本申请涉及天线技术领域，尤其涉及一种平面倒F天线。
背景技术：
平面倒F天线(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)由于天线体积小、重量轻、性能优越、加工方便、成本低廉，而被广泛应用于手机等手持终端设备中。在现有技术中，一般对PIFA天线进行挖槽、折叠等来实现PIFA天线的更小型化。
现有的PIFA天线一般由辐射面、短路面以及接地面构成。馈电电路通过同轴线向PIFA天线馈电。然而，馈电电路一般采用微带线的形式印刷于PCB板上，这样采用同轴线与微带线对接，极易造成端口失配而影响天线的端口驻波比和辐射效率。
技术实现要素：
本申请的多个方面提供一种平面倒F天线，用以提高PIFA天线的馈电线与向其馈电的微带线的对接效率，进而优化PIFA天线的端口驻波比，并提高其辐射效率。
本申请实施例提供一种PIFA天线，包括：至少一个辐射面以及与所述至少一个辐射面对应连接的至少一个短路面；在所述至少一个辐射面中的辐射面A上切割出L型馈电面；所述L型馈电面在所述辐射面A上的切割方向与所述PIFA天线的馈电电流的方向一致。
本申请实施例所提供的PIFA天线，包括至少一个辐射面以及与其对应连接的至少一个短路面，在至少一个辐射面的其中一个辐射面上沿该辐射面上馈电电流的方向，切割出L型馈电面。该L型馈电面极易与向PIFA天线馈电的微带线进行对接，可提高二者的对接效率，进而可优化平面倒F天线的端口驻波比，提高平面倒F天线的辐射效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请一实施例提供的一种PIFA天线的立体图的结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的一种PIFA天线的正视图的结构示意图；
图3为本申请另一实施例提供的一种PIFA天线的馈电电流方向的示意图；
图4为本申请另一实施例提供的一种PIFA天线的仰视图的结构示意图；
图5为本申请另一实施例提供的一种PIFA天线的右视图的结构示意图；
图6为本申请又一实施例提供的一种PIFA天线的左视图的结构示意图；
图7为本申请又一实施例提供的一种PIFA天线的俯视图的结构示意图。
图8为本申请又一实施例提供的一种PIFA天线安装在PCB板上的结构示意图；
图9为本申请再一实施例提供的一种PIFA天线采用直插封装的立体结构示意图；
图10为本申请再一实施例提供的一种PIFA天线的端口驻波比随频率的分布图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
针对现有PIFA天线技术中同轴线与微带线对接困难而极易造成端口失配的问题，在本申请一些实施例中，提供一种PIFA天线，其基本原理是：PIFA天线由至少一个辐射面、与各辐射面连接的短路面以及在其中一个辐射面上切割出的L型馈电面构成，且L型馈电面切割方向与在该辐射面的馈电电流方向一致。这样，该L型馈电面极易与向PIFA天线馈电的微带线进行对接，可提高对接效率，进而提高PIFA天线的端口驻波比和辐射效率。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
应注意到：相同的标号在下面的附图中表示同一物体，因此，一旦某一物体在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1为本申请实施例提供的一种PIFA天线的立体图的结构示意图。如图1所示，PIFA天线S10包括：至少一个辐射面1以及与至少一个辐射面1连接的至少一个短路面2；在至少一个辐射面1中的其中一个辐射面上切割出L型馈电面3。为便于区分和描述，将切割有L型馈电面3的辐射面定义为辐射面A，L型馈电面3在辐射面A上的切割方向与PIFA天线S10的馈电电流的方向一致。值得说明的是，辐射面A为至少一个辐射面中的任一辐射面。
其中，L型馈电面3在辐射面A上的切割方向与PIFA天线的馈电电流的方向一致，可保证该切割不影响辐射面A的馈电效率。
值得说明的是，对于至少一个辐射面的数量为多个时，多个辐射面上的馈电电流方向相同。这里的多个是指2个或2个以上。
可选地，L型馈电面3与辐射面A的交线的两个端点与切割L型馈电面3后的辐射面A的两个侧边间隔一定的距离，可方便加工切割。
