专利名称：一种用于移动通信终端的内置双频天线的制作方法
技术领域：
本发明属于微带天线技术领域，涉及一种应用于TD-SCDMA标准移动 通信终端的内置双频天线。
背景技术：
TD-SCDMA作为中国首次提出的具有自主知识产权的国际3G标准，已 经得到了政府、运营商以及制造商等各界相关人士的极大关注，在各个方 面的共同努力下，TD-SCDMA技术己经在全国多个城市建立了试验网。随 着TD-SCDMA标准的应用，对用于该标准中的终端天线也有了新的要求。 当今，学术界和工程界在天线小型化、双频段甚至多频段领域进行了很多 探索和努力，其中一个主要方向是设计出更多种类的应用于3G终端的小 型多频天线。
对移动通信终端生产商而言，天馈部分特别是移动通信终端的天线部 分，因其性能、结构尺寸受移动通信终端结构、外形大小、电子元器件安 装位置以及移动通信终端机壳材料性能的影响，技术进步很慢，导致目前 移动通信终端天线集成度仍较低，价格也比较高，制约了移动通信终端技 术的进一歩发展。
另一方面，随着人们对移动通信终端电磁辐射危害人体认识的加强， 用户愈来愈强烈地要求在不降低现有移动通信终端设备性能的前提下，移 动通信终端必须具有低的电磁辐射指标。目前，适合于直接集成于移动终 端上的天线形式主要包括以下两种 一、外置式天线；二、内置式天线。
外置式天线多为伸縮式，如鞭状天线和螺旋天线，在移动终端上广泛 应用。外置式天线有许多缺点不能集成到印制电路板或设备外壳上，增 加了总尺寸(尤其是伸縮式)；易折断和弯曲；天线SAR值高，不易屏 蔽，人体对天线的性能影响较大；仅有一种极化特性，在人体附近场性能 较差。螺旋天线加工不易达到精确控制和重复性，需要匹配电路，使成本 和损耗都增加；可伸縮的外置式天线还存在天线可伸縮次数的物理极限；伸縮天线在处于某一中间位置时，天线在电气上并未与电话机相连；外置 式天线通常要求一个内置分集天线来解决衰减问题。
相对应地，内置天线则存在一些特殊的优点。它不仅可以使移动通信 终端的外形设计更加自如、尺寸更小，还可以实现较低的特定信号吸收比
(SAR)和较高的峰值增益，而且内置天线还可以在相对小的体积中实现
天线阵列。可以预见，内置天线是未来移动通信终端天线的首选。 然而，现有的平面内置天线都是在一个两维的平面中设计制造的，由
于仅有两个设计自由度，导致有如下缺点
1. 体积过大，无法用于对尺寸要求严格的小型化移动通信终端设备 (例如手机)；
2. 内置天线安装需要支撑架或者需要连接在壳体上，既增加了生产成 本，又降低了可靠性和可维护性；
3. 电性能指标较低，比如带内回波损耗比较高，影响了天线效率，增
加了终端设备的功耗。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种适用于TD-SCDMA标 准中的具有三维空间立体结构的移动通信终端内置天线。
本发明包括片状的激励微带、寄生微带、短路带和天线地板。
所述的激励微带为L形，包括长轴线相互垂直的片状长条形的激励短 微带和激励长微带，激励短微带所在的平面与激励长微带所在的平面垂 直，激励短微带所在的平面与天线地板所在的平面垂直，激励长微带所在 的平面与天线地板所在的平面平行。激励短微带的长轴线与天线地板的长 轴线垂直，激励长微带的长轴线与天线地板的长轴线平行。激励短微带的 尾部端与激励长微带的头部端连接。激励短微带的长和宽分别为丄,,—,和
激励长微带的长和宽分别为丄,b和^,—c， 4.9mmS丄,^^5.1,wn、 0.9mm S FF;7—rf S 、 31.8附m S丄/7^ S 32.2mm 、 1.4mm S JF,,—f S 1.6附w 。
所述的寄生微带为L形，包括长轴线相互垂直的片状长条形的寄生短 微带和寄生长微带，寄生短微带和寄生长微带处于同一平面并且均与天线 地板所在的平面垂直，寄生短微带的长轴线与天线地板的长轴线垂直，寄生长微带的长轴线与天线地板的长轴线平行。寄生短微带的尾部端与寄生 长微带的头部端连接，寄生短微带的头部端与天线地板的边沿连接。寄生 短微带的长和宽分别为和rf ，寄生长微带的长和宽分别为丄,w和 『.，2.9柳m S丄 j^3.1mm、 0.6mm S fF j S 0.8m附、31.8mm S丄"一 S 32.2附m 、
