CN102916255A - 多频倒f型天线 - Google Patents

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Abstract

一种多频倒F型天线包括：一接地面；一信号馈入线路，电性绝缘于该接地面，该信号馈入线路收发一无线信号；一第一主要幅射体，物理且电性连接至该信号馈入线路，该第一主要幅射体产生该倒F型天线的一第一频段操作模态；一第二主要幅射体，物理且电性连接至该信号馈入线路，该第二主要幅射体产生该倒F型天线的一第二频段操作模态；以及一第三主要幅射体，由该接地面延伸而出，该第三主要幅射体电性绝缘于该信号馈入线路、该第一主要幅射体与该第二主要幅射体，通过该第一主要幅射体与该第三主要幅射体间的一信号耦合及/或该第二主要幅射体与该第三主要幅射体间的一信号耦合，该第三主要幅射体产生该倒F型天线的一第三频段操作模态。

Description

多频倒F型天线
技术领域
本发明是有关于一种多频倒F型天线。
背景技术
无线通讯产品为符合移动性需求，小型化与轻量化的设计是必然趋势。无线通讯产品的内部可供摆放天线的空间有限。对于隐藏式天线而言，其天线尺寸与性能会严重影响消费者对于产品的接收度。
倒F型天线是目前常见的一种隐藏式天线，其可内藏于手机、个人数字助理(PDA)、笔记本型计算机等。传统的倒F型天线主要包括：主要幅射体、信号馈入线路与接于接地面的短路线路。而然，传统的倒F型天线的频宽不够宽、结构复杂且易变形等问题仍待解决。
发明内容
本发明是有关于一种倒F型天线，其具有小型化结构，能符合无线通讯产品的轻薄短小的需求，且其能满足多频段需求，幅射效率佳。
根据本发明的一示范例，提出一种多频倒F型天线，包括：一接地面；一信号馈入线路，电性绝缘于该接地面，该信号馈入线路收发一无线信号；一第一主要幅射体，物理且电性连接至该信号馈入线路，该第一主要幅射体产生该倒F型天线的一第一频段操作模态；一第二主要幅射体，物理且电性连接至该信号馈入线路，该第二主要幅射体产生该倒F型天线的一第二频段操作模态；以及一第三主要幅射体，由该接地面延伸而出，该第三主要幅射体电性绝缘于该信号馈入线路、该第一主要幅射体与该第二主要幅射体，通过该第一主要幅射体与该第三主要幅射体间的一信号耦合及/或该第二主要幅射体与该第三主要幅射体间的一信号耦合，该第三主要幅射体产生该倒F型天线的一第三频段操作模态。
为了对本发明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1与图2分别显示根据本发明第一实施例的倒F型天线的平面图与立体图。
图3A与图3B分别显示根据本发明第二实施例的倒F型天线的正视图与上视图。
图4A与图4B分别显示根据本发明第二实施例的倒F型天线的左侧视图与右侧视图。
图5A与图5B分别显示根据本发明第二实施例的倒F型天线的等角视图。
图6显示根据本发明第一与第二实施例的倒F型天线的电压驻波比实验图。
图7A～图7D、图8A～图8D与图9A～图9D显示本发明第一与第二实施例的倒F型天线的总增益极化(水平极化加上垂直极化)的场型图。
[主要元件标号说明]
10、20：倒F型天线                10A、10B：印刷电路板
11～13、21～23：主要幅射体       14、24：低频段阻抗匹配
15、25：沟槽                     16、26：短路线路
17、27：接地面                   18、28：信号馈入线路
29：接脚
具体实施方式
于本发明数个实施例中，通过两个主要幅射体来达到双振荡频率，再利用沟槽(slot)的耦合效果，配合从接地端所延伸出的金属幅射体，形成第三共振带，藉以拉宽频率。
第一实施例
现请参考图1与图2，其显示根据本发明第一实施例的倒F型天线的平面图与立体图。如图1与图2所示，根据本发明第一实施例的倒F型天线10包括：主要幅射体11～13、低频段阻抗匹配14、沟槽15、短路线路16、接地面17与信号馈入线路18。
根据本发明第一实施例的倒F型天线10由2块PCB(印刷电路板)10A与10B所组成。主要幅射体11～13、低频段阻抗匹配14与短路线路16位于PCB10A；而沟槽15、接地面17与信号馈入线路18则位于另一PCB 10B。
如图2所示，PCB 10A垂直插入于PCB 10B。亦即，当组装完成后，PCB 10A与PCB 10B的整体形状可视为L型。如此，可降低倒F型天线10的整体高度，且不会影响其幅射效率。
主要幅射体11作为此倒F型天线10的第一频段(通常为低频段，比如但不受限于824MHz～960MHz)的主要幅射体。主要幅射体11用于产生倒F型天线的第一频段操作模态。此外，如果欲调整第一频段的频率的话，则可通过调整主要幅射体11的尺寸来达成。主要幅射体11物理且电性连接至信号馈入线路18，以进行无线信号的收发。于本实施例中，主要幅射体11具有一弯折并向信号馈入线路18延伸，可有效缩小主要幅射体11所占空间。
相似地，主要幅射体12作为此倒F型天线10的第二频段(通常为中频段，比如但不受限于1710MHz～18xxMHz)的主要幅射体，于本实施例中，其相邻于主要幅射体11及其弯折处。主要幅射体12用于产生倒F型天线的第二频段操作模态。如果欲调整第二频段的频率的话，则可通过调整主要幅射体12的尺寸来达成。主要幅射体12物理且电性连接至信号馈入线路18，以进行无线信号的收发。
