CN102013553B - 多频天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种多频天线装置，包括电路板、具有一馈入点的平面印刷天线以及拉伸式天线，平面印刷天线设置于电路板上，而拉伸式天线通过馈入点连接于该电路板，平面印刷天线接收第一射频信号以通过馈入点传递第一射频信号至电路板，拉伸式天线接收第二射频信号以传递第二射频信号至电路板。

Description

多频天线装置

技术领域

本发明有关一种天线，特别是有关一种适用于多频的天线。

背景技术

因应手机功能日益多元化，能接收无线通讯网络的各项功能，如基本的双频、五频的全球移动通讯系统(Global System for Mobile communications，简称GSM)系统、全球卫星定位系统(Global Positioning System，简称GPS)、蓝牙(Bluetooth)、无线网络通信技术WiFi、中国移动多媒体广播(China Mobile MultimediaBroadcasting，简称CMMB)，以及调频(Frequency Modulation，简称FM)广播等多样系统需求，逐一成为手机的基本功能要求。

手机芯片的缩小化与整合成为重要课题，而各功能的天线同样也需走向小型化及多频设计来因应趋势。因此，需要一种能节省天线和馈入点使用面积的天线设计，来实现一个天线馈入点可同时供给多种系统信号使用，以达成节省空间、成本的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种多频天线装置，可节省天线和馈入点使用面积从而实现一个天线馈入点可同时供给多种系统信号使用。

本发明揭露一种多频天线装置，包括电路板、具有一馈入点的平面印刷天线以及拉伸式天线，平面印刷天线设置于电路板上，而拉伸式天线通过馈入点连接于该电路板，平面印刷天线接收第一射频信号以通过馈入点传递第一射频信号至电路板，拉伸式天线接收第二射频信号以传递第二射频信号至电路板。

本发明的有益技术效果是：能节省天线和馈入点使用面积从而实现一个天线馈入点可同时供给多种系统信号使用，以节省空间和成本。

附图说明

本发明通过下列附图及说明，可被获得更深入的了解：

图1显示具有一平面天线的天线装置示意图。

图2显示根据本发明具体实施例的多频天线装置示意图。

图3显示根据本发明具体实施例的多频天线装置示意图。

图4显示独立的拉伸天线的驻波比图。

图5显示独立平面天线与独立拉伸式天线接收信号的驻波比图。

图6显示实际量测根据本发明具体实施例的多频天线装置接收信号的驻波比图。

图7显示根据本发明具体实施例的多频天线装置接收信号的驻波比图。

具体实施方式

图1显示天线装置100，包含平面印刷天线110以及电路板140，平面印刷天线110印制于电路板100上，其上设置有一馈入点120，平面天线110接收的信号通过馈入点120传送至电路板100，双频或多频天线设计利用两种或以上不同长度的共振体，使电流在不同电气路径下形成所需的共振点，使得同样使用工业科学医用频段(Industry,Science and Medicine band，简称ISM频段)的蓝牙(Bluetooth,BT)和无线局域网络(Wireless Local Area Network，简称WLAN)的天线可共享一平面印刷天线(planar printed antenna)，ISM频段位于2.4GHz～2.5GHz。

图2显示根据本发明具体实施例的多频天线装置200示意图，包含具有一馈入点220的一平面印刷天线210与一拉伸式天线(telescopic antenna)230的电路板240，其拉伸式天线230为缩合的状态，而拉伸式天线230可伸展为不同的长度。图3为图2的拉伸式天线230为完全拉出的状态。较佳地，平面印刷天线210可为单极天线(monopole antenna)、倒L型天线(Inverted L Antenna，简称ILA)、倒F型天线(Inverted F Antenna，简称IFA)、环型天线(loop antenna)或片天线(chip antenna)等，可于2.4GHz～2.5GHz间形成一高效率共振体，并于平面印刷天线210本体设置一馈入点作为甚高频/超高频拉伸式天线的接触点。如图2所示，本实施例可运作于不同频率及不同频段的系统，于馈入点220上施加一拉伸式天线230。拉伸式天线230与电路板200连接，以使感应电流流通，拉伸式天线230可接收使用甚高频/超高频(very high frequency/ultra high frequency，简称VHF/UHF)频段的中国移动多媒体广播(China Mobile Multimedia Broadcasting，简称CMMB)信号，工作频率范围约为300MHz至800MHz。

图4为图2的拉伸式天线230所量测的电压驻波比(voltage standing wave ratio，简称VSWR)图形，其完全抽拉出总长度约为230mm。电压驻波比是用来衡量电磁波传递中遇到不同介质时阻抗匹配的指针。电压驻波比的值越接近1，表示阻抗越匹配，接收的效能越好。电压驻波比的数学式可以表示为:

$\mathrm{VSWR}=\frac{V_{\max }}{V_{\min }}=\frac{1+\mathrm{\ρ}}{1-\mathrm{\ρ}}$

其中，V_max为入射波V_f和反射V_r波呈建设性干涉时的振幅总和，V_max=V_f+V_r=V_f+ρV_f；V_min为入射波V_f和反射V_r波呈破坏性干涉时抵销后的振幅，V_max=V_f-V_r=V_f-ρV_f，而ρ为反射系数的绝对值

