CN102263326B - 小型多频天线及使用该天线的通信装置 - Google Patents

Abstract

一种小型多频天线，包括至少一辐射部；辐射部包括一馈入段、一耦合臂、一接地段、一连续弯折段及一导体臂。馈入段连接到基板的匹配电路；连续弯折段连接接地段，且连续弯折段与接地段构成一第一频带路径；导体臂自连续弯折段分出，且导体臂与连续弯折段的一部构成一第二频带路径。本发明小型多频天线可克服空间局限，且工作频带可涵盖满足无线局域网(WLAN)的操作频段及全球微波互联接入(WiMAX)的三个操作频段。

Description

小型多频天线及使用该天线的通信装置

技术领域

本发明是关于一种多频天线及使用该天线的通信装置，特别是指一种设计在有限空间内使用的小型多频天线及使用该天线的通信装置。

背景技术

如众所周知，天线的操作频带为正比于体积大小，而宽频天线的设计需较大的体积，例如现有的一种安装在笔记本电脑供无线宽频网路传输数据的USB外接装置(USB Dongle)，由于USB外接装置内的空间狭小，可用来设计天线的面积一般仅能设计成只涵盖一个频段的天线，因而，以无线宽频网路的应用为例，USB外接装置的小型天线设计面临的课题如下：

1.天线须成对设计，这使得每一天线的可用区域更为缩小，其天线设计的难度也随之增加。

2.双频甚至三频或多频的天线，在狭小的空间如何设计亦须解决。

发明内容

因此，本发明的目的，即在提供一种设计在有限空间内使用的小型多频天线及使用该天线的通信装置。

于是，本发明小型多频天线配合一具有一匹配电路及一接地面的基板。

该小型多频天线包括一辐射部，该辐射部包括一馈入段、一耦合臂、一接地段、一连续弯折段及一导体臂。

该馈入段连接到该基板的匹配电路；该耦合臂具有一第一固定端、一第一自由端及一第一臂部，该第一固定端自该馈入段分出且该第一臂部与该接地面间隔一预定距离；该接地段一端连接该接地点。

该连续弯折段连接该接地段的另一端，且该连续弯折段与该接地段构成一第一频带路径。

该导体臂具有一第二固定端、一第二自由端及一第二臂部，该第二固定端自该连续弯折段分出，且该导体臂与该连续弯折段的一部构成一第二频带路径。

本发明通信装置包括一发送电路或一接收电路，且该发送电路或该接收电路与前述小型多频天线电性连接。

本发明小型多频天线及使用该天线的通信装置的功效在于：在有限空间内，利用连续弯折段与接地段构成第一频带路径，及利用导体臂与连续弯折段的一部构成第二频带路径，达成有效利用空间且多频带操作的目的。

附图说明

图1是一立体图，说明本发明通信装置的优选实施例是一USB无线网卡；

图2是一示意图，说明本发明小型多频天线的优选实施例；

图3是一示意图，说明小型多频天线的接地段与连续弯折段构成第一频带路径；

图4是一示意图，说明小型多频天线的导体臂与第二转折段构成第二频带路径；

图5是一示意图，说明小型多频天线借由调整第一距离、第二距离及第三距离以决定两个模态的频率而结合成一较宽的频带；

图6(a)及图6(b)是一曲线图，说明左侧辐射部及右侧辐射部的电压驻波比数据测量结果；及

图7(a)至图15(b)分别为本优选实施例的小型多频天线在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面当无线信号的频率为2300MHz、2350MHz、2400MHz、2500MHz、2600MHz、2700MHz、3300MHz、3600MHz及3800MHz的辐射场型测量结果。

主要元件符号说明

1、1’辐射部

10小型多频天线

100USB无线网卡

101第一频带路径

102第二频带路径

11接地段

12连续弯折段

120第一端

121第一转折段

1211、1221连接部

122第二转折段

123第二端

124交会点

13耦合臂

131第一固定端

132第一自由端

133第一臂部

14导体臂

141第二固定端

142第二自由端

143第二臂部

15馈入段

5基板

51接地面

511接地点

61发送电路

62接收电路

63匹配电路

9笔记本电脑

w第一距离

L第二距离

g第三距离

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优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

参阅图1，本发明通信装置的优选实施例是一USB无线网卡100，可连接一笔记本电脑9，借由如图2的一小型多频天线10与外界的无线通信设备进行例如无线局域网(WLAN)及全球微波互联接入(WiMAX)的无线数据传输服务。

参阅图1及图2，USB无线网卡100内部元件包括一基板5，基板5表面布设有前述小型多频天线10、一接地面51、一发送电路61、一接收电路62及一匹配电路63，其中，小型多频天线10具有二辐射部1、1’，各辐射部1、1’具有相同元件且为对称设计，为方便说明起见，以其中一辐射部1详述其功能原理如下，另一辐射部1’的功能原理亦相同，不再重复赘述。

参阅图2，辐射部1包括一接地段11、一连续弯折段12、一耦合臂13、一导体臂14及一馈入段15；其中，接地面51具有一接地点511，接地段11一端连接到接地点511，连续弯折段12具有一第一端120、一第一转折段121、一第二转折段122及一第二端123；第一端120连接接地段11相对于接地点511的另一端，而第二端123连接馈入段15，馈入段15则连接到基板5上的匹配电路63。

