CN101944656B - 一种多频天线 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种多频天线，包含：接地面、介质基板及辐射金属部。介质基板位于接地面的侧边边缘处；辐射金属部位于介质基板的表面上，其包含：第一金属部及第二金属部。其中，第一金属部实质上为L型，第一金属部的一端邻近接地面的侧边边缘处，第一金属部的该端为天线的馈入点，其连接至信号源，第一金属部的另一端为开口端；第二金属部，其包括U形部分，第二金属部具有第一开口端及第二开口端，第一开口端及第二开口端分别位于第一金属部的开口端的两侧，且第一开口端与第一金属部的开口端之间具有第一耦合间距，第二开口端与第一金属部的开口端之间具有第二耦合间距，且第二金属部通过短路线短路至接地面。故该多频天线可产生两个宽频共振模态。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线，特别涉及一种可多频操作的天线，适合应用于行动通讯装置中。
背景技术
随着行动通讯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路(WLAN)之外，更加入了行动通讯，如无线广域网路(WWAN)等应用。在这些行动通讯装置的应用中，天线的性能为影响行动通讯接收信号品质的重要关键。目前内藏于笔记本电脑中的传统行动通讯天线大都应用于无线区域网路。
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”，其揭示一种在笔记本电脑液晶屏幕支撑金属背板所形成的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路，若直接应用上述天线来设计一种应用在行动通讯系统的多频天线时，会发现天线尺寸过大或是需要折叠成立体结构，均不易置放于具有薄形外观的行动通讯装置中。
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
本发明的目的在于提供一种多频天线，其可产生两个宽频共振模态，并且达到天线体积缩小化的功效。
本发明多频天线包括接地面、介质基板及辐射金属部。介质基板位于接地面的侧边边缘处，并且介质基板实质上平行接地面且朝外延伸。辐射金属部包含：第一金属部及第二金属部，其中第一金属部实质上呈L形，第一金属部的一端邻近接地面的侧边边缘处，其中第一金属部的该端为天线的馈入点，其连接至信号源，第一金属部的另一端为一开口端。而第二金属部包括一U形部分，第二金属部具有第一开口端及第二开口端，第一开口端及第二开口端分别位于第一金属部的开口端的二侧，且第一开口端与第一金属部的开口端之间具有第一耦合间距，第二开口端与第一金属部的开口端之间具有第二耦合间距，第二金属部通过短路线短路至接地面。
本发明的有益技术效果在于，该多频天线可产生两个宽频共振模态，并且达到天线体积缩小化的功效。
由于本发明构造新颖，能提供产业上利用，且确有增进功效，故依法申请发明专利。
附图说明
图1为本发明多频天线第一实施例的结构图；
图2为本发明多频天线第一实施例的实测返回损失图；
图3为本发明多频天线的第二实施例的结构图；及
图4为本发明多频天线的第三实施例的结构图。
其中，附图标记说明如下：
1、3、4多频天线 10接地面
101侧边边缘 102、133、333、402短路点
11、41介质基板 111、411表面
12第一金属部 121开口端
13、33第二金属部 131、331第一开口端
132、332第二开口端 14短路线
15信号源 16、36第一耦合间距
17、37第二耦合间距 21低频频带
22高频频带 48天线接地面
481侧边边缘 482电气连接点
具体实施方式
为能使本发明的技术内容更易于了解，特举三个较佳具体实施例说明如下。
以下请一并参考图1与图2，其涉及本发明多频天线的第一实施例。图1为本发明多频天线第一实施例的结构图。图2为本发明多频天线第一实施例的实测返回损失图。
请参考图1，其为本发明多频天线第一实施例的结构图。多频天线1主要包括接地面10、介质基板11及辐射金属部。其中，接地面10可以为笔记本电脑液晶屏幕的支撑金属背板，然而接地面10的类型并不限于此。
介质基板11位于接地面10的侧边边缘101，并大致平行接地面10且朝外延伸。接地面10与介质基板11未有任何一部分呈叠加，且于本实施例中，接地面10与介质基板11实质上为共平面。其中，接地面10与介质基板11之间呈平行，以配合实务上的安装方式，然而接地面10与介质基板11之间的角度关系并不限于此。
辐射金属部包含第一金属部12与第二金属部13。举例来说，辐射金属部可以使用印刷或蚀刻技术形成于介质基板11的表面111上。
