CN101320832B

CN101320832B - 双频天线

Info

Publication number: CN101320832B
Application number: CN2007101082333A
Authority: CN
Inventors: 蔡调兴; 邱建评; 廖志威
Original assignee: Quanta Computer Inc
Current assignee: Quanta Computer Inc
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2007-06-04
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2027-06-04
Also published as: CN101320832A

Abstract

一种双频天线，设置在接地面的侧边，此双频天线包括分别操作于第一频段的二辐射部，以及设置在此二辐射部之间的寄生耦合部。其中，各辐射部包括位于此侧边上方的辐射段、由各辐射段相远离的一端延伸至此侧边的第一接地段、及由各辐射段向外延伸的信号馈入段。寄生耦合部是用以与各辐射部产生寄生耦合而操作于与第一频段不同的第二频段，且寄生耦合部包括由此侧边朝此二辐射部的辐射段延伸且位于二信号馈入段之间的第二接地段，及由第二接地段末端分别朝各辐射段方向延伸的耦合段。

Description

双频天线

技术领域

本发明是关于一种双频天线，特别是指一种适用于多天线系统的双频天线。

背景技术

在可携式电子装置，例如笔记本电脑中，为了增加无线系统接收信号的完整度及提高信息量的传送，常配置两支天线13、14，如图1所示。笔记本电脑1的盖体10内通常设有供液晶面板(图未示)组设的金属基板11，笔记本电脑1的镜头模块12(若有的话)通常固定在金属基板11的一侧边(通常为顶边)，且为了防止两天线13、14间相互干扰以及加强天线的稳固性，可操作在2.4GHz及5GHz两个频段(WLAN)的双频PIFA(平面倒F型天线)天线13、14被分别设置在镜头模块12的左右两侧，并固定在用以固定镜头模块12及金属基板11的锁固件15的一底板151上，使天线13、14分别位于锁固件15相反两端的两固定片152、153之间。

但由于天线13、14收发信号时，因为受到锁固件15两侧固定片(相当于接地面)152、153的屏蔽(边界条件改变)，导致其辐射场型受到影响而使其收发信效能下降。

另一方面，基于可携式电子装置日趋轻薄短小，或者考虑保持原有装置尺寸的情况下，增加无线系统所需的天线数量，天线的设置必需能够充分利用有限的机构设计空间。

因此，如图2所示，传统的一种适用于多天线系统的天线设计，为了将笔记本电脑的金属基板11顶缘的镜头模块12一侧的部分空间挪出供其它频段(例如WWAN)的天线系统使用，其将两个WLAN双频PIFA天线16、17共同设置在镜头模块12的另一侧(同一侧)，并除去锁固件15的设计，使两天线16、17不致受锁固件15两侧固定片的屏蔽而影响辐射效率及阻抗频宽。然而，此种天线设计由于没有锁固件提供一个基面供天线固定，所以天线稳固性较差，故天线大都只能设计成平面结构，而使得天线的空间利用率下降(少一维度)。

所以，如图3所示，另一种传统的天线设计是将天线16、17直接成形在锁固件18上，即与锁固件18一体成型，使天线16、17在机构特性上能够更加稳固，并增加天线的利用空间，但是就必需承受锁固件18的固定片181、182对天线辐射效能的影响。

所以，如何在有限空间条件下，能够将天线体积缩小，又同时使天线的辐射效能不受位于天线两侧接地面的影响，使天线与机构件的连结更为稳固而可任意变化为平面或立体结构，即为本案所欲改良的重点。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种可缩小体积并提高收发信效能的双频天线。

根据上述及其他目的，本发明提出一种双频天线，设置在接地面的侧边，此双频天线包括分别操作于第一频段的二辐射部，以及设置在此二辐射部之间的寄生耦合部。其中，各辐射部包括位于此侧边上方的辐射段、由各辐射段相远离的一端延伸至此侧边的第一接地段、及由各辐射段向外延伸的信号馈入段。寄生耦合部是用以与各辐射部产生寄生耦合而操作于与第一频段不同的第二频段，且寄生耦合部包括由此侧边朝此二辐射部的辐射段延伸且位于二信号馈入段之间的第二接地段，及由第二接地段末端分别朝各辐射段方向延伸的耦合段。借此，达到缩小体积及提高辐射效能的功效。

