專利名稱：天線及其制造方法、印刷電路板、通信終端的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，更具體地涉及一種天線及其制造方法、印刷電路板以及通
信終端。
背景技術：
隨著移動無線通信的不斷發展與普及，終端設備的小型化以及產品印刷電路板
(Printed Circuit Board, PCB)環境的復雜化,使得用于發射與接收無線信號的元件-
天線，越來越迫切地需要實現小型化。然而，從已有的天線形式來看，由于受到產品布局環境的制約，天線帶寬、效率和不圓度等性能的實現所需的凈空空間越來越難以滿足，增加了產品性能指標滿足用戶要求的難度。因此，在保證天線性能滿足要求的情況下，有效地利用產品環境以實現天線小型化就變得特別迫切。現有技術中的一種方式是采用傳統的天線形式(如單極子天線、微帶天線)，在PCB邊緣預留出一凈空區域，該區域內不放置元器件，將天線印刷在該區域，從而實現無線通信，這種情況天線沒有高度空間可以利用，天線走線需要在PCB上占用更大的平面空間來實現所需的工作帶寬。現有技術中的另一種方式是利用共面波導饋電的超寬帶天線，將共面波導饋線和輻射金屬片敷設在介質板上，輻射金屬片采用矩形和圓形等形狀，介質板另一面的金屬地僅為金屬輻射片投影的一部分長度，可以實現天線工作在常規的GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS2100等幾個頻段。采用這種方案，天線的帶寬與效率都基本能夠滿足指標要求，但是需要增加額外的巴倫(Balance)來實現微帶線與共面波導之間的阻抗轉換和傳輸模式的轉換，增加了空間需求和設計的復雜度。
發明內容
本發明的目的是，提出一種天線，能夠在保證天線性能滿足要求的情況下，實現天線的小型化。根據本發明實施例的一個方面，提供了一種天線，所述天線包括金屬材質的第一輻射體和第二輻射體，其中所述第一輻射體和第二輻射體之間通過介質隔離部彼此分隔開，并且第一輻射體包圍第二輻射體；以及跨接在所述介質隔離部兩端的饋點，連接所述第
一輻射體與第二輻射體。根據本發明實施例的另一個方面，提供了一種印刷電路板，其包括一個或者多個所述的天線。根據本發明實施例的另一個方面，提供了一種通信終端，其包括上述印刷電路板。根據本發明實施例的另一個方面，提出了一種天線的制造方法，包括:構建金屬材質的第一輻射體和第二輻射體，其中所述第一輻射體和第二輻射體之間通過介質隔離部彼此分隔開，并且第一輻射體包圍第二輻射體；以及設置跨接在所述介質隔離部兩端的饋點，使得饋點連接所述第一輻射體與第二輻射體。
由于在根據本發明實施例的天線中，金屬體間的電磁耦合通過介質隔離部實現而實現天線性能，由此降低通信設備的成本和提高印刷電路板的空間利用率。并且，在保證天線性能滿足要求的情況下，有效地利用了產品環境，實現了天線小型化、超寬帶化、印制化。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為根據本發明一個實施例的天線結構示意圖；圖2為根據本發明另一個實施例的天線結構示意圖；圖3為根據本發明另一個實施例的天線結構示意圖；圖4為根據本發明另一個實施例的天線結構示意圖；圖5為根據本發明另一個實施例的天線結構的示意圖；圖6示出了根據本發明另一個實施例的天線結構的示意圖；圖7示出了根據本發明實施例的天線所實現的天線回波損耗的曲線圖；圖8示出了根據本發明實施例的天線的效率；并且圖9示出了根據本發明實施例的天線制造方法的流程圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。本發明實施例提供了一種天線，其有效利用了 PCB金屬體來實現天線性能。圖1為根據本發明一個實施例的天線結構示意圖。可見，根據本發明實施例的天線包括:金屬材質的第一輻射體I和第二輻射體3。這里的金屬材質可以是本領域技術人員所熟知的任何適用于制造天線的金屬材質，并不影響本發明的實質。優選的是，第一輻射體和第二輻射體是夾有介質基板的PCB板上的金屬材質構成的輻射體。從圖1中可以看到，第一輻射體I和第二輻射體3之間通過介質隔離部2彼此分隔開，該介質隔離部2例如可以通過將PCB板的表面金屬材質通過刻蝕去除來露出PCB板中的介質基板來形成，或者也可以是挖出的孔隙來形成(其中空氣可以作為介質隔離部)。第一輻射體I包圍第二輻射體3。第二輻射體3是天線的主體部分，其可以具有各種預設的形狀，例如矩形、蛇形、環形等等。另外，當第一輻射體和第二輻射體形成在PCB板上時，它們可以位于PCB板的單面上，也可能從側面延伸至PCB板的上下兩面。