WO2015165007A1 - 一种天线装置和终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线装置和终端，包括：一天线体和至少一根短截线，所述天线体包括用于辐射高频信号的第一分支和用于辐射低频信号的第二分支；所述短截线的一端连接至所述第二分支的连接点上，所述短截线的另一端为自由端，所述连接点为所述天线装置工作的设定高频频率所对应的波长在所述第二分支上电流分布最大值处，所述短截线的长度根据所述设定高频频率对应的波长确定。采用本发明实施例提供的技术方案，可以在占用较小的空间时，提高天线性能。

Description

一种天线装置和终端

技术领域 本发明涉及通信技术， 尤其涉及一种天线装置和终端。 背景技术 随着第四代移动通信技术 ( The 4 Generation Mobile Communication Technology, 简称 4G) 的商用， 手持移动终端发展更多的倾向于超薄、 多 功能、 大电量等， 这对移动终端的天线产品的要求越来越高。

在长期演进 ( Long Term Evolution, 简称 LTE) 天线技术方案中， 一 种方案是用一端短路的微带天线演变而成的平面倒置 F 型天线 （Planar Inverted F Antenna, 简称 PIFA )作终端天线。 为了能够覆盖更多频段， 现 有技术通常可以增加寄生分支， 即增加用于辐射高频信号的分支的数量， 或者增加用于辐射低频信号的分支的长度， 以利用低频的高次模覆盖相应 的高频。

然而， 无论是增加寄生分支或是加长低频分支， 在占用较小的终端空间 时， 其性能都较差。 发明内容 本发明实施例提供一种天线装置和终端， 用以解决现有技术中终端天 线在占用较小的终端空间时， 其性能都较差的问题。

本发明实施例的第一方面， 提供一种天线装置， 包括： 一天线体和至 少一根短截线， 所述天线体包括用于辐射高频信号的第一分支和用于辐 射低频信号的第二分支；

所述短截线的一端连接至所述第二分支的连接点上， 所述短截线的另 一端为自由端， 所述连接点为所述天线装置工作的设定高频频率所对应的 波长在所述第二分支上电流分布最大值处， 所述短截线的长度根据所述设 定高频频率对应的波长确定。

在第一种可能的实现方式中， 根据第一方面， 所述第一分支上设置有 第一馈电连接端， 所述第二分支上设置有第二馈电连接端。

在第二种可能的实现方式中， 根据第一方面， 所述第一分支上设置有接 地连接端， 所述第二分支上设置有第三馈电连接端。

在第三种可能的实现方式中， 结合第一方面、 第一种可能的实现方式和 第二种可能的实现方式， 所述短截线的自由端靠近所述第二分支。

在第四种可能的实现方式中， 结合第一方面、 第一种可能的实现方式、 第二种可能的实现方式和第三种可能的实现方式， 还包括： 与所述短截线的 自由端连接的滤波匹配器件。

本发明实施例的第二方面， 提供一种终端， 包括： 印刷电路板和如第一 方面所述的任一种天线装置， 所述印刷电路板上设置有馈电装置和接地端， 所述天线装置中所述第一分支与所述馈电装置连接， 所述第二分支与所述 馈电装置连接， 或者， 所述天线装置中所述第一分支与所述接地端连接， 所述第二分支与所述馈电装置连接。

本发明实施例提供的天线装置， 包括： 一天线体和至少一根短截 线， 该天线体包括用于辐射高频信号的第一分支和用于辐射低频信号的 第二分支； 该短截线的一端连接至第二分支的连接点上， 另一端为自由 端， 上述连接点为天线装置工作的设定高频频率所对应的波长在第二分 支上电流分布最大值处， 短截线的长度根据设定高频频率对应的波长确 定。 由于上述短截线占用空间相对于现有技术中的寄生分支较小， 并且， 上述短截线可以提高天线装置的高频及低频的覆盖带宽和效率， 因此， 该 天线装置在占用较小的面积的情况下， 性能更好。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对 实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍， 显而易见 地， 下面描述中的附图是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员 来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的 附图。

图 1为本发明实施例一提供的一种天线装置的结构示意图；

图 2a为本发明实施例二提供的一种天线装置的结构示意图； 图 2b为本发明实施例二提供的另一种天线装置的结 意图;

图 2c为本发明实施例二提供的又一种天线装置的结 意图;

图 2d为本发明实施例二提供的又一种天线装置的结 意图;

