专利名称：一种宽带低sar无线终端天线系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线终端天线，特别涉及一种宽带低SAR无线终端天线系统。
背景技术：
天线是一种利用频率特性接收和发射信号的装置。近年来，用于无线通信的移动终端天线的设计和性能，越来越影响移动通信的发展方向。特别是便携式移动终端如手机，PDACPersonal Digital Assistance), MP3/MP4。天线设计的几个主要指标是有合适的多频谐振，天线实现信号传播和能量辐射均基于某个频率的谐振。如果一个天线能在多个频率都能谐振，那么天线将可以在多个频率工作。另一方面，在手持终端天线性能的评估中， 天线对人体的辐射是一个重要的指标。这个指标就是SAR. SAR的意义为单位质量的人体组织所吸收或消耗的电磁功率，单位为W/kg在外电磁场的作用下，人体内将产生感应电磁场。由于人体各种器官均为有耗介质，因此体内电磁场将会产生电流，导致吸收和耗散电磁能量。生物剂量学中常用SAR来表征这一物理过程。SAR值的标准是美国1.6 W/kg (Ig),欧洲2. OW/kg (IOg)，也就是在美国SAR值必须小于1.6 W/kg (Ig)，欧洲SAR值必须小于2. Off/kg (IOg)。超过了这个值,天线必须重新设计直至
符合要求。一般来讲，天线的辐射效率和天线的SAR在天线设计时必须同时考虑。SAR主要与天线的近场有关，天线的辐射主要关于远场。但是在实践中，会经常出现天线的辐射效率能满足指标，但是SAR却远超指标。有一种做法是，适当降低天线的辐射功率，从而达到降低SAR的目的。还有一种方法就是在无线终端的PCB板上的天线区域附近，做一个分支接地，亦可以降低SAR。但是前者会降低天线的总辐射功率，不利于信号传输。后者经常会降低天线的辐射效率，也影响了天线的性能，并且结构上增加了复杂度(需要天线之外的附加结构)而且，对于宽带多频天线而言，要兼顾不同频段的天线辐射效率和SAR，难度进一步加大。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明公开了一种宽带低SAR无线终端天线系统，其具有宽谐振频率，低SAR，结构简单容易实现。本发明公开了如下技术方案
一种宽带低SAR无线终端天线系统，包括PCB板、天线支架、天线、金属件；所述天线支架设置于所述PCB板上，所述天线覆盖在天线支架外表面，所述金属件覆盖于天线支架内表面。所述天线包括主体和两个端部；其至少一端呈弯折结构，且该弯折结构与主体之间存在一定缝隙；所述金属件在天线支架内表面的投影至少覆盖部分上述缝隙。
所述金属件用于增加弯折结构与主体之间的电容，从而减小二者之间缝隙上的电场，从而降低SAR值。较佳地，所述金属件在天线支架内表面的投影至少覆盖部分上述弯折结构。较佳地，所述金属件的形状与其在天线支架内表面所在位置对应形状相同。较佳地，所述金属件包括若干个金属片；所述金属片在天线支架内表面的投影至少覆盖部分上述缝隙。较佳地，所述天线呈非闭合的环状；所述弯折结构呈字母C状；所述弯折结构的末端段与主体存在一定缝隙。较佳地，所述金属件为一个金属片，所述金属片设置于天线支架内部，且其在天线支架内表面的投影至少覆盖部分上述缝隙。 与现有技术相比，本发明具有宽谐振频率，低SAR，结构简单容易实现。
图I为本发明第一实施例一种宽带低SAR无线终端天线系统的结构示意 图2为本发明第一实施例天线的结构示意 图3为本发明第一实施例一种宽带低SAR无线终端天线系统的侧视示意简 图4a为本发明第一实施例的SAR测试面透视 图4b为本发明第一实施例的SAR测试面侧视简 图5为本发明第一实施例天线的回波损耗 图6为本发明第一实施例天线的自由空间总辐射效率 图7为本发明变化例I ;
图8为本发明变化例2 ；
图9为本发明变化例3 ；
图10为本发明变化例4 ；
图11为本发明变化例5。
具体实施例方式一种宽带低SAR无线终端天线系统，包括PCB板、天线支架、天线、金属件；所述天线支架设置于所述PCB板上，所述天线覆盖在天线支架外表面，所述金属件覆盖于天线支架内表面。所述天线包括主体和两个端部；其至少一端呈弯折结构，且该弯折结构与主体之间存在一定缝隙；所述金属件在天线支架内表面的投影至少覆盖部分上述缝隙。所述金属件用于增加弯折结构与主体之间的电容，从而减小二者之间缝隙上的电场，从而降低SAR值。下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
