一种应用于移动终端的窄边框可重构天线系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种应用于移动终端设备的窄边框可重构天线系统，提出的可重构天线系统印刷于终端设备电路板上，其结构包括天线辐射单元、馈线、贴片二极管、直流电源、匹配电路和金属地；天线辐射单元包括折叠双分支激励天线单元和折叠耦合天线单元；提出的可重构窄边框天线系统通过直流电源和偏置电路控制PIN二极管的通断，并且在直流偏置电路中加入电感隔断来自天线的交流电；金属地板位于天线的背面，同时在天线设计过程中引入塑料外壳，用于更好的模拟真实的无线通信系统中移动终端设备环境。本实用新型具有多频带、窄边框、小型化、结构紧凑的优点，实现GSM850/900/1800/1900/UMTS2100/LTE2300/2500宽频带覆盖，并且具有适用于移动终端特别是窄边框移动终端设备的特点。
【专利说明】—种应用于移动终端的窄边框可重构天线系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种应用于移动终端的窄边框可重构天线系统，尤其涉及一种小尺寸的窄边框宽带可重构宽带智能机天线。
【背景技术】
[0002]伴随着移动互联网的快速发展，无线通信技术也取得了巨大的进步，智能手机作为无线终端是整个移动互联网的重要接入点。而在整个智能机的设计过程中，天线的设计是影响智能机设计理念的重要因素，天线性能的好坏也直接决定着智能机的用户体验。4G技术在我国的发展对于智能机的设计提出了更高的要求，同时也使得智能机的天线设计受到了广泛的关注。
[0003]目前，设计智能机天线所面临的主要困难是:如何在已给定的环境内设计出小尺寸、低剖面、多频带的智能机天线。同时伴随着手机电路板集成度的不断提高，将很多电子元件集成到手机主板，这进一步缩小了智能机天线设计的空间，因此采用传统的天线形式和匹配电路已经很难满足智能机多频段、小型化的要求。同时，智能机的窄边框外形设计也给天线设计带来了巨大的挑战，通常情况下要求天线的净空区域宽度为5mm，这样就会使得天线的Q值较高，很难实现较宽的频带覆盖。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是为了解决现有技术之不足而发明的一种可重构的窄边框小型化宽带智能机天线，解决了目前智能机设计过程中所面临的小尺寸、宽频带、窄边框的要求。该天线所占尺寸较小、能够覆盖824-960MHZ以及1710_2690MHz共七个常用频段。
[0005]本实用新型的技术方案在于:
[0006]一种应用于移动终端设备的窄边框可重构天线系统，其特征在于:包括天线主结构、单面金属覆铜的印制板、印刷在印制板另一面的主金属地、一块拓展金属地、集总贴片电感、有机玻璃外壳、贴片二极管、偏置电路以及印刷在印制板另一面的天线的馈电点和接地点；
[0007]所述印制板置于塑料外壳内部，设置于印制板一侧的主金属地与同一面的拓展金属地的一端连接；
[0008]所述天线通过馈电点进行馈电；
[0009]所述集总贴片电感一端连接一金属条,另一端连接另一金属条；
[0010]所述天线主结构包括与一集总贴片电容相连的第一弯折金属条组以及与金属化过孔和拓展地相连接的第二弯折金属条组，所述第一弯折金属条组和第二弯折金属条组均有一个以上金属条以及连接在金属条之间的贴片电感、贴片二极管组成。
[0011]其中，所述第一弯折金属条组包括呈U型的第三金属条、第四金属条、第五金属条，以及呈弯折结构的第二金属条、第六金属条、第七金属条、第八金属条、第九金属条、第十金属条，由一端通过第二金属条与集总贴片电容相连。[0012]所述集总贴片电容一端与第一弯折金属条组的第二金属条相连，另外一端与馈电点的金属条相连，所述集总贴片电容用于隔断天线测试时来自于天线结构的直流信号。
[0013]所述第二弯折金属条组包括第十一金属条、第十二金属条、第十三金属条、第十四金属条、第十五金属条、第十六金属条、第十七金属条、第十八金属条、集总贴片电感、贴片
二极管。
[0014]所述第八金属条与主金属地平行，并且与第九金属条垂直，第九金属条与第十金属条相连，第十金属条平行于主金属地，并且第九金属条与第十金属条尺寸相同；所述第十六金属条与主金属地平行，并且与第十七金属条垂直，第十六金属条与第十七金属条相连，第十八金属条平行于主金属地，并且第十七金属条与第十八金属条尺寸相同。
[0015]所述贴片二极管一端与第十三金属条相连，另一端与第十一金属条相连，并且与第十二金属条平行，通过直流偏置电路实现对二极管的控制。
[0016]所述直流偏置电路一端与第十六金属条相连，另一端与第十二金属条相连。
[0017]第一弯折金属条组的第五金属条与第二弯折金属条组的第十四金属条平行。
[0018]所述金属化过孔一端通过第十一金属条与第二弯折金属条组连接，另一端连接所述主金属地。 [0019]本实用新型的优点在于:
