CN102117957A - 平面天线及通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种平面天线及通信装置，其中平面天线包含低频辐射部、第一高频幅射部以及第二高频幅射部。低频辐射部能于低频频带产生响应。第一高频幅射部与低频辐射部电性连接，且第一高频幅射部具有至少一第一凹槽，能于第一高频频带产生响应。第二高频幅射部与低频辐射部电性连接，且第二高频幅射部具有至少一第二凹槽，能于第二高频频带产生响应。

Description

平面天线及通信装置

技术领域

本发明有关于一种平面天线及通信装置，并且特别地，本发明关于一种于第一高频幅射部及第二高频部具有凹槽的平面天线及通信装置。

背景技术

由于目前的无线通讯产品，如手持3G通讯装置，已渐渐走向轻、薄、短、小的设计方向，并且需要支援越来越多的通信协定，致使其天线所须对应的频宽也越来越广，对于天线设计者来说传统天线设计方法已无法负荷。其原因在于，要设计一个宽频的天线，天线本身与电路基板之间的间隔距离的限制将是一项挑战。

目前市面上无线通讯产品一般常见的天线设计方法有两种，一种是平面天线，如平面倒F型天线(planner inverted F antenna，PIFA)，此种天线结构相当常见，除了天线主体外，还有一个馈入点及接地点，藉由不同长度的电流路径而得到所需的多种共振频率。然而，将传统的平面线藏于薄型且多频的无线通讯产品之中，将难以对应较广的频宽。此外，平面天线的幅射波场型通常具有指向性，因此较容易产生缺陷。

另一种则是单极天线(monopole antenna)，此种天线的周边在设计时需要一个净空的区域，以避免太过邻近的电子零件在运作时对天线效能所造成干扰，使天线能够在最佳的频宽运作。然而，应用单极天线来作为无线通讯产品的天线，除了电路基板因为需要提供一块完全净空的区域给天线使用而使面积增加之外，同时也会面临人体的特定吸收率(specific absorption ratio，SAR)过高及假人头(phantom)的影响。因此，单极天线于目前的无线通讯产品的应用不如平面天线广泛。

综上所述，传统的平面天线虽易搭配轻、薄、短、小的设计的无线通讯产品，但是对应的共振频率较窄以及幅射波场型较易产生缺陷。因此，天线设计者需要设计一种平面天线，使其不仅能于更广的频带产生频率响应，并且能补偿其幅射波场型，以解决上述的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种平面天线，不仅能于更广的频带产生频率响应，并且能补偿幅射波场型。

依据一具体实施例，本发明的平面天线包含低频辐射部、第一高频幅射部以及第二高频幅射部。低频辐射部能于低频频带产生响应。第一高频幅射部与低频辐射部电性连接，且第一高频幅射部具有至少一第一凹槽，能于第一高频频带产生响应。第二高频幅射部与低频辐射部电性连接，且第二高频幅射部具有至少一第二凹槽，能于第二高频频带产生响应。

于实际应用中，第一高频幅射部搭配所述凹槽，形成第一形状，第一形状用以改变第一高频幅射部的中的电流路径。此外，第一高频频带依据电流路径的变化以改变对应的频率范围。另外，第一形状更用以改变第一高频幅射部之中的幅射波场型。其中，第一形状为S型形状。

此外，于实际应用中，第二高频幅射部搭配所述凹槽，形成第二形状，第二形状用以改变第二高频幅射部的中的电流路径。此外，第二高频频带依据电流路径的变化以改变对应的频率范围。另外，第二形状更用以改变第二高频幅射部之中的幅射波场型。其中，第二形状为环型形状。

另外，于实际应用中，第一高频幅射部的幅射波场型搭配第二高频幅射部的幅射波场型，近似于圆极化天线的幅射波场型。此外，本发明的平面天线更包含寄生部，且寄生部与低频辐射部、第一高频辐射部以及第二高频辐射部电性连接，用以产生电容效应。

本发明的另一目的在于提供一种通信装置，不仅能于更广的频带产生频率响应，并且能补偿幅射波场型。

依据一具体实施例，本发明的通信装置包含电路基板以及平面天线。其中，平面天线包含低频辐射部、第一高频幅射部以及第二高频幅射部。低频辐射部能于低频频带产生响应。第一高频幅射部与低频辐射部电性连接，且第一高频幅射部具有至少一第一凹槽，能于第一高频频带产生响应。第二高频幅射部与低频辐射部电性连接，且第二高频幅射部具有至少一第二凹槽，能于第二高频频带产生响应。

