CN103178338A - 多频天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多频天线，包括基板、接地面、馈入部、第一辐射支路、第二辐射支路，以及寄生辐射件。该基板具有第一表面和相对于第一表面的第二表面。该接地面设置于该第二表面。该馈入部设置于该第一表面，并具有一馈入点。该第一辐射支路设置于该第一表面，并朝向第一方向延伸，且耦接到该接地面。该第二辐射支路设置于该第一表面，并朝向相对于第一方向的第二方向延伸，且耦接到该第一辐射支路。该寄生辐射件设置于该第一表面，并耦接到该接地面。第一辐射支路至少部分地围绕馈入部，而第二辐射支路至少部分地围绕寄生辐射件。本发明的天线可涵盖WWAN/LTE的8个频带。

Description

多频天线
技术领域
本发明涉及一种多频天线，尤其涉及可涵盖WWAN/LTE(Wireless WideArea Network，WWAN/Long Term Evolution，LTE)的8个频带的多频天线。
背景技术
由于无线通信的快速发展，各式各样的通信产品不断的推陈出新。为了追求更快速的移动上网的数据上下载速度，所以3GPP(3rd GenerationPartnership Project，3GPP)组织已经制定出下一代的4G通信系统，也就是所谓长期演进(LTE，Long Term Evolution)移动通信技术。而目前LTE通信系统陆续在商业化，伴随着通信频带的增加，天线要能够涵盖的操作频带也必须增加。对于操作在WWAN/LTE700/2500/2600的天线而言，低频频段必须涵盖698MHz到960MHz，高频频段则必须涵盖1710MHz到2690MHz。由于目前的移动装置(例如：手机、平板电脑)朝向轻薄化发展，天线必须设计在有限的空间当中，又要能够激发出足够的操作频宽。以上需求对于设计者而言是一大挑战。
发明内容
为了可以同时涵盖WWAN和LTE频带，本发明提供一种多频天线，包括：一基板，具有一第一表面以及相对于该第一表面的一第二表面；一接地面，设置于该第二表面上；一馈入部，设置于该第一表面上，并具有一馈入点；一第一辐射支路，设置于该第一表面上，并往一第一方向延伸，且耦接到该接地面；一第二辐射支路，设置于该第一表面上，并往相对于该第一方向的一第二方向延伸，且耦接到该第一辐射支路；以及一寄生辐射件，设置于该第一表面上，并耦接到该接地面，其中，该第一辐射支路至少部分地围绕该馈入部，以及该第二辐射支路至少部分地围绕该寄生辐射件。
本发明的多频天线可涵盖LTE700/GSM850/900和GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500共8个频带。其体积很小，可应用于具有通信功能的移动装置，例如：手机、平板电脑。另外，本发明的天线可以设置于软性电路板(Flexible Printed Circuit Board，FPBC)，或是以雷雕(LaserDirect Structuring，LDS)技术制成。
附图说明
图1A为显示根据本发明一实施例所述的多频天线的立体图；
图1B为显示根据本发明一实施例所述的多频天线的俯视图；
图2A为显示根据本发明另一实施例所述的多频天线的立体图；
图2B为显示根据本发明另一实施例所述的多频天线的俯视图；
图3为显示根据本发明一实施例所述的天线的折返损失图；
图4A为显示根据本发明一实施例所述的多频天线的辐射效率图；
图4B为显示根据本发明一实施例所述的多频天线的辐射效率图。
上述附图中的附图标记说明如下：
100、200～多频天线；
110～基板；
120～接地面；
130、230～馈入部；
140、150、240、250～辐射支路；
141、241～U形件；
142～I形件；
160、260～寄生辐射件；
242～L形件；
D1～距离；
E1、E2～表面；
P1、P2～短路点；
PF～馈入点；
VA1、VA2～金属线；
SS～信号源；
-X～第一方向；
+X～第二方向。
具体实施方式
