CN202977723U

CN202977723U - 宽带天线

Info

Publication number: CN202977723U
Application number: CN2012207167666U
Authority: CN
Inventors: 杨政达; 吴翊逢; 张惟善
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Current assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-12-21

Abstract

一种宽带天线。宽带天线包括：绝缘基板，具有第一面及第二面；第一辐射部，形成在第一面并包括：馈入段；第一低频辐射臂和第一高频辐射臂，分别与馈入段电耦接；第二低频辐射臂，与第一高频辐射臂部分相邻；第二高频辐射臂，与第二低频辐射臂的端电耦接；第一短路段，其一端与第二低频辐射臂的端电耦接；以及第一接地段，与第一短路段的另一端电耦接；以及第二辐射部，形成在第二面并包括：第三低频辐射臂，其至少一部分与第二低频辐射臂重叠；第二短路段，其一端与第三低频辐射臂电耦接且至少一部分与第一短路段重叠；以及第二接地段，与第二短路段的另一端电耦接且至少一部分与第一接地段重叠。本实用新型可缩小尺寸，达到多频及宽带的效果。

Description

宽带天线

技术领域

本实用新型涉及一种全平面宽带天线，特别涉及一种形成于印刷电路板的宽带天线。

背景技术

参见图1所示，公知的一种耦合馈入的平面天线1在一绝缘基板10的一表面形成一高频辐射部11、一低频辐射部12，以及一位于高频辐射部11下方并与低频辐射部12的一端电耦接的接地面13。射频信号由高频辐射部11馈入，再由高频辐射部11耦合至低频辐射部12，以藉由高频辐射部11共振于一高频频段，并藉由低频辐射部12共振于一低频频段。但这种天线架构只能工作在双频，无法满足多频及宽带的需求。

因此，参见图2所示，公知的一种宽带天线2在一接地组件25的一侧边设置第一辐射部21、第二辐射部22、第三辐射部23以及第四辐射部24，其中第二辐射部22与第一辐射部21、第三辐射部23及第四辐射部24位于不同平面且平行，射频信号由一连接第一辐射部21、第三辐射部23及第四辐射部24的连接组件26馈入，且第一辐射部21、第三辐射部23及第四辐射部24分别共振在三个不同的频段，又第二辐射部22与连接组件26部分重叠而耦合射频信号并共振在另一频段，藉此，满足无线通信多频及宽带的需求。

但是这种天线架构呈立体形态，且需要搭配一大面积的接地组件25才能达到多频及宽带的效果，因此整体体积较大，约85mm（长）x13mm（宽）x3mm（厚），需要占据较大的容置空间且无法缩小化，不易应用在以轻薄短小为诉求的电子装置上。

因此，需要提供一种宽带天线来解决上述问题。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的，即在于提供一种可有效缩小天线体积并提高宽带效果的全平面的宽带天线。

于是，本实用新型的宽带天线包括：一绝缘基板、一第一辐射部以及一第二辐射部；该绝缘基板具有相反的一第一面及一第二面；该第一辐射部形成在该第一面，并包括：一馈入段；一第一低频辐射臂，该第一低频辐射臂的一端与该馈入段电耦接；一第一高频辐射臂，该第一高频辐射臂的一端与该馈入段电耦接；一第二低频辐射臂，该第二低频辐射臂与该第一高频辐射臂部分相邻以耦合信号；一第二高频辐射臂，该第二高频辐射臂的一端与该第二低频辐射臂的一端电耦接；一第一短路段，该第一短路段的一端与该第二低频辐射臂的该端电耦接；以及一第一接地段，该第一接地段的一端与该第一短路段的另一端电耦接；该第二辐射部形成在该第二面，并包括：一第三低频辐射臂，该第三低频辐射臂的至少一部分与该第二低频辐射臂重叠以耦合信号；一第二短路段，该第二短路段的一端与该第三低频辐射臂的一端电耦接，并且至少一部分与该第一短路段重叠以耦合信号；以及一第二接地段，该第二接地段的一端与该第二短路段的另一端电耦接，并且至少一部分与该第一接地段重叠以耦合信号。