图 3为本发明实施例三提供的一种终端的结构示意 E

具体实施方式 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 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、 完整地描 述， 显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 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， 都属于本发明保护的范围。

图 1为本发明实施例一提供的一种天线装置的结构示意图。如图 1所示， 该天线装置 1包括： 天线体 10和短截线 1 1。

具体的， 天线体 10包括用于辐射高频信号的第一分支 100和用于辐 射低频信号的第二分支 101。 举例来说， 在实际应用中， 该高频信号可以 是在 1.575 千兆赫兹 （ GHz ) -2.17GHz 的第三代行动通讯技术 Ord-Generation ,简称 3G )信号，该低频信号可以是在 820兆赫兹（MHz ) -960MHz的全球移动通信系统（Global System for Mobile Communications , 简称 GSM ) 信号。 在实际中， 上述第一分支 100可以是若干根相对于第 二分支 101较短的金属导线， 第二分支 101可以是若干根相对于第一分支 100较长的金属导线， 这里并不限定构成第一分支 100和第二分支 101的 金属导线的数目。

可选的，天线体 10可以是倒置 F型天线（Inverted F Antenna,简称 IFA ) , 特别的， 天线体 10可以是平面倒置 F型天线（Plannar Inverted F Antenna , 简称 PIFA ) 。

进一歩地， 该天线装置 1对短截线 1 1的设置位置和长度是有限定的。 从位置上来说， 短截线 1 1 的一端连接至第二分支 101 的连接点上， 短截线 1 1 的另一端为自由端。 上述连接点为天线装置 1工作的设定高频 频率所对应的波长在第二分支 101上电流分布最大值处。 举例来说， 由于 波长与频率的乘积等于光速， 因此， 当确定了设定高频频率之后， 即可通 过将光速与该设定高频频率相除， 确定设定高频频率对应的波长， 当该波 长确定之后， 根据短截线 11 的馈电方式以及边界条件， 即可确定该波长 的电磁波在第二分支 101上的电流分布， 从而确定电流分布最大值。

从长度上来说， 短截线 11 的长度是根据设定高频频率对应的波长确 定的。 从上一段的描述可知， 当设定高频频率确定之后， 其对应的波长也 确定了， 而短截线 11 的长度， 即其实际物理长度通常可以取该波长的一 定倍数， 该倍数即为电长度， 具体地， 电长度是短截线 11 的实际物理长 度与设定高频频率对应的波长之间的比例， 即短截线 11 的实际物理长度 除以天线装置 1工作的设定高频频率所对应的波长。 在实际中， 可以根据 需要天线装置 1覆盖的范围、 其所占用的空间以及短截线 11 的阻抗分布 等， 确定短截线 11 的电长度。 为了保证天线装置 1 的覆盖范围和辐射效 率， 上述电长度一般不超过 1/2， 即短截线 11的实际物理长度通常不超过 设定高频频率对应的波长的 1/2， 例如， 可以将上述短截线 11制作成电长 度为 1/4的阵子天线， 其实际物理长度即为上述设定高频频率对应的波长 的 1/4。

在实际中， 上述天线装置 1工作的设定高频频率可以是根据需要天线 装置 1实际工作的频段决定的， 例如， 可以在天线装置 1工作的高频频段 中选择较低的一个频率点， 作为上述设定高频频率。

需要说明的是， 这里仅以天线装置 1包括一根短截线 11举例， 但并 不以此为限定， 也就是说， 当选定了设定高频频率之后， 由于波长与频率 之积等于光速， 因此， 该设定高频频率即可对应一个波长， 而当波长确定 之后， 即可确定第二分支 101上的电流分布图， 由于电流分布最大值不一 定只有一个， 因此短截线 11 也可以不止一根， 具体设置几根， 可以根据 实际中需要天线装置 1覆盖多大的频率范围确定。 此外， 在实际中， 短截 线 11的材质与现有技术中制作天线的材质相同， 如镀铜、 合金等， 还有， 这里并不限制短截线 11 的朝向， 即其与第一分支 100的相对位置， 即其 可以是在第一分支 100外侧， 也可以设置在第一分支 100里侧。

