CN103682582B - 双频天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双频天线，其用于一无线通讯装置以收发一第一频段及一第二频段的无线信号，包含有一矩形金属片，其上形成有一槽孔结构，该槽孔结构大致由该矩形金属片的一第一边向一第二边延伸；一馈入端，形成于该矩形金属片上；以及一接地部，位于该矩形金属片的一第三边或一第四边，用来电连接该矩形金属片与该无线通讯装置的一系统地端；其中，该第一边大致平行于该第二边，该第三边大致平行于该第四边，以及该第一边大致垂直于该第三边或第四边。

Description

双频天线

技术领域

本发明涉及一种双频天线，尤其是涉及一种达到双频操作及缩小面积的目的的双频天线。

背景技术

具有无线通讯功能的电子产品，如笔记型电脑、平板电脑、个人数字助理（PersonalDigitalAssistant）等可携式电子装置，是通过天线来发射或接收无线电波，以传递或交换无线电信号，进而存取无线网络。随着消费者对于可携式电子装置外观及功能的需求不断增加，可携式电子装置中各元件的可用空间越来越压缩，当然也限制了天线的可用空间。

如本领域所熟知，天线设计的基本概念是天线所收发的无线信号的频段与其可提供的电流路径相关，此即限制了天线的基本尺寸。除此之外，若所需收发的无线信号涵盖多个频段，则会使天线设计上更加复杂，甚至在受限的环境内可能无法达成多频操作的目的。

因此，如何在有限空间下，减少天线所需的空间，同时维持天线的正常操作，就成为业界所努力的目标之一。

发明内容

因此，本发明主要提供一种双频天线，可在有限空间下，达到双频操作及缩小面积的目的。

为达上述目的，本发明揭露一种双频天线，用于一无线通讯装置以收发一第一频段及一第二频段的无线信号，包含有一矩形金属片，其上形成有一槽孔结构，该槽孔结构大致由该矩形金属片的一第一边向一第二边延伸；一馈入端，形成于该矩形金属片上；以及一接地部，位于该矩形金属片的一第三边或一第四边，用来电连接该矩形金属片与该无线通讯装置的一系统地端；其中，该第一边大致平行于该第二边，该第三边大致平行于该第四边，以及该第一边大致垂直于该第三边或第四边。

附图说明

图1为本发明实施例一双频天线的示意图；

图2为图1的双频天线的一电压驻波比的示意图；

图3A及图3B为图1的双频天线分别增加一第二长形槽孔及一延伸槽孔的示意图；

图4A为本发明实施例一双频天线的示意图；

图4B及图4C为图4A的双频天线分别增加一第二长形槽孔及一延伸槽孔的示意图；

图5至图10为本发明不同实施例的双频天线的示意图；

图11为本发明实施例一天线系统的示意图；

图12为图11的天线系统的一电压驻波比的示意图。

主要元件符号说明

10、30、32、40、50、60、70、80、90、1000双频天线

100、500矩形金属片

102、502、602、702馈入端

104、504接地部

106、506、706信号传输线

108、408、508、808、908、1008槽孔结构

L1第一边

L2第二边

L3第三边

L4第四边

103、503、703焊点

110、410第一长形槽孔

112、412第一L形槽孔

114、414第二L形槽孔

300、416第二长形槽孔

302、418延伸槽孔

510、810、910、1010第一槽孔

512、812、912、1012第二槽孔

1100天线系统

1102第一天线

1104第二天线

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例一双频天线10的示意图。双频天线10为一槽孔天线，其是用于笔记型电脑系统等无线通讯装置中，例如形成于笔记型电脑系统的转轴区域或荧幕周围，用以收发两相异频段的无线信号，如2.4GHz与5GHz。双频天线10包含有一矩形金属片100、一馈入端102及一接地部104。矩形金属片100上以蚀刻、凿穿等方式形成有一槽孔结构108，由图1可知，槽孔结构108大致由矩形金属片100的一第一边L1向一第二边L2延伸。接地部104位于矩形金属片100的一第三边L3，用来电连接矩形金属片100与无线通讯装置的一系统地端。由此，可提升低频特性，并可将矩形金属片100尺寸缩小。另外，双频天线10是通过一信号传输线106传递信号，信号传输线106由内而外分别为金属线、绝缘层、金属编织网及保护层。其中，金属线是以焊接方式电连接于馈入端102，以传输信号；绝缘层包覆金属线；金属编织网包覆绝缘层，并以焊接方式电连接于矩形金属片100上的一焊点103，用以连结信号地端；而保护层则包覆金属编织网。