较佳地，该第三低频辐射臂与该第二低频辐射臂完全重叠，该第二短路段与该第一短路段完全重叠，该第二接地段与该第一接地段完全重叠，且在该第三低频辐射臂与该第二低频辐射臂之间还设有多个相间隔的贯孔导接该第三低频辐射臂与该第二低频辐射臂，而且在该第二接地段与该第一接地段之间还设有多个相间隔的贯孔导接该第二接地段与该第一接地段。

较佳地，该第一低频辐射臂沿X轴方向延伸，该第一高频辐射臂由该馈入段的一侧弯折延伸而大致呈一“コ”形，该第二低频辐射段沿X轴方向延伸，且其一部分与该第一低频辐射臂相邻且相隔一第一间隙，而且其另一部分与该第一高频辐射臂相邻且相隔一第二间隙，该第一接地段沿X轴方向延伸，且该第一短路段由该第二低频辐射臂的一端朝该第一接地段弯折延伸并与该第一接地段的一端连接，且该第一短路段与该第一高频辐射臂之间具有一第三间隙，该第一接地段的一部分与该第一高频辐射臂相邻并相隔一第四间隙。

较佳地，该第一间隙至少大于0.6mm，该第二间隙至少小于4mm，该第三间隙较佳为介于1mm至5mm之间。

较佳地，该第二低频辐射臂与该第一高频辐射臂及该第三低频辐射臂耦合，而共同共振于一第一低频频段，且该第一低频辐射臂共振于一比该第一低频频段高的第二低频频段；该第二高频辐射臂共振于一第一高频频段，且该第一高频辐射臂共振于一高于该第一高频频段的第二高频频段。

较佳地，该第二辐射部还包括一第三高频辐射臂，其与该第二高频辐射臂完全重叠以耦合信号，并与该第二高频辐射臂共同共振于该第一高频频段。

较佳地，该第一接地段或该第二接地段其中之一还与一接地面电耦接。

本实用新型的功效在于藉由将第一低频辐射臂、第一高频辐射臂、第二低频辐射臂以及第二高频辐射臂形成在同一平面上，并使第二低频辐射臂从第一高频辐射臂耦合射频信号，相比公知的宽带天线，可有效缩小天线尺寸，并藉由第三低频辐射臂与第二低频辐射臂上下重叠且通过该等贯孔相互导通，以及藉由第二接地段与第一接地段上下重叠且通过该等贯孔相互导通，可增加天线在低频频段的工作带宽，而以全平面的天线架构达到多频及宽带的效果。

附图说明

图1是公知的一种平面天线示意图；

图2是公知的一种宽带天线示意图；

图3是本实用新型的宽带天线的第一较佳实施例在绝缘基板的第一面上形成的第一辐射部的示意图；

图4是第一较佳实施例在绝缘基板的第二面上形成的第二辐射部的示意图；

图5是本实用新型的宽带天线的第二较佳实施例在绝缘基板的第一面上形成的第一辐射部的示意图；

图6是第二较佳实施例在绝缘基板的第二面上形成的第二辐射部的示意图；

图7是第二较佳实施例的馈入段及第一短路段的变化方式示意图；以及

图8显示测量第二较佳实施例的天线的电压驻波比（VSWR）的测试波形。

主要组件符号说明：

3、3' 绝缘基板 4 第一辐射部

5 第二辐射部 6 接地面

31、31' 第一面 32、32' 第二面

40、40' 馈入段 41 第一低频辐射臂

42 第一高频辐射臂 43 第二低频辐射臂

45 第二高频辐射臂 46 第一间隙

47 第二间隙 48 第三间隙

49 第四间隙 51 第三低频辐射臂

52 第二短路段 53 第二接地段

54、55 贯孔 56 第三高频辐射臂

431、511 端 441、441' 第一短路段

442 第一接地段 B1 第一低频频段

B2 第二低频频段 B3 第一高频频段

B4 第二高频频段

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一个较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。

