CN1832256A - 倒f型天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种倒F型天线的设计,包括:一微波基板,一介质基底,一辐射金属片,一短路金属片及一馈入金属片。辐射金属片还包括连接金属片、第一子辐射金属片、第二子辐射金属片、第三子辐射金属片、匹配金属片、狭缝、短路点及馈入点;第一子辐射金属片用以产生天线的第一(低频)操作模态,第二子辐射金属片用以产生天线的第二(高频)操作模态,第三子辐射金属片则用以调整天线的第二操作模态的操作频率及操作频宽;狭缝与馈入点及短路点用以调整阻抗匹配;接地面有一缺口部分,用以增加天线的第一(低频)操作模态的操作频宽;本发明可适用于行动通讯系统GSM(880~960MHz)及DCS(1710~1880MHz)频带之频宽需求。

Description

倒F型天线
技术领域
本发明系涉及一种倒F型天线(inverted-F antenna),特别是应用于无线通讯产品上的天线。
背景技术
随着近年来无线通讯的快速发展,在天线的性能需求上也逐渐提高,除了要求尺寸的缩小化外,在天线特性上还必须具备有多频带或大频宽等特点,才能符合市场需求。而在外观及实用便利性的考虑下,也逐渐朝向内藏式的天线设计,同时由于需内藏于通讯产品机壳内,天线与系统接地面的配合方式也相对重要,不同的接地面形式以及接地面与天线的相对位置,通常会使得内藏式天线的设计具有极大的差异性。因此如何在有限的环境及空间内,利用有效的接地面方式来配合最佳的天线参数,以达到产品所需的规格,成为内藏式天线设计的重要指标。
目前应用于行动式通讯设备如:手机、个人数字助理(PDA)等产品的内藏式天线,通常采用倒F型的天线设计,且在天线下方具有完整的接地面,已知的倒F型天线设计如美国专利第6,727,854B2号″倒F型平板天线″(参考图1),其揭示一种应用于行动手机的内藏式天线,其天线主要辐射金属片部分,由馈入点15及短路点16出发可大致分为三个电流路径10、13、14,利用该不同路径激发出不同的共振频率,合成符合GSM/DCS频带需求的双频操作;此类倒F型天线设计在天线下方通常具有一完整的接地面,因此造成其操作频宽较小,较难达成系统频带所需的频宽需求,而为了形成宽频效果,需采用多个蜿蜒电流路径的方式,使得天线结构较为复杂,且在实际应用上天线的特性调整难度较高。为解决此一问题,在本发明中提出一种倒F型天线的创新设计,利用一具有缺口部分的接地面,且其缺口位于该天线的辐射金属片下方,可有效增加天线的频宽及效率。且该辐射金属片的第一子辐射金属片位于介质基底上靠近微波基板边缘处的侧面,即为最远离接地面的位置,亦可使得操作频宽增加。因此本发明天线在不增加天线整体复杂度的情况下,即可达到宽频的系统频带需求,是极具有产业应用价值的创新设计。
发明内容
如上所述,本发明的目的在于提供一种倒F型天线的创新设计,可有效增加天线频宽及效率以达到系统频带的频宽需求。
本发明倒F型天线包含:一微波基板,该微波基板具有一第一表面及一第二表面;一介质基底,位于该微波基板的第一表面上方,该介质基底具有一上表面、一第一侧面及一第二侧面,其中该第一侧面靠近该微波基板的一短边边缘且大致平行于该边缘,而该第二侧面则为与该第一侧面互相垂直的侧面,且该第一侧面的长度大于该第二侧面;一辐射金属片,该辐射金属片包含一连接金属片、一第一子辐射金属片、一第二子辐射金属片、一第三子辐射金属片、一匹配金属片、一狭缝、一短路点及一馈入点,其中该连接金属片位于该介质基底的该上表面靠近该第二侧面处;该第一子辐射金属片位于该介质基底的该第一侧面上,其一端与该连接金属片相连接,另一端则向远离该第二侧面方向延伸,该第一子辐射金属片形成一较长的电流路径,用以产生该天线的第一(低频)操作模态,调整该第一子辐射金属片的长度与宽度,可微调该第一(低频)操作模态的中心频率,该第二子辐射金属片则位于该介质基底的该上表面且一端与该连接金属片相连接,其形成一较短的电流路径,用以产生该天线的第二(高频)操作模态,同样调整其长度亦可微调该第二(高频)操作模态的中心频率,该第三子辐射金属片位于该介质基底之上表面,其一端与该第一子辐射金属片相连接,另一端则靠