本發(fā)明涉及天線技術領域，特別涉及一種折疊型平面倒F天線。

背景技術：

PIFA天線也就是中文稱平面倒F型天線，并且是一開始便是從IFA這種天線發(fā)展而來。PIFA天線因其體積小、易于用于小型設備上而受到智能手機的青睞。目前，智能手機上的天線基本以PIFA天線為主。但是，隨著智能手機越來越薄、越來越小以及3G，4G的普及，對PIFA天線的要求也越來越高，使得小型化和寬頻化成為PIFA天線首要目標。

目前，PIFA天線實現(xiàn)多頻段工作主要通過兩種方式實現(xiàn)，其中一種是采用雙饋點的方法，其通過饋電探針以及短路探針的相對位置的控制可以得到一個較大的相對帶寬來應用于實際工程當中(1.6GHz-2.7GHz，相對帶寬51％)，但是其尺寸上仍然是比較大，不適用于便攜終端上。另一種是通過在PIFA天線上的輻射貼片采用開槽的方法，其在尺寸上已經(jīng)部分實現(xiàn)小型化，并且一些在低頻段在實現(xiàn)小型化的同時還能實現(xiàn)大約33％的相對帶寬。但是，在中頻或者高頻上，采用開槽的輻射貼片的天線的相對帶寬仍然在15％左右徘徊，不能滿足在小型設備上使用高頻段的需求。

因而現(xiàn)有技術還有待改進和提高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種折疊型平面倒F天線，以解決現(xiàn)有倒F天線不能滿足在小型設備上使用高頻段的需求的問題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

一種折疊型平面倒F天線，其包括，金屬接地板以及通過短路探針和饋電端與所述金屬接地板相連接的金屬貼片；所述金屬貼片為由頂部貼片、第一側面貼片、第二側面貼片和第三側面貼片構成的折疊金屬貼片；所述頂部貼片相對于所述金屬接地板平行設置，所述第一側面貼片、第二側面貼片和第三側面貼片分別沿相對于頂部貼片向金屬接地板方向傾斜設置。

所述折疊型平面倒F天線，其中，所述第一側面貼片、第二側面貼片和第三側面貼片相對于頂部貼片的傾斜角均為90度。

所述折疊型平面倒F天線，其中，所述第一側面貼片和第二側面貼片平行設置，所述第三側面貼片所處平面與第一側面貼片/第二側面貼片所處平面相交。

所述折疊型平面倒F天線，其中，所述第三側面貼片的長度大于第一側面貼片的長度和第二側面貼片的長度。

所述折疊型平面倒F天線，其中，所述頂部貼片、第一側面貼片、第二側面貼片和第三側面貼片為一體結構，第一側面貼片、第二側面貼片和第三側面貼片相互不接觸。

所述折疊型平面倒F天線，其中，所述頂部貼片上設置有刻蝕有U型槽。

所述折疊型平面倒F天線，其中，所述饋電端設置于所述第三側面貼片上，并穿過設置于所述金屬接地板上的金屬化孔。

所述折疊型平面倒F天線，其中，所述饋電端為同軸饋電端，所述同軸饋電端為SAM接頭。

所述折疊型平面倒F天線，其中，所述短路探針設置于所述第一側貼片上，并與所述金屬接地板相連接。

所述折疊型平面倒F天線，其中，所述金屬接地板與所述金屬貼片之間采用空氣為介質(zhì)。

有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供了一種折疊型平面倒F天線，其包括金屬接地板以及通過短路探針和饋電端與所述金屬接地板相連接的金屬貼片；所述金屬貼片為由頂部貼片、第一側面貼片、第二側面貼片和第三側面貼片構成的折疊金屬貼片；所述頂部貼片相對于所述金屬接地板平行設置，所述第一側面貼片、第二側面貼片和第三側面貼片分別沿相對于頂部貼片向金屬接地板方向傾斜設置。本發(fā)明通過在頂部貼片的三個邊緣分別設置有折疊的側面貼片拓寬了帶寬，使電流在足夠大的面積通過。并且所述三個折疊部分為頂部貼片提供更大的電流通過面積，又未改變頂面貼片的長和寬。從而在增大天線的帶寬的情況下變相縮小輻射貼片的面積，解決了倒F天線不能滿足在小型設備上使用高頻段需求的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的折疊型平面倒F天線的結構示意圖。