参阅图3及图4所示，本实用新型的宽带天线的第一较佳实施例包括一具有相反的一第一面31及一第二面32的绝缘基板3，一形成在绝缘基板3的第一面31的第一辐射部4，以及一形成在绝缘基板3的第二面32的第二辐射部5。其中，图中所示的绝缘基板3的形状大小只是示范，实际上绝缘基板3的形状大小不限，其尺寸至少与第一辐射部4和第二辐射部5所占据的面积相当，此外其尺寸亦可大于第一辐射部4和第二辐射部5所占据的面积，亦即第一辐射部4和第二辐射部5只占据绝缘基板3的局部面积。绝缘基板3可以是FR4、铁氟龙（特氟隆）或陶瓷等介质材料。

参见图3，第一辐射部4包括一馈入段40，一端与馈入段40电耦接的第一低频辐射臂41，一端与馈入段40电耦接的一第一高频辐射臂42，一与第一高频辐射臂42部分相邻以耦合信号的第二低频辐射臂43，一端与第二低频辐射臂43的一端431电耦接的一第一短路段441，一端与第一短路段441的另一端电耦接的一第一接地段442，以及一端与第二低频辐射臂43的该端431电耦接的一第二高频辐射臂45。

其中，馈入段40位于第一面31的位置不限，但以靠近中央位置为佳，且第一低频辐射臂41的延伸方向不限，其主要沿X轴方向延伸，并其视长度适当弯折延伸。第一高频辐射臂42由馈入段40的一侧弯折延伸而大致呈一“コ”形。第二低频辐射臂43是一沿X轴方向延伸的长直辐射体，其一部分与第一低频辐射臂41相邻且相隔一第一间隙46，而且其另一部分与第一高频辐射臂42相邻且相隔一第二间隙47，其中第一间隙46的宽度至少需大于0.6mm，而第二间隙47的宽度较佳地至少需小于4mm以耦合来自第一高频辐射段42的射频信号。

第一接地段442沿X轴方向延伸并与馈入段40及第一高频辐射臂42相间隔，且第一短路段441由第二低频辐射臂43的一端431朝第一接地段442弯折延伸并与第一接地段442的一端连接。且第一短路段442与第一高频辐射臂42之间具有一用以控制高频匹配的第三间隙48，该第三间隙48的宽度较佳为介于1mm至5mm之间。又第一接地段442的一部分与第一高频辐射臂42相邻并相隔一第四间隙49，且第四间隙49的宽度范围不限。

第二高频辐射臂45由第二低频辐射臂43的该端431的一侧弯折延伸。

值得一提的是，馈入段40的形状不限，且一同轴缆线（图未示）的内导体与馈入段40电耦接以馈入一射频信号，该同轴缆线的外导体则与该第一接地段442电耦接以接地。

再参见图4，第二辐射部5包括一第三低频辐射臂51及一与第三低频辐射臂51的一端511电耦接的第二短路段52，以及一端与第二短路段52的另一端电耦接的一第二接地段53。其中，第三低频辐射臂51沿X轴方向直线延伸，且其至少一部分与第二低频辐射臂43重叠，以耦合来自第二低频辐射臂43的射频信号。第二接地段53沿X轴方向延伸，且与第一接地段442至少部分重叠以耦合信号，第二短路段52由该端511朝第二接地段53方向弯折延伸并与第二接地段53的一端连接，且第二短路段52至少一部分与第一短路段441重叠以耦合信号。较佳地，第三低频辐射臂51与第二低频辐射臂43完全重叠，第一短路段441与第二短路段52完全重叠，第一接地段442与第二接地段53完全重叠。而且第一接地段442与第二接地段53只是提供一个参考接地电平，其形状不需特别限定。

