一種折疊式縫隙天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種折疊式縫隙天線，其包括輻射平面，所述輻射平面上開縫設(shè)置有折疊式縫隙，所述輻射平面上設(shè)置有地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)。本實(shí)用新型充分發(fā)揮了縫隙天線具有的輪廓低、重量輕、加工簡(jiǎn)單、易于與物體共形、易于批量生產(chǎn)、易于電性能多樣化等諸多特點(diǎn)，結(jié)合縫隙采用折疊彎曲方式，實(shí)現(xiàn)天線面積的小型化，能與機(jī)殼完全共形，天線的性能得到了很大的提升，而且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外線美觀、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于各種無線通訊終端的天線設(shè)計(jì)。
【專利說明】一種折疊式縫隙天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及天線，尤其涉及一種折疊式縫隙天線。
【背景技術(shù)】
[0002]縫隙天線:在導(dǎo)體面上開縫形成的天線，也稱為開槽天線。
[0003]近年來平板電腦、智能手機(jī)等無線通訊終端的金屬外殼吸引了大眾的眼球，成為了潮流，市場(chǎng)上興起競(jìng)相開發(fā)全金屬殼體的無線通訊終端的熱潮。由于大家一致崇尚輕薄小，內(nèi)部空間有限，天線高度面積不足(天線高度通常不足3_)，且有全金屬后殼，使得這些無線通訊終端已不適合采用Monopole天線形式，也不適合選用常規(guī)的PIFA天線形式來設(shè)計(jì)天線。就算是勉強(qiáng)用PIFA形式在該類型的無線通訊終端中設(shè)計(jì)一個(gè)天線，也常因?yàn)樘炀€高度不足，面積小等原因，使得天線效率與增益極低，不能滿足WIF1、3G或GPS導(dǎo)航的通信要求。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，如采用常規(guī)的縫隙天線，需在金屬殼體上開縫，典型的縫隙形狀是長條形的，長度約為半個(gè)波長。用跨接在縫隙窄邊上的傳輸線饋電，也可由波導(dǎo)或諧振腔饋電。這時(shí)，縫隙上激勵(lì)有射頻電磁場(chǎng)，并向空間輻射電磁波。但當(dāng)中心頻率對(duì)應(yīng)的波長較大的時(shí)候(如WIFI的中心頻率2.45GHz的二分之一波長將約需60mm)，一方面無線通訊終端不一定具有這么長的空間，無法達(dá)到天線自諧振的要求；另一方面，長度較大的槽開在無線通訊終端外殼上一方面占用面積大，非常影響產(chǎn)品的美觀。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種空間利用度小、輻射性能好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、阻抗匹配度好和外形可完全與產(chǎn)品共形的折疊式縫隙天線。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種折疊式縫隙天線，其包括輻射平面，所述輻射平面上開縫設(shè)置有折疊式縫隙，所述輻射平面上設(shè)置有地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)。
[0008]優(yōu)選的，所述折疊式縫隙、地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)與輻射平面為一體結(jié)構(gòu)，所述折疊式縫隙為采用方波型折疊式或“S”型曲折方式的折疊式縫隙。
[0009]優(yōu)選的，所述折疊式縫隙總長約等于所使用頻段中心頻率波長的二分之一。
[0010]優(yōu)選的，所述地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)跨接在折疊式縫隙的兩側(cè)。
[0011]優(yōu)選的，所述地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)跨接在折疊式縫隙的兩側(cè)并且采用側(cè)饋方式饋電。
[0012]作為本實(shí)用新型上述的一種實(shí)施例，所為述輻射平面為金屬板或附有導(dǎo)電層的非金屬板。
[0013]進(jìn)一步,所述金屬板為金屬機(jī)殼。
