CN102738567A - 多频天线 - Google Patents
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Abstract
一种多频天线，包含：一基板；一成型于该基板上的接地面，其具有一接地点与一短路点；一成型于该基板上的辐射金属，其包含一环状辐射金属线路及一连接于该环状辐射金属线路与该短路点的短路金属段，其中该环状辐射金属线路具有一对应该接地点的馈入点。本发明主要利用天线的设计，以在有限的空间架构下达到多频接收/发送信号的要求，此外，本发明的天线具有信号收发稳定的特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线，尤其涉及一种多频天线。
背景技术
随着无线通信科技的发展，使用者可利用无线通信系统进行信息传输，使得利用无线通信技术的电子产品，例如笔记本电脑(notebook computer)、平板电脑、手机、个人数字助理(PDA)等便携式电子装置的应用及服务与日俱增，而用于收发电磁波信号的天线即成为无线通信装置中相当重要的元件之一。
以笔记本电脑为例，为了适应轻便、可携的产品趋势，市面上所见的笔记本电脑均朝向轻薄化进行设计开发。因此，用以收发无线电磁波信号的天线尺寸必须相对缩小其尺寸，或是改变其结构型态，方可顺利的将天线配设于笔记本电脑内部的有限空间内。
又，目前已由高速下载封包存取(High Speed Download Packet Access，HSDA)，俗称第3.5代(3.5G)通信技术逐渐迈入第4代(4G)通信技术中，而长期演进技术(long term evolution，LTE)是目前业界所推动的新一代行动无线宽频技术之一。然而，现有的各种类型的天线装置仅具备双频收发或三频的发射/接收电磁波信号的功能，并无法满足现今4G通信领域的通信频带，且如何在天线性能与尺寸控制之间取得平衡的问题，使天线在应用端的使用上仍多所限制。
发明内容
本发明的目的之一，在于提供一种多频天线，以达到适用于三频/多频频带的天线设计。
本发明实施例提供一种多频天线，包含：一基板；一成型于该基板上的接地面，其具有一接地点与一短路点；一成型于该基板上的辐射金属，其包含一环状辐射金属线路及一连接于该环状辐射金属线路与该短路点的短路金属段，其中该环状辐射金属线路具有一对应该接地点的馈入点；其中在第一频段操作时，该环状辐射金属线路上的一第一电流节点上会形成两个反向地朝该馈入点流入的电流；在第二频段操作时，该环状辐射金属线路上的一第二电流节点上会形成至少一个朝该馈入点流入的电流；在第三频段操作时，该环状辐射金属线路上的一第三电流节点上会形成至少一个朝该馈入点流入的电流，借以接收多频信号。
本发明具有以下有益的效果：本发明主要利用天线的设计，以在有限的空间架构下达到多频接收/发送信号的要求，例如应用于笔记本电脑时，本发明的天线尺寸可容置于笔记本电脑的内部，此外，本发明的天线具有信号收发稳定的特性。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为显示本发明第一实施例的多频天线的示意图。
图2A为显示本发明第一实施例的多频天线在第一频段操作时的电流示意图。
图2B为显示本发明第一实施例的多频天线在第二频段操作时的电流示意图。
图2C为显示本发明第一实施例的多频天线在第三频段操作时的电流示意图。
图3为本发明第一实施例的多频天线应用LTE的S11测试图。
图4为本发明第一实施例的多频天线的Smith Chart图形。
图5为显示本发明第二实施例的多频天线的示意图。
图6A为显示本发明第二实施例的多频天线在第一频段操作时的电流示意图。
图6B为显示本发明第二实施例的多频天线在第二频段操作时的电流示意图。
图6C为显示本发明第二实施例的多频天线在第三频段操作时的电流示意图。
图7为本发明第二实施例的多频天线应用LTE的S11测试图。
图8为本发明第二实施例的多频天线的Smith Chart图形。
图9为显示本发明第三实施例的多频天线的示意图。
图10A为显示本发明第三实施例的多频天线在第一频段操作时的电流示意图。
图10B为显示本发明第三实施例的多频天线在第二频段操作时的电流示意图。
图10C为显示本发明第三实施例的多频天线在第三频段操作时的电流示意图。
图11为本发明第三实施例的多频天线应用LTE的S11测试图。
图12为本发明第三实施例的多频天线的Smith Chart图形。
上述附图中的附图标记说明如下：
10基板
11接地面 111接地点
112短路点
12辐射金属 121环状辐射金属线路
1211第一L形部
1212第二L形部
1213、1214连接段
1215辅助连接段
1216第一辅助连接段