较佳而言，寄生耦合部的此二耦合段位于各辐射段下方，并与各辐射段之间具有界于0.5mm～3mm的间距。

较佳而言，寄生耦合部的此二耦合段位于各辐射段上方，并与各辐段之间具有界于0.5mm～3mm的间距。

较佳而言，寄生耦合部的此二耦合段位于各辐射段下方，并与各信号馈入段之间具有界于0.5mm～3mm的间距。

较佳而言，此双频天线形成在金属底板上，并通过金属底板固定在接地面的侧边，其中各辐射部的第一接地段是分别形成在金属底板相反两端的锁固片，各辐射段由各锁固片末端相对称地朝相向方向延伸，各信号馈入段由各辐射段靠近中央处朝金属底板方向延伸，且寄生耦合部的第二接地段固定在金属底板上。

其中，锁固片上设有螺孔，可供螺丝穿设以固定该金属底板。

较佳而言，第一频段是低频段，第二频段是高频段。

较佳而言，第一频段是高频段，第二频段是低频段。

较佳而言，低频段是2.4GHz，高频段是5GHz。

附图说明

图1是传统的一双频天线的形状构造及设置位置立体示意图；

图2是传统的另一双频天线的形状构造及设置位置平面示意图；

图3是传统的另一双频天线的形状构造及设置位置平面示意图；

图4是本发明双频天线的第一较佳实施例的形状构造及设置位置立体示意图；

图5是第一实施例的双频天线的形状构造及设置位置平面示意图；

图6是第一实施例的变化实施态样平面示意图；

图7是本发明双频天线的第二较佳实施例的形状构造及设置位置平面示意图；

图8是第二实施例的变化实施态样平面示意图；

图9～图15是第二实施例的其它可能变化实施态样平面示意图；

图16是第二实施例的电压驻波比数据图，其中显示辐射部43与寄生耦合部44操作在高频及低频时产生的辐射效能，以及辐射部42与寄生耦合部44操作在高频及低频时所产生的辐射效能；

图17是第二实施例的辐射部43及寄生耦合部44(左半部天线)在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面在2437MHz频率时的辐射场型测量结果；

图18是第二实施例的辐射部43及寄生耦合部44(左半部天线)在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面在5470MHz频率时的辐射场型测量结果；

图19是第二实施例的辐射部42及寄生耦合部44(右半部天线)在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面在2437MHz频率时的辐射场型测量结果；及

图20是第二实施例的辐射部42及寄生耦合部44(右半部天线)在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面在5470MHz频率时的辐射场型测量结果。

主要元件符号说明

2、5：双频天线　　　　　　3：接地面(金属基板)

4：笔记本电脑　　　　　　21、22、52、53：辐射部

23、54：寄生耦合部　　　　　　　　　31：侧边(顶缘)

41：盖体　　　　　　　　　　　　　　42：镜头模块

51：金属底板

211、221、211’、221’、522、532、522’、532’：辐射段

212、222：第一接地段

213、223、523、533：信号馈入段

231、231’：第二接地段

232、233、542、543：寄生耦合段

521、531：锁固片　　　　　　524、534：螺孔

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的多个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

参阅图4所示，是本发明双频天线的第一较佳实施例，本实施例的双频天线2是设置在接地面3的一侧边(顶缘)31。如图所示，接地面3在本实施例中实际上是设在一笔记本电脑4的盖体41上的(铝镁合金)金属基板(下称基板3)，笔记本电脑4的镜头模块42(若有的话)通常是固定在基板3的顶缘31中央处。

且为了能够在基板3的顶缘31同时设置无线网路(WLAN)天线及3G(WWAN)天线而又不会彼此相互干扰，两者通常被设在基板3的顶缘31的左右两侧，中间以镜头模块42隔开。本实施例的双频天线2即是以设在镜头模块42的左边为例(但不以此为限)，其包括两个辐射部21、22及寄生耦合部23。

参见图5所示，辐射部21、22是单频倒F型天线结构，两者左右相对称且相间隔地固定在金属基板3的顶缘31上，各辐射部21、22包括位于顶缘31上方且与顶缘31概呈平行的辐射段211、212，由各辐射段211、221相远离的一端朝顶缘31纵向延伸至顶缘31的第一接地段212、222，及由各辐射段211、221靠近中央处朝顶缘方向延伸的信号馈入段213、223。且上述辐射段211、221、第一接地段212、222及信号馈入段213、223的长度经适当调整设计，使得各辐射部21、22可以操作在频率为2.4GHz的第一频段(较低频段)。