下面简要说明短截线 11如何改善天线装置 1 的性能。 对于高频信号 来说， 如果仅有第一分支 100， 则只在一个高频频段产生谐振， 当在用于 辐射低频的第二分支 101上增加一根短截线 11之后， 由于其可以调节高 频电流分布，因此可以对高频的辐射起到匹配作用，从而使得第一分支 100 同时在两个高频频段产生谐振。 例如， 若设计天线装置 1的第一分支 100 产生一个高频频率， 可以覆盖 1710MHz~2170MHz， 若需要该天线装置 1 能够覆盖更高的频段， 如 2300-2700MHZ的 LTE频段， 则可以通过调整短 截线 11的长度和在第二分支 101上的位置， 达到覆盖上述 LTE频段的目 的。 当然， 增加更多根的短截线 11 可以在更多的高频频段产生谐振； 对 于低频信号来说， 增加短截线 11 可以直接提升低频的辐射电阻， 并且， 由于该短截线 11 可以辐射信号， 因而扩大了低频电场的覆盖范围， 增加 了低频带宽和效率。

可以看出， 在本发明实施例提供的天线装置 1中， 相对于增加寄生分 支的方案来说， 若要覆盖相同带宽， 那么增加短截线 11占用的空间较小， 若是与增加寄生分支的方案占用相同的面积， 那么增加短截线 11 的覆盖 带宽更广， 天线效率更高， 因而本发明实施例提供的天线装置 1可以在占 用较小的面积的情况下， 提供更好的天线性能。 而相对于开关天线来说， 本发明实施例提供的天线装置 1的设计复杂度低， 并且提高了天线的辐射 效率。 图 2a 为本发明实施例二提供的一种天线装置的结构示意图。 如图 2a 所示， 该天线装置 2包括： 天线体 10、 短截线 11和滤波匹配器件 20。

具体的，天线体 10包括用于辐射高频信号的第一分支 100和用于辐射 低频信号的第二分支 101。第一分支 100上设置有第一馈电连接端 21， 第二 分支 101上设置有第二馈电连接端 22。 该第一馈电连接端 21和该第二馈电 连接端 22均用于与馈电装置的馈电部 （Feed) ， 即图 2a中的 F相连， 该馈 电装置用于为天线装置 2提供输入信号。

进一歩地， 上述滤波匹配器件 20与短截线 11的自由端连接， 该滤波匹 配器件 20是根据设定高频频率确定的低阻高通滤波网络，用以更好的匹配天 线装置 1对高频的辐射。

可选的， 短截线 11的长度可以为设定高频频率对应的波长的 1/4。当然， 在实际中，短截线 11的长度通常选为接近于天线装置 1工作的设定高频频率 所对应的波长的四分之一。 可选的，天线体 10可以是倒置 F型天线（Inverted F Antenna,简称 IFA ) , 特别的， 天线体 10可以是平面倒置 F型天线（Plannar Inverted F Antenna , 简称 PIFA ) 。

当然，在图 2a中，第一分支 100和第二分支 101均是从馈电装置连出的， 在实际中， 也可以将上述二者分别与馈电装置的馈电部 F和天线装置 2所在 的终端的接地端 G ( Ground ) ， 即图 2a中的 G相连。 图 2b为本发明实施例 二提供的另一种天线装置的结构示意图。 如图 2b所示， 该天线装置 2的第 一分支 100上设置有接地连接端 23， 第二分支 101上设置有第三馈电连接端 24。 该接地连接端 23与天线装置 2所在的终端的接地端 G相连， 该第三馈 电连接端 24与馈电装置的馈电部相连。 当然， 类似图 2b的天线装置还可以 是如图 2c所示的结构， 图 2b和图 2c只是短截线的弯折方向不同， 在实际中 可以根据实际情况选择对应的结构， 此处不再赘述。

此外，在图 2a〜图 2c中，均是以一根短截线 1 1为例进行说明，在实际中， 也可以有若干根短截线。 图 2d是在图 2a提供的天线装置 2的基础上， 给出 了又一种天线装置的结构示意图， 与图 2a相比， 该天线装置 2增加了一根短 截线 25， 当然， 该短截线 25也是为天线装置 2工作的设定高频频率所对应 的波长在第二分支 101上电流分布最大值处， 正如实施例一的描述， 在实 际中， 可以根据实际需要， 确定短截线的数目。 在图 2b和图 2c中， 也可 以再增加若干根短截线， 并且， 图 2d中的短截线 25的自由端也可以连接 滤波匹配器件， 此处不再绘图和赘述。

