CN101635388A - 多频天线及其具有多频天线的电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多频天线及具有该多频天线的电子装置。本发明的多频天线包括：第一辐射体，包括第一端与第二端；接地元件与第一辐射体的第一端连接；馈入结构，可供馈入电性信号至第一辐射体；以及第二辐射体，包括第一端与第二端，第二辐射体的第一端包括一转折处，第二辐射体借由该转折处而与第一辐射体的第二端连接；借此，第一辐射体形成第一电流路径，以供产生第一操作模式，并且第二辐射体形成第二电流路径，以供产生第二操作模式。

Description

多频天线及其具有多频天线的电子装置

技术领域

本发明关于一种多频天线及具有该多频天线的电子装置，特别是一种耦合感应的多频天线及具有该多频天线的电子装置。

背景技术

随着无线通信技术的发展，人们对于无线通信的需求与日俱增，现今市面上已经出现许多提供无线通信功能的电子产品，例如移动电话、卫星定位系统、个人数字助理以及笔记本电脑等，都已经广泛利用无线通信技术来传递信息。同时，随着愈来愈多的信息通过无线网路来传递，频宽需求亦随之增加。

随着无线通信技术的发展，先前技术已有许多不同操作频段的无线通信技术，例如UWB，WiMAX，WiFi或3G无线通信技术等。因此，为了要符合各种频段的无线通信需求，具有多频的多频天线已经成为日后技术发展的必然趋势。

而在同时，人们对于电子产品也已经越来越要求轻薄短小。使用者已不仅是要求其功能，更要求电子产品须有更轻薄的体积。在此情况下，电子产品中的无线通信装置的轻薄短小，也同时成为设计时的考虑。

先前技术已公开一种具有宽频效果的平面式倒F型天线。以下请参考图1A及图1B关于先前技术的平面式倒F型天线。如图1A所示，先前技术的天线90具有辐射体91、接地元件92及馈入结构93。如图1B的电压驻波比(VSWR)所示，天线90仅具有单一谐振模式，因此天线90并不符合多频的要求。

因此，有必要提供一种操作频宽增加且尺寸缩小的宽频多频天线，以解决先前技术所存在的问题。

发明内容

鉴于先前技术所存在的问题，本发明提供一种多频天线及具有该多频天线的电子装置，以达成增加频宽、增加操作频段以及缩小尺寸的目的。

本发明的电子装置包括无线传输模块与多频天线，多频天线与无线传输模块电性连接。多频天线包括第一辐射体、接地元件、馈入结构以及第二辐射体。第一辐射体包括一第一端与一第二端；接地元件与第一辐射体的第一端连接；馈入结构可供馈入电性信号至第一辐射体；以及第二辐射体包括第一端与第二端，第二辐射体的第一端包括一转折处，第二辐射体借由该转折处而与第一辐射体的第二端连接；借此，第一辐射体形成一第一电流路径，以供产生一第一操作模式，并且第二辐射体形成一第二电流路径，以供产生一第二操作模式。

在本发明的一个实施例中，第一辐射体与第二辐射体为一体成型；转折处具有实质上90度的转折角度，第二辐射体借由转折处与第一辐射体的第二端连接，并朝向第一辐射体的第一端延伸，以使第二辐射体实质上平行于第一辐射体；并且第一辐射体与第二辐射体之间形成一间隙。

在本发明的一个实施例中，多频天线包括一顶部加载，该顶部加载与第二辐射体的第二端电性连接，其中该顶部加载为一电感性负载；顶部加载借由无源元件连接、电路连接或直接连接的方式，而与第二辐射体电性连接；顶部加载的形状为一回圈的形状，而不同于第二辐射体的形状。

在本发明的一个实施例中，多频天线包括基体，基体包括第一面及第二面，第一辐射体、接地元件、馈入结构、第二辐射体以及顶部加载设置在第一面上；以及第三辐射体设置在第二面上，并且第三辐射体与接地元件电性连接，借由馈入结构可电容性耦合而馈入电性信号至第三辐射体。

