一种宽带单极子手机天线的制作方法
【专利摘要】本发明提供的一种宽带单极子手机天线，包括：金属地、设置于金属地上方的介质板、以及贴附于介质板表面的金属天线片，该金属天线片包括第一辐射单元、第二辐射单元、连接第一辐射单元和第二辐射单元的连接部、以及将第一辐射单元与金属地电连接的馈电线；连接部沿介质板的一条长边延伸，第一辐射单元和第二辐射单元分别与连接部的一端连接，并分别朝向连接部的另一端以多个折叠单元排列在介质板的上表面，第一辐射单元的展开长度小于第二辐射单元的展开长度。本发明的宽带单极子天线采用折叠单极子天线的形式，大大减小了天线所占的面积，且提供较宽的带宽，能够覆盖目前手机通信所使用的所有频段。
【专利说明】一种宽带单极子手机天线
【技术领域】
[0001]本发明涉及手机天线领域，特别涉及一种宽带单极子手机天线。
【背景技术】
[0002]近年来随着移动通信技术的不断发展，在无线应用领域，我国的移动通信产业一直保持着高速发展。至2012年5月，工信部所发布的1-4月电信业务运行统计数据显示，全国移动电话用户累计已经突破10亿大关。手机天线作为手机中最为重要的器件，其性能对于手机的通信质量至关重要。目前主要使用的通信系统主要为2G，3G以及4G。第二代移动通信系统(2G)以GSM应用最为广泛，为适应各国无线电频率分配的不同情况，GSM工作在多个不同的频段，主要有900MHz，1800MHz和1900MHz。第三代移动通信系统(3G)在国际上统称为頂T-2000，其中中国移动主要使用TD-SCDMA，中国联通为WCDMA，中国电信为CDMA2000, 3G目前已经正式投入商用。第四代移动通信技术也正在蓬勃发展，势必成为未来移动通信行业的主要方向。
[0003]目前常用的通信技术中，GSM有多个频段，3G也有不同的制式，而初步投入商用的4G更有多个不同频段。不同国家与地区因实际情况的不同，使用的通信技术各不相同。同样运营商会根据自身发展，决定采用不同的通信制式。因此手机天线的设计为了迎合不同的设计要求，所推出的手机不但要能兼容3G制式同时还要支持3个甚至4个GSM频段，因此手机天线的多频化无可避免。随着目前智能手机的高度集成化，为了实现更多功能，手机中预留给天线的面积越来越小，这势必使得手机的设计变得更为困难，因此如何在有限的空间中设计满足要求的手机天线也非常关键。
[0004]当前所使用的手机天线中，为了达到覆盖多个频段的目的，大多采用的是PIFA(平面倒F天线)天线，但这种天线所占的面积较大，不能适用于目前智能手机的高度集成化要求。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种宽带单极子天线，其采用折叠单极子天线的形式，大大减小了天线所占的面积，且提供较宽的带宽，能够覆盖目前手机通信所使用的所有频段。
[0006]本发明提供的一种宽带单极子手机天线，包括:金属地、设置于金属地上方的介质板、以及贴附于介质板表面的金属天线片，
[0007]该金属天线片包括第一辐射单元、第二辐射单元、连接第一辐射单元和第二辐射单元的连接部、以及将第一辐射单元与金属地电连接的馈电线；
[0008]连接部沿介质板的一条长边延伸，第一辐射单元和第二辐射单元分别与连接部的一端连接，并分别朝向连接部的另一端以多个折叠单元排列在介质板的上表面，第一辐射单元的展开长度小于第二辐射单元的展开长度。
[0009]优选地，进一步包括短路寄生枝节，短路寄生枝节贴附于介质板的侧表面，与第二辐射单元之间具有缝隙，短路寄生枝节通过接地线与金属地连接。[0010]优选地，第一辐射单元和第二辐射单元均为矩形，第一辐射单元的长度方向与第二辐射单元的宽度方向对应。
[0011]优选地，第一辐射单元包括沿其长度方向平行设置的第一支节和第二支节，第一支节的一端与所述连接部连接，另一端与第二支节的一端连接，第一支节和第二支节均垂直于所述连接部；
[0012]第二辐射单元包括第一支节、第二支节和第三支节，第二支节和第三支节沿第二辐射单元的长度方向平行设置，第一支节沿第二辐射单元的宽度方向设置，第一支节的一端与所述连接部连接，另一端与第二支节的一端连接，第二支节的另一端与第三支节的一端连接。
