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CN103515702B - 终端天线 - Google Patents

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CN103515702B
CN103515702B CN201210215464.5A CN201210215464A CN103515702B CN 103515702 B CN103515702 B CN 103515702B CN 201210215464 A CN201210215464 A CN 201210215464A CN 103515702 B CN103515702 B CN 103515702B
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李正浩
兰尧
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

本发明提供一种终端天线，包括：位于同一平面内的地板和主辐射体；所述地板具有一开放式缺口，所述主辐射体位于所述缺口内，所述主辐射体与所述开放式缺口之间通过从所述主辐射体延伸出来的馈电点彼此相连；所述地板还具有地延长线，所述地延长线从所述地板的开放式缺口延伸出来并位于所述开放式缺口内，围绕所述主辐射体的外条边设置，与所述开放式缺口及所述主辐射体的外条边保持预设距离；所述地延长线与所述馈电点不相交，所述地延长线用于与所述主辐射体耦合，以产生终端天线的低频部分。

Description

终端天线
技术领域
本发明涉及射频技术，尤其涉及一种终端天线。
背景技术
微带天线具有尺寸小、易于加工、易于有源器件集成等优点，微带天线一个最明显的不足便是窄带特性。窄带特性指的是微带天线的工作频段带宽较窄。随着微带天线被广泛应用于终端设备，微带天线的这种窄带特性对于终端设备通信性能的影响也日益凸显。单极子平面天线由于其具有全向辐射特性以及较容易获得超带宽性能而受到了广泛的关注。利用单极子平面天线可以减少系统中的天线数目，简化结构，减小体积重量，降低成本等。
但是，传统的单极子平面天线在实现高频和低频双谐振时，需要增加匹配电路。而匹配电路是一种集成式元件组成，受元件本身的窄带特性的限制，即便可以产生低频，也仍然存在低频难调以及低频效率不高的问题，而且增加匹配电路需要占用空间、使结构复杂化、引入电路损耗，因此增加匹配电路并不是提升天线效率的最优方法。
发明内容
本发明提供一种用于有效解决小尺寸印制天线低频难调以及低频效率不高等问题的终端天线，该方案无需匹配电路就可以实现LTE全频覆盖，而且具有很好的低频特性。
本发明提供了一种终端天线，包括：位于同一平面内的地板和主辐射体；
所述地板具有一开放式缺口，所述主辐射体位于所述缺口内，所述主辐射体与所述开放式缺口之间通过从所述主辐射体延伸出来的馈电点彼此相连；
所述地板还具有地延长线，所述地延长线从所述地板的开放式缺口延伸出来并位于所述开放式缺口内，围绕所述主辐射体的外条边设置，与所述开放式缺口及所述主辐射体的外条边保持预设距离；所述地延长线与所述馈电点不相交，所述地延长线用于与所述主辐射体耦合，以产生终端天线的低频部分。
本发明的技术效果是：主辐射体与地延长线设置于地板的开放式缺口中，地延长线环绕主辐射体，主辐射体、地延长线与地板缺口这三者之间两两耦合，产生天线的低频部分，而且，由于地延长线的存在，相当于为终端天线增加了一个分布式电容，也就类似于为终端天线增加了一个分布式的匹配电路，其低频特性较好，因此有效解决了印制天线低频难调以及低频效率不高的问题。该方案无需匹配电路就可以实现长期演进(Long Term Evolution，简称为：LTE)全频覆盖，而且具有很好的低频特性，而且，处于同一平面的地板与主辐射体为平面印制结构，有效节约了终端天线的成本。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的终端天线的结构示意图；
图2为对图1所示的终端天线进行仿真的结果示意图；
图3为对图1所示的终端天线进行实际测量时天线的效率情况；
图4为终端天线与USB头的连接结构示意图；
图5为图1中开放式缺口11处的放大图；
图6至图8为本发明实施例二提供的三种形式的终端天线的结构示意图；
图9为本发明实施例三提供的终端天线的结构示意图；
图10为图9所示终端天线的仿真结果；
图11至图12为本发明实施例三提供的两种形式的终端天线的结构示意图；
图13为本发明实施例四提供的终端天线的结构示意图；
图14为图13所示终端天线的仿真结果。
具体实施方式
图1为本发明实施例一提供的终端天线的结构示意图，如图1所示，该终端天线包括：位于同一平面内的地板1和主辐射体2。该地板1具有一开放式缺口11，主辐射体2位于该开放式缺口11内，主辐射体2与该开放式缺口11之间是通过从主辐射体2延伸出来的馈电点21彼此相连的。地板1还具有地延长线12，该地延长线12是从地板1的开放式缺口11延伸出来的金属线，并且位于开放式缺口11之内，围绕着主辐射体2的外条边设置。与开放式缺口11以及主辐射体2的外条边均保持预设的距离，地延长线12与馈电点21不相交。该地延长线12的主要作用在于与主辐射体2耦合，以产生终端天线的低频部分。
