CN102651497B - 适用于长期演进技术频带的小型化天线 - Google Patents

适用于长期演进技术频带的小型化天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种小型化天线，其适用于LTE频带，并包括辐射元件、接地面、连接件和接地延伸元件。辐射元件至少包括朝第一方向延伸的第一辐射支路，且辐射元件的连接端上具有信号馈入点。连接件电性连接到接地面。接地延伸元件包括：金属臂，经由连接件，电性连接到接地面；第一接地支路，电性连接到金属臂，并朝第一方向延伸；第二接地支路，电性连接到金属臂，并朝相反于第一方向的第二方向延伸；以及第三接地支路，电性连接到金属臂，并和第二接地支路连接，且朝第一方向延伸。

Description

适用于长期演进技术频带的小型化天线
技术领域
本发明涉及一种小型化天线，特别是涉及可以操作于长期演进技术(Long Term Evolution，以下皆简称LTE)频带的小型化天线。
背景技术
目前于笔记型电脑或平板电脑中最常使用的通讯系统为2G以及3G系统，近期各国的电信系统商更积极地导入LTE(Long Term Evolution)系统，为了因应此需求，通讯装置中的天线必须于有限的空间中涵盖LTE以及无线高涵盖范围网络(Wireless Wide Area Network，WWAN)的频带。在现有技术中，单以两辐射支路的单极天线或平面倒F型天线(PIFA)天线仅能涵盖WWAN五频频带，但对于LTE系统的Band 12、13、14、17(698-798MHz)以及Band 7、38、40(2300-2690MHz)皆无法涵盖。
为了解决以上问题，需要设计一种能够涵盖LTE频带的天线。
发明内容
本发明提供一种小型化天线，适用于LTE频带，包括：一辐射元件，至少包括一第一辐射支路，其中上述第一辐射支路朝一第一方向延伸，且上述辐射元件的一连接端上具有一信号馈入点；一接地面；一连接件，电性连接到上述接地面；以及一接地延伸元件，包括：一金属臂，经由上述连接件，电性连接到上述接地面；一第一接地支路，电性连接到上述金属臂，并朝上述第一方向延伸；一第二接地支路，电性连接到上述金属臂，并朝相反于上述第一方向的一第二方向延伸；以及一第三接地支路，电性连接到上述金属臂，并和上述第二接地支路连接，且朝上述第一方向延伸。
另外，本发明提供一种小型化天线，包括：一辐射元件，位于一第一平面上，至少包括一第一辐射支路朝一第一方向延伸，且上述辐射元件的一连接端上具有一信号馈入点；一接地面；一连接件，电性连接到上述接地面；以及一接地延伸元件，位于垂直于上述第一平面的一第二平面上，并包括：一C字形件，经由上述连接件，电性连接到上述接地面；以及一接地支路，电性连接到上述C字形件，并朝上述第一方向延伸。
附图说明
图1为本发明一实施例所述的小型化天线的立体图；
图2A为本发明一实施例所述的辐射元件的平面图；
图2B为本发明一实施例所述的接地延伸元件的平面图；
图3为本发明一实施例所述的折返损失图；
图4为本发明另一实施例所述的小型化天线的立体图；
图5为本发明另一实施例所述的小型化天线的立体图；
图6为本发明又一实施例所述的小型化天线的立体图；
图7为本发明再一实施例所述的小型化天线的立体图。
主要元件符号说明
10、40、50、60、70～小型化天线；
11～接地面；
12、42、72～辐射元件；
120、420～信号馈入点；
121、122～辐射支路；
125、425～连接端；
13、43～接地延伸元件；
131、132、133～接地支路；
134～金属臂；
136～匹配元件；
139～C字形件；
14～附加接地支路；
15～连接件；
300～折返损失图；
31、32～操作频带；
d1、d2～既定距离。
具体实施方式
图1显示根据本发明一实施例所述的小型化天线10的立体图。如图1所示，小型化天线10，包括：接地面11、基板(未图示)、辐射元件12、接地延伸元件13、附加接地支路14和连接件15。其中，接地面11可以是一个大面积的金属片。基板可以是玻璃纤维基板，贴在接地面11的下方，但本发明并不局限于此。在本实施例中，辐射元件12可以由金属制成，位于空间座标系的xz平面上；接地延伸元件13可以由金属制成，位于空间座标系的xy平面上；附加接地支路14可以由金属制成，位于空间座标系的xz平面上，但此仅为范例说明，并非本发明的限制条件。附加接地支路14电性连接接地延伸元件13，形状可以是L型。在本发明一些实施例中，附加接地支路14也可以省略，或仅为接地延伸元件13的延长。连接件15可以由金属制成，位于空间座标系的yz平面上，电性连接接地面11和接地延伸元件13。
图2A显示根据本发明一实施例所述的辐射元件12的平面图。如图2A所示，辐射元件12可以包括辐射支路121、122，互相电性连接在一起。辐射支路121、122两者均朝空间座标系的+x轴方向延伸。在辐射支路121、122连接处，亦即辐射元件12的连接端125，布有小型化天线10的一个信号馈入点120，能量或信号可由信号馈入点120馈入。对应低频的辐射支路121比对应高频的辐射支路122长度更长。再者，如第1、2A图所示，辐射支路121和接地延伸元件13之间的距离需小于既定距离d1。在本发明一实施例中，既定距离d1约为2.3mm，而在中心频率为2300MHz，介电系数为2.5的条件下，既定距离d1约为0.05倍波长。必须注意的是，本发明实施例虽揭露以上元件尺寸，并非唯一做法，熟知本技术领域人士可视中心频率和介电系数加以更动。
