一种兼顾窄边框与多频段覆盖的移动终端用lte天线的制作方法
一种兼顾窄边框与多频段覆盖的移动终端用lte天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术的天线设计领域，设及一种应用于移动终端的兼顾窄边 框和多频段覆盖的LTE天线。
【背景技术】
[0002] 为了满足人们对更高数据率和更稳定数据传输服务的需求，移动通信系统已经经 历了第二代（thesecondgeneration, 2G)移动通信系统，目前正逐步从第S代（the1:hird generation, 3G)移动通信系统向W"长期演进"(longtermevolution,LTE；)为标志的第四 代（the化urthgeneration,4G)移动通信系统迈进。不同移动通信系统所使用的工作频带 范围不尽相同，比如2G移动通信系统的全球移动通信系统佑SM850 ;824-894MHz，GSM900 ; 880-960MHZ)、数字蜂窝系统值CS;1710-1880MHz)和个人通信系统（PCS;1850-1990MHz)， 3G移动通信系统的通用移动通信系统（UMTS;1920-2170MHz)，4G移动通信系统的LTE系 统（LTE700 ;704-787MHz，LTE2300 ;2300-2400MHz，LTE2500 ;2500-2690MHz)，而在未来相 当长的一段时间内，2G/3G/4G移动通信系统将长期共存，对于移动终端如手机、笔记本电 脑、个人数字助理（personaldigitalassistant,PDA)等而言，设计出覆盖W上所有频带 (LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300 和LTE2500)的多频移动终端天线将是 必然的要求。此外，由于移动终端的发展趋势是小尺寸、大屏幕、窄边框W及低厚度，移动终 端中留给天线设计的空间极其有限。因此，移动终端天线设计的难题是如何在较小的尺寸 下设计出可覆盖多个频带的天线。
[0003] 目前移动终端常用的天线形式有平面倒F天线（planarinveded-Fantenna, PIFA)、环天线和单极子天线等。对于PIFA天线，天线的高度是决定天线带宽的关键因素， 而为了覆盖LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300 和LTE2500 频段，PIFA天线的 高度需要很高，该与移动终端低厚度的发展趋势相矛盾。对于环天线，其最低工作模式是半 个波长模式，与其它天线形式相比，其占用的空间比较大，该与移动终端小尺寸的发展趋势 相矛盾。对于单极子天线，由于其尺寸小、设计灵活等优点，是移动终端最常用的天线形式。 例如，专利[CN103199342B]和文献["Small-sizeinternalei曲t-bandLTE/WWANmobile phoneantennawithinternaldistributedLCmatchingcircuit"，Kin-LuWong，等， 《MicrowaveandOpticalTechnologyLetters》，第 52 卷，2010 年 10 月]均义用单极子 天线形式，其均在较小的尺寸下覆盖了LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300 和LTE2500频段。但是，为了保证单极子天线覆盖所需的带宽，需要保证单极子天线占用一 定高度的非地板区域，不能满足窄边框移动终端的设计需求。例如，专利[CN103199342B] 的非地板高度为 20mm，文献["Small-sizeinternalei曲t-bandLTE/WWANmobile phoneantennawithinternaldistributedLCmatchingcircuit"，Kin-LuWong，等， 《MicrowaveandOpticalTechnologyLetters》，第 52 卷，2010 年 10 月]的非地板高度为 10mm。为了减小单极子天线占用的非地板高度，专利[CN102386485B]采用可重构技术，其 在占用5mm的非地板高度条件下，设计的单极子天线可W覆盖GSM850、GSM900、DCS、PCS和 UMTS频段。虽然专利[CN102386485B]所设计的天线的非地板高度仅为5mm，但是其只能覆 盖2G和3G频段，不能覆盖到目前的4G频段，即不能同时覆盖2G/3G/4G频带，不能满足当 前移动终端对天线工作频带的需求。本发明提出一种移动终端用LTE天线，其不仅仅覆盖 LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300 和LTE2500 频段，而且其占用的非地板高 度仅为8mm，即在同时覆盖2G/3G/4G频带的条件下满足窄边框的设计需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为第四代移动通信系统设计出一种兼顾窄边框与多频段覆盖 的移动终端用LTE天线，此天线可W在占用较小的非地板高度的条件下，覆盖所有的 2G/3G/4G频段。