图1A为显示根据本发明一实施例所述的多频天线100的立体图。图1B为显示根据本发明一实施例所述的多频天线100的俯视图。如图1A所示，多频天线100包括：基板(substrate)110、接地面(ground plane)120、馈入部130、辐射支路140、150，以及寄生辐射件160。基板110具有两个不同的表面E1、E2，其中表面E1相对于表面E2。接地面120、馈入部130、辐射支路140、150，以及寄生辐射件160皆由金属制成，例如：铜、银。接地面120设置于表面E2上。馈入部130设置于表面E1上，并具有一馈入点PF。馈入点PF可以电性耦接到一信号源SS，并用以接收来自信号源SS的馈入信号。辐射支路140设置于表面E1上，并往第一方向-X延伸，且电性耦接到接地面120。辐射支路150设置于表面E1上，并往相对于第一方向-X之第二方向+X延伸，且电性耦接到辐射支路140。寄生辐射件160设置于表面E1上，并电性耦接到接地面120。在本发明一实施例中，辐射支路140的一短路点P1经由金属线VA1电性耦接到接地面120，而寄生辐射件160的一短路点P2则经由金属线VA2电性耦接到接地面120。在本发明较佳实施例中，辐射支路140至少部分地围绕该馈入部130，而辐射支路150至少部分地围绕寄生辐射件160。
如图1B所示，在本发明一实施例中，辐射支路140可以包括U形件141和I形件142。I形件142的一端电性耦接到U形件141和辐射支路150，而I形件142的另一端(即短路点P1)则电性耦接到接地面120。在本发明较佳实施例中，馈入部130大致上为L形，辐射支路150大致上为U形，而寄生辐射件160则大致上为L形。另外，为了能交互耦合以形成一回圈天线(loopantenna)，馈入部130和辐射支路140之间的最短距离(即距离D1)必须小于或等于0.5mm。在本发明一实施例中，距离D1可以等于0.4mm。基板110可以是介电常数(dielectric constant)约为4.3的FR4板材，而基板110的厚度可以是0.8mm。
图2A为显示根据本发明另一实施例所述的多频天线200的立体图。图2B为显示根据本发明另一实施例所述的多频天线200的俯视图。如图2A所示，多频天线200包括：基板110、接地面120、馈入部230、辐射支路240、250，以及寄生辐射件260。基板110具有两个不同的表面E1、E2，其中表面E1相对于表面E2。接地面120、馈入部230、辐射支路240、250，以及寄生辐射件260皆由金属制成，例如：铜、银。馈入部230设置于表面E1上，并具有一馈入点PF。辐射支路240设置于表面E1上，并往第一方向-X延伸，且电性耦接到接地面120。辐射支路250设置于表面E1上，并往相对于第一方向-X之第二方向+X延伸，且电性耦接到辐射支路240。寄生辐射件260设置于表面E1上，并电性耦接到接地面120。在本发明一实施例中，辐射支路240的一短路点P1经由金属线VA1电性耦接到接地面120，而寄生辐射件260的一短路点P2则经由金属线VA2电性耦接到接地面120。在本发明较佳实施例中，辐射支路240至少部分地围绕该馈入部230，而辐射支路250至少部分地围绕寄生辐射件260。
如图2B所示，在本发明一实施例中，辐射支路240可以包括U形件241和L形件242。为了节省设计空间，多频天线200改用L形件242取代I形件来增加辐射支路240的长度。L形件242的一端电性耦接到U形件241和辐射支路250，而L形件242的另一端(即短路点P1)则电性耦接到接地面120。在本发明较佳实施例中，馈入部230大致上为L形，辐射支路250大致上为U形，而寄生辐射件260则大致上为L形。相似地，为了能交互耦合以形成一回圈天线，馈入部230和辐射支路240之间的最短距离(即距离D1)必须小于或等于0.5mm。在本发明一实施例中，距离D1可以等于0.4mm。基板110可以是介电常数约为4.3的FR4板材，而基板110的厚度可以是0.8mm。
在元件尺寸方面，馈入金属部的总长度约为27mm；辐射支路240的总长度约为80mm；辐射支路250的总长度约为68mm；寄生辐射件260的总长度约为20mm；而接地面120的长度约为180mm，宽度约为110mm。天线本体部分(不包括接地面120和接地面120上的基板110的一部分)的长度约为75mm，宽度约为14mm，而高度约为0.8mm。值得注意的是，以上元件尺寸仅为举例，使用者可以根据所需频带，自由地调整所有元件尺寸。