图5是实际量测一独立平面天线与一独立拉伸式天线接收信号的电压驻波比图。图5中的曲线510为规格书对天线的电压驻波比规格要求，曲线520显示图1的未加入VHF/UHF拉伸式天线的平面天线110测量到的电压驻波比图。从图5可看出，独立的平面印刷天线110于ISM频附近形成一宽频共振，且电压驻波比均小于2。

请再参考图5，曲线530为独立的VHF/UHF拉伸式天线进行电压驻波比的测量结果，可观察到于800MHz以上的高频频段产生的电压驻波比小于2的多次共振点，均未落于ISM频段2.4GHz～2.5GHz内。

图6显示将图2及图3的多频天线装置200进行测量天线接收信号的驻波比图。曲线610显示规格书对接收ISM频段的天线的电压驻波比规格要求。曲线620、630显示分别为VHF/UHF拉伸式天线230为完全拉伸及完全缩合的电压驻波比测量结果，例如完全拉伸为230mm。从测量结果可得知，无论此VHF/UHF拉伸式天线230是完全缩合或完全拉伸，由于平面印刷天线210设计于ISM频段的共振点仍存在，VHF/UHF拉伸式天线230于ISM频段附近的多次谐振会与平面天线的共振结合，故电压驻波比在ISM频段内仍可维持小于2的规格要求。

为了考量使用者不同使用状态及验证本发明理论，接着对拉伸式天线230抽出长度变化于电压驻波比影响进行实验。图7是将图2中多频天线装置200的VHF/UHF拉伸式天线230拉伸不同长度时的实际测量天线接收信号的驻波比图。于此实施例中，VHF/UHF拉伸式天线230可抽出0～230mm作长度变化。曲线710为规格书对接收ISM频段的天线的电压驻波比规格要求。曲线720、730、740为拉伸式天线230抽出长度分别为50mm、107mm、165mm所对应的电压驻波比变化。如图7所示，对不同长度的拉伸式天线230而言，多次谐振点也不同，但于ISM频段内仍皆可保持驻波比小于2的共振点。参考图6及图7，可知图2的多频天线装置200，无论VHF/UHF拉伸式天线230使用状态为何，用于蓝牙/无线局域网络的平面印刷天线210均可确保正常发射和接收的运作。

表一显示根据本发明具体实施例的天线效率测量结果。天线效率η表示天线可辐射出去的有效功率P_rad，和输入到天线的功率P_in的比值，数学式表示如下：

$\mathrm{\η}=\frac{P_{\mathrm{rad}}}{P_{\mathrm{in}}}$

且，

$P_{\mathrm{rad}}={\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{\∫}_0^{\mathrm{\π}}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})\sin \left(\mathrm{\θ}\right)\mathrm{d\θd\φ}$

其中，U(θ,φ)为天线辐射强度，其为角度θ,φ的函数。

表一显示根据本发明具体实施例所设计的接收蓝牙/无线局域网络天线与VHF/UHF拉伸式天线的整合设计，仍可确保良好的天线效率，其已超过一般手持式系统对于蓝牙/无线局域网络天线效率须大于30%的要求。且天线共振点及效能不会因VHF/UHF拉伸式天线拉伸长度改变而随着剧烈变化，代表可确保使用者可正常连结蓝牙装置或无线网络存取点，并同时接收数字电视信号，对于手机设计者或制造商亦可节省芯片脚位数量以及天线摆置所需的空间。

表一

综上所述，本发明揭露一种多频天线装置，包括电路板、具有一馈入点的平面印刷天线以及拉伸式天线，平面印刷天线设置于电路板上，而拉伸式天线通过馈入点连接于该电路板，平面印刷天线接收第一射频信号，以通过馈入点传递第一射频信号至电路板，拉伸式天线接收第二射频信号，以传递第二射频信号至电路板。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出各种等同的改变或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求所界定的为准。

Claims (11)

1.一种多频天线装置，包括：

一电路板；

一平面印刷天线，设置于该电路板上，该平面印刷天线具有一馈入点；以及

一拉伸式天线，无论该拉伸式天线是完全缩合或完全拉伸，均一直以该馈入点作为接触点，且通过该馈入点连接于该电路板，其中该拉伸式天线和该平面印刷天线一直保持工作状态，且该拉伸式天线是接收一工业科学医用频段的射频信号，该平面印刷天线是接收一甚高频/超高频频段的信号。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，该平面印刷天线可接收一第一射频信号以通过该馈入点传递该第一射频信号至该电路板。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，该拉伸式天线可接收一第二射频信号以传递该第二射频信号至该电路板。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，该平面印刷天线可接收一蓝牙信号。

5.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，该平面印刷天线可接收一无线局域网络信号。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，该拉伸式天线可接收一中国移动多媒体广播信号。

7.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，该平面印刷天线为一单极天线。

8.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，该平面印刷天线为一倒L型天线。

9.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，该平面印刷天线为一倒F型天线。

10.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，该平面印刷天线为一环型天线。

11.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，该平面印刷天线为一片天线。