CN100391050C - 双频倒f形天线 - Google Patents

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Abstract

本发明系关于一种双频倒F形天线，包含：一接地金属片，一第一辐射金属片，位于该接地金属片之一边缘上方；一第二辐射金属片，位于该接地金属片之该边缘上方，其形状大致为一梯形，与该第一辐射金属片连接形成一共振路径，用于产生该天线之较低的第一操作频带及较高的第二操作频带；一短路金属臂，位于该第一辐射金属片与该接地金属片之间，并连接至该第二辐射金属片及该接地金属片；及一馈入同轴传输线，用以传输讯号。本发明利用单一路径，不仅可涵盖无线区域网路2.4GHz，而且可满足涵盖全频带5.2及5.8GHz频带的需求。

Description

双频倒F形天线
【技术领域】
本发明系涉及一种双频倒F形天线(dual-bandinverted-F shape antenna)，特别是应用于无线通讯产品上的双频倒F形天线。
【背景技术】
随着近年来无线区域网路(wireless local area network)的快速发展，在天线的性能需求上也逐渐提高，不但要求尺寸的缩小化，且必须具备有内藏式、整合性与多频带等特性，才具有市场竞争力。
目前适用于无线区域网路的电子通讯产品，已有一些习用的倒F形天线设计，此类设计大多是单频操作于2.4GHz频带或是可以双频操作但在5GHz仅能涵盖5.2或5.8GHz其中一个频带，无法完全涵盖2.4及5GHz全频带(包含5.2及5.8GHz频带)，而且在双频操作部份通常需要两个电流路径来造成双频带操作，如美国专利第6,686,886号“应用于笔记型电脑上之整合式天线(Integratedantenna for laptop applications)”其所揭示的是一种内建于笔记型电脑内的倒F形天线结构，并与萤幕的接地面整合的设计，该天线虽有双频操作(2.4/5.2GHz)，但在5GHz仅能包含5.2GHz频带，且其双频操作须由不同电流路径来形成，增加了电路设计的复杂性。
【发明内容】
为解决前述问题，本发明的目的在于提供一种双频倒F形天线，利用一单一路径，提供该天线之第一(较低)共振模态及第二(较高)共振模态的电流路径，不仅在第一(较低)共振模态之频宽可涵盖无线区域网路2.4GHz频带，且在第二(较高)共振模态可产生一具有宽频的操作模态，涵盖5GHz全频带5.2及5.8GHz频带(包含5.2及5.8GHz频带)。
本发明的一种双频倒F形天线，包括有一接地金属片、一第一辐射金属片、一第二辐射金属片、一短路金属臂及一馈入同轴传输线，其特征在于：
该接地金属片，包含一短路点与一接地点；
该第一辐射金属片，位于该接地金属片之一边缘上方且平行于该接地金属片的边缘；
该第二辐射金属片，位于该接地金属片的边缘上方且垂直于该接地金属片的边缘，其形状呈梯形状，具有一上边、一底边及两侧边且包含一馈入点，该上边与该第一辐射金属片连接，该馈入点位于该上边与该底边之间且靠近于该底边，而该两侧边则分别与该第一辐射金属片夹一倾斜角，用于调整该天线之第一及第二操作频带之频率比；
该短路金属臂，位于该第一辐射金属片与该接地金属片之间，呈一倒L形，其一端连接至该第二辐射金属片的底边，另一端则连接至该接地金属片的短路点；
该馈入同轴传输线，用以传输讯号，包含有一中心导线与一外层接地导体，该中心导线连接至该第二辐射金属片的馈入点；该外层接地导体连接至该接地金属片的接地点。
所述的双频倒F形天线，其特征在于：该第一辐射金属片与该第二辐射金属片长度之和，接近该天线较低的第一操作频带中心频率的1/4波长。
所述的双频倒F形天线，其特征在于：该第一辐射金属片与该第二辐射金属片长度之和，接近该天线较高的第二操作频带中心频率的1/2波长。
所述的双频倒F形天线，其特征在于：该第二辐射金属片的该上边的长度大于该底边的长度。
所述的双频倒F形天线，其特征在于：该第二辐射金属片的该上边的长度与该底边的长度相等。
所述的双频倒F形天线，其特征在于：该第二辐射金属片的上边的长度小于该底边的长度。
所述的双频倒F形天线，其特征在于：该接地金属片、该第一辐射金属片、该第二辐射金属片与该短路金属臂由一片单一金属片制作而成。
所述的双频倒F形天线，其特征在于：该第一辐射金片、该第二辐射金属片与该短路金属臂是形成于一微波基板上。
在本发明中，该第一辐射金属片及该第二辐射金属片所形成之总路径，可提供该天线之第一(较低)共振模态及第二(较高)共振模态之电流路径，经实验得证，将其路径总长度设计成约为该第一共振模态中心频率的1/4波长、以及该第二共振模态中心频率的1/2波长，可得最佳的讯号接收效果。本发明具有以下的特性：可通过调整其路径的总长度，来产生双频带操作，并利用改变该短路金属臂之长度来得到两操作频带之良好阻抗匹配。同时通过调整该第二辐射金属片之上边及底边的长度以及两侧边与该第一辐射金属片所夹的倾斜角，可微调该两共振模态中心频率之频率比，达到适当的第一(较低)操作频带及第二(较高)操作频带。通过上述特性，即可设计出适用于无线区域网路2.4GHz及包含5GHz全频带(包含5.2及5.8GHz频带)之双频带操作的倒F形天线。
【附图说明】
图1为本发明双频倒F形天线之一实施例结构图。
图2为本发明天线一实施例之返回损失实验曲线结果。
图3为本发明双频倒F形天线天线之另一实施例结构图。
图4为本发明双频倒F形天线天线之又一实施例结构图。
【具体实施方式】
