CN101662067B - 多频单极槽孔天线 - Google Patents

Abstract

本发明是一种多频单极槽孔天线，包含：一接地面、一介质基板、一辐射部及一馈入微带线。该介质基板连接于该接地面的一边缘处，并大致平行该接地面朝外延伸；该辐射部位于该介质基板的金属表面上，至少包含：一第一单极槽孔、一第二单极槽孔及一第三单极槽孔；该馈入微带线位于该介质基板的相对于该金属表面的另一个表面上，其一端连接至一信号源，另一端为一开口端，且该馈入微带线跨过第一单极槽孔、该第二单极槽孔及该第三单极槽孔，其中该馈入微带线跨过该第三单极槽孔的一线段大致平行于该第三单极槽孔，又该馈入微带线大致为一步阶式形状。本发明的天线具有多频操作特性且方便置于不同容置空间。

Description

多频单极槽孔天线

技术领域

本发明涉及一种槽孔天线，尤其涉及一种可多频操作的单极槽孔天线，适合应用于移动通信装置上。 

背景技术

随着移动通信技术与市场的快速发展，相关的应用越来越广泛，而在笔记本电脑上的应用除了传统的无线区域网络(WLAN)之外，还加入了移动通信等应用。在这些移动通信产品的应用中，天线的性能为影响通信产品传输与接收信号质量的主要关键。目前内藏于笔记本电脑中的现有移动通信天线大都应用于无线区域网络。 

相关的现有技术如中国台湾专利公告号第I293215号“一种双频倒F形天线”，其揭示一种利用笔记本电脑液晶屏幕支撑背板所内建的接地面，在其接地面上设计双频天线的例子。不过该天线仅适用于无线区域网络，若直接应用上述天线设计一种应用在移动通信系统的多频天线时，会发现天线尺寸过大，不易容置于通信装置中。 

因此，有必要提供一种多频天线，以改善现有技术所存在的问题。 

发明内容

本发明的目的即在于提供一种移动通信装置天线，其不仅可以涵盖GSM850/900/DCS/PCS/UMTS频带的多频操作，且结构简单，易于印刷或蚀刻在介质基板上，同时也达到天线体积缩小化的功效，使其相当适合应用于笔记本电脑等移动装置中。 

为达到上述的目的，本发明的天线包括：一接地面、一介质基板、一辐射部及一馈入微带线。该介质基板连接于该接地面的一边缘处，并大致平行该接地面朝外延伸，且具有一金属表面，该金属表面可由印刷或蚀刻技术形成于该介质基板上，又该金属表面通过至少一个电气连接点而电气连接至该 接地面。该辐射部位于该介质基板的金属表面上，至少包含：一第一单极槽孔、一第二单极槽孔及一第三单极槽孔，其中该第一、第二与第三单极槽孔皆具有一开路端与一终端，且该开路端位于该金属表面的一侧边边缘，该终端则朝向该金属表面的内部延伸。又该第二单极槽孔大致平行该第一单极槽孔，该第三单极槽孔位于该第一单极槽孔及该第二单极槽孔之间。该馈入微带线位于该介质基板的相对于该金属表面的另一个表面上，可以由印刷或蚀刻技术形成于该介质基板上，其一端连接至一信号源，另一端为一开口端，且该馈入微带线跨过第一单极槽孔、该第二单极槽孔及该第三单极槽孔，其中该馈入微带线跨过该第三单极槽孔的一线段大致平行于该第三单极槽孔，又该馈入微带线大致为一步阶式形状。 

本发明的天线为一种具有多频操作的单极槽孔天线设计，其操作频宽可涵盖GSM850(824～894MHz)、GSM900(890～960MHz)与DCS/PCS/UMTS(1710～1880MHz/1850～1990MHz/1920～2170MHz)的通信频带的需求。此设计是采用馈入微带线以串联馈入的方式，馈入在三个单极槽孔的不同位置，其中馈入微带线大致为一步阶式形状，且平行于其中一个单极槽孔的一线段用来控制其单极槽孔的馈入位置，进而在低频频带多产生一个共振模态，使得本发明可以涵盖GSM850/900及DCS/PCS/UMTS多频频宽的操作。 