优选地，辐射面1与其对应的短路面2的连接处可圆滑过渡，例如可采用圆弧倒角的连接结构。这样可便于对PIFA天线的加工，提高其可生产性。
需要说明的是，图1所呈现的辐射面、与其连接的短路面以及L型馈电面的实现形式以及其相对位置关系只是示例性的，而非限制性的。还需要说明的是，PIFA天线中辐射面和短路面的数量也都是示例性的，而非限制性的。
在本实施例中，PIFA天线由至少一个辐射面、与各辐射面连接的短路面以及在其中一个辐射面上切割出的L型馈电面构成，且L型馈电面切割方向与该辐射面的馈电电流方向一致。这样，该L型馈电面极易与向PIFA天线馈电的微带线进行对接，可提高对接效率，进而可优化PIFA天线的端口驻波比，并提高其辐射效率。
为了便于理解上述L型馈电面3在辐射面A上的切割方向，结合如图3所示的PIFA天线的一种馈电电流方向的示意图进行示例性说明。如图3所示，至少一个辐射面的数量为2个，为便于描述和区分，将上层的辐射面定义为第一辐射面1a，将距离接地面4近的辐射面定义为第二辐射面1b；相应地，将与第一辐射面1a连接的短路面定义为第一短路面2a，将与第二辐射面1b连接的短路面定义为第二短路面2b。这样，在某一时刻时，馈电电流的方向可为从第一辐射面1a流向第一短路面2a，再流经接地面4，流向第二短路面2b后，再流过第二辐射面1b。切割出L型馈电面3的辐射面A可为第二辐射面1b，则L型馈电面3切割线的方向为第二辐射面1b中电流的方向，即如图3中所示的第二辐射面1b上箭头平行的方向。
值得说明的是，图3中所示出的接地面4可以为PIFA天线的一部分，也可铺设在与PIFA天线连接的PCB板上。可选地，接地面4为金属层，例如铜箔、铝箔等，但并不局限于此。
可选地，如图1所示，L型馈电面3可位于辐射面A上L型馈电面3与辐射面A的交线所在的边的中心位置，为便于描述和区分，将辐射面A上L型馈电面3与辐射面A的交线所在的边定义为辐射面A的第一边，第一边与辐射面A的馈电电流方向垂直。L型馈电面3可位于辐射面A的第一边的中心位置，使得辐射面A上切割出L型馈电面3后形成的开槽的两个侧边的宽度一样，进而可使开槽的两个侧边上馈入电流相等，降低PIFA天线在安装时对方向性的要求，提高安装时的便利性。可选地，如图1所示，L型馈电面包含两个子平面，分别是图1中所示的第一馈电子平面3a和第二馈电子平面3b。L型馈电面3的第一馈电子平面3a沿辐射面A的第一边向下延伸至至少一个短路面2的接地端(至少一个短路面2上用于与接地面连接的一端)所在水平面处，且第二馈电子平面3b是自第一馈电子平面3a末端开始在该水平面上延伸出的平面。在图1中该水平面为标号4所示出的平面。第二馈电子平面3a在水平面4上延伸，方便与向该PIFA天线S10馈电的微带线对接。
相应地，如图4所示为PIFA天线S10的仰视图的结构示意图。从图2中可以看出，第二馈电子平面3b位于水平面4所在的平面上。
值得说明的是，在本申请实施例中，L型馈电面不局限于第一馈电子平面3a与第二馈电子平面3b垂直连接的情况，也包括二者以钝角或锐角连接、圆滑过渡连接等形成的类L型的情况，并将其统一称为L型馈电面。
相应地，图2中所示的该PIFA天线的正视图的结构示意图中所示出的为L型馈电面中的第一馈电子平面3a和第二馈电子平面3b可圆滑过渡。例如，二者可以采用圆弧倒角的连接结构。这样可降低连接处对馈入PIFA天线的能量的消耗，进而可便于对L型馈电面的切割加工，提高其可生产性。
进一步，对于第一馈电子平面3a来说，在距离水平面4第一高度处从第一宽度斜面过渡至第二宽度，以第二宽度接着向下延伸至水平面4处，之后向水平面4的方向折叠，并在水平面4上延伸出第二馈电子平面3b，第二馈电子平面3b的宽度为第二宽度。或者，第一馈电子平面3a的宽度保持为第一宽度，并以第一宽度向下延伸至水平面4处，之后向水平面4的方向折叠，并在水平面4上延伸出第二馈电子平面3b，该第二馈电子平面3b在距离第一馈电子平面3a的末端第一距离处从第一宽度斜面过渡至第二宽度。其中，第二宽度小于第一宽度。这样，将L型馈电面与向PIFA天线S10馈电的微带线的对接处的宽度(第二宽度)切割至与微带线的宽度相适配，可便于L型馈电面与微带线对接。优选地，对接处的宽度(第二宽度)可与向PIFA天线S10馈电的微带线的宽度相等。