于本实施例中，第一金属部12实质上呈L形，第一金属部12的一端为天线的馈入点，该端直接连接至信号源15，而非直接连接至接地面10的侧边边缘101，换句话说，第一金属部12的该端仅邻近接地面10的侧边边缘101。第一金属部12的另一端为开口端121。
请继续参考图1，第二金属部13包括一U形部分。于本实施例中，第二金属部13由两个U形部分所组成，其经四次连续向内弯折所形成。其中较小的U形部分用于延伸金属部的所需长度。因此，第二金属部13的形状并不限于此。
第二金属部13具有第一开口端131及第二开口端132，第一开口端131及第二开口端132分别位于第一金属部的开口端121的两侧，以使第一金属部的开口端121位于第一开口端131及第二开口端132之间。
第一金属部的开口端121与第二金属部13的第一开口端131、第二开口端132的耦合间距与耦合长度为本发明的重要特征，此配置方式有助于激发第二金属部13的两端支路形成共振模态。于本实施例中，第一开口端131、第二开口端132与第一金属部的开口端121略呈平行，其目的在于有助于天线的小型化，然而三者之间并非一定要相互平行。
第一开口端131与第一金属部的开口端121具有第一耦合间距16，第二开口端132与第一金属部的开口端121则有第二耦合间距17，且第二金属部13通过短路线14短路至接地面10。其中，第一耦合间距16及/或第二耦合间距17小于2mm。进一步来说，无论第二开口端132、第一开口端131与第一金属部12的开口端121等三者是否相互平行，必须至少有一耦合间距小于2mm。
但须注意的是，第一金属部12及/或第二金属部13亦可非垂直弯折。举例来说，其亦可改以其他夹角(例如V形)弯折或呈圆弧状弯曲等，但第一耦合间距16及/或第二耦合间距17仍须保持在小于2mm。
另外，于本实施例中，第一金属部12及与第二金属部13位于介质基板11的相同平面。但须注意的是，第一金属部12及与第二金属部13亦可分别位于介质基板11的不同面。
接着请参考图2，其为本发明多频天线第一实施例的实测返回损失图。在本实施例中，考虑笔记本电脑液晶屏幕的支撑金属背板的接地面环境，选择接地面10的长度约为260mm、宽度约为200mm；而辐射金属部以印刷或蚀刻技术形成于一长度约为65mm、宽度约为10mm及厚度约为0.8mm的介质基板11上。
信号源15将能量馈入至第一金属部12，再经由第一耦合间距16(其宽度小于2mm)将能量耦合至第二金属部13，形成一近似环圈路径至短路线14。同样地，可经由第二耦合间距17(其宽度小于2mm)将能量耦合至第二金属部13，形成另一近似环圈路径至短路线14，此两个近似环圈路径可各自激发一个二分之一波长共振模态合成天线的低频频带21，同时亦可各自激发一个全波长共振模态合成高频频带22。实验结果可知，在6dB返回损失定义下，低频频带21约有155MHz(815～970MHz)的操作频宽，可涵盖GSM850/900的两个操作频带；而高频频带22约有695MHz(1655～2350MHz)的操作频宽，可同时涵盖GSM1800/1900及UMTS的三个操作频带。
请参考图3，其为本发明的第二实施例的结构图。多频天线3主要包括接地面10、介质基板11及辐射金属部，辐射金属部包括第一金属部12及第二金属部33。与上述第一实施例不同之处在于，第二金属部33经过多次弯折(于图3中为经过八次弯折)形成一蜿蜒结构，以减少天线所占面积，然而第二金属部33的弯折次数及弯折方式并不限于此。无论第二金属部33经过何种方式弯折，第一金属部12的开口端121与第一开口端331之间所形成的第一耦合间距36，以及第二开口端332与第一金属部12的开口端121之间形成的第二耦合间距37，仍需小于2mm。多频天线3的整体天线结构与第一实施例相似，因此亦能获得与第一实施例近似的结果。
请参考图4，其为本发明的第三实施例的结构图。多频天线4包含：接地面10、介质基板41及辐射金属部。举例来说，接地面10可以为笔记本电脑液晶屏幕的支撑金属背板。介质基板41位于接地面10的侧边边缘101(其中一部分叠加)，并大致平行该接地面10朝外延伸。
于本实施例中，辐射金属部以印刷或蚀刻技术形成在介质基板41的一表面411上。辐射金属部包含：天线接地面48、第一金属部12及第二金属部13。本实施例为考量实务上天线安装方式的不同而设计。其中，辐射金属部先电气连接至天线接地面48，天线接地面48再与接地面10电气连接。
天线接地面48通过至少一个电气连接点482而电气连接至接地面10。第一金属部12实质上呈L形，其一端邻近天线接地面48的侧边边缘481，该端为天线的馈入点，其连接至信号源15，第一金属部12的另一端为开口端121。第二金属部13包括一U形部分，并具有第一开口端131及第二开口端132，第一开口端131及第二开口端132分别位于第一金属部的开口端121的两侧，且第一开口端131与第一金属部12的开口端121之间具有第一耦合间距16；第二开口端132与第一金属部12的开口端121之间具有第二耦合间距17，且第二金属部13通过短路线14短路至天线接地面48。多频天线4的天线结构与第一实施例相似，因此亦能获得与第一实施例近似的结果。
