的间距，这样不可避免地将会使天线的尺寸增大。同时，为了尽量减小天线尺寸，在设计中一般采用折叠单极子天线结构。传统的环天线一般能够在高、低工作频段分别激励起半波长谐振模式和一个波长谐振模式，而在四分之一波长模式下难以获得良好的匹配。由于天线尺寸受最低谐振模式对应的电尺寸限制，一般而言，应用于移动终端的环天线在电路板上占据较大的面积。对于应用于移动终端的槽天线，一般将其一端开在地板边沿，另一端封闭，使其在最低频率处工作在四分之一波长谐振模式。然而，当槽的位置没有选择在系统地板中心位置时，地板难以作为有效辐射体被激励起来，此时需要使用至少两个不同长度的槽，来覆盖通信频段中的高、低两部分频段，这将制约天线的小型化设计。

为了兼顾到小型化和多频段覆盖需求，本发明提出了利用耦合分枝增加寄生地枝与作为激励分枝的折叠单极子分枝之间电磁耦合，采用紧凑的结构实现天线工作带宽的拓展，并通过加载调节片、使用阶梯状过渡结构等技术措施来进行阻抗匹配的设计方案，实现适用于移动终端的小型平面印制天线。该款天线占据的电路板上的净空区面积仅为28mm×20mm，其-6dB阻抗带宽能够有效覆盖LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300、LTE2500工作频段。

发明内容

本发明针对下一代宽带移动通信对小型化移动终端天线的多频段覆盖需求，设计了兼顾净空区面积和多频段覆盖的平面印制天线，以实现在天线尺寸尽可能小的情况下，移动终端的多协议覆盖和多业务功能。

本发明的特征在于，含有：介质板、金属地板、馈线、激励分枝、寄生地枝和耦合分枝，其中：

介质板，尺寸为120mm×60mm×0.8mm；

金属地板，印制在所述介质板的背面，用于模拟电路板中的电路部分，尺寸为100mm×60mm；

馈线，位于所述介质板正面，用微带方式进行馈电，馈电点位于正对着所述金属地板上边沿偏左的介质板正面位置上，所述馈线在水平方向上呈反“L”型，沿所述馈电点垂直向下后，再水平地折向所述介质板左侧长边，与馈电端口相接；

激励分枝，含有：折叠单极子分枝、三个调节片以及阶梯状过渡结构，其中：

折叠单极子分枝，印制在所述介质板正面，由上侧折叠单极子分枝和下侧折叠单极子分枝组成，

阶梯状过渡结构，由所述馈线上部靠近馈电点的一端与所述激励分枝中折叠单极子分枝靠近所述馈电点的一端连接而成，在所述馈电点两侧采用能改善馈电端口阻抗特性的不同线宽的阶梯状金属带，

第一调节片水平地连接在所述折叠单极子分枝靠近所述阶梯状过渡结构的下侧折叠单极子分枝的下侧面上，以改善高、低两个频段的带宽，

第二调节片，呈台阶状，同时连接在所述第一调节片远离所述阶梯状过渡结构那一侧的侧面和所述下侧折叠单极子分枝的下侧面上，以改善高频段的带宽的匹配特性，