CN101728636A

CN101728636A - 双频天线

Info

Publication number: CN101728636A
Application number: CN200810170263A
Authority: CN
Inventors: 邱宗文; 张竑琦; 李文熙; 萧富仁
Original assignee: Advanced Connectek Kunshan Ltd
Current assignee: Advanced Connectek Kunshan Ltd
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2010-06-09

Abstract

本发明是一种双频天线，包括：辐射导体、延伸导体、馈入部、短路部及接地面；辐射导体具有第一端部及第二端部，将第一端部及第二端部互相紧邻配置但并不实质接触；延伸导体连接于第二端部，并沿第一端部轮廓对应配置且形成一间隙；馈入部连接于辐射导体；短路部一端部连接于辐射导体，另一端部连接于接地面。利用辐射导体产生天线系统的低频共振模态及第一高频共振模态，经此单一辐射导体元件设计使天线系统产生两种共振模态，从而构成双频天线系统的操作频带。

Description

双频天线

技术领域

本发明涉及一种天线结构，特别是指一种利用单一辐射导体元件产生双频天线系统操作频带的天线结构。

背景技术

天线是所有无线通讯产品必备零组件之一，近年来在天线的体积设计上要求，轻、薄、短、小，然而在结构微型化的过程中，通常会降低或影响部分参数效能，特别是天线设计受限于本身的物理特性，在微型化过程中常常面临到天线增益不足与频宽不佳的情况，因此，如何有效提升天线增益与操作频宽便成为首要改善目标。双频天线，在功能区分上属于一种微型化天线，在不增加天线体积的情况下，经由辐射元件适当配置产生两个共振频率，此设计如同两种单频天线的结合。

传统双频天线设计中，一般主要利用两路各别共振路径形成双频操作频带。请参阅图1，为美国专利第7057560号专利所揭露的无线局部区域网路装置的双频带天线平面俯视图。一种双频带天线100，是一种结合于无线网路卡的天线。包括：一基体110，一由基体110所支撑的倒F天线印刷电路130及一由基体所支撑的单极天线印刷电路170；所述倒F天线印刷电路130包含：一辐射体135、一馈入线140、一地平线160及一地平面120，且利用调谐辐射体135在第一频带中产生共振，其频带频宽范围涵盖2.4～2.5GHz的系统频宽之间；另外通过单极天线印刷电路170连接至馈入线140并加以调谐在第二频带中产生共振，其频带频宽范围涵盖5.2～5.8GHz的系统频宽之间。

另一种双频天线设计，请参阅图2，为中国台湾省专利第I266451号的用于笔记型电脑的整合型多频天线的立体俯视图。整合型多频天线2包括：基板21、第一辐射金属线22、第二辐射金属线23、接地金属片24、第一连接金属线25、第二连接金属线26、馈入点27及接地点28。将第一辐射金属线22设置于基板21第一表面211上，并用以产生低频的第一共振模态，第二辐射金属线23相对于第一辐射金属线22间隔适当距离且呈互相平行设置，利用第二辐射金属线23产生高频的第二共振模态。

然而两路共振路径的设计方式组成的导体结构较为复杂，容易因辐射元件配置不良造成频宽不足，且其匹配不佳，并由于天线体积无法有效缩减，增加制造难度及生产成本，进而导致生产良率降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种双频天线，利用辐射导体产生天线系统的低频共振模态及第一高频共振模态，再经由延伸导体调整低频共振模态及第一高频共振模态的操作频率，经此设计以单一辐射导体元件产生两种共振模态，从而构成双频天线系统操作频带。

本发明的另一目的是提供一种双频天线，利用辐射导体简易结构设计，避免辐射元件过度弯折及加工，缩短组装时程且提高制造良率，同时易于整合于各种无线传输装置中。

本发明的又一目的是提供一种双频天线，经由连接于辐射导体的寄生导体产生天线系统的第二高频共振模态，经此增加天线系统高频频带的传输频宽，改善现有双频天线结构频宽不足及匹配不佳的缺失。

为达成上述目的，本发明是一种双频天线，其包括：

辐射导体，其具有第一端部及第二端部，且所述第一端部及第二端部是互相紧邻但并不接触；

延伸导体，其连接于所述第二端部，并沿所述第一端部轮廓对应配置且形成一间隙；

馈入部，其连接于所述辐射导体；

短路部，其一端部连接于所述辐射导体；以及

接地面，所述短路部另一端部连接于所述接地面。

为了达到上述目的，本发明还提供一种双频天线，其包括：

寄生导体，其连接于所述辐射导体并沿远离所述延伸导体的方向延伸配置；

馈入部，其连接于所述辐射导体；

短路部，其一端部连接于所述辐射导体；以及

接地面，所述短路部另一端部连接于所述接地面。

本发明主要特征是利用辐射导体产生天线的低频共振模态及第一高频共振模态，此两模态为天线系统的前两个共振模态，即为基频模态(fundamental mode)与第一高阶模态(first high-order mode)，经由单一辐射导体元件使天线产生两种共振模态，从而构成双频天线的操作频带，同时通过辐射导体的第一端部及延伸导体形成的间隙产生电容性耦合效应，适当调整间隙宽度即可改变天线的虚部阻抗，经此控制低频及第一高频模态的操作频率位置至系统所需的操作频带，并使两模态达成良好阻抗匹配，进而增加操作频宽。另外，利用辐射导体简易结构设计，使辐射元件不需额外经过弯折及加工程序，缩短组装时程且增加产品制造良率，同时更易于整合于各种无线传输装置中。