如图1所示为本发明之双频倒F形天线之一实施例，本发明双频倒F形天线1的结构包括有一接地金属片10、一第一辐射金属片11、一第二辐射金属片12、一短路金属臂13及一馈入同轴传输线14等构件，其中，在该接地金属片10用以与其他构件连接的边缘103附近设有一短路点101与一接地点102，该短路点101则与短路金属臂13触接，而该接地点102则是与外层接地导体142触接；该第一辐射金属片11位于该接地金属片10的边缘103上方且大致平行于该边缘103；该第二辐射金属片12则位于该接地金属片10的边缘103上方且大致垂直于该接地金属片10的边缘103，其形状大致为一梯形，具有一上边121、一底边122及两侧边123且包含有一馈入点124，其中该上边121与该第一辐射金属片11相连接，使得该第一辐射金属片11与该第二辐射金属片12形成一共振路径，用于产生该天线之第一(较低)及第二(较高)操作频带，该馈入点124则位于底边122侧处，而该两侧边123则分别与该第一辐射金属片11夹一倾斜角；该短路金属臂13，位于该第一辐射金属片11与该接地金属片10之间，其形状大致为一倒L型，其一端连接至该第二辐射金属片12的底边122，另一端则连接至该接地金属片10的短路点101，用以将该第一辐射金属片11及该第二辐射金属片12电气连接至该接地金属片10，并可调整该天线之第一及第二操作频带之阻抗匹配；另外，该馈入同轴传输线14则是用以传输讯号，其结构包含了一中心导线141与一外层接地导体142，其中，该中心导线141连接至该第二辐射金属片12的馈入点124；该外层接地导体142连接至该接地金属片10之该接地点102，如此即完成整个天线构造。
而在本实施例中，该第二辐射金属片12的上边121的长度大于该底边122的长度，使得该两侧边123与该第一辐射金属片11分别夹有一接近90度且一小于90度之倾斜角，可用于调整该天线之第一及第二操作频带之频率比，以达成适当之无线区域网路系统频带要求。同时在本实施例中之该接地金属片10、该第一辐射金属片11、该第二辐射金属片12以及该短路金属臂13可利用单一金属片冲压(stamping)或切割(cutting)制作而成，或是将该第一辐射金属片11、该第二辐射金属片12以及该短路金属臂13以印刷或蚀刻方式形成于一微波基板上，再连接至该接地金属片10。
图2为本发明天线之一实施例的返回损失实验结果；图中曲线21为该天线之第一(较低)操作频带，曲线22为该天线之第二(较高)操作频带，由实验结果可得到此一实施例于10dB返回损失阻抗频宽定义下，其第一(较低)操作频带21的频宽可满足无线区域网路系统于2.4GHz(2.4-2.5GHz)之频带要求，第二(较高)操作频带22的频宽可满足无线区域网路系统于5GHz(5.15-5.35、5.725-5.875GHz)频带要求。
图3为本发明天线之另一实施例之结构图，在此实施例中，该接地金属片30，而在其一边缘303附近，包含一短路点301与一接地点302；该第一辐射金属片31，位于该接地金属片的边缘303上方且大致平行于该接地金属片的边缘303；该第二辐射金属片32，位于该接地金属片的边缘303上方且大致垂直于该接地金属片的边缘303，其形状大致为一梯形，并具有一上边321、一底边322及两侧边323且包含一馈入点324，其中该上边321与该第一辐射金属片31相连接，使得该第一辐射金属片31与该第二辐射金属片32形成一共振路径，用于产生该天线之第一(较低)及第二(较高)操作频带，该馈入点324则位于该上边321与该底边322之间且靠近于该底边322，而该两侧边323则分别与该第一辐射金属片31夹一倾斜角；一短路金属臂33，位于该第一辐射金属片31与该接地金属片30之间，其形状大致为一倒L型，其一端连接至该第二辐射金属片32之该底边322，另一端则连接至该接地金属片30之该短路点301，用以将该第一辐射金属片31及该第二辐射金属片32电气连接至接地金属片30并可调整该天线之阻抗匹配；及一馈入同轴传输线34，用以传输讯号，包含：一中心导线341，连接至该第二辐射金属片32之该馈入点324；及一外层接地导体342，连接至该接地金属片30之该接地点302。
而在本实施例中，该第二辐射金属片32之该上边321的长度小于该底边322的长度，使得该两侧边323与该第一辐射金属片31分别夹有一接近90度及一大于90度之倾斜角，可用于调整该天线之第一及第二操作频带之频率比，以达成适当之无线区域网路系统频带要求。
图4为本发明天线之又一实施例之结构图，包括：一接地金属片40，而在其一边缘403附近，包含一短路点401与一接地点402；一第一辐射金属片41，位于该接地金属片之该边缘403上方且大致平行于该接地金属片的边缘403；一第二辐射金属片42，位于该接地金属片的边缘403上方且大致垂直于该接地金属片的边缘403，其形状大致为一梯形，并具有一上边421、一底边422及两侧边423且包含一馈入点424，其中该上边421与该第一辐射金属片41相连接，使得该第一辐射金属片41与该第二辐射金属片42形成一共振路径，用于产生该天线之第一(较低)及第二(较高)操作频带，该馈入点424则位于该上边421与该底边422之间且靠近于该底边422，而该两侧边423则分别与该第一辐射金属片41夹一倾斜角；一短路金属臂43，位于该第一辐射金属片41与该接地金属片40之间，其形状大致为一倒L型，其一端连接至该第二辐射金属片42之该底边422，另一端则连接至该接地金属片40之该短路点401，用以将该第一辐射金属片41及该第二辐射金属片42电气连接至接地金属片40并可调整该天线之阻抗匹配；及一馈入同轴传输线44，用以传输讯号，包含：一中心导线441，连接至该第二辐射金属片42之该馈入点424；及一外层接地导体442，连接至该接地金属片40之该接地点402。
而在本实施例中，该第二辐射金属片42之该上边421的长度大于该底边422的长度，使得该两侧边423与该第一辐射金属片41分别夹一大于90度及一小于90度之倾斜角，可用于调整该天线之第一及第二操作频带之频率比，以达成适当之无线区域网路系统频带要求。
以上在本发明说明中所述的实施例仅为说明本发明之原理及其功效，而非限制本发明。因此，本发明可在本发明的保护范围内对上述实施例进行修改及使上述实施例作各种变化。