实施例本天线系统示意图如图I所示。参考图1，本天线系统包括手持终端的PCB(Printed circuit board)板(金属区域)100、净空区(非金属区域)101、天线200、天线支架(图中未画出)和浮空金属片301所构成。天线200覆盖在天线支架外表面，浮空金属片301覆盖于天线支架内表面。本实施例中，浮空金属片301即为金属件，这里仅用了一片金属片，具体实施时，其可以使用多片金属片，其遵循下面与本实施例的金属片301相同的位置设置方式也能达到同样的目的。PCB100部分中，为一定形状的金属区域，即相对于天线为有限地，金属区域可以是常规长条形，或者具有异形的切口，槽，凸起的长条形金属。含地层的多层PCB板与金属等效。净空区101可以是常规长方形，或者带有弯折边的不规则区域。有限地的金属与天线200有一定高度间隔，即除了天线接地导体外211，天线与PCB板100无其它直接连通部分。天线200位于金属区域100和非金属区域101的上方空间,天线高度不超过8mm。天线200可以全部或部分位于净空区上方。当净空区的宽度为O的情况下，天线200全部位于金属区域101的上方。在下面的图例2中，以有净空区的情况为例。无净空区的情况在变化列中列出。参考图2，天线部分200包括接地部分211，馈电部分201，天线辐射部分202，212。 天线辐射部分205至207相当于天线的主体，208至211相当于一个端部；201至204相当于另一个端部。其中，208、210、212为弯折结构，呈字母C状；所述弯折结构的末端段212与主体中206存在一定缝隙。接地部分211和馈电部分202位于PCB100平行的平面内，并与PCB板100宽边边缘距离约为25mm左右。馈电部分201与PCB板100非直接接触，射频信号的信号端接馈电部分201，射频信号的地端与PCB板100连接。接地部分211与PCB板100直接相连。接地部分201和馈电部分202距离约8mm到25 mm之间。天线部分210和202分别于接地部分211和馈电部分201相连，同时分别连接部分209 和 203，并连接 204、205、206、207、208、210。天线部分 210 和 202 不一定是位于 PCB100法线平行的平面内，它们可以是连接天线部分209、203和接地、馈电端的任意空间路径。天线部分203到209，以及212位于PCB100法线平行的平面内，该平面并经过PCB板100宽度方向的边。天线部分203到209，以及212可以有其它变形，不一定是法线平行的平面内的矩形或其它多边形。通常天线的支撑架是三维的曲面，天线部分203到209，以及212可以与支撑架共形。天线部分204和208连接部分203和205，部分209和207。同时天线部分206连接部分205和207。天线部分212和206存在一定间隙dl，呈电容耦合。天线部分204和206存在一定间隙d2，呈电容耦合。金属片301在天线支架内表面的投影至少覆盖部分上述缝隙dl。金属片301在天线支架内表面的投影至少覆盖部分上述弯折结构(本实施例中，至少部分覆盖天线部分212)。参考图3，浮空金属片301和天线顶面的垂直距离为d3.浮空金属片301和天线部分208，209，212，206存在一定的电容耦合。本实施例中浮空金属片的典型尺寸为2. 5mmX 4 mm的矩形。d3的典型值在1.5 mm左右。参考图4a和图4b，图4a中的A，B，C面分别称为待测装置的正面，背面和底面。它们与待测装置的距离为d4，在国际标准中d4取为10毫米。这些面是测量Body SAR的探针扫面平面，也就是说，所测得的Body SAR值是分别位于这几个平面里的最大SAR值。以下是本发明的原理解释。天线部分201到211连接部分202到210 —起形成一个环路。环路的总长决定天线的最低谐振频率。该环路高频谐振为最低谐振频率的一倍频，二倍频和三倍频。最低谐振频率为f0,那么高频频率相应为2f0，3f0, 4f0。间隙dl和间隙d2，调节不同频率之间的耦合和回波损耗。调节天线部分202到210的距离，一方面调节整个环路的总长，改变天线的谐振频率。