这里需要说明的是，该开放式缺口11是由一个开放端和N条边组成的，N为大于等于3的正整数，第一条边至第N条边依次相连，主辐射体2可以是与开放式缺口11的形状相对应的多边形，也可以是与开放式缺口11的形状不相对应的其他形状。需要说明的是，开放式缺口11与主辐射体2的具体形状可以因为具体天线设计的不同而不同，在图1中是以开放式缺口11以及主辐射体2均为矩形为例进行的说明，但并不用以限制本发明对于开放式缺口11以及主辐射体2的形状的限制。
本发明实施例提供的主辐射体2为一整块金属贴片结构，主要用于产生终端天线的高频部分。地板1具有开放式缺口11以及地延长线12，通过地延长线12与主辐射体2耦合来产生天线的低频部分，其中需要说明的是，地延长线12的长度会影响天线的低频，一般是地延长线12的长度越长，低频频点越低。
图2为对图1所示的终端天线进行仿真的结果示意图，图3为对图1所示的终端天线进行实际测量时天线的效率情况。其中实际测量中的终端采用的是直插式无线数据卡，无线数据卡的USB头直接焊接在地板1上，如图4所示。结合图2～图4可知，本发明实施例提供的终端天线可以包括LTE的整个频段，对于天线的效率，低频在40％以上，高频在50％以上，满足整个频段的设计需求。
仍然以图1所示的终端天线为例，图5为图1中开放式缺口11处的放大图，当N＝3时，图5中所示的开放式缺口11由三条边(11A、11B和11C)以及一个开放端11D形成。其中三条边依次分别为第一条边11A、第二条边11B和第三条边11C。
如图5所示，地延长线12可以是从开放式缺口11的第一条边11A延伸出来的，馈电点21与开放式缺口11的第三条边11C相连。地延长线12从开放式缺口11延伸出来的位置在本实施例中称为第一位置，该第一位置优选是临近开放端11D的，优选的，第一位置位于第一条边11A临近开放端11D的最末端。
如图6至图8所示本发明实施例二提供的三种形式的终端天线的结构示意图，地延长线的延伸方向可以是如图6所示的沿第一条边11A延伸，延伸长度可变，本实施例不做限制。
一种情况下，还可以在图6基础上进一步如图7所示的从第一条边11A向第二条边11B延伸，沿第二条边11B的延伸长度可变，本实施例不做限制。
再一种情况下，还可以在图6、图7或者图8基础上进一步如图8所示的省略第一条边11A向开放端11D延伸的部分，这部分地延长线可以对天线的高频性能有影响，这部分地延长线越长，天线的高频带宽越窄。所以如果省略这一部分地延长线，可以提升天线的高频带宽。
如果该终端天线的高频频段要求更低时，可以通过在主辐射体2上设置至少一个开放式凹槽22的形式来降低高频。如图9所示的本发明实施例三提供的终端天线的结构示意图，图10为图9所示终端天线的仿真结果。凹槽22的主要作用在于延长主辐射体2内的电流路径，因此，凹槽22的边沿可以是多种形状，如图11至图12所示的本发明实施例三提供的两种形式的终端天线的结构示意图。通过对比图2和图10可以知道，在主辐射体2上增设远离馈电点21的开放式凹槽22后，天线的高频频段向低频方向拓展，高频的高频段部分变差。这时，可以通过在在馈电部分(馈电点21的位置附近)开槽来提升高频部分的性能。如图13所示的本发明实施例四提供的终端天线的结构示意图，以及图14所示的图13所示终端天线的仿真结果。对比图10和图14所示的仿真结果可以知道，该天线的高频部分得到了改善。
本发明实施例提供的终端天线，通过将主辐射体设置在地板的开放式缺口中，并增设围绕在主辐射体周围的地延长线，使得主辐射体、地延长线与地板缺口这三者之间两两耦合，产生天线的低频部分，而且，由于地延长线的存在，相当于为终端天线增加了一个分布式电容，也就类似于为终端天线增加了一个分布式的匹配电路，其低频特性较好，因此有效解决了小尺寸印制天线低频难调以及低频效率不高的问题，该方案无需匹配电路就可以实现LTE全频覆盖，而且具有很好的低频特性。而且，处于同一平面的地板与主辐射体为平面印制结构，有效节约了终端天线的成本。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种终端天线，其特征在于，包括：位于同一平面内的地板和主辐射体；
所述地板具有一开放式缺口，所述主辐射体位于所述缺口内，所述主辐射体与所述开放式缺口之间通过从所述主辐射体延伸出来的馈电点彼此相连；
所述地板还具有地延长线，所述地延长线从所述地板的开放式缺口延伸出来并位于所述开放式缺口内，围绕所述主辐射体的外条边设置，与所述开放式缺口及所述主辐射体的外条边保持预设距离；所述地延长线与所述馈电点不相交，所述地延长线用于与所述主辐射体耦合，以产生终端天线的低频部分。
2.根据权利要求1所述的终端天线，其特征在于，所述开放式缺口由一个开放端和N条边组成，第一条边至第N条边依次相连，N为大于等于3的正整数。
3.根据权利要求2所述的终端天线，其特征在于，所述地延长线从所述开放式缺口的第一条边延伸出来；
所述馈电点与所述开放式缺口的第N条边相连。
4.根据权利要求3所述的终端天线，其特征在于，所述地延长线从所述开放式缺口的第一条边的第一位置延伸出来，所述第一位置临近所述开放端。
5.根据权利要求4所述的终端天线，其特征在于，所述第一位置位于所述第一条边的末端。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的终端天线，其特征在于，所述主辐射体上还设置有至少一个开放式凹槽。
7.根据权利要求6所述的终端天线，其特征在于，所述至少一个开放式凹槽中的一个或多个位于远离所述馈电点的位置。
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