CN104037491A - 天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线。该天线用来收发至少一第一频段及第二频段的无线信号，包括：接地组件，用来提供接地；连接组件，电性连接于接地组件的第一端；馈入端，形成于连接组件上，用来传递第一及第二频段的无线信号；第一辐射件，电性连接于连接组件与接地组件的第二端，且由馈入端经连接组件及第一辐射件至接地组件的第二端的信号路径长度大致等于第一频段的无线信号波长的二分之一，以形成第一辐射体；以及第二辐射件，电性连接于连接组件与接地组件的第三端，且由馈入端经连接组件及第二辐射件至接地组件的第三端的信号路径长度大致等于第二频段的无线信号波长的二分之一，以形成第二辐射体。本发明可调整场型或工作频段，提高或改善天线效率。

Description

天线

技术领域

本发明涉及一种天线，尤指一种具有设计灵活性而可有效调整场型或工作频段的天线。

背景技术

具有无线通信功能的电子产品，如笔记本型计算机、平板计算机、个人数字助理（Personal Digital Assistant）等便携式电子装置，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，进而访问（存取）无线网络。随着消费者对于便携式电子装置外观及功能的需求不断增加，便携式电子装置中各组件的可用空间越来越压缩，当然也限制了天线的可用空间。

除此之外，随着无线通信技术不断演进，单一电子产品可能配置多组天线，以支持多输入多输出（Multi-input Multi-output，MIMO）通信技术或多个通信系统的传输需求。当同一电子产品在有限空间下配置多组天线时，通信上的基本需求之一是这些天线彼此不会相互影响，具有良好的隔离度，因此降低天线之间相互耦合现象就成为业界所努力的目标之一。然而，在有限空间下，要提高天线隔离度势必增加许多设计难度。

另一方面，若便携式电子装置的壳体以金属材质包覆，则更容易影响天线效率。在此情形下，若能更容易调整天线场型，则可适应不同应用环境而提高天线效率。

因此，如何设计符合传输需求的天线，同时兼顾尺寸及功能，并可有效调整场型或工作频段，已成为业界所努力的目标之一。

从而，需要提供一种天线来满足上述需求。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种天线，其具有设计灵活性，可适应不同应用而提高或改善天线效率。

本发明公开一种天线，该天线用来收发至少一第一频段及一第二频段的无线信号，该天线包含：一接地组件，该接地组件用来提供接地；一连接组件，该连接组件电性连接于该接地组件的一第一端；一馈入端，该馈入端形成于该连接组件上，用来传递该第一频段及该第二频段的无线信号；一第一辐射件，该第一辐射件电性连接于该连接组件与该接地组件的一第二端，且由该馈入端经该连接组件及该第一辐射件至该接地组件的该第二端的一信号路径长度大致等于该第一频段的无线信号波长的二分之一，以形成用来收发该第一频段的无线信号的一第一辐射体；以及一第二辐射件，该第二辐射件电性连接于该连接组件与该接地组件的一第三端，且由该馈入端经该连接组件及该第二辐射件至该接地组件的该第三端的一信号路径长度大致等于该第二频段的无线信号波长的二分之一，以形成用来收发该第二频段的无线信号的一第二辐射体。

本发明可通过寄生区块调整或改变电流分布情形，以控制场型或工作频段，或者可在多个天线并列时控制隔离度，因此具有设计灵活性，可有效调整场型或工作频段，进而适应不同应用而提高或改善天线效率。