[0020](I)通过对天线单元中金属条结构以及加载的贴片电感、贴片二极管、金属化过孔、直流偏置电路等的合理化设置，使得所设计的天线方案能够满足GSM850/900/DCS1800/PCS1900/UMTS/LTE2300/2500的七频段要求，而且天线的尺寸较小、具有5mm窄边框的特点、结构简单，能够充分满足目前的小型化和窄边框智能机天线设计的要求。
[0021](2)在本发明中，所设计的可重构窄边框智能机天线的频率切换通过直流偏置电路实现，通过直流偏置电路控制二极管处于不同的工作状态，从而实现天线的宽频带覆盖；同时在天线的耦合分支加载贴片电感，有效的缩短了天线的走线长度，降低了天线的尺寸；采用折叠结构，使得所设计的天线具有紧凑、小型化的特点，天线的电参数满足智能机天线的设计要求，适合于进行大规模推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型的结构示意图；
[0023]图2是图1所示的可重构窄边框宽带智能机天线的平面示意图；
[0024]对图中所的标记对应的部件作如下说明:
[0025]1-馈电点，2-金属化过孔，3-直流偏置电路，4-贴片二极管，5-第一金属条，7_贴片电感，8-拓展金属地，9-主金属地，10-集总贴片电容，11-第二金属条，12-第二金属条，13-第四金属条,14-第五金属条,15-第六金属条,16-第七金属条,17-第八金属条,18-第九金属条，19-第十金属条,20-第^ 金属条，21-第十二金属条,22-第十三金属条,23-第十四金属条，24-第十五金属条,25-第十六金属条,26-第十七金属条,27-第十八金属条，111-有机玻璃外壳，112-印制板。
【具体实施方式】
[0026]为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
[0027]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、详细地阐述。
[0028]为了有效的降低在限定区域内设计小型化、窄边框、宽频带的智能机天线的要求，如图1所示，本发明采用可重构的方法实现小型化智能机天线设计，设计过程中包括应设置于介质板外侧的有机玻璃外壳、单层金属地的介质板、第一弯折金属条组、第二弯折金属条组以及位于各金属条组内的贴片电感和贴片二极管。
[0029]如图1所示，第一弯折金属条组包括呈“U”型的第三金属条12、第四金属条13、第五金属条14,以及呈弯折结构的第二金属条11、第六金属条15、第七金属条16、第八金属条17、第九金属条18、第十金属条19,由一端通过第二金属条11与贴片电容10相连。第八金属条17与主金属地9平行，并且与第九金属条18垂直，第九金属条18与第十金属条19相连，第十金属条19平行于主金属地9，并且第九金属条18与第十金属条19尺寸相同。第六金属条15的一端与第二金属条11相连，另一端与第七金属条16相连。第七金属条16两端分别连接第六金属条15和第八金属条17。
[0030]集总贴片电容10 —端与第一弯折金属条组的金属条11相连，另外一端与连接馈电点I的金属条5相连。所述集总贴片电容10用于隔断天线测试时来自于天线结构的直流号。
[0031]第二弯折金属条组包括第十一金属条20、第十二金属条21、第十三金属条22、第十四金属条23、第十五金属条24、第十六金属条25、第十七金属条26、第十八金属条27、集总贴片电感7、贴片二极管4。 [0032]第十六金属条25与主金属地9平行，并且与第十七金属条26垂直，第十六金属条25与第十七金属条26相连，第十八金属条27平行于主金属地9，并且第十七金属条26与第十八金属条27尺寸相同。
[0033]贴片二极管4 一端与第十三金属条22相连,另一端与第^ 金属条20相连,并且与第十二金属条21平行，通过直流偏置电路3实现对二极管的控制。直流偏置电路3 —端与第十六金属条25相连,另一端与第十二金属条21相连。
[0034]通过上述设计，使得本发明具有小型化、窄边框、宽频带的特点，能够实现对GSM850/900/DCS1800/PCS1900/UMTS/LTE2300/2500的七频段覆盖要求，同时电路设计简便，易于工程实现。在实际的天线工作过程中，可以通过控制直流偏置电路3的状态实现对于贴片二极管4通断状态的控制，使得天线能够处于两种不同的工作状态。其中，当直流偏置电路3处于正向偏置时，贴片二极管4处于导通短路状态，此时天线上面的电流主要经过贴片二极管4，由第十四金属条23流向第十一金属条20，此时的天线处于“状态1”，天线能够实现对GSM900/DCS1800/PCS1900/UMTS/LTE2300/2500的覆盖。同时，在第二金属条组加载贴片电感7进一步降低天线的低频走线长度，以进一步缩小天线的尺寸。在天线的工作过程中，高频的实现主要依靠第一金属条组，其中第四金属条13能够为高频提供另外一个谐振点，同时可以增加第一金属条组与第二金属条组之间的感性耦合，进一步改善天线的阻抗匹配，实现对于低频段GSM900的覆盖。