专利名称：电容加载式内置天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信终端，特别是移动通信终端中的天线。
背景技术：
目前，GSM/DCS(Global System of Mobile Communication/Digital CellularSystem)手机很多都是翻盖手机，而翻盖手机大多利用内置天线进行信号的发送与接收。
然而，目前的翻盖手机的内置天线存在以下缺点天线单元和电容加载单元难于制造；电容加载单元和天线单元集成度低，天线馈电体积大；无法实现天线对手机环境的自适应阻抗匹配，天线性能不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电容加载式内置天线，易于制造、集成度高、同时性能稳定，解决现有的翻盖手机的内置天线的难于制造、体积大且不稳定的缺点。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电容加载式内置天线，用于翻盖手机，包括由第一矩型金属薄片和第二矩型金属薄片构成的导体单元，还包括天线单元，设置于第一矩型金属薄片的顶部，用于形成GSM谐振器；电容加载单元，设置于第一矩型金属薄片的顶部，与天线单元电连接，用于形成DCS谐振器，并用于实现天线输入阻抗的匹配；上述的电容加载式内置天线，电容加载单元具体包括第一金属条，平行于第一矩型金属薄片的顶部；第二金属条，垂直连接于第一金属条与第一矩型金属薄片的顶部之间；第三金属条，与第二金属条间隔预定距离平行设置，顶部与第一金属条的后端连接，整体位于第一金属条的下部；
电容，前端与第一金属条的前端间隔预定距离地设置于第一金属条的后端顶部；上述的电容加载式内置天线，第二金属条可相对于第一金属条和第一矩型金属薄片顶部滑动，改变第二金属条与第三金属条之间的间隔距离，用于结合电容的变化，实现天线输入阻抗的匹配。
上述的电容加载式内置天线，天线单元具体包括谐振金属薄片，内部形成有特定形状且开口朝向前端的空腔，底部与空腔对应有多个矩形凹陷，顶部前端与电容的顶部连接，底部前端与第三金属条连接，同时顶部与底部平行且间隔预定距离地设置于第一矩型金属薄片的顶端；馈电端口金属薄片22，底部为天线RF馈电点(即金属薄片22底部与来自手机收发信机的RF传输线电连接，该传输线的地与第一矩型金属薄片的顶部电连接)，金属薄片22的顶部与第三金属条的底部连接。
上述的电容加载式内置天线，所述谐振金属薄片内部形成的空腔包括从前端到后端依次连续排列的具有预定宽度和高度的第一矩形空腔、第二矩形空腔和至少一个第三空腔；第一矩形空腔顶部与谐振金属薄片顶部平齐；第二矩形空腔顶部与谐振金属薄片顶部平齐；第三空腔包括两个贯通的到谐振金属薄片顶部和底部均有一定距离的第五矩形空腔和第六矩形空腔；谐振金属薄片的底部与第一矩形空腔相对处为预定宽度和高度的矩形空白；谐振金属薄片的底部还具有与第五空腔同对称线，且有预定宽度和高度的矩形凹陷。
本发明的电容加载式内置天线，为GSM/DCS手机的内置天线，具有独特的平面空间结构和集总电容加载回路的集成，通过调谐该可加载回路，一方面提高了天线的电气性能，另一方面，实现了天线对手机环境的自适应阻抗匹配，大大增加了天线的使用范围，具有以下优点天线单元和电容加载单元均为单面平面结构，易于制造；电容加载单元和天线单元的有效集成，减小了天线、馈电总体积；天线对手机环境的自适应阻抗匹配，稳定了天线性能；当回波损耗等于-8dB时，天线在0.92GHz、2.0GHz分别实现了70MHz和140Mhz的阻抗带宽。
图1为本发明的电容加载式内置天线的整体结构图；图2为天线单元和电容加载单元的详细结构示意图；图3为C＝0.3pF时，天线回波损耗对谐振长度Lf的依赖关系示意图；图4为天线回波损耗对加载电容C的依赖关系示意图；图5为C＝0.3pF，Lf＝1.9mm时，回波损耗对频率依赖关系示意图；图6(a)、图6(b)、图6(c)为C＝0.3pF，Lf＝1.9mm时，增益特性实测与理论值的比较示意图。
具体实施例方式
本发明的电容加载式内置天线，用于翻盖手机，包括导体单元1、天线单元2和电容加载单元3，其中导体单元1，包括成一定夹角且无金属连接的第一矩型金属薄片和第二矩型金属薄片，在实际情况下，第一矩型金属薄片和第二矩型金属薄片即翻盖手机的主机主板PCB地和上翻盖PCB(Print Circuit Board，印刷电路板)地；天线单元2，设置于第一矩型金属薄片的顶部，形成GSM谐振器，用于双频段(GSM/DCS)电磁辐射；电容加载单元3，设置于第一矩型金属薄片的顶部，且与天线单元2电连接，形成DCS谐振器，用于双频段(GSM/DCS)电磁辐射，同时用于实现天线输入阻抗的匹配；其中第一矩型金属薄片、第二矩型金属薄片、天线单元和电容加载单元共同构成了电磁波与高频电流的转换开放结构。