在双频天线10中，槽孔结构108是构成槽孔天线的主要部分，其包含有一第一长形槽孔110、一第一L形槽孔112及一第二L形槽孔114。第一长形槽孔110沿矩形金属片100的水平方向延伸，亦即由矩形金属片100的第一边L1向第二边L2延伸。第一L形槽孔112及第二L形槽孔114，顾名思义，大致成L形，并与第一长形槽孔110连结而呈牛角状。以第一L形槽孔112为例，其由一垂直段及一水平段所组成，垂直段虽非完全垂直于第一长形槽孔110，但仍可由图1看出，其大致由矩形金属片100的第三边L3向第四边L4延伸，而水平段则大致与第一长形槽孔110平行，同样由矩形金属片100的第一边L1向第二边L2延伸。第二L形槽孔114的结构与第一L形槽孔112类似，而大致呈对称结构。此外，第一长形槽孔110的长度相关于两操作频段（如2.4GHz、5GHz）中较低频段（即2.4GHz）所对应的信号波长的二分之一，并可通过倍频方式收发较高频段的信号。而第一L形槽孔112及第二L形槽孔114则用来调整匹配情形，例如可适度调整第一L形槽孔112及第二L形槽孔114的垂直段及水平段的长度、夹角等，而得到所需的匹配效果。

如前所述，接地部104电连接矩形金属片100与系统地端，因而可提升低频特性，将矩形金属片100尺寸缩小。举例来说，以2.4GHz与5GHz的操作频段而言，槽孔结构108与第一边L1或第二边L2的最短距离（即第一L形槽孔112与第一边L1的距离或第二L形槽孔114与第二边L2的距离）大致可小于3毫米，而介于2毫米与3毫米间，相较于传统槽孔天线可有效缩小所需的设置空间。举例来说，请参考图2，图2为双频天线10的一电压驻波比（VoltageStandingWaveRatio，VSWR）的示意图。由图2可知，双频天线10确实可在2.4GHz及5GHz附近收发信号，因而实现双频操作。

需注意的是，图1的双频天线10为本发明的实施例，本领域具通常知识者当可据以做不同的修饰，而不限于此。举例来说，在图1中，接地部104位于矩形金属片100的第三边L3，但不限于此，也可位于矩形金属片100的第四边L4。此外，请参考图3A及图3B，图3A及图3B为本发明实施例双频天线30、32的示意图。双频天线30、32为图1的双频天线10分别增加一第二长形槽孔300及一延伸槽孔302的示意图。如图3A所示，第二长形槽孔300平行于第一长形槽孔110，同样由矩形金属片100的第一边L1向第二边L2延伸，但第二长形槽孔300于第二边L2形成有一开口，用以加强无线信号收发效率。另外，如图3B所示，延伸槽孔302由第一长形槽孔110向矩形金属片100的第四边L4延伸，用以增加第一长形槽孔110的路径，以加强无线信号收发效率。需注意的是，图3A及图3B用以加强收发效率，其可视系统需求而单独配置或同时采用。

另一方面，在图1中，第一L形槽孔112及第二L形槽孔114为对称形式，但不限于此。举例来说，图4A为一双频天线40的示意图。双频天线40的结构与双频天线10大致相同，故省略大部分符号，仅标示出一槽孔结构408及其所包含的一第一长形槽孔410、一第一L形槽孔412及一第二L形槽孔414，其余部分可参考图1。比较图1及图4A可以得知，双频天线40与双频天线10不同之处在于双频天线40的第一L形槽孔412与第二L形槽孔414非呈左右对称形式，而是上下颠倒，同样可达双频天线10的双频及减小面积的功效。进一步地，也可仿图3A、图3B，在双频天线40中分别增加一第二长形槽孔416及一延伸槽孔418，即如图4B、图4C所示。

