CN101043100B - 一种具有槽型导体与带状导体的多频天线 - Google Patents

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Abstract

一种可用于无线通讯系统的多频天线，包含有一金属平板，其上并具有一槽沟。该槽沟是用来传送与接收一第一频带的无线电讯号，该槽沟的长度是与该第一频带相对应。该天线并包含有一金属导带，连接至该金属平板，以传送与接收一第二频带的无线电讯号。该金属导带可为一L形，且其中一水平段的长度与该第二频带相对应。

Description

一种具有槽型导体与带状导体的多频天线
本申请是2002年3月18日向中国专利局提出的申请号为02107599.9的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明是关于一种多频天线(multi frequency antenna)，特别是一种具有一槽型(slot-type)导体与一带状(strip-shaped)导体的多频天线。
背景技术
近年来，在各种移动通讯装置的应用上，天线的需求迅速地增加，为了要提升天线的使用性及其多功能性，往往希望一个天线能够在两个或多个分开的频带(frequency band)下操作。此外，亦需要减小天线的体积，以符合今日无线装置轻量化的需求。
在美国专利第6,195,048号中已披露了一种多频的平板式倒F型天线(planar inverted F antenna，PIFA)。请参考图1，图1为传统多频的平板式倒F型天线10的示意图。天线10具有一发射导体(emission conductor)12，用来传送与接收无线电讯号，而发射导体12则包含有一第一发射导体17与一第二发射导体18，分别可于不同的频带下谐振。发射导体12上并有一被去除的区域12b，可将第一发射导体17与第二发射导体18隔开。在此种结构下，天线10能够接收两种不同频带的无线电电波，分别一第一频带与一第二频带，其中该第一频带是由第一发射导体17的形状来决定，而第二频带是由第二发射导体18的形状来决定。
如图所示，第一发射导体17具有一谐振长度LA，而第二发射导体18则具有一谐振长度LB。发射导体12的一端经由一短路板(short-circuitplate)13连接至一接地导体(ground conductor)11，其中所需的电力是由一电力馈入源(power feeding source)15所提供，并借由一同轴馈入线(coaxialfeeding line)14将电力供应至发射导体12上的一个馈入点(feeding point)12a，其中同轴馈入线14是由接地导体11上的一个孔洞11a中穿过。
借由此种结构，天线10会在一第一频宽下谐振，其中该第一频宽是对应于第一发射导体17上的长度LA，且LA约略为该第一频率下波长λ1的四分之一，亦即λ1/4。天线10也会在一第二频宽下谐振，其中该第二频宽是对应于第二发射导体18上的长度LB，且LB约略为该第一频率下波长λ2的四分之一，亦即λ2/4。因此，借由第一发射导体17与第二发射导体18，天线10能够接近两个频宽的无线电波。
然而，在传统天线10中，连接发射导体12的一端与接地导体11时会使用到短路板13，而短路板13的使用则会造成传统天线10增加一额外的高度需求，连带影响天线10的体积。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有一槽型导体与一带状导体的多频天线以解决上述问题。
本发明披露一种多频天线，其包含有一具有槽沟的金属平板，该槽沟是用来接收与传送一第一频宽的无线电讯号，该天线另包含有一金属导带，连接于该金属平板，用以传送与接收一第二频宽的无线电讯号。
本发明的天线可借由其上的槽沟与金属导带，用一较小的高度来达到多频传送/接收的功能需求，以克服传统天线的缺点。
附图说明
图1为传统多频的平板式倒F型天线的示意图。
图2为本发明的第一实施例中一种具有一槽型导体与一带状导体的多频天线的示意图。
图3至图8分别为本发明第二实施例至第七实施例中多频天线的示意图。
图中符号说明
10、20、40、60天线11、38、50接地导体
72、73、80
