CN101106211A - 双回路多频天线 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种双回路多频天线，是以一具有长短不等长侧边的T型金属辐射体作为主体，配合两接地的L型金属辐射体，以形成两个回路天线，可分别产生高频与低频操作模态，本发明利用双向式的结构，使多频天线在高频处具有足够的频宽，同时又兼具低频的使用需求，以符合DCS/PCS/UMTS高频、AMPS/GSM低频的频带之系统需求。
Description
技术领域
本发明为一种双回路多频天线，尤其是一种以一具有长短不等长侧边的T型金属辐射体作为主体，配合两接地的L型金属辐射体，以形成两个回路天线的多频天线。
技术背景
个人移动通讯在无线电通讯工业中，早已展示了其庞大的潜力与商机，在其演进过程中，发展出许多的系统，它们所采用的技术与频道不尽相同，也各自在不同的地区和市场中，占有一席之地，但这个现象也对系统供货商和消费者产生了困扰和不便，其中一项很重要的一点就是不同的系统使用了不同的频率，譬如GSM900、DCS1800及PCS1900。
为了使使用者更方便，业界投入大量的人力来开发多频手机，然而其中所需克服的困难中首推天线，天线可说是无线通讯中的始点与终点，其中所要满足的求包括有：
1.频率及频宽
2.天线辐射场型与极化的配合
加上近年来电子产品的设计趋势是轻、薄、短、小，移动电话亦不例外，连带影响移动电话中天线的设计，平面倒F型天线(Planar Inverted-FAntenna，PIFA)已渐感不符越来越多频宽的需求。现阶段针对多频天线的技术，以美国专利第6,943,730号为之代表，该专利案所揭示的天线技术为一种低侧、多频、多频带型的电容负载磁性双极天线(CLMD)，请参见图1所示，该天线10是利用两顶板12，14与馈入线连接的底板16产生感应共振20，22，以符合低频的GSM和高频的PCS频道。在该说明书中有叙述，为求增加频宽，由两组以上顶板一起作用才能达到更佳的多频效果。如此一来，在产品有限的组件容置空间内，并不适合这样的结构。
另外一种达到多频操作目的的天线则如图2所示，该天线包括第一辐射部A、第二辐射部B及接地部C，第一辐射部A与第二辐射部B系分别从接地部C相同端缘的相对二侧缘上延伸出。第一辐射部A包括与接地部C平行之第一导电片A1和连接第一导电片A1与接地部C之第一连接部A2，第二辐射部B包括与接地部C平行之第二导电片B1和连接第二导电片B1与接地部C之第二连接部B2。其中，第一导电片A1与第二导电片B1系各别自第一连接部A2与第二连接部B2向同一方向延伸设置。
上述天线虽可以形成多频的操作，但是却具有以下的缺点：该第一连接部A2与第二连接部B2的距离过近，因此在高频的频宽不符合需求；同时由于该第一连接部A2与第二连接部B2的距离过近，且第一导电片A1与第二导电片B1系各别自第一连接部A2与第二连接部B2向同一方向延伸设置，因此第一辐射部A与第二辐射部B在弯折时会产生制作上的困难度，同时在馈线焊接至第一导电片上时，亦会较为困难。
本发明主要是针对上述问题所提出的研发设计，可大幅提升多频的高频频宽，同时在天线的制作难度上又予以简单化。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种双回路多频天线，藉由在回路中的耦合作用增加天线的电容性，可使多频天线在高频处具有缩小化及宽频的特性，以达到1710-2170MHz的频宽，符合DCS、PCS、UMTS等系统频宽的使用需求。
本发明的另一目的在于提供一种双回路多频天线，藉由在回路中的耦合作用增加天线的电容性，可使多频天线在低频处具有缩小化及宽频的特性，以达到824-960MHz的频宽，符合AMPS、GSM等系统频宽的使用需求。
本发明的又一目的在于提供一种双回路多频天线，是以一具有长短不等长侧边的T型金属辐射体配合两接地的L型金属辐射体，以形成两个回路天线，藉由在回路中加入耦合电容的方式以达到调整频率及阻抗匹配的效果。