主要幅射体13作为此倒F型天线10的第三频段(通常为高频段，比如但不受限于18xxMHz～2170MHz)的主要幅射体。主要幅射体13用于产生倒F型天线的第三频段操作模态。此外，如果欲调整第三频段的频率的话，则可通过调整主要幅射体13的尺寸来达成。主要幅射体13从接地面17延伸而出，其相邻于主要幅射体11及主要幅射体12。虽然主要幅射体13电性绝缘于信号馈入线路18、主要幅射体11与第二主要幅射体12，但通过信号耦合路径P1与P2，主要幅射体13仍可当成倒F型天线10的高频段主要幅射体。信号耦合路径P1形成于主要幅射体11与主要幅射体13之间，用以在主要幅射体11与主要幅射体13之间达成信号耦合。信号耦合路径P2形成于主要幅射体12与主要幅射体13之间，用以在主要幅射体12与主要幅射体13之间达成信号耦合。换句之，主要幅射体11与主要幅射体13间存在沟槽；且主要幅射体12与主要幅射体13间也存在沟槽。如果欲调整第三频段的频率的话，则可通过调整主要幅射体13的尺寸来达成。通过主要幅射体13，可将本发明第一实施例的倒F型天线10的频宽拉宽。
低频段阻抗匹配14由主要幅射体11延伸而出，其主要用于阻抗匹配。于本实施例中，低频段阻抗匹配14是选择性元件，且自远离主要幅射体11弯折处的方向延伸。
沟槽15形成于PCB 10B上。沟槽15位于主要幅射体13、接地面17与信号馈入线路18之间，其主要用于高频阻抗匹配。
短路线路16当成倒F型天线10的短路端，亦可用于调整阻抗匹配。于本实施例中，短路线路16电性连接至邻近的主要幅射体11的弯折处。
接地面17当成整个倒F型天线10的接地面，倒F型天线10通过短路线路16与接地面17电性相连。信号馈入线路18用于馈入无线信号至主要幅射体11与12，及接收由主要幅射体11与12所接收到的无线信号。
由于本发明第一实施例的倒F型天线由PCB所组成，所以其本体结构较为稳健，不易变形。此外，为配合不同的无线系统，本发明第一实施例的倒F型天线可轻易微调其振荡频率，以达到适合的频宽应用。此外，本发明第一实施例的倒F型天线尺寸可缩小至约0.16λ。
第二实施例
现请参考图3A与图3B，其显示根据本发明第二实施例的倒F型天线20的正视图与上视图。如图3A与图3B所示，根据本发明第二实施例的倒F型天线20包括：主要幅射体21～23、低频段阻抗匹配24、沟槽25、短路线路26、接地面27、信号馈入线路28与接脚29。于图3A与图3B中，斜线区域代表中空区域。
原则上，于本发明第二实施例的倒F型天线20中，主要幅射体21～23、低频段阻抗匹配24、沟槽25、短路线路26、接地面27与信号馈入线路28的作用相同或相似于第一实施例，故其细节于此不重述。另外，为更进一步改善阻抗匹配，于本发明第二实施例中，主要幅射体23还包括阻抗匹配23A，其由主要幅射体23延伸而出，用以阻抗该第三频段的匹配。此外，接脚29用以让本发明第二实施例的倒F型天线20能插入至无线通讯产品的电路板(未示出)。
本发明第二实施例的倒F型天线20的元件可全部或部分由铁片组成，以更进一步降低成本。比如，主要幅射体21～23、阻抗匹配23A、低频段阻抗匹配24、短路线路26与接脚29位于第一铁片上；沟槽25、接地面27与信号馈入线路28位于第二铁片上，第一铁片与第二铁片呈L型。
图4A与图4B分别显示根据本发明第二实施例的倒F型天线20的左侧视图与右侧视图。图5A与图5B分别显示根据本发明第二实施例的倒F型天线20的等角视图。由图4A、图4B、图5A与图5B可看出，本发明第二实施例的倒F型天线20的外型为L型，以降低倒F型天线20的整体高度，且不会影响其幅射效率。
为配合不同的无线系统，本发明第二实施例的倒F型天线可轻易微调其振荡频率，以达到适合的频宽应用。
图6显示根据本发明第一与第二实施例的倒F型天线的电压驻波比(VSWR，Voltage Standing Wave Ratio)实验图。根据参考线(VSWR＝3)，本发明第一与第二实施例的倒F型天线能有效支持第一频段824MHz～960MHz之间；本发明第一与第二实施例的倒F型天线能有效支持第二频段1700MHz～18XXMHz；以及本发明第一与第二实施例的倒F型天线能有效支持第三频段18XXMHz～2170MHz。所以，由图6可知，本发明第一与第二实施例的倒F型天线为理想的多频段天线。
请参照图7A～图7D，其绘示为本发明第一与第二实施例的倒F型天线的于XY平面上的总增益极化(水平极化加上垂直极化)的场型图。图7A～图7D分别是倒F型天线操作于824MHz、960MHz、1710MHz与2170MHz的总增益极化场型图。
请参照图8A～图8D，其绘示为本发明第一与第二实施例的倒F型天线的于XZ平面上的总增益极化场型图。图8A～图8D分别是倒F型天线操作于824MHz、960MHz、1710MHz与2170MHz的总增益极化场型图。
请参照图9A～图9D，其绘示为本发明第一与第二实施例的倒F型天线的于YZ平面上的总增益极化场型图。图9A～图9D分别是倒F型天线操作于824MHz、960MHz、1710MHz与2170MHz的总增益极化场型图。
由图7A～图9D可看出，本发明第一与第二实施例的倒F型天线的确具有良好的总增益极化场型，足以证明其幅射效率极佳。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (12)