11a孔洞          12发射导体
12a馈入点        13短路板
14、32、70馈入线              15电力馈入源
17第一发射导体                18第二发射导体
21、41、61金属平板            22、48、62槽沟
24、42、64、82L形导带         26、44、66水平导带
28、46、68垂直导带            30馈入导带
34、35、36侧导带             74金属导带
76、84延伸截面               78、86谐振截面
具体实施方式
请参考图2，图2为本发明第一实施例中一多频天线20的示意图。多频天线20包含有一金属平板21，其上具有一槽沟(slot)22，用以传送/接收一第一频带内的无线电讯号。槽沟22的长度L1约略为λ1/2，其中λ1为该第一频带内无线电讯号的波长。在这种状况下，虽然槽沟22的长度L1是对应于第一频宽内无线电讯号波长的一半，然而亦可用其他参数来与无线电讯号的波长对应，例如可对应至波长的四分之一。
天线20另包含有一馈入导带(feed strip)30，连接于金属平板21上，并有一L形导带(L-shaped strip)24连接于金属平板21上。馈入导带30与L形导带24均由可导电的金属所制成。一馈入线(feed line)32跨过槽沟22连结到馈入导带30上，可用来将无线电讯号馈送至馈入导带30以及接收来自馈入导带306的无线电讯号。L型导带24中包含了一长度为L2的水平导带(horizontal strip)26与一垂直导带(vertical strip)28。垂直导带28的一端连接到金属平板21，在此实施例中，虽然L型导带24上的垂直导带28与馈入导带30均连接至金属平板21上的同一侧，然而本发明并不限于此，若垂直导带28与馈入导带30分别位于金属平板21的不同侧，亦可达到同样的功效。水平导带26是用于传送/接收一第二频带内的无线电讯号，且水平导带266的长度约为λ2/4，其中λ2为该第二频带内无线电波的波长。
在金属平板21上设有三个侧导带(side strip)34、35及36以及一接地导带(ground strip)38，围绕于槽沟22周围，以使槽沟22形成一长方形。在本发明的第一实施例中，可借由弯曲金属平板21，使接地导带38位于与侧导带34、35及36的不同平面上。其中，金属平板21可视尺寸上的需求而弯曲成任意角度，或者不做任何弯曲。
相较于传统技术中天线10的结构，本发明天线20的不同处在于能利用槽沟22与L形导带24来进行无线电讯号的传送与接收。本发明是以与传统天线10类似的方法，借由L形导带24与馈入导带30来构成一天线结构，且其功能也与倒F型天线相类似，可传送/接收与L2(亦即λ2/4)相对应的无线电讯号，然而本发明的天线20另使用到了槽沟22来传送与接收与L1(亦即λ1/2)相对应的无线电讯号。不同于传统技术中仅使用PIFA结构来组成一多频天线，本发明的天线20是结合倒F型天线结构与开槽天线结构以形成另一型式的多频天线。由于在第一实施例中，L型导带24是形成于槽沟22内，因此槽沟22的长度L1明显大于水平导带26的长度L2。
请参考图3，图3为本发明第二种多频天线40的示意图。如同先前所示，多频天线40包含有一金属平板41，其上具有一槽沟48，而且槽沟48内有一L形导带42，其中L形导带42可分为一水平导带44与一垂直导带46。此外，金属平板41包含有一接地导带50，位于槽沟48的一侧。天线40大致与图2所示的天线20近似，但具有以下两点差异。首先，本实施例中金属平板41上的接地导体50并未弯曲，除此之外，L形导带42的位置亦有所不同，其中，本实施例中的L形导带42是连接至金属平板41上的接地导带50上，事实上，L形导带42可连接至金属平板41上的任何部位。此外，虽然本实施例中所用的是一L形导带42，然而只要能使波产生谐振，并满足所需的通讯频率特性，L形导带42仍可具有其他的形状或尺寸，例如可与槽沟48平行、或形成一三维的夹角，亦不限定是否与槽沟48位于同一平面上。