所述的短路带为L形，包括长轴线相互垂直的片状长条形的短路短带 和短路长带，短路短带和短路长带处于同一平面并且均与天线地板所在的 平面垂直，短路短带的长轴线与天线地板的长轴线平行，短路长带的长轴 线与天线地板的长轴线垂直。短路短带的一端与激励短微带的中部连接， 另一端与短路长带的一端连接，短路长带的另一端与天线地板头部的边沿 连接。短路长带的长和宽分别为A^和Kk，短路短带的长和宽分别为
A^和Rw，其中^-c = K,-rf， 3,85mm 3.95mm 、
0.45m附S S 0.55mm 、 2.45附m S Z^—rf S 2.55mm 、 0.45附附S rf S 0.55附附。
所述的天线地板包括片状长方形的主体和与主体宽度相等的翻边， 翻边与主体的尾部连接。主体所在的平面与翻边所在的平面垂直，激励微 带、寄生微带、短路带和翻边位于主体的同侧。主体的长度为/,、翻边的 长度为^、主体和翻边的宽度为A，
37.5附m ^^ 38.5附m 、 7m州S /z S 5m附。
片状的寄生短微带、寄生长微带、短路短带、短路长带和激励短微带 处于同一平面上。另外，天线的馈电点位于激励短微带的头部端位置，天 线的接地点位于天线地板边沿对应激励短微带头部端的位置，天线的短路 点位于天线地板边沿与短路长带连接的位置。
所述的激励微带、寄生微带、短路带和天线地板为金属片的一体结 构。本发明中的短路带、激励微带、寄生微带和天线地板通过薄金属片切 割成设定形状，然后折叠制成。
本发明的内置天线采用附加寄生单元和空间反复曲折技术联合使用的
设计，而且独创性的将该天线结构应用于TD-SCDMA终端通信的两个频 段。本发明在实现天线在TD-SCDMA标准要求的双频段工作的同时，还具 有尺寸小，成本低，结构简单，易于与其他设备集成等优点，可有效地工作在TD-SCDMA所使用的1880-1920MHz和2010-2025 MHz两个频段，较为
均衡地体现终端天线小型化、结构简单和双频工作的要求。
图1为本发明的立体结构示意图2为图1平面展开后的示意图3为激励微带平面展开后的示意图4为寄生微带结构示意图5为短路带结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明的实施例作详细说明。
如图1所示，天线主要有激励微带1、寄生微带2、短路带3和天线 地板四部分构成。其中，激励微带1通过短路带3和天线地板相连，作为 天线的主要辐射单元，用来产生天线的较低工作频段；寄生微带2作为天 线的副辐射单元，和激励微带1耦合馈电，共同作为天线的辐射部分，它 的存在使得天线能够在较高的工作频段谐振。天线地板包括片状长方形的 主体4和与主体4宽度相等的翻边5， 翻边5与主体4的尾部连接。主 体4所在的平面与翻边5所在的平面垂直。本发明的三维结构有利于天线 安装的同时，还能抑制天线电磁区域内存在的边缘散射现象。通过调整激 励微带、寄生微带的形状和相对位置，以及馈电点到短路点的距离来改善 天线的阻抗特性，实现天线单元的双频宽带谐振。
天线包括的激励微带1、寄生微带2、短路带3和天线地板展开成一 个平面后如图2所示。天线的激励微带1沿虚线①向内90°折叠，形成 平面垂直的激励短微带和激励长微带。短路带3沿虚线②向内90°折 叠，使短路带与天线地板平面垂直。天线地板沿虚线③向内90°折叠， 形成主体4和翻边5 (主体4的长度^二3S冊w、翻边5的长度/,=6附/ 、主 体4和翻边5的宽度为/^7mm)。折叠后激励微带1、寄生微带2、短路 带3和翻边5位于主体4的同侧。经过三次的简单折叠，大大减小了天线 单元的体积，使天线单元的结构更为紧凑。其中作为天线辐射单元的激励 微带1和寄生微带2的长度可用下面公式来估算<formula>formula see original document page 8</formula>
此处，,为天线的中心谐振频率，Sf为天线介质的介电常数，此时天 线介质层为空气或泡沫等材料，取^=1， C为光速。