但须注意的是，于上述各实施例中，本发明的多频天线以应用于笔记本电脑为例，然而本发明亦可用于其他行动通讯装置。
综合上述，在本发明天线中，辐射金属部包含第一金属部及第二金属部，主要以耦合的方式将电磁能量由第一金属部分别通过第一耦合间距及第二耦合间距来激发第二金属部，其中第一金属部经由第一耦合间距至第二金属部的短路点及接地面的边缘所形成的近似环圈路径，可激发接近二分之一波长的低频(850MHz附近)共振模态。而第一金属部经由第二耦合间距至第二金属部的短路点及接地面的边缘所形成的另一近似环圈路径亦可激发一接近二分之一波长的低频(900MHz附近)共振模态，此二低频共振模态可合成宽频低频频带。且前述两个近似环圈路径亦可分别产生接近全波长的高频(2000MHz附近)共振模态，而合成宽频高频频带。本发明天线经由适当调整第一耦合间距与第二耦合间距的宽度(均小于2mm)，可以使得天线的低频及高频操作频带均达成良好的阻抗匹配，进而满足GSM850/900/1800/1900/UMTS的多频操作，同时天线厚度基本上小于1mm，同时其尺寸小于65×10mm2，亦能达到天线体积缩小化的功效，且结构简单，可以使用单平面印刷或蚀刻方式形成在介质基板上，适合置放在薄形笔记本电脑内部，作为一内藏式天线使用。
综上所述，本发明无论目的、手段及功效，均具有其迥异于现有技术的特征。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应以权利要求书所界定的范围为准，而非仅限于上述实施例。
Claims (10)
1.一种多频天线，包含：
一接地面，包括一侧边边缘；
一介质基板，包括一表面，该介质基板连接该接地面的该侧边边缘，并且该介质基板实质上平行该接地面且朝外延伸；及
一辐射金属部，位于该介质基板的该表面上，该辐射金属部包含：
一第一金属部，其实质上呈L形，该第一金属部的一端邻近该接地面的该侧边边缘，其中该第一金属部的该端为天线的馈入点，其连接至一信号源，该第一金属部的另一端为一开口端；及
一第二金属部，其包括一U形部分，该第二金属部具有一第一开口端及一第二开口端，该第一开口端及该第二开口端分别位于该第一金属部的该开口端的两侧，且该第一开口端与该第一金属部的该开口端之间具有一第一耦合间距，该第二开口端与该第一金属部的该开口端之间具有一第二耦合间距，且该第二金属部通过一短路线短路至该接地面，其中该第一金属部可经由该第一耦合间距至该第二金属部的该短路线及该接地面以激发一低频共振模态；且该第一金属部可经由该第二耦合间距至该第二金属部的该短路线及该接地面以激发另一低频共振模态。
2.如权利要求1所述的多频天线，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所述的多频天线，其中该辐射金属部以印刷或蚀刻技术形成于该介质基板上。
4.如权利要求1所述的多频天线，其中该第一耦合间距或该第二耦合间距小于2mm。
5.如权利要求1所述的多频天线，其中该第二金属部为弯折四次或弯折八次。
6.一种多频天线，包含：
一接地面，包括一侧边边缘；
一介质基板，包括一表面，该介质基板连接该接地面的该侧边边缘，并且该介质基板实质上平行该接地面且朝外延伸；及
一辐射金属部，位于该介质基板的该表面上，该辐射金属部包含：
一天线接地面，其通过至少一个电气连接点而电气连接至该接地面；
一第一金属部，其实质上呈L形，该第一金属部的一端邻近该天线接地面的该侧边边缘，其中该第一金属部的该端为天线的馈入点，其连接至一信号源，该第一金属部的另一端为一开口端；及
一第二金属部，其包括一U形部分，该第二金属部具有一第一开口端及一第二开口端，该第一开口端及该第二开口端分别位于该第一金属部的该开口端的两侧，且该第一开口端与该第一金属部的该开口端之间具有一第一耦合间距，该第二开口端与该第一金属部的该开口端之间具有一第二耦合间距，且该第二金属部通过一短路线短路至该天线接地面，其中该第一金属部可经由该第一耦合间距至该第二金属部的该短路线及该接地面以激发一低频共振模态；且该第一金属部可经由该第二耦合间距至该第二金属部的该短路线及该接地面以激发另一低频共振模态。
7.如权利要求6所述的多频天线，其中该接地面为一笔记本电脑液晶屏幕的支撑金属背板。
8.如权利要求6所述的多频天线，其中该辐射金属部以印刷或蚀刻技术形成于该介质基板上。
9.如权利要求6所述的多频天线，其中该第一耦合间距或该第二耦合间距小于2mm。
10.如权利要求6所述的多频天线，其中该第二金属部为弯折四次或弯折八次。
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