[0005] 本发明所述的一种兼顾窄边框与多频段覆盖的移动终端用LTE天线，其特征在 于，含有：天线主体（1)、馈电枝节似、调谐连接线（3)、介质板（4)和金属地板巧），其中：
[0006] 介质板（4)，长、宽、厚度的尺寸为132mmX80mmX0. 8mm，正面设有馈电点化），背 面印有长X宽为132mmX80mm的矩形金属地板巧）；
[0007] 天线主体（1)，由厚度为0.017mm的铜皮构成，包含第一折叠部分（la)、第二折叠 部分（化）、第=折叠部分（Ic)和第四折叠部分（Id),在天线主体（1)的平面展开图上，其 中：
[000引第一折叠部分（la),呈"「"形，其宽度沿着所述介质板（4)的宽度方向为80mm， 长度为5mm，底部的宽度为1mm，长度为2mm;
[0009]第二折叠部分（化），长X宽为5. 8mmX80mm;
[0010] 第S折叠部分（Ic)，长X宽为4mmX80mm;
[0011] 第四折叠部分（Id),长X宽为5mmX5. 8mm，沿长度方向，所述第四折叠部分（Id) 的右侧边与所述呈"「"形的第一折叠部分（Id)的左侧边重合；
[0012] 馈电枝节（2)和调谐连接线（3)在所述平面展开图上，其中：
[0013] 所述馈电枝节似，由厚度为0. 017mm的铜皮构成，长X宽为5mmX1. 5mm，上端面 垂直于所述第一折叠部分（la)宽度方向的内侧面且整体相连；
[0014] 所述调谐连接线（3)，由厚度为0.017mm的铜皮构成，呈"」"形，线条的宽度为 0.5mm，上端面垂直于所述第一折叠部分（la)宽度方向的内侧面且整体相连，线条垂直部 分的长度为5mm，水平部分的长度为12mm，水平部分的左侧端点与所述馈电枝节（2)的下端 面相连于点（7)，在所述平面展开图上形成一个矩形窗口，所述馈电枝节（2)左侧面到所述 第一折叠部分（la)的左侧内侧面的水平距离为21. 5mm，所述调谐连接线（3)垂直部分的右 侧面到所述第一折叠部分（la)的右侧末端的水平距离为43. 5mm;
[0015] 所述馈电枝节（2)与所述调谐连接线（3)的连接点（7)与所述馈电点做之间串 接一个调谐电容（C)，并通过一个调谐电感（L)与所述金属地板（5)连接于点巧）；
[0016] 所述第一折叠部分（la)通过所述调谐连接线（3)水平部分的底面沿着所述介质 板（4)宽度方向上的上部外侧边垂直固定在所述介质板（4)的正面，所述底面是一个矩形， 其水平方向的长度为12mm，所述垂直方向为所述介质板（4)的厚度方向；
[0017] 所述第二折叠部分（lb)与所述第一折叠部分（la)成90度角，位于所述介质板 (4)的右侧正上方且与介质板（4)平行，与金属地板妨的距离为8mm;
[0018] 所述第=折叠部分（Ic)与所述第二折叠部分（化）成90度角，并且与所述第一折 叠部分（la)平行，从而使所述天线主体（1)沿宽度方向的垂直剖面呈"n"形；
[0019] 所述第四折叠部分（Id)与所述第一折叠部分（la)成90度角，介于所述第一折叠 部分（la)与所述第S折叠部分（Ic)之间，且与所述介质板（4)的正面成90度角。
[0020] 本发明对比已有技术具有W下显著优点：
[0021] 本发明提出的兼顾窄边框与多频段覆盖的移动终端用LTE天线，其在占用非地板 高度为 8mm的条件下，可W覆盖 116700、65]?850、65]\1900、0〔5、？〔5、碰15、1；162300和1；162500 频段，即在同时覆盖2G/3G/4G频段的条件下满足窄边框的设计需求。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明提供的移动终端用LTE天线的平面展开图。
[0023] 图2为图1中天线折叠后的S维图。
[0024] 图3为图1中天线安装后的实施实例平面展开图，单位均为毫米（mm)。
[0025] 图4为图2中天线安装后的实施实例S维图，单位均为毫米（mm)。
[0026] 图5为W图3和图4所示尺寸制作天线实物的实测反射系数。
[0027] 图6为W图3和图4所示尺寸制作天线实物的实测S维空间福射方向图。
[002引图7为W图3和图4所示尺寸制作天线实物的实测增益。
[0029] 图8为W图3和图4所示尺寸制作天线实物的实测效率。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0031] 本发明提出一种兼顾窄边框和多频段覆盖的移动终端用LTE天线，实现了在占用 较小非地板高度的条件下达到多频段覆盖的天线结构。