圖1a為本發(fā)明提供的折疊型平面倒F天線的金屬貼片的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的折疊型平面倒F天線的俯視圖。

圖3為本發(fā)明提供的折疊型平面倒F天線的左視圖。

圖4為本發(fā)明提供的折疊型平面倒F天線的右視圖。

圖5為本發(fā)明提供的折疊型平面倒F天線的正視圖。

圖6為本發(fā)明提供的折疊型平面倒F天線的S11參數(shù)仿真曲線以及實物測量曲線。

圖7為本發(fā)明提供的折疊型平面倒F天線的S11參數(shù)仿真曲線隨著第三側面貼片的長度變化對比圖。

圖8a為所述倒F天線在1.8GHz的XOY面輻射方向圖。

圖8b為所述倒F天線在1.8GHz的XOZ面輻射方向圖。

圖8c為所述倒F天線在1.8GHz的YOZ面輻射方向圖。

圖9a為所述倒F天線在2.2GHz的XOY面輻射方向圖。

圖9b為所述倒F天線在2.2GHz的XOZ面輻射方向圖。

圖9c為所述倒F天線在2.2GHz的YOZ面輻射方向圖。

圖10a為所述倒F天線在2.4GHz的XOY面輻射方向圖。

圖10b為所述倒F天線在2.4GHz的XOZ面輻射方向圖。

圖10c為所述倒F天線在2.4GHz的YOZ面輻射方向圖。

圖11a為所述倒F天線在5.8GHz的XOY面輻射方向圖。

圖11b為所述倒F天線在5.8GHz的XOZ面輻射方向圖。

圖11c為所述倒F天線在5.8GHz的YOZ面輻射方向圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種折疊型平面倒F天線，為使本發(fā)明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結合附圖，通過對實施例的描述，對發(fā)明內(nèi)容作進一步說明。

請參照圖1和圖1a，圖1為本發(fā)明提供的折疊型平面倒F天線的結構示意圖，圖1a為本發(fā)明提供的折疊型平面倒F天線的金屬貼片的結構示意圖。本實施例提供的折疊型平面倒F天線，金屬接地板2以及通過短路探針3和饋電端4與所述金屬接地板2相連接的金屬貼片1；所述金屬貼片1為由頂部貼片11、第一側面貼片12、第二側面貼片13和第三側面貼片14構成的折疊金屬貼片1；所述頂部貼片11相對于所述金屬接地板2平行設置，所述第一側面貼片12、第二側面貼片13和第三側面貼片14分別沿相對于頂部貼片11向金屬接地板2方向傾斜設置。本實施例通過在頂部貼片11的三個邊緣分別設置有折疊的側面貼片拓寬了帶寬，使電流在足夠大的面積通過。所述三個折疊部分為頂部貼片11提供更大的電流通過面積，又未改變頂面貼片的長和寬。從而在增大天線的帶寬的情況下變相縮小輻射貼片的面積，解決了倒F天線不能滿足在小型設備上使用高頻段需求的問題。

如圖1a所示，所述第一側面貼片12、第二側面貼片13和第三側面貼片14與所述頂部貼片11為一體結構，所述第一側面貼片12、第二側面貼片13和第三側面貼片14分別設置于所述頂部貼片11的三個邊緣，并向所述金屬接地板2方向折疊。所述第一側面貼片12、第二側面貼片13和第三側面貼片14與所述頂部貼片11構成的夾角可以相等，也可以不同。在本實施例中，所述第一側面貼片12、第二側面貼片13和第三側面貼片14相對于所述頂部貼片11的傾斜角均為90度，也就是說，所述第一側面貼片12、第二側面貼片13和第三側面貼片14與所述頂部貼片11之間的夾角均為90度。這樣可以使得所述折疊金屬貼片1的結構更加緊湊，符合倒F天線小結構化的要求。