附图说明

图1A分别为本发明实施例的一天线的正面示意图。

图1B分别为图1A的天线的立体示意图。

图2A为图1A的天线操作于高频频段的电流分布示意图。

图2B为图1A的天线操作于低频频段的电流分布示意图。

图2C为图1A的天线的返回损失示意图。

图3A为本发明实施例的一天线系统的正面示意图。

图3B为图3A的天线系统的立体示意图。

图4为图3A的天线系统的天线特性仿真（模拟）示意图。

图5A为图3A的天线系统中的一天线的电压驻波比量测结果示意图。

图5B为图3A的天线系统中的另一天线的电压驻波比量测结果示意图。

图5C为图3A的天线系统的隔离度量测结果示意图。

图5D为图3A的天线效率量测结果示意图。

图6A、图6B、图6C为图3A的天线系统应用于低频频段时的立体场型模拟示意图。

图7A、图7B、图7C为图3A的天线系统应用于高频频段时的立体场型模拟示意图。

图8为本发明实施例的一天线的示意图。

图9A、图9B、图9C为本发明实施例的一天线装置的组合、侧视及分解示意图。

图9D为图9A的天线装置的电压驻波比示意图。

图10A、图10B、图10C为本发明实施例的一天线装置的组合、侧视及分解示意图。

图10D为图10A的天线装置的电压驻波比示意图。

主要组件符号说明：

10、300、302、80 天线

100、800 接地组件

102、802 馈入端

12、82 连接组件

14、84 第一辐射件

16、86 第二辐射件

A 第一端

120、820 第一区块

122、822 第二区块

B 第二端

C 第三端

140、840 第一分支

142、842 第二分支

144、164、166、844、864、866 寄生区块

160、860 第三分支

162、862 第四分支

30 天线系统

90、110 天线装置

900、1100 连接件

902、1102 系统接地件

具体实施方式

请参考图1A、图1B，图1A、图1B分别为本发明实施例的一天线10的正面（X、Z坐标）及立体（X、Y、Z坐标）的示意图。天线10可收发多频的无线信号，并具有良好辐射效率且易于调整场型。为求简洁，以下以收发一第一频段的无线信号RF_1及一第二频段的无线信号RF_2为例进行说明，如5GHz及2.4GHz的无线信号，本领域的普通技术人员应当可以适当变化而应用于多频或宽带操作。详细来说，天线10以导电材质（如铁、铜等金属）制成，其包含有一接地组件100、一馈入端102、一连接组件12、一第一辐射件14以及一第二辐射件16。接地组件100用来提供接地。连接组件12电性连接于接地组件100的一第一端（标示为A），其可视为由一第一区块120及一第二区块122所构成，而馈入端102则形成于第一区块120上，用来传递无线信号。第一辐射件14电性连接于连接组件12的第二区块122，并延伸至接地组件100的一第二端（标示为B），且由馈入端102经连接组件12及第一辐射件14至接地组件100的第二端B的一信号路径长度大致等于第一频段的无线信号RF_1波长的二分之一，以形成用来收发第一频段的无线信号RF_1的一第一辐射体。同样地，第二辐射件16电性连接于连接组件12的第二区块122，并延伸至接地组件100的一第三端（标示为C），且由馈入端102经连接组件12及第二辐射件16至接地组件100的第三端C的一信号路径长度大致等于第二频段的无线信号RF_2波长的二分之一，以形成用来收发第二频段的无线信号RF_2的一第二辐射体。

简单来说，天线10通过馈入端102双边下地（即B、C两端），产生双频作用。此外，通过第一辐射件14及第二辐射件16上的寄生区块可易于控制场型或工作频段，并可在多个天线10并列时有效控制隔离度。详细来说，第一辐射件14包含有一第一分支140、一第二分支142及一寄生区块144。第一分支140与第二分支142大致垂直，而寄生区块144由第二分支142向连接组件12的方向延伸，并与第一分支140及接地组件100的第二端B相连结。同样地，第二辐射件16包含有一第三分支160、一第四分支162及寄生区块164、166。第三分支160与第四分支162大致垂直，寄生区块164由第三分支160向接地组件100的方向延伸，而寄生区块166由第四分支162向连接组件12的方向延伸并与第三分支160及接地组件100的第三端C相连结。