藉此，第二低频辐射臂43与第一高频辐射臂42及第三低频辐射臂51产生耦合，且共振于一第一低频频段，而第一低频辐射臂41共振于一比该第一低频频段高的第二低频频段，而第二高频辐射臂45共振于一第一高频频段，又第一高频辐射段42共振于一高于该第一高频频段的第二高频频段，因此使本实施例的宽带天线能够工作在至少四个频段，且藉由适当调整各个辐射段的长短尺寸、辐射段之间的间隙以及馈入段40的位置，可使第一低频频段与第二低频频段相邻，并使第一高频频段与第二高频频段相邻，以增加本实施例的宽带天线在低频频段及高频频段的工作带宽，而成为名符其实的宽带天线。

再参见图5及图6所示，是本实用新型的宽带天线的第二较佳实施例，其与第一实施例不同之处在于：在第三低频辐射臂51与第二低频辐射臂43之间还设有多个相间隔的贯孔54，且在第二接地段53与第一接地段442之间还设有多个相间隔的贯孔55，该等贯孔54贯穿绝缘基板3'的第一面31'及第二面32'以导接第三低频辐射臂51与第二低频辐射臂43，且该等贯孔55贯穿绝缘基板3'的第一面31'及第二面32'以导接第二接地段53与第一接地段442，藉此增加天线在低频频段的工作带宽。且在实际应用上，第二接地段53通常还与一接地面6电耦接，该接地面6可以是电子装置的金属机壳、金属框架或其电路系统中的接地面等。

此外，本实施例的第二辐射部5还包括一第三高频辐射臂56，其一端与第三低频辐射臂51的该端511电耦接，并由该端511的一侧弯折延伸，且与第二高频辐射臂45完全重叠以耦合来自第二高频辐射臂45的射频信号，并与第二高频辐射臂45共同共振于该第一高频频段而能提升高频辐射效率。

再者，值得一提的是，如图7所示，第一辐射部4的馈入段40'不需特殊的形状，且第一短路段441'（设在绝缘基板3'第二面32'的第二短路段亦同）在延伸的过程可以减少弯折或完全不需弯折。

本实施例的宽带天线的整体尺寸（即绝缘基板3'的尺寸）较佳为70mm（长）x12mm（宽）x1mm（厚），比上述公知的宽带天线2的尺寸缩小约75%，有效缩小天线体积。且在此天线架构下，由图8测量天线的电压驻波比（VSWR）（或称S11参数）的测试波形可知，上述第一低频频段B1约在704至824MHz，第二低频频段B2约在824至960MHz，且第二低频频段B2紧邻该第一低频频段B2而组成一较宽的低频带宽，可以同时满足全球长期演进（Long-Term Evolution，简称LTE）700、GSM900等通信系统所需涵盖的频带；又第一高频频段B3约在1710至2170MHz，第二高频频段B4约在2170至2690MHz，且第二高频频段B4紧邻第一高频频段B3而组成一较宽的高频带宽，可以同时满足DCS、PCS、WCDMA等通信系统所需涵盖的频带，并且上述第一低频频段B1、第二低频频段B2、第一高频频段B3以及第二高频频段B4则已完全涵盖LTE移动通信系统的全频段需求。

综上所述，本实施例藉由将第一低频辐射臂41、第一高频辐射臂42、第二低频辐射臂43以及第二高频辐射臂45形成在同一平面上，并使第二低频辐射臂43从第一高频辐射臂42耦合射频信号，相比公知的宽带天线2直接馈入射频信号的方式，可有效缩小天线尺寸，并藉由第三低频辐射臂51与第二低频辐射臂43上下重叠且通过该等贯孔54相互导通，以及藉由第二接地段53与第一接地段442上下重叠且通过该等贯孔55相互导通，可增加天线在低频频段的工作带宽，而以全平面的天线架构达到多频及宽带的效果，并能够应用在全球长期演进全频段的无线通信中，确实达到本实用新型的功效和目的。