图3为显示根据本发明一实施例所述的多频天线100的折返损失(ReturnLoss)图，其中横轴代表操作频率(单位：MHz)，而纵轴代表折返损失(单位：dB)。当馈入信号由馈入点PF进入时，多频天线100可以被激发而产生频带FB1、FB2。馈入部130、辐射支路140，以及辐射支路150系共同激发以产生低频的频带FB1。另外，馈入部130、辐射支路140，以及寄生辐射件160系共同激发以产生高频的频带FB2。在本发明较佳实施例中，频带FB1约介于700MHz和960MHz之间，而频带FB2约介于1710MHz和2690MHz之间。多频天线200的折返损失图和多频天线100的非常相似，而涵盖的频带也相同，在此不再重复说明。值得注意的是，使用者亦可通过改变元件长度、基板厚度或(且)介电常数来调整天线的操作频带，而不限于以上所述的频带范围。
图4A、4B为显示根据本发明一实施例所述的多频天线200的辐射效率(Radiation Efficiency)图，其中横轴代表操作频率(单位：MHz)，而纵轴代表辐射效率之百分比。如图4A所示，多频天线200在低频频带(即LTE700/GSM850/900等3个频带)的辐射效率约为40％到68％之间。如图4B所示，多频天线200在高频频带(即GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500等5个频带)的辐射效率约为40％到80％之间。以上辐射效率已经可以符合一般移动装置的需求。多频天线100的辐射效率图和多频天线200的相似，在此不再重复说明。
本发明提供的天线能够涵盖LTE700/GSM850/900和GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500共8个频带，其体积很小，可应用于具有通信功能的移动装置，例如：手机、平板电脑。另外，本发明的天线可以设置于软性电路板(Flexible Printed Circuit Board，FPBC)，或是以雷雕(LaserDirect Structuring，LDS)技术制成。
本发明虽以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种多频天线，包括：
一基板，具有一第一表面以及相对于该第一表面的一第二表面；
一接地面，设置于该第二表面上；
一馈入部，设置于该第一表面上，并具有一馈入点；
一第一辐射支路，设置于该第一表面上，并往一第一方向延伸，且耦接到该接地面；
一第二辐射支路，设置于该第一表面上，并往相对于该第一方向的一第二方向延伸，且耦接到该第一辐射支路；以及
一寄生辐射件，设置于该第一表面上，并耦接到该接地面；
其中，该第一辐射支路至少部分地围绕该馈入部，以及该第二辐射支路至少部分地围绕该寄生辐射件。
2.如权利要求1所述的多频天线，其中该馈入部大致上为L形。
3.如权利要求1所述的多频天线，其中该第一辐射支路包括：
一U形件；以及
一I形件，耦接到该U形件，并耦接到该接地面。
4.如权利要求1所述的多频天线，其中该第一辐射支路包括：
一U形件；以及
一L形件，耦接到该U形件，并耦接到该接地面。
5.如权利要求1所述的多频天线，其中该第二辐射支路大致上为U形。
6.如权利要求1所述的多频天线，其中该寄生辐射件大致上为L形。
7.如权利要求1所述的多频天线，其中该馈入部、该第一辐射支路，以及该第二辐射支路共同激发产生一第一频带，而该第一频带约介于700MHz和960MHz之间。
8.如权利要求1所述的多频天线，其中该馈入部、该第一辐射支路，以及该寄生辐射件共同激发产生一第二频带，而该第二频带约介于1710MHz和2690MHz之间。
9.如权利要求1所述的多频天线，其中该馈入部和该第一辐射支路之间的最短距离小于或等于0.5mm。
10.如权利要求1所述的多频天线，其中该基板的厚度为0.8mm。
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