在本发明的实施例中，该第一单极槽孔可共振出一接近四分之一波长的低频(900MHz附近)共振模态，而该第二单极槽孔可共振出一接近四分之一波长的高频(1900MHz附近)共振模态，其中该第三单极槽孔也可在900MHz附近产生一共振模态，并且和该第一单极槽孔产生的共振模态形成一低频频带，而该第二单极槽孔产生的共振模态可形成一高频频带。同时通过该馈入微带线馈入在该第一及该第二单极槽孔不同位置，可有效调整该低频频带与该高频频带的频率点，而馈入微带线平行于该第三单极槽孔的一线段，也可以有效调整该第三单极槽孔所激发的共振模态的良好阻抗匹配，使得本发明可以涵盖GSM850/900及DCS/PCS/UMTS多频频宽的操作。 

本发明具有多频操作特性且方便置于不同容置空间。 

附图说明

图1为本发明天线第一实施例的结构图。 

图2为本发明天线第一实施例的返回损失测量结果。 

图3为本发明天线第一实施例在天线低频频带的增益与辐射效率图。 

图4为本发明天线第一实施例在天线高频频带的增益与辐射效率图。 

图5为本发明天线第二实施例的结构图。 

图6为本发明天线第三实施例的结构图。 

其中，附图标记说明如下： 

1，5，6        ：多频天线 

10             ：接地面 

101            ：接地面的一侧边边缘 

11，61         ：介质基板 

111，611       ：金属表面 

112，612       ：金属表面的一侧边边缘 

113            ：电气连接点 

12，52         ：辐射部 

13             ：第一单极槽孔 

131            ：第一单极槽孔的开路端 

132            ：第一单极槽孔的终端 

14             ：第二单极槽孔 

141            ：第二单极槽孔的开路端 

142            ：第二单极槽孔的终端 

15，55         ：第三单极槽孔 

151，551       ：第三单极槽孔的开路端 

152，552       ：第三单极槽孔的终端 

16，66         ：馈入微带线 

161，661       ：馈入微带线的开口端 

162，662       ：馈入微带线平行于第三单极槽孔的线段 

17             ：信号源 

21             ：低频频带

22             ：高频频带 

31，41         ：天线增益 

32，42         ：天线辐射效率 

60             ：弯折线 

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，下文特举出本发明的具体实施例，并配合附图，作详细说明如下。 

图1为本发明的多频天线第一实施例的结构图。该多频天线1包括：一接地面10、一介质基板11、一辐射部12，以及一馈入微带线16。在本实施例中，接地面10为笔记本电脑液晶屏幕的支撑金属背板。 

介质基板11位于该接地面的一边缘101处，并大致平行该接地面10朝外延伸，且具有一金属表面111，又该金属表面111通过至少一个电气连接点113而电气连接至该接地面10。 

辐射部12位于该介质基板11的金属表面111上，至少包含：第一单极槽孔13、第二单极槽孔14及第三单极槽孔15。 

其中，第一单极槽孔13具有一开路端131与一终端132，且该开路端131位于该金属表面的一侧边边缘112，而该终端132则朝向该金属表面111的内部延伸。 

第二单极槽孔14大致平行该第一单极槽孔13，具有一开路端141与一终端142，且该开路端141位于该金属表面的一侧边边缘112，而该终端142则朝向该金属表面111的内部延伸。 

第三单极槽孔15位于该第一单极槽孔13及该第二单极槽孔14之间，具有一开路端151与一终端152，且该开路端151位于该金属表面的一侧边边缘112，而该终端152则朝向该金属表面111的内部延伸。 

馈入微带线16大致为一步阶式形状，位于该介质基板11的相对于该金属表面的另一个表面上，其一端连接至一信号源17，另一端为一开口端161。该馈入微带线16跨过该第一单极槽孔13、该第二单极槽孔14及该第三单极槽孔15，其中该馈入微带线16跨过该第三单极槽孔的一线段162大致平行于该第三单极槽孔15。

在本实施例中，考虑笔记本电脑液晶屏幕(LCD)的支撑金属背板的接地面环境，选择该接地面10的长度约为260mm、宽度约为200mm；而该辐射部12的第一单极槽孔13的长度约为55mm(约为900MHz的四分之一波长)，第二单极槽孔14的长度约为30mm(约为1900MHz的四分之一波长)，第三单极槽孔15的长度约为58mm(约为900MHz的四分之一波长)。且该辐射部12以印刷或蚀刻技术形成于一长度约为60mm、宽度约为10mm及厚度约为0.8mm的介质基板11上。 

