CN1885613A - 倒f型天线 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种倒F型天线，其包含：一辐射金属片、一接地面、一介质基底、一馈入金属片及一短路金属片。其中该辐射金属片具有一第一子辐射金属片、一第二子辐射金属片、一馈入点及一短路点，而该第一子辐射金属片及该第二子辐射金属片分别以旋绕方式延伸，形成两路径，分别用以产生该天线的第一(低频)、第二(次高频)及第三(高频)操作模态，且该较第二子辐射金属片为该第一子辐射金属片所包围，而该馈入点及该短路点则分别位于该第一子辐射金属片的起始端及该第二子辐射金属片的末端，藉由第一子辐射金属片所产生的第一及第二模态，加上第二子辐射金属片所产生的第三模态，可大幅提升天线的频宽，本发明中一实施例可涵盖移动通信GSM900、DCS1800、PCS1900频带的系统需求。

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信产品上的天线。
【背景技术】
随着近年来无线通信的快速发展，在产品的各项需求上也逐渐提高，除了达成电气特性的规格外，在外观上及实用便利性上也逐渐朝向多元化，因此小型化的内藏式天线成为近来无线产品的主流，而为了达成尺寸的缩小化，且在天线特性上仍必须维持多频带或宽频的特性，通常会使得内藏式天线的设计趋于复杂化，且不易作规格上的调整。因此如何在有限的环境及空间内，利用有效的天线参数降低设计的复杂度且达到产品所需的规格及弹性度，成为内藏式天线设计的重要指标。
目前应用于行动式通信设备如：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，已知的倒F型天线设计如美国专利第6,727,854号″倒F型平板天线″(参考图1)，其公开一种应用于移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16及短路点17出发可大致分为三个电流路径10、14、15，利用该不同路径激发出不同的共振频率，形成双频或多频操作。又如美国专利公开第2003/0103010号″双频天线位置″(参考图2)，其亦公开一种应用于移动手机的内藏式天线，其天线主要辐射金属片由馈入点25及短路点26出发，亦可大致区分为两个电流路径20及24，分别激发两个共振模态来达成双频操作。
上述的倒F型天线设计中，第一个设计为了能够增加频宽，利用多个路径的结构，使其结构较为复杂，进而造成效率损耗以及增加天线制造的复杂度；第二设计结构虽然较为简单，不过其频宽却较小，不足以满足现今手持式产品多频操作的需求。为解决上述两问题，我们在本发明中提出一种倒F型天线的创新设计，其馈入点及短路点分别位于该天线辐射金属片的起始端及末端，通过由此回路共振所产生的模态，可增加天线的操作频宽，并利用该起始端及该末端互相靠近，使得天线得到良好的阻抗匹配，因此本发明天线在不增加天线整体复杂度的情况下，即可增加天线频宽以达成系统所需的频宽需求，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，可有效提升天线的操作频宽。本发明天线包含：一辐射金属片，该辐射金属片包含：一第一子辐射金属片，该第一子辐射金属片具有一起始端及一末端，该起始端位于该辐射金属片的一边缘，而该末端则以旋绕方式向内延伸，形成第一路径，且该末端靠近该起始端并为开路，该一馈入点，在该第一子辐射金属片的该起始端附近；一第二子辐射金属片，该第二子辐射金属片具有一起始端及一末端，其中该起始端与该第一子辐射金属片的该起始端相连接，而该第二子辐射金属片则沿着该第一子辐射金属片的内缘以旋绕方式向该末端延伸，形成一第二路径，且该末端靠近该起始端，而该第二路径为该第一路径所包围；及一短路点，位于该第二子辐射金属片的该末端附近且为该第一子辐射金属片所包围；一接地面；一介质基底；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信号源，用以传输信号；及一短路金属片，其一端与该接地面相连接，另一端则连接至该第二子辐射金属片的该短路点。
【附图说明】
图1为已知倒F型天线一实施例结构图。
图2为已知倒F型天线一实施例结构图
图3为本发明天线一实施例结构图。
图4为本发明天线一实施例的返回损失实验结果示意图。
图5为本发明天线的其他实施例结构图。
图6为本发明天线的其他实施例结构图。
元件符号说明：
10，20，14，24，15-电流路径
16，25-馈入点
17，26-短路点
30，50，60-辐射金属片
302，502，602-馈入点
301，501，601-第一子辐射金属片
303，503，603-第二子辐射金属片
304，504，604-短路点
34，54，64-接地面
35，55，65-介质基底
36，56，66-馈入金属片
37，57，67-路金属片
4-本发明天线一实施例的返回损失
41-第一(低频)操作模态
42-第二(次高频)操作模态
43-第三(高频)操作模态
【具体实施方式】
如图3所示为本发明的倒F型天线的一实施例3，其包含：一辐射金属片30，该辐射金属片30具有一第一子辐射金属片301、一馈入点302、一第二子辐射金属片303及一短路点304；一接地面34、一介质基底35、一馈入金属片36及一短路金属片37。其中一第一子辐射金属片301具有一起始端及一末端，该起始端位于该辐射金属片的一边缘，而该末端则以旋绕方式延伸，形成一第一路径，且该末端靠近该起始端并为开路；该馈入点302位于该第一子辐射金属片的该起始端附近；该第二子辐射金属片303具有一起始端及一末端，其中该起始端与该第一子辐射金属片30的该起始端相连接，而该末端则沿着该第一子辐射金属片30的内缘以旋绕方式延伸，形成一较短的第二路径，且该末端靠近该起始端，该较短的第二路径为该较长的第一路径所包围；分别用以产生该天线的第一(低频)、第二(次高频)及第三(高频)操作模态，该短路点304位于该第二子辐射金属片303的该末端附近且为该第一子辐射金属片301所包围；藉由第一子辐射金属片301所产生的第一(低频)、第二(次高频)操作模态，加上第二子辐射金属片303所产生的第三(高频)操作模态，可大幅提升天线的操作频宽，并利用该起始端及该末端互相靠近，使得天线得到良好的阻抗匹配，因此本发明天线在不增加天线整体复杂度的情况下，即可增加天线频宽以达成系统所需的频宽需求。
该馈入金属片32的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信号源，用以传输信号；而该短路金属片37的一端与该接地面相连接，另一端则连接至该第二子辐射金属片303的该短路点。
图4为本发明天线的一实施例3的返回损失实验结果；图中曲线41为该天线的第一(低频)操作模态，曲线42则为该天线的第二(次高频)操作模态，曲线43则为该天线的第三(高频)操作模态，由实验结果可得到此一实施例的该三操作模态中心频率分别为920MHz、1800MHz及1900MHz，阻抗频宽于3.5∶1 VSWR(电压驻波比)定义下，可达到80MHz及280MHz，可满足行动电话GSM900、DCS1800及PCS1900系统的频带需求。
如图5所示为本发明的倒F型天线的另一实施例5，其包含：一辐射金属片50，该辐射金属片50具有一第一子辐射金属片501、一馈入点502、一第二子辐射金属片503及一短路点504、一接地面54、一介质基底55、一馈入金属片56及一短路金属片57。而该第一子辐射金属片501及该第二子辐射金属片503分别以旋绕方式延伸，形成一第一及一第二的路径，分别用以产生该天线的第一(低频)、第二(次高频)及第三(高频)操作模态，其中该第二路径为该第一路径所包围，而该馈入点502及该短路点504则分别位于该第一子辐射金属片501的起始端及该第二子辐射金属片503的末端，本实施例的第一子辐射金属片501延伸至前侧面，形成跨越两个平面，如此在相同的天线分布面积下，可使第二子辐射金属片503的宽度具有弹性的调整空间，以产生所需要的操作频宽；藉由两子辐射金属片501、503所产生的三个模态，可大幅提升天线的操作频宽，并利用该起始端及该末端互相靠近，使得天线得到良好的阻抗匹配，因此本发明天线在不增加天线整体复杂度的情况下，即可增加天线频宽以达成系统所需的频宽需求。
如图6所示为本发明的倒F型天线的另一实施例6，其包含：一辐射金属片60，该辐射金属片60具有一第一子辐射金属片601、一馈入点602、一第二子辐射金属片603及一短路点604、一接地面64、一介质基底65、一馈入金属片66及一短路金属片67。而该第一子辐射金属片601及该第二子辐射金属片603分别以旋绕方式延伸，形成一第一及一第二的路径，分别用以产生该天线的第一(低频)、第二(次高频)及第三(高频)操作模态，其中该第二路径为该第一路径所包围，而该馈入点602及该短路点604则分别位于该第一子辐射金属片601的起始端及该第二子辐射金属片603的末端，本实施例的第二子辐射金属片603的设立方式与实施例3恰好相反，如此亦可得到适当的操作频宽；通过两子辐射金属所产生的三个模态，可大幅提升天线的操作频宽，使得天线得到良好的阻抗匹配，因此本发明天线在不增加天线整体复杂度的情况下，即可增加天线频宽以达成系统所需的频宽需求。
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，本领域的熟练技术人员可在不违背本发明的精神对上述实施例进行修改及变化。本发明的保护范围应由后附的权利要求书所限定。

