CN101364671A - 多频带天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多频带天线装置，应用于一无线通信装置，该多频带天线装置至少包含：一第一辐射部；一第二辐射部，连接于该第一辐射部，且相对于该第一辐射部具有较短的路径长度；一第三辐射部，连接于该第一辐射部，且相对于该第一辐射部具有较短的路径长度；一馈入端，连接于该第二辐射部；以及一接地端，至少部分地连接于该第三辐射部及/或该第一辐射部。其中，该第一辐射部、该第二辐射部与该第三辐射部共享该馈入端与该接地端，通过该第一辐射部实现第一频带的无线信号收发，且由该第二辐射部与该第三辐射部实现多个不同的第二频带的无线信号收发。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线装置，特别涉及一种使用于无线通信装置的多频带天线装置。
背景技术
近年来，由于无线通信产业的蓬勃发展，使得例如手机或个人数字助理等这类的可携式无线通信装置成为人们生活的必需品，更造就了方便的生活环境。然而，在这类的可携式无线通信装置中，天线装置扮演着传送与接收无线信号的重要角色，因此天线装置的操作特性直接影响了无线通信装置的无线信号收发能力与质量。
一般可携式无线通信装置的天线装置大致上可分为外露式与隐藏式两种。常见的外露式天线装置为螺旋型天线装置(Helical Antenna)，而隐藏式天线装置在目前的应用中则以倒F型平面天线装置(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)较为普遍。螺旋型天线装置由于需外露于无线通信装置的外壳上，因此较容易受损，影响通信质量。倒F型平面天线装置由于具有构造简单、体积小以及易与电路结合等优点，目前已被大量地应用于各种不同的无线通信装置内。
通常，一个设计良好的天线装置除了要有较低的折返损失(return loss)外，操作频宽(bandwidth)也是极重要的一环。为了让无线通信装置的使用者能更便利且清晰的接收无线信号，不会因无线通信系统商采用不同的信号传输频带而无法通信，目前的无线通信装置多已通过增加天线装置数量或体积来使得无线通信装置可以于较大的频宽或多频带中收发无线信号。然而，在元件积集度日渐提高以及无线通信装置日渐小型化的趋势下，传统的方式已无法符合需求。
为了于有限的容置空间中增加天线装置可以收发无线信号的频宽、提升信号收发质量与效率，目前多以改变天线装置结构的方式来实现。请参阅图1，其为传统的多频带天线装置的结构示意图。如图1所示，传统的多频带天线装置1是由倒F型平面天线装置所构成，且该多频带天线装置1具有第一辐射部11、第二辐射部12以及寄生元件13(parasitic element)，并于第二辐射部12末端区域的侧边配置一馈入端14(feeding point)及第一接地端15(ground)，以及于寄生元件13末端区域的侧边配置第二接地端16。第一辐射部11的末端区域与第二辐射部12的末端区域连接，且寄生元件13与第一辐射部11以及第二辐射部12相互分隔，并且邻近于第一辐射部11的部分区域。该多频带天线装置1可以适用于双频带，其中低频带为全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications，GSM)880～960MHz的频带，以及高频带为宽带码分多址接入系统(Wideband Code Division MultipleAccess，WCDMA)1920MHz至2170MHz左右的频带。
请再参阅图1，馈入端14可将射频电路(未标出)欲发射的射频信号馈入至多频带天线装置1，当然，也可以由馈入端14将多频带天线装置1所感应到的射频信号输出至射频电路(未标出)。第一辐射部11大体上呈“]”字型，且第一辐射部11相较于第二辐射部12具有较长的路径，由此可以于较低频带中形成共振模态以收发无线信号，例如于全球移动通信系统(GSM)880～960MHz的频带中收发无线信号。第二辐射部12大体上呈“
”字型，且第二辐射部12未与第一辐射部11连接的直线段是设置于第一辐射部11的两相对直线段的间隙间，并且第二辐射部12相对于第一辐射部11具有较短的路径，由此可以于较高频带中形成共振模态以收发无线信号，例如于宽带码分多址接入系统(WCDMA)1920MHz至2170MHz左右的频带中收发无线信号，而无源元件13(parasitic element)则用以增加高频带的频宽。