综上所述，本发明的平面天线以及通信装置，由于将天线设计于平面上，缩小天线的尺寸，使其容易搭配轻、薄、短、小的设计的无线通讯产品。此外，本发明的平面天线可于更广的频带产生频率响应，并且能补偿幅射波场型。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1绘示了根据本发明的一具体实施例的平面天线的示意图。

图2绘示了根据本发明的另一具体实施例的平面天线的示意图。

图3绘示了根据本发明的一具体实施例的通讯装置的示意图。

主要元件符号说明

1、2：平面天线            10、20：本体部

12、22：接地部            14、24：馈入部

16a、26a：第一高频幅射部

16b、26b：第二高频幅射部

18、28：低频辐射部        18a、28a：延伸区域

18b、28b：低频幅射区域    29：寄生部

3：电路基板               30：接地平面

32：信号收发端            4：通信装置

具体实施方式

本发明提供一种平面天线以及通信装置。关于本发明的若干具体实施例揭示如下。

请参见图1，图1绘示了根据本发明的一具体实施例的平面天线的示意图。如图1所示，平面天线1包含本体部10、接地部12、馈入部14、第一高频幅射部16a、第二高频幅射部16b以及低频辐射部18。其中，本体部10分别连接接地部12、馈入部14、第一高频幅射部16a、第二高频幅射部16b以及低频辐射部18。在此，本体部10、接地部12、馈入部14、第一高频幅射部16a、第二高频幅射部16b以及低频辐射部18可为一体成型、焊接或者以其他适当的方式电性连接。

接地部12用以接地。在实务中，接地部12可电性连接至接地金属片或是电路基板的接地平面，在此不限定以何种方式接地，于本发明所述领域且具有通常知识者可自行变化其他的接地方式。

第一高频幅射部16a及第二高频幅射部16b分别具有凹槽(凹槽未绘示于图1)，且第一高频幅射部16a及第二高频幅射部16b分别能于第一高频频带及第二高频频带产生响应，用以发射及接收信号。在实务中，第一高频幅射部16a及第二高频幅射部16b可接收与发送不同频率范围的信号，也就是说，第一高频幅射部16a可接收与发送频率符合第一高频频带的信号，第二高频幅射部16b可接收与发送频率符合第二高频频带的信号。

此外，在实务中，第一高频频带及第二高频频带各自所具有的频率范围可部分重叠，而第一高频频带及第二高频频带对应的所有频率范围，使得平面天线1可接收与发送较宽的频带的信号。在此，由于无线通讯技术在高频范围具有越来越多的通信协定，且每个通信协定所对应的频率范围皆不相同，平面天线1可藉由第一高频幅射部16a及第二高频幅射部16b对应更广的频率范围，使其能够应用于更多的通信协定之中。举例来说，上述的第一高频频带及第二高频频带主要可应用于3G的频率范围，且3G的频率范围在于1.71GHz至2.17GHz。

低频辐射部18能于低频频带产生响应，用以发射及接收信号。在实务中，低频辐射部包含延伸区域18a以及低频辐射区域18b，延伸区域18a连接于本体部10与低频辐射区域18b之间。延伸区域18a用以提供本体部10与低频辐射区域18b之间的电流路径，低频辐射区域18b用以发射及接收信号。此外，低频频带主要对应的频率为GSM的频率范围，其中，GSM的频率范围在于880MHz至960MHz。

馈入部14用以传送高频幅射部16及低频辐射部18将发射及所接收的信号。在实务中，馈入部14不限定其形状或者材料，馈入部14可与平面天线1的其他部分一体成型，或者馈入部14可为一种馈线结构并与本体部10电性连接，在此不限定以何种方式馈入或接收信号，于本发明所述领域且具有通常知识者可自行变化其他的馈入部结构。

此外，第一高频幅射部16a及第二高频幅射部16b更可藉由其中不同的凹槽设置位置或者不同的凹槽形状，用以进一步调整平面天线1所对应的频率范围以及幅射波场型。另一方面，平面天线1还可增加寄生部以产生电容效应并辅助发射及接收信号。

以下搭配本发明的另一具体实施例的平面天线的示意图，做更详细的说明。

清参见图2，图2绘示了根据本发明的另一具体实施例的平面天线的示意图。如图2所示，平面天线2包含本体部20、接地部22、馈入部24、第一高频幅射部26a、第二高频幅射部26b、低频辐射部28以及寄生部29。其中，本体部20分别连接接地部22、馈入部24、第一高频幅射部26a、第二高频幅射部26b、低频辐射部28以及寄生部29。其中，第一高频幅射部26a、第二高频幅射部26b可分别具有多个凹槽。低频辐射部28包含延伸区域28a以及低频辐射区域28b。

