CN102044755A

CN102044755A - 平面多频天线

Info

Publication number: CN102044755A
Application number: CN2009101800959A
Authority: CN
Inventors: 赖明佑; 王俊雄
Original assignee: Asustek Computer Inc
Current assignee: Asustek Computer Inc
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2011-05-04

Abstract

一种平面多频天线，包括一基板以及一金属图案。金属图案设置在基板上，并具有一第一金属线、一第二金属线、一第三金属线及一第四金属线。第二金属线与第一金属线相对设置，并具有一接地点。第三金属线的两端分别与第一金属线及第二金属线连接，并将第一金属线区分为一第一辐射部及一第二辐射部。第四金属线至少部分位于该第二辐射部与该第二金属线之间，并形成多个弯折，并具有一第一阻抗匹配部及一馈入点，且其部分与该第二辐射部在投影方向上重叠。借由馈入点与接地点激发以及阻抗匹配部，而将天线工作频带分成多个宽频带。

Description

平面多频天线

技术领域

本发明关于一种天线，特别关于一种平面多频天线。

背景技术

无线传输广泛地应用于电子产品，而为满足消费者需求，现今许多电子产品大多具有无线传输的功能。在无线传输系统中，天线是用来发射与接收电磁波能量的重要组件，若是没有了天线，则无线传输系统将会无法发射与接收数据。因此，天线的角色在无线传输来说，是不可或缺的一环。

平面倒F天线(Planar Inverted F Antenna，PIFA)为目前较普遍的天线架构，该天线可用来设计单频带、双频带或多频带的天线。图1为一般PIFA的示意图，其中三根天线11、12、13均为平面倒F天线的结构，三天线11～13可为相同频率或不同频率的天线。对于应用于笔记本电脑的天线而言，天线需设计成狭长型。以天线11为例，在狭长型的空间中，线段A1B1D1和A1B1C1分别工作于λ/4模态，其它高阶模态频率过高(例如3λ/4模态)或不容易激发(例如λ/2和λ模态)，因此不易组合出双宽频或宽频的特性。因此上述平面倒F天线架构可用来设计双窄频的天线，却不容易实现双宽频或宽频特性的天线。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种能够实现宽频特性的天线。

为达上述目的，一种平面多频天线包括一基板以及一金属图案。金属图案设置在基板上，并具有一第一金属线、一第二金属线、一第三金属线及一第四金属线。第二金属线与第一金属线相对设置，并具有一接地点。第三金属线的两端分别与第一金属线及第二金属线连接，并将第一金属线区分为一第一辐射部及一第二辐射部。第四金属线至少部分位于该第二辐射部与该第二金属线之间，且该第四金属线不与该第一金属线、该第二金属线及该第三金属线连接，该第四金属线形成多个弯折，并具有一第一阻抗匹配部及一馈入点，且其部分与该第二辐射部在投影方向上重叠。

承上所述，本发明的平面多频天线借由馈入点与接地点激发后，可将天线工作频带分成多个频带，例如四个频带。其中，第四金属线的部分可工作于第四频段，并用于激发其它线段辐射而工作于第一频段、第二频段及第三频段。由于每个辐射体的工作频带彼此错开，因此可得一宽频特性的天线。另外，借由本发明的第一阻抗匹配部可微调天线的反射系数进而提升天线频宽，使天线具有多宽频特性。此外，本发明的第四金属线的部分与第二辐射部在投影方向上重叠，借此可缩小天线尺寸而增加产品竞争力。

附图说明

图1为已知平面倒F天线的示意图；

图2为本发明优选实施例的平面多频天线的示意图；

图3为本发明优选实施例的天线所设计的工作频率与反射系数的示意图；

图4为本发明优选实施例的天线实际测量到的反射系数及操作频率的关系图；

图5至图8为本发明的天线的变化形态的示意图；

图9为本发明的天线的第二金属线呈面状的示意图；以及

图10为本发明的天线还包括一金属片的示意图。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依据本发明优选实施例的一种平面多频天线。

请参照图2所示，本发明优选实施例的一种平面多频天线2包括一基板20以及一金属图案30。在本实施例中，基板20可例如为玻璃板、或塑料板、或电路板、或其它种类的基板。

金属图案30设置在基板20上，并作为天线2的工作主体。金属图案30所包括的线段由导电材料而制成，导电材料不限于金属、或合金、或高分子导电材料等，举凡导电材料均可作制成金属图案30。