寄生区块144、164、166可调整或改变电流分布情形，进而改变天线10的工作频段或场型。请参考图2A、图2B、图2C，图2A、图2B分别为天线10操作于高频频段（收发第一频段的无线信号RF_1）及低频频段（收发第二频段的无线信号RF_2）的电流分布示意图，而图2C为天线10应用于2.4GHz及5GHz时的返回损失示意图。如前所述，馈入端102经连接组件12及第一辐射件14至接地组件100的第二端B的信号路径长度大致等于第一频段的无线信号RF_1波长的二分之一，因此当天线10通过第一辐射件14收发第一频段的无线信号RF_1时，会在距馈入端102四分之三（无线信号RF_1的）波长处会产生激发点，以正确收发第一频段的无线信号RF_1。同理，第二辐射件16亦有类似的操作。在此情形下，经由适当调整第一辐射件14及第二辐射件16的长度及寄生区块144、164、166的大小，可得图2C的返回损失图，由此可知，天线10可达双频操作。

需注意的是，图1A、图1B为本发明的实施例，本领域的普通技术人员应当可以据以作不同的修饰，而不限于此。举例来说，第一辐射件14及第二辐射件16所包含的寄生区块144、164、166用以调整电流分布情形，因此寄生区块的数量、形式等不限于图1A、图1B所示的实施例，可视不同应用需求而适当调整。此外，第一辐射件14及第二辐射件16的长度与所收发的无线信号的频段有关，可根据前述条件（二分之一波长）及所应用的系统而适当调整。

此外，由于寄生区块144、164、166可有效调整天线10的工作频段或场型，因此提供了设计及应用上的灵活性。举例来说，针对金属外壳的电子装置，可通过寄生区块144、164、166改变天线10的场型，进而在金属包覆的环境下达到最佳辐射效率的目的。再者，针对多输入多输出或多组天线的应用而言，亦可通过寄生区块144、164、166增加不同天线间的隔离度。

举例来说，请参考图3A、图3B，图3A、图3B分别为本发明实施例的一天线系统30的正面（X、Z坐标）及立体（X、Y、Z坐标）示意图。天线系统30由天线300、302所构成，天线300、302与图1A、图1B的天线10结构相同，并沿水平方向X对称并列。在此情形下，可通过调整天线300、302的寄生区块，提升隔离度。进一步地，请参考图4，图4为天线系统30应用于2.4GHz、5GHz频段的天线特性仿真示意图。其中，虚线曲线表示天线300的返回损失，点线曲线表示天线302的返回损失，而实线曲线则表示天线300、302的隔离度。根据图4的仿真结果可知，天线300、302除可达双频操作外，两者间的隔离度至少可达20dB，可有效避免信号间干扰，提升辐射效率。藉此，可进一步降低天线300、302间的水平距离，以适用于受限空间的应用，如超轻薄笔记本型计算机（Ultrabook）、平板计算机等。

图4通过天线仿真软件获得的仿真结果，而天线系统30的天线特性的实测结果可进一步参考图5A至图5C。图5A为天线300的电压驻波比量测结果示意图，图5B为天线302的电压驻波比量测结果示意图，以及图5C为天线300、302的隔离度量测结果示意图。由图5A至图5C可以得证，天线300、302确实可达到双频操作，且维持良好隔离度。进一步地，请参考图5D，图5D为天线300、302的天线效率量测结果示意图，其中，虚线曲线表示天线300的天线效率，而点线曲线表示天线302的天线效率。由图5D可知，天线300、302具有良好辐射效率。

此外，请参考图6A至图6C及图7A至图7C，图6A为天线系统30应用于2.4GHz频段时天线300的立体场型模拟示意图，图6B为天线系统30应用于2.4GHz频段时天线302的立体场型模拟示意图，图6C为天线系统30应用于2.4GHz频段时的平面场型模拟示意图，图7A为天线系统30应用于5GHz频段时天线300的立体场型模拟示意图，图7B为天线系统30应用于5GHz频段时天线302的立体场型模拟示意图，以及图7C为天线系统30应用于5GHz频段时的平面场型模拟示意图。由图6A至图6C及图7A至图7C可知，天线300、302场型重叠区域小，因而可提升隔离度。