[0032] 如图1所示，为本发明 提供的移动终端用LTE天线的平面展开图，包括天线主体 (1)、馈电枝节（2)和调谐连接线（3)，天线主体（1)包括第一折叠部分（la)、第二折叠部分 (化）、第=折叠部分（Ic)和第四折叠部分（Id)。所述馈电枝节（2)的上端面垂直于所述第 一折叠部分（la)宽度方向的内侧面且整体相连。所述调谐连接线（3)，呈"」"形，其上端 面垂直于所述第一折叠部分（la)宽度方向的内侧面且整体相连，水平部分的左侧端点与 所述馈电枝节（2)的下端面相连与点（7)，在所述平面展开图上形成一个矩形窗口，。
[003引如图2所示，为图1的平面图沿折叠第一轨迹（Lh_ib)、折叠第二轨迹（Lib_i。）和折 叠第S轨迹（Lia_id)向纸面内折叠90度角形成的S维图，折叠第一轨迹（Lh_ib)为所述第一 折叠部分（la)和所述第二折叠部分（化）的交接边，折叠第二轨迹（Lib_J为所述第二折叠 部分（化）和所述第=折叠部分（Ic)的交接边，折叠第=轨迹（Lia_id)为所述第一折叠部分 (la)和所述第四折叠部分（Id)的交接边。所述第一折叠部分（la),呈"「"形，通过所述调 谐连接线（3)水平部分的底面沿着所述介质板（4)宽度方向上的上部外侧边垂直固定在所 述介质板（4)的正面，所述底面是一个矩形，所述垂直方向为所述介质板（4)的厚度方向。 所述第二折叠部分（化）与所述第一折叠部分（la)成90度角，位于所述介质板（4)的右侧 正上方且与介质板（4)平行，其与金属地板巧）的距离为所述非地板高度。所述第=折叠 部分（Ic)与所述第二折叠部分（化）成90度角，并且与所述第一折叠部分（la)平行，从而 使所述天线主体（1)沿宽度方向的垂直剖面呈"n"形。所述第四折叠部分（Id)介于所述 第一折叠部分（la)与所述第=折叠部分（Ic)之间，与所述第一折叠部分（la)成90度角， 且与所述介质板（4)的正面成90度角。
[0034] 如图3和图4所示，为图1和图2中天线安装后的具体实施实例图，主介质板（4) 采用0. 8mm厚的FR4环氧树脂板，相对介电常数为4. 4,损耗角正切为0. 02。主介质板（4) 的背面为金属地板巧），用来模拟移动终端中除天线外的其它金属部分。所述馈电枝节（2) 与所述调谐连接线（3)的连接点（7)与所述馈电点（6)之间串接一个调谐电容（C)，并通过 一个调谐电感（L)与所述金属地板（5)连接于点巧）。
[0035] 本发明的技术方案是该样实现的；天线主体（1)产生=个谐振模式，分别为基模、 2次模和3次模，基模是所述天线主体（1)位于所述馈电枝节（2)右侧部分结构产生的四 分之一波长单极子模式，2次模是所述天线主体（1)结构产生的二分之一波长偶极子模式， 3次模是所述天线主体（1)位于所述馈电枝节（2)左侧部分结构产生的四分之一波长单极 子模式。所述调谐电感（L)和所述调谐电容似构成一个高通滤波器，将基模的谐振频率 调谐到所需的LTE700、GSM850和GSM900频带。调谐连接线（3)将3次模的谐振频率调谐 至IJ2次模的谐振频率附近，2次模和3次模的谐振频率共同构成一个较宽的频带，从而覆盖 所需的DCS、PCS、UMTS、LTE2300 和LTE2500 频带。
[0036] 为了说明本发明是一种在占用较小非地板高度条件下达到多频带覆盖的天线结 构，下面给出一个具体实例。本实例的具体实施尺寸图如图3和图4所示，图中所有尺寸的 单位均为毫米（mm)，所使用的调谐电感1 = 3.9纳亨（nH)，调谐电容C= 6.2皮法（P巧，天 线所占用的非地板高度为8mm。
[0037]W图3和图4所示尺寸制作的天线的反射系数的测试结果如图5所示。由图5 可知，该天线的-6地阻抗带宽为290MHz(690-980MHZ)和lllOMHz(1. 63-2. 74GHz)，覆盖 LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300、LTE2500 等所有 2G/3G/4G频段。
[003引 W图 3 和图 4 所示尺寸制作的天线在 750MHz、850MHz、925MHz、1800MHz、2200MHz 和2600MHz的S维福射方向图的测试结果如图6所示。由图6可知，该天线在低频段 (750MHz、850MHz、925MHz)为典型的偶极子福射方向图形式，在高频段（1800MHz、2200MHz、 2600MHz)具有一定的方向性，且向下半空间福射较多的能量。
[0039]W图 3 和图 4 所示尺寸制作的天线在LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、 LTE2300和LTE2500频段的实测增益结果如图7所示。由图7可知，该天线在LTE700、GSM850 和GSM900频段的实测增益为0. 3~3. 0地i，在DCS、PCS、UMTS、LTE2300和LTE2500频段的 实测增益为3. 1~5. 6地i。