1.一种多频倒F型天线，包括：
一接地面；
一信号馈入线路，电性绝缘于该接地面，该信号馈入线路收发一无线信号；
一第一主要幅射体，物理且电性连接至该信号馈入线路，该第一主要幅射体产生该倒F型天线的一第一频段操作模态；
一第二主要幅射体，物理且电性连接至该信号馈入线路，该第二主要幅射体产生该倒F型天线的一第二频段操作模态；以及
一第三主要幅射体，由该接地面延伸而出，该第三主要幅射体电性绝缘于该信号馈入线路、该第一主要幅射体与该第二主要幅射体，通过该第一主要幅射体与该第三主要幅射体间的一信号耦合及/或该第二主要幅射体与该第三主要幅射体间的一信号耦合，该第三主要幅射体产生该倒F型天线的一第三频段操作模态。
2.根据权利要求1所述的多频倒F型天线，还包括：
一第一阻抗匹配元件，由该第一主要幅射体延伸而出，该第一阻抗匹配元件用于该第一频段操作模态的阻抗匹配。
3.根据权利要求2所述的多频倒F型天线，其中，该第三主要幅射体、该信号馈入线路与该接地面间形成一沟槽，用于该第三频段操作模态的阻抗匹配。
4.根据权利要求3所述的多频倒F型天线，还包括一短路线路，当成该倒F型天线的一短路端，使得该倒F型天线通过该短路线路与该接地面电性相连，且该短路线路用于调整该倒F型天线的阻抗匹配。
5.根据权利要求4所述的多频倒F型天线，其中：
该第一至该第三主要幅射体、该第一阻抗匹配元件与该短路线路位于一第一电路板之上；
该沟槽、该接地面与该信号馈入线路则位于一第二电路板之上；以及
该第一电路板与该第二电路板呈一L型。
6.根据权利要求4所述的多频倒F型天线，其中，该第三主要幅射体还包括一第二阻抗匹配元件，由该第三主要幅射体延伸而出，用于该第三频段操作模态的阻抗匹配。
7.根据权利要求6所述的多频倒F型天线，其中：
该第一至该第三主要幅射体、该第一阻抗匹配元件、该第二阻拉匹配元件与该短路线路位于一第一金属板之上；
该沟槽、该接地面与该信号馈入线路则位于一第二金属板之上；以及
该第一金属板与该第二金属板呈一L型。
8.根据权利要求4所述的多频倒F型天线，其中，该第一主要幅射体具有一弯折，该弯折向该信号馈入线路延伸。
9.根据权利要求8所述的多频倒F型天线，其中，该第二主要幅射体相邻于该第一主要幅射体及该弯折。
10.根据权利要求9所述的多频倒F型天线，其中，该第三主要幅射体相邻于该第一主要幅射体及该第二主要幅射体。
11.根据权利要求8所述的多频倒F型天线，其中，该第一阻抗匹配元件自远离该第一主要幅射体的该弯折的方向延伸。
12.根据权利要求8所述的多频倒F型天线，其中，该短路线路电性连接至邻近的该第一主要幅射体的该弯折。
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