请参阅图2，其为图1所示的多频带天线装置的驻波比值对频率的变化图。如图2所示，纵轴为多频带天线装置1的驻波比(Standing Wave Ratio，SWR)值，其与折返损失(Return Loss)的增益值互为线性关系，且可通过计算将驻波比值换算为折返损失的增益值。驻波比值随着频率的变化会有所不同，通常驻波比值在例如3以下的频带代表天线装置于该频带具有不错的效果，因此由图2可知，图1所示的多频带天线装置1可适用于全球移动通信系统(GSM)880～960MHz的低频带，以及宽带码分多址接入系统(WCDMA)1920MHz至2170MHz左右的高频带。
除了前述的传统天线装置1外，中国台湾发明专利申请，第092119341号的申请，发明名称为“多频手机天线”也揭示另一种天线装置结构，使其适用于双频带，包括全球移动通信系统(GSM)的低频带以及个人通信服务(Personal Communication Services，PCS)系统的高频带。但是，现今的通信环境除了全球移动通信系统(GSM)外，还包括数字通信系统(DigitalCommunication System，DCS)、个人通信服务系统(PCS)以及宽带码分多址接入系统(WCDMA)等通信系统，其中数字通信系统(DCS)、个人通信服务系统(PCS)以及宽带码分多址接入系统(WCDMA)的频带分别可粗略地为1710～1880MHz、1850～1990MHz以及1920～2170MHz。由于传统的天线装置仅适用于单频带或双频带，明显地无法增加频带使其可以同时在全球移动通信系统(GSM)、数字通信系统(DCS)、个人通信服务系统(PCS)以及宽带码分多址接入系统(WCDMA)适用。
因此，如何发展一种可改善上述公知技术缺点，且可以适用于较广频宽的多频带天线装置，实为相关技术领域的技术人员目前所迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多频带天线装置，通过多个辐射部的配置与连接，配合共享馈入端以及接地端，通过增加天线装置的频宽，使其可以同时在全球移动通信系统(GSM)、数字通信系统(DCS)、个人通信服务系统(PCS)以及宽带码分多址接入系统(WCDMA)适用。
本发明的另一目的在于提供一种多频带天线装置，可于不增加天线装置体积与尺寸的条件下，增加天线装置的频宽，且使该天线装置具有较佳的天线效率(antenna efficiency)，较低的功耗。
为达上述目的，本发明的一较佳实施状态为一种多频带天线装置，应用于一无线通信装置，该多频带天线装置至少包含：一第一辐射部；一第二辐射部，连接于该第一辐射部，且相对于该第一辐射部具有较短的路径长度；一第三辐射部，连接于该第一辐射部，且相对于该第一辐射部具有较短的路径长度；一馈入端，连接于该第二辐射部；以及一接地端，至少部分地连接于该第三辐射部及/或该第一辐射部。其中，该第一辐射部、该第二辐射部与该第三辐射部共享该馈入端与该接地端，通过该第一辐射部实现一第一频带的无线信号收发，且由该第二辐射部与该第三辐射部实现多个不同的第二频带的无线信号收发。
附图说明
图1为传统的多频带天线装置的结构示意图。
图2为图1所示的多频带天线装置的驻波比值对频率的变化图。
图3为本发明较佳实施例的多频带天线装置的结构示意图。
图4为图3所示的多频带天线装置的驻波比值对频率的变化与图1所示的传统多频带天线装置的驻波比值对频率的变化的比较图。
图5为图3所示的多频带天线装置的天线效率对频率的变化与图1所示的传统多频带天线装置的天线效率对频率的变化的比较图。
其中，附图标记说明如下：
1：多频带天线装置 11：第一辐射部
12：第二辐射部 13：第三辐射部
14：馈入端 15：第一接地端
16：第二接地端 2：多频带天线装置
21：第一辐射部 211：第一端部
212：第二端部 213：连接段
214：第一直线段 215：弯折段
216：第二直线段 22：第二辐射部
221：第一端部 222：第二端部
223：第一直线段 224：第二直线段
23：第三辐射部 231：第一端部
232：第二端部 233：直线段
24：馈入端 25：接地端
26：第一间隙 27：第二间隙
28：第三间隙