[0040]W图 3 和图 4 所示尺寸制作的天线在LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、 LTE2300和LTE2500频段的实测效率结果如图8所示。由图8可知，该天线在LTE700、GSM850 和GSM900 频段的实测效率为 64. 1%~97. 5%，在DCS、PCS、UMTS、LTE2300 和LTE2500 频 段的实测效率为50. 2%~73. 2%。
[0041] 本发明提出的天线结构可W在80X8X5. 8mm3的空间内完全覆盖LTE700、GSM850、 GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300、LTE2500等所有2G/3G/4G频段，且在频段内具有较高的 增益和效率，满足新一代移动通信系统对窄边框移动终端天线的设计需求。
【主权项】
1. 一种兼顾窄边框与多频段覆盖的移动终端用LTE天线，其特征在于，含有：天线主体 (1)、馈电枝节（2)、调谐连接线（3)、介质板（4)和金属地板（5)，其中： 介质板（4)，长、宽、厚度的尺寸为132mmX80mmX0.8mm，正面设有馈电点(6)，背面印 有长X宽为132mmX80mm的矩形金属地板（5); 天线主体（1)，由厚度为0. 017mm的铜皮构成，包含第一折叠部分（Ia)、第二折叠部分 (Ib)、第三折叠部分（Ic)和第四折叠部分（Id)，在天线主体（1)的平面展开图上，其中： 第一折叠部分（Ia)，呈"「"形，其宽度沿着所述介质板（4)的宽度方向为80mm，长度 为5mm，底部的宽度为1mm，长度为2mm; 第二折叠部分（Ib)，长X宽为5. 8mmX80mm; 第三折叠部分（Ic)，长X宽为4mmX80mm; 第四折叠部分（Id)，长X宽为5_X5. 8_，沿长度方向，所述第四折叠部分（Id)的右 侧边与所述呈"「"形的第一折叠部分（Id)的左侧边重合； 馈电枝节（2)和调谐连接线（3)在所述平面展开图上，其中： 所述馈电枝节（2)，由厚度为0. 017mm的铜皮构成，长X宽为5_XI. 5_，上端面垂直 于所述第一折叠部分（Ia)宽度方向的内侧面且整体相连； 所述调谐连接线（3)，由厚度为0. 017_的铜皮构成，呈"」"形，线条的宽度为0. 5_， 上端面垂直于所述第一折叠部分（Ia)宽度方向的内侧面且整体相连，线条垂直部分的长 度为5mm，水平部分的长度为12mm，水平部分的左侧端点与所述馈电枝节（2)的下端面相连 于点（7)，在所述平面展开图上形成一个矩形窗口，所述馈电枝节（2)左侧面到所述第一折 叠部分（Ia)的左侧内侧面的水平距离为21. 5mm，所述调谐连接线（3)垂直部分的右侧面到 所述第一折叠部分（Ia)的右侧末端的水平距离为43. 5mm; 所述馈电枝节（2)与所述调谐连接线（3)的连接点（7)与所述馈电点（6)之间串接一 个调谐电容（C)，并通过一个调谐电感（L)与所述金属地板（5)连接于点（8); 所述第一折叠部分（Ia)通过所述调谐连接线（3)水平部分的底面沿着所述介质板（4) 宽度方向上的上部外侧边垂直固定在所述介质板（4)的正面，所述底面是一个矩形，其水 平方向的长度为12_，所述垂直方向为所述介质板（4)的厚度方向； 所述第二折叠部分（Ib)与所述第一折叠部分（Ia)成90度角，位于所述介质板（4)的 右侧正上方且与介质板（4)平行，与金属地板（5)的距离为8mm; 所述第三折叠部分（Ic)与所述第二折叠部分（Ib)成90度角，并且与所述第一折叠部 分（Ia)平行，从而使所述天线主体（1)沿宽度方向的垂直剖面呈"n"形； 所述第四折叠部分（Id)与所述第一折叠部分（Ia)成90度角，介于所述第一折叠部分 (Ia)与所述第三折叠部分（Ic)之间，且与所述介质板（4)的正面成90度角。
【专利摘要】一种兼顾窄边框与多频段覆盖的移动终端用LTE天线，属于天线设计领域，包含天线主体、馈电枝节、调谐连接线、介质板和金属地板，其中天线主体包含四个折叠部分，通过馈电枝节和馈电点之间的高通滤波器调谐天线主体工作模式的谐振频率，使所述天线工作在LTE700、GSM850和GSM900频段，调谐连接线用于调谐天线主体工作模式的谐振频率，使所述天线工作在DCS、PCS、UMTS、LTE2300和LTE2500频段，所述天线在占用非地板高度8mm的条件下覆盖所有2G/3G/4G频段，满足新一代移动通信系统对窄边框移动终端天线的设计需求。
【IPC分类】H01Q23/00, H01Q5/10, H01Q1/48, H01Q1/24
【公开号】CN104901015
【申请号】CN201510282038
【发明人】杜正伟, 王岩
【申请人】清华大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月28日