另一方面，调节间隙dl和间隙d2，改变谐振频率的高频部分和低频部分的耦合和回波损耗。如果间隙dl和间隙d2对低频的耦合系数为kl，对高频的耦合系数为k2，则最终谐振频率，低频部分为 f0* (Ι+kl)，高频部分为 2* (1-kl )■，3* (1-kl) * (l+k2) *f0，4* (l_kl)*(l-k2)*f0。Kl，k2 范围为 0〈kl，k2〈l。本发明中，部分201和211优点是，有效的激发了 PCB100的辐射，使低频带宽和回波损耗最优。优点二是调节天线环路总长，使高频带宽覆盖1710MHz到2700MHz，如图5。浮空金属片301可以有效地降低SAR。在于天线部分206、212之间的耦合原本通过间隙dl来实现。此处的耦合场相对来说比较强。加入浮空金属片后，耦合区域变得开阔，因为天线部分206可以由浮空金属片301耦合到天线部分212上去，耦合场能量分布在较大的空间，起到有效降低SAR的目的。假定跨过间隙dl的两端的电压为V，则分布在dl上的电场强度为E等于U/dl ；U为天线部分206，212之间的电压，U=Q/C，C为天线部分206，212之间的电容，Q为此电容贮存的电荷，加上浮空金属片后，天线部分206，212之间的电容变大，设为Cl，假定电荷Q近似不变(这可以从回损图近似不变可以得出天线上的阻抗近似不变，那么天线上的电流分布近似不变，并且由于301是浮空金属片，上面总的感应电荷应该为零，所以电荷也可以假定近似不变)，于是U1=Q/C1变小。所以El=Ul/dl变小。最终在平行于天线部分206，212的表面的间隙dl上的电场变小，这样SAR值就降低了。图6为本发明第一实施例的天线效率，满足GSM850、GSM900、DCS、PCS的通信要求。参考表1，表 2。W1900 指的是 1850Mhz_1990Mhz。W2100 指的是 1920Mhz_2170Mhz。对比数据表明，在有浮空金属片的情况下，A，B, C三个测试面的SAR值全部满足小于I. 6w/kg(Ig)和2. 0w/kg(10g)的标准,并且有足够的余量。
表I
权利要求
1.一种宽带低SAR无线终端天线系统，包括PCB板、天线支架、天线；所述天线支架设置于所述PCB板上，所述天线覆盖在天线支架外表面，其特征在于还包括金属件；所述金属件覆盖于天线支架内表面； 所述天线包括主体和两个端部；其至少一端呈弯折结构，且该弯折结构与主体之间存在一定缝隙；所述金属件在天线支架内表面的投影至少覆盖部分上述缝隙； 所述金属件用于增加弯折结构与主体之间的电容，从而减小二者之间缝隙上的电场，从而降低SAR值。
2.根据权利要求I所述的无线终端天线系统，其特征在于，所述金属件在天线支架内表面的投影至少覆盖部分上述弯折结构。
3.根据权利要求I所述的无线终端天线系统，其特征在于，所述金属件的形状与其在天线支架内表面所在位置对应形状相同。
4.根据权利要求I、2或3所述的无线终端天线系统，其特征在于，所述金属件包括若干个金属片；所述金属片在天线支架内表面的投影至少覆盖部分上述缝隙。
5.根据权利要求I所述的无线终端天线系统，其特征在于，所述天线呈非闭合的环状；所述弯折结构呈字母C状；所述弯折结构的末端段与主体存在一定缝隙。
6.根据权利要求5所述的无线终端天线系统，其特征在于，所述金属件为一个金属片，所述金属片设置于天线支架内部，且其在天线支架内表面的投影至少覆盖部分上述缝隙。
全文摘要
本发明公开了一种宽带低SAR无线终端天线系统，包括PCB板、天线支架、天线、金属件；所述天线支架设置于所述PCB板上，所述天线覆盖在天线支架外表面，所述金属件覆盖于天线支架内表面。所述天线包括主体和两个端部；其至少一端呈弯折结构，且该弯折结构与主体之间存在一定缝隙；所述金属件在天线支架内表面的投影至少覆盖部分上述缝隙。所述金属件用于增加弯折结构与主体之间的电容，从而减小二者之间缝隙上的电场，从而降低SAR值。与现有技术相比，本发明具有宽谐振频率，低SAR，结构简单容易实现。
文档编号H01Q1/22GK102769170SQ20121025620
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月24日 优先权日2012年7月24日
发明者孙劲, 褚少杰 申请人:上海安费诺永亿通讯电子有限公司