CN105098328B - 多频天线 - Google Patents

Abstract

一种多频天线。多频天线包括馈入部、短路部、辐射部以及环形辐射部。馈入部的一端电性连接一信号源，短路部的一端电性连接一接地面，辐射部电性连接馈入部的另一端以及短路部的另一端，环形辐射部电性连接馈入部。

Description

多频天线

技术领域

本发明提供一种多频天线，且特别是关于一种具有环形辐射部设置于馈入部的多频天线。

背景技术

请参照图1，图1是传统多频天线的等效示意图。传统多频天线1包括辐射部16、馈入部14、短路部15与寄生的单极天线17。辐射部16、馈入部14与短路部15形成一个平面倒F型天线，辐射部16电性连接短路部15的一端与馈入部14的一端。馈入部14的另一端电性连接信号源13，而短路部15的另一端电性连接接地面12。寄生的单极天线17的一端为开路端，且寄生的单极天线17的另一端电性连接接地面12。

辐射部16分为第一辐射部161与第二辐射部162，其中第一辐射部161由辐射部16的一侧端16a与馈入部14及辐射部16的连接端点16c所定义，且第二辐射部162由辐射部16的另一相对侧端16b与馈入部14及辐射部16的连接端点16c所定义。第一辐射部161可为长辐射部，而第二辐射部162可为短辐射部。信号源13用以将信号送至馈入部14，以使得第一辐射部161与第二辐射部162分别激发出第一与第二共振频率的电磁辐射信号。另外，由于第一辐射部161与馈入部14包围寄生的单极天线17，故第一共振频率的电磁辐射信号会耦合至寄生的单极天线17，使得寄生的单极天线17激发出第三共振频率的电磁辐射信号，其中第三共振频率异于第一共振频率。

虽然传统多频天线1可以设置在空间有限的行动装置中，并达到目前所需要的宽带多频带操作的需求，但是，由于寄生的单极天线17亦受到周遭金属元件的影响，因此传统多频天线1仍会有信号收发稳定度较差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多频天线，以提升其在频宽、辐射效率或增益等各方面上的效能表现。

本发明提供一种多频天线。前述多频天线包括馈入部、短路部、辐射部以及环形辐射部，馈入部的一端电性连接一信号源，短路部的一端电性连接一接地面，辐射部电性连接馈入部的另一端以及短路部的另一端，环形辐射部电性连接馈入部。

进一步的，其中该辐射部、该馈入部以及该短路部形成一平面倒F型天线，而该环形辐射部形成一封闭路径。

进一步的，其中该辐射部包括一第一辐射部以及一第二辐射部。

进一步的，其中该辐射部的一侧端到该馈入部与该辐射部的连接点之间为该第一辐射部；该辐射部的另一侧端到该馈入部与该辐射部的连接点之间为该第二辐射部，该第二辐射部的长度小于该第一辐射部。

进一步的，其中该封闭路径为一矩形、圆形、三角形及椭圆形形状其中的一种。

进一步的，其中该第一辐射部、该第二辐射部及该环形辐射部分别决定该多频天线的一第一共振频率、第二共振频率及一第三共振频率，其中该第二共振频率大于该第一共振频率，且该第三共振频率介于该第一与该第二共振频率之间。

进一步的，其中该辐射部的一侧端至该信号源为该第一辐射部的路径，该辐射部的另一侧端至该信号源为第二辐射部的路径，该环形辐射部的周长及其至该信号源为该环形辐射部的路径。

综上所述，相较于传统多频天线而言，本发明实施例所提供的多频天线可以利用有限的空间来实现天线的多频操作，以提升其在频宽、辐射效率或增益等各方面上的效能表现。

为了能更进一步了解本发明为达成既定目的所采取的技术、方法及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明、图式，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而所附图式与附件仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1是传统多频天线的等效示意图。

