CN102097682B - 多频天线 - Google Patents

Abstract

一种多频天线，包括一用以接地的接地部、一馈入段、一第一导体臂及一第二导体臂；该馈入段具有相反的一第一端与一第二端，以及可供信号馈入的一馈入点，该第一端连接该接地部；该第一导体臂具有由该馈入段的第二端往一第一方向延伸的一连接段，以及一连接该连接段且远离该接地部的延伸段，该延伸段具有一第一端部；该第二导体臂是由该馈入段的第二端往一第二方向延伸，并具有与该延伸段的第一端部间隔地相邻的一第二端部。

Description

多频天线

技术领域

本发明是有关于一种天线，特别是指一种多频天线。

背景技术

以往笔记本电脑的需求，通常只有WLAN(802.11a／b/g)无线上网的功能(WLAN是无线局域网Wireless Local Area Networks的英文缩写)，但随着集成电路的整合度越来越高，多功能电路模块共用同一天线的概念，俨然成为天线设计的新趋势，故多频天线的设计需求将大为增加。

一般应用于笔记本电脑或是非手持装置的无线广域网路天线，都是以双谐振腔的倒F天线设计为主，如图1中的天线9所示，但随着电子产品小型化的趋势，天线的设计空间也越来越小，所需涵盖的无线通信频段却越来越多，因此如何制作既小型化且辐射效能良好的天线则是各个学者与厂商研究的重要课题。

发明内容

因此，本发明的目的，即在于提供一种可以涵盖多种无线通信应用频段且小型化的天线。

于是，本发明多频天线，包括一用以接地的接地部、一馈入段、一第一导体臂及一第二导体臂；该馈入段具有相反的一第一端与一第二端，以及可供信号馈入的一馈入点，该第一端连接该接地部；该第一导体臂具有由该馈入段的第二端往一第一方向延伸的一连接段，以及一连接该连接段且远离该接地部的延伸段，该延伸段具有一第一端部；该第二导体臂是由该馈入段的第二端往一第二方向延伸，并具有与该延伸段的第一端部间隔地相邻的一第二端部。

优选地，该接地部的一侧缘是大体为直线，且该馈入段的部分是与该侧缘间隔地相邻并沿着该侧缘平行地延伸。而本发明还还包括一第三导体臂，由该第一导体臂往该接地部的方向延伸，并具有与该接地部间隔地相邻的一第三端部。

优选地，前述第三端部的一前缘与该接地部的该侧缘平行。

优选地，本发明多频天线的第二导体臂是呈倒L型，而该第一导体臂的连接段亦呈倒L型，且该第一方向与该第二方向互为相反方向。

优选地，本发明多频天线的第一方向与第二方向分别与该接地部的该侧缘平行。

优选地，本发明多频天线的第一导体臂的连接段、延伸段与第二导体臂共同围绕界定出一倒L型开槽。

本发明有益的效果在于，多频天线利用多个辐射臂来达到涵盖多种应用频段的特点，并且也同时达到缩小其体积的效果。

附图说明

图1是传统的天线示意图；

图2为本发明多频天线的优选实施例的正视图；

图3则为多频天线配置在电子装置的机壳中的示意图；

图4为本实施例多频天线在WLAN与WiMAX中的电压驻波比值(VSWR)测量数据图；

图5与图8分别为多频天线10工作在WiMAX中较低频的2300MHz与2700MHz时，在xy平面、xz平面、yz平面的辐射场型测量结果；

图6与图7分别为多频天线10工作在WLAN(802.11b/g)中的2412MHz、与2462MHz时，在xy平面、xz平面、yz平面的辐射场型测量结果；

图9与图10分别为多频天线10工作在WiMAX中较高频的3300MHz与3800MHz时，在xy平面、xz平面、yz平面的辐射场型测量结果；及

图11与图12则分别为多频天线10工作在WLAN(802.11a)中的5150MHz、与5875MHz时，在xy平面、xz平面、yz平面的辐射场型测量结果。

主要元件符号说明

10     多频天线

1      第一导体臂

11     连接段

12     延伸段

121    第一端部

2      第二导体臂

21     第二端部

3      第三导体臂

31     第三端部

4      馈入段

41     第一端

42     第二端

43     馈入点

5      接地部

51     侧缘

71     第一方向

72     第二方向

8      电子装置

81～84 机壳空间

91     第一谐振频带

92     第二谐振频带

93     第三谐振频带

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一个优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