Claims (8)

1.一种双频倒F形天线，包括有一接地金属片、一第一辐射金属片、一第二辐射金属片、一短路金属臂及一馈入同轴传输线，其特征在于：
该接地金属片包含一短路点与一接地点；
该第一辐射金属片位于该接地金属片之一边缘上方且平行于该接地金属片的边缘；
该第二辐射金属片位于该第一辐射金属片的一个末端，并位于该接地金属片的边缘上方且垂直于该接地金属片的边缘，其形状呈梯形状，具有一上边、一底边及两侧边且包含一馈入点，该上边与该第一辐射金属片连接，该馈入点位于该上边与该底边之间且靠近于该底边，而该两侧边则分别与该第一辐射金属片夹一倾斜角；
该短路金属臂，位于该第一辐射金属片与该接地金属片之间，呈一倒L形，其一端连接至该第二辐射金属片的底边，另一端则连接至该接地金属片的短路点；
该馈入同轴传输线，用以传输讯号，包含有一中心导线与一外层接地导体，该中心导线连接至该第二辐射金属片的馈入点；该外层接地导体连接至该接地金属片的接地点。
2.如权利要求1所述的双频倒F形天线，其特征在于：该第一辐射金属片与该第二辐射金属片长度之和，接近该天线较低的第一操作频带中心频率的1/4波长。
3.如权利要求1所述的双频倒F形天线，其特征在于：该第一辐射金属片与该第二辐射金属片长度之和，接近该天线较高的第二操作频带中心频率的1/2波长。
4.如权利要求1所述的双频倒F形天线，其特征在于：该第二辐射金属片的该上边的长度大于该底边的长度。
5.如权利要求1所述的双频倒F形天线，其特征在于：该第二辐射金属片的该上边的长度与该底边的长度相等。
6.如权利要求1所述的双频倒F形天线，其特征在于：该第二辐射金属片的上边的长度小于该底边的长度。
7.如权利要求1所述的双频倒F形天线，其特征在于：该接地金属片、该第一辐射金属片、该第二辐射金属片与该短路金属臂由一片单一金属片制作而成。
8.如权利要求1所述的双频倒F形天线，其特征在于：该第一辐射金属片、该第二辐射金属片与该短路金属臂是形成于一微波基板上。
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