CN101685903A - 多频带天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多频带天线装置，应用于无线通讯装置，该多频带天线装置包括：共接部，具有连接段以及与连接段不同面的弯折段；第一辐射部，连接于共接部的连接段；第二辐射部，连接于共接部的弯折段，且相对于第一辐射部具有较长的路径长度；馈入端，连接于共接部；以及接地端，连接于第一辐射部；其中，共接部分别结合第一辐射部与第二辐射部，以分别实现第一频带以及第二频带的无线信号收发。本发明的多频带天线装置可在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以及较低的功耗。

Description

多频带天线装置

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讯装置的多频带天线装置。

背景技术

近年来，由于无线通讯产业的蓬勃发展，使得例如手机或个人数字助理等这类的可携式无线通讯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，在这类可携式无线通讯装置中，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讯装置的无线信号收发能力与质量。

一般可携式无线通讯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讯装置的外壳上，因此较容易受损，影响通讯质量。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讯装置内。

通常，一个设计良好的天线装置除了要有较低的回波损耗(return loss)外，操作频宽(bandwidth)也是极重要的一环。为了让无线通讯装置的使用者能更便利且清晰地接收无线信号，不会因无线通讯系统商采用不同的信号传输频带而无法通讯，目前的无线通讯装置大多已通过增加天线装置数量或体积来使得无线通讯装置可以在较大的频宽或多频带中收发无线信号。然而，在元件集成度日渐提高以及无线通讯装置日渐小型化的趋势下，传统的方式已无法符合需求。

为了在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、提高信号收发质量与效率，目前大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由倒F型平面天线装置构成，且该多频带天线装置1具有第一辐射部11以及第二辐射部12，并在第二辐射部12末端区域的侧边配置一馈入端(feeding point)13及第一接地端(ground)14。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，且第一辐射部11沿第二辐射部12周围弯折，从而将第二辐射部12的弯折部分有间隔地包围。此多频带天线装置1可以适用于双频带，其中低频带为全球移动通讯系统900(Global System forMobile Communications 900，GSM900)880～960MHz的频带，以及高频带为数字式通讯系统(Digital Communication System，DCS)1710MHz至1880MHz左右的频带。

请再参阅图1，馈入端13可将射频电路(图中未示出)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13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(图中未示出)。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，由此可以在较低频带中形成共振模态以收发无线信号，例如在全球移动通讯系统900(GSM900)880～960MHz的频带中收发无线信号。第二辐射部12大体上呈“L”字型，且第二辐射部12的直线段12a设置于第一辐射部11的两个相对直线段11a、11b的间隙内，并且第二辐射部12相对于第一辐射部11具有较短的路径，由此可以在较高频带中形成共振模态以收发无线信号，例如在高频带为数字式通讯系统1710MHz至1880MHz左右的频带中收发无线信号。

请参阅图2，其为图1所示的多频带天线装置的驻波比值相对频率的变化图。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，其与回波损耗的增益值互为线性关系，且可经由计算将驻波比值换算为回波损耗的增益值。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在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讯系统900(GSM900)880～960MHz的低频带，以及数字式通讯系统1710MHz至1880MHz左右的高频带。

由于现今的通讯环境除了全球移动通讯系统900(GSM900)以及数字通讯系统外，还包含全球移动通讯系统850(GSM850)、个人通讯服务系统(Personal Communications Service，PCS)以及宽带码分多址系统(WidebandCode Division Multiple Access，WCDMA)等通讯系统，其中全球移动通讯系统850(GSM850)、个人通讯服务系统以及宽带码分多址系统的频带可粗略地区分为824～894MHz、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适用于全球移动通讯系统850(GSM850)、全球移动通讯系统900(GSM900)、数字通讯系统、个人通讯服务系统以及宽带码分多址系统。

因此，如何发展一种可改善上述公知技术缺陷，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，其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，来增加天线装置的频宽，使其可以同时适用于全球移动通讯系统900(GSM900)、全球移动通讯系统850(GSM850)、数字通讯系统、个人通讯服务系统以及宽带码分多址系统。

本发明的另一目的在于提供一种多频带天线装置，其可在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)以及较低的功耗。

为了达到上述目的，本发明的一较佳实施形式为提供一种多频带天线装置，应用于无线通讯装置，该多频带天线装置包括：共接部，具有连接段以及与连接段不同面的弯折段；第一辐射部，连接于共接部的连接段；第二辐射部，连接于共接部的弯折段，且相对于第一辐射部具有较长的路径长度；馈入端，连接于共接部；以及接地端，连接于第一辐射部；其中，共接部分别结合第一辐射部与第二辐射部，以分别实现第一频带以及第二频带的无线信号收发。