图2B显示根据本发明一实施例所述的接地延伸元件13的平面图。如图2B所示，接地延伸元件13可以包括接地支路131、132、133、金属臂134、匹配元件136。接地支路131、132和金属臂134共同构成C字形件139。其中，金属臂134电性连接到连接件15。接地支路131、133皆电性连接到金属臂134，并朝空间座标系的+x轴方向延伸。接地支路132电性连接到金属臂134，并朝空间座标系的-x轴方向延伸。另外，接地支路133亦和接地支路132相连接。匹配元件136电性连接到金属臂134，改变匹配元件136的长度可以调整小型化天线10的阻抗匹配。如图1所示，接地支路131、132之间有一个间隙，间隙长度需小于既定距离d2。在本发明一实施例中，既定距离d2约为6.1mm，而在中心频率为2300MHz，介电系数为2.5的条件下，既定距离d2约为0.2倍波长。另外，附加接地支路14可以电性连接到接地支路133的一个自由端。必须注意的是，本发明实施例虽揭露以上元件尺寸，并非唯一做法，熟知本技术领域人士可视中心频率和介电系数加以更动。
图3显示根据本发明一实施例所述的折返损失图300，说明信号或能量由小型化天线10的信号馈入点120馈入时，量测到的折返损失(单位：dB)对频率(单位：MHz)的示意图。如图3所示，当以6dB为标准时，小型化天线10具有操作频带31、32。在本发明一实施例中，操作频带31的范围可以介于698MHz到960MHz之间，涵盖范围包括LTE 700/GSM850/900频段；而操作频带32范围可以介于1710MHz到2690MHz之间，涵盖范围包括GSM1800/PCS1900/WCDMA Band1/LTE 2700频段。因此，小型化天线10可以满足2G/3G/LTE通讯系统的频带需求。另外，除了LTE频带的「band 11」和「band 21」无法涵盖以外，小型化天线10可以涵盖LTE频带的所有其他部分。
在天线原理方面，辐射元件12的辐射支路121可以共振产生位于操作频带31内的频率点311。连接件15、接地延伸元件13的接地支路132和金属臂134可以共振产生位于操作频带32内的频率点322。连接件15、接地延伸元件13的接地支路131，和接地延伸元件13的金属臂134的一部分，可以共振产生位于操作频带32内的频率点323。辐射元件12的辐射支路122可以共振产生位于操作频带32内的频率点324。附加接地支路14、连接件15、接地延伸元件13的接地支路133和金属臂134可以共振产生位于操作频带31内的频率点315。若将以上频率点依频率低到高排序，依序是：频率点315、频率点311、频率点324、频率点322、频率点323。
在本发明的一些实施例中，小型化天线10的各元件尺寸如下：接地面11的长度约为246mm，宽度约为150mm；基板的厚度约为1mm；辐射元件12的辐射支路121长度约为53mm，宽度约为2mm；辐射元件12的辐射支路122长度约为33mm，宽度约为2mm；附加接地支路14、连接件15、接地延伸元件13的接地支路133和金属臂134连接在一起的总长度约为91.9mm；连接件15、接地延伸元件13的接地支路132和金属臂134连接在一起的总长度约为70.6mm；以及连接件15、接地延伸元件13的接地支路131，和接地延伸元件13的金属臂134的一部分连接在一起的总长度约为17.4mm。必须注意的是，本发明实施例虽揭露以上元件尺寸，并非唯一做法，熟知本技术领域人士可视中心频率和介电系数加以更动。
图4显示根据本发明另一实施例所述的小型化天线40的立体图。图4的小型化天线40和图1的小型化天线10相似，而不同之处如下：(1)小型化天线40的辐射元件42仅包括辐射支路121，辐射元件42的连接端425处布有一个信号馈入点420；(2)小型化天线40的接地延伸元件43不包括匹配元件136；(3)小型化天线40不包括附加接地支路14。
图5显示根据本发明另一实施例所述的小型化天线50的立体图。图5的小型化天线50和图1的小型化天线10相似，而不同之处如下：(1)小型化天线50的接地延伸元件43不包括匹配元件136；(2)小型化天线50不包括附加接地支路14。
图6显示根据本发明又一实施例所述的小型化天线60的立体图。图6的小型化天线60和图1的小型化天线10相似，而不同之处如下：小型化天线60的接地延伸元件43不包括匹配元件136。
图7显示根据本发明再一实施例所述的小型化天线70的立体图。图7的小型化天线70和图1的小型化天线10相似，而不同之处如下：小型化天线70的辐射元件72与接地延伸元件43均位于空间座标系的同一平面上(亦即，xy平面上)。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，应可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定者为准。