[0014]作為本實(shí)用新型上述的另一種實(shí)施例，所述輻射平面包括金屬底板和金屬蓋板，所述折疊式縫隙設(shè)置在金屬蓋板上，所述金屬底板上設(shè)置有用于放置金屬蓋板的窗口，所述金屬蓋板延伸出窗口并與金屬底板連接。
[0015]進(jìn)一步，所述地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)設(shè)置在金屬蓋板上。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0017]本實(shí)用新型充分發(fā)揮了縫隙天線具有的輪廓低、重量輕、加工簡(jiǎn)單、易于與物體共形、易于批量生產(chǎn)等諸多特點(diǎn)，結(jié)合縫隙采用折疊彎曲方式，實(shí)現(xiàn)天線面積的小型化，能與機(jī)殼完全共形，完全克服了無線通訊終端金屬機(jī)殼或金屬裝飾件對(duì)天線性能的影響，相同環(huán)境下類比采用Monopole天線或PIFA天線的形式，性能有很大的提升，而且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形美觀、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
[0018]另外，本實(shí)用新型通過地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)位置的巧妙設(shè)置，使得天線的阻抗匹配得到了優(yōu)化，提高了天線性能；通過輻射平面的分體設(shè)計(jì)，方便了天線的再設(shè)計(jì)和更換維護(hù),節(jié)省了開發(fā)成本和維護(hù)成本。
[0019]本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于各種無線通訊終端的天線設(shè)計(jì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明:
[0021]圖1是本實(shí)用新型第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型第二種實(shí)施例的側(cè)視截面圖；
[0024]圖4是本實(shí)用新型地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)位置選擇示意圖；
[0025]圖5是本實(shí)用新型地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)各位置選擇對(duì)應(yīng)的史密斯圓圖；
[0026]圖6是本實(shí)用新型地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)各位置選擇對(duì)應(yīng)的頻率-阻抗圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相
互組合。
[0028]如圖1至圖3所示，一種折疊式縫隙20天線，其包括輻射平面10，所述輻射平面10上開縫設(shè)置有折疊式縫隙20，所述輻射平面10上設(shè)置有地饋電點(diǎn)31和信號(hào)饋電點(diǎn)32。所述折疊式縫隙20、地饋電點(diǎn)31和信號(hào)饋電點(diǎn)32與輻射平面10為一體結(jié)構(gòu)，所述折疊式縫隙20為采用方波型折疊式或“S”型曲折方式的折疊式縫隙20。所述折疊式縫隙20總長約等于所使用頻段中心頻率波長的二分之一。顯然折疊式縫隙20總長不局限于該值，實(shí)際總長度需要根據(jù)無線通訊終端環(huán)境的不同與開槽寬度的不同要做些細(xì)微的調(diào)整。所述地饋電點(diǎn)31和信號(hào)饋電點(diǎn)32跨接在折疊式縫隙20的兩側(cè)，可簡(jiǎn)單方便地通過傳輸線直接與饋源連接進(jìn)行饋電，傳輸線可以是同軸線、微帶線等。所述地饋電點(diǎn)31和信號(hào)饋電點(diǎn)32跨接在折疊式縫隙20的兩側(cè)并且采用側(cè)饋方式饋電，饋電位置位于阻抗匹配的最佳位置。所述折疊式縫隙20寬度為1.5mm(折疊式縫隙20寬度值跟天線帶寬相關(guān)，可根據(jù)實(shí)際使用情況調(diào)整)。