除了牛角形式的槽孔结构，本发明另提供一种无垂直段的槽孔结构。请参考图5，图5为本发明实施例一双频天线50的示意图。双频天线50为一槽孔天线，其用于笔记型电脑系统等无线通讯装置中，例如形成于笔记型电脑系统的转轴区域或荧幕周围，用以收发两相异频段的无线信号，如2.4GHz与5GHz。双频天线50包含有一矩形金属片500、一馈入端502及一接地部504。矩形金属片500上以蚀刻、凿穿等方式形成有一槽孔结构508，由图5可知，槽孔结构508大致由矩形金属片500的一第一边L1向一第二边L2延伸。接地部104位于矩形金属片500的一第三边L3，用来电连接矩形金属片500与无线通讯装置的一系统地端。由此，可提升低频特性，并可将矩形金属片500尺寸缩小。另外，双频天线50是通过一信号传输线506传递信号，信号传输线506由内而外分别为金属线、绝缘层、金属编织网及保护层。其中，金属线是以焊接方式电连接于馈入端502，以传输信号；绝缘层包覆金属线；金属编织网包覆绝缘层，并以焊接方式电连接于矩形金属片500上的一焊点503，用以连结信号地端；而保护层则包覆金属编织网。

在双频天线50中，槽孔结构508是构成槽孔天线的主要部分，其包含有一第一槽孔510及一第二槽孔512。第一槽孔510及第二槽孔512大致平行设置，由矩形金属片500的第一边L1向第二边L2延伸，且第一槽孔510的长度小于第二槽孔512的长度。由图5看出，槽孔结构508不包含垂直段；其中，第二槽孔512的长度相关于两操作频段（如2.4GHz、5GHz）中较低频段（即2.4GHz）所对应的信号波长的二分之一，并可通过倍频方式收发较高频段的信号，而第一槽孔510则用来调控高频（5GHz）的辐射情形。

需注意的是，图5的双频天线50为本发明的实施例，本领域具通常知识者当可据以做不同的修饰，而不限于此。举例来说，馈入端502的位置不限于第一槽孔510之上（即第一槽孔510与矩形金属片500的第四边L4之间）。请参考图6，图6为本发明实施例一双频天线60的示意图。双频天线60的结构、组成元件与双频天线50类似，故相同元件沿用相同符号表示，以求简洁。比较图5及图6可知，双频天线60与双频天线50不同之处在于双频天线60的一馈入端602设置于第一槽孔510与第二槽孔512之间，其同样可达双频操作及缩小尺寸的目的。另一方面，请参考图7，图7为本发明实施例一双频天线70的示意图。双频天线70的结构、组成元件与双频天线50类似，故相同元件沿用相同符号表示，以求简洁。比较图5及图7可知，双频天线70与双频天线50不同之处在于双频天线70的一馈入端702设置于第二槽孔512之下（即第二槽孔512与矩形金属片500的第三边L3之间），而一信号传输线706与矩形金属片500的一焊点703则形成于第一槽孔510之上（即第一槽孔510与矩形金属片500的第四边L4之间），同样可达双频操作及缩小尺寸的目的。由此可知，针对平行双槽孔的槽孔结构508，馈入端可形成于第一槽孔510或第二槽孔512的任一侧。

另一方面，在图5中，第一槽孔510及第二槽孔512为封闭式槽孔，但不限于此。举例来说，图8为一双频天线80的示意图。双频天线80的结构与双频天线50大致相同，故省略大部分符号，仅标示出一槽孔结构808及其所包含的一第一槽孔810及一第二槽孔812，其余部分可参考图5。比较图5及图8可以得知，双频天线80与双频天线50不同之处在于双频天线80的第二槽孔812为开放式槽孔，即其于边缘处形成有一开口，其同样可达双频天线50的双频及减小面积的功效。另外，图9为一双频天线90的示意图。双频天线90的结构与双频天线50大致相同，故省略大部分符号，仅标示出一槽孔结构908及其所包含的一第一槽孔910及一第二槽孔912，其余部分可参考图5。比较图5及图9可以得知，双频天线90与双频天线50不同之处在于双频天线90的第一槽孔910为开放式槽孔，即其于边缘处形成有一开口，其同样可达双频天线50的双频及减小面积的功效。最后，图10为一双频天线1000的示意图。双频天线1000的结构与双频天线50大致相同，故省略大部分符号，仅标示出一槽孔结构1008及其所包含的一第一槽孔1010及一第二槽孔1012，其余部分可参考图5。比较图5及图10可以得知，双频天线1000与双频天线50不同之处在于双频天线1000的第一槽孔1010及第二槽孔1012皆为开放式槽孔，即其于边缘处皆形成有开口，其同样可达双频天线50的双频及减小面积的功效。