Claims (11)

1.一种小型化天线，适用于LTE频带，包括：
辐射元件，至少包括第一辐射支路，其中上述第一辐射支路朝一第一方向延伸，且上述辐射元件的一连接端上具有信号馈入点；
接地面；
连接件，电性连接到上述接地面；以及
接地延伸元件，包括：
金属臂，经由上述连接件，电性连接到上述接地面；
第一接地支路，电性连接到上述金属臂，并朝上述第一方向延伸；
第二接地支路，电性连接到上述金属臂，并朝相反于上述第一方向的一第二方向延伸；以及
第三接地支路，电性连接到上述金属臂，并和上述第二接地支路连接，且朝上述第一方向延伸；
上述第一辐射支路共振产生位于一第一操作频带内的一第一频率点；
上述连接件、上述金属臂和上述第二接地支路共振产生位于一第二操作频带内的一第二频率点；以及
上述连接件、上述金属臂的一部分和上述第一接地支路共振产生位于上述第二操作频带内的一第三频率点；
其中上述辐射元件还包括：
第二辐射支路，电性连接到上述第一辐射支路的上述连接端，朝上述第一方向延伸，并共振产生位于上述第二操作频带内的一第四频率点；
其中上述辐射元件位于一第一平面上，上述接地延伸元件位于垂直于上述第一平面的一第二平面上，上述连接件位于一第三平面上，且上述第三平面垂直于上述第一平面和上述第二平面。
2.如权利要求1所述的小型化天线，其中上述第一操作频带介于698MHz和960MHz之间；以及上述第二操作频带介于1710MHz和2690MHz之间。
3.如权利要求1所述的小型化天线，还包括：
附加接地支路，电性连接到上述第三接地支路的一自由端，其中上述附加接地支路、上述第三接地支路、上述金属臂和上述连接件共振产生位于上述第一操作频带内的一第五频率点。
4.如权利要求3所述的小型化天线，其中上述辐射元件位于一第一平面上，上述接地延伸元件以及上述附加接地支路位于垂直于上述第一平面的一第二平面上，且上述附加接地支路的形状为L型。
5.如权利要求1所述的小型化天线，其中上述接地延伸元件还包括：
匹配元件，电性连接到上述金属臂，用以调整阻抗匹配。
6.如权利要求1所述的小型化天线，其中上述第一辐射支路和上述接地延伸元件的距离小于一第一既定距离，上述第一既定距离为2.3mm。
7.如权利要求1所述的小型化天线，其中上述第一接地支路和上述第二接地支路之间有一间隙，长度小于一第二既定距离，上述第二既定距离为6.1mm。
8.一种小型化天线，包括：
辐射元件，位于一第一平面上，并至少包括第一辐射支路，其朝一第一方向延伸，且上述辐射元件的一连接端上具有信号馈入点；
接地面；
连接件，电性连接到上述接地面；以及
接地延伸元件，位于垂直于上述第一平面的一第二平面上，并包括：
C字形件，经由上述连接件，电性连接到上述接地面；以及
接地支路，电性连接到上述C字形件，并朝上述第一方向延伸；
其中上述辐射元件还包括：
第二辐射支路，电性连接到上述第一辐射支路的上述连接端，朝上述第一方向延伸，其中上述第一辐射支路比上述第二辐射支路长，
其中上述辐射元件位于一第一平面上，上述接地延伸元件位于垂直于上述第一平面的一第二平面上，上述连接件位于一第三平面上，且上述第三平面垂直于上述第一平面和上述第二平面。
9.如权利要求8所述的小型化天线，还包括：
附加接地支路，位于上述第二平面上且电性连接到上述接地支路的一自由端。
10.如权利要求8所述的小型化天线，其中上述接地延伸元件还包括：
匹配元件，电性连接到上述C字形件，用以调整阻抗匹配。
11.如权利要求8所述的小型化天线，其中上述C字形件具有一间隙，长度小于一既定距离，上述既定距离为6.1mm。
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