附图说明

图1A为先前技术天线的示意图。

图1B为先前技术天线的电压驻波比(VSWR)关系图。

图2A为第一实施例的多频天线的示意图。

图2B为第一实施例的多频天线的电压驻波比(VSWR)关系图。

图3A为第二实施例的多频天线的示意图。

图3B为第二实施例的多频天线的电压驻波比(VSWR)关系图。

图4A为第三实施例的多频天线的背面示意图。

图4B为第三实施例的多频天线的正面示意图。

图4C为第三实施例的多频天线的电压驻波比(VSWR)关系图。

图5为本发明的电子装置的系统方块图。

主要元件符号说明

先前技术：

天线90

辐射体91

接地元件92

馈入结构93

本发明：

多频天线10、20、30

基体37

第一面371

第二面372

第一辐射体11、21、31

第一辐射体的第一端111

第一辐射体的第二端112

接地元件12、22、32、32’

馈入结构13、23、33、33’

第二辐射体14、24、34

第二辐射体的第一端141

第二辐射体的第二端142

第三辐射体35

电子装置50

无线信号模块51

具体实施方式

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明，并配合附图，作详细说明如下。

以下请一并参考图2A及2B关于本发明的第一实施例的多频天线的相关示意图。其中图2A为第一实施例的多频天线的示意图；图2B为第一实施例的多频天线的电压驻波比(VSWR)关系图。

如图2A所示，依据本发明的第一实施例的多频天线10具有第一辐射体11、接地元件12、馈入结构13及第二辐射体14。第一辐射体11包括第一端111与第二端112。接地元件12与第一辐射体11的第一端111连接。

馈入结构13具有馈入点(图未示)，馈入点与馈入线(图未示)电性连接，用以馈入电性信号至第一辐射体11。馈入线可为RF Cable等电缆，但本发明并不以此为限。

如图2A所示，第二辐射体14包括第一端141与第二端142，第二辐射体14的第一端141包括转折处，第二辐射体14借由该转折处而与第一辐射体12的第二端112连接。

由于第二辐射体14为转折后与第一辐射体12连接，因此当馈入结构13馈入电性信号至第一辐射体11时，将会在第一辐射体11形成一第一电流路径，而在第二辐射体14形成一第二电流路径，所以本发明的多频天线10将产生两个操作模式，而达到多频的效果。其中第一辐射体11产生第一操作模式，而第二辐射体14则在比第一操作模式的操作频率低的频段产生第二操作模式。

如图2A所示，第一辐射体11具有由窄至宽的外形，但本发明并不以此为限，任何形状的辐射体，均可为本发明的第一辐射体11；第二辐射体14具有L形的外形，但本发明并不以此为限，任何形状的辐射体，均可为本发明的第二辐射体14；并且第一辐射体11与第二辐射体14为一体成型，但本发明并不以此为限。但需注意的是，第一辐射体11与第二辐射体14的形状或长度的变化将改变天线的特性，因此天线设计者可借由改变第一辐射体11或第二辐射体14的形状或长度，而改变多频天线10的操作频率或频宽，以符合设计的需要。同样地，第一辐射体11及第二辐射体14之间形成一间隙，借由改变间隙的大小，将能改变天线的特性。

如图2A所示，第二辐射体14的第一端141的转折处具有实质上90度的转折角度，第二辐射体14借由转折处与第一辐射体11的第二端112连接后朝向第一辐射体11的第一端111延伸，以使第二辐射体14实质上平行于第一辐射体11。如此，本发明的多频天线10将能尽量维持较小的尺寸，以符合一般电子产品轻薄短小的设计趋势。但需注意的是，本发明的第二辐射体14的转折处并不以具有实质上90度的转折角度为限，并且第二辐射体14并不以实质上平行于第一辐射体11为限。只要能借由第一辐射体11及第二辐射体14形成多个电流路径，而谐振多个操作模式，即能达到本发明的多频天线10的目的。

图2B显示多频天线10在不同频率的电压驻波比(VSWR)。借由观察图2B中VSWR测量值在2以下的频率得知，多频天线10在操作频率约1.7GHz到2.2GHz之间产生第一操作模式；而在较低频处，即操作频率约0.95GHz处产生第二操作模式。

比较图1B及图2B可知，先前技术的天线90仅能产生单一操作模式，本发明的天线10则可产生两个操作模式，而具有多频的效果。

以下请一并参考图3A及3B关于本发明的第二实施例的多频天线的相关示意图。其中图3A为第二实施例的多频天线的示意图；图3B为第二实施例的多频天线的电压驻波比(VSWR)关系图。