需注意的是，天线10或天线系统30利用寄生区块调整电流分布情形，进而调整工作频段、场型或隔离度等，因此本领域的普通技术人员可据以调整寄生区块的数量、形式等。除此之外，在天线10（或天线300、302）中，第一辐射件14及第二辐射件16朝相反方向延伸（以图1A为例，第一辐射件14由连接组件12向左延伸，而及第二辐射件16则由连接组件12向右延伸），然而，第一辐射件14及第二辐射件16亦可以其他形式实现。

举例来说，请参考图8，图8为本发明实施例的一天线80的示意图。天线80的架构与图1A、图1B的天线10类似，亦可收发第一频段的无线信号RF_1及第二频段的无线信号RF_2，如5GHz及2.4GHz的无线信号，并具有良好辐射效率且易于调整场型。详细来说，天线80以导电材质（如铁、铜等金属）制成，其包含有一接地组件800、一馈入端802、一连接组件82、一第一辐射件84以及一第二辐射件86。接地组件800用来提供接地。连接组件82电性连接于接地组件800的一第一端（标示为A），其可视为由一第一区块820及一第二区块822所构成，而馈入端802则形成于第一区块820上，用来传递无线信号。第一辐射件84电性连接于连接组件82的第二区块822，并延伸至接地组件800的一第二端（标示为B），且由馈入端802经连接组件82及第一辐射件84至接地组件800的第二端B的一信号路径长度大致等于第一频段的无线信号RF_1波长的二分之一，以形成用来收发第一频段的无线信号RF_1的一第一辐射体。同样地，第二辐射件86电性连接于连接组件82的第二区块822，并延伸至接地组件800的一第三端（标示为C），且由馈入端802经连接组件82及第二辐射件86至接地组件800的第三端C的一信号路径长度大致等于第二频段的无线信号RF_2波长的二分之一，以形成用来收发第二频段的无线信号RF_2的一第二辐射体。此外，第一辐射件84包含有一第一分支840、一第二分支842及一寄生区块844。第一分支840与第二分支842大致垂直，而寄生区块844由第二分支842向连接组件82的方向延伸，并与第一分支840及接地组件800的第二端B相连结。同样地，第二辐射件86包含有一第三分支860、一第四分支862及寄生区块864、866。第三分支860与第四分支862大致垂直，寄生区块864由第三分支860向接地组件800的方向延伸，而寄生区块866由第四分支862向连接组件82的方向延伸并与第三分支860及接地组件800的第三端C相连结。

比较图1A与图8可知，除了寄生区块的形式不同外，天线80的第一辐射件84及第二辐射件86皆由连接组件82朝图8左侧延伸，其亦可符合本发明的概念。

另一方面，在前述实施例中，接地组件用来提供信号接地，当应用于无线通信装置时，接地组件可进一步与一系统接地件相连结，以加强辐射部的电流直接下地作用，从而降低所需的设置面积。

举例来说，请参考图9A、图9B、图9C，图9A、图9B、图9C为本发明实施例的一天线装置90的组合、侧视及分解示意图。天线装置90用于一无线通信装置，其将图1A、图1B的天线10通过一连接件900电性连接无线通信装置的一系统接地件902。如此一来，可提升电流直接下地作用而有效降低天线10所需的设置面积，天线装置90的电压驻波比如图9D所示。

同理，亦可将图3A、图3B的天线系统30通过一连接件电性连接无线通信装置的一系统接地件。举例来说，请参考图10A、图10B、图10C，图10A、图10B、图10C为本发明实施例的一天线装置110的组合、侧视及分解示意图。天线装置110将图3A、图3B的天线300通过一连接件1100电性连接无线通信装置的一系统接地件1102。如此一来，可提升电流直接下地作用而有效降低天线系统30所需的设置面积，相关电压驻波比如图10D所示。

图9A至图9C的天线装置90及图10A至图10C的天线装置110将本发明的天线10及天线300进一步通过连接件900、1100与系统接地件902、1102电性连接，以通过电流直接下地作用而降低所需的设置面积。其中，连接件900、1100可以是导电缓冲材（如导电泡棉、导电海绵、导电布）或导电金属（如铜箔、铝箔），而系统接地件902、1102则视不同应用可以是笔记本型计算机或平板计算机中液晶屏幕的接地结构（或接地板）或是主机板的接地部等，凡可提供系统接地效果，皆可实现系统接地件902、1102，不限于此。