另外，該天線還包括饋點4，所述饋點4跨接在所述介質隔離部2的兩端，連接所述第一輻射體I與第二輻射體3。需要通過該天線發送的信號通過饋點4饋入到天線中進行發射，或者通過天線接收的信號經由該饋點輸出。在本發明實施例中，采用第一輻射體包圍第二輻射體的形式，對第二輻射體進行直接饋電，通過第一輻射體和第二輻射體之間產生強電容耦合模式從而激勵出第一輻射體上的低頻電流，由第一輻射體和第二輻射體間介質隔離部的電磁耦合來實現天線性能。同時通過調節第二輻射體與第一輻射體之間的介質隔離部的規格，可擴展高頻的頻段寬度，最終實現高低頻寬頻段的輻射特性。圖2為根據本發明另一個實施例的天線結構示意圖。可見，天線除了包括上述實施例中的第一輻射體、第二輻射體、饋點外，還可以包括:調諧元件5，所述調諧元件5設置在第一輻射體I和第二輻射體3之間，用于連接第一輻射體I和第二輻射體3。由于調諧元件產生容性和感性的阻抗特性，通過調諧元件可以改變第一輻射體I和第二輻射體3的電流分布，使得天線的輸入阻抗能按照預定規律分布，改變天線的輸入帶寬。在本發明實施例中，所述調諧元件5可以是分布式參數元器件，例如預設形狀的連接金屬片，這些元器件在高頻情況下表現出電容特性和電感特性。可替選地，調諧元件5也可以是集總參數元器件(如電容，電感)，當然也可以是兩種類型元器件的組合，本文對此并不作具體限定。通過增加調諧元件，從而起到改善天線福射特性的作用。關于天線的其他特征如第一輻射體、第二輻射體、饋點以及介質隔離部等，可以參見前面實施例中的具體描述，這里不再贅述。圖3為根據本發明另一個實施例的天線結構示意圖。可見，天線除了包括第一輻射體、第二輻射體、饋點外，還可以包括延長金屬物6。雖然圖3僅僅示出了將延長金屬物6設置在第一輻射體上，然而所述延長金屬物6可以設置在第一輻射體上和/或第二輻射體上。例如，可以將延長金屬物設置在第一輻射體的端部。由于第一輻射體的長度與天線的工作頻率有關，長度越大，則工作頻率越低。為了滿足實際要求，在本發明實施例中通過在輻射體上增加延長金屬物6，既可以避免增大PCB板占用過多空間和增大成本，又可以滿足對工作頻率的低頻部分的要求。其中延長金屬物可以是金屬彈片、金屬噴涂物或柔性印刷電路板等等，并且延長金屬物的形狀也可以根據需要來設計，本發明對此不作限制。關于天線的其他特征如第一輻射體、第二輻射體、饋點以及介質隔離部等，可以參見前面實施例中的具體描述，這里不再贅述。圖4為根據本發明另一個實施例的天線結構示意圖。可見，天線除了包括第一輻射體、第二輻射體、饋點外，還可以包括:預設形狀的懸浮金屬物7，其在附圖中用虛線表明。所述懸浮金屬物7設置在介質隔離部附近，例如可能的是，在介質隔離部附近設置有絕緣材料構成的支架(未示出)，并且將懸浮金屬物7附著在該支架上。懸浮金屬物可以是完全金屬體、帶有金屬涂層的物體或者導電泡棉等。通過在所述介質隔離部附近設置預設形狀的懸浮金屬物，可以起到降低輻射值(SAR)或改善頭模、手模、體模影響的作用。關于天線的其他特征如第一輻射體、第二輻射體、饋點以及介質隔離部等，可以參見前面實施例中的具體描述，這里不再贅述。圖5為根據本發明另一個實施例的天線結構的示意圖。可見，天線可以包括多個第二輻射體3，它們按照預先設定的距離來設置。這些天線例如一個作為主天線，其他作為副天線，它們放置在同一區域、使得天線布局更為緊湊，從而減小多個天線在PCB板上的空間占用。圖6示出了根據本發明另一個實施例的天線結構的示意圖。在圖6所示的結構中，兩個第二輻射體分別通過各自的介質隔離部與第一輻射體分離。類似于圖5所示的結構，圖6所示的結構也可以使得天線布局更為緊湊，從而減小多個天線在PCB板上的空間占用。
需要指出的是，雖然在上面的各實施例中分別描述了調諧元件、延長金屬物、懸浮金屬物這些附加的裝置，本領域技術人員容易想到可以將這些附加裝置任意組合地使用，它們都包括在本發明實施例的范圍中。根據本發明的另一個實施例，還提出了一種印刷電路板，所述印刷電路板包括一個或者多個根據實施例所述的天線，還包括與所述饋點連接的饋線；所述饋線用于將需要發射的信號傳輸到所述饋點，以使所述天線發射所述需要發射的信號，或者用于獲取通過所述天線接收的信號。根據本發明實施例提出的天線具有超寬帶寬，其工作頻段可以從824MHz到2484MHz，覆蓋了 目前無線通信裝置常用的 GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS2100、GPS 及Bluetooth等頻段。同時，天線的效率能夠達到傳統天線的水平。圖7示出了根據本發明實施例的天線所實現的天線回波損耗的曲線圖。