如图3A所示，依据本发明的第二实施例的多频天线20具有第一辐射体21、接地元件22、馈入结构23、第二辐射体24及顶部加载(Top Load)25。

第二实施例与第一实施例不同的是，在第二实施例中，多频天线20包括顶部加载25，顶部加载25与第二辐射体24电性连接。由于顶部加载25的电抗性匹配效应，将能使第二辐射体24所谐振形成于低频操作频段的第二操作模式达到宽频的效果。

如图3A所示，顶部加载25的形状为一回圈的形状，如此能缩短谐振路径，达到较好的效果，但本发明并不以此为限。只要顶部加载25的形状不同于第二辐射体24的形状，即能使顶部加载25形成一种电感性负载，而达到改变频宽的效果。另外，只要顶部加载25能与第二辐射体24电性连接即能达到本发明的宽频的效果，其连接方式则在所不问。举例而言，顶部加载25与第二辐射体24可借由无源元件连接、电路连接或直接连接的方式电性连接，但本发明并不以此为限。

图3B显示多频天线20在不同频率的电压驻波比(VSWR)。借由比较图2B及图3B可知，第二实施例的多频天线20借由电性连接顶部加载25，即能使低频的第二操作模式达到宽频的效果。

以下请一并参考图4A至4C关于本发明的第三实施例的多频天线的相关示意图。其中图4A为第三实施例的多频天线的背面示意图；图4B为第三实施例的多频天线的正面示意图；并且图4C为第三实施例的多频天线的电压驻波比(VSWR)关系图。

如图4A及图4B所示，依据本发明的第三实施例的多频天线30具有第一辐射体31、接地元件32及32’、馈入结构33及33’、第二辐射体34、顶部加载35、第三辐射体36及基体37。基体37具有第一面(即背面)371及第二面(即正面)372。其中第一辐射体31、接地元件32、馈入结构33、第二辐射体34及顶部加载35设置在基体37的第一面(即背面)371；第三辐射体36、接地元件32’及馈入结构33’设置在基体37的第二面(即正面)372。基体37可为一种FR4(Flame Retardant 4)等级的玻璃纤维印刷电路板，以符合一般电子产品的设计要求，但本发明并不以此为限。

第三实施例与第二实施例不同的是，在第三实施例中，本发明的多频天线30进一步具有第三辐射体36。第三辐射体36设置在基体37的第二面(即正面)372上。第三辐射体36借由接地元件32’而与设置在基体37的第一面(即背面)371上的接地元件32电性连接；并且第三辐射体36借由馈入结构33’而与设置在基体37的第一面(即背面)371上的馈入结构33电性连接。因此，多频天线30可借由馈入结构33及33’电容性耦合而馈入电性信号至第三辐射体36，而能调整第一操作模式及第二操作模式的匹配，以增加频宽。

如图4B所示，第三辐射体36为一种接近矩形的不规则形状，但本发明并不以此为限。任何形状的辐射体，均可为本发明的第三辐射体36。

图4C显示多频天线30在不同频率的电压驻波比(VSWR)。借由比较图3B及图4C可知，第三实施例的多频天线30借由第三辐射体36的电容性耦合效应，使得第一谐振模式及第二谐振模式的频宽明显获得增加。

另需注意的是，本发明的多频天线10、20及30可为平面天线，但本发明并不以此为限。

最后，请参考图5关于本发明的电子装置的系统方块图。在本发明的一个实施例中，电子装置50可为移动电话、卫星定位系统、个人数字助理以及笔记本电脑等移动装置，但本发明并不以此为限。如图5所示，本发明的电子装置50包括多频天线30及无线信号模块51。电子装置50可利用RFCable(图未示)馈入到多频天线30并与无线信号模块51电性连接，以借由无线信号模块51来处理多频天线30的信号，例如发射或接收信号。如此一来，电子装置50就可以借由多频天线30接收或者传送无线信号到其他的装置(图未示)，以达到无线通信的目的。

此处需注意的是，电子装置50并不以具有多频天线30为限。本发明亦可依照需求，以本发明的多频天线10或者20其中任一种多频天线取代多频天线30，以接收或者传送不同频段的无线信号。