Claims (6)

1、一种倒F形天线，包含：
一辐射金属片，该辐射金属片包含：
一第一子辐射金属片，该第一子辐射金属片具有一起始端及一末端，该起始端位于该辐射金属片的一边缘，而该末端则以旋绕方式延伸，形成一第一路径，且该末端靠近该起始端并为开路；
一馈入点，位于该第一子辐射金属片的该起始端附近；
一第二子辐射金属片，该第二子辐射金属片具有一起始端及一末端，其中该起始端与该第一子辐射金属片的该起始端相连接，而该末端则沿着该第一子辐射金属片的内缘以旋绕方式延伸，形成一第二路径，且该末端靠近该起始端，而该较短路径为该较长路径所包围；及
一短路点，位于该第二子辐射金属片的该末端附近且为该第一子辐射金属片所包围；
一接地面；
一介质基底；
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信号源，用以传输信号；及
一短路金属片，其一端与该接地面相连接，另一端则连接至该第二子辐射金属片的该短路点。
2、根据权利要求1所述的倒F型天线，其中该较长路径用以产生该天线的第一(低频)操作模态及第二(次高频)操作模态，而该较短路径则用以产生该天线的第三(最高频)操作模态。
3、根据权利要求1所述的倒F型天线，其中该第一子辐射金属片与该第二子辐射金属片可为同方向旋绕设置。
4、根据权利要求1所述的倒F型天线，其中该第一子辐射金属片与该第二子辐射金属片可为不同方向旋绕设置。
5、根据权利要求1所述的倒F型天线，其中该第一子辐射金属片的不设位置可延伸至前侧面，形成跨越两个平面。
6、根据权利要求1所述的倒F型天线，其中该介质基底为微波介质。
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