在一可选实施例中，PIFA天线除了包含上述至少一个辐射面1以及与至少一个辐射面1对应连接的短路面2之外，还包括接地面。
值得说明的是，对于包含有接地面的PIFA天线来说，上述水平面4为接地面所在的平面，由于二者所在平面为同一平面，为了便于描述，将上述水平面与接地面进行统一标号，即图1中所示中的标号4，在包含有接地面的PIFA天线中为接地面4。
可选地，接地面4可与至少一个辐射面1平行，且与至少一个短路面垂直，便于PIFA天线的生产和后期安装。例如，若至少一个辐射面的数量为1个时，接地面与唯一的辐射面平行；若至少一个辐射面的数量为2个时，接地面与两个辐射面都平行，也就是说，两个辐射面也平行设置。
相应地，当至少一个辐射面为1个时，辐射面、辐射面对应的短路面以及接地面呈倒U型结构。则，可以在该辐射面上靠近倒U型结构的开口的一侧切割出L型馈电面3。
进一步，至少一个辐射面为2个时，对于图1中所示的PIFA天线来说，2个辐射面为第一辐射面1a和第二辐射面1b，可选地，上述切割出L型馈电面3的辐射面A为第二辐射面1b。从图2中所示的PIFA天线S10的正视图的结构示意图可得：第一辐射面1a、第一辐射面1a对应的短路面2a以及接地面4呈倒U型结构，第二辐射面1b与第二辐射1b面对应的短路面2b呈L型结构，且L型结构设于U型结构的腔内，第二辐射面1b对应的短路面2b位于U型结构的开口侧。这种折叠型结构可缩小PIFA天线的体积。
进一步，第一辐射面1a对应的短路面2a的高度大于第二辐射面1a对应的短路面2b的高度，这样，便可将上述L型结构设置于U型结构的腔内。
进一步，第一辐射面1a的长度大于第二辐射面1b的长度，这样对于如图1所示的PIFA天线S10来说，可避免第二辐射面1b与第一短路面2a相接触，避免馈电时发生故障。
可选地，为了进一步缩小PIFA天线S10的体积，接地面4的长度可大于或等于第一辐射面1a的长度。
相应地，如图1所示，在接地面4上开设可容纳L型馈电面3的U型槽，L型馈电面3通过U型槽与向PIFA天线S10馈电的微带线连接。U型槽的结构如图4所示的PIFA天线的仰视图的结构示意图中所示。其中，U型槽的宽度大于L型馈电面3的第二馈电子平面3b的最大宽度。即，对于上述L型馈电面3的第二馈电子平面3b的宽度均为第二宽度的情况来说，U型槽的宽度大于第二宽度；对于上述L型馈电面3的第二馈电子平面3b的宽度为从第一宽度斜面过渡至第二宽度的情况来说，U型槽的宽度大于第一宽度。
可选地，该U型槽的中线可与L型馈电面3的第二馈电子平面3b的中线重合。
可选地，如图1所示，在辐射面A对应的短路面上切割形成两个子短路面，两个子短路面与所述U型槽两个侧边连接，且两个子短路面的宽度与U型槽两个侧边的宽度相同；两个子短路面之间的间距、U型槽的宽度与辐射面A上切割L型馈电面形成的开槽的宽度相等。这样，PIFA天线S10的右视图的结构示意图如图5所示，可使PIFA天线为对称结构，降低PIFA天线在安装时对方向性的要求，提高安装时的便利性。
相应地，PIFA天线S10的左视图和俯视图的结构示意图分别如图6和图7所示。
在另一可选实施例中，上述PIFA天线S10可为一体成型结构。可选地，可将一块金属片进行相应的折叠和切割得到上述PIFA天线S10。以包含第一辐射面1a和第二辐射面1b两个辐射面的PIFA天线为例，可以将一块金属片折叠两次依次形成第一辐射面1a、第一短路面2a、接地面4、第二短路面2b以及第二辐射面1b；之后，对第二短路面1b进行切割形成L型馈电面3，相应地，将接地面4切割出可容纳L型馈电面3的U型槽，并将第二短路面2b切割成两个子短路面。这样，便可不用对PIFA天线S10中各构成部件的连接处进行焊接，可降低天线的损耗，提高PIFA天线的辐射效率，同时便于PIFA天线的加工和后续安装，提高其可生产性。
图8为本申请一实施例提供的一种PIFA天线安装在PCB板上的结构示意图。可选地，PIFA天线S10可采用表贴方式或直插方式安装于PCB板5上，该PCB板上印刷有向PIFA天线S10馈电的微带线6。其中，L型馈电面3的第二馈电子平面3b与微带线6电性连接。
对于PIFA天线采用直插方式安装于PCB板上来说，可在L型馈电面3和接地面4上设置直插脚7，其结构示意图如图9所示。