金属图案30包括一第一金属线31、一第二金属线32、一第三金属线33及一第四金属线34。在本实施例中，第一金属线31以线段IJK为例。第二金属线32与第一金属线31相对设置，并具有一接地点。本实施例的第二金属线32以线段AH及其所延伸的线段为例，而接地点以A点为例。

第三金属线33的两端分别与第一金属线31及该第二金属线32连接，并将第一金属线31区分为一第一辐射部311及一第二辐射部312。在此，第三金属线33以线段JH为例，第一辐射部311以线段IJ为例，第二辐射部以线段JK为例。另外，第一金属线31与第三金属线33可共同形成T型或Y型，在此以T型为例。此外，第一金属线31、第二金属线32及第三金属线33共同形成“工”型。

第四金属线34至少部分位于第二辐射部312与第二金属线32之间，且不与第一金属线31、第二金属线32及第三金属线33连接并形成多个弯折。在此，第四金属线34具有一第三辐射部341、一第四辐射部342及一第一阻抗匹配部343。其中，第三辐射部341以线段GL为例，第四辐射部342以线段DL为例，第一阻抗匹配部343以线段CD为例。并且第三辐射部341与第四辐射部342形成一弯折，第四辐射部342与第一阻抗匹配部343又形成另一弯折。

第三辐射部341与第二辐射部312平行，且至少部分与第二辐射部312在投影方向上重叠。在此，投影方向以Y方向为例。第一阻抗匹配部343设置在第二辐射部342与第二金属线32之间，并至少部分与第二辐射部342在投影方向上重叠。另外在本实施例中，第三辐射部341设置在第二辐射部312与第一阻抗匹配部343之间。

第四辐射部342的一端与第三辐射部341的一端连接，第四辐射部342的另一端与第一阻抗匹配部343的一端连接。在此，第三辐射部341、第四辐射部342及第一阻抗匹配部343共同形成类似“U”型，其中U的开口朝向第三金属线33。

第一阻抗匹配部343具有一馈入点，在此馈入点以B点为例。本实施例的接地点(A点)与馈入点(B点)相对设置。请同时参照图2及图3所示，其中图3为本实施例的天线所设计的工作频率与反射系数的示意图。借由馈入点与接地点的激发，第三辐射部341与第四辐射部342(线段DELG)操作在一第四频段f4(操作在λ/4模态)，且第三辐射部341与第四辐射部342用以激发其它线段辐射。第一辐射部311与第二辐射部312(线段IJK)操作在一第三频段f3(操作在λ/2模态)。第三金属线33与第一辐射部311(线段HJI)操作在一第二频段f2(操作在λ/4模态)。第三金属线33与第二辐射部312(线段HJK)操作在一第一频段f1(操作在λ/4模态)。

此外，借由第一阻抗匹配部343作为匹配电路，可微调天线的反射系数，使上述的操作频宽均位于反射系数小于-6dB的可用范围。第一阻抗匹配部343中，线段BC等效为一电容，线段BD等效为一串联电感。由于每一个辐射体的工作频带彼此错开，因此可得一宽频特性的天线。

另外，本实施例的平面多频天线2可还包括一第二阻抗匹配部344，其由第四辐射部342凸设，在此，第二阻抗匹配部344是由E点凸设，且与第三辐射部341及第一阻抗匹配部343平行。同样地，第二阻抗匹配部344作为匹配电路亦可微调天线的反射系数，进而增加天线的操作频宽。

请参照图4所示，其将天线安装在笔记本电脑左上角的情况下所测量到的反射系数及操作频率的关系图。在本实施例中，天线的长度仅20mm，高度7.5mm，但频宽超过4GHz，可应用于无线局域网络(WLAN a/b/g)、全球微波互联接入(WiMAX)及超宽频(UWB)等工作频带。

当然，本实施例的天线2及示出的附图仅为举例说明，并非用以限制本发明。在实施上，为符合选择的操作频带及频宽，可在天线尺寸、形状及线段宽度作些微调整。

以下以图5至图8举例说明本实施例的天线2的变化形态。如图5所示，第一金属线31(线段IJK)与第三金属线33(线段JH)呈类似Y型，而第三辐射部341(线段GL)与第二辐射部312(线段JK)平行。另外，第一金属线31另一变化形态可为：其线段IJ如图2的线段IJ为水平状，而其线段JK如图5所示的线段JK为倾斜一角度。