当直流偏置电路3处于方向偏置状态时，贴片二极管4处于断开状态，此时天线工作于“状态2”。当天线工作于“状态2”时，第二金属条组上的电流走向发生一定改变，由第十四金属条组23经过第十二金属条组21流向第十一金属条组20。与“状态I”相比，工作于“状态2”的天线其电流路径进一步增长，根据天线的四分之一波长谐振原理，天线的谐振频率往低频率移动，而此时恰好能够实现对GSM850频段的覆盖。综合“状态I”和“状态2”，天线同时能够实现对高频段的全部覆盖，其主要的特点是采用两种状态实现对于低频段宽频带的覆盖。因此，通过加载贴片电感和贴片二极管的方式最终实现了对 GSM850/900/DCS1800/PCS1900/UMTS/LTE2300/2500 的覆盖，实现了智能机天线的小型化、窄边框、宽频带设计。
[0035]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种应用于移动终端设备的窄边框可重构天线系统，其特征在于:包括天线主结构、单面金属覆铜的印制板(112)、印刷在印制板另一面的主金属地(9)、一块拓展金属地(8)、集总贴片电感(7)、有机玻璃外壳(111)、贴片二极管(4)、偏置电路(3)以及印刷在印制板另一面的天线的馈电点(I)和接地点； 所述印制板置于塑料外壳内部，设置于印制板一侧的主金属地(9)与同一面的拓展金属地(8)的一端连接； 所述天线通过馈电点(I)进行馈电；根据不同的实际情况通过同轴线、微带线、带状线等与馈电点(I)连接实现对天线的馈电； 所述集总贴片电感(7)—端连接一金属条(24)，另一端连接另一金属条(25); 所述天线主结构包括与一集总贴片电容(10)相连的第一弯折金属条组以及与金属化过孔(2)和拓展地(8)相连接的第二弯折金属条组，所述第一弯折金属条组和第二弯折金属条组均有一个以上金属条以及连接在金属条之间的贴片电感、贴片二极管组成。
2.根据权利要求1所述的一种应用于移动终端设备的窄边框可重构天线系统，其特征在于，所述第一弯折金属条组包括呈U型的第三金属条(12)、第四金属条(13)、第五金属条(14)，以及呈弯折结构的第二金属条(11)、第六金属条(15)、第七金属条(16)、第八金属条(17)、第九金属条(18)、第十金属条(19),由一端通过第二金属条(11)与集总贴片电容(10)相连。
3.根据权利要求2 所述的一种应用于移动终端设备的窄边框可重构天线系统，其特征在于，所述集总贴片电容(10)—端与第一弯折金属条组的第二金属条(11)相连，另外一端与馈电点(I)的金属条(5)相连，所述集总贴片电容(10)用于隔断天线测试时来自于天线结构的直流信号。
4.根据权利要求1或3所述的一种应用于移动终端设备的窄边框可重构天线系统，其特征在于，所述第二弯折金属条组包括第十一金属条(20)、第十二金属条(21)、第十三金属条(22)、第十四金属条(23)、第十五金属条(24)、第十六金属条(25)、第十七金属条(26)、第十八金属条(27)、集总贴片电感(7)、贴片二极管(4)。
5.根据权利要求4所述的一种应用于移动终端设备的窄边框可重构天线系统，其特征在于，所述第八金属条(17)与主金属地(9)平行，并且与第九金属条(18)垂直，第九金属条(18)与第十金属条(19)相连，第十金属条(19)平行于主金属地(9)，并且第九金属条(18)与第十金属条(19)尺寸相同；所述第十六金属条(25)与主金属地(9)平行，并且与第十七金属条(26)垂直,第十六金属条(25)与第十七金属条(26)相连,第十八金属条(27)平行于主金属地(9),并且第十七金属条(26)与第十八金属条(27)尺寸相同。
6.根据权利要求5所述的一种应用于移动终端设备的窄边框可重构天线系统，其特征在于，所述贴片二极管(4) 一端与第十三金属条(22)相连,另一端与第^ 金属条(20)相连，并且与第十二金属条(21)平行，通过直流偏置电路(3)实现对二极管的控制。
7.根据权利要求6所述的一种应用于移动终端设备的窄边框可重构天线系统，其特征在于，所述直流偏置电路(3) —端与第十六金属条(25)相连,另一端与第十二金属条(21)相连。
8.根据权利要求7所述的一种应用于移动终端设备的窄边框可重构天线系统，其特征在于，第一弯折金属条组的第五金属条(14)与第二弯折金属条组的第十四金属条(23)平行。
9.根据权利要求8所述的一种应用于移动终端设备的窄边框可重构天线系统，其特征在于，所述金属化过孔(2) —端通过第十一金属条(20)与第二弯折金属条组连接，另一端连接所述主 金属地(9)。
【文档编号】H01Q5/10GK203733932SQ201420045256
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】邱贵福, 陈群峰, 邹景孝 申请人:中邮科通信技术股份有限公司