图2A是本发明实施例提供的一种多频天线的立体示意图。

图2B是本发明实施例提供的一种多频天线的等效示意图。

图3是图2A、图2B的多频天线与不具有环形辐射部的平面倒F型天线的返回损失比较图。

图4A是本发明另一实施例提供的一种多频天线的立体示意图。

图4B是本发明另一实施例提供的一种多频天线的等效示意图。

图5是本发明另一实施例提供的一种多频天线的等效示意图。

图6是本发明另一实施例提供的一种多频天线的等效示意图。

其中，附图标记说明如下：

1：传统多频天线

21、41：基板

12、22、42、52、62：接地面

13、23、43、53、63：信号源

14、24、44、54、64：馈入部

15、25、45、55、65：短路部

16、26、46、56、66：辐射部

161、261、461：第一辐射部

162、262、462：第二辐射部

16a～16c、26a～26c、46a～46c：端点

17：寄生的单极天线

2、4、5、6：多频天线

31、33：低频频带

32、34：高频频带

27、47、57、67：环形辐射部

241、441：第一走线

242、442：第一导体柱

251、451：第二走线

252、452：第二导体柱

271、272、471、472：长侧段

273、473：短侧段

d1、d4：距离

d2、d3：长度

C30、C31：曲线

具体实施方式

在下文将参看随附图式更充分地描述各种例示性实施例，在随附图式中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。在诸图式中，可为了清楚而夸示层及区的大小及相对大小。类似数字始终指示类似元件。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但此等元件不应受此等术语限制。此等术语乃用以区分一元件与另一元件。因此，下文论述的第一元件可称为第二元件而不偏离本发明概念的教示。如本文中所使用，术语「或」视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一者或者多者的所有组合。

[多频天线的实施例]

首先，请同时参照图2A与图2B，图2A是本发明实施例提供的一种多频天线的立体示意图，而图2B是本发明实施例所提供的一种多频天线的等效示意图。多频天线2包括馈入部24、短路部25、辐射部26以及环形辐射部27。在此请注意，上述多频天线2的等效示意图与立体示意图的差异在于，等效示意图中的馈入部24、短路部25以及环形辐射部27未如立体示意图中有弯折，而部份或全部设置基板21上。此领域具有通常知识者应当理解多频天线2的设计理念可参照于多频天线2的等效示意图，而多频天线2的立体示意图绘示了多频天线2置放于电子装置的可能情况。

辐射部26电性连接馈入部24的一端与短路部25的一端。短路部25的另一端电性连接接地面22，而馈入部24的另一端电性连接信号源23。馈入部24、短路部25与辐射部26形成一个平面倒F型天线。

环形辐射部27电性连接馈入部24，并形成一个封闭路径。环形辐射部27用以激发出电磁辐射信号，其中环形辐射部27所激发出的电磁辐射信号的共振频率相异于与辐射部26所激发的电磁辐射信号的共振频率。环形辐射部27用以取代传统多频天线中寄生的单极天线，且环形辐射部27不似寄生的单极天线容易受到周遭金属源渐得影响，故能够提升多频天线2在频宽、辐射效率或增益等各方面上的效能表现。

多频天线2形成于基板21的其中一表面，且位于所述基板21的其中一侧。基板21还包括了接地面22，接地面22是导体金属层。基板21可以是电子装置的电路板或独立基板。此外，基板21可以是单层基板、双层基板或多层基板。

于此实施例中，环形辐射部27是设置于馈入部24的矩形金属片，且其接触信号源23。然而，本发明并不限制环形辐射部27是否接触信号源23，且也不限制环形辐射部27的形状以及其与馈入部24之间的接触点个数。另外，短路部25与馈入部24之间具有一特定间距d1，而此特定间距d1可依据实际使用情况或产品规格来进行设计。

信号源23通过传输线(图未示)用以提供多频天线2进行无线通讯的电磁辐射信号，其中传输线为同轴电缆线，其内部包括金属信号线(图未示)。金属信号线电性连接至馈入部24，并将无线通讯的电磁辐射信号经由辐射部26发射至外界。

辐射部26为一金属平板，并设置于接地面22的上方，且上述金属平板的形状为矩形。另外，以馈入部24及辐射部26的连接点26c作为分界点，可将辐射部26区分为第一辐射部261以及第二辐射部262，亦即第一辐射部261由辐射部26的一侧端26a到馈入部24与辐射部26的连接点26c之间的长度d3所定义，而第二辐射部262由辐射部26的另一侧端26b到馈入部24与辐射部26的连接点26c之间的长度d2所定义。第二辐射部262的长度d2小于第一辐射部261的长度d3。

另外，辐射部26的形状不以矩形结构为限，于其它实施例中，辐射部26的形状也可以是圆形、椭圆形的金属平板，总之本发明并不加以限制辐射部26的形状。除此之外，辐射部26的第二幅射部262与第一辐射部261的相对位置及长度d2、d3可依设计者需求而调整，并不以图2A、2B及上述条件为限。

馈入部24包括第一走线241与第一导体柱242，且第一走线241设置于基板21上。第一导体柱242电性连接第一走线241，而第一走线241从第一导体柱242的一端延伸出来，以电性连接信号源23。此外，第一走线241与第一导体柱242之间形成一第一特定夹角，例如为90度。然而，于其它实施例中，第一走线241与第一导体柱242之间的第一特定夹角也可以为其它角度，总之本发明并不加以限制馈入部24的结构。

短路部25包括第二走线251与第二导体柱252，且第二走线251设置于基板21上。第二导体柱252电性连接第二走线251，而第二走线251从第二导体柱252的一端延伸出来，以电性连接接地面22。此外，第二走线251与第二导体柱252之间形成一第二特定夹角，例如为90度。然而，于其它实施例中，第二走线251与第二导体柱252之间的第二特定夹角也可以为其它角度，总之本发明并不加以限制短路部25的结构。