如圖1a所示，所述頂部貼片11包括長方形頂部貼片本體和四個邊緣，分別記為第一邊緣111、第二邊緣112、第三邊緣113和第四邊緣；其中所述第一邊緣111和第二邊緣112為頂部貼片本體的寬，所述第三邊緣113和第四邊緣為所述頂部貼片本體的長。所述頂部貼片本體上可設置U型槽114，使得倒F天線產(chǎn)生兩個不同的電流路徑，從而使得倒F天線實現(xiàn)兩種工作頻段。所述第一邊緣111向所述金屬接地板2方向彎折設置有第一側面貼片12；所述第二邊緣112向所述金屬接地板2方向彎折設置有第二側面貼片13；所述第三邊緣113向所述金屬接地板2方向彎折設置有第三側面貼片14。這樣所述第一側面貼片12與所述第二側面貼片13平行設置，并且所述第三側面貼片14所處平面與第一側面貼片12/第二側面貼片13所處平面相交。在本實施例中，所述第三側面貼片14所處平面與第一側面貼片12/第二側面貼片13所處平面垂直。

所述頂部貼片11為長方形金屬貼片1，所述頂部貼片11為用于電流走動的輻射貼片。所述頂部貼片11的長和寬確定所述倒F天線的低頻點，從而所述頂部貼片11的長和寬是根據(jù)倒F天線所需要的頻點確定的。所述頂部貼片11的長和寬與所述倒F天線的頻點的關系可以表示為：

其中，f表示頻點，W表示頂部貼片的寬，L表示頂部貼片的長，c為常數(shù)。

所述頂部貼片11的長和寬與第一側面貼片12、第二側面貼片13和第三側面貼片14無關。也就是說，所述倒F天線的低頻點與所述第一側面貼片12、第二側面貼片13和第三側面貼片14無關。所述第一側面貼片12、第二側面貼片13和第三側面貼片14拓寬帶寬，使得電流通過面積增大。也就是說，第一側面貼片12、第二側面貼片13和第三側面貼片14為所述倒F天線提供更大的電流通過面積，又不改變倒F天線的輻射貼片(頂部貼片)的長和寬。這樣所述倒F天線既增大了帶寬，又為改變輻射貼片(頂部貼片)，使其滿足在小型設備上使用高頻段的需求。在實施例中，所述第一側面貼片12、第二側面貼片13和第三側面貼片14擴寬帶寬，增大電流通過面積，相應的改變了高頻點所在頻段的位置，增大了高頻段覆蓋范圍。

所述第一側面貼片12、第二側面貼片13和第三側面貼片14相互不接觸，并且所述第一側面貼片12和第二側面貼片13的長度均小于第三側面貼片14的長度。所述第一側面貼片12上設置有短路探針3，并通過所述短路探針3與金屬接地板2相連接，以使得所述金屬貼片1通過所述短路探針3與所述金屬接地板2相連接。所述第三側面貼片14上設置有饋電端4，所述饋電端穿過設置于所述金屬接地板2上的金屬化孔。在本實施例中，所述饋電端4為同軸饋電端，所述同軸饋電端采用SMA接頭，所述SMA接頭的內(nèi)針穿過設置于金屬接地板2的金屬孔與第三側面貼片14相連。在實際應用中，由于所述SMA接頭的內(nèi)針與第三側面貼片14的連接位置影響所述倒F天線的阻抗匹配。如圖1所示，優(yōu)選的，所述SMA接頭的內(nèi)針與所述第三側面貼片14相連接處為距離所述第三側面貼片14左邊緣8mm的位置。

為了進一步理解本申請?zhí)峁┑恼郫B型平面倒F天線，下面結合具體實施例加以說明。

實施例一

本實施例提供一種折疊型平面倒F天線，其包括：金屬接地板2、金屬貼片1、短路探針3和饋電端4。所述金屬接地板2為矩形金屬接地板2，其采用0.5mm厚度的黃銅制成。所述金屬貼片1采用0.5mm厚度的黃銅制成，所述饋電端4為同軸饋電端，并且所述同軸饋電端采用SMA接頭，所述SMA接頭內(nèi)探針直徑1mm，并穿過金屬接地板2上的金屬孔與金屬貼片1相連接，所述SMA接頭的接口的外層表面與金屬接地板2相連。所述金屬貼片1包括設置有U型槽114的頂部貼片11、與短路探針3相連接的第一側面貼片12、與饋電端4相連接的第三側面貼片14以及第二側面貼片13。