具体实施方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后面的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的状态上具有各种的变化，其都不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是用来说明，而非用以限制本发明。
请参阅图3，其为本发明较佳实施例的多频带天线装置的结构示意图。如图3所示，本发明的多频带天线装置2是由倒F型平面天线装置所构成，且本发明的多频带天线装置2具有第一辐射部21、第二辐射部22、第三辐射部23、一共享的馈入端24以及一共享的接地端25。本发明的多频带天线装置2可配置于例如软性印刷电路板(flexible printed circuit board，FPCB)(未标出)，由于软性印刷电路板具有可挠性，使得多频带天线装置2可配置于无线通信装置的壳体内部的容置空间中，较不受容置空间的壁面是否具有曲面的限制。
请再参阅图3，第一辐射部21具有一第一端部211、一第二端部212、一连接段213、一第一直线段214、一弯折段215、一第二直线段216。第二辐射部22具有一第一端部221、一第二端部222、一第一直线段223以及一第二直线段224。第三辐射部23具有一第一端部231、一第二端部232以及一直线段233。第一辐射部21的第一端部211与第二辐射部22的第一端部221连接，且第三辐射部23的第一端部231与第一辐射部21的连接段213的侧边连接。第一辐射部21的连接段213大体上为“”字型，且与第一直线段214连接。第一直线段214与第二直线段216与弯折段215的两相对端连接，且彼此实质上平行设置并以一第一间隙26分隔。第二辐射部22的第一直线段223与第一端部221连接，且第一直线段223与第二直线段224以实质上直角连接。第二辐射部22的第二直线段224连接于第一直线段223以及第二端部222之间，且与第一辐射部21的第二直线段216实质上平行并以一第二间隙27分隔。第三辐射部23的直线段233设于第一端部231与第二端部232之间，且与第一辐射部21的第一直线段214实质上平行并以一第三间隙28分隔。
馈入端24设置于第二辐射部22的第一端部221的侧边，且接地端25至少部分地设置于第三辐射部23的第一端部231的侧边及/或第一辐射部21的连接段213的侧边(未图示)。馈入端24可将射频电路(未图示)欲发射的射频信号馈入至多频带天线装置2，当然，也可以由馈入端24将多频带天线装置2所感应到的射频信号输出至射频电路(未图示)。
第一辐射部21相较于第二辐射部22具有较长的路径长度，由此可以于第一频带(较低频带)中形成共振模态以收发无线信号，例如全球移动通信系统(GSM)880～960MHz的频带。第二辐射部22的第一端部221始于馈入端24，且第三辐射部23的第一端部231始于接地端25。此外，第二辐射部22与第三辐射部23都以端部与第一辐射部21连接，并且分别以第二辐射部22的第二直线段224与第一辐射部21的第二直线段216实质上平行设置，且以第三辐射部23的直线段223与第一辐射部21的第一直线段214实质上平行设置，并且第二辐射部22与第三辐射部23相对于第一辐射部21具有较短的路径长度，由此可以于多个不同的第二频带(较高频带)中形成不同的共振模态以收发无线信号，例如可以同时于数字通信系统(DCS)、个人通信服务系统(PCS)以及宽带码分多址接入系统(WCDMA)适用，其中数字通信系统(DCS)、个人通信服务系统(PCS)以及宽带码分多址接入系统(WCDMA)的频带可粗略地分别为1710～1880MHz、1850～1990MHz以及1920～2170MHz。
请参阅图4，其为图3所示的本发明多频带天线装置的驻波比值对频率的变化与图1所示的传统多频带天线装置的驻波比值对频率的变化的比较图。如图4所示，纵轴为多频带天线装置的驻波比(Standing Wave Ratio，SWR)值，其与折返损失(Return Loss)的增益值互为线性关系，且可通过计算将驻波比值换算为折返损失的增益值。驻波比值随着频率的变化会有所不同，通常驻波比值在例如3以下的频带代表天线装置于该频带具有不错的效果，因此由图4可知，图1所示的传统天线装置1仅可以适用于双频带，包括全球移动通信系统(GSM)880～960MHz的低频带，以及宽带码分多址接入系统(WCDMA)1920～2170MHz的高频带。然而，本发明的多频带天线装置2除了全球移动通信系统(GSM)880～960MHz的低频带外，也可增加高频带的频宽，使其同时可以于数字通信系统(DCS)、个人通信服务系统(PCS)以及宽带码分多址接入系统(WCDMA)适用。