需注意的是，前述实施例皆是以双频操作为例，然而，由于本发明的天线可通过寄生区块调整或改变电流分布情形，因而可轻易达到多频或宽带操作的目的，而不限于双频应用。例如，通过调整寄生区块的大小、位置、与连接组件或其他组件的距离等，可改变耦合量，进而收发第一频段及第二频段以外频段的无线信号，此皆属本发明的范畴。

综上所述，本发明的天线可通过寄生区块调整或改变电流分布情形，以控制场型或工作频段，或者可在多个天线并列时控制隔离度。因此，本发明的天线具有设计灵活性，可有效调整场型或工作频段，进而适应不同应用而提高或改善天线效率。

Claims (13)

1.一种天线，该天线用来收发至少一第一频段及一第二频段的无线信号，该天线包括：

一接地组件，该接地组件用来提供接地；

一连接组件，该连接组件电性连接于该接地组件的一第一端；

一馈入端，该馈入端形成于该连接组件上，用来传递该第一频段及该第二频段的无线信号；

一第一辐射件，该第一辐射件电性连接于该连接组件与该接地组件的一第二端，且由该馈入端经该连接组件及该第一辐射件至该接地组件的该第二端的一信号路径长度大致等于该第一频段的无线信号波长的二分之一，以形成用来收发该第一频段的无线信号的一第一辐射体；以及

一第二辐射件，该第二辐射件电性连接于该连接组件与该接地组件的一第三端，且由该馈入端经该连接组件及该第二辐射件至该接地组件的该第三端的一信号路径长度大致等于该第二频段的无线信号波长的二分之一，以形成用来收发该第二频段的无线信号的一第二辐射体。

2.如权利要求1所述的天线，其中该第一辐射件包括：

一第一分支，该第一分支电性连接于该连接组件；以及

一第二分支，该第二分支电性连接于该第一分支与该接地组件的该第二端；

其中，该第一分支与该第二分支大致垂直。

3.如权利要求2所述的天线，其中该第一辐射件还包括至少一寄生区块，该至少一寄生区块形成于该第一分支或该第二分支上，该至少一寄生区块用来调整该第一辐射体的一收发频段。

4.如权利要求3所述的天线，其中该第一辐射件的该至少一寄生区块调整该第一辐射体的该收发频段，以收发该第一频段及该第二频段以外频段的无线信号。

5.如权利要求1所述的天线，其中该第二辐射件包括：

一第三分支，该第三分支电性连接于该连接组件；以及

一第四分支，该第四分支电性连接于该第三分支与该接地组件的该第三端；

其中，该第三分支与该第四分支大致垂直。

6.如权利要求5所述的天线，其中该第二辐射件还包括至少一寄生区块，该至少一寄生区块形成于该第三分支或该第四分支上，该至少一寄生区块用来调整该第二辐射体的一收发频段。

7.如权利要求6所述的天线，其中该第二辐射件的该至少一寄生区块调整该第二辐射体的该收发频段，以收发该第一频段及该第二频段以外频段的无线信号。

8.如权利要求1所述的天线，其中该第一辐射件大致由该连接组件朝一第一方向延伸，该第二辐射件大致由该连接组件朝一第二方向延伸。

9.如权利要求8所述的天线，其中该第一方向与该第二方向大致相反。

10.如权利要求8所述的天线，其中该第一方向与该第二方向大致平行。

11.如权利要求1所述的天线，其中该连接组件包括：

一第一区块，该第一区块电性连接于该接地组件的该第一端；

一第二区块，该第二区块电性连接于该第一区块与该第一辐射件及该第二辐射件；

其中，该第一区块的面积小于该第二区块，该馈入端形成于该第一区块上。

12.如权利要求1所述的天线，其中该接地组件包括至少一寄生区块。

13.如权利要求1所述的天线，该天线以导电材质制成。