请参考图4，并与图2相对照。图4是本发明第三种多频天线60的示意图。与先前相似的，多频天线60同样包含有一槽沟62，且槽沟62内有一L形导带64，其上具有一水平导带66与一垂直导带68。然而，不同之处在于天线20具有一额外的馈入导带30，而天线60并没有。相反地，天线60利用L形导带64达成第一实施例中馈入导带30与L形导带24的功能。请注意L形导带64中具有一馈入线70连结到垂直导带68以传送及接收无线电讯号。由于水平导带66将决定一第二频带，因此可利用垂直导带68直接连接到馈入线70，以形成一种较简单的天线60设计。
除了以上三种实施例外，本发明的多频天线亦可借由其他方式完成，举例而言，槽沟的形状并不限于长方形，只要能维持频率特性，亦可以使用其他需要的形状。此外，借由在天线中额外加入其它狭长的导带，将可传送/接收超过两个频带的讯号，以完成一双频天线或多频天线的设计。
请参考图5，图5为本发明第四种多频天线72的示意图。一L形金属导带74具有一延伸截面76，连接到一金属平板21。金属导带74中包含有一谐振截面78，连接到延伸截面76。天线72与其他天线的主要差异之处在于金属导带74是位于槽沟22外，且是位于一三维空间内，而不像之前位于一平面上。谐振截面78具有一长度L3，对应于一可为金属导带74传送/接收无线电讯号的频率。与之前相同的，沟槽22的长度L1将用于接收/传送另一频率的无线电讯号。因此，图5中的天线74为一双频天线。
请参考图6，图6为本发明第五种多频天线73的示意图。天线73是将图2中天线20与图5中天线72的特征相结合。与天线72相较，主要差异在于L形导带24处有所不同。借由使用沟槽22、L形导带24与金属导带74，天线73能够传送/接收三个频率的无线电讯号。此外，并可于天线73中额外再增设其它金属导带74，以传送/接收更多不同频率的无线电讯号。图5与图6显示了本发明中另一种形成多频天线的方法。虽然金属导带74的使用会增加天线72与73的体积，然而却可提供天线72与73一种设计上的选择。
请参考图7，图7为本发明第六种天线80的示意图。在此实施例中，显示了一种将L形导带82置于槽沟62之外的设计。L形导带82具有一延伸的截面84，其一端连接到金属平板61的一截面上，L形导带82并有一谐振截面86，用于传送/接收与谐振截面86的长度14相对应的无线电讯号。天线80借由使用L形导带82与槽沟62一同组成一双频天线。
请参考图8，图8为本发明第七实施例中多频天线81的示意图。天线81是结合了图4中天线60与图7中天线80的特点，也就是说，天线81可使用外部L形导带82、L形导带64与槽沟62以传送/接收三种频率的讯号。此外，并可再加入额外的L形导带82以增加所能传送/接收的频率个数。虽然外部L形导带82的使用会增加天线81的表面积，然而却能提供天线81一种额外的选择性设计。为了将天线81的体积最小化，在不影响槽沟62内L形导带64的状况下，最好能将外部L形导带82置于槽沟62内。
相较于传统技术中所用的天线为纯粹的平板式倒F型天线结构，本发明中的多频天线则同时使用到了槽沟与金属导带，其中槽沟是具有与开槽天线类似的功效，而金属导带则可视为倒F型天线中的一个变化，因此，本发明能够以一较小的高度形成一多频天线，以达到降低天线体积的目的
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，均应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种用于无线通讯系统的多频天线，其包含有：
一金属平板，其具有一槽沟，用来限定一开槽天线，以传送与接收一第一频带的无线电讯号；以及
一金属导带，连接于该槽沟周围的金属平板上，用来传送与接收一第二频带的无线电讯号；
一馈入导带位于该槽沟中，该馈入导带的一端是连接至该金属平板以馈送无线电讯号。
2.如权利要求1所述的多频天线，其中该金属平板具有四个侧导带，该槽沟是形成于该四个侧导带中，并为一方形槽沟。
3.如权利要求2所述的多频天线，其中该馈入导带与该金属导带是连接于该金属平板的同一个侧导带上。
4.如权利要求2所述的多频天线，其中该馈入导带与该金属导带分别连接于该金属平板的不同侧导带上。
5.如权利要求2所述的多频天线，其中该四个侧导带中的一个侧导带是一接地导带。
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