配合图2及图3，第一转折段121及第二转折段122均大体为L型，且第一端120连接接地段11相反于接地的另一端，第一转折段121一端连接第一端120而另一端连接第二转折段122，第二转折段122则连接第一转折段121及第二端123；接地段11与连续弯折段12构成一第一频带路径101。

借由调整第一频带路径101的总长度可控制此第一频带模态，本优选实施例中，第一频带路径101的总长度约为(或小于)3.5GHz真空波长的四分之一(quarter)。

配合图2及图4，导体臂14具有一第二固定端141、一第二自由端142及一第二臂部143，导体臂14的第二固定端141自第一转折段121及第二转折段122的交会点124分出且导体臂14与第二转折段122构成一第二频带路径102，控制导体臂14长度可控制第二频带模态。本优选实施例中，第二频带路径102的总长度约为(或小于)2.5GHz真空波长的四分之一。

参阅图5，第一转折段121的连接部1211及第二转折段122的连接部1221大体为平行且二者之间的距离为一第一距离w；另外，耦合臂13的长度为一第二距离L，具有一第一固定端131、一第一自由端132及一介于第一固定端131及第一自由端132之间的第一臂部133，第一固定端131自馈入段15分出且第一臂部133与接地面51间隔一第三距离g。

左侧辐射部1’或右侧辐射部1先借由调整第一距离w以决定两个模态的频率，也就是调整第一距离w的大小可使第一频带与第二频带相互接近而结合成一较宽的频带；而借由调整第二距离L及第三距离g，使耦合强度增加，也可使频带加宽；再利用匹配电路63达到最佳化的阻抗匹配；发送电路61为调制无线信号再发送至外界，及接收电路62自外界接收无线信号再解调，而无线信号的频带涵盖无线局域网的无线数据传输操作频带2.4至2.5GHz，及全球微波互联接入的无线数据传输操作频带2.3至2.4GHz、2.5至2.7GHz、及3.3至3.8GHz频段。

参阅图6，图6(a)为图2的左侧辐射部1’的电压驻波比(VSWR)数据测量结果，图6(b)为图2的右侧辐射部1的电压驻波比(VSWR)数据的曲线图，由图中可知，本发明的小型多频天线10的频率从2.3至2.7GHz以及3.3至3.8GHz均可小于2.5∶1。

如表1及表2所示，无论是左侧辐射部1’或右侧辐射部1的应用频带内的效率都大于35％。

表1

表2

如表3所示，无论是左侧辐射部1’或右侧辐射部1都显示天线独立性(Isolation)佳。

表3

参阅图7至图15，为本优选实施例的左侧辐射部1’、右侧辐射部1的辐射场型(Radiation Pattern)在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面当无线信号的频率为2300MHz、2350MHz、2400MHz、2500MHz、2600MHz、2700MHz、3300MHz、3600MHz及3800MHz的测量结果，在各测量平面上均产生大致全向性的辐射场型，因而能满足无线局域网(WLAN)及全球微波互联接入(WiMAX)的操作需求。

综上所述，将本发明小型多频天线10应用在USB外接装置上，具有下列优点：

1.克服空间局限，且工作频带可涵盖WiMAX 2.3至2.5GHz、WiMAX2.5至2.7GHz以及WiMAX 3.3至3.8GHz共三频段。

2.结构简单且容易控制频带范围。

3.小型多频天线10的主体为单面，可与前端电路共同印刷在基板5上，能降低天线设计成本，实现本发明的目的。

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 (7)

1.一种小型多频天线，配合一具有一匹配电路及一接地面的基板，包括：

至少一辐射部，包括：

一馈入段，连接到该基板的匹配电路，

一耦合臂，具有一第一固定端、一第一自由端及一第一臂部，该第一固定端自该馈入段分出且该第一臂部与该接地面间隔一预定距离，

一接地段，一端连接该接地点，

一连续弯折段，该连续弯折段具有一连接该接地段另一端的第一端、一连接该第一端的第一转折段、一连接该第一转折段的第二转折段，及一连接该第二转折段的第二端，且该连续弯折段与该接地段构成一第一频带路径；及

一导体臂，具有一第二固定端、一第二自由端及一第二臂部，该第二固定端自该连续弯折段的该第一转折段及该第二转折段的交会点分出，且该导体臂与该连续弯折段的该第二转折段构成一第二频带路径。

2.根据权利要求1所述的小型多频天线，其中，该辐射部的数量为二，各该辐射部分别负责发送及接收无线信号。

3.根据权利要求1所述的小型多频天线，其中，该第一转折段的连接部及第二转折段的连接部大体为平行且相距为一第一距离，且该第一距离界定该第一频带与该第二频带的频率使二者成一较宽的频带。

4.根据权利要求1所述的小型多频天线，其中，该耦合臂具有一第一固定端、一第一自由端及一第一臂部，该耦合臂的长度为一第二距离，该第一固定端自该馈入段分出，该第一臂部与该接地面间隔一第三距离，且该第二距离及该第三距离界定该第一频带与该第二频带的频率使二者成一较宽的频带。

5.一种通信装置，包括权利要求1至4中任一的小型多频天线，且包括与该小型多频天线电性连接的一发送电路及/或一接收电路。

6.根据权利要求5所述的通信装置，其为一USB无线网卡。

7.根据权利要求5所述的通信装置，该发送电路及/或该接收电路处理的无线信号为涵盖无线局域网及全球微波互联接入的无线数据传输操作频带。

Images