图3是本发明实施例的内置双频天线的激励微带1的平面展开后的示 意图。如图3，激励微带为L形，包括长轴线相互垂直的片状长条形的激 励短微带1-1和激励长微带1-2。激励短微带1-1所在的平面与激励长微 带1-2所在的平面垂直，激励短微带1-1所在的平面与天线地板4所在的 平面垂直，激励长微带l-2所在的平面与天线地板4所在的平面平行。激 励短微带1-1的长轴线与天线地板4的长轴线垂直，激励长微带1-2的长 轴线与天线地板4的长轴线平行。激励短微带1-1的尾部端与激励长微带 l-2的头部端连接。其中，激励短微带1-1的长度￡,^=5"朋、宽度 PF —rf = l附w ，激厉力长微带1—2的长度丄/7—c = 32"〃"、宽度『/7—c = 1.5附m 。
图4是本发明实施例的内置双频天线的寄生微带2的结构示意图。寄 生微带2为L形，包括长轴线相互垂直的片状长条形的寄生短微带2-1和 寄生长微带2-2。寄生短微带2-1和寄生长微带2-2处于同一平面并且均 与天线地板4所在的平面垂直，寄生短微带2-1的长轴线与天线地板4的 长轴线垂直，寄生长微带2-2的长轴线与天线地板4的长轴线平行。寄生 短微带2-1的尾部端与寄生长微带2-2的头部端连接，寄生短微带2-1的 头部端与天线地板4的长边连接，距离激励短微带0.5腿。其中，寄生短 微带2-1的长丄力—rf=*m、宽^,^=0.7附附，寄生长微带2-2的长 丄'一 =32 nm 、 宽= lmw 。
图5是本发明实施例的内置双频天线的短路带3的结构示意图。短路 带3为L形，包括长轴线相互垂直的片状长条形的短路短带3-1和短路长 带3-2，短路短带3-1和短路长带3-2处于同一平面并且均与天线地板4 所在的平面垂直，短路短带3-l的长轴线与天线地板4的长轴线平行，短 路长带3-2的长轴线与天线地板4的长轴线垂直。短路短带3-1的一端与 激励短微带1-1的中部连接，另一端与短路长带3-2的一端连接，短路长 带3-2的另一端与天线地板4长边的端点连接。其中，短路长带3-2的长
8= 3.9mm 、 宽『rf,_f =ft5mm ， 短路短带3—1 的长^ = 2.5wm 、 宽
综上所述，如图1所示，片状的寄生短微带2-1、寄生长微带2-2、 短路短带3-1、短路长带3-2和激励短微带1-1处于同一平面上；激励长 微带1-2和天线地板4处于两相互平行的平面上，且这两个相互平行的平 面分别于寄生微带2所在的平面垂直。
另外，如图2所示，A、 B、 C三点分别为天线的馈电点、短路点和接 地点。馈电点位A和接地点C之间有一个馈电保护间隔，馈电点A和接地 点C可通过同轴电缆与移动通信设备内电路相连。A、 B、 C三点的位置是 根据设计要求决定的，其位置决定天线的阻抗带宽和工作频率；若移动馈 电点A、短路点B和接地点C的位置，天线阻抗带宽和工作频率也将随之 改变。本实施例中天线的馈电点A位于激励短微带1-1的头部端位置，短 路点B位于天线地板4边沿与短路长带3-2连接的位置，接地点C位于天 线地板4边沿对应激励短微带1-1头部端的位置。
该天线通过对天线各部分的尺寸、各部分之间的距离以及馈电点A和 接地点C的安装位置进行计算和合理安排，使得在图1中展示的实施例天 线具有两个离散的谐振频率fl=1900MHz， f2=2018MHz。
将上述内置双频天线安放在三维测试架上，将测试架与天线一起放入 微波暗室进行测试。结果表明，本发明实施例所示的天线在1869-1932MHz和2009-2032 MHz两个频段上的回波损耗均小于-lOdB，其包括 了我国自主研发的3G通信技术标准TD-SCDMA所使用的1880-1920MHz和 2010-2025MHz两个频段，满足了 TD-SCDMA终端天线双频工作的要求；天 线在1900MHz和2018MHz附近处的阻抗分别为50. 857 Q 、 50. 373 Q ，天 线在两谐振频率处的阻抗匹配情况良好。以上结果表明，本发明在实现天 线在TD-SCDMA标准要求的双频段工作的同时，还具有尺寸小，成本低， 结构简单，易于与其他设备集成等优点，可有效地工作在TD-SCDMA所使 用的1880-1920MHz和2010-2025 MHz两个频段，较为均衡地体现终端天 线小型化、结构简单和双频工作的要求。
