CN104377430A - 多频天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多频天线，包括接地面、辐射部、第一延伸部以及第二延伸部。辐射部包括电性相连的第一区段与第二区段，且第一区段具有一馈入点。第一延伸部与第二延伸部从接地面延伸而出。第一延伸部与第一区段相隔第一耦合间距，且第二延伸部与第二区段相隔第二耦合间距。多频天线通过辐射部工作在第一频带，且来自辐射部的馈入信号通过第一耦合间距与第二耦合间距激发第一延伸部与第二延伸部，以致使多频天线还工作在第二频带与第三频带。

Description

多频天线

技术领域

本发明是有关于一种天线，且特别是有关于一种多频天线。

背景技术

近年来，各式的无线通信装置，例如：智能型手机、平板电脑、个人无线导航、可携式播放器等，都把目前所有的通信功能全部整合在装置内，而不仅仅只是包含单一的无线通信功能。此外，为了节省装置的硬件空间，无线通信装置中的单一无线通信芯片可支持多种无线通信功能，例如：无线相容认证(wireless fidelity，以下简称WiFi)、全球定位系统(global positioningsystem，以下简称GPS)以及蓝牙(Bluetooth，以下简称BT)等各种通信协议下的通信功能。

在所对应的天线方面，现有的无线通信装置往往必须内建多个天线(例如，WiFi天线、GPS天线等)，以分别支持各种通信功能。然而，随着内建天线的增加，无线通信装置必须耗费较大的硬件空间来配置天线，进而限缩了无线通信装置在微型化上的发展。除此之外，为了增加天线的辐射效率或是增益，现有的天线设计常常使用激光直接成型(Laser Direct Structuring，以下简称LDS)技术或是铁件材料来形成具有不规则立体结构的天线。然而，此种设计方式也必须耗费较大的硬件空间来配置天线。

发明内容

本发明提供一种多频天线，可通过辐射部分别与两个延伸部产生耦合效应，进而可产生多个共振模态并支持多种通信功能。

本发明的多频天线，包括接地面、辐射部、第一延伸部以及第二延伸部。辐射部包括电性相连的第一区段与第二区段，且第一区段邻近接地面的一边缘具有一馈入点。第一延伸部从接地面的边缘延伸而出，并与第一区段相隔第一耦合间距。第二延伸部从接地面的边缘延伸而出，并与第二区段相隔第二耦合间距。其中，多频天线通过辐射部工作在第一频带，且来自辐射部的馈入信号通过第一耦合间距与第二耦合间距激发第一延伸部与第二延伸部，以致使多频天线还工作在第二频带与第三频带。

基于上述，多频天线可通过辐射部分别与两个延伸部产生耦合效应。藉此，多频天线将可产生多个共振模态，进而可工作在多个频带并支持多种通信功能。相对地，在应用上，无线通信装置仅需内建单一的多频天线就可支持具有多种通信功能的无线通信芯片，进而达到缩减硬件空间的效果，并有助于微型化上的发展。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的多频天线的结构示意图；

图2为依据本发明一实施例的多频天线的返回损失图；

图3为依据本发明一实施例的多频天线的增益图；

图4-5为依据本发明一实施例的多频天线的场型图。

附图标记说明：

100：多频天线；

110：接地面；

111：接地面的一边缘；

120：辐射部；

121：第一区段；

122：第二区段；

123：第三区段；

124：第四区段；

130：第一延伸部；

131：第一延伸部的第一端；

132：第一延伸部的第二端；

140：第二延伸部；

141：第二延伸部的第一端；

142：第二延伸部的第二端；

CD1：第一耦合间距；

CD2：第二耦合间距；

FP：馈入点；

L：长度；

H：高度；

DT：间距；

210：第一频带；

220：第二频带；

230：第三频带。

具体实施方式

图1为依据本发明一实施例的多频天线的结构示意图。如图1所示，多频天线100包括接地面110、辐射部120、第一延伸部130与第二延伸部140。其中，辐射部120包括第一区段121与第二区段122。第一区段121邻近接地面110的一边缘111并具有一馈入点FP，且第一区段121电性连接第二区段122。再者，第一延伸部130与第二延伸部140从接地面110的边缘111延伸而出。此外，第一延伸部131与第一区段121相隔第一耦合间距CD1，且第二延伸部132与第二区段相隔第二耦合间距CD2。

