一種天線裝置的製作方法
2023-09-21 05:13:40
本發明涉及通信領域，特別涉及一種天線裝置。
背景技術：
隨著通信技術的迅猛發展，LTE(Long Term Evolution，長期演進)要求天線覆蓋的頻段越來越寬，而低頻(698-960MHz)及高頻(LTE band11&21)這兩個頻段比較難以實現。現有技術中，通常通過增加射頻開關(RF switch)或者調諧器(tuner)分狀態來實現上述低頻及高頻，或者通過多個天線分頻段實現。但本發明的發明人發現，現有技術中分狀態實現時，很難滿足CA要求或需要切換很多狀態才能實現，過程極為繁瑣；而通過多個天線分頻段實現時，該多個天線不僅會佔用更多的面積，增加堆疊的複雜度，還會引入多天線之間的隔離度問題。
技術實現要素：
本發明實施方式的目的在於提供一種天線裝置，使得只需要切換較少的狀態就可實現通信全頻段的覆蓋，降低複雜度。
為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種天線裝置，包括設有饋電點和接地點的電路板，容置電路板的殼體，殼體上設有天線輻射體，天線輻射體包括一個在多頻帶工作的環形天線及與環形天線間隔分離的在高頻帶工作的容性饋電單元；環形天線的一端電連接電路板上的一匹配電路，另一端電連接接地點；容性饋電單元連接饋電點，容性饋電單元與部分環形天線平行設置以實現容性饋電；匹配電路包含一電感和與電感並聯電連接的射頻可調電容以實現對環形天線的低頻調諧從而覆蓋整個低頻。
本發明實施方式相對於現有技術而言，可通過調整匹配電路，實現低頻調諧，從而覆蓋LTE整個低頻頻段(698-960MHz)。同時，通過環形天線的低頻高次諧振(二次諧振和三次諧振)和連接在饋電點的容性饋電單元的高頻諧振，即可覆蓋中高頻頻段(1710-2690MHz)，以及日本LTE頻段(即LTE band11&21)或GPS/GLONASS頻段，或同時實現日本LTE頻段和GPS/GLONASS頻段的覆蓋。這種實現方式既能滿足CA要求，且只需要切換3至4個狀態就可實現通信全頻段的覆蓋，複雜度遠遠低於傳統的方式。
進一步地，環形天線的諧振範圍在698-960MHz之間，並通過匹配電路中的電感元件使環形天線的環形路徑實際長度不大於諧振頻率的二分之一波長。
進一步地，環形天線通過射頻可調電容元件值實現諧振位置調諧，環形天線的高次諧振覆蓋LTE頻段band11&21和/或gps、GLONASS頻段的中高頻頻段。
進一步地，環形天線的有效電長度為低頻的1/2波長。
進一步地，環形天線包括：與接地點電連接並朝遠離電路板方向水平延伸出的第一輻射部、由第一輻射部向上彎折延伸出的第二輻射部、由第二輻射部朝遠離電路板方向水平延伸出的第三輻射部、由第三輻射部朝靠近饋電點且平行電路板方向延伸出的第四輻射部、由第四輻射部向靠近殼體邊緣的方向向下彎折延伸出的第五輻射部、由第五輻射部朝靠近接地點且平行電路板方向延伸出的第六輻射部、由第六輻射部延伸出的與第五輻射部相對設置的第七輻射部、由第七輻射部朝靠近接地點且平行於電路板的方向延伸出的第八輻射部、由第八輻射部朝靠近電路板方向彎折延伸出的第九輻射部、由第九輻射部向下彎折延伸出的第十輻射部、由第十輻射部朝靠近電路板方向彎折延伸出的第十一輻射部，第十一輻射部連接匹配電路。
進一步地，容性饋電單元包括與電路板平行設置的第十二輻射部及分布在第十二輻射部兩側並與第十二輻射部連接的第十三輻射部、第十四輻射部；第十四輻射部電連接饋電點。
進一步地，容性饋電單元的有效電長度為高頻的1/4波長。
進一步地，電感的取值範圍在15至100納亨之間。
進一步地，可調電容的取值範圍在0.3至8皮法之間。
進一步地，可調電容的取值範圍在0.9至2.2皮法之間。
附圖說明
圖1是根據本發明第一實施方式的天線的結構示意圖；
圖2是本根據本發明第一實施方式的天線的回波損耗圖；
圖3是根據本發明第一實施方式的天線的效率圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領域的普通技術人員可以理解，在本發明各實施方式中，為了使讀者更好地理解本發明而提出了許多技術細節。但是，即使沒有這些技術細節和基於以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本發明所要求保護的技術方案。
本發明的第一實施方式涉及一種天線裝置。如圖1所示，該天線裝置包括電路板1、容置電路板1的殼體2及設置在殼體2上的天線輻射體。