参阅图2与图3，图2为本发明多频天线10的优选实施例的正视图，图3则为多频天线10配置在的电子装置8中的示意图。本发明多频天线10，包括一用以接地的接地部5、一由该接地部5延伸出的馈入段4、连接该馈入段的一第一导体臂1与一第二导体臂2，以及一连接第一导体臂1的第三导体臂3。需要注意的是，本实施例的多频天线10是一种设计在厚度为0.6mm厚的PCB板上的平面天线，长度与宽度分别为22mm与9mm，并且配置在电子装置8中。本实施例所举的电子装置8为一笔记本电脑的形态，而接地部5则是连设在一片导电铜箔上(图未示)而电连接至电子装置8的系统地，笔记本电脑只是本发明的其中一种应用形态而已，不应以笔记本电脑作为本发明多频天线10的应用范围限制。

另外值得一提的是，本实施例多频天线10是配置在电子装置8的屏幕右上方的机壳空间81中，但是亦可配置在如图3中的虚线所示的屏幕左上方的机壳空间82、左方的机壳空间83与右方的机壳空间84中，都可以达到良好的射频信号收发效能，多频天线10的配置位置不应以右上方的机壳空间81为限。

接地部5在本实施例中，是一呈长矩形的金属线段，并具有呈直线的一侧缘，接地部5与电子装置8中的导电铜箔连接，并且也可与作为信号传输的同轴缆线(图未示)的接地金属网连接，其连接方式依不同的应用频段或使用环境的不同，而有不同的连接位置，此应为本领域技术人员所熟知，在此不再多加详述。

该馈入段4整体大体为一个N字型，具有相反的一第一端41与一第二端42，以及用以供同轴缆线(图未示)的信号线连接以作为信号馈入的一馈入点43，该第一端41与该接地部5的左侧端部连接，且馈入段4的部分是与接地部5的侧缘51间隔地相邻，并沿着此侧缘51平行地延伸。

为了方便以下导体臂的形状描述，定义往馈入段4的第二端42的右方的方向为第一方向71，而往左方的方向为第二方向72，第一方向71与第二方向72在本实施例中互为相反方向，且分别与接地部5的侧缘51平行。

该第一导体臂1具有一由该馈入段4的第二端42往第一方向71延伸并呈倒L型的连接段11，第一导体臂1还具有一由连接段11的末端并且往第二方向72延伸的延伸段12，此延伸段12具有一个第一端部121。

该第二导体臂2则也是呈倒L型，并且是由该馈入段4的第二端42往第二方向72延伸，第二导体臂2具有与该延伸段12的第一端部121间隔地相邻的一第二端部21。在本实施例中，该第一导体臂1的连接段11与延伸段12，还有第二导体臂2共同围绕界定出一倒L型开槽73，定义此倒L型开槽73的耦合间距宽度为G1，在天线设计的过程中，借由控制倒L型开槽73的耦合间距宽度为G1，来增强或减弱其耦合量，可以达到调整天线阻抗频宽的目的。

本实施例的第三导体臂3，是由第一导体臂1的连接段11往接地部5的方向延伸，并具有一与接地部5间隔地相邻的第三端部31，此第三端部31邻近接地部5的前缘，是与该接地部5的该侧缘51平行。定义第三端部31与接地部5的侧缘51间的耦合间距宽度为G2，借由控制此耦合间距宽度G2来增强或减弱其耦合量，也可以达到调整频带偏移及降频的目的。

参阅图4，图4为本实施例多频天线10的电压驻波比值(VSWR)测量数据图，经实验可得知，多频天线10的电压驻波比测量值，在2300～2700MHz、3300～3800MHz与5150～5875MHz的频段内其电压驻波比值均低于3，达到天线辐射效能的基本要求。其中，接地部5、馈入段4与第一辐射臂1共同贡献约在2300～2700MHz附近的第一谐振频带91，接地部5、馈入段4与第二辐射臂2则共同贡献约在3300～3800MHz附近的第二谐振频带92，而接地部5、馈入段4与第三辐射臂3则共同贡献约在5150～5875MHz附近的第三谐振频带93。因此本实施例多频天线10的确是可应用在WLAN[2412～2462MHz(802.11b／g)]、WiMAX的第一模态[2.3～2.7GHz]、WiMAX的第二模态[3.3～3.8GHz]，以及WLAN[5150～5875MHz(802.11a)]的频带上，确实达到涵盖多种无线通信应用频段的效果。