为达上述目的，本发明是藉由下述技术特征来实现上述目的，本发明多频天线的主要架构是以一具有长短不等长侧边的T型金属辐射体作为主体，配合两接地的L型金属辐射体，一接地金属面及一馈入线所组成，以形成两个回路天线。而该T型金属辐射体则是藉由馈入线的连接呈悬空状态，其横向侧边与两L型金属辐射体的未接地边(横向侧边)呈一间距的平行态；当馈入线输入电流后，藉由T型金属辐射体的长横侧边与一L型金属辐射体的横向侧边之电容耦合作用形成低频的回路天线；在此同时，藉由T型金属辐射体的短横侧边与一L型金属辐射体的横向侧边之电容耦合作用形成高频的回路天线。
本发明藉由一T型金属辐射体的长短不等长侧边分别与接地的L型金属辐射体形成不互相干扰的回路天线，产生多频段接收，除了可以增加频宽外，更具有显著的降频效果；同时，因只利用T型金属辐射体与两L型金属辐射体的结构就能达成多频的功能，大幅降低了产品的制作难度与成本。
附图说明
图1为已知多频天线的立体示意图一。
图2为又一已知多频天线的立体示意图一。
图3为本发明第一实施例的天线立体示意图。
图4为本发明第一实施例天线的返回损失(Return loss)测量图。
图5为本发明的天线操作特性示意图。
图6为本发明的第二实施例的天线立体示意图。
图7为本发明的第三实施例的天线结构示意图。
图8为本发明的第四实施例的天线结构示意图。
图9为本发明的第五实施例的天线结构示意图。
具体实施方式
为使审查人员进一步了解本发明的内容，通过以下实施例进行说明。
请参阅图3，图3是本发明的第一实施例，该多频天线由一T型金属辐射体3、两L型金属辐射体的一第一导体臂5、一第二导体臂6、一接地金属面4及一馈入线9所组成，其中，T型金属辐射体3在本实施例中以悬空的方式呈现，即未与接地金属面4相接触，但T型金属辐射体3的直侧边31的底端311与馈入线9的信号正端91相接，以便传输电信号至T型金属辐射体3，而馈入线9的信号负端92则与接地金属面4电气连接。
两L型金属辐射体的第一导体臂5、第二导体臂6为相向设立，其长侧边51、61为互相指向，并与T型金属辐射体3的横侧边32各保持一适当空隙的距离，且与T型金属辐射体3的横侧边32成平行态，在本实施例中，第一导体臂5的长侧边51与T型金属辐射体3的长横侧边321成平行态、第二导体臂6长侧边61与T型金属辐射体3的短横侧边322成平行态；而其短侧边52、62分别与接地金属面4相接形成接地状态。前述的L型金属辐射体的第一导体臂5、第二导体臂6的长侧边51、61与T型金属辐射体3的的横侧边32为横向的平行，但这并不对本发明做限制解释，在其它的实施态样中L型金属辐射体的第一导体臂5、第二导体臂6的长侧边51、61与T型金属辐射体3的的横侧边32为纵向的平行。
当馈入线9的信号正端91将电气信号自T型金属辐射体3的直侧边31的底端311传入后，T型金属辐射体3的长横侧边321与第一导体臂5的长侧边51产生电容耦合作用形成一低频的回路天线，在此同时，T型金属辐射体3的短横侧边322与第二导体臂6长侧边61产生电容耦合作用形成高频的回路天线，形成两个频带的操作模式。
请配合参考下表的数据与图4所示：
| 频率 | 指向性(dBi) | 辐射效率(％) | 增益最大值(dBi) |
| 824 | 3.82 | 25.31 | -2.15 |
| 836 | 3.38 | 25.64 | -2.53 |
| 849 | 4.41 | 25.06 | -1.60 |
| 869 | 4.96 | 40.55 | 1.04 |
| 880 | 4.63 | 41.25 | 0.78 |
| 894 | 4.39 | 44.83 | 0.91 |
| 900 | 4.51 | 47.12 | 1.25 |
| 915 | 4.52 | 46.14 | 1.16 |
| 925 | 3.81 | 47.19 | 0.55 |
| 940 | 4.18 | 39.39 | 0.13 |
| 960 | 4.35 | 35.46 | -0.16 |
| 1710 | 5.71 | 74.09 | 4.40 |
| 1750 | 4.22 | 68.59 | 2.59 |
| 1785 | 5.51 | 70.22 | 3.98 |
| 1805 | 5.43 | 66.15 | 3.63 |
| 1840 | 4.29 | 68.48 | 2.65 |