与前一实施例相同的是，平面天线2的本体部20、接地部22、馈入部24以及低频辐射部28，在此不予赘述。

与前一实施例不同的是，平面天线2的第一高频幅射部26a、第二高频幅射部26b以及寄生部29。其中，第一高频幅射部26a及第二高频幅射部26b可藉由不同的凹槽设置位置或者不同的凹槽形状，用以进一步调整平面天线2所对应之频率范围以及幅射波场型。另一方面，平面天线2更藉由增加寄生部29以产生电容效应并辅助发射及接收信号。

在此，第一高频幅射部26a及第二高频幅射部26b中的凹槽可改变平面天线2的特性，举例来说，所述凹槽可用以改变第一高频幅射部26a及第二高频幅射部26b中的电流路径、第一高频幅射部26a及第二高频幅射部26b对应的频率范围以及第一高频幅射部26a及第二高频幅射部26b中的幅射波场型，进而改变平面天线2的特性。

在实务中，第一高频幅射部26a可藉由多个凹槽形成第一形状。其中，由于第一形状改变第一高频幅射部26a的长度或结构，使其收发的信号传输路径改变，即改变第一高频幅射部26a中的电流路径。举例来说，第一形状为S型形状，藉由弯曲第一高频幅射部26a中的电流路径，改变其对应的频率范围。在此，第一形状不应限于为S型形状，例如第一形状可为W型形状或者连续S型形状，只要可用以改变第一高频幅射部26a中的电流路径，进而改变第一高频幅射部26a所对应的频率范围或幅射波场型，于本发明所述领域且具有通常知识者可自行变化。

此外，于实务中，第二高频幅射部26a可藉由多个凹槽形成第二形状。其中，由于第二形状改变第二高频幅射部26b的长度或结构，使其收发的信号传输路径改变，即改变第二高频幅射部26b中的电流路径。举例来说，第二形状为环型形状，藉由改变第二高频幅射部26b中的电流路径，改变其对应的频率范围并且变其幅射波场型。在此，第二形状不应限于为环型形状，例如第二形状可为S型形状或者多环型形状，只要可用以改变第二高频幅射部26b中的电流路径，进而改变第二高频幅射部26b所对应的频率范围或幅射波场型，于本发明所述领域且具有通常知识者可自行变化。

藉此，透过第一形状与第二形状的搭配，可设计出第一高频幅射部26a的幅射波场型搭配该第二高频幅射部26b的幅射波场型，可近似于圆极化天线的幅射波场型。也就是说，第一高频幅射部26a与第二高频幅射部26b可分别透过搭配适当的第一形状与第二形状，可减少平面天线2所发出的幅射波场型的缺陷。

另外，平面天线2还可包含寄生部29，且寄生部29耦接本体部10，用以产生电容效应并辅助发射及接收信号。在实务中，寄生部29由于较接近接地部22以及馈入部24，故具有高频的特性。也就是说寄生部29可视为另一个高频幅射区，用以发射及接收高频之信号。此外，相较于传统用以产生寄生电容的金属板通常与天线不互相接触，本发明的寄生部29虽连接本体部20，但也可用以产生寄生电容。

另一方面，上述的平面天线更可进一步应用于市面上的通讯装置，因此，以下搭配本发明的一具体实施例的通讯装置的示意图，做更详细的说明。

请参见图3，图3绘示了根据本发明的一具体实施例的通讯装置的示意图。如图3所示，通信装置4包含平面天线2以及电路基板3。其中，平面天线2的功能如前一实施例，在此不予赘述。电路基板3具有接地平面30与信号收发端32，接地平面30用以连结平面天线2的接地部22，信号收发端32用以连结平面天线2的馈入端24。在实务中，接地平面30不限于图3所表示的形状或者于通信装置4中的位置，于本发明所述领域且具有通常知识者可自行变化。信号收发端32用以将待传送的信号自电路基板3输出给平面天线2，并且平面天线2所接收的信号也可透过信号收发端32传输至电路基板3。

值得注意的是，平面天线2除了可藉由调整第一高频幅射部26a及第二高频幅射部26b中的凹槽的形状与位置，改变所对应的高频频率范围，平面天线2更可调整低频幅射部28中的延伸区域28a，改变所对应的低频频率范围。举例来说，藉由改变延伸区域28a的长度或结构，可改变中的电流路径，进而改变低频幅射部28所对应的频率范围或幅射波场型。

