一种天线的制作方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种天线，天线单元设置在天线介质板的正面；天线单元的一端连接天线地板形成馈电点；天线地板设置在天线介质板的背面上，对应于相邻的两个天线单元之间以及天线介质板上馈电点所在半幅的位置；第一介质板设置在天线介质板和天线地板之间；第一介质板的背面对应每个天线单元均设置有电磁带隙贴片，电磁带隙贴片呈矩形阵列排布的多个二维电磁带隙单元；任意两个相邻的二维电磁带隙单元中的主体贴片间隔预设的距离，并通过连接带连接在一起，电磁带隙贴片与天线地板不接触。本方案通过电磁带隙贴片，降低整个天线的SAR值，减少移动终端设备使用时，天线对人体的辐射。
【专利说明】
一种天线
技术领域
[0001]本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种天线。
【背景技术】
[0002]MIMO(Multiple-1nput Multiple-Output，多入多出)天线技术指的是利用多根发射天线和多根接收天线进行无线传输的技术，显然的，MIMO天线包括多个天线单元。随着Mnro无线系统的快速发展，其较大的信息传输容量和较高的传输性能，引起了移动通信领域研究人员的广泛关注，近年来，Mnro天线逐渐被广泛应用于移动终端设备。
[0003]随着生活水平的日渐提高，人们对于自身健康方面也越来越关注，众所周知，手机作为最常见的移动终端设备，用户使用手机打电话的时候，手机中的MIMO天线处于工作状态且紧贴用户头部，其产生的辐射不容忽视。国际上通常使用SAR(Specific Absorpt1nRat1，比吸收率)值来衡量终端辐射的热效应，SAR值指单位时间内单位质量的物质吸收的电磁辐射能量。对于手机而言，SAR指的是辐射被头部的软组织吸收的比率，SAR值越低，辐射被脑部吸收的量越少。
[0004]鉴于以上条件，在设计手机等移动终端设备中使用的MMO天线时，SAR值的大小是考量天线性能的一个重要因素，因此需要在不影响天线正常工作的前提下，尽可能地降低SAR值。但是，现有技术中，应用于手机等移动终端设备的MMO天线的SAR值高。
【发明内容】
[0005]本发明实施例的目的在于提供一种天线，以降低天线的SAR值，进而减小移动终端设备使用时天线对人体的辐射。
[0006]为达到上述目的，本发明实施例公开了一种天线，包括:
[0007]天线介质板、至少两个天线单元、天线地板、第一介质板和电磁带隙贴片；
[0008]所述天线单元，设置在所述天线介质板的正面;所述天线单元的一端连接所述天线地板形成馈电点；
[0009]所述天线地板，设置在所述天线介质板的背面，对应于相邻的两个所述天线单元之间以及所述天线介质板上所述馈电点所在半幅的位置；
[0010]所述第一介质板，设置在所述天线介质板和所述天线地板之间；
[0011]所述第一介质板的背面对应每个所述天线单元均设置有所述电磁带隙贴片，所述电磁带隙贴片包括呈矩形阵列排布的多个二维电磁带隙单元；
[0012]所述二维电磁带隙单元包括正方形的主体贴片，所述主体贴片的每个边上均开设有豁口，每个所述豁口上均设置有垂直所述豁口所在边的连接带；
[0013]任意两个相邻的所述二维电磁带隙单元中的所述主体贴片间隔预设的距离，并通过所述连接带连接在一起；
[0014]所述电磁带隙贴片与所述天线地板不接触。
[0015]优选的，所述天线还包括至少一列三维电磁带隙单元:
[0016]所述三维电磁带隙单元，设置在所述第一介质板上，对应于相邻的两个所述天线单元之间，所述三维电磁带隙单元包括棱柱筒和环形金属贴片；
[0017]所述棱柱筒一端穿过所述第一介质板连接所述地板，另一端伸出所述第一介质板同心套接在所述环形金属贴片的内壁；
[0018]所述棱柱筒内壁设置有金属层，或所述棱柱筒内填充有金属内芯。
[0019]优选的，所述棱柱筒为正六棱柱筒，所述环形金属贴片的外环为正六边形。
[0020]优选的，所述金属为紫铜。