如图6所示，第一金属线31与第三金属线33呈类似↑型，且第三辐射部341与第二辐射部312平行。

如图7所示，与上述实施例不同在于，第二辐射部312设置在第三辐射部341与第一阻抗匹配部343之间，且第三辐射部341与第二辐射部312平行。

如图8所示，不仅第二辐射部312设置在第三辐射部341与第一阻抗匹配部343之间，且第一金属线31与第三金属线33呈类似Y型，并且第三辐射部341与第二辐射部312平行。

另外，图9显示天线2的又一变化形态，如图9所示，与上述天线2的主要不同在于，天线2的第二金属线32呈面状，而扩大接地面的面积，以使天线能够辐射。此外，图10显示天线2的另一变化形态，如图10所示，天线2还包括一金属片40，金属片40与第二金属线32电性连接，且在此，金属片40覆盖第二金属线32并往下方延伸，作为天线2的接地面，而扩大接地面的面积，以使天线能够辐射。

综上所述，本发明的平面多频天线借由馈入点与接地点激发后，可将天线工作频带分成多个频带，例如四个频带。其中，第三辐射部与第四辐射部可工作在第四频段，并用于激发其它线段辐射而工作在第一频段、第二频段及第三频段。由于每个辐射体的工作频带彼此错开，因此可得一宽频特性的天线。另外，借由本发明的第一阻抗匹配部可微调天线的反射系数进而提升天线频宽，使天线具有多宽频特性。此外，本发明的第三辐射部的至少部分与第二辐射部在投影方向上重叠，以及第一阻抗匹配部的至少部分与第二辐射部在投影方向上重叠，借此可缩小天线尺寸而增加产品竞争力。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括在权利要求书中。

Claims

1.一种平面多频天线，其特征在于，上述平面多频天线包括：

基板；以及

金属图案，设置在上述基板上，并具有：

第一金属线；

第二金属线，与上述第一金属线相对设置，并具有接地点；

第三金属线，其两端分别与上述第一金属线及上述第二金属线连接，并将上述第一金属线区分为第一辐射部及第二辐射部；及

第四金属线，至少部分位于上述第二辐射部与上述第二金属线之间，且上述第四金属线不与上述第一金属线、上述第二金属线及上述第三金属线连接，上述第四金属线形成多个弯折，并具有第一阻抗匹配部及馈入点，且其部分与上述第二辐射部在投影方向上重叠。

2.根据权利要求1所述的平面多频天线，其特征在于，上述第一金属线与上述第三金属线共同形成T型或Y型。

3.根据权利要求1所述的平面多频天线，其特征在于，上述第二金属线呈面状。

4.根据权利要求1所述的平面多频天线，其特征在于，上述平面多频天线还包括：

金属片，与上述第二金属线电性连接。

5.根据权利要求4所述的平面多频天线，其特征在于，上述金属片覆盖上述第二金属线。

6.根据权利要求1所述的平面多频天线，其特征在于，上述接地点与上述馈入点相对设置。

7.根据权利要求1所述的平面多频天线，其特征在于，上述第四金属线还具有第三辐射部及第四辐射部，上述第四辐射部的一端与上述第三辐射部的一端连接，上述第四辐射部的另一端与上述第一阻抗匹配部的一端连接，上述第一阻抗匹配部具有上述馈入点。

8.根据权利要求7所述的平面多频天线，其特征在于，上述第三辐射部与上述第二辐射部平行，且其部分与上述第二辐射部在投影方向上重叠。

9.根据权利要求7所述的平面多频天线，其特征在于，上述第一阻抗匹配部设置在上述第二辐射部与上述第二金属线之间，且部分与上述第二辐射部在投影方向上重叠。

10.根据权利要求7所述的平面多频天线，其特征在于，上述第三辐射部设置在上述第二辐射部与上述第一阻抗匹配部之间。

11.根据权利要求7所述的平面多频天线，其特征在于，上述第二辐射部设置在上述第三辐射部与上述第一阻抗匹配部之间。

12.根据权利要求7所述的平面多频天线，其特征在于，上述第四金属线还包括第二阻抗匹配部，其由上述第四辐射部凸设。

13.根据权利要求1所述的平面多频天线，其特征在于，上述第三金属线与上述第二辐射部操作在第一频段。

14.根据权利要求13所述的平面多频天线，其特征在于，上述第三金属线与上述第一辐射部操作在第二频段。

15.根据权利要求14所述的平面多频天线，其特征在于，上述第一辐射部与上述第二辐射部操作在第三频段。

16.根据权利要求15所述的平面多频天线，其特征在于，上述第四金属线的部分操作在第四频段。