| 1850 | 4.06 | 70.26 | 2.53 |
| 1880 | 3.67 | 71.21 | 2.19 |
| 1910 | 4.73 | 67.83 | 3.04 |
| 1920 | 4.88 | 69.27 | 3.28 |
| 1930 | 4.57 | 64.65 | 2.67 |
| 1950 | 4.75 | 66.04 | 2.95 |
| 1960 | 4.51 | 65.15 | 2.65 |
| 1980 | 3.83 | 58.51 | 1.51 |
| 1990 | 3.43 | 60.46 | 1.24 |
| 2110 | 5.46 | 44.28 | 1.92 |
| 2140 | 2.97 | 48.88 | -0.14 |
| 2170 | 3.64 | 50.08 | 0.63 |
增益最大值＝指向性×辐射效率
由以上的数据可知本发明在低频与高频皆产生很好的操作特性，能符合AMPS、GSM、DCS、PCS、UMTS等频带。参见图4，图4系为本发明第一实施例的多频天线的信号返回损失(Return loss)测量图，由图4可知，本天线可产生二个操作频段，在低频频段与高频频段之操作频宽皆满足需求，天线特性十分优异。
如图5所示为本发明天线的操作特性表示，当电气信号自T型金属辐射体3的直侧边31的底端311传入后，T型金属辐射体3的直侧边31、长横侧边321与第一导体臂5的长侧边51、短侧边52及接地金属面4形成一较长回路电流路径81，该回路路径81形成一低频之回路天线，可使得该天线产生一低频之共振模态，于该回路路径81中并包含一耦合电容71，该耦合电容71可有效降低频率、调整阻抗匹配并经由适当距离可增加天线频宽以达成824-960MHz的频宽，符合AMPS、GSM等系统频宽的使用需求；在此同时，T型金属辐射体3的直侧边31、短横侧边322与第二导体臂6长侧边61、短侧边62及接地金属面4亦形成一较短回路电流路径82，该回路路径82形成一高频之回路天线，可使得该天线产生一高频之共振模态，于该回路路径82中并包含一耦合电容72，该耦合电容72可有效降低频率、调整阻抗匹配并经由适当距离可增加天线频宽以达成1710-2170MHz的频宽，符合DCS、PCS、UMTS等系统频宽的使用需求。
请参阅图6，图6所示是本发明的第二实施例，该多频天线由一T型金属辐射体3、两L型金属辐射体的一第一导体臂5、一第二导体臂6、一接地金属面4及一馈入线9所组成，其中该T型金属辐射体3、该第一导体臂5及该第二导体臂6皆为长条状之金属圆柱。该T型金属辐射体3在本实施例中以悬空的方式呈现，即未与接地金属面4相接触，但T型金属辐射体3的直侧边31的底端311与馈入线9的信号正端91相接，以便传输电信号至T型金属辐射体3，而馈入线9的信号负端92则与接地金属面4电气连接。
两L型金属辐射体的第一导体臂5、第二导体臂6为相向设立，其长侧边51、61为互相指向，并与T型金属辐射体3的横侧边32各保持一适当空隙的距离，且与T型金属辐射体3的横侧边32成平行态，在本实施例中，第一导体臂5的长侧边51与T型金属辐射体3的长横侧边321成平行态、第二导体臂6长侧边61与T型金属辐射体3的短横侧边322成平行态；而其短侧边52、62分别与接地金属面4相接形成接地状态。当馈入线9的信号正端91将电气信号自T型金属辐射体3的直侧边31的底端311传入后，T型金属辐射体3的长横侧边321与第一导体臂5的长侧边51产生电容耦合作用形成一低频的回路天线，在此同时，T型金属辐射体3的短横侧边322与第二导体臂6长侧边61产生电容耦合作用形成高频的回路天线，形成两个频带的操作模式。
请参阅图7，图7所示是本发明第三实施例，该多频天线由一T型金属辐射体3、两L型金属辐射体的一第一导体臂5、一第二导体臂6、一接地金属面4及一馈入线9所组成，其中该T型金属辐射体3、该第一导体臂5、该第二导体臂6及该接地金属面4皆为冲压制成之金属片。该T型金属辐射体3在本实施例中以悬空的方式呈现，即未与接地金属面4相接触，但T型金属辐射体3的直侧边31的底端311与馈入线9的信号正端91相接，以便传输电信号至T型金属辐射体3，而馈入线9的信号负端92则与接地金属面4电气连接。