近该第二子辐射金属片,利用两者之间所产生的电容效应,可调整该天线的该第二操作模态的操作频率及操作频宽,改变该第三子辐射金属片的长度及宽度,可微调其电容容抗值,该匹配金属片位于该介质基底的该上表面,且与该连接金属片相连接,该狭缝与该短路点及该馈入点则位于该匹配金属片上,其中该狭缝的开口端位于该匹配金属片的一边缘上且介于该短路点与该馈入点之间,另一端则向该匹配金属片的内部延伸,此狭缝之长度可有效改变该短路点与该馈入点之间路径长度,因此可用以调整该天线模态的阻抗匹配,适当变化该短路点及该馈入点之间距及该狭缝的长度,可使天线达成良好的阻抗匹配;一接地面,该接地面位于该微波基板之第一表面并具有一缺口部分,该缺口部分靠近该微波基板的该短边边缘且位于该第一子辐射金属片下方;一短路金属片,其一端连接至该接地面,另一端则与该辐射金属片之该短路点相连接;一馈入金属片,其一端与该辐射金属片的该馈入点相连接,另一端则连接至系统讯号源,用以传输讯号。
在本项设计中,该第一子辐射金属片位于该介质基底的该第一侧面上,也就是距离系统接地面最远的位置,因此可使辐射金属片与系统接地面之间有最低的电容性,能量可以有较好的辐射效果,而系统接地面采用一缺口的方式,同样可以降低辐射金属片与接地面间的电容性,天线频宽及效率皆可大幅提升,因此可得到较为宽频的天线设计,经由适当调整接地面的缺口部分,可得到符合系统频宽需求的双频天线。
附图说明
图1为已知倒F型天线一实施例结构图。
图2为本发明倒F型天线一实施例结构图。
图3为本发明倒F型天线一实施例的返回损失实验结果。
图4为本发明倒F型天线的另一实施例结构图。
具体实施方式
如图2所示为本发明的倒F型天线之一实施例2,其包含:一微波基板20,该微波基板20具有一第一表面201及一第二表面202;一介质基底23,位于该微波基板20的第一表面201上方,该介质基底23具有一上表面231、二第一侧面232及二第二侧面233,该介质基底23为空气或介电常数接近1的塑胶材料;其中,在外端的第一侧面232靠近该微波基板20的一短边边缘203且大致平行于该边缘203,而该第二侧面233则为与该第一侧面232互相垂直的侧面,且该第一侧面232之长度大于该第二侧面233;一辐射金属片24,该辐射金属片24包含一连接金属片241、一第一子辐射金属片242、一第二子辐射金属片243、一第三子辐射金属片244、一匹配金属片245、一狭缝246、一短路点247及一馈入点248,其中该连接金属片241位于该介质基底23的该上表面231靠近该第二侧面233处,而该第一子辐射金属片242位于该介质基底23的该第一侧面上232,其一端与该连接金属片241相连接,另一端则向远程的第二侧面233方向延伸,该第一子辐射金属片242形成一较长的电流路径,用以产生该天线之第一(低频)操作模态,调整该第一子辐射金属片242之长度与宽度,即可微调该第一(低频)操作模态的中心频率,以达到系统所需的频带需求;该第二子辐射金属片243则位于该介质基底23的该上表面231且一端与该连接金属片241相连接,其形成一较短的电流路径,用以产生该天线的第二(高频)操作模态,同样调整其长度亦可微调该第二(高频)操作模态的中心频率;该第三子辐射金属片244位于该介质基底23的上表面231,其一端与该第一子辐射金属片242相连接,另一端则靠近该第二子辐射金属片243,利用两者之间所产生的电容效应,可调整该天线的第二操作模态的操作频率及操作频宽,改变该第三子辐射金属片244之长度及宽度,即可微调其电容容抗值,而该匹配金属片245位于该介质基底23之该上表面231,且与该连接金属片241相连接,而该狭缝246、该短路点247及该馈入点248则位于该匹配金属片245上,其中该狭缝246的开口端位于该匹配金属片245的一边缘上,且介于该短路点247与该馈入点248之间,另一端则向该匹配金属片245之内部延伸,此狭缝246的长度可有效改变该短路点247与该馈入点248间的路径长度,因此可用以调整该天线模态的阻抗匹配,适当变化该短路点247及该馈入点248的间距及该狭缝246的长度,可使天线达成良好的阻抗匹配;一接地面25,该接地面25位于该微波基板20的第一表面201并具有一缺口部分251,该缺口部分251靠近该微波基板20的短边边缘203且位于该第一子辐射金属片242下方,该缺口部分可使得该第一辐射金属片242更加远离该系统接地面25,使得该天线的第一(低频)操作模态的操作频宽大幅增加;一短路金属片26,其一端连接至该接地面25,另一端则与该辐射金属片24的该短路点247相连接;一馈入金属片27,其一端与该辐射金属片24的该馈入点248相连接,另一端则连接至系统讯号源,用以传输讯号。