请参阅图5，其为图3所示的本发明多频带天线装置的天线效率对频率的变化与图1所示的传统多频带天线装置的天线效率对频率的变化的比较图。如图5所示，在全球移动通信系统(GSM)880～960MHz的低频带中，本发明的多频带天线装置2与传统的多频带天线装置1具有相当的天线效率，而在高频带区域，包括数字通信系统(DCS)、个人通信服务系统(PCS)以及宽带码分多址接入系统(WCDMA)，本发明的多频带天线装置2相对地较传统的多频带天线装置1具有较佳的天线效率，且具有较低的功耗。
表一显示图3所示的本发明多频带天线装置与图1所示的传统多频带天线装置的功效与物性比较表。由表一可以明显地看出，本发明的多频带天线装置2于高频带区域具有较广的频宽，因此于数字通信系统(DCS)、个人通信服务系统(PCS)以及宽带码分多址接入系统(WCDMA)的频带中都具有不错的效果，这是传统多频带天线装置1所无法达成的。此外，于物理特性比较方面，本发明的多频带天线装置2的体积与尺寸与传统多频带天线装置1实质上相同，因此不会增加体积与尺寸而不利于无线通信装置的小型化。此外，传统多频带天线装置至少需使用一个或两个以上的馈入端，以及两个以上的接地端，然而本发明的多频带天线装置仅需使用一共享的馈入端与一共享的接地端，因此结构相当简单。
表一：本发明多频带天线装置与传统多频带天线装置的功效与物理特性比较表
综上所述，本发明提供一种多频带天线装置，通过多个辐射部的配置与连接，配合共享的馈入端以及接地端，通过增加天线装置的频宽，使其可以同时在全球移动通信系统(GSM)、数字通信系统(DCS)、个人通信服务系统(PCS)以及宽带码分多址接入系统(WCDMA)适用。另一方面，本发明的多频带天线装置可于不增加天线装置体积与尺寸的条件下，增加天线装置的频宽，且使该天线装置具有较佳的天线效率率antenna efficiency)，较低的功耗。
本发明包括由熟悉此技术的技术人员所作的许多修饰，其都不脱离权利要求书所保护的范围。
Claims (10)
1.一种多频带天线装置，应用于一无线通信装置，该多频带天线装置至少包含：
一第一辐射部；
一第二辐射部，连接于该第一辐射部，且相对于该第一辐射部具有较短的路径长度；
一第三辐射部，连接于该第一辐射部，且相对于该第一辐射部具有较短的路径长度；
一馈入端，连接于该第二辐射部；以及
一接地端，至少部分地连接于该第三辐射部及/或该第一辐射部，
其中，该第一辐射部、该第二辐射部与该第三辐射部共享该馈入端与该接地端，通过该第一辐射部实现一第一频带的无线信号收发，且由该第二辐射部与该第三辐射部实现多个不同的第二频带的无线信号收发。
2.如权利要求1所述的多频带天线装置，其特征是该第一频带为全球移动通信系统的频带。
3.如权利要求1所述的多频带天线装置，其特征是所示多个不同的第二频带包括数字通信系统、个人通信服务系统以及宽带码分多址接入系统的频带。
4.如权利要求1所述的多频带天线装置，其特征是该多频带天线装置配置于软性印刷电路板上。
5.如权利要求1所述的多频带天线装置，其特征是该第一辐射部具有一第一端部、一第二端部、一连接段、一第一直线段、一弯折段、一第二直线段；该第二辐射部具有一第一端部、一第二端部、一第一直线段以及一第二直线段；以及该第三辐射部具有一第一端部、一第二端部以及一直线段。
6.如权利要求5所述的多频带天线装置，其特征是该第一辐射部的该第一端部与该第二辐射部的该第一端部连接，且该第三辐射部的该第一端部与该第二辐射部的该连接段的侧边连接。
7.如权利要求5所述的多频带天线装置，其特征是该第一辐射部的该第一直线段以及该第二直线段与该弯折段的两相对端连接，且该第一直线段与该第二直线段实质上平行设置并以一第一间隙分隔。
8.如权利要求7所述的多频带天线装置，其特征是该第二辐射部的该第一直线段与该第二直线段以实质上直角连接，且该第二辐射部的该第二直线段与该第一辐射部的该第二直线段实质上平行并以一第二间隙分隔。
9.如权利要求8所述的多频带天线装置，其特征是该第三辐射部的该直线段与该第一辐射部的该第一直线段实质上平行并以一第三间隙分隔。
10.如权利要求5所述的多频带天线装置，其特征是该馈入端设置于该第二辐射部的该第一端部的侧边，且该接地端设置于该第三辐射部的该第一端部的侧边。
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