[0021]优选的，所述豁口的形状为等腰直角三角形，所述豁口的斜边为所述主体贴片上所述豁口所在边的三分之一至三分之二长度段，所述连接带一端连接在所述豁口的直角顶点，另一端伸出所述豁口所在边预设的长度。
[0022]优选的，所述天线单元包括弯折线段和直线段，所述直线段一端连接所述弯折线段，另一端与连接所述天线地板形成馈电点。
[0023]优选的，所述电磁带隙贴片设置在所述第一介质板上对应所述弯折线段的位置。
[0024]优选的，所述电磁带隙贴片，包括:
[0025]呈2X 2矩形阵列排布的4个二维电磁带隙单元。
[0026]本方案通过在天线介质板和天线地板之间设置第一介质板，第一介质板的背面对应每个天线单元均设置有电磁带隙贴片，电磁带隙贴片相当于滤波器，包含电容电感，可以降低整个天线的SAR值，减少移动终端设备使用时，天线对人体的辐射，同时，也可以起到滤波作用，排除其他频段杂波的影响。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为现有技术的天线的结构示意图；
[0029]图2为本发明实施例提供的一种天线的正面的平面结构示意图；
[0030]图3为本发明实施例提供的设置有三维电磁带隙单元的第一介质板的平面结构示意图；
[0031 ]图4为图3中标号A所指的局部放大结构不意图；
[0032]图5为本发明实施例提供的一种天线的背面的平面结构示意图；
[0033]图6为图5中的C-C向剖视结构示意图；
[0034]图7为本发明实施例中的所述棱柱筒的内壁设置有金属层时，对应图6中标号E所指的局部放大结构示意图；
[0035]图8为本发明实施例中的所述棱柱筒中填充金属内芯时，对应图6中标号E所指的局部放大结构示意图；
[0036]图9为图5中的D-D向剖视结构示意图；
[0037]图10为本发明实施例中第一种实现方式下的三维电磁带隙单元的结构示意图；
[0038]图11为本发明实施例中第二种实现方式下的三维电磁带隙单元的结构示意图；
[0039]图12为本发明实施例中的二维电磁带隙单元的结构示意图；
[0040]图13为本发明实施例中的天线单元的结构示意图；
[0041]图14为现有技术中未加入三维电磁带隙单元时天线的S11、S22曲线图；
[0042]图15为应用本发明实施例提供的一种天线时的S11、S22曲线图；
[0043 ]图16为现有技术中未加入三维电磁带隙单元时天线的S12、S21曲线图；
[0044]图17为应用本发明实施例提供的一种天线时的S12、S21曲线图。
【具体实施方式】
[0045]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046]图1为现有技术的天线的结构示意图，现有技术的天线包括天线介质板2、设置在天线介质板2正面的至少一个天线单元I以及设置在天线介质板2背面的天线地板3，天线单元I的末端与天线地板3相接触形成馈电点8。
[0047]如图2?9所示，本发明实施提供的一种天线，包括:天线介质板2、至少两个天线单元1、天线地板3、第一介质板4和电磁带隙贴片6。
[0048]应该说明的是，在本发明实施例中，该天线中的天线单元的数量为偶数，当然，在手机等便携型的移动终端上，天线单元的数量可以优选为两个。另外，所有的天线单元对称分布在一对称中心线的两侧，以抵消天线中天线单元之间相互产生的辐射影响。所述天线单元I设置在所述天线介质板2的正面;所述天线单元I的一端连接所述天线地板3形成馈电点8 0
[0049]在本发明实施例提供的附图中，通过设置一连接天线单I元和天线地板2的金属微带来形成馈电点；但是，应该强调的是，在本发明实施例中，对于馈电点的具体实现结构并不限于附图所示的结构，只需保证天线单元I的一端连接所述天线地板3即可。
[0050]所述天线地板3设置在所述天线介质板2的背面，对应于相邻的两个所述天线单元I之间以及所述天线介质板2上所述馈电点8所在半幅的位置;应该说明的是，参照图2和图5，上述描述表示，本发明实施例中，天线地板3并非是与天线介质板2的大小相等，天线地板3在天线介质板2上的投影位于天线介质板2上所述馈电点8所在半幅以及两个相邻的天线单元I之间的区域，如图所示，只有两个天线单元I时，该天线地板3为“T”型。