图3为本发明天线之一实施例2的返回损失实验结果;图中曲线31为该天线的第一(低频)操作模态,曲线32则为该天线的第二(高频)操作模态,由实验结果可得到此一实施例的该两操作模态的阻抗频宽于2.5∶1VSWR(电压驻波比)定义下,可达到110MHz及170MHz,可满足行动电话GSM(880~960MHz)及DCS(1710~1880MHz)系统的频带需求。
如图4所示为本发明的倒F型天线的一实施例4,其包含:一微波基板40,该微波基板具有一第一表面401及一第二表面402;一介质基底43,位于该微波基板40的第一表面401上方,该介质基底43具有一上表面431、二第一侧面432及二第二侧面433,该介质基底43为空气或介电常数接近1的塑胶材料;其中,在外端的第一侧面432靠近该微波基板40的一短边边缘403且大致平行于该边缘403,而该第二侧面433则为与该第一侧面432互相垂直的侧面,且该第一侧面432的长度大于该第二侧面433;一辐射金属片44,该辐射金属片44包含一连接金属片441、一第一子辐射金属片442、一第二子辐射金属片443、一第三子辐射金属片444、一匹配金属片445、一狭缝446、一短路点447及一馈入点448,其中该连接金属片441位于该介质基底43的上表面431靠近该第二侧面433处,而该第一子辐射金属片442位于该介质基底43的该第一侧面上432,其一端与该连接金属片441相连接,另一端则以蜿蜒方式朝向远程的第二侧面433方向延伸,该第一子辐射金属片442形成一较长的电流路径,用以产生该天线的第一(低频)操作模态,调整该第一子辐射金属片442的蜿蜒总长度与蜿蜒路径宽度,可微调该第一(低频)操作模态的中心频率,以达到系统所需的频带需求,该第二子辐射金属片443则位于该介质基底43的该上表面431且一端与该连接金属片441相连接,其形成一较短的电流路径,用以产生该天线的第二(高频)操作模态,同样调整其长度亦可微调该第二(高频)操作模态的中心频率,该第三子辐射金属片444位于该介质基底43的上表面431,其一端与该第一子辐射金属片442相连接,另一端则靠近该第二子辐射金属片443,利用两者之间所产生的电容效应,可调整该天线的该第二操作模态的操作频率及操作频宽,改变该第三子辐射金属片444的长度及宽度,可微调其电容容抗值,而该匹配金属片445位于该介质基底43的该上表面431,且与该连接金属片441相连接,而该狭缝446、该短路点447及该馈入点448则位于该匹配金属片445上,其中该狭缝446的开口端位于该匹配金属片445的一边缘上且介于该短路点447与该馈入点448之间,另一端则向该匹配金属片445的内部延伸,此狭缝446的长度可有效改变该短路点447与该馈入点448间的路径长度,因此可用以调整该天线模态的阻抗匹配,适当变化该短路点447及该馈入点448之间距及该狭缝446的长度,可使天线达成良好的阻抗匹配;一接地面45,该接地面45位于该微波基板40的第一表面401并具有一缺口部分451,该缺口部分451靠近该微波基板40的该短边边缘403且位于该第一子辐射金属片442下方,该缺口部分可使得该第一辐射金属片442更加远离该系统接地面45,使得该天线之该第一(低频)操作模态的操作频宽大幅增加;一短路金属片46,其一端连接至该接地面45,另一端则与该辐射金属片44的该短路点447相连接;一馈入金属片47,其一端与该辐射金属片44的该馈入点448相连接,另一端则连接至系统讯号源,用以传输讯号。
在本发明说明中所述的实施例仅为说明本发明的原理及其功效,而非限制本发明。因此,熟悉此技术的人士可在不违背本发明的精神对上述实施例进行修改及变化。本发明的权利范围应如后述的申请专利范围所列。