接着请参考图2，为本发明的多频天线第一实施例的返回损失实验测量结果图。该第一单极槽孔13及该第三单极槽孔15可各自激发一个四分之一波长模态合成该多频天线1的一低频频带21，而该第二单极槽孔14可激发一个四分之一波长模态形成该天线的一高频频带22。由实验结果，在6dB返回损失的定义下，该低频频带约有200MHz(785～985MHz)的操作频宽，可涵盖GSM850频带(824～894MHz)及GSM900(890～960MHz)频带；而该高频频带约有670MHz(1630～2300MHz)的操作频宽，可同时涵盖DCS频带(1710～1880MHz)、PCS频带(1850～1990MHz)及UMTS(1920～2170MHz)频带。 

图3及图4分别为第一实施例于天线低频频带21及天线高频频带22内的增益与辐射效率图。由所得的结果，在低频频带21内其天线增益31大致从0.1dBi变化至0.8dBi，而辐射效率32则大致从55％变化至70％；在高频频带22的天线增益41大致从0.4dBi变化至2.5dBi，而辐射效率42则大致从82％变化至94％。以上说明可知，本发明的多频天线1的辐射特性适合于移动通信装置的应用需求。 

接着请参考图5，为本发明的多频天线第二实施例的结构图。在本实施例中，多频天线5的该第三单极槽孔55具有至少两次弯折，大致形成一步阶式形状，以使第一单极槽孔13的终端132与第三单极槽孔15的终端152保持较大距离。其他天线结构则与第一实施例相同。 

接着请参考图6，为本发明的多频天线第三实施例的结构图。在本实施例中，多频天线6的介质基板61具有一弯折，使该介质基板61的部分区间大致垂直于该接地面。其它结构则与第一实施例相同。此方式使得多频天线6的高度与厚度改变，方便置于不同容置空间。

上述第二及第三实施例均可以达到与第一实施例相似的多频操作特性。 

以上说明中所述的实施例仅为说明本发明的原理及功效，而非限制本发明。因此，本领域普通技术人员可在不违背本发明的精神下对上述实施例进行修改及变化。本发明的权利范围如所述的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种多频单极槽孔天线，包含：

一接地面；

一介质基板，连接于该接地面的一边缘处，并平行该接地面朝外延伸，且具有一金属表面，又该金属表面通过至少一个电气连接点而电气连接至该接地面；

一辐射部，位于该介质基板的金属表面上，至少包含：

一第一单极槽孔，具有一开路端与一终端，且该开路端位于该金属表面的一侧边边缘，而该终端则朝向该金属表面的内部延伸；

一第二单极槽孔，平行该第一单极槽孔，具有一开路端与一终端，且该开路端位于该金属表面的一侧边边缘，而该终端则朝向该金属表面的内部延伸；及

一第三单极槽孔，位于该第一单极槽孔及该第二单极槽孔之间，具有一开路端与一终端，且该开路端位于该金属表面的一侧边边缘，而该终端则朝向该金属表面的内部延伸；以及

一馈入微带线，为一步阶式形状，位于该介质基板的相对于该金属表面的另一个表面上，其一端连接至一信号源，另一端为一开口端，且该馈入微带线跨过该第一单极槽孔、该第二单极槽孔及该第三单极槽孔，其中该馈入微带线跨过该第三单极槽孔的一线段平行于该第三单极槽孔。

2.如权利要求1所述的天线，其中该接地面为一笔记本电脑液晶屏幕的支撑金属背板。

3.如权利要求1所述的天线，其中该金属表面以印刷或蚀刻技术形成于该介质基板上。

4.如权利要求1所述的天线，其中该馈入微带线以印刷或蚀刻技术形成于该介质基板上。

5.如权利要求1所述的天线，其中该第一单极槽孔的长度接近该天线的一低频频带中心频率的四分之一波长。

6.如权利要求1所述的天线，其中该第二单极槽孔长度为该天线的一高频频带中心频率的四分之一波长。

7.如权利要求1所述的天线，其中该第三单极槽孔的长度接近该天线的一低频频带中心频率的四分之一波长。

8.如权利要求1所述的天线，其中该介质基板具有一弯折，使该介质基板的部分区间垂直于该接地面。

9.如权利要求1项所述的天线，其中该第一单极槽孔与该第三单极槽孔用以产生低频共振模态，该第二单极槽孔用以产生高频共振模态。

10.如权利要求1项所述的天线，其中该第一单极槽孔的长度为该天线的一第一低频频带中心频率的四分之一波长，该第二单极槽孔长度为该天线的一高频频带中心频率的四分之一波长，该第三单极槽孔的长度为该天线的一第二低频频带中心频率的四分之一波长，其中该第一低频频带中心频率与该第二低频频带中心频率不同。

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