配合参阅表1，表1为多频天线10在WLAN与WiMAX的应用频带内的辐射效率(Efficiency)均大于35％，且其天线增益介于-2至-4.3dB之间，均能符合工作需求。

频率(MHz)	效率(dB)	效率(％)
			2300	-4.3	37.3
2412	-3.5	44.1
			2437	-3.4	46.0
2462	-3.1	49.0
			2500	-3.4	46.2
2600	-3.7	42.3
			2700	-3.6	43.8
3300	-3.2	48.0
			3400	-3.0	50.3
3500	-3.2	47.7
			3600	-3.3	46.5
3700	-2.4	58.1

3800	-2.6	55.2
			5150	-3.3	46.7
5350	-3.4	46.1
			5470	-3.4	45.7
5725	-3.8	41.3
			5875	-3.7	42.1

多频天线10的辐射场型(Radiation Pattern)，如图5至图12所示。图5与图8分别为多频天线10工作在WiMAX中较低频的2300MHz与2700MHz时，在xy平面、xz平面、yz平面的辐射场型测量结果；图6与图7分别为多频天线10工作在WLAN(802.11b／g)中的2412MHz、与2462MHz时，在xy平面、xz平面、yz平面的辐射场型测量结果；图9与图10分别为多频天线10工作在WiMAX中较高频的3300MHz与3800MHz时，在xy平面、xz平面、yz平面的辐射场型测量结果；图11与图12则分别为多频天线10工作在WLAN(802.11a)中的5150MHz、与5875MHz时，在xy平面、xz平面、yz平面以的辐射场型测量结果。在这些平面的场型图中，虚线(—·)是磁场(Phi)的测量结果、虚线(——)是电场(Theta)的测量结果、而实线(——)则是电场与磁场的综合(Total)。由各辐射场型图可得知，因为多频天线10在各种工作频率时的辐射场型是接近全方向性辐射场型，所以可达到良好的收发效能。

综上所述，本实施例多频天线10拥有体积小的特点，且其为平面式的设计，结构简单，并且还可透过控制倒L型开槽73的耦合间距宽度G1与耦合间距宽度G2来控制其阻抗频宽，以调整其操作频带的落点位置，此外，由前述实验数据可知多频天线10具有的三个谐振频带，可同时涵盖WLAN和WiMAX共两无线通信应用频带，故确实能达成本发明的目的。

以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明内容所作的简单的等效变化与修饰，均仍属本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种多频天线，包括：

一用以接地的接地部，该接地部的一侧缘是大体为直线；

一馈入段，具有相反的一第一端与一第二端，以及可供信号馈入的一馈入点，该第一端连接该接地部，该馈入段的部分是与该侧缘间隔地相邻并沿着该侧缘平行地延伸；

一第一导体臂，具有由该馈入段的第二端往一第一方向延伸的一连接段，以及一连接该连接段且远离该接地部的延伸段，该延伸段具有一第一端部；

一第二导体臂，由该馈入段的第二端往一第二方向延伸，并具有与该延伸段的第一端部间隔地相邻的一第二端部；及

一第三导体臂，由该第一导体臂往该接地部的方向延伸，并具有与该接地部间隔地相邻的一第三端部。

2.根据权利要求1所述的多频天线，其中，该第二导体臂是呈倒L型，而该第一导体臂的连接段亦呈倒L型，且该第一方向与该第二方向互为相反方向。

3.根据权利要求2所述的多频天线，其中，该第一方向与该第二方向分别与该接地部的该侧缘平行。

4.根据权利要求3所述的多频天线，其中，该第一导体臂的该连接段、该延伸段与该第二导体臂共同围绕界定出一倒L型开槽。

5.根据权利要求2所述的多频天线，其中，该第三导体臂的第三端部邻近该接地部的一前缘，是与该接地部的该侧缘平行。

6.根据权利要求5所述的多频天线，其中，该第二导体臂是呈倒L型，而该第一导体臂的连接段亦呈倒L型，且该第一方向与该第二方向互为相反方向。

7.根据权利要求6所述的多频天线，其中，该第一方向与该第二方向分别与该接地部的该侧缘平行。

8.根据权利要求7所述的多频天线，其中，该第一导体臂的该连接段、该延伸段与该第二导体臂共同围绕界定出一倒L型开槽。

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