环形辐射部27设置于基板21上，其中环形辐射部27重叠于辐射部26的平面投影，并且与接地面22以及辐射部26彼此分开。另外，环形辐射部27包括第一长侧段271、第二长侧段272以及短侧段273，其中第二长侧段272与该第一长侧段271彼此分开。第一长侧段271的一端电性连接信号源23以及第一走线241。第一长侧段271的另一端电性连接短侧段273的一端。第二长侧段272的一端电性连接第一走线241与第一导柱体242。第二长侧段272的另一端电性连接短侧段273的另一端。因此，环形辐射部27透过第一长侧段271、第二长侧段272、一个短侧段273以及第一走线241形成矩形路径金属片。

进一步地说，环形辐射部27电性连接于馈入部24以形成封闭路径的金属片。然而，环形辐射部27的封闭路径并不以矩形为限，也可以是圆形、三角形、椭圆形或其它相似的环形结构，总之本发明并不加以限制环形辐射部27的封闭路径的形状。

于本实施例中，馈入部24、短路部25以及环形辐射部27具有相同的线宽。然而，于其它实施例中，馈入部24、短路部25以及环形辐射部27也可以具有不同的线宽，总之本发明并不加以限制馈入部24、短路部25以及环形辐射部27的线宽。

另一方面，根据上述多频天线2的架构可以提供三个共振频率来接收与发射电磁辐射信号，其中第一辐射部261、第二辐射部262以及环形辐射部27能够激发出第一共振频率、第二共振频率及第三共振频率的电磁辐射信号，其中第二共振频率大于第一共振频率，且第三共振频率介于第一共振频率以及第二共振频率之间。举例而言，多频天线2的第一至第三共振频率分别为900MHz、2100MHz与1800MHz。

另外，辐射部26的一侧端26a至信号源23为第一辐射部261的路径，辐射部26的另一侧端26b至信号源23为第二辐射部262的路径，环形辐射部27的周长为环形辐射部27的路径，前述第一辐射部261的路径、第二辐射部262的路径及环形辐射部27的路径分别决定第一至第三共振频率。更进一步地说，第一辐射部261的路径约略是第一共振频率的四分之一波长，第二辐射部262的路径约略是第二共振频率的四分之一波长，而环形辐射部27的路径约略是第三共振频率的二分之一波长。

此外，于本实施例中，多频天线2的馈入部24、短路部25、辐射部26以及环形辐射部27的结构以图中所示的形状为例，但于实际应用时，可依设计者需求进行适当的变化，举例来说，可以依据需求改变多频天线2的馈入部24、短路部25、辐射部26以及环形辐射部27的线宽或形状。

再者，于本实施例中，不加以限制馈入部24、短路部25、第一辐射部261、第二辐射部262的长度以及环形辐射部27的长度。依据不同共振频率的需求，馈入部24、短路部25、辐射部26以及环形辐射部27可以有多种长度设计。换言之，所属技术领域具有通常知识者可以依据实际使用情况进行设计，故本发明并不加以限制馈入部24、短路部25、辐射部26以及环形辐射部27的长度。

接着，请参照图3，图3是图2A、图2B的多频天线与不具有环形辐射部的平面倒F型天线的返回损失比较图。于图3中，纵轴表示返回损失值(return loss)，单位为分贝(dB)，而横轴表示频率(frequency)，以十亿赫兹(GHz)为单位。曲线C30表示为不具有环形辐射部的多频天线的返回损失量测结果曲线。曲线C31为图2A与图2B本发明实施例的多频天线2的返回损失量测结果曲线。

由图3可知，相较于不具有环形辐射部27的平面倒F型天线，本发明实施例的多频天线2不论低频频带31或是高频频带32的天线辐射效能都优于不具有环形辐射部27的平面倒F型天线的低频频带33以及高频频带34。

承上述，本发明实施例的多频天线2不仅可以满足操作于第一共振频率900MHz、第二共振频率2100MHz与第三共振频率1800MHz的多频带需求，且相较于不具有环形辐射部27的平面倒F型天线，本发明的多频天线2具有更佳的天线辐射稳定性与天线辐射效能。

[多频天线的另一实施例]

请参照图4A与图4B，图4A是本发明另一实施例提供的一种多频天线的立体示意图，而图4B是本发明另一实施例提供的一种多频天线的等效示意图。本实施例的多频天线4与前述实施例的多频天线2相似，亦即基板41、接地面42、信号源43、馈入部44(具有第一导线441与第一导体柱442)、短路部45(具有第一导线451与第一导体柱452)与辐射部46(具有端点46a～46c、第一辐射部461与第二辐射部462)分别相同于图2A与图2B实施例的基板21、接地面22、信号源23、馈入部24(具有第一导线241与第一导体柱242)、短路部25(具有第一导线251与第一导体柱252)、与辐射部26(具有端点26a～26c、第一辐射部261与第二辐射部262)，因此不再赘述上述元件。同样地，多频天线4也可以达成共振于第一共振频率900MHz、第二共振频率2100MHz与第三共振频率1800MHz的多频带需求。