Claims (10)

1.一种倒F形天线,包括有一微波基板、一介质基底、一辐射金属片、一接地面、一短路金属片、一馈入金属片,其特征在于:
所述微波基板具有一第一表面及一第二表面;
所述介质基底位于所述微波基板的第一表面上方,所述介质基底具有一上表面、二第一侧面及二第二侧面,其中,在外端的第一侧面靠近所述微波基板的一短边边缘且大致平行于所述边缘,而所述第二侧面则为与所述第一侧面互相垂直的侧面,且所述第一侧面的长度大于所述第二侧面;
所述辐射金属片还包括一连接金属片、一第一子辐射金属片、一第二子辐射金属片、一第三子辐射金属片、一匹配金属片、一狭缝、一短路点及一馈入点,其中,所述连接金属片位于所述介质基底的所述上表面靠近所述第二侧面处,而所述第一子辐射金属片位于所述介质基底的所述第一侧面上,其一端与所述连接金属片相连接,另一端则向远离所述第二侧面方向延伸,所述第一子辐射金属片形成一较长的电流路径,用以产生所述天线的第一(低频)操作模态,所述第二子辐射金属片则位于所述介质基底的所述上表面且一端与所述连接金属片相连接,其形成一较短的电流路径,用以产生所述天线的第二(高频)操作模态,所述第三子辐射金属片位于所述介质基底的上表面,其一端与所述第一子辐射金属片相连接,另一端则靠近所述第二子辐射金属片,其产生的电容效应用以调整所述天线的所述第二操作模态的操作频率及操作频宽,而所述匹配金属片位于所述介质基底的所述上表面,且与所述连接金属片相连接,而所述狭缝、所述短路点及所述馈入点则位于所述匹配金属片上,其中所述狭缝的开口端位于所述匹配金属片的一边缘上且介于所述短路点与所述馈入点之间,另一端则向所述匹配金属片的内部延伸;
所述接地面位于所述微波基板的第一表面并具有一缺口部分,所述缺口部分靠近所述微波基板的短边边缘并位于所述第一子辐射金属片下方,用以增加所述天线的第一(低频)操作模态的操作频宽;
所述短路金属片的一端连接至所述接地面,另一端则与所述辐射金属片的所述短路点相连接;
所述馈入金属片的一端与所述辐射金属片的所述馈入点相连接,另一端则连接至系统讯号源,用以传输讯号。
2.如权利要求1所述的倒F型天线,其特征在于,所述第一子辐射金属片大致为直线延伸。
3.如权利要求1所述的倒F型天线,其特征在于,所述第一子辐射金属片为蜿蜒式延伸。
4.如权利要求1所述的倒F型天线,其特征在于,所述接地面缺口部分包含整个第一子辐射金属片。
5.如权利要求1所述的倒F型天线,其特征在于,所述接地面缺口部分包含部分第一子辐射金属片。
6.如权利要求1所述的倒F型天线,其特征在于,所述介质基底为空气或介电常数接近1的塑胶材料。
7.一种倒F形天线,包括有一微波基板、一介质基底、一辐射金属片、一接地面、一短路金属片、一馈入金属片,其特征在于:
所述微波基板具有一第一表面及一第二表面;
所述介质基底位于所述微波基板的第一表面上方,所述介质基底具有一上表面、二第一侧面及二第二侧面;
所述辐射金属片还包括一连接金属片、一第一子辐射金属片、一第二子辐射金属片、一第三子辐射金属片、一匹配金属片、一狭缝、一短路点及一馈入点;
所述接地面位于所述微波基板的第一表面并具有一缺口部分;
所述短路金属片的一端连接至所述接地面,另一端则与所述辐射金属片的所述短路点相连接;
所述馈入金属片的一端与所述辐射金属片的所述馈入点相连接,另一端则连接至系统讯号源,用以传输讯号。
