CN206180093U - 双频操作天线 - Google Patents

Abstract

一种天线，用于无线通信装置，包含有辐射体以及接地部。该辐射体用来谐振射频信号，包含第一支臂，电性连接于馈入端，从该馈入端朝第一方向延伸，用来谐振该射频信号的第一信号分量；第二支臂，电性连接于该第一支臂，从该馈入端朝第二方向延伸，用来谐振该射频信号的第二信号分量，其中该第一方向与该第二方向垂直；以及接地支臂，电性连接于该馈入端，从该馈入端朝该第二方向延伸。接地部电性连接于该接地支臂，沿该第二方向延伸。在上述架构下，该天线可满足双频通信系统需求。

Description

双频操作天线

技术领域

本实用新型涉及一种双频操作天线，特别涉及一种适用于金属环境的双频操作天线。

背景技术

现今无线网络通信产品越来越多元化，为了达到轻、薄、短、小的外观，产品尺寸往往会受到诸多限制。单极(monopole)天线、平面倒F天线(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)或双极(dipole)天线常作为网络通信产品的内建天线。然而，天线效能深受其周围环境所影响，例如产品所能提供的空间大小、电路板及机构件等邻近金属元件的配置会影响天线的辐射场型，进而影响天线的操作频宽，甚至降低辐射效率，不利于实际信号收发，也会缩小通信范围。

举例来说，传统的天线空间配置设计是尽可能让天线远离金属外壳，以减少金属外壳对天线的影响，例如将天线设置于金属壳体所环绕的区域中央。然而，在上述空间配置下，金属外壳会对天线造成屏蔽效应及反射效应，导致天线的辐射场型往垂直方向集中，如此将相对弱化天线于在平方向的辐射场型。在实际应用中，无线通信装置大多设置于水平空间中，以方便身处该水平空间中的使用者存取无线网络，然而天线在水平方向的辐射场型相对较弱的情况将不利于实际应用。因此，如何改善内建天线在水平方向的辐射场型以增加通信范围，是本领域的一大技术挑战。

实用新型内容

因此，本实用新型的主要目的在于提供一种适用于金属环境的双频操作天线。

本实用新型揭露一种天线，用于无线通信装置，包含有辐射体以及接地部。该辐射体用来谐振射频信号，包含有馈入端，用来馈入该射频信号；第一支臂，电性连接于该馈入端，从该馈入端朝第一方向延伸，具有二弯折，用来谐振该射频信号的第一信号分量；第二支臂，电性连接于该第一支臂，从该馈入端朝第二方向延伸，用来谐振该射频信号的第二信号分量，其中该第一方向与该第二方向垂直；以及接地支臂，电性连接于该第二支臂及该馈入端，从该馈入端朝该第二方向延伸。该接地部电性连接于该接地支臂，沿该第二方向延伸。

较佳的，该接地部形成于第一平面、该第一支臂于该第一平面的投影呈现倒U形，且该接地支臂于该第一平面的投影呈现倒L形。

较佳的，该接地部沿该第二方向的投影长度大于该辐射体沿该第二方向的投影长度。

较佳的，该天线还包含同轴电缆，所述同轴电缆包含：

内芯线，电性连接于该馈入端，用来传递该射频信号；以及

外编织网，包覆该内芯线，包含第一接地端以及第二接地端，通过该第一接地端以及该第二接地端，电性连接于该接地部；

其中该第一接地端设置于该辐射体沿该第二方向的投影长度内，且该第二接地端设置于该辐射体沿该第二方向的投影长度外。

较佳的，沿该第一方向，该接地部的宽度为该第一信号分量波长的十六分之一波长至八分之一，且该第一信号分量的频率小于该第二信号分量的频率。在上述架构下，该天线可满足双频通信系统需求。

在本实用新型的一实施例中，该无线通信装置包含一金属壳体，本实用新型将该天线设置于该无线通信装置边缘，并通过该接地部与该金属壳体产生耦合效应，使该金属壳体辐射该射频信号。

较佳的，该金属壳体形成于第二平面，该接地部于该第二平面的投影与该金属壳体重叠，且该辐射体于该第二平面的投影与该金属壳体不重叠。

较佳的，该辐射体形成于曲面，该曲面由该第二平面朝该第二金属壳体弯曲。

较佳的，该第一金属壳体呈现凹形状，形成有天线空间，该辐射体设置于该天线空间的范围内。

较佳的，该第二金属壳体呈现空心圆柱体或空心方柱体。在此情况下，该金属壳体可视为该天线的一部份，用来辐射一部份的射频能量，进而改善该天线于水平方向的辐射场型，以适用于金属环境中。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的天线的示意图。

图2为本实用新型一实施例的无线通信装置的示意图。

图3表示第1图的天线的辐射场型图。

图4为本实用新型另一实施例的无线通信装置的示意图。

其中，附图标记

10：天线

11：辐射体

12：接地部

13：馈入端

14：同轴电缆

15：外编织网

16：内芯线

A1：第一支臂

A2：第二支臂

AG：接地支臂

G1、G2：接地端

X、Y、Z：方向

L11、L12、L21_12：长度

W12：宽度

RF_sig：射频信号

20、40：无线通信装置

21、22、41、42：壳体

SP11：天线空间

SP12：接地空间

具体实施方式

图1为本实用新型一实施例的天线10的示意图。天线10可用于无线通信装置，例如无线配接器(Wireless Dongle)、蓝牙通信装置、智能手机、平板电脑、网络摄影机(IPCamera)以及个人电脑等。天线10包含辐射体11及接地部12。无线通信装置可包含