综上所陈，本发明无论就目的、手段及功效，在在均显示其迥异于传统技术的特征，但应注意的是，上述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求书所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (18)

1.一种多频天线，包括：

一第一辐射体，包括一第一端与一第二端；

一接地元件，与该第一辐射体的第一端连接；

一馈入结构，可供馈入一电性信号至该第一辐射体；以及

一第二辐射体，包括一第一端与一第二端，该第二辐射体的第一端包括一转折处，该第二辐射体借由该转折处而与该第一辐射体的第二端连接；

借此，该第一辐射体形成一第一电流路径，以供产生一第一操作模式，并且该第二辐射体形成一第二电流路径，以供产生一第二操作模式。

2.根据权利要求1所述的多频天线，其中该第一辐射体与该第二辐射体为一体成型。

3.根据权利要求1所述的多频天线，其中该转折处具有实质上90度的转折角度，该第二辐射体借由该转折处与该第一辐射体的第二端连接，并朝向该第一辐射体的第一端延伸，以使该第二辐射体实质上平行于该第一辐射体。

4.根据权利要求3所述的多频天线，其中该第一辐射体与该第二辐射体之间形成一间隙。

5.根据权利要求1所述的多频天线，包括一顶部加载，该顶部加载与该第二辐射体的第二端电性连接，其中该顶部加载为一电感性负载。

6.根据权利要求5所述的多频天线，其中该顶部加载借由无源元件连接、电路连接或直接连接的方式，而与该第二辐射体电性连接。

7.根据权利要求5所述的多频天线，其中该顶部加载的形状不同于该第二辐射体的形状。

8.根据权利要求5所述的多频天线，其中该顶部加载的形状为一回圈的形状。

9.根据权利要求5所述的多频天线，包括：

一基体，该基体包括一第一面及一第二面，该第一辐射体、该接地元件、该馈入结构、该第二辐射体以及该顶部加载设置在该第一面上；以及

一第三辐射体，该第三辐射体设置在该第二面上，并且该第三辐射体与该接地元件电性连接，借由该馈入结构可电容性耦合而馈入该电性信号至该第三辐射体。

10.一种电子装置，具有一无线传输的功能，包括一无线传输模块以及一多频天线，该无线传输模块与该多频天线电性连接，该多频天线包括：一第一辐射体，包括一第一端与一第二端；

一接地元件，与该第一辐射体的第一端连接；

一馈入结构，可供馈入一电性信号至该第一辐射体；以及

一第二辐射体，包括一第一端与一第二端，该第二辐射体的第一端包括一转折处，该第二辐射体借由该转折处而与该第一辐射体的第二端连接；

借此，该第一辐射体形成一第一电流路径，以供产生一第一操作模式，并且该第二辐射体形成一第二电流路径，以供产生一第二操作模式。

11.根据权利要求10所述的电子装置，其中该第一辐射体与该第二辐射体连接形成一整体。

12.根据权利要求10所述的电子装置，其中该转折处具有实质上90度的转折角度，该第二辐射体借由该转折处与该第一辐射体的第二端连接，并朝向该第一辐射体的第一端延伸，以使该第二辐射体实质上平行于该第一辐射体。

13.根据权利要求12所述的多频天线，其中该第一辐射体与该第二辐射体之间形成一间隙。

14.根据权利要求10所述的多频天线，包括一顶部加载，该顶部加载与该第二辐射体的第二端电性连接，其中该顶部加载为一电感性负载。

15.根据权利要求14所述的多频天线，其中该顶部加载借由无源元件连接、电路连接或直接连接的方式，而与该第二辐射体电性连接。

16.根据权利要求14所述的多频天线，其中该顶部加载的形状不同于该第二辐射体的形状。

17.根据权利要求14所述的多频天线，其中该顶部加载的形状为一回圈的形状。

18.根据权利要求14所述的多频天线，包括：

一基体，该基体包括一第一面及一第二面，该第一辐射体、该接地元件、该馈入结构、该第二辐射体以及该顶部加载设置在该第一面上；以及

一第三辐射体，该第三辐射体设置在该第二面上，并且该第三辐射体与该接地元件电性连接，借由该馈入结构可电容性耦合而馈入该电性信号至该第三辐射体。

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