另外，在图 2∑1~图 2d中，均可以将短截线 11的自由端靠近第二分支 101， 即向第二分支 101弯折。 正如实施例一的描述， 由于短截线 1 1的长度是根据 设定高频频率确定的， 而在实际中， 天线装置是工作在一个频段上的， 因此， 将短截线 11的自由端靠近第二分支 101， 可以抵消由于天线装置工作在不同 于设定高频频率时的电流分布误差， 此处不再绘图和赘述。

本发明实施例提供的天线装置 2， 包括： 一天线体 10和一根短截线 1 1， 天线体 10包括用于辐射高频信号的第一分支 100和用于辐射低频信 号的第二分支 101 ; 短截线 1 1的一端连接至第二分支 101的连接点上， 短 截线 1 1的另一端为自由端， 连接点为天线装置工作的设定高频频率所对 应的波长在第二分支 101上电流分布最大值处， 短截线 1 1的长度根据设 定高频频率对应的波长确定。 采用本发明实施例提供的技术方案， 可以在 占用较小的空间时， 提高天线性能。 图 3为本发明实施例三提供的一种终端的结构示意图。 如图 3所示， 该终端 3包括： 印刷电路板 30和天线装置 31。

具体的， 印刷电路板 30上设置有馈电装置 300和接地端 301， 天线装置 31可以是如实施例一和实施例二中描述的任一种天线装置。以天线装置 31 为实施例 1中的天线装置 1为例， 该天线装置 31中第一分支 100与馈电 装置 300连接， 第二分支 101与馈电装置 300连接， 或者， 天线装置中第 一分支 100与接地端 301连接， 第二分支 101与馈电装置 300连接。 这里 仅以图 1提供的天线装置 1为例， 示出了第二分支 101与馈电装置 300连 接时的终端 3的结构示意图， 另一种第一分支 100和第二分支 101的连接 方式以及其余如实施例一和实施例二中描述的任一种天线装置均不再绘 图和赘述。

本发明实施例提供的终端 3， 包括： 一天线体 10和一根短截线 11， 天线体 10包括用于辐射高频信号的第一分支 100和用于辐射低频信号的 第二分支 101 ; 短截线 11的一端连接至第二分支 101的连接点上， 短截线 11的另一端为自由端， 连接点为天线装置工作的设定高频频率所对应的 波长在第二分支 101上电流分布最大值处， 短截线 11的长度根据设定高 频频率对应的波长确定。 采用本发明实施例提供的技术方案， 可以在占用 较小的空间时， 提高天线性能。

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

权 利 要 求 书

1、 一种天线装置， 其特征在于， 包括： 一天线体和至少一根短截 线， 所述天线体包括用于辐射高频信号的第一分支和用于辐射低频信号 的第二分支；

所述短截线的一端连接至所述第二分支的连接点上， 所述短截线的另 一端为自由端， 所述连接点为所述天线装置工作的设定高频频率所对应的 波长在所述第二分支上电流分布最大值处， 所述短截线的长度根据所述设 定高频频率对应的波长确定。

2、根据权利要求 1所述的天线装置， 其特征在于， 所述第一分支上设置 有第一馈电连接端， 所述第二分支上设置有第二馈电连接端。

3、 根据权利要求 1所述的天线， 其特征在于， 所述第一分支上设置有接 地连接端， 所述第二分支上设置有第三馈电连接端。

4、 根据权利要求 1-3任一项所述的天线装置， 其特征在于， 所述短截线 的自由端靠近所述第二分支。

5、 根据权利要求 1-4任一项所述的天线装置， 其特征在于， 还包括： 与 所述短截线的自由端连接的滤波匹配器件。

6、 根据权利要求 5所述的天线装置， 其特征在于， 所述滤波匹配器件是 根据所述设定高频频率确定的低阻高通滤波网络。

7、 根据权利要求 1-6任一项所述的天线装置， 其特征在于， 所述短截线 的长度为所述设定高频频率对应的波长的 1/4。

8、 根据权利要求 1-7任一项所述的天线装置， 其特征在于， 所述天线体 为倒置 F型天线 IFA。

9、 一种终端， 其特征在于， 包括： 印刷电路板和如权利要求 1-8 任一 项所述的天线装置， 所述印刷电路板上设置有馈电装置和接地端， 所述天线 装置中所述第一分支与所述馈电装置连接， 所述第二分支与所述馈电装置 连接， 或者， 所述天线装置中所述第一分支与所述接地端连接， 所述第二 分支与所述馈电装置连接。