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术的天线设计领域，设及一种应用于移动终端的兼顾窄边 框和多频段覆盖的LTE天线。
【背景技术】
[0002] 为了满足人们对更高数据率和更稳定数据传输服务的需求，移动通信系统已经经 历了第二代（thesecondgeneration, 2G)移动通信系统，目前正逐步从第S代（the1:hird generation, 3G)移动通信系统向W"长期演进"(longtermevolution,LTE；)为标志的第四 代（the化urthgeneration,4G)移动通信系统迈进。不同移动通信系统所使用的工作频带 范围不尽相同，比如2G移动通信系统的全球移动通信系统佑SM850 ;824-894MHz，GSM900 ; 880-960MHZ)、数字蜂窝系统值CS;1710-1880MHz)和个人通信系统（PCS;1850-1990MHz)， 3G移动通信系统的通用移动通信系统（UMTS;1920-2170MHz)，4G移动通信系统的LTE系 统（LTE700 ;704-787MHz，LTE2300 ;2300-2400MHz，LTE2500 ;2500-2690MHz)，而在未来相 当长的一段时间内，2G/3G/4G移动通信系统将长期共存，对于移动终端如手机、笔记本电 脑、个人数字助理（personaldigitalassistant,PDA)等而言，设计出覆盖W上所有频带 (LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300 和LTE2500)的多频移动终端天线将是 必然的要求。此外，由于移动终端的发展趋势是小尺寸、大屏幕、窄边框W及低厚度，移动终 端中留给天线设计的空间极其有限。因此，移动终端天线设计的难题是如何在较小的尺寸 下设计出可覆盖多个频带的天线。
[0003] 目前移动终端常用的天线形式有平面倒F天线（planarinveded-Fantenna, PIFA)、环天线和单极子天线等。对于PIFA天线，天线的高度是决定天线带宽的关键因素， 而为了覆盖LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300 和LTE2500 频段，PIFA天线的 高度需要很高，该与移动终端低厚度的发展趋势相矛盾。对于环天线，其最低工作模式是半 个波长模式，与其它天线形式相比，其占用的空间比较大，该与移动终端小尺寸的发展趋势 相矛盾。对于单极子天线，由于其尺寸小、设计灵活等优点，是移动终端最常用的天线形式。 例如，专利[CN103199342B]和文献["Small-sizeinternalei曲t-bandLTE/WWANmobile phoneantennawithinternaldistributedLCmatchingcircuit"，Kin-LuWong，等， 《MicrowaveandOpticalTechnologyLetters》，第 52 卷，2010 年 10 月]均义用单极子 天线形式，其均在较小的尺寸下覆盖了LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300 和LTE2500频段。但是，为了保证单极子天线覆盖所需的带宽，需要保证单极子天线占用一 定高度的非地板区域，不能满足窄边框移动终端的设计需求。例如，专利[CN103199342B] 的非地板高度为 20mm，文献["Small-sizeinternalei曲t-bandLTE/WWANmobile phoneantennawithinternaldistributedLCmatchingcircuit"，Kin-LuWong，等， 《MicrowaveandOpticalTechnologyLetters》，第 52 卷，2010 年 10 月]的非地板高度为 10mm。为了减小单极子天线占用的非地板高度，专利[CN102386485B]采用可重构技术，其 在占用5mm的非地板高度条件下，设计的单极子天线可W覆盖GSM850、GSM900、DCS、PCS和 UMTS频段。虽然专利[CN102386485B]所设计的天线的非地板高度仅为5mm，但是其只能覆 盖2G和3G频段，不能覆盖到目前的4G频段，即不能同时覆盖2G/3G/4G频带，不能满足当 前移动终端对天线工作频带的需求。本发明提出一种移动终端用LTE天线，其不仅仅覆盖 LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300 和LTE2500 频段，而且其占用的非地板高 度仅为8mm，即在同时覆盖2G/3G/4G频带的条件下满足窄边框的设计需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为第四代移动通信系统设计出一种兼顾窄边框与多频段覆盖 的移动终端用LTE天线，此天线可W在占用较小的非地板高度的条件下，覆盖所有的 2G/3G/4G频段。