寄生耦合部23概呈T形，其设置在辐射部21与辐射部22之间，包括由基板3顶缘31朝远离基板3方向向上概呈垂直延伸的第二接地段231，及由第二接地段231末端分别朝各辐射部21、22方向延伸的耦合段232、233，且此二耦合段232、233位于各辐射段211、221下方，并与各该辐射段211、221之间具有一间距，借此，经由适当调整设计寄生耦合部23的第二接地段231及寄生耦合段232、233的长度，以及寄生耦合部23与二辐射部21、22之间的间距，寄生耦合部23可与此二辐射部21、22产生寄生耦合而操作在频率为5GHz的第二频段(较高频段)。

此外，亦可经由适当调整辐射部21、22及寄生耦合部23的尺寸，使辐射部21、22操作在较高频段(5GHz)，而寄生耦合部23操作在较低频段(2.4GHz)。

另外，寄生耦合部23的寄生耦合段232、233除了接近辐射部21、22的辐射段211、221以寄生耦合外，寄生耦合段232、233亦可以接近辐射部21、22上电流最强的信号馈入段213、223，而达到寄生耦合的作用。

且考虑实际制程，此二耦合段232、233与各辐射段211、221(或信号馈入段213、223)之间的间距只要是界于0.5mm至3mm的范围内，即能有效控制耦合量，并借以达到天线阻抗匹配的目的。

由上述说明可知，本实施例的优点在于本实施例提供两个对称设置的PIFA型耦合部21、22操作在较低频段(2.4GHz)，再通过设置在两辐射部21、22之间的寄生耦合部23分别与辐射部21、22产生寄生耦合，而操作在较高频段(5GHz)，而达到双频天线的功能，并使两辐射部21、22能够相互靠近而缩小天线的体积，另外，由于辐射部21、22及寄生耦合部23的构造相较于传统的双频天线简单，因此较容易固定在基板3的顶缘31上，而不易产生稳固性不足的问题。

参见图6所示，是本实施例的一变化态样，两辐射部21、22的辐射段211’、221’的末段亦可向下弯折呈L型，且寄生耦合部23的第二接地段231’向上延伸至使寄生耦合段232、233位于辐射段211’、221’的末段上方，如此，只要各辐射段211’、221’末段与寄生耦合段232、233之间的间距界于0.5mm至3mm的范围内，即能有效控制耦合量，而同样可以达到寄生耦合的效果。

参见图7，其为本发明双频天线的第二较佳实施例，与第一实施例不同的是，本实施例的双频天线5与锁固机构相结合，其包括金属底板51，两辐射部52、53，以及寄生耦合部54。

金属底板51用以与基板3的顶缘31连接固定。各辐射部52、53为PIFA结构的单频天线，其包括分别形成于金属底板51相反两端的锁固片521、531，辐射段522、532及信号馈入段523、533。锁固片521、531上设有螺孔524、534，用以将金属底板51进一步锁固，锁固片521、531亦同时做为辐射部52、53的第一接地段。

辐射段522、532分别由锁固片521、531顶端与顶缘31概呈平行地相向延伸，信号馈入段523、533由辐射段522、532靠近中央处朝顶缘31方向延伸。

辐射部52、53借由适当设计尺寸，可以操作在2.4GHz的较低频段。如同第一实施例，寄生耦合部54概呈T形，其设置在两辐射部52、53之间，其与两辐射部52、53之间的间距只要界于0.5mm～3mm的范围内，即能有效控制耦合量，达到寄生耦合的效果，而操作在5GHz频段。

本实施例的优点在于双频天线5虽然是与锁固机构一体成型，但能够利用锁固机构两端的固定片521、531做为辐射部52、53的接地段，而克服了传统的锁固件的固定片会影响天线辐射场型的问题，同时，由于双频天线5的辐射部52、53向内靠拢，尺寸相较于传统的双频天线尺寸小，因此可将锁固机构两端的固定片521、531内缩，使得基板3顶缘31可以空出更多空间供较大尺寸的镜头模块或其它天线系统设置。

此外，由于双频天线5是固定在金属底板51上，稳固性佳，不易形变，因此可以善用空间而发展为立体或平面天线结构。

参见图8，其为第二实施例的变化态样，即上述辐射部52、53的辐射段522’、532’的末段亦可向下弯折呈L型，且寄生耦合部54的寄生耦合段542、543位于辐射段522’、532’的末段上方，只要各辐射段522’、532’末段与寄生耦合段542、543的间距界于0.5mm至3mm的范围内，即同样可以达到寄生耦合的效果。