如圖2-5所示，將所述金屬接地板2的長和寬分別記為L_g和W_g，所述頂部貼片11的長和寬分別記為L和W，所述第一側面貼片12的長和寬分別記為W和W₁，第二側面貼片13的長和寬分別記為W和W₂，第三側面貼片14的長和寬分別記為：W₃和h₁；所述U型槽114的外框的三條邊分別為U₁、U₂、U₃，其內(nèi)寬度記為U₄，所述頂部貼片11與所述金屬接地板2之間的距離記為h，即所述天線的高度記為h。

在本實施例中，所述倒F天線各部分的尺寸如表1所示(單位：mm)。

表一倒F天線各部分的尺寸

由表可知，本實施例提供的天線其總高度為9mm，金屬貼片1的頂部貼片11的面積為面積486mm²，其體積為9mm*18mm*27mm，實現(xiàn)了天線的小型化。

所述頂部貼片11上面刻蝕有U型槽114，所述U型槽114的外框的三邊分別為U₁＝10.75mm，U₂＝10.75mm，U₃＝11mm，內(nèi)框的寬U₄＝9mm，蝕刻U型槽114后，使得所述倒F型天線工作在1.67-2.75GHz和4.92-7.72GHz兩個頻段工作，通過調(diào)節(jié)頂部貼片11的長寬的大小以及U型槽114的三邊的大小，可以使所述倒F天線工作在其他的兩個頻段上，以對滿足倒F天線上不同工作頻段的要求。值得說明的，所述U型槽114的寬度一致，也就是說，所述U型槽114的外框各邊與內(nèi)框各邊的距離相等。

所述第一側面貼片12的面積為18mm*4.5mm，所第二側面貼片13的面積為18mm*6.45mm，第三側面貼片14的面積為22mm*8mm，從而所述倒F天線用于電流通過的面積為18mm*4.5mm+18mm*6.45mm+22mm*8mm+18*27＝859.1mm²，從而拓寬帶寬，但未改變所述倒F天線用于輻射的貼片的面積，實現(xiàn)了小型化。

圖1所示折疊型平面倒F天線的S11參數(shù)仿真曲線以及實物測量曲線如圖6所示。圖6中，Measured為實物測量曲線，Simulated為仿真曲線。可以看出，在數(shù)據(jù)仿真中，所述倒F天線的頻率所在范圍為：低頻段1.67-2.75GHz，高頻段4.92-7.72GHz，所述低頻相對帶寬和高頻相對帶寬分別為48.9％和44.3％。在實物制作中，所測量的頻率范圍為：低頻段1.67-2.59GHz，高頻段5.56-8.84GHz。所述低頻相對帶寬和高頻相對帶寬分別43.2％和45.5％。從而，所述實物測量數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)在相對帶寬上非常接近，說明本申請?zhí)峁┑牡笷天線可以在低頻段1.67-2.75GHz，高頻段4.92-7.72GHz上工作，并且具有低頻以及高頻的相對帶寬很寬，滿足高頻段的需求。同時，本發(fā)明提供的倒F天線的有效頻段分別覆蓋了DCS/UMTS/LTE/WLAN(802.11ac)，適合手機或者其他便攜通信終端的使用，并且有可能適用于未來通信用途所需的高頻段。

圖1所示折疊型平面倒F天線的S11參數(shù)仿真曲線隨著第三側面貼片14的長度變化對比圖如圖7所示。可以從圖看出，22mm為第三側面貼片14的長度為22mm的S11參數(shù)仿真曲線；21mm為第三側面貼片14的長度為21mm的S11參數(shù)仿真曲線；20mm為第三側面貼片14的長度為20mm的S11參數(shù)仿真曲線；19mm為第三側面貼片14的長度為19mm的S11參數(shù)仿真曲線?？梢钥闯觯?shù)谌齻让尜N片14的長度為22mm時，仿真曲線與圖6一樣；當W₃的長度減少時，高頻段向更高頻率偏移，這說明所述的第三側面貼片14對于高頻位置起到影響的作用。這樣，在實際應用中，可以通過調(diào)整第三側面貼片14的長度而調(diào)整高頻段的范圍，使得所述倒F天線更好的滿足高頻端的需求。