[0029]根據(jù)天線輻射原理，無限大和無限薄的理想導(dǎo)電平面上的縫隙稱為理想縫隙。理想縫隙上的電場(chǎng)與縫隙的長邊垂直，其振幅在縫隙的兩端下降為零。這一電場(chǎng)分布與具有相同尺寸的導(dǎo)體振子上的磁場(chǎng)分布完全一樣，也就是說同頻率的，具有相同的尺寸的縫隙天線與常用的對(duì)偶天線是一對(duì)互補(bǔ)的天線，他們的電流分布與磁場(chǎng)分布具有互補(bǔ)特性。根據(jù)電磁場(chǎng)的對(duì)偶性可知，理想縫隙所輻射的電磁場(chǎng)與互補(bǔ)振子產(chǎn)生的電磁場(chǎng)具有相同的結(jié)構(gòu)，只是振子的電場(chǎng)矢量對(duì)應(yīng)于縫隙的磁場(chǎng)矢量，振子的磁場(chǎng)矢量對(duì)應(yīng)于縫隙的電場(chǎng)矢量而已。因此平時(shí)常用的Monopole天線也是通常走成折疊式的布線(也稱Meander線)來壓縮天線占用的空間，同時(shí)單極天線也可以說是對(duì)偶天線的一個(gè)變體而已，根據(jù)前面說的對(duì)偶互補(bǔ)特性，在縫隙天線上同樣可以采用折疊式的開槽來縮短縫隙天線的尺寸。這就是我們這一實(shí)用新型的技術(shù)來源。
[0030]當(dāng)金屬板直接作為無線通訊終端的金屬機(jī)殼的時(shí)候，可以方便天線與機(jī)殼共形，而且能增加輻射平面10面積，從而提高天線性能。金屬外殼相當(dāng)于一個(gè)理想的地平面，折疊式縫隙20的縫隙槽的寬度遠(yuǎn)小于折疊式縫隙20的長度和金屬機(jī)殼的寬度，折疊式縫隙20寬度優(yōu)選為1.5mm。顯然的，折疊式縫隙20寬度并不局限此值，可根據(jù)需要調(diào)整。折疊式縫隙20上的電場(chǎng)與折疊式縫隙20的長度延展方向垂直，其振幅在折疊式縫隙20的兩端下降為零。折疊式縫隙20天線的極化方向與折疊式縫隙20的整體長度方向成90夾角。
[0031]如圖1所示，作為本實(shí)用新型的第一種實(shí)施例，所述輻射平面10為金屬板。顯然的，輻射平面10可以為金屬板或附有導(dǎo)電層的非金屬板。其中，金屬板可以是無線通訊終端的金屬機(jī)殼，這樣便于天線與產(chǎn)品共形；附有導(dǎo)電層的非金屬板可以是附有導(dǎo)電層的PCB板或FPC板或其它非金屬材料板。
[0032]如圖2所示，作為本實(shí)用新型的第二種實(shí)施例，所述輻射平面10包括金屬底板11和金屬蓋板12，所述折疊式縫隙20設(shè)置在金屬蓋板12上，所述金屬底板11上設(shè)置有用于放置金屬蓋板12的窗口 111，所述金屬蓋板12延伸出窗口 111位置并與金屬底板11連接。所述地饋電點(diǎn)31和信號(hào)饋電點(diǎn)32設(shè)置在金屬蓋板12上。設(shè)計(jì)天線時(shí)，可在金屬底板11上預(yù)先開一個(gè)窗口 111，窗口 111通過模內(nèi)注塑的方式注入非金屬材料封住。金屬蓋板12采用一個(gè)比窗口 111稍大的金屬材料，這個(gè)材料可以是金屬板、FPC、PCB等導(dǎo)電材料，在這個(gè)金屬蓋板12上開出對(duì)應(yīng)需要的折疊式縫隙20，并讓金屬蓋板12上的金屬盡可能多地與金屬底板11上的金屬相接，由此變相地把折疊式縫隙20天線與輻射平面10同樣形成了一個(gè)一體結(jié)構(gòu)。金屬底板 1 1與金屬蓋板12的連接可采用焊接或螺釘連接等連接方式。采用在金屬蓋板12上設(shè)計(jì)折疊式縫隙20，一方面可避免由折疊式縫隙20開槽錯(cuò)誤導(dǎo)致整個(gè)金屬板(金屬機(jī)殼)作廢，可降低制造成本；另一方面，當(dāng)需要更換天線類型的時(shí)候，只需要更換金屬蓋板12，從而節(jié)省維護(hù)成本；此外，折疊式縫隙20的曲折方式可以根據(jù)美觀要求調(diào)整，形成特定的圖案，如公司標(biāo)志等。
[0033]不同于普通的縫隙天線采用中部饋電(即地饋電點(diǎn)31和信號(hào)饋電點(diǎn)32的位置位于縫隙中部)，所得天線阻抗大，不便于匹配；本實(shí)用新型是采用偏縫隙一側(cè)近末端位置(與縫隙一側(cè)末端的距離為波長的0.05~0.06處)饋電，也就是側(cè)饋方式饋電，以便直接得到50歐姆的輸入阻抗與50歐姆的同軸電纜饋線相匹配。下面結(jié)合圖4至圖6，以使用2.45GHz頻率為例，詳述對(duì)地饋電點(diǎn)31和信號(hào)饋電點(diǎn)32最佳位置選擇過程。
[0034]如圖4所示，當(dāng)對(duì)地饋電點(diǎn)31和信號(hào)饋電點(diǎn)32的位置選擇不同的時(shí)候，天線阻抗匹配在史密斯圓圖中的曲線如圖5所示，天線頻率-阻抗圖如圖6所示。
[0035]第一位置41的時(shí)候，當(dāng)頻率為2.45GHz時(shí)候，其在史密斯圓圖中的角度為-11.5354，其距離原點(diǎn)值為0.8614，其輸入阻抗為4.7767-6.3795?,其在頻率-阻抗圖中的阻抗為224.2734歐姆；