8.如权利要求7所述的倒F型天线,其特征在于,所述介质基底具于外端的第一侧面靠近所述微波基板的一短边边缘且大致平行于所述边缘,而所述第二侧面则为与所述第一侧面互相垂直的侧面,且所述第一侧面的长度大于所述第二侧面。
9.如权利要求7所述的倒F型天线,其特征在于,所述连接金属片位于所述介质基底的上表面靠近所述第二侧面处,而所述第一子辐射金属片位于所述介质基底的所述第一侧面上,其一端与所述连接金属片相连接,另一端则向远离所述第二侧面方向延伸,所述第一子辐射金属片形成一较长的电流路径,用以产生所述天线的第一(低频)操作模态,所述第二子辐射金属片则位于所述介质基底的上表面且一端与所述连接金属片相连接,其形成一较短的电流路径,用以产生所述天线的第二(高频)操作模态,所述第三子辐射金属片位于所述介质基底的上表面,其一端与所述第一子辐射金属片相连接,另一端则靠近所述第二子辐射金属片,其产生的电容效应用以调整所述天线的所述第二操作模态的操作频率及操作频宽,而所述匹配金属片位于所述介质基底的所述上表面,且与所述连接金属片相连接,而所述狭缝、所述短路点及所述馈入点则位于所述匹配金属片上,其中所述狭缝的开口端位于所述匹配金属片的一边缘上且介于所述短路点与上馈入点之间,另一端则向所述匹配金属片的内部延伸。
10.如权利要求7所述的倒F型天线,其特征在于,所述缺口部分靠近所述微波基板的所述短边边缘并位于所述第一子辐射金属片下方,用以增加所述天线的第一(低频)操作模态的操作频宽。
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Owner name: LIANZHAN SCIENCE ELECTRONIC ( KUNSHAN ) CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: VIEWTRAN (SHENZHEN) INC.

Effective date: 20070615

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Effective date of registration: 20070615

Address after: 215321, No. 888, Zhang Pu town, Kunshan, Jiangsu, Huayuan Road

Applicant after: Advanced Connectek Electronic Technology (Kunshan) Inc.

Address before: Shenzhen City Guanlan town Baoan District 518110 Guangdong province Songyuan great first Village Road No. 34

Applicant before: Lianzhan Science & Technology (Shenzhen) Co., Ltd.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
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Granted publication date: 20091230

Termination date: 20130309