当然，图8至图10之例也可仿图6、图7的变化方式，而改变馈入端或焊点的位置，皆属本发明的范畴。

需注意的是，图1的双频天线10与图5的双频天线50或其衍生变化皆包含有用来电连接矩形金属片与系统地端的接地部，由此可提升低频特性，并缩小尺寸。除此之外，本领域具通常知识者当可根据系统所需，适度调整如接地部位置、槽孔长度、宽度、槽孔间距、L形槽孔的角度、矩形金属片的材质、面积、形状等。此外，前述实施例或其衍生变化非彼此独立，本领域具通常知识者当可根据系统所需，适当组合不同实施例。举例来说，请参考图11，图11为本发明实施例一天线系统1100的示意图。天线系统1100由一第一天线1102及一第二天线1104所组成，其可用于笔记型电脑系统等无线通讯装置中，例如形成于笔记型电脑系统的转轴区域或荧幕周围，用以收发多个相异频段的无线信号。详细比对天线系统1100可知，第一天线1102即为图1的双频天线10，而第二天线1104则为图5的双频天线50并以倒置方式设置。通过倒置设置的双频天线10、50，可有效提升隔离度，以加强信号效果。请继续参考图12，其为第一天线1102及第二天线1104的隔离度示意图。由此可知，第一天线1102及第二天线1104可维持良好的隔离度，避免信号间干扰，以维持无线通讯的正常运作。

传统上，槽孔天线在受限的环境内要达成双频是有困难性的，且会因为达成双频所需的空间较大，所以仅能设计为单频天线。相较之下，本发明通过接地部的下地作用，达到缩小面积的目的，并搭配槽线回钩或上下双槽线的方式使表面电流路径延长，以调整模态位置、匹配程度等，由此，可应用于空间狭小，且为于全金属的环境中，同时维持天线效率，以确保无线通讯功能的正常运作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种双频天线，其用于一无线通讯装置以收发一第一频段及一第二频段的无线信号，包含有：

矩形金属片，其上形成有一槽孔结构，该槽孔结构大致由该矩形金属片的第一边向第二边延伸；

馈入端，形成于该矩形金属片上；以及

接地部，位于该矩形金属片的第三边或第四边，用来电连接该矩形金属片与该无线通讯装置的一系统地端；

其中，该第一边大致平行于该第二边，该第三边大致平行于该第四边，以及该第一边大致垂直于该第三边或第四边，

其中该槽孔结构包含有：

第一长形槽孔，由该矩形金属片的该第一边向该第二边延伸；

第一L形槽孔，包含有第一段大致由该矩形金属片的该第三边向该第四边延伸并连接于该第一长形槽孔的一端，及第二段大致由该矩形金属片的该第一边向该第二边延伸并连接于该第一段；以及

第二L形槽孔，包含有第一段大致由该矩形金属片的该第三边向该第四边延伸并连接于该第一长形槽孔的另一端，及一第二段大致由该矩形金属片的该第一边向该第二边延伸并连接于该第一段。

2.如权利要求1所述的双频天线，其中该第一频段低于该第二频段，该第一长形槽孔的长度大致为该第一频段所对应的信号波长的二分之一。

3.如权利要求1所述的双频天线，其中该馈入端形成于该矩形金属片上该第一长形槽孔与该第一L形槽孔之间。

4.如权利要求1所述的双频天线，其中该第一L形槽孔的该第一段距离该矩形金属片的该第一边或该第二边的距离大致介于2毫米与3毫米间。

5.如权利要求1所述的双频天线，其中该第二L形槽孔的该第一段距离该矩形金属片的该第一边或该第二边的距离大致介于2毫米与3毫米间。

6.如权利要求1所述的双频天线，其中该第一L形槽孔及该第二L形槽孔位于该第一长形槽孔的同一侧。

7.如权利要求1所述的双频天线，其中该第一L形槽孔及该第二L形槽孔位于该第一长形槽孔的相异两侧。

8.如权利要求1所述的双频天线，其另包含第二长形槽孔，平行于该第一长形槽孔，由该矩形金属片的该第一边向该第二边延伸，且于该矩形金属片的该第二边形成一开口。

9.如权利要求1所述的双频天线，其另包含延伸槽孔，由该第一长形槽孔向该矩形金属片的该第四边延伸。

10.如权利要求1所述的双频天线，其另包含一信号传输线，该信号传输线包含有：

金属线，以焊接方式电连接于该馈入端，用以传输信号；

绝缘层，包覆该金属线；

金属编织网，包覆该绝缘层，并以焊接方式电连接于该矩形金属片，用以连结信号地端；以及

保护层，包覆该金属编织网。

11.如权利要求1所述的双频天线，其中该无线通讯装置是一笔记型电脑系统，该双频天线形成于该笔记型电脑系统的一转轴区域或一荧幕周围。