[0051]所述第一介质板4设置在所述天线介质板2和所述天线地板3之间;此第一介质板4的平面大小可以与所述天线介质板2相同。该第一介质板4的厚度由天线的性能决定，同时应满足天线小型化的要求。
[0052]在本发明实施例中，所述第一介质板4的背面对应每个所述天线单元I均设置有该电磁带隙贴片6，所述电磁带隙贴片6包括呈矩形阵列排布的多个二维电磁带隙单元7;
[0053]所述二维电磁带隙单元7包括正方形的主体贴片701，所述主体贴片701的每个边上均开设有豁口 702，每个所述豁口 702上均设置有垂直所述豁口 702所在边的连接带703;
[0054]任意两个相邻的所述二维电磁带隙单元7中的所述主体贴片701间隔预设的距离，并通过所述连接带703连接在一起；
[0055]所述电磁带隙贴片6与所述天线地板3不接触。
[0056]应该说明的是，上述多个二维电磁带隙单元7—体成型成上述电磁带隙贴片6。另夕卜，二维电磁带隙贴片6的制作可以采用蚀刻的方式。
[0057]本发明实施例中，上述电磁带隙贴片6具有降低天线SAR值的作用；另外，该电磁带隙贴片6相当于滤波器，包含电容电感，在降低SAR值的同时，可以起到滤波作用，可排除其他频段杂波影响，其中的连接线的长宽影响电感的大小，各个主体贴片701之间缝隙的宽度影响结构电容的大小，通过调整如图12中的L、B、S三个参数可以改变结构的电容电感值，从而改变电磁带隙结构的滤波性能。
[0058]本发明实施例中，如图12所示，上述豁口702的形状为等腰直角三角形，所述豁口702的斜边为所述主体贴片701上所述豁口 702所在边的三分之一至三分之二长度段，所述连接带703—端连接在所述豁口 702的直角顶点，另一端伸出所述豁口 702所在边预设的长度。
[0059]在本发明实施例中，所述主体贴片701和所述豁口702的斜边大小均应根据天线的频率等具体情况而定，不同的尺寸会影响电容电感的大小，进而影响电磁带隙贴片的滤波性能。
[0060]应该说明的是，图12中，豁口702的形状优选为等腰直角三角形，由于连接带703具有一定的宽度，所以在一体成型的二维电磁带隙单元7中，无法直接体现出豁口 702的形状，为此，图12中特意用虚线标出了等腰直角三角形的直角。
[0061]如图2、5和13所示，所述天线单元I包括弯折线段101和直线段102，所述直线段102一端连接所述弯折线段101，另一端与连接所述天线地板3形成馈电点8。
[0062]另外，当本发明实施例中的天线单元I由弯折线段101和直线段102构成时，同样是由于天线单元I在弯折线段101的辐射强度较高，所以电磁带隙贴片6设置在所述第一介质板4上对应所述弯折线段101的位置;在此情况下，可以优选该电磁带隙贴片6为由呈2X2矩形阵列排布的4个二维电磁带隙单元7构成的。
[0063]本领域技术人员公知的是，MIMO天线由多根天线构成，不仅要求单个天线单元有着良好的性能，而且需要各个天线单元之间的干扰尽可能的小，因此对隔离度有着较高的要求。显然的，隔离度越高，各个天线单元之间的干扰越小。在现有技术中，提高各个天线单元之间的隔离度所采用的最直接有效的方式就是增大各个天线单元之间的距离。
[0064]但是，现有技术中，由于移动终端的便携性和小型化的限制条件，要求置于移动终端设备中的MMO天线有着较小的尺寸。因此，对于移动终端中的MMO天线，无法通过增大各个天线单元之间的距离来增加隔离度，即现有移动终端中的MMO天线，其中的各个天线单元之间的隔离度低，即各个天线单元之间的干扰大，ΜΠΚ)天线的整体性能差。
[0065]为了增加各个天线单元之间的隔离度，本发明实施例所提供的一种天线还包括有至少一列三维电磁带隙单元5。
[0066]参看图2和图3，所述三维电磁带隙单元5设置在所述第一介质板4上，对应于相邻的两个所述天线单元I之间，所述三维电磁带隙单元5包括棱柱筒501和环形金属贴片502;
[0067]参照图7和图8，所述棱柱筒501—端穿过所述第一介质板4连接所述地板，另一端伸出所述第一介质板4同心套接在所述环形金属贴片502的内壁。