在操作上，多频天线100通过辐射部120的馈入点FP接收一馈入信号。藉此，辐射部120将可在馈入信号的激发下产生第一共振模态，进而致使多频天线100可工作在第一频带。此外，来自辐射部120的馈入信号可通过第一耦合间距CD1激发第一延伸部130，以致使多频天线100可通过第一延伸部130产生第二共振模态，进而可工作在第二频带。另一方面，来自辐射部120的馈入信号可通过第二耦合间距CD2激发第二延伸部140，以致使多频天线100可通过第二延伸部140产生第三共振模态，进而可工作在第三频带。

换言之，辐射部120可分别与两个延伸部130与140产生耦合效应。如此一来，多频天线100除了可以通过辐射部120产生一共振模态以外，还可通过两个延伸部130与140产生不同的共振模态。因此，多频天线100可工作在多个频带，进而可同时支持多种通信功能。

举例来说，图2为依据本发明一实施例的多频天线的返回损失(return loss)图。如图2所示，在此实施例中，辐射部120、第一延伸部130与第二延伸部140将相当于一天线元件，且此天线元件的长度L与高度H分别为26mm与6mm。此外，多频天线100可工作在第一频带210、第二频带220与第三频带230，且第一频带210涵盖2G所需频带范围(2300～2700MHz)，第二频带220涵盖5G所需频带范围(5150～5875MHz)，第三频带230涵盖GPS与全球导航卫星系统(GLObal NAvigation Satellite System，以下简称GLONASS)所需频带范围(1565～1612MHz)。

再者，图3为依据本发明一实施例的多频天线的增益图，且图4-5为依据本发明一实施例的多频天线的场型图。如图3所示，多频天线100在第一频带210、第二频带220与第三频带230皆有不错的天线增益。特别是，在第一频带210中，多频天线100的增益高达-1dB，亦即多频天线100的天线效率高达90%。此外，图4-5为多频天线100工作在第一频带210下于Y-Z与X-Z平面的辐射场型。如图4-5所示，多频天线100在第一频带210下具有全向性(Omni-direction)的辐射场型，且多频天线100的上下场型的差距在1dB以内。藉此，在实际应用上，多频天线100无论是设置在无线通信装置的上侧或是下侧，多频天线100都可以接收到GPS信号。

值得一提的是，由于多频天线100可通过多个共振模态同时支持多种通信功能，因此无线通信装置仅需内建单一的多频天线100就可支持具有多种通信功能的无线通信芯片，进而达到缩减硬件空间的效果，并有助于微型化上的发展。除此之外，多频天线100无需利用LDS技术或是铁件材料就具有良好的辐射场型与增益，故可更进一步地缩减硬件空间。

请继续参照图1。就多频天线100的细部架构而言，辐射部120、第一延伸部130与第二延伸部140沿着接地面110的111边缘依序排列。此外，第一延伸部130的第一端131电性连接至接地面110的边缘111，且第一延伸部130的第二端132为一开路端。相似地，第二延伸部140的第一端141电性连接至接地面110的边缘111，且第二延伸部140的第二端142为一开路端。再者，第一延伸部130的第一端131相对于辐射部120的第一区段121，且第二延伸部140的第二端132相对于辐射部120的第二区段122。