下面结合图1和图2对本发明的电容加载式内置式天线的各组成部分进行详细说明，图1为本发明的电容加载式内置天线的整体结构图，图2为本发明的电容加载式内置天线的天线单元2和电容加载单元3的详细结构示意图。
如图1所示，导体单元1为第一矩型金属薄片11和第二矩型金属薄片12，在翻盖手机处于打开状态时，二者呈一定的夹角，且没有电气连接；且天线单元2和电容加载单元3的结合体与第一矩型金属薄片11的上端电气连接。
如图2所示，本发明的电容加载式内置式天线的电容加载单元3具体包括第一金属条31，平行于第一矩型金属薄片11的顶部；
第二金属条32，具有特定的宽度L0和长度W2，垂直连接于第一金属条31与第一矩型金属薄片11的顶部之间，且可相对于第一金属条31和第一矩型金属薄片11顶部滑动；第三金属条33，与第二金属条32间隔距离Lf平行设置，顶部与第一金属条31的后端连接，整体位于第一金属条31的下部；电容34，设置于第一金属条31的后端顶部，高度为Wc，前端与第一金属条31的前端距离为L2；当第二金属条32相对于第一金属条31和第一矩型金属薄片11滑动时可改变其与第三金属条33之间的间隔距离Lf，结合电容C的变化，实现天线输入阻抗的匹配。
如图2所示，本发明的电容加载式内置式天线的天线单元2具体包括谐振金属薄片21，内部形成有一特定形状且开口朝向前端的空腔210，其形成电磁耦合，展宽GSM的阻抗带宽，顶部前端与电容34的顶部连接，底部前端与第三金属条33连接，同时顶部与底部均平行于第一矩型金属薄片11的顶端，且底部与第一矩型金属薄片11的顶部相隔W3设置；馈电端口金属薄片22，底部为天线RF馈电点(即金属薄片22底部与来自手机收发信机的RF传输线电连接，该传输线的地与第一矩型金属薄片11的顶部电连接)，金属薄片22的顶部与第三金属条33的底部连接，形成天线的馈电端口。
该谐振金属薄片21顶部长度为L1，后端高度为W1，具体形状及结构如图2所示，谐振金属薄片21内部形成有一特定形状且开口朝向前端的空腔210包括从谐振金属薄片21前端到后端依次连续排列的第一矩形空腔2101、第二矩形空腔2102和至少一个第三空腔2103，通过特定的空腔形状形成了GSM谐振器，用于展宽GSM谐振器的阻抗带宽。
其中，第一矩形空腔2101顶部与谐振金属薄片21顶部平齐，底部到谐振金属薄片21顶部的高度为W1-W4，宽度为L3；第二矩形空腔2102顶部与谐振金属薄片21顶部平齐，底部到谐振金属薄片21顶部的高度为W1，宽度为L3-L4；第三空腔2103包括两个贯通的矩形空腔21031和21032，其中矩形空腔21031顶部与谐振金属薄片21顶部距离Ws，高度为W1-W4-Ws，宽度为Ls1+2Lt；矩形空腔21032顶部与谐振金属薄片21顶部距离Wt，高度为W1-Wt，宽度为Ls2；同时，谐振金属薄片21的底部与第一矩形空腔2101相对处为矩形空白，宽度为L4，高度为W1；该谐振金属薄片21的底部还具有与空腔21031同对称线，宽度为Ls1，高度为W4的矩形凹陷。
对于DCS谐振器，GSM谐振器为低损耗加载元件；同样对于GSM谐振器，DCS谐振器为低损耗加载元件，二者的配合使用，构成了GSM/DCS双波段辐射器。
天线单元在存在导体单元时，形成了两个电磁谐振回路，它们分别谐振在两个工作频段(GSM900/DCS1800)，同时，低频端(GSM900频段)的高频电流，在馈电点处对DCS谐振器呈现出较高的电抗；同样高频端(DCS频段)的高频电流，在馈电点处对GSM谐振器呈现出较高的电抗，GSM谐振器和DCS谐振器具有很好的电磁隔离度，简化了电路调试。
结合图1和图2，根据本发明的电容加载式内置式天线的结构和有限元计算方法，得到以下数据L1＝22.6mmL2＝6.6mmL3＝7.4mmL0＝0.4mmL4＝3.9mmLf＝5.7mmLs1＝2.0mmLs2＝1.6mmLt＝0.2mmW1＝8.4mmW2＝7.0mmW3＝0.4mmW4＝3.8mmWs＝3.0mmWt＝2.2mm
Wc＝1.8mmc＝0.2pFεr＝3.8同时假设翻盖手机翻盖后成158度的夹角。
按上述尺寸进行天线制造，并在标准微波暗室进行测试，实测与数值结果如图3、图4、图5及图6所示。
由图3可以看出，本发明的内置天线可有效地工作在GSM900/DCS1800频段，由于这里没有考虑手机塑料壳的影响，谐振频率按高于GSM900/DCS1800频率设计，并且，当C＝0.3pF时，改变Lf可明显改变DCS谐振回路的回波损耗的谐振曲线凹限深度，但不改变DCS谐振回路的谐振频率范围；结合图4，可得到DCS谐振回路的谐振频率主要由L2、W2以及加载电容C决定；同时Lf的改变对GSM谐振回路的谐振频率范围和谐振曲线凹限深度均无明显影响，说明此时DCS谐振回路与GSM谐振回路之间电磁隔离度较高。