值得说明的是，在本申请实施例中，辐射面、短路面、L型馈电面以及接地面的实现结构、尺寸、形状、数量以及各部分之间的连接形式等均会影响PIFA天线所能覆盖的信号的频率、带宽以及辐射效率。基于此，在设计PIFA天线时，可根据PIFA天线的应用场合，灵活设置辐射面、短路面、L型馈电面以及接地面的实现结构、尺寸、形状等，以求与应用场合和所依附的设备相适配。
为了便于理解辐射面、短路面、L型馈电面以及接地面的实现结构、尺寸、形状等相关参数，与应用场合所要求的频率之间的影响关系，下面以全向天线覆盖人们日常生活中所用的2.4GHz的wifi频段为例，并针对包含2个辐射面的PIFA天线，对这些相关参数进行示例性说明。
可选地，第一辐射面1a和接地面4的长度为17.5mm，宽度为5mm；第二辐射面1b长度为15.2mm，宽度为5mm；与第一辐射面1a连接的第一短路面2a的长度为8.5mm，宽度为5mm；与第二辐射面1b连接的第二短路面2b的长度为4.6mm，宽度为1mm；L型馈电面的宽度为2mm，高度为4.6mm。
进一步，为了便于和1mm宽微带线连接，可在L型馈电面3距离接地面4的高度为1mm处，采用线性斜面从2mm宽度过渡到1mm宽度。可选地，为了便于微带线与L型馈电面3连接在接地面4上挖去宽度3mm，长度6.5mm的矩形和半径1.5mm的半圆形，即接地面4中的U型槽。
进一步，PIFA天线的金属厚度可为0.5mm。
进一步，辐射面、短路面、L型馈电面以及接地面之间的各连接处采用倒角为0.5mm的圆弧进行圆滑过渡。
在此说明，上述数值是发明人经过创造性劳动提出的较优数值，但并不限于这些数值。在上述各数值的基础上，经过微调得到的数值范围，若可以满足应用需求，则也在本申请实施例保护范围之内。例如，对第二辐射面1b的长度来说，经微调后的数值范围14mm-16mm也在本申请保护范围之内，相应地，当第二辐射面1b的长度调整后，可根据PIFA天线需要覆盖的频段要求，适应性调整第一辐射面1a的尺寸、第一短路面2a的尺寸和第二短路面2b的尺寸以及接地面4的尺寸等，例如调整后第一辐射面1a的长度数值范围为16mm-19mm等，也可能适配出其他数值范围。需要说明的是，这些数值范围只是示例性的，而非限制性的，只要采用上述PIFA天线的结构，只是对各部件的尺寸进行调整，则也在本申请实施例保护范围之内。
在天线技术领域，一般采用天线的端口驻波比、辐射效率等来衡量天线的性能。其中，驻波比用来表示天线和电波发射台是否匹配。如果驻波比的值等于1，则是最理想的情况，表示发射传输给天线的电波没有任何反射，全部辐射出去；如果驻波比值大于1，则表示有一部分电波被反射回来，最终变成热量，使得馈电线升温。一般驻波比小于2时，则有大于88.89％的电波可以被辐射出去。基于此，一般要求天线的驻波比小于2。
辐射效率是指天线辐射出去的功率(即有效地转换电磁波部分的功率)和输入到天线的有功功率之比，辐射效率越大，则代表天线的能耗越小，性能越好。
基于上述PIFA天线包含两个辐射面，覆盖人们日常生活中所用的2.4GHz的wifi频段的示例，得到如图10所示的PIFA天线的端口驻波比随频率的分布图。从图10可得，PIFA天线在频率2.32GHz和2.55GHz时的驻波比为2，因此，PIFA天线在2.32GHz-2.55GHz的频段内，均可实现优于2(数值小于2)的驻波比。而且，如图10所示，标记m1和m2分别表示频率为2.40GHz和2.48GHz，PIFA天线在频率2.40GHz和2.48GHz的驻波比分别为1.2389和1.3574，因此，该PIFA天线在2.4GHz-2.48GHz的频段内，可实现优于1.5(数值小于1.5)的驻波比，端口驻波比良好。
另一方面，对上述PIFA天线的辐射效率进行仿真验证，得到各频率下全向天线的辐射效率，如下表1所示：
表1
综上可得，当辐射面的数量为2个时，对辐射面、短路面、L型馈电面以及接地面的实现结构、尺寸、形状等进行适当设计，实现了2.4GHz-2.48GHz的wifi信号覆盖。本实施例所提供的PIFA天线中的L型馈电面与对其进行馈电的微带线的对接匹配度良好，PIFA天线在2.4GHz-2.48GHz频段的辐射效率可达97％以上。
需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。