在圖7中，橫坐標表示天線的工作頻率(單位為赫茲)，而縱坐標表示天線的反射損失(單位為dB)，即本領域常用的Sll參數。并且圖8示出了所述天線的效率和天線工作頻率的關系。通過本發明實施例所提出的方案，實現了天線超寬帶化，使無線通信裝置能夠支持更多頻段，同時也實現了天線印制化，天線所需空間遠遠小于傳統手機內置平面倒F天線(Planar Inverted-F Antenna, PIFA)、單極子天線所需空間。根據本發明實施例的方案可以應用于各種終端產品上，如子母機、接入點(AccessPoint,AP)、無線上網卡、固定網絡與移動網絡融合(Fixed-Mobile Covergence,FMC)、移動互聯網設備(Mobile Internet Device, MID)、固定臺等等。相應地，根據本發明的一個實施例，還提出了一種通信終端，包括本發明實施例所述的印刷電路板。根據本發明的一個實施例，還提出了一種制造所述天線的方法。圖9示出了該方法的流程圖。可見，該方法包括:步驟910:構建金屬材質的第一輻射體和第二輻射體，其中所述第一輻射體和第二輻射體之間通過介質隔離部彼此分隔開，并且第一輻射體包圍第二輻射體；以及步驟920:設置跨接在所述介質隔離部兩端的饋點，使得饋點連接所述第一輻射體與第二輻射體。其中所述構建金屬材質的第一輻射體和第二輻射體具體可以包括:使用腐蝕性材料對帶有金屬涂層的介質板進行腐蝕，形成所述第一輻射體和第二輻射體，其中所述介質隔離部通過被腐蝕掉金屬涂層的介質板形成。上述本發明實施例的順序僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。權利要求的內容記載的方案也是本發明實施例的公開范圍。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種天線，其特征在于，包括: 金屬材質的第一輻射體和第二輻射體，其中所述第一輻射體和第二輻射體之間通過介質隔離部彼此分隔開，并且第一輻射體包圍第二輻射體；以及 饋點，所述饋點跨接在所述介質隔離部兩端，連接所述第一輻射體與第二輻射體。
2.根據權利要求1所述的天線，其中在第一輻射體和第二輻射體之間設置有調諧元件，用于連接所述第一輻射體和所述第二輻射體。
3.根據權利要求2所述的天線，其中所述調諧元件是預設形狀的連接金屬片。
4.根據權利要求2所述的天線，其中所述調諧元件是集總參數元器件。
5.根據權利要求1所述的天線，其中在第一輻射體和第二輻射體上設置有延長金屬物。
6.根據權利要求1所述的天線，其中在第一輻射體或第二輻射體上設置有延長金屬物。
7.根據權利要求5或6所述的天線，其中所述延長金屬物是金屬彈片、金屬噴涂物或柔性印刷電路板。
8.根據權利要求1所述的天線，其中在所述介質隔離部附近設置有預設形狀的懸浮金屬物。
9.根據權利要求8所述的天線，所述懸浮金屬物是完全金屬體、帶有金屬涂層的物體或者導電泡棉。
10.根據權利要求1所述的天線，其中所述天線包括至少兩個第二輻射體，所述至少兩個第二輻射體按照預先設定的距離彼此間隔。
11.一種印刷電路板，包括一個或者多個根據上述權利要求1至10中的任一項所述的天線，還包括與所述饋點連接的饋線；所述饋線用于將需要發射的信號傳輸到所述饋點，以使所述天線發射所述需要發射的信號，或者用于獲取通過所述天線接收的信號。
12.一種通信終端，包括根據權利要求11所述的印刷電路板。
13.一種天線的制造方法，包括: 構建金屬材質的第一輻射體和第二輻射體，其中所述第一輻射體和第二輻射體之間通過介質隔離部彼此分隔開，并且第一輻射體包圍第二輻射體；以及 設置跨接在所述介質隔離部兩端的饋點，使得饋點連接所述第一輻射體與第二輻射體。
14.根據權利要求13所述的制造方法，其中所述構建金屬材質的第一輻射體和第二輻射體具體包括: 使用腐蝕性材料對帶有金屬涂層的介質板進行腐蝕，形成所述第一輻射體和第二輻射體，其中所述介質隔離部由被腐蝕掉金屬涂層的介質板構成。
全文摘要
本發明實施例公開了一種天線及其制造方法、印刷電路板以及通信終端。天線包括金屬材質的第一輻射體和第二輻射體，其中所述第一輻射體和第二輻射體之間通過介質隔離部彼此分隔開，并且第一輻射體包圍第二輻射體；以及跨接在所述介質隔離部兩端的饋點，連接所述第一輻射體與第二輻射體。通過金屬體間介質隔離部的電磁耦合來實現天線性能，從而降低通信設備的成本和提高印刷電路板的空間利用率。
文檔編號H01Q1/22GK103187615SQ20111045833
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者陳麗娜, 朱德進, 孫樹輝, 周儉軍 申請人:華為終端有限公司