本发明还增加设置一寄生导体，将寄生导体连接于辐射导体并沿远离延伸导体的方向延伸配置，经由寄生导体产生天线的第二高频共振模态，经此增加天线系统高频频带的传输频宽，达成天线微型化与操作频宽广泛的目的。

本发明的有益效果在于：具有特性更优异的操作频宽及阻抗匹配、且天线微型化、制造难度及生产成本低、进而使生产良率提高。

附图说明

图1为美国专利第7057560号的无线局部区域网路装置的双频带天线的平面俯视图；

图2为中国台湾省专利第I266451号的用于笔记型电脑的整合型多频天线的立体俯视图；

图3为本发明第一实施例的平面俯视图；

图4为本发明第一实施例的变化实施形态平面俯视图；

图5为本发明第一实施例的电压驻波比(VSWR)测量数据示意图；

图6为本发明第二实施例的平面俯视图；

图7为本发明第二实施例的电压驻波比(VSWR)测量数据示意图；

图8为本发明第二实施例应用于笔记型电脑的局部放大立体俯视图。

附图标记说明：100-双频带天线；110-基体；120-地平面；130-倒F天线印刷电路；135-辐射体；140-馈入线；160-地平线；170-单极天线印刷电路；2-整合型多频天线；21-基板；211-第一表面；22-第一辐射金属线；23-第二辐射金属线；24-接地金属片；25-第一连接金属线；26-第二连接金属线；27-馈入点；28-接地点；31-辐射导体；311-第一端部；312-第二端部；32-延伸导体；33-馈入部；34-短路部；35-接地面；36-馈入线；361-中心导线；362-绝缘层；363-外层导线；364-披覆层；c-间隙；8-笔记型电脑；81-侧板；82-底板。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图3，为本发明第一实施例的平面俯视图。包括：辐射导体31、延伸导体32、馈入部33、短路部34及接地面35；辐射导体31具有第一端部311及第二端部312；另包括馈入线36，包含：中心导线361、绝缘层362、外层导线363及披覆层364。

辐射导体31整体近似C形，将两侧的第一端部311及第二端部312互相紧邻配置但并不实质接触；延伸导体32连接于第二端部312，并沿第一端部311轮廓对应配置且形成一间隙c，通过所述间隙c用以产生电容性耦合效应，经此增加辐射导体31的辐射传导效率；馈入部33连接于辐射导体31；短路部34一端部连接于辐射导体31，另一端部连接于接地面35；馈入线36依序形成中心导线361、绝缘层362、外层导线363及披覆层364，将中心导线361连接于馈入部33，利用中心导线361传递馈入线36的高频传输信号至馈入部33，外层导线363则连接于接地面35。

辐射导体31上、下两侧矩形长度约为45mm，宽度约为2mm，左、右两侧矩形长度约为8mm，宽度约为4mm，延伸导体32长度约为17mm，宽度约为2mm，馈入部33长度约为2mm，宽度约为1.5mm，短路部34长度约为4mm，宽度约为2mm。

本实施例利用辐射导体31产生天线系统的低频共振模态及第一高频共振模态，此两模态为天线系统的前两个共振模态，分别为基频模态(fundamental mode)与第一高阶模态(first high-order mode)，另外利用C形辐射导体31结构设计，使其具有第一端部311及第二端部312，并于第二端部312延伸设置延伸导体32，通过第一端部311与延伸导体32形成的间隙c产生电容性耦合效应，适当调整间隙c宽度即可改变天线系统的虚部阻抗，经此控制低频及第一高频模态的操作频率位置至系统所需的操作频带，并使两模态达成良好阻抗匹配，进而增加操作频宽。经由单一辐射导体元件即可使天线系统产生两种共振模态，并利用C形辐射导体31端部产生电容性耦合效应，同时辐射导体31结构更为简化，缩短制造时程且易于量产。

请参阅图4，为本发明第一实施例的变化实施形态平面俯视图。其中所述延伸导体32连接于辐射导体31第一端部311，并沿第二端部312轮廓对应配置且形成一间隙c，通过间隙c产生电容性耦合效应，经此增加辐射导体31的辐射传导效率。