[0005] 本发明所述的一种兼顾窄边框与多频段覆盖的移动终端用LTE天线，其特征在 于，含有：天线主体（1)、馈电枝节似、调谐连接线（3)、介质板（4)和金属地板巧），其中：
[0006] 介质板（4)，长、宽、厚度的尺寸为132mmX80mmX0. 8mm，正面设有馈电点化），背 面印有长X宽为132mmX80mm的矩形金属地板巧）；
[0007] 天线主体（1)，由厚度为0.017mm的铜皮构成，包含第一折叠部分（la)、第二折叠 部分（化）、第=折叠部分（Ic)和第四折叠部分（Id),在天线主体（1)的平面展开图上，其 中：
[000引第一折叠部分（la),呈"「"形，其宽度沿着所述介质板（4)的宽度方向为80mm， 长度为5mm，底部的宽度为1mm，长度为2mm;
[0009]第二折叠部分（化），长X宽为5. 8mmX80mm;
[0010] 第S折叠部分（Ic)，长X宽为4mmX80mm;
[0011] 第四折叠部分（Id),长X宽为5mmX5. 8mm，沿长度方向，所述第四折叠部分（Id) 的右侧边与所述呈"「"形的第一折叠部分（Id)的左侧边重合；
[0012] 馈电枝节（2)和调谐连接线（3)在所述平面展开图上，其中：
[0013] 所述馈电枝节似，由厚度为0. 017mm的铜皮构成，长X宽为5mmX1. 5mm，上端面 垂直于所述第一折叠部分（la)宽度方向的内侧面且整体相连；
[0014] 所述调谐连接线（3)，由厚度为0.017mm的铜皮构成，呈"」"形，线条的宽度为 0.5mm，上端面垂直于所述第一折叠部分（la)宽度方向的内侧面且整体相连，线条垂直部 分的长度为5mm，水平部分的长度为12mm，水平部分的左侧端点与所述馈电枝节（2)的下端 面相连于点（7)，在所述平面展开图上形成一个矩形窗口，所述馈电枝节（2)左侧面到所述 第一折叠部分（la)的左侧内侧面的水平距离为21. 5mm，所述调谐连接线（3)垂直部分的右 侧面到所述第一折叠部分（la)的右侧末端的水平距离为43. 5mm;
[0015] 所述馈电枝节（2)与所述调谐连接线（3)的连接点（7)与所述馈电点做之间串 接一个调谐电容（C)，并通过一个调谐电感（L)与所述金属地板（5)连接于点巧）；
[0016] 所述第一折叠部分（la)通过所述调谐连接线（3)水平部分的底面沿着所述介质 板（4)宽度方向上的上部外侧边垂直固定在所述介质板（4)的正面，所述底面是一个矩形， 其水平方向的长度为12mm，所述垂直方向为所述介质板（4)的厚度方向；
[0017] 所述第二折叠部分（lb)与所述第一折叠部分（la)成90度角，位于所述介质板 (4)的右侧正上方且与介质板（4)平行，与金属地板妨的距离为8mm;
[0018] 所述第=折叠部分（Ic)与所述第二折叠部分（化）成90度角，并且与所述第一折 叠部分（la)平行，从而使所述天线主体（1)沿宽度方向的垂直剖面呈"n"形；
[0019] 所述第四折叠部分（Id)与所述第一折叠部分（la)成90度角，介于所述第一折叠 部分（la)与所述第S折叠部分（Ic)之间，且与所述介质板（4)的正面成90度角。
[0020] 本发明对比已有技术具有W下显著优点：
[0021] 本发明提出的兼顾窄边框与多频段覆盖的移动终端用LTE天线，其在占用非地板 高度为 8mm的条件下，可W覆盖 116700、65]?850、65]\1900、0〔5、？〔5、碰15、1；162300和1；162500 频段，即在同时覆盖2G/3G/4G频段的条件下满足窄边框的设计需求。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明提供的移动终端用LTE天线的平面展开图。
[0023] 图2为图1中天线折叠后的S维图。
[0024] 图3为图1中天线安装后的实施实例平面展开图，单位均为毫米（mm)。
[0025] 图4为图2中天线安装后的实施实例S维图，单位均为毫米（mm)。
[0026] 图5为W图3和图4所示尺寸制作天线实物的实测反射系数。
[0027] 图6为W图3和图4所示尺寸制作天线实物的实测S维空间福射方向图。
[002引图7为W图3和图4所示尺寸制作天线实物的实测增益。
[0029] 图8为W图3和图4所示尺寸制作天线实物的实测效率。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0031] 本发明提出一种兼顾窄边框和多频段覆盖的移动终端用LTE天线，实现了在占用 较小非地板高度的条件下达到多频段覆盖的天线结构。