相比于现有技术，本发明的多频带天线装置的优点在于：其可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，来增加天线装置的频宽，使其可以同时适用于全球移动通讯系统900(GSM900)、全球移动通讯系统850(GSM850)、数字通讯系统、个人通讯服务系统以及宽带码分多址系统；同时还可在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以及较低的功耗。

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相对频率的变化图。

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4A～图4C是显示图3所示的本发明多频带天线装置对应频带的微波辐射图。

图5为图3所示的多频带天线装置的驻波比值相对频率的变化与图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。

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：馈入端

14：第一接地端           11a、11b：直线段

12a：直线段              3：多频带天线装置

30：共接部               301：第一端部

302：第二端部            303：连接段

304：弯折段              31：第一辐射部

311：第一端部            312：第二端部

32：第二辐射部           321：第一端部

322：第二端部            323：第一连接段

324：第二连接段          325：第三连接段

326：第一直线段          327：第二直线段

328：第三直线段          329：弯折段

33：馈入端               34：接地端

35：第一间隙             36：第二间隙

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段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的形式上具有各种变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上仅当作说明之用，而并非用以限制本发明。

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3由倒F型平面天线装置构成，且本发明的多频带天线装置3具有共接部30、第一辐射部31以及第二辐射部32、一共享的馈入端33以及一共享的接地端34。本发明的多频带天线装置3呈立体状且可配置于任何电路载体上，例如软性印刷电路板(flexible printedcircuit board，FPCB)(图中未示出)，由于软性印刷电路板具有可挠性，使得多频带天线装置2可配置于无线通讯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，在本实施例中，共接部30包括第一端部301、第二端部302、连接段303以及弯折段304。第一辐射部31包括第一端部311以及第二端部312。第二辐射部32包括第一端部321、第二端部322、第一连接段323、第二连接段324、第三连接段325、第一直线段326、第二直线段327、第三直线段328以及弯折段329。

在三维空间中第一辐射部31向连接段303的一外侧延伸构成一平面(plan)或曲面(curve)，其中，第一辐射部31的第一端部311与共接部30的连接段303的一侧边连接，且第一辐射部31向连接段303的一外侧的平面或曲面延伸，在本实施例中，该第一辐射部31向该连接段303的一外侧的平面延伸。共接部30的连接段303的另一外侧与弯折段304连接，且该弯折段304延伸的平面或曲面不同于共接部30的连接段303的平面或曲面，在本实施例中，该弯折段304延伸的平面与共接部30的连接段303的平面之间的角度实质上为90度。第二辐射部32的第一端部321与共接部30的弯折段304连接，第二辐射部32至少包括第一端部321、与共接部30的弯折段304实质上相同平面或曲面的第一连接段323、第二连接段324、第三连接段325、第一直线段326、第二直线段327以及第三直线段328，在一些实施例中，第二辐射部32还包括与共接部30的弯折段304实质上不同平面或曲面的一弯折段329以及第二端部322，该第二辐射部32的弯折段329与第二辐射部32的第三直线段328的一侧连接。在本实施例中，第二辐射部32的弯折段329与共接部30的弯折段304之间平面的角度为实质上90度，第二幅射部32的弯折段329与第三直线段328之间平面的角度为实质上90度，且第二辐射部32的弯折段329的延伸方向与第一辐射部31的延伸方向之间的角度也实质上为90度。

此外，在本实施例中，第二辐射部32的第一连接段323的一侧与共接部30的弯折段304连接，第二辐射部32的第一连接段323的另一侧与第二辐射部32的第一直线段326的一侧连接，第二辐射部32的第一直线段326的另一侧与第二辐射部32的第二连接段324的一侧连接，第二辐射部32的第二连接段324的另一侧与第二辐射部32的第二直线段327的一侧连接，第二辐射部32的第二直线段327的另一侧与第二辐射部32的第三连接段325的一侧连接，第二辐射部32的第三连接段325的另一侧与第二辐射部32的第三直线段328的一侧连接，第二辐射部32的第三直线段328的另一侧与第二辐射部32的弯折段329连接，因此，该第二辐射部32的连接关系依序为第二辐射部32的第一连接段323、第一直线段326、第二连接段324、第二直线段327、第三连接段325以及第三直线段328，以构成比第一辐射部31的路径更长的弯折路径。此外，第二辐射部32的第一直线段326、第二直线段327以及第三直线段328彼此实质上平行设置且分别以第一间隙35及第二间隙36分隔。在本实施中，第二辐射部32的第一连接段323、第二连接段324、第三连接段325、第一直线段326、第二直线段327、第三直线段328以及弯折段329实质上宽度相同。第二辐射部32的第二直线段327与第三直线段328实质上长度相同，且比第一直线段326长度短。第二辐射部32的第一直线段326的长度实质上为例如32.2毫米(mm)，共接部30的连接段303的长度实质上为例如14.75毫米，共接部30的弯折段304与第二辐射部32的第一连接段323的长度总和实质上为例如7.22毫米。