[0036]第二位置42的時(shí)候，當(dāng)頻率為2.45GHz時(shí)候，其在史密斯圓圖中的角度為-11.7905，其距離原點(diǎn)值為0.8420，其輸入阻抗為4.8109-5.688i，其在頻率-阻抗圖中的阻抗為225.7540歐姆；
[0037]第三位置43的時(shí)候，當(dāng)頻率為2.45GHz時(shí)候，其在史密斯圓圖中的角度為-18.7125，其距離原點(diǎn)值為0.6929，其輸入阻抗為3.1026-2.6532i，其在頻率-阻抗圖中的阻抗為156.4462歐姆；
[0038]第四位置44的時(shí)候，當(dāng)頻率為2.45GHz時(shí)候，其在史密斯圓圖中的角度為-20.2694，其距離原點(diǎn)值為0.0191，其輸入阻抗為1.0365-0.0137i，其在頻率-阻抗圖中的阻抗為57.2023歐姆；
[0039]第五位置45的時(shí)候，當(dāng)頻率為2.45GHz時(shí)候，其在史密斯圓圖中的角度為125.2569，其距離原點(diǎn)值為0.5209，其輸入阻抗為0.3891+0.4543i，其在頻率-阻抗圖中的阻抗為21.2145歐姆；
[0040]第六位置46的時(shí)候，當(dāng)頻率為2.45GHz時(shí)候，其在史密斯圓圖中的角度為130.6833，其距離原點(diǎn)值為0.9063，其輸入阻抗為0.0595+0.4577i，其在頻率-阻抗圖中的阻抗為2.9434歐姆。
[0041]天線反射系數(shù)計(jì)算中，曲線越接近原點(diǎn)越好，阻抗值越接近50歐姆越好，綜合以上數(shù)據(jù)可知，第四位置44為地饋電點(diǎn)31和信號(hào)饋電點(diǎn)32最佳位置，其阻抗匹配效果最好，反射系數(shù)最小，所對(duì)應(yīng)的天線的性能最好。
[0042]以上是對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種折疊式縫隙天線，其特征在于，其包括輻射平面，所述輻射平面上開縫設(shè)置有折疊式縫隙，所述輻射平面上設(shè)置有地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種折疊式縫隙天線，其特征在于，所述折疊式縫隙、地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)與輻射平面為一體結(jié)構(gòu)，所述折疊式縫隙為采用方波型折疊式或“S”型曲折方式的折疊式縫隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種折疊式縫隙天線，其特征在于，所述折疊式縫隙總長等于所使用頻段中心頻率波長的二分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的一種折疊式縫隙天線，其特征在于，所述地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)跨接在折疊式縫隙的兩側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種折疊式縫隙天線，其特征在于，所述地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)跨接在折疊式縫隙的兩側(cè)并且采用側(cè)饋方式饋電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或5所述的一種折疊式縫隙天線，其特征在于，所述輻射平面為金屬板或附有導(dǎo)電層的非金屬板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種折疊式縫隙天線，其特征在于，所述金屬板為金屬機(jī)殼。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或5所述的一種折疊式縫隙天線，其特征在于，所述輻射平面包括金屬底板和金屬蓋板，所述折疊式縫隙設(shè)置在金屬蓋板上，所述金屬底板上設(shè)置有用于放置金屬蓋板的窗口，所述金屬蓋板延伸出窗口并與金屬底板連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種折疊式縫隙天線，其特征在于，所述地饋電點(diǎn)和信號(hào)饋電點(diǎn)設(shè)置在金屬蓋板上。
【文檔編號(hào)】H01Q13/10GK203521621SQ201320623678
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】蔣劍虹, 胡帥, 楊逵, 蔣寧 申請(qǐng)人:深圳市維力谷無線技術(shù)有限公司