1217第二辅助连接段
122短路金属段
CN1、CN1′、CN1″第一电流节点
CN2、CN2′、CN2″第二电流节点
CN3、CN3′、CN3″第三电流节点
C1、C2、C3、C4电流
C1′、C2′、C3′、C4′、C5′电流
C1″、C2″、C3″、C4″、C5″、C6″、C7″电流
具体实施方式
本发明提出一种多频天线，其利用环状辐射金属线路形成在多种不同频段下的电流路径，以达到多频接收/发送信号的目的。
请参考图1；本发明所提出的多频天线包括：基板10、接地面11及辐射金属12，接地面11及辐射金属12都可以印刷或蚀刻方式形成于基板10上，而基板10可为一种介质基板，例如FR4基板等等；另一方面，基板10的尺寸约为90mm*15mm。
该接地面11的形状大致为矩形，并具有一接地点111与一短路点112；辐射金属12包含一环状辐射金属线路121及一连接于该环状辐射金属线路121与该短路点112的短路金属段122，其中该环状辐射金属线路121具有一对应该接地点111的馈入点123。
在本具体实施例中，环状辐射金属线路121形成封闭的辐射金属线路，且环状辐射金属线路121所围绕的区域大致呈现L形，更具体地说，该环状辐射金属线路121包括一第一L形部1211、一第二L形部1212及两个连接于该第一L形部1211与该第二L形部1212的连接段1213、1214，而第一L形部1211、第二L形部1212、连接段1213和1214则连接而形成所述的封闭的辐射金属线路，且该馈入点123设于连接段1214上以对应接地点111。再者，短路金属段122为L形金属段，其一端连接至该第二L形部1212的一端(例如第二L形部1212与连接段1214的连接位置)，另端则连接于该短路点112。另外，本发明更可包括一同轴传输线(图未示)，其中心导体可电连接于馈入点123，而同轴传输线的外部导体可电连接于接地点111。
请参考图2A，上述天线在第一频段操作时，例如704至960MHz，该环状辐射金属线路121上的第一电流节点CN1会形成两个实质地反向朝馈入点123流入的电流C1、C2，以进行第一频段的接收/发送信号。
请参考图2B，上述天线在第二频段操作时，例如1710至2170MHz，该环状辐射金属线路121上的第二电流节点CN2上会形成一个实质地朝馈入点123流入的电流C3，以进行第二频段的接收/发送信号。
请参考图2C，上述天线在第三频段操作时，例如2305至2690MHz，该环状辐射金属线路121上的第三电流节点CN3上会形成一个实质地朝馈入点123流入的电流C4，以进行第三频段的接收/发送信号。
请参考图3，显示上述实施例的多频天线的天线应用于LTE领域的特性图(S11)，其中显示天线的返回损失(return loss)的测试图，其在3:1VSWR的定义下产生第三操作频带(约为2500MHz)及第二操作频带频带(约为1900MHz)，而在3.5:1VSWR的定义下产生第一操作频带(约为800MHz)。另外，图4为第一实施例的多频天线操作所得Smith Chart图形，根据上述结果，本发明的多频天线具有良好的天线特性。
请参考图5，其显示本发明的第二实施例，其与第一实施例的差异在于，第一L形部1211与第二L形部1212之间更具有一辅助连接段1215。
请参考图6A，上述天线在第一频段操作时，例如704至960MHz，该环状辐射金属线路121上的第一电流节点CN1′会形成两个实质地反向朝馈入点123流入的电流C1′、C2′，以进行第一频段的接收/发送信号。
请参考图6B，上述天线在第二频段操作时，例如1710至2170MHz，该环状辐射金属线路121上的第二电流节点CN2′上会形成两个实质地反向朝馈入点123流入的电流C3′、C5′，以进行第二频段的接收/发送信号，其中电流C5′实质地流经该辅助连接段1215再流入馈入点123。
请参考图6C，上述天线在第三频段操作时，例如2305至2690MHz，该环状辐射金属线路121上的第三电流节点CN3′上会形成一个实质地朝馈入点123流入的电流C4′，以进行第三频段的接收/发送信号。
请参考图7，显示上述第二实施例的多频天线的天线应用于LTE领域的特性图(S11)，其中显示天线的返回损失(return loss)的测试图，其在3:1VSWR的定义下产生第三操作频带(约为2500MHz)及第二操作频带(约为1900MHz)，而在3.5:1VSWR的定义下产生第一操作频带(约为800MHz)。另外，图8为第二实施例的多频天线操作所得Smith Chart图形，根据上述结果，本发明的多频天线具有良好的天线特性。
请参考图9，其显示本发明的第三实施例，其与第一实施例的差异在于，第一L形部1211与第二L形部1212之间更具有一第一辅助连接段1216及一第二辅助连接段1217。