两L型金属辐射体的第一导体臂5、第二导体臂6为相向设立，其长侧边51、61为互相指向，并与T型金属辐射体3的横侧边32各保持一适当空隙的距离，且与T型金属辐射体3的横侧边32成平行态，在本实施例中，第一导体臂5的长侧边51与T型金属辐射体3的长横侧边321成平行态、第二导体臂6长侧边61与T型金属辐射体3的短横侧边322成平行态；而其短侧边52、62分别与接地金属面4相接形成接地状态。当馈入线9的信号正端91将电气信号自T型金属辐射体3的直侧边31的底端311传入后，T型金属辐射体3的长横侧边321与第一导体臂5的长侧边51产生电容耦合作用形成一低频的回路天线，在此同时，T型金属辐射体3的短横侧边322与第二导体臂6长侧边61产生电容耦合作用形成高频的回路天线，形成两个频带的操作模式。
请参阅图8，图8所示是本发明第四实施例，该多频天线由一微波介质2、一T型金属辐射体3、两L型金属辐射体的一第一导体臂5、一第二导体臂6、一接地金属面4及一馈入线9所组成，其中该T型金属辐射体3、该第一导体臂5、该第二导体臂6及该接地金属面4皆以印刷或蚀刻方式黏着于该微波介质2上。该T型金属辐射体3在本实施例中以悬空的方式呈现，即未与接地金属面4相接触，但T型金属辐射体3的直侧边31的底端311与馈入线9的信号正端91相接，以便传输电信号至T型金属辐射体3，而馈入线9的信号负端92则与接地金属面4电气连接。
两L型金属辐射体的第一导体臂5、第二导体臂6为相向设立，其长侧边51、61为互相指向，并与T型金属辐射体3的横侧边32各保持一适当空隙的距离，且与T型金属辐射体3的横侧边32成平行态，在本实施例中，第一导体臂5的长侧边51与T型金属辐射体3的长横侧边321成平行态、第二导体臂6长侧边61与T型金属辐射体3的短横侧边322成平行态；而其短侧边52、62分别与接地金属面4相接形成接地状态。当馈入线9的信号正端91将电气信号自T型金属辐射体3的直侧边31的底端311传入后，T型金属辐射体3的长横侧边321与第一导体臂5的长侧边51产生电容耦合作用形成一低频的回路天线，在此同时，T型金属辐射体3的短横侧边322与第二导体臂6长侧边61产生电容耦合作用形成高频的回路天线，形成两个频带的操作模式。
请参阅图9，图9是本发明第五实施例，该多频天线由一T型金属辐射体3、两L型金属辐射体的一第一导体臂5、一第二导体臂6、一接地金属面4及一馈入线9所组成，其中该T型金属辐射体3之长横侧边321、短横侧边322、该第一导体臂5之长侧边51及该第二导体臂6之长侧边61皆为末端加宽之梯形金属面。该T型金属辐射体3在本实施例中以悬空的方式呈现，即未与接地金属面4相接触，但T型金属辐射体3的直侧边31的底端311与馈入线9的信号正端91相接，以便传输电信号至T型金属辐射体3，而馈入线9的信号负端92则与接地金属面4电气连接。
两L型金属辐射体的第一导体臂5、第二导体臂6为相向设立，其长侧边51、61为互相指向，并与T型金属辐射体3的横侧边32各保持一适当空隙的距离，且与T型金属辐射体3的横侧边32成平行态，在本实施例中，第一导体臂5的长侧边51与T型金属辐射体3的长横侧边321成平行态、第二导体臂6长侧边61与T型金属辐射体3的短横侧边322成平行态；而其短侧边52、62分别与接地金属面4相接形成接地状态。当馈入线9的信号正端91将电气信号自T型金属辐射体3的直侧边31的底端311传入后，T型金属辐射体3的长横侧边321与第一导体臂5的长侧边51产生电容耦合作用形成一低频的回路天线，其中该T型金属辐射体3之长横侧边321与第一导体臂5之长侧边51皆为末端加宽之梯形金属面，因此可有效增加电容耦合之电容性；在此同时，T型金属辐射体3的短横侧边322与第二导体臂6的长侧边61产生电容耦合作用形成高频的回路天线，其中该T型金属辐射体3之短横侧边322与第二导体臂6之长侧边61皆为末端加宽之梯形金属面，可有效增加电容耦合之电容性，该两回路天线形成两个频带的操作模式。
在本发明中，T型金属辐射体3与两L型金属辐射体5、6的结构，除了如图式的扁平态外，还可以其它形式表现，如为圆柱态，但这并不对本发明做限制解释。同时，扁平态的结构，除了如图式的直立态外，还可以其它形式表现，如为横平态，但这并不对本发明做限制解释。