然而，相较于图2A与图2B的多频天线2中的环形辐射部27，图4A的环形辐射部47的第一长侧段471并未电性连接信号源23，且第一长侧段471与信号源43具有一距离d4，亦即环形辐射部47未接触信号源43，且其与馈入部44之间具有两个接触点。所以本实施例的环形辐射部47的路径为环形辐射部47的周长加上其至信号源43的距离d4。另外，环形辐射部47中的长侧段473与短侧段472则分别与图2A与图2B的长侧段273与短侧段272相同，故不再赘述。

附带一提的是，于本实施例中，第一长侧段471与信号源43的距离d4可依据实际使用情况或产品规格来进行设计。换言之，所属技术领域具有通常知识者可以依据实际使用情况进行设计，故本发明不加以限制第一长侧段471与信号源43的距离d4。

[多频天线的另两实施例]

请接着参照图5与图6，图5与图6是本发明另两实施例提供的两种多频天线的等效示意图。相较于图4A与4B的多频天线4，图5的多频天线5的环形辐射部57为三角环形，而图6的多频天线6的环形辐射部67为椭圆形。于图5中，接地面52、信号源53、馈入部54、短路部55与辐射部56分别相同于图4A与4B实施例的接地面42、信号源43、馈入部44、短路部45与辐射部56，且同样地，于图6中，接地面62、信号源63、馈入部64、短路部65与辐射部66分别相同于图4A与4B实施例的接地面42、信号源43、馈入部44、短路部45与辐射部56，因此不再赘述上述元件。

于图5中，环形辐射部57的路径为该三角形的周长加上其至信号源53的距离。于图6中，环形辐射部67的路径为该椭圆形的周长加上其至信号源63的距离。

[本发明可能的功效]

综上所述，相较于传统多频天线，本发明实施例所提供的多频天线能避免周遭物体的影响，以提升信号收发的稳定度。同时，本发明的多频天线设计非但结构简单且制作容易，其尺寸相较于一般多共振频带的天线来得小，从而简化天线组成结构与体积，大幅缩减天线配置空间，使天线轻易摆置于各种电子装置内部，以提升系统配置的弹性。

以上所述，仅为本发明具体实施例，惟本发明的特征并不局限于此，任何熟悉该项技艺者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆可涵盖在本案的权利要求书的专利范围。

Claims (6)

1.一种多频天线，其特征在于，包括：

一馈入部，其一端电性连接一信号源；

一短路部，其一端电性连接一接地面；

一辐射部，电性连接该馈入部的另一端以及该短路部的另一端；以及

一环形辐射部，电性连接该馈入部；

该环形辐射部设置于一基板上，其中该环形辐射部重叠于该辐射部的平面投影，并且与该接地面以及该辐射部彼此分开；

其中该辐射部、该馈入部以及该短路部形成一平面倒F型天线，而该环形辐射部形成一封闭路径；

其中该辐射部的一侧端到该馈入部与该辐射部的连接点之间为一第一辐射部；该辐射部的另一侧端到该馈入部与该辐射部的连接点之间为一第二辐射部，该第二辐射部的长度小于该第一辐射部，而且该第一辐射部与该第二辐射部位于该辐射部相对应的两侧。

2.如权利要求1所述的多频天线，其特征在于，该封闭路径为一矩形、圆形、三角形及椭圆形形状其中的一种。

3.如权利要求1所述的多频天线，其特征在于，该第一辐射部、该第二辐射部及该环形辐射部分别决定该多频天线的一第一共振频率、一第二共振频率及一第三共振频率，其中该第二共振频率大于该第一共振频率，且该第三共振频率介于该第一与该第二共振频率之间。

4.如权利要求3所述的多频天线，其特征在于，该辐射部的一侧端至该信号源为该第一辐射部的路径，该辐射部的另一侧端至该信号源为第二辐射部的路径，该环形辐射部的周长及其至该信号源为该环形辐射部的路径。

5.如权利要求4所述的多频天线，其特征在于，该第一辐射部的路径为该第一共振频率的四分之一波长，该第二辐射部的路径为该第二共振频率的四分之一波长，该环形辐射部的路径为该第三共振频率的二分之一波长。

6.如权利要求5所述的多频天线，其特征在于，该第一共振频率为900MHz，该第二共振频率为2100MHz，该第三共振频率为1800MHz。