第一延伸部130用以提供第一共振路径，且第一共振路径是从第一延伸部130的第一端131延伸至第一延伸部130的第二端132。此外，第一延伸部130是采用四分之一波长的共振机制，因此第一共振路径的长度约为第二频带中一最低频率的波长的1/4倍。相似地，第二延伸部140用以提供第二共振路径，且第二共振路径是从第二延伸部140的第一端141延伸至第二延伸部140的第二端142。此外，第二延伸部140也是采用四分之一波长的共振机制，因此第二共振路径的长度约为第三频带中一最低频率的波长的1/4倍。

在整体配置上，第一延伸部130的第一端131邻近辐射部120的第一区段131。此外，第一延伸部130的第一端131与第二延伸部140的第一端141的间的间距DT大于第三频带的最低频率的1/20波长。再者，第一耦合间距CD1介于第二频带的最低频率的波长的1倍至2倍之间，且第二耦合间距CD2介于第三频带的最低频率的波长的1倍至2倍之间。另一方面，在一实施例中，第二延伸部140还包括至少一弯折，以藉此更进一步地降低多频天线100所耗费的硬件空间。

更进一步来看，辐射部120还包括第三区段123与第四区段124。其中，第三区段123与第四区段124皆电性连接第二区段122。此外，第三区段123用以延伸辐射部120的共振路径，以符合实际的应用需求。再者，第四区段124相对于第二延伸部140的第二端142，以藉此增加辐射部120与第二延伸部140之间的耦合效应。另一方面，在一实施例中，接地面110、辐射部120、第一延伸部130与第二延伸部140可位于同一水平面(例如，X-Z平面)上。亦即，指向性天线100可具有一平面结构，并可同时配置在一基板的一表面上，例如：印刷电路板或是软性印刷电路板(Flexible Printed Circuit Board)。

综上所述，本发明的多频天线可通过辐射部分别与两个延伸部产生耦合效应。藉此，多频天线将可产生多个共振模态，进而可工作在多个频带并支持多种通信功能。相对地，在应用上，无线通信装置仅需内建单一的多频天线就可支持具有多种通信功能的无线通信芯片，进而达到缩减硬件空间的效果，并有助于微型化上的发展。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种多频天线，其特征在于，包括：

一接地面；

一辐射部，包括电性相连的一第一区段与一第二区段，该第一区段邻近该接地面的一边缘并具有一馈入点；

一第一延伸部，从该接地面的该边缘延伸而出，并与该第一区段相隔一第一耦合间距；以及

一第二延伸部，从该接地面的该边缘延伸而出，并与该第二区段相隔一第二耦合间距；

其中，该多频天线通过该辐射部工作在一第一频带，且来自该辐射部的一馈入信号通过该第一耦合间距与该第二耦合间距激发该第一延伸部与该第二延伸部，以致使该多频天线还工作在一第二频带与一第三频带。

2.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于，该辐射部、该第一延伸部与该第二延伸部沿着该接地面的该边缘依序排列。

3.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于，该第一延伸部的第一端电性连接至该接地面的该边缘并相对于该第一区段，且该第一延伸部的第二端为一开路端。

4.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于，该第二延伸部的第一端电性连接至该接地面的该边缘，且该第二延伸部的第二端为一开路端并相对于该第二区段。

5.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于，该第一延伸部的第一端与该第二延伸部的第一端分别电性连接至该接地面的该边缘，该第一延伸部的第一端邻近该第一区段，且该第一延伸部的第一端与该第二延伸部的第一端之间的间距大于该第三频带的一最低频率的1/20波长。

6.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于，该第一延伸部提供一第一共振路径，且该第一共振路径的长度为该第二频带中一最低频率的波长的1/4倍。

7.根据权利要求6所述的多频天线，其特征在于，该第一耦合间距介于该最低频率的波长的1倍至2倍之间。

8.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于，该第二延伸部提供一第二共振路径，且该第二共振路径的长度为该第三频带中一最低频率的波长的1/4倍。

9.根据权利要求8所述的多频天线，其特征在于，该第二耦合间距介于该最低频率的波长的1倍至2倍之间。

10.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于，该接地面、该辐射部、该第一延伸部与该第二延伸部位于同一水平面上。