[0032] 如图1所示，为本发明 提供的移动终端用LTE天线的平面展开图，包括天线主体 (1)、馈电枝节（2)和调谐连接线（3)，天线主体（1)包括第一折叠部分（la)、第二折叠部分 (化）、第=折叠部分（Ic)和第四折叠部分（Id)。所述馈电枝节（2)的上端面垂直于所述第 一折叠部分（la)宽度方向的内侧面且整体相连。所述调谐连接线（3)，呈"」"形，其上端 面垂直于所述第一折叠部分（la)宽度方向的内侧面且整体相连，水平部分的左侧端点与 所述馈电枝节（2)的下端面相连与点（7)，在所述平面展开图上形成一个矩形窗口，。
[003引如图2所示，为图1的平面图沿折叠第一轨迹（Lh_ib)、折叠第二轨迹（Lib_i。）和折 叠第S轨迹（Lia_id)向纸面内折叠90度角形成的S维图，折叠第一轨迹（Lh_ib)为所述第一 折叠部分（la)和所述第二折叠部分（化）的交接边，折叠第二轨迹（Lib_J为所述第二折叠 部分（化）和所述第=折叠部分（Ic)的交接边，折叠第=轨迹（Lia_id)为所述第一折叠部分 (la)和所述第四折叠部分（Id)的交接边。所述第一折叠部分（la),呈"「"形，通过所述调 谐连接线（3)水平部分的底面沿着所述介质板（4)宽度方向上的上部外侧边垂直固定在所 述介质板（4)的正面，所述底面是一个矩形，所述垂直方向为所述介质板（4)的厚度方向。 所述第二折叠部分（化）与所述第一折叠部分（la)成90度角，位于所述介质板（4)的右侧 正上方且与介质板（4)平行，其与金属地板巧）的距离为所述非地板高度。所述第=折叠 部分（Ic)与所述第二折叠部分（化）成90度角，并且与所述第一折叠部分（la)平行，从而 使所述天线主体（1)沿宽度方向的垂直剖面呈"n"形。所述第四折叠部分（Id)介于所述 第一折叠部分（la)与所述第=折叠部分（Ic)之间，与所述第一折叠部分（la)成90度角， 且与所述介质板（4)的正面成90度角。
[0034] 如图3和图4所示，为图1和图2中天线安装后的具体实施实例图，主介质板（4) 采用0. 8mm厚的FR4环氧树脂板，相对介电常数为4. 4,损耗角正切为0. 02。主介质板（4) 的背面为金属地板巧），用来模拟移动终端中除天线外的其它金属部分。所述馈电枝节（2) 与所述调谐连接线（3)的连接点（7)与所述馈电点（6)之间串接一个调谐电容（C)，并通过 一个调谐电感（L)与所述金属地板（5)连接于点巧）。
[0035] 本发明的技术方案是该样实现的；天线主体（1)产生=个谐振模式，分别为基模、 2次模和3次模，基模是所述天线主体（1)位于所述馈电枝节（2)右侧部分结构产生的四 分之一波长单极子模式，2次模是所述天线主体（1)结构产生的二分之一波长偶极子模式， 3次模是所述天线主体（1)位于所述馈电枝节（2)左侧部分结构产生的四分之一波长单极 子模式。所述调谐电感（L)和所述调谐电容似构成一个高通滤波器，将基模的谐振频率 调谐到所需的LTE700、GSM850和GSM900频带。调谐连接线（3)将3次模的谐振频率调谐 至IJ2次模的谐振频率附近，2次模和3次模的谐振频率共同构成一个较宽的频带，从而覆盖 所需的DCS、PCS、UMTS、LTE2300 和LTE2500 频带。
[0036] 为了说明本发明是一种在占用较小非地板高度条件下达到多频带覆盖的天线结 构，下面给出一个具体实例。本实例的具体实施尺寸图如图3和图4所示，图中所有尺寸的 单位均为毫米（mm)，所使用的调谐电感1 = 3.9纳亨（nH)，调谐电容C= 6.2皮法（P巧，天 线所占用的非地板高度为8mm。
[0037]W图3和图4所示尺寸制作的天线的反射系数的测试结果如图5所示。由图5 可知，该天线的-6地阻抗带宽为290MHz(690-980MHZ)和lllOMHz(1. 63-2. 74GHz)，覆盖 LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300、LTE2500 等所有 2G/3G/4G频段。
[003引 W图 3 和图 4 所示尺寸制作的天线在 750MHz、850MHz、925MHz、1800MHz、2200MHz 和2600MHz的S维福射方向图的测试结果如图6所示。由图6可知，该天线在低频段 (750MHz、850MHz、925MHz)为典型的偶极子福射方向图形式，在高频段（1800MHz、2200MHz、 2600MHz)具有一定的方向性，且向下半空间福射较多的能量。
[0039]W图 3 和图 4 所示尺寸制作的天线在LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、 LTE2300和LTE2500频段的实测增益结果如图7所示。由图7可知，该天线在LTE700、GSM850 和GSM900频段的实测增益为0. 3~3. 0地i，在DCS、PCS、UMTS、LTE2300和LTE2500频段的 实测增益为3. 1~5. 6地i。