惟以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，应当不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡是根据本实用新型权利要求书的范围及实用新型说明书内容所作的简单的等同变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims

1.一种宽带天线，该宽带天线包括：

一绝缘基板，该绝缘基板具有相反的一第一面及一第二面；

一第一辐射部，该第一辐射部形成在该第一面，其特征在于，该第一辐射部包括：一馈入段；

一第一低频辐射臂，该第一低频辐射臂的一端与该馈入段电耦接；

一第一高频辐射臂，该第一高频辐射臂的一端与该馈入段电耦接；

一第二低频辐射臂，该第二低频辐射臂与该第一高频辐射臂部分相邻以耦合信号；

一第二高频辐射臂，该第二高频辐射臂的一端与该第二低频辐射臂的一端电耦接；

一第一短路段，该第一短路段的一端与该第二低频辐射臂的该端电耦接；以及

一第一接地段，该第一接地段的一端与该第一短路段的另一端电耦接；以及

一第二辐射部，该第二辐射部形成在该第二面，并包括：

一第三低频辐射臂，该第三低频辐射臂的至少一部分与该第二低频辐射臂重叠以耦合信号；

一第二短路段，该第二短路段的一端与该第三低频辐射臂的一端电耦接，并且至少一部分与该第一短路段重叠以耦合信号；以及

一第二接地段，该第二接地段的一端与该第二短路段的另一端电耦接，并且至少一部分与该第一接地段重叠以耦合信号。

2.根据权利要求1所述的宽带天线，其特征在于，该第三低频辐射臂与该第二低频辐射臂完全重叠，该第二短路段与该第一短路段完全重叠，该第二接地段与该第一接地段完全重叠，且在该第三低频辐射臂与该第二低频辐射臂之间还设有多个相间隔的贯孔导接该第三低频辐射臂与该第二低频辐射臂，而且在该第二接地段与该第一接地段之间还设有多个相间隔的贯孔导接该第二接地段与该第一接地段。

3.根据权利要求1所述的宽带天线，其特征在于，该第一低频辐射臂沿X轴方向延伸，该第一高频辐射臂由该馈入段的一侧弯折延伸而大致呈一“コ”形，该第二低频辐射段沿X轴方向延伸，且该第二低频辐射段的一部分与该第一低频辐射臂相邻且相隔一第一间隙，而且该第二低频辐射段的另一部分与该第一高频辐射臂相邻且相隔一第二间隙，该第一接地段沿X轴方向延伸，且该第一短路段由该第二低频辐射臂的一端朝该第一接地段弯折延伸并与该第一接地段的一端连接，且该第一短路段与该第一高频辐射臂之间具有一第三间隙，该第一接地段的一部分与该第一高频辐射臂相邻并相隔一第四间隙。

4.根据权利要求3所述的宽带天线，其特征在于，该第一间隙至少大于0.6mm，该第二间隙至少小于4mm，该第三间隙较佳为介于1mm至5mm之间。

5.根据权利要求1所述的宽带天线，其特征在于，该第二低频辐射臂与该第一高频辐射臂及该第三低频辐射臂耦合，而共同共振于一第一低频频段，且该第一低频辐射臂共振于一比该第一低频频段高的第二低频频段；该第二高频辐射臂共振于一第一高频频段，且该第一高频辐射臂共振于一高于该第一高频频段的第二高频频段。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的宽带天线，其特征在于，该第二辐射部还包括一第三高频辐射臂，该第三高频辐射臂与该第二高频辐射臂完全重叠以耦合信号，并与该第二高频辐射臂共同共振于该第一高频频段。

7.根据权利要求6所述的宽带天线，其特征在于，该第一接地段或该第二接地段其中之一还与一接地面电耦接。