综上所述，本发明的平面天线以及通信装置，由于将天线设计于平面上，缩小天线的尺寸，使其容易搭配轻、薄、短、小的设计的无线通讯产品。此外，本发明的平面天线藉由多个凹槽的设计，使其可透过多个幅射区域传递信号，且每个幅射区域所对应的频带可互相补偿，使平面天线能得到一个更宽广的频带范围。另外，本发明的平面天线藉由多个凹槽的设计，使每个幅射区域所对应的幅射波场型可互相补偿，增进平面天线的效能。

藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的范围内。因此，本发明所申请的专利范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (26)

1.一种平面天线，包含：

一低频辐射部，能于一低频频带产生响应；

一第一高频幅射部，与该低频辐射部电性连接，具有至少一第一凹槽，能于一第一高频频带产生响应；以及

一第二高频幅射部，与该低频辐射部电性连接，具有至少一第二凹槽，能于一第二高频频带产生响应。

2.如权利要求1所述的平面天线，其特征在于，该第一高频幅射部搭配该第一凹槽，形成一第一形状，该第一形状用以改变该第一高频幅射部的一电流路径。

3.如权利要求2所述的平面天线，其特征在于，该第一高频频带依据该电流路径的变化以改变对应的一频率范围。

4.如权利要求2所述的平面天线，其特征在于，该第一形状更用以改变该第一高频幅射部的一幅射波场型。

5.如权利要求2所述的平面天线，其特征在于，该第一形状为一S型形状。

6.如权利要求1所述的平面天线，其特征在于，该第二高频幅射部搭配该第二凹槽，形成一第二形状，该第二形状用以改变该第二高频幅射部的一电流路径。

7.如权利要求6所述的平面天线，其特征在于，该第二高频频带依据该电流路径的变化以改变对应的一频率范围。

8.如权利要求6所述的平面天线，其特征在于，该第二形状更用以改变该第二高频幅射部的一幅射波场型。

9.如权利要求6所述的平面天线，其特征在于，该第二形状为一环型形状。

10.如权利要求1所述的平面天线，其特征在于，该第一高频幅射部的幅射波场型以及该第二高频幅射部的幅射波场型，皆近似于一圆极化天线的幅射波场型。

11.如权利要求1所述的平面天线，其特征在于，该低频辐射部包含一延伸区域以及一低频辐射区域。

12.如权利要求1所述的平面天线，其特征在于，还包含一寄生部，与该低频辐射部、该第一高频辐射部以及该第二高频辐射部电性连接，用以产生电容效应。

13.如权利要求12所述的平面天线，其特征在于，该寄生部能于一第三高频频带产生响应。

14.一种通信装置，其特征在于，包含：

一电路基板；以及

一平面天线，设置于该电路基板上，且该平面天线包含：

一低频辐射部，能于一低频频带产生响应；

一第一高频幅射部，与该低频辐射部电性连接，具有至少一第一凹槽，能于一第一高频频带产生响应；以及

一第二高频幅射部，与该低频辐射部电性连接，具有至少一第二凹槽，能于一第二高频频带产生响应。

15.如权利要求14所述的通信装置，其特征在于，该第一高频幅射部搭配该第一凹槽，形成一第一形状，该第一形状用以改变该第一高频幅射部的一电流路径。

16.如权利要求15所述的通信装置，其特征在于，该第一高频频带依据该电流路径的变化以改变对应的一频率范围。

17.如权利要求15所述的通信装置，其特征在于，该第一形状更用以改变该第一高频幅射部的一幅射波场型。

18.如权利要求15所述的通信装置，其特征在于，该第一形状为一S型形状。

19.如权利要求14所述的通信装置，其特征在于，该第二高频幅射部搭配该第二凹槽，形成一第二形状，该第二形状用以改变该第二高频幅射部的一电流路径。

20.如权利要求19所述的通信装置，其特征在于，该第二高频频带依据该电流路径的变化以改变对应的一频率范围。

21.如权利要求19所述的通信装置，其特征在于，该第二形状更用以改变该第二高频幅射部的一幅射波场型。

22.如权利要求19所述的通信装置，其特征在于，该第二形状为一环型形状。

23.如权利要求14所述的通信装置，其特征在于，该第一高频幅射部的幅射波场型以及该第二高频幅射部的幅射波场型，皆近似于一圆极化天线的幅射波场型。

24.如权利要求14所述的通信装置，其特征在于，该低频辐射部包含一延伸区域以及一低频辐射区域。

25.如权利要求14所述的通信装置，其特征在于，还包含一寄生部，与该低频辐射部、该第一高频辐射部以及该第二高频辐射部电性连接，用以产生电容效应。

26.如权利要求25所述的通信装置，其特征在于，该寄生部能于一第三高频频带产生响应。

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