本发明的实施例并非用以局限本发明的保护范围，任何熟悉此技术者所作的各种修改、更动与润饰，在不脱离本发明的精神范围内，均在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (12)
1.一种双回路多频天线，由一T型金属辐射体、两L型金属辐射体、一接地金属面及一馈入线所组成；其特征在于：
所述T型金属辐射体具有长短不等的两横侧边及一直侧边，并以悬空的方式呈现，即未与接地金属面相接触，所述T型金属辐射体的直侧边的底端与馈入线的信号正端相接，以便传输电讯至T型金属辐射体，而所述馈入线的信号负端则与接地金属面电气连接；
所述两L型金属辐射体包含一第一导体臂及一第二导体臂，所述第一导体臂、第二导体臂为相向设立，并各具有一长侧边及一短侧边，其长侧边为互相指向，并与T型金属辐射体的横侧边各保持一适当空隙的距离，且与T型金属辐射体的横侧边成平行态；而其短侧边则分别与接地金属面相接形成接地状态。
2.如权利要求1所述的双回路多频天线，其特征在于，所述第一导体臂的长侧边与所述T型金属辐射体的长横侧边成平行态；所述第二导体臂长侧边与所述T型金属辐射体的短横侧边成平行态。
3.如权利要求1所述的双回路多频天线，其特征在于，所述L型金属辐射体的第一导体臂、第二导体臂的长侧边与所述T型金属辐射体的的横侧边为横向的平行。
4.如权利要求1所述的双回路多频天线，其特征在于，所述L型金属辐射体的第一导体臂、第二导体臂的长侧边与所述T型金属辐射体的的横侧边为纵向的平行。
5.如权利要求1所述的双回路多频天线，其特征在于，当所述馈入线的信号正端将电气信号自所述T型金属辐射体的直侧边的底端传入后，所述T型金属辐射体的长横侧边与所述第一导体臂的长侧边产生电容耦合作用形成低频的回路天线。
6.如权利要求1所述的双回路多频天线，其特征在于，当所述馈入线的信号正端将电气信号自所述T型金属辐射体的直侧边的底端传入后，所述T型金属辐射体的短横侧边与所述第二导体臂长侧边产生电容耦合作用形成高频的回路天线。
7.一种双回路多频天线，由一微波介质、一T型金属辐射体、两L型金属辐射体、一接地金属面及一馈入线所组成，其中所述T型金属辐射体、所述两L型金属辐射体及所述接地金属面皆以印刷或蚀刻方式黏着于所述微波介质上；其特征在于：
所述T型金属辐射体具有长短不等的两横侧边及一直侧边，并以悬空的方式呈现，即未与接地金属面相接触，所述T型金属辐射体的直侧边的底端与馈入线的信号正端相接，以便传输电讯至所述T型金属辐射体，而所述馈入线的信号负端则与接地金属面电气连接；
所述两L型金属辐射体包含一第一导体臂及一第二导体臂，所述第一导体臂、第二导体臂为相向设立，并各具有一长侧边及一短侧边，其长侧边为互相指向，并与所述T型金属辐射体的横侧边各保持一适当空隙的距离，且与所述T型金属辐射体的横侧边成平行态；而其短侧边则分别与接地金属面相接形成接地状态。
8.如权利要求7所述的双回路多频天线，其特征在于，所述第一导体臂的长侧边与所述T型金属辐射体的长横侧边成平行态；所述第二导体臂长侧边与所述T型金属辐射体的短横侧边成平行态。
9.如权利要求7所述的双回路多频天线，其特征在于，所述L型金属辐射体的第一导体臂、第二导体臂的长侧边与所述T型金属辐射体的的横侧边为横向的平行。
10.如权利要求7所述的双回路多频天线，其特征在于，所述L型金属辐射体的第一导体臂、第二导体臂的长侧边与所述T型金属辐射体的的横侧边为纵向的平行。
11.如权利要求7所述的双回路多频天线，其特征在于，当所述馈入线的信号正端将电气信号自T型金属辐射体的直侧边的底端传入后，所述T型金属辐射体的长横侧边与所述第一导体臂的长侧边产生电容耦合作用形成低频的回路天线。
12.如权利要求7所述的双回路多频天线，其特征在于，当所述馈入线的信号正端将电气信号自T型金属辐射体的直侧边的底端传入后，所述T型金属辐射体的短横侧边与所述第二导体臂长侧边产生电容耦合作用形成高频的回路天线。
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