[0068]在本发明实施例的第一种实现方式中，参照图7和图10，所述棱柱筒501内壁设置有金属层503。在本发明实施例的第二种实现方式中，参照图8和图11，将所述棱柱筒501内壁设置的所述金属层503替换为填充在所述棱柱筒501内的金属内芯504。应该提到的是，该金属为紫铜，即表示上述环形金属贴片502、金属层503以及材料优选为紫铜。
[0069]应该说明的是，在本发明实施例中，环形金属贴片502以及金属层503、金属内芯504的选材并不限定于紫铜，也可以是其它导电性好的金属材料;并且，该材料的导电性越高，三维电磁带隙单元的隔离效果越好。
[0070]应该强调的是，如图6?8所示，在实际的制造工艺中，天线介质板2和第一介质板4是完全贴合的，上述环形金属贴片502蚀刻在第一介质板4的表面，环形金属贴片502的表面与第一介质板4的表面齐平。
[0071]如图10和11，所述棱柱筒501为正六棱柱筒，所述环形金属贴片502的外环为正六边形。应该说明的是，本发明中，棱柱筒501的截面形状和环形金属贴片502的外环形状并不限于正六边形，也可以是其它正多边形。应该强调的是，本发明实施例中，棱柱筒501与环形金属贴片502为同心套接在一起，这里所述的同心是指环形金属贴片502的外环和内环的中心均处于棱柱筒501的轴心上。
[0072]应该说明的是，如图2和3所示，当所述天线单元I包括弯折线段101和直线段102时，由于天线单元I在弯折线段101的辐射强度较高，所以对于任意相邻的两个天线单元I，各弯折线段101之间设置的三维电磁带隙结构的列数可以多于在两个直线段102之间设置的三维电磁带隙结构的列数，例如，图中两个弯折线段101之间设置有3列三维电磁带隙结构，而对应在两个直线段102之间则仅设置有一列三维电磁带隙结构。
[0073]三维电磁带隙单元的存在，提高了各个天线单元I之间的隔离度，进而提高了天线的性能;另外，上述三维电磁带隙单元5相当于高阻电路，具有带阻滤波器的作用，可减小表面波损耗，能提高天线增益和福射性能。
[0074]本方案通过在天线介质板和天线地板之间设置第一介质板，第一介质板的背面对应每个天线单元均设置有电磁带隙贴片，电磁带隙贴片相当于滤波器，包含电容电感，可以降低整个天线的SAR值，减少移动终端设备使用时，天线对人体的辐射，同时，也可以起到滤波作用，排除其他频段杂波的影响。
[0075]下面通过一个具体的实例来对本发明实施例提供的一种天线进行说明
[0076]本实例中，天线介质板2的选择FR4_epoxy(环氧树脂板)，介电常数为4.7，厚度为
0.51mm;第一介质板4为Rogers如3010(混压高频覆铜板)，介电常数为10.2，厚度为0.9臟，另外，电磁带隙贴片6的材料为金属导体，如图12中的三个参数，L= 1mm，S = 8mm，B = 7.2mm。
[0077]此外，通过SEMCAD(—种三维全电磁仿真设计软件)的仿真可得到:本发明实施例提供的天线，由于电磁带隙贴片的存在，天线的SAR值为未加入电磁带隙贴片时天线的SAR值的82.076%,在此例中，电磁带隙贴片的存在使SAR值降低了 17.924%，可见，电磁带隙贴片具有较为明显的降低天线的SAR值的效果。
[0078]在设定了上述参数后，进行的仿真测试结果参照图14?17。本领域技术人员可以理解，S参数是微波传输中的一个重要参数，SI I和S22参数均表示回波损耗，SI 1、S22参数位于-1OdB以下时天线能够正常工作;S12和S21参数均表示天线的隔离度，S12和S21的数值越小，隔离度越大。
[0079]对比图14和15可知，现有技术中，天线的工作频带为2530MHz-2620MHz;而在加入了本发明实施例提供的三维电磁带隙单元后，天线的工作频带变为2100MHz-2650MHz，扩大了天线的工作带宽。
[0080]对比图16和17可知，在天线的工作频带内，例如在天线的频带为2600MHz时，现有技术中的天线的隔离度为_12dB，而在加入了本发明实施例提供的三维电磁带隙单元后，天线的隔离度为_20dB，可以明显看出，三维电磁带隙单元对于隔离度的增加具有十分显著的效果。应该说明，图16和图17中，实线曲线以及虚线曲线重合在一起。