馈入端(feed)33设置于共接部30的连接段303的一侧边，而接地端34设置于第一辐射部31的第一端部311与第二端部312以外的另一侧边。馈入端33可将射频电路(图中未示出)欲发射的射频信号馈入至多频带天线装置3，当然，也可以由馈入端33将多频带天线装置3所感应到的射频信号输出至射频电路(图中未示出)。

请参阅图4A～图4C，其显示图3所示的本发明多频带天线装置对应频带的微波辐射图，如图4A所示，共接部30与第一辐射部31结合具有较短的路径长度，由此可以在第一频带(较高频带)中形成共振模态以收发较高频带的第一频带的射频信号，例如1710～2170MHz的频带，在本实施例中，较高频带的第一频带包含数字式通讯系统1710MHz～1880MHz、个人通讯服务系统1850～1990MHz以及宽带码分多址系统1920～2170MHz的频带。如图4B所示，共接部30与第二辐射部32结合具有较长的路径长度，由此可以在第二频带(较低频带)中形成共振模态以收发较低频带的第二频带的射频信号，例如824～960MHz的频带，在本实施例中，较低频带的第二频带包含全球移动通讯系统850(GSM850)824～894MHz以及全球移动通讯系统900(GSM900)880～960MHz的频带。此外，如图4C所示，共接部30依序与第二辐射部32的第一连接段323、第一直线段326、第二连接段324以及第二直线段327结合且利用第一直线段326、第二连接段324以及第二直线段327所限定形成的第一间隙35(或称开槽模式slot mode)还可以改善本发明的多频带天线装置3收发第一频带的射频信号效果，进而使第一频带具有较大的频宽，例如包含数字式通讯系统1710MHz～1880MHz、个人通讯服务系统1850～1990MHz以及宽带码分多址系统1920～2170MHz的频带。

请参阅图5，其为图3所示的本发明多频带天线装置的驻波比值相对频率的变化与图1所示的传统多频带天线装置的驻波比值相对频率的变化的比较图。如图5所示，纵轴为多频带天线装置3的驻波比值，其与回波损耗的增益值互为线性关系，且可经由计算将驻波比值换算为回波损耗的增益值。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以下代表天线装置在该频率具有不错的效果，因此由图5可知，图1所示的传统天线装置1的第一频带及第二频带分别为1710～1880MHz及880～960MHz的频带，所以仅可以适用于数字式通讯系统1710～1880MHz以及全球移动通讯系统900(GSM)880～960MHz的频带。

然而，本发明的多频带天线装置3的第一频带为1710～2170MHz的频带，包含数字式通讯系统1710MHz～1880MHz、个人通讯服务系统1850～1990MHz以及宽带码分多址系统1920～2170MHz的频带。本发明的多频带天线装置3的第二频带为824～960MHz的频带，包含全球移动通讯系统850(GSM850)824～894MHz以及全球移动通讯系统900(GSM900)880～960MHz的频带。本发明的多频带天线装置3的第一频带及第二频带比图1所示的传统天线装置1的第一频带及第二频带宽，因此，除了可以使用于全球移动通讯系统900(GSM900)及数字式通讯系统外，还可以同时适用于全球移动通讯系统850(GSM850)、个人通讯服务系统以及宽带码分多址系统。