权利要求
1、一种用于移动通信终端的内置双频天线，包括片状的激励微带、寄生微带、短路带和天线地板，其特征在于所述的激励微带为L形，包括长轴线相互垂直的片状长条形的激励短微带和激励长微带，激励短微带的尾部端与激励长微带的头部端连接；激励短微带所在的平面与激励长微带所在的平面垂直，激励短微带所在的平面与天线地板所在的平面垂直，激励长微带所在的平面与天线地板所在的平面平行；激励短微带的长轴线与天线地板的长轴线垂直，激励长微带的长轴线与天线地板的长轴线平行；激励短微带的长和宽分别为Ljl-d和Wjl-d，激励长微带的长和宽分别为Ljl-c和Wjl-c，4.9mm≤Ljl-d≤5.1mm、0.9mm≤Wjl-d≤1.1mm、31.8mm≤Ljl-c≤32.2mm、1.4mm≤Wjl-c≤1.6mm；所述的寄生微带为L形，包括长轴线相互垂直的片状长条形的寄生短微带和寄生长微带，寄生短微带和寄生长微带处于同一平面并且均与天线地板所在的平面垂直，寄生短微带的长轴线与天线地板的长轴线垂直，寄生长微带的长轴线与天线地板的长轴线平行；寄生短微带的尾部端与寄生长微带的头部端连接，寄生短微带的头部端与天线地板的边沿连接；寄生短微带的长和宽分别为Ljs-d和Wjs-d，寄生长微带的长和宽分别为Ljs-c和Wjs-c，2.9mm≤Ljs-d≤3.1mm、0.6mm≤Wjs-d≤0.8mm、31.8mm≤Ljs-c≤32.2mm、0.9mm≤Wjs-c≤1.1mm；所述的短路带为L形，包括长轴线相互垂直的片状长条形的短路短带和短路长带，短路短带和短路长带处于同一平面并且均与天线地板所在的平面垂直，短路短带的长轴线与天线地板的长轴线平行，短路长带的长轴线与天线地板的长轴线垂直；短路短带的一端与激励短微带的中部连接，另一端与短路长带的一端连接，短路长带的另一端与天线地板头部的边沿连接；短路长带的长和宽分别为Ldl-c和Wdl-c，短路短带的长和宽分别为Ldl-d和Wdl-d，其中Wdl-c＝Wdl-d，3.85mm≤Ldl-c≤3.95mm、0.45mm≤Wdl-c≤0.55mm、2.45mm≤Ldl-d≤2.55mm、0.45mm≤Wdl-d≤0.55mm；所述的天线地板包括片状长方形的主体和与主体宽度相等的翻边，翻边与主体的尾部连接；主体所在的平面与翻边所在的平面垂直，激励微带、寄生微带、短路带和翻边位于主体的同侧；主体的长度为ld、翻边的长度为lf、主体和翻边的宽度为h，5.5mm≤lf≤6.5mm、37.5mm≤ld≤38.5mm、7mm≤h≤8mm；片状的寄生短微带、寄生长微带、短路短带、短路长带和激励短微带处于同一平面上；内置双频天线的馈电点位于激励短微带的头部端位置，天线的接地点位于天线地板边沿对应激励短微带头部端的位置，天线的短路点位于天线地板边沿与短路长带连接的位置；所述的激励微带、寄生微带、短路带和天线地板为金属片的一体结构。
全文摘要
本发明涉及一种用于移动通信终端的内置双频天线。现有产品体积大、可靠性和电性能指标低。本发明包括片状L形的激励微带、寄生微带、短路带和片状长方形的天线地板。激励微带、寄生微带、短路带和天线地板为金属片的一体结构。短路带一端和天线地板相接，另一端和激励微带相接，激励微带通过短路带和天线地板连接，寄生微带一端与天线地板相连，并与激励微带间隔且平行，天线地板的尾部向内翻边。本发明结构紧凑、成本低廉，可有效地工作在TD-SCDMA所使用的1880-1920MHz和2010-2025MHz两个频段。其较为均衡地体现终端天线小型化、结构简单和双频工作的要求。
文档编号H01Q13/08GK101453056SQ20081016351
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月29日 优先权日2008年12月29日
发明者周杨杨, 章坚武 申请人:杭州电子科技大学