圖1所示折疊型平面倒F天線的在E Phi和E Theta兩個方向的輻射方向仿真結果和實務測量結果如圖8a～8c、圖9a～圖9c、圖10a～10c和圖11a～11c。其中，圖8a為所述倒F天線在1.8GHz的XOY面輻射方向圖；圖8b為所述倒F天線在1.8GHz的XOZ面輻射方向圖；圖8c為所述倒F天線在1.8GHz的YOZ面輻射方向圖；圖9a為所述倒F天線在2.2GHz的XOY面輻射方向圖；圖9b為所述倒F天線在2.2GHz的XOZ面輻射方向圖；圖9c為所述倒F天線在2.2GHz的YOZ面輻射方向圖；圖10a為所述倒F天線在2.4GHz的XOY面輻射方向圖；圖10b為所述倒F天線在2.4GHz的XOZ面輻射方向圖；圖10c為所述倒F天線在2.4GHz的YOZ面輻射方向圖；圖11a為所述倒F天線在5.8GHz的XOY面輻射方向圖；圖11b為所述倒F天線在5.8GHz的XOZ面輻射方向圖；圖11c為所述倒F天線在5.8GHz的YOZ面輻射方向圖。在上述圖中，Simulated(E Phi)為E Phi方向仿真的輻射方向曲線；Measured(E Phi)為E Phi方向?qū)嵨锏妮椛浞较蚯€；Simulated(E Theta)為E Theta方向仿真的輻射方向曲線；Measured(E Theta)為E Theta方向?qū)嵨锏妮椛浞较蚯€。

從如圖8a-11c可以看出，所采取的頻點分別為1.8GHz、2.2GHz、2.4GHz、5.8GHz，所采用的頻點分別與2G/3G/4G和WLAN常用頻點附近對應，并且所述4個頻點對應的方向圖，仿真與實測的輻射方向大致相同，說明本發(fā)明提供的折疊型平面倒F天線具有很高的實用性。

在本實施例中，為了進一步說明本發(fā)明提供的折疊型平面倒F天線具有小型化和寬頻化的特點，將本發(fā)明提供的折疊型平面倒F天線與現(xiàn)有的天線分別從回波損耗、低頻、中頻、高頻以及尺寸(mm³)方面進行了比較，比較結果如表2。

表2本發(fā)明提供的天線與其它天線的對比結果

其中，[1]為Hassan Tariq Chattha,Yi Huang,and Yang Lu在“PIFA Bandwidth Enhancement by Changing the Widths of Feed and Shorting Plates”中公開的天線，所述文章于2009年公開于IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS VOL.8。

[2]為Mustapha El Halaoui,Abdelmoumen Kaabal,Hassan Asselman,Saida Ahyoud,and Adel Asselman在“Dual-Band Planar Inverted-F Antenna with Enhanced Bandwidth by Adding a T-Shaped Slot and a Two Elements for Mobile Phone Applications”中公開的天線，其于2015年公開于Progress In Electromagnetics Research C,Vol.59,149–158。

[3]為Hattan F.AbuTarboush,R.Nilavalan,Thomas Peter,and S.W.Cheung在“Multiband Inverted-F Antenna With Independent Bands for Small and Slim Cellular Mobile Handsets”中公開的天線，所述文章于2011年7月公開于IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION,VOL.59，NO.7。

[4]為Abraham Loutrids,Matthias John,and Max J.Ammann在“A DUAL BAND LTE PIFA ANTENNA FOR M2M APPLICATIONS”中公開的天線，所述文章于2015年7月公開于MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS/Vol.57，No.7。

[5]為Dongsheng Qi,Binhong Li,and Haitao Liu在“COMPACT TRIPLE-BAND PLANAR INVERTED-F ANTENNA FOR MOBILE HANDSETS”中公開的天線，所述文章于2004年6月公開于MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS/Vol.41，No.6。

[6]為P.W.Chan,H.Wong and E.K.N.Yung在“Wideband planar inverted-F antenna with meandering shorting strip”中公開的天線，所述文章于2008年公開于ELECTRONICS LETTERS 13th March 2008Vol.44No.6。

[7]為Mayank Agarwal,Rajesh Singh,Manoj K.Meshram在“Linearly polarised planar inverted F-antenna for Global Positioning System and Worldwide Interoperability for Microwave Access applications”中公開天線,所述文章于2013年公開于IET Microw.Antennas Propag.,2013,Vol.7,Iss.12,pp.991–998。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。