[0040]W图 3 和图 4 所示尺寸制作的天线在LTE700、GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS、 LTE2300和LTE2500频段的实测效率结果如图8所示。由图8可知，该天线在LTE700、GSM850 和GSM900 频段的实测效率为 64. 1%~97. 5%，在DCS、PCS、UMTS、LTE2300 和LTE2500 频 段的实测效率为50. 2%~73. 2%。
[0041] 本发明提出的天线结构可W在80X8X5. 8mm3的空间内完全覆盖LTE700、GSM850、 GSM900、DCS、PCS、UMTS、LTE2300、LTE2500等所有2G/3G/4G频段，且在频段内具有较高的 增益和效率，满足新一代移动通信系统对窄边框移动终端天线的设计需求。
【主权项】
1. 一种兼顾窄边框与多频段覆盖的移动终端用LTE天线，其特征在于，含有：天线主体 (1)、馈电枝节（2)、调谐连接线（3)、介质板（4)和金属地板（5)，其中： 介质板（4)，长、宽、厚度的尺寸为132mmX80mmX0.8mm，正面设有馈电点(6)，背面印 有长X宽为132mmX80mm的矩形金属地板（5); 天线主体（1)，由厚度为0. 017mm的铜皮构成，包含第一折叠部分（Ia)、第二折叠部分 (Ib)、第三折叠部分（Ic)和第四折叠部分（Id)，在天线主体（1)的平面展开图上，其中： 第一折叠部分（Ia)，呈"「"形，其宽度沿着所述介质板（4)的宽度方向为80mm，长度 为5mm，底部的宽度为1mm，长度为2mm; 第二折叠部分（Ib)，长X宽为5. 8mmX80mm; 第三折叠部分（Ic)，长X宽为4mmX80mm; 第四折叠部分（Id)，长X宽为5_X5. 8_，沿长度方向，所述第四折叠部分（Id)的右 侧边与所述呈"「"形的第一折叠部分（Id)的左侧边重合； 馈电枝节（2)和调谐连接线（3)在所述平面展开图上，其中： 所述馈电枝节（2)，由厚度为0. 017mm的铜皮构成，长X宽为5_XI. 5_，上端面垂直 于所述第一折叠部分（Ia)宽度方向的内侧面且整体相连； 所述调谐连接线（3)，由厚度为0. 017_的铜皮构成，呈"」"形，线条的宽度为0. 5_， 上端面垂直于所述第一折叠部分（Ia)宽度方向的内侧面且整体相连，线条垂直部分的长 度为5mm，水平部分的长度为12mm，水平部分的左侧端点与所述馈电枝节（2)的下端面相连 于点（7)，在所述平面展开图上形成一个矩形窗口，所述馈电枝节（2)左侧面到所述第一折 叠部分（Ia)的左侧内侧面的水平距离为21. 5mm，所述调谐连接线（3)垂直部分的右侧面到 所述第一折叠部分（Ia)的右侧末端的水平距离为43. 5mm; 所述馈电枝节（2)与所述调谐连接线（3)的连接点（7)与所述馈电点（6)之间串接一 个调谐电容（C)，并通过一个调谐电感（L)与所述金属地板（5)连接于点（8); 所述第一折叠部分（Ia)通过所述调谐连接线（3)水平部分的底面沿着所述介质板（4) 宽度方向上的上部外侧边垂直固定在所述介质板（4)的正面，所述底面是一个矩形，其水 平方向的长度为12_，所述垂直方向为所述介质板（4)的厚度方向； 所述第二折叠部分（Ib)与所述第一折叠部分（Ia)成90度角，位于所述介质板（4)的 右侧正上方且与介质板（4)平行，与金属地板（5)的距离为8mm; 所述第三折叠部分（Ic)与所述第二折叠部分（Ib)成90度角，并且与所述第一折叠部 分（Ia)平行，从而使所述天线主体（1)沿宽度方向的垂直剖面呈"n"形； 所述第四折叠部分（Id)与所述第一折叠部分（Ia)成90度角，介于所述第一折叠部分 (Ia)与所述第三折叠部分（Ic)之间，且与所述介质板（4)的正面成90度角。
【专利摘要】一种兼顾窄边框与多频段覆盖的移动终端用LTE天线，属于天线设计领域，包含天线主体、馈电枝节、调谐连接线、介质板和金属地板，其中天线主体包含四个折叠部分，通过馈电枝节和馈电点之间的高通滤波器调谐天线主体工作模式的谐振频率，使所述天线工作在LTE700、GSM850和GSM900频段，调谐连接线用于调谐天线主体工作模式的谐振频率，使所述天线工作在DCS、PCS、UMTS、LTE2300和LTE2500频段，所述天线在占用非地板高度8mm的条件下覆盖所有2G/3G/4G频段，满足新一代移动通信系统对窄边框移动终端天线的设计需求。
【IPC分类】H01Q23/00, H01Q5/10, H01Q1/48, H01Q1/24
【公开号】CN104901015
【申请号】CN201510282038
【发明人】杜正伟, 王岩
【申请人】清华大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月28日
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