電路板1設有饋電點11、接地點12及匹配電路13。天線輻射體包括一個在多頻帶工作的環形天線3及與環形天線間隔分離的在高頻帶工作的容性饋電單元4。環形天線3的一端電連接接地點12，另一端電連接匹配電路13；容性饋電單元4電連接饋電點11。容性饋電單元4與部分環形天線3平行設置以實現容性饋電。
本實施方式中，匹配電路13中包含一電感及與電感並聯電連接的射頻可調電容，以實現對該環形天線的低頻調諧。值得一提的是，本實施方式中環形天線的諧振範圍在698-960MHz之間，不難發現，其覆蓋了LTE整個低頻頻段。
該電感的取值範圍優選在15至100nH之間，然並不應以此為限，在實際應用中，該電感的取值也可以更大(大於100nH)或更小(小於15nH)，本實施方式對此不做限定。通過該電感元件，可使環形天線的環形路徑實際長度不大於諧振頻率的二分之一波長，從而達到縮小天線尺寸的目的，在實際應用中，本實施方式中天線的尺寸可縮小到51mm以內，在本實施方式中，環形天線的有效電長度可為低頻的1/2波長甚至更小。
可調電容的取值範圍可在0.3至8pF之間。通過調節該可調電容的電容值可實現諧振位置調諧，本實施方式中環形天線的高次諧振可覆蓋LTE頻段band11&21和/或gps、GLONASS頻段。具體地，環形天線的低頻二次諧振可覆蓋日本LTE頻段(即LTE band11&21)和GPS頻段，低頻三次諧振可實現2.5-2.69GHz頻段的覆蓋。容性饋電單元的高頻諧振則介於上述低頻二次諧振及低頻三次諧振(即兩個低頻高次諧振)之間，可實現2.4-2.5GHz頻段的覆蓋。
值得一提的是，容性饋電單元的有效電長度可為高頻的1/4波長。
具體地說，本實施方式中，環形天線3包括與接地點12電連接並朝遠離電路板1方向水平延伸出的第一輻射部301、由第一輻射部301向上彎折延伸出的第二輻射部302、由第二輻射部302朝遠離電路板1方向水平延伸出的第三輻射部303、由第三輻射部303朝靠近饋電點11且平行於電路板1的方向延伸出的第四輻射部304、由第四輻射部304向靠近殼體邊緣的方向向下彎折延伸出的第五輻射部305、由第五輻射部305朝靠近接地點12且平行於電路板1的方向延伸出的第六輻射部306、由第六輻射部306延伸出的與第五輻射部305相對設置的第七輻射部307、由第七輻射部307朝靠近接地點12且平行於電路板1的方向延伸出的第八輻射部308、由第八輻射部308朝靠近電路板1方向彎折延伸出的第九輻射部309、由第九輻射部309向下彎折延伸出的第十輻射部310、由第十輻射部310朝靠近電路板1方向彎折延伸出的第十一輻射部311，第十一輻射部311連接匹配電路13。第九輻射部309、第十輻射部310及第十一輻射部311，分別與第三輻射部303、第二輻射部302及第一輻射部301相對設置。
容性饋電單元4包括與電路板平行設置的第十二輻射部401及分布在第十二輻射部兩側並與第十二輻射部連接的第十三輻射部402、第十四輻射部403；第十四輻射部403電連接饋電點11。
本實施方式中，環形天線4的基波工作在低頻，低頻諧振的中心頻率為0.9GHz，低頻二次諧振的中心頻率為1.5GHz，低頻三次諧振的中心頻率為2.6GHz；寄生天線工作在高頻，其高頻諧振的中心頻率為2.2GHz。
本實施方式中，天線的淨空區為8mm，四種狀態下(即低頻諧振狀態、低頻二次諧振狀態、低頻三次諧振狀態及高頻諧振狀態)全頻帶的回波損耗(return loss)如圖2所示。四種狀態下，天線效率如圖3所示。
本實施方式，可通過調整匹配電路(調節可調電容接入電路的電容值)，實現低頻調諧，從而覆蓋LTE整個低頻頻段(698-960MHz)。同時，通過環形天線的低頻高次諧振(二次諧振和三次諧振)和與饋電點電連接的容性饋電單元的高頻諧振，即可覆蓋中高頻頻段(1710-2690MHz)，以及日本LTE頻段(即LTE band11&21)或GPS/GLONASS頻段，或同時實現日本LTE頻段和GPS/GLONASS頻段的覆蓋。這種實現方式既能滿足CA要求，且只需要切換3至4個狀態就可實現通信全頻段的覆蓋，複雜度遠遠低於傳統的方式。
本發明的第二實施方式涉及一種天線裝置。第二實施方式與第一實施方主要區別之處在於，第一實施方式中，可調電容的取值範圍在0.3至8pF之間；而第二實施方式中，可調電容的取值範圍在0.9至2.2pF之間。
本領域的普通技術人員可以理解，上述各實施方式是實現本發明的具體實施例，而在實際應用中，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發明的精神和範圍。