[0013]优选地，第一辐射单元和第二辐射单元以蜿蜒线排列。
[0014]优选地，所述馈电线自第一辐射单元起，依次沿介质板的侧表面、下表面延伸，并通过天线弹片与金属地电连接。
[0015]优选地，所述接地线自短路寄生支节起，沿介质板的下表面延伸，并通过天线弹片与金属地电连接。
[0016]从上述技术方案可见，本发明的宽带单极子天线以折叠单极子天线的形式能够实现小型化的目的，在狭小的空间内合理地设置两个辐射单元能够提供提供更多的谐振频点以增加带宽，从而实现五个频段全覆盖的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的宽带单极子手机天线的结构示意图。
[0018]图2为本发明中的金属天线片的结构示意图。
[0019]图3为本发明的宽带单极子手机天线的反射系数图。
[0020]图4a至图4e为本发明的宽带单极子手机天线分别在850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz和2100MHz五个频段的辐射方向图。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
[0022]图1是本发明的宽带单极子手机天线的结构示意图，如图1所示，本发明的宽带单极子手机天线包括:金属地10、设置于金属地10上方的介质板20、以及贴附于介质板20表面的金属天线片30。其中，金属地10用于模拟手机的电路板。
[0023]图2为金属天线片的结构示意图。如图1和图2所示，该金属天线片30包括第一辐射单元31、第二辐射单元32、连接第一辐射单元31和第二辐射单元32的连接部33、以及将第一辐射单元31与金属地10电连接的馈电线34。
[0024]连接部33沿介质板20的一条长边延伸，第一辐射单元31和第二辐射单元32分别与连接部33的一端连接，并分别朝向连接部33的另一端以多个折叠单元排列在介质板20的上表面，其中，第一辐射单元31的展开长度小于第二辐射单元32的展开长度。
[0025]第一辐射单元31用于构成一个较短的电流路径，实现天线的高频谐振。第二辐射单元32用于构成一个较长的电流路径，实现天线的低频谐振。因此本发明的手机天线至少能够提供低频和高频的两个谐振频段，其总和为手机天线能够提供的全部带宽。
[0026]如图2所示，连接部33沿介质板20的一条长边设置，而第一辐射单元31和第二辐射单元32均以折叠单元的形式排列在连接部33的同一侧，即整个金属天线片30自介质板20的边缘起，充分地利用介质板20的表面空间进行设置，以实现小型化的目的。第一辐射单元31和第二辐射单元32以折叠单元的形式设置能够在较小的空间内排列较大长度的天线，以节省空间，实现小型化的目的。
[0027]进一步地，为了增加本发明的手机天线的带宽，金属天线片30进一步包括短路寄生枝节35，短路寄生枝节35贴附于介质板20的侧表面，与第二辐射单元32之间具有缝隙，短路寄生枝节35通过接地线36与金属地10连接。短路寄生枝节35不与第二辐射单元32连接，其通过与第一辐射单元31、第二辐射单元32的耦合作用，为本发明的手机天线提供额外的谐振频段，从而增加带宽。
[0028]为了紧凑地排列第一辐射单元和第二辐射单元，充分地利用介质板20的表面面积，优选地，第一辐射单元31和第二辐射单元32的外型形状均为矩形，第一辐射单元31的长度方向与第二辐射单元32的宽度方向对应。
[0029]优选地，如图2所示，第一辐射单元31包括沿其长度方向平行设置的第一支节31a和第二支节31b,第一支节31a的一端与连接部33连接,另一端与第二支节31b的一端连接，第一支节31a和第二支节31b均垂直于连接部33。
[0030]第二辐射单元32包括第一支节32a、第二支节32b和第三支节32c，第二支节32b和第三支节32c沿第二辐射单元32的长度方向平行设置，第一支节32a沿第二辐射单元32的宽度方向设置，第一支节32a的一端与连接部33连接，另一端与第二支节32b的一端连接，第二支节32b的另一端与第三支节32c的一端连接。