表一是显示图3所示的本发明多频带天线装置对应频率的增益及效率对应表。如表所示，增益值及效率值会随着频率的变化而有所不同，通常增益值在例如-3以上且效率值在例如50％以上，代表天线装置在该频率具有不错的效果，由表一可以明显地看出，本发明的多频带天线装置3在高频带区域及低频带区域具有较宽的频宽，因此，全球移动通讯系统850(GSM850)、个人通讯服务系统以及宽带码分多址系统的频带中皆具有不错的效果，这是传统多频带天线装置1所无法达到的。此外，在物理性质比较方面，本发明的多频带天线装置3的体积和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讯装置的小型化。再者，传统多频带天线装置1至少需要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3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：图3所示的本发明多频带天线装置对应频率的增益及效率对应表

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，以增加天线装置的频宽，使其可以同时适用于全球移动通讯系统850(GSM850)、全球移动通讯系统900(GSM900)、数字通讯系统、个人通讯服务系统以及宽带码分多址系统。另一方面，本发明的多频带天线装置呈立体状且可在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能以及较低的功耗。

本发明可由本领域的技术人员进行各种修改，但其皆不脱离如所附权利要求书所欲保护的范围。

Claims (18)

1.一种多频带天线装置，应用于一无线通讯装置，该多频带天线装置包括：

一共接部，具有一连接段以及与该连接段不同面的一弯折段；

一第一辐射部，连接于该共接部的该连接段；

一第二辐射部，连接于该共接部的该弯折段，且相对于该第一辐射部具有较长的路径长度；

一馈入端，连接于该共接部；以及

一接地端，连接于该第一辐射部；

其中，该共接部分别结合该第一辐射部与该第二辐射部，以分别实现一第一频带以及一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，其中该第一频带包含数字式通讯系统、个人通讯服务系统以及宽带码分多址系统的频带。

3.如权利要求1所述的多频带天线装置，其中该第二频带包含全球移动通讯系统850以及全球移动通讯系统900的频带。

4.如权利要求1所述的多频带天线装置，其中该多频带天线装置配置于电路载体上。

5.如权利要求1所述的多频带天线装置，其中该第一辐射部包括一第一端部以及一第二端部；该第二辐射部包括一第一端部、与该共接部的该弯折段相同平面或曲面的一第一连接段、一第二连接段、一第三连接段、一第一直线段、一第二直线段以及一第三直线段。

6.如权利要求5所述的多频带天线装置，其中该第一辐射部的该第一端部与该共接部的该连接段的一侧边连接，且该第一辐射部向该共接部的该连接段的一外侧的平面或曲面延伸。

7.如权利要求5所述的多频带天线装置，其中该第二辐射部的该第一端部与该共接部的该弯折段连接。

8.如权利要求5所述的多频带天线装置，其中该第二辐射部的连接关系依序为该第二辐射部的该第一连接段、该第一直线段、该第二连接段、该第二直线段、该第三连接段以及该第三直线段，以构成比该第一辐射部的路径更长的弯折路径。

9.如权利要求5所述的多频带天线装置，其中该第二辐射部的该第一直线段、该第二直线段以及该第三直线段彼此平行设置且分别以一第一间隙及一第二间隙分隔。

10.如权利要求5所述的多频带天线装置，其中该第二辐射部的该第一连接段、该第二连接段、该第三连接段、该第一直线段、该第二直线段以及该第三直线段宽度相同。

11.如权利要求5所述的多频带天线装置，其中该第二辐射部的该第二直线段与该第三直线段长度相同，且比该第一直线段长度短。

12.如权利要求5所述的多频带天线装置，其中该第二辐射部的该第一直线段的长度为32.2毫米。

13.如权利要求5所述的多频带天线装置，其中该共接部的该弯折段与该第二辐射部的该第一连接段的长度总和为7.22毫米。

14.如权利要求5所述的多频带天线装置，其中该第二辐射部还包括与该共接部的该弯折段不同平面或曲面的一弯折段，该第二辐射部的该弯折段与该第二辐射部的该第三直线段的一侧连接。

15.如权利要求14所述的多频带天线装置，其中该第二辐射部的该弯折段与该共接部的该弯折段之间平面的角度为90度，且该第二辐射部的该弯折段的延伸方向与该第一辐射部的延伸方向之间的角度为90度。

16.如权利要求5所述的多频带天线装置，其中该馈入端设置于该共接部的该连接段的一侧边，该接地端设置于该第一辐射部的、除了该第一端部与该第二端部以外的另一侧边。

17.如权利要求1所述的多频带天线装置，其中该共接部的该连接段的长度为14.75毫米。

18.如权利要求1所述的多频带天线装置，其中该共接部的该弯折段延伸的平面与该共接部的该连接段的平面之间的角度为90度。

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