经由第一实施例的详细说明显示，本发明设计采用的C形辐射导体31由于设置有互相紧邻但并不实质接触的第一端部311及第二端部312，因此，不论延伸导体32连接于第一端部311或第二端部312，皆可依相同原理沿另一端部311轮廓对应配置且形成间隙c。

图5为本发明第一实施例的电压驻波比(VSWR)测量数据示意图。在电压驻波比定义为2.5的情况下，频宽S1操作频率范围涵盖824MHz至960MHz，此频带频宽范围涵盖AMPS(824～894MHz)以及GSM(880～960MHz)的系统频宽。而频宽S2操作频率范围涵盖1575MHz至2250MHz，此频带频宽范围涵盖GPS(1575MHz)、DCS(1710～1880MHz)、PCS(1850～1990MHz)以及UMTS(1920～2170MHz)的系统频宽。经上述电压驻波比测量数据结果显示，本发明的设计确实已具备特性更优异的操作频宽及阻抗匹配。

请参阅图6，为本发明第二实施例的平面俯视图。本实施例与上述第一实施例大致相同，其相同或相当的元件是标示同一图号，其差异处在于辐射导体31增加设置一寄生导体37，将寄生导体37连接于辐射导体31并沿远离延伸导体32的方向延伸配置。

经此配置使天线系统除经由辐射导体31产生低频共振模态及第一高频共振模态，另外通过寄生导体37产生天线系统的第二高频共振模态，经此增加天线系统的高频频带传输频宽，达成改善现有双频天线设计频宽不足及匹配不佳的缺失。

图7为本发明第二实施例的电压驻波比(VSWR)测量数据示意图。在电压驻波比定义为2.5的情况下，频宽S3操作频率范围涵盖800MHz至960MHz，此频带频宽范围涵盖AMPS(824～894MHz)以及GSM(880～960MHz)的系统频宽。而频宽S4操作频率范围涵盖1400MHz至2600MHz，此频带频宽范围涵盖GPS(1575MHz)、DCS(1710～1880MHz)、PCS(1850～1990MHz)、UMTS(1920～2170MHz)以及WLAN802.11b/g(2400～2500MHz)的系统频宽。显示本实施例增加寄生导体用以产生第二高频共振模态后，除提高天线系统的高频频带传输频宽，其操作频宽及阻抗匹配均更为优良。

图8为本发明第二实施例应用于笔记型电脑的局部放大立体示意图。将天线装置整合于笔记型电脑8装置中，辐射导体31贴附于笔记型电脑8的侧板81表面，接地面35采用金属锡箔片，将锡箔片侧边连接于短路部34，并将锡箔片底面完整贴覆于笔记型电脑1的底板82表面，利用锡箔片将接地面35的信号传导至笔记型电脑8的接地面。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种双频天线，其特征在于，其包括：

辐射导体，其具有第一端部及第二端部，且所述第一端部及所述第二端部是互相紧邻但并不接触；

馈入部，其连接于所述辐射导体；

短路部，其一端部连接于所述辐射导体；以及

接地面，所述短路部另一端部连接于所述接地面。

2.根据权利要求1所述的双频天线，其特征在于，其还包括馈入线，所述馈入线包含：

中心导线，其连接于所述馈入部；以及

外层导线，其连接于所述接地面。

3.根据权利要求1所述的双频天线，其特征在于，所述辐射导体为C形。

4.根据权利要求1所述的双频天线，其特征在于，所述辐射导体是用以产生天线的低频共振模态及第一高频共振模态。

5.根据权利要求4所述的双频天线，其特征在于，所述辐射导体产生的低频共振模态及第一高频共振模态为天线的前两个共振模态，所述天线的前两个共振模态分别为基频模态与第一高阶模态。

6.根据权利要求1所述的双频天线，其特征在于，所述间隙是用以调整天线的虚部阻抗。

7.一种双频天线，其特征在于，其包括：

馈入部，其连接于所述辐射导体；

短路部，其一端部连接于所述辐射导体；以及

接地面，所述短路部另一端部连接于所述接地面。

8.根据权利要求7所述的双频天线，其特征在于，其还包括馈入线，所述馈入线包含：

中心导线，其连接于所述馈入部；以及

外层导线，其连接于所述接地面。

9.根据权利要求7所述的双频天线，其特征在于，所述辐射导体为C形。

10.根据权利要求7所述的双频天线，其特征在于，所述辐射导体是用以产生天线的低频共振模态及第一高频共振模态。

11.根据权利要求10所述的双频天线，其特征在于，所述辐射导体产生的低频共振模态及第一高频共振模态为天线的前两个共振模态，所述天线的前两个共振模态分别为基频模态与第一高阶模态。

12.根据权利要求7所述的双频天线，其特征在于，所述间隙是用以调整天线的虚部阻抗。

13.根据权利要求7所述的双频天线，其特征在于，所述寄生导体是用以产生天线的第二高频共振模态。