由图4可看出，加载电容C可明显改变DCS和GSM的谐振频率范围，但不改变谐振带宽，这是由于加载电容C位于二谐振回路的终端负载位置处的缘故，利用加载电容C实现了本发明的内置天线阻抗的自适应匹配。
由图5、图6可看出本发明的内置天线阻抗数值与实测值有较高的一致性。
同时，如图6(a)所示，在θ＝90°平面和Φ＝180°，θ和Φ[含义见图6(c)，DCS有10dB、GSM有15dB的功率凹陷，该方向指向对应于人体头部位置，如图6(b)所示，在Φ＝90°平面和θ＝270°方向指向对应于人体头部位置方向上，DCS有10dB、GSM有15dB的功率凹陷，因此，该曲线揭示了本发明的手机内置天线具有很低SAR(Signal Absorb Ratio，信号吸收比)特性，即对人体有一定的保护作用。
通过进一步的测量，可以得出该天线具有中等增益(大于0.5dBi)。
本发明的电容加载式内置式天线可达到如下指标天线尺寸29.2mm*7mm*0.1mm天线结构平面单层PCB80mm*35mm*1m工作频率890～960MHz；1710～1890MHz
输入阻抗50Ω输入驻波比小于2.2增益大于0.5dBi当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种电容加载式内置天线，用于翻盖手机，包括由第一矩型金属薄片和第二矩型金属薄片构成的导体单元，其特征在于，还包括天线单元，设置于第一矩型金属薄片的顶部，用于形成GSM谐振器；电容加载单元，设置于第一矩型金属薄片的顶部，与天线单元电连接，用于形成DCS谐振器。
2.根据权利要求1所述的电容加载式内置天线，其特征在于，电容加载单元具体包括第一金属条，平行于第一矩型金属薄片的顶部；第二金属条，垂直连接于第一金属条与第一矩型金属薄片的顶部之间；第三金属条，与第二金属条间隔预定距离平行设置，顶部与第一金属条的后端连接，整体位于第一金属条的下部；电容，设置于第一金属条的后端顶部，前端与第一金属条的前端间隔预定距离。
3.根据权利要求2所述的电容加载式内置天线，其特征在于，第二金属条可相对于第一金属条和第一矩型金属薄片顶部滑动，改变第二金属条与第三金属条之间的间隔距离，结合电容的变化，实现天线输入阻抗的匹配。
4.根据权利要求2或3所述的电容加载式内置天线，其特征在于，天线单元具体包括谐振金属薄片，内部形成有特定形状且开口朝向前端的空腔，底部与空腔对应有多个矩形凹陷，顶部前端与电容的顶部连接，底部前端与第三金属条连接，同时顶部与底部平行，且底部与第一矩型金属薄片的顶端间隔预定距离；馈电端口金属薄片，底部与手机收发信机的RF传输线电连接，金属薄片顶部与第三金属条的底部连接。
5.根据权利要求4所述的电容加载式内置天线，其特征在于，所述谐振金属薄片内部形成的空腔包括从前端到后端依次连续排列的具有预定宽度和高度的第一矩形空腔、第二矩形空腔和至少一个第三空腔；第一矩形空腔顶部与谐振金属薄片顶部平齐；第二矩形空腔顶部与谐振金属薄片顶部平齐；第三空腔包括两个贯通的到谐振金属薄片顶部和底部均有一定距离的第五矩形空腔和第六矩形空腔；谐振金属薄片的底部与第一矩形空腔相对处为预定宽度和高度的矩形空白；谐振金属薄片的底部还具有与第五空腔同对称线，且有预定宽度和高度的矩形凹陷。
6.根据权利要求1、2或3所述的电容加载式内置天线，其特征在于，第一矩型金属薄片和第二矩型金属薄片为所述翻盖手机的主机主板PCB地和上翻盖PCB地。
全文摘要
本发明公开了一种电容加载式内置天线，用于翻盖手机，包括由第一矩型金属薄片和第二矩型金属薄片构成的导体单元，还包括天线单元，设置于第一矩型金属薄片的顶部，用于形成GSM谐振器；电容加载单元，设置于第一矩型金属薄片的顶部，与天线单元电连接，用于形成DCS谐振器，并用于实现天线输入阻抗的匹配。本发明的电容加载式内置天线，天线单元和电容加载单元均为单面平面结构，易于制造；电容加载单元和天线单元的有效集成，减小了天线、馈电总体积；天线对手机环境的自适应阻抗匹配，稳定了天线性能；当回波损耗等于－8dB时，天线在0.92GHz、2.0GHz分别实现了70MHz和140MHz的阻抗带宽。
文档编号H01Q3/00GK1992429SQ20051013079
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月30日 优先权日2005年12月30日
发明者彭宏利 申请人:中兴通讯股份有限公司