参见图9～图15，是上述实施例的辐射段522、532与寄生耦合段542、543之间可能的变化态样。只要两者的间距是在0.5mm至3mm的范围内，即能有效控制耦合量，达到天线阻抗匹配的目的，而产生寄生耦合的效果。

参见图16，是第二实施例的电压驻波比(VSWR)实验测量结果，其在频率2.4GHz～2.48GHz之间以及频率5.15GHz～5.85GHz之间所测量到的总辐射功率及辐射效能的数据如表1所列。由实验结果可知，双频天线4不论操作在低频段(2.4GHz)或高频段(5GHz)，其电压驻波比值都在2以下，符合天线辐射效能的要求。

参见图17，是第二实施例的辐射部53及寄生耦合部54(左半部天线)在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面在2437MHz频率时的辐射场型测量结果。

参见图18，是第二实施例的辐射部53及寄生耦合部54(左半部天线)在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面在5470MHz频率时的辐射场型测量结果。

参见图19，是第二实施例的辐射部52及寄生耦合部54(右半部天线)在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面在2437MHz频率时的辐射场型测量结果。

参见图20，是第二实施例的辐射部52及寄生耦合部54(右半部天线)在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面在5470MHz频率时的辐射场型测量结果。

由图17～图20测量结果可知，本实施例的双频天线4在各测量平面上皆产生大致全向性的辐射场型，而能够满足无线区域网路系统的操作需求。

表1

由上述说明可知，本发明的双频天线可视所设置的电子装置的机构设计，而选择单独固定在金属基板上或与锁固机构件一体成型，当双频天线是单独固定时，本发明借由两个对称设置的单频PIFA型耦合部21、22操作在第一频段(2.4GHz或5GHz)，并在两辐射部21、22之间设置寄生耦合部23与辐射部21、22产生寄生耦合，而操作在第二频段(5GHz或2.4GHz)，达到双频天线的功能，并使两辐射部21、22能够相互靠近而缩小天线的体积，使得基板3顶缘31可以空出更多空间供其它元件组设。而当双频天线5与锁固机构一体成型时，更可利用锁固机构两端的固定片做为辐射部的接地段，解决了传统的锁固件的固定片会影响天线辐射场型的问题，且因为双频天线是一体成型在锁固件上，稳固性佳，不易形变，所以可以发展为立体或平面结构，而能够进一步善用有限空间。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围内。

Claims

1.一种双频天线，设置在一接地面的一侧边，包括：

二辐射部，相间隔且相对称地设置在该侧边，用以分别操作于一第一频段，各该辐射部包括与该侧边相间隔地位于该侧边上方的一辐射段、由各该辐射段相远离的一端纵向延伸至该侧边的一第一接地段、及由各该辐射段向下延伸的一信号馈入段；以及

一寄生耦合部，设置在该二辐射部之间，用以与各该辐射部产生寄生耦合以操作于一第二频段，该寄生耦合部包括由该侧边朝该二辐射部的辐射段延伸且位于该二信号馈入段之间的一第二接地段，及由该第二接地段末端分别朝各该辐射段方向延伸的二耦合段。

2.根据权利要求1所述的双频天线，其中该寄生耦合部的该二耦合段位于各该辐射段下方，并与各该辐射段之间具有界于0.5mm～3mm的一间距。

3.根据权利要求1所述的双频天线，其中该寄生耦合部的该二耦合段位于各该辐射段上方，并与各该辐射段之间具有界于0.5mm～3mm的一间距。

4.根据权利要求1所述的双频天线，其中该寄生耦合部的该二耦合段位于各该辐射段下方，并与各该信号馈入段之间具有界于0.5mm～3mm的一间距。

5.根据权利要求1所述的双频天线，还包括一金属底板，该金属底板用以固定在该接地面的一侧边，其中各该辐射部的该第一接地段是分别形成在该金属底板相反两端的一锁固片，各该辐射段由各该锁固片末端相对称地朝相向方向延伸，各该信号馈入段由各该辐射段靠近各该辐射段的中央处朝该金属底板的方向延伸，且该寄生耦合部的该第二接地段固定在该金属底板上。

6.根据权利要求5所述的双频天线，其中该锁固片上设有一螺孔，可供一螺丝穿设以固定该金属底板。

7.根据权利要求1所述的双频天线，其中该第一频段是低频段，该第二频段是高频段。

8.根据权利要求1所述的双频天线，其中该第一频段是高频段，该第二频段是低频段。

9.根据权利要求7或8所述的双频天线，其中该低频段是2.4GHz，该高频段是5GHz。