[0031]如图2所示，第一辐射单元31和第二辐射单元32是以类似回形针的形状使用相互垂直的长条形金属片、以依次首尾相接的形式、自外向内排列，从而以紧凑的结构排列出较长长度的金属天线片。
[0032]根据为手机天线提供的介质板的空间，可调整形成第一辐射单元31和第二辐射单元32的相互垂直的长条形金属片的数量和排列的折弯个数，以形成不同的长度。进一步地，每个长条形金属片的宽度、相邻长条形金属片之间的缝隙宽度也对谐振频点、带宽具有影响，需要根据实际情况进行调整。
[0033]优选地，第一辐射单元31和第二辐射单元32也可以蜿蜒线的形式排列，由于这是一种较常见的排列形式，在此不再赘述。
[0034]优选地，如图2所示，馈电线34自第一辐射单元31起，依次沿介质板20的侧表面、下表面延伸，并通过天线弹片341与金属地10电连接。接地线36自短路寄生支节35起，沿介质板20的下表面延伸，并通过天线弹片361与金属地电连接。
[0035]图3为本发明的宽带单极子天线的仿真和测试的反射系数(Sll)图，从测试结果可以看出覆盖频段带宽为 140MHz (820MHz-960MHz)和 400MHz (1700MHz_2100MHz)，Sll 均小于_6dB，符合手机的常用标准。
[0036]图4a至图4e示出了本发明的宽带单极子天线分别在GSM850、GSM900、DSC1800、PCS1900和WCDMA2100五个频段的中心频率处的归一化辐射方向图，从图中可以看出，本发明的宽带单极子天线在这些频段上具有较好的全向性，适用于手机的应用。[0037]从上述技术方案可见，本发明的宽带单极子天线以折叠单极子天线的形式能够实现小型化的目的，在狭小的空间内合理地设置两个辐射单元能够提供提供更多的谐振频点以增加带宽，从而实现五个频段全覆盖的目的。
[0038]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种宽带单极子手机天线，其特征在于，包括:金属地、设置于金属地上方的介质板、以及贴附于介质板表面的金属天线片， 该金属天线片包括第一辐射单元、第二辐射单元、连接第一辐射单元和第二辐射单元的连接部、以及将第一辐射单元与金属地电连接的馈电线； 连接部沿介质板的一条长边延伸，第一辐射单元和第二辐射单元分别与连接部的一端连接，并分别朝向连接部的另一端以多个折叠单元排列在介质板的上表面，第一辐射单元的展开长度小于第二辐射单元的展开长度。
2.根据权利要求1所述的宽带单极子手机天线，其特征在于，进一步包括短路寄生枝节，短路寄生枝节贴附于介质板的侧表面，与第二辐射单元之间具有缝隙，短路寄生枝节通过接地线与金属地连接。
3.根据权利要求1或2所述的宽带单极子手机天线，其特征在于，第一辐射单元和第二辐射单元均为矩形，第一辐射单元的长度方向与第二辐射单元的宽度方向对应。
4.根据权利要求3所述的宽带单极子手机天线，其特征在于，第一辐射单元包括沿其长度方向平行设置的第一支节和第二支节，第一支节的一端与所述连接部连接，另一端与第二支节的一端连接，第一支节和第二支节均垂直于所述连接部； 第二辐射单元包括第一支节、第二支节和第三支节，第二支节和第三支节沿第二辐射单元的长度方向平行设置，第一支节沿第二辐射单元的宽度方向设置，第一支节的一端与所述连接部连接，另一端与第二支节的一端连接，第二支节的另一端与第三支节的一端连接。
5.根据权利要求3所述的宽带单极子手机天线，其特征在于，第一辐射单元和第二辐射单元以蜿蜒线排列。
6.根据权利要求3所述的宽带单极子手机天线，其特征在于，所述馈电线自第一辐射单元起，依次沿介质板的侧表面、下表面延伸，并通过天线弹片与金属地电连接。
7.根据权利要求2所述的宽带单极子手机天线，其特征在于，所述接地线自短路寄生支节起，沿介质板的下表面延伸，并通过天线弹片与金属地电连接。
【文档编号】H01Q5/10GK103682609SQ201310631476
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】姚远, 何乃潇, 俞俊生, 陈晓东, 刘小明 申请人:北京邮电大学