[實(shí)用新型]一種基于超材料結(jié)構(gòu)的手機(jī)可調(diào)頻天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420274138.6
• 申請(qǐng)日: 2014-05-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203942015U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉琦;何賽靈
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q1/38
• 分類(lèi)號(hào): H01Q1/38;H01Q1/50
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于天線技術(shù)與無(wú)線通信領(lǐng)域，涉及一種基于超材料結(jié)構(gòu)的手機(jī)可調(diào)頻天線。

背景技術(shù)

低頻段由于其覆蓋范圍很廣，可以減少基站鋪設(shè)密度，未來(lái)4G無(wú)線通訊廣泛應(yīng)用。在手機(jī)天線中，LTE，GSM850,?GSM900目前大部分是單天線，然而單天線有很多弊端，比如抗衰落差，某些姿勢(shì)人體吸收很大等。利用兩天線可以根據(jù)衰落和人體進(jìn)行分集，從而改善性能。但目前應(yīng)用的兩天線系統(tǒng)中，低頻段耦合嚴(yán)重，大大影響了系統(tǒng)總體性能。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型在不改變傳統(tǒng)主天線的前提下，將利用超材料的特殊輻射性能設(shè)計(jì)可重構(gòu)單天線，實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)，低耦合，以滿(mǎn)足帶寬和性能的要求。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

本實(shí)用新型包括FR4基底、金屬地板、可調(diào)頻環(huán)天線，金屬地板位于FR4基底至上，在金屬地板的一角設(shè)有可調(diào)頻環(huán)天線，所述的可調(diào)頻環(huán)天線由饋電內(nèi)環(huán)及超材料單元結(jié)構(gòu)容性加載環(huán)構(gòu)成，其中饋電內(nèi)環(huán)位于超材料單元結(jié)構(gòu)容性加載環(huán)內(nèi)，通過(guò)饋電點(diǎn)與金屬地板連接，在超材料單元結(jié)構(gòu)容性加載環(huán)的輻射外環(huán)上加載有串聯(lián)的變?nèi)荻O管和輔助貼片電容。

本實(shí)用新型具有的有益效果是：

本實(shí)用新型的可調(diào)頻天線尺寸僅為25mm×18mm×0.8mm，可集成于手機(jī)中。天線具頻率可調(diào)性，頻率可調(diào)范圍覆蓋LTE700、GSM850和GSM900頻段。使用變?nèi)荻O管實(shí)時(shí)調(diào)頻時(shí)，帶寬調(diào)到LTE頻段時(shí)為10?MHz，調(diào)到GSM850,?GSM900頻段時(shí)為20?MHz。

附圖說(shuō)明

圖1為天線的整體結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖2為天線的調(diào)頻范圍示意圖。

圖3為天線在LTE700、GSM850和GSM900頻段的S11結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳述：

如圖1所示，本實(shí)用新型中天線由FR4基底、金屬地板1-1、饋電內(nèi)環(huán)1-2、輻射外環(huán)1-3、饋電點(diǎn)1-4、變?nèi)荻O管1-5及輔助貼片電容1-6組成。天線的尺寸是25mm×18mm×0.8mm，基板采用的是天線加工中最常用最廉價(jià)的FR4材料，它的介電常數(shù)為4.4。天線的材料為銅。內(nèi)環(huán)上有饋電點(diǎn)，由內(nèi)環(huán)耦合饋電到外環(huán)；外環(huán)上加載了變?nèi)荻O管及輔助貼片電容，可以實(shí)現(xiàn)天線的頻率可調(diào)節(jié)性，該天線所能調(diào)節(jié)到的最高及最低頻率如圖2所示。

外環(huán)中加載的變?nèi)荻O管型號(hào)為?Skyworks?SMV1247,該變?nèi)荻O管在0-3V的直流電壓下電容值的調(diào)節(jié)范圍為0.95-8.86pF。在串聯(lián)的1.5pF的輔助貼片電容的共同作用下，天線能調(diào)節(jié)到的最低頻率（-6dB帶寬處）為668MHz，最高頻率為982MHz，可以覆蓋LTE700、GSM850和GSM900頻段。

天線在不同頻段的S11結(jié)果如圖3所示。使用變?nèi)荻O管實(shí)時(shí)調(diào)頻時(shí)，帶寬調(diào)到LTE頻段時(shí)為10?MHz，調(diào)到GSM850,?GSM900頻段時(shí)為20?MHz。

本實(shí)用新型的手機(jī)可調(diào)頻天線的優(yōu)點(diǎn)包括：

（1）成本低且尺寸相對(duì)較小。天線只采用FR4與銅兩種材料，是最基礎(chǔ)的天線加工材料且整個(gè)天線的尺寸只有25mm×18mm×0.8mm。

（2）覆蓋LTE700、GSM850和GSM900頻段。如圖2所示，天線可調(diào)頻范圍為668-982MHz，覆蓋了LTE700、GSM850和GSM900頻段。

（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單調(diào)整方便。由于容性加載環(huán)這一超材料單元的引入，天線的結(jié)構(gòu)相對(duì)于其他調(diào)頻天線來(lái)說(shuō)非常簡(jiǎn)單。且當(dāng)天線應(yīng)用其他尺寸的手機(jī)當(dāng)中時(shí)，只需要改變內(nèi)環(huán)尺寸及輔助電容的容值，即可適應(yīng)新的手機(jī)。

本實(shí)用新型陳述了一種基于超材料結(jié)構(gòu)的手機(jī)可調(diào)頻天線，采用容性加載環(huán)（CLL）這一構(gòu)成超材料的單元結(jié)構(gòu)直接作為天線的輻射體，同時(shí)采用感性耦合饋電，實(shí)現(xiàn)良好匹配的小型化天線。結(jié)合頻率可重構(gòu)技術(shù)，加載變?nèi)荻O管，實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)。本實(shí)用新型中天線基底采用的是FR4材料，是天線加工中最常用的基底材料之一。而其他結(jié)構(gòu)都是用銅蝕刻加工制作而成，成本低廉且加工方便。綜上所述，設(shè)計(jì)出的手機(jī)可調(diào)頻天線不僅實(shí)現(xiàn)了頻率可調(diào)，而且還具有尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此有著廣闊的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)潛力。