[0081 ] 不意图中的标号说明:
[0082]1、天线单元；101、弯折线段；102、直线段;2、天线介质板;3、天线地板;4、第一介质板;5、三维电磁带隙单元;501、棱柱筒;502、环形金属贴片；503、金属层;504、金属内芯;6、电磁带隙贴片;7、二维电磁带隙单元;701、主体贴片;702、豁口； 703、连接带;8、馈电点。
[0083]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个.......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0084]本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0085]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种天线，其特征在于，所述天线包括:天线介质板、至少两个天线单元、天线地板、第一介质板和电磁带隙贴片； 所述天线单元，设置在所述天线介质板的正面;所述天线单元的一端连接所述天线地板形成馈电点； 所述天线地板，设置在所述天线介质板的背面，对应于相邻的两个所述天线单元之间以及所述天线介质板上所述馈电点所在半幅的位置； 所述第一介质板，设置在所述天线介质板和所述天线地板之间； 所述第一介质板的背面对应每个所述天线单元均设置有所述电磁带隙贴片，所述电磁带隙贴片包括呈矩形阵列排布的多个二维电磁带隙单元； 所述二维电磁带隙单元包括正方形的主体贴片，所述主体贴片的每个边上均开设有豁口，每个所述豁口上均设置有垂直所述豁口所在边的连接带； 任意两个相邻的所述二维电磁带隙单元中的所述主体贴片间隔预设的距离，并通过所述连接带连接在一起； 所述电磁带隙贴片与所述天线地板不接触。2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线还包括至少一列三维电磁带隙单元: 所述三维电磁带隙单元，设置在所述第一介质板上，对应于相邻的两个所述天线单元之间，所述三维电磁带隙单元包括棱柱筒和环形金属贴片； 所述棱柱筒一端穿过所述第一介质板连接所述地板，另一端伸出所述第一介质板同心套接在所述环形金属贴片的内壁； 所述棱柱筒内壁设置有金属层，或所述棱柱筒内填充有金属内芯。3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述棱柱筒为正六棱柱筒，所述环形金属贴片的外环为正六边形。4.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述金属为紫铜。5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述豁口的形状为等腰直角三角形，所述豁口的斜边为所述主体贴片上所述豁口所在边的三分之一至三分之二长度段，所述连接带一端连接在所述豁口的直角顶点，另一端伸出所述豁口所在边预设的长度。6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线单元包括弯折线段和直线段，所述直线段一端连接所述弯折线段，另一端与连接所述天线地板形成馈电点。7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述电磁带隙贴片设置在所述第一介质板上对应所述弯折线段的位置。8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述电磁带隙贴片，包括: 呈2 X 2矩形阵列排布的4个二维电磁带隙单元。
【文档编号】H01Q1/52GK106025510SQ201610626691
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月3日
【发明人】石丹, 郭琳, 吕娜
【申请人】北京邮电大学, 工业和信息化部电信研究院