请参考图10A，上述天线在第一频段操作时，例如704至960MHz，该环状辐射金属线路121上的第一电流节点CN1″上会形成两个实质地反向朝馈入点123流入的电流C1″、C2″，以进行第一频段的接收/发送信号。
请参考图10B，上述天线在第二频段操作时，例如1710至2170MHz，该环状辐射金属线路121上的第二电流节点CN2″上会形成三个朝馈入点123流入的电流C3″(定义为主电流)、C5″与C6″(定义为辅助电流)，以进行第二频段的接收/发送信号，其中电流C5″实质地流经该第一辅助连接段1216再流入该馈入点123，而电流C6″则实质地流经第二辅助连接段1217再流入该馈入点123。
请参考图10C，上述天线在第三频段操作时，例如2305至2690MHz，该环状辐射金属线路121上的第三电流节点CN3″上会形成两个反向地朝馈入点123流入的电流C4″、C7″，以进行第三频段的接收/发送信号，而电流C7″则实质地流经第二辅助连接段1217再流入该馈入点123。
请参考图11，显示上述第三实施例的多频天线的天线应用于LTE领域的特性图(S11)，其中显示天线的返回损失(return loss)的测试图，其在3:1VSWR的定义下产生第三操作频带(约为2500MHz)及第二操作频带频带(约为1900MHz)，而在3.5:1VSWR的定义下产生第一操作频带(约为800MHz)。另外，图12为第三实施例的多频天线操作所得Smith Chart图形，根据上述结果，本发明的多频天线具有良好的天线特性。
因此，本发明的实验结果显示，本发明天线的实施例可以实现适用于三频/多频频带的天线设计，例如应用于LTE天线领域，都可符合实际无线传输系统的应用需求。
综上所述，本发明至少具有以下优点：
1、本发明可利用调整天线的结构、路径、宽度及其他参数以激发共振路径，使该天线可以在所需的多频频带范围进行操作，例如可满足LTE无线传输频带的操作需求。
2、本发明所提出的多频天线具有平面化及尺寸小的优点，使其应用于微小化的通信系统，以形成平面化、特性佳的天线与其电子装置。举例来说，本发明的多频天线的尺寸可应用于笔记本电脑的有限空间中，且本发明的天线可具有良好的信号收发特性。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种多频天线，其特征在于，包含：
一基板；
一成型于该基板上的接地面，其具有一接地点与一短路点；
一成型于该基板上的辐射金属，其包含一环状辐射金属线路及一连接于该环状辐射金属线路与该短路点的短路金属段，其中该环状辐射金属线路具有一对应该接地点的馈入点；其中
在第一频段操作时，该环状辐射金属线路上的一第一电流节点上会形成两个反向地朝该馈入点流入的电流；
在第二频段操作时，该环状辐射金属线路上的一第二电流节点上会形成至少一个朝该馈入点流入的电流；
在第三频段操作时，该环状辐射金属线路上的一第三电流节点上会形成至少一个朝该馈入点流入的电流，借以接收多频信号。
2.如权利要求1所述的多频天线，其特征在于，该环状辐射金属线路形成封闭的辐射金属线路，且该环状辐射金属线路所围绕的区域大致呈现L形。
3.如权利要求2所述的多频天线，其特征在于，该环状辐射金属线路包括一第一L形部、一第二L形部及两个连接于该第一L形部与该第二L形部的连接段。
4.如权利要求3所述的多频天线，其特征在于，该馈入点设于该两连接段的其中之一。
5.如权利要求3所述的多频天线，其特征在于，该短路金属段为L形金属段，其一端连接至该第二L形部的一端，另端则连接于该短路点。
6.如权利要求3所述的多频天线，其特征在于，该第一L形部与该第二L形部之间更具有一辅助连接段。
7.如权利要求6所述的多频天线，其特征在于，在第二频段操作时，该环状辐射金属线路上的该第二电流节点上形成两个反向地朝该馈入点流入的电流，而该两电流的其中之一流经该辅助连接段再流入该馈入点。
8.如权利要求3所述的多频天线，其特征在于，该第一L形部与该第二L形部之间更具有一第一辅助连接段及一第二辅助连接段。
9.如权利要求8所述的多频天线，其特征在于，在第二频段操作时，该环状辐射金属线路上的该第二电流节点上形成朝该馈入点流入的一主电流及两个辅助电流，而该两辅助电流的其中之一流经该第一辅助连接段再流入该馈入点，该两辅助电流的其中的另一流经该第二辅助连接段再流入该馈入点。
10.如权利要求9所述的多频天线，其特征在于，在第三频段操作时，该环状辐射金属线路上的该第三电流节点上会形成两个反向地朝该馈入点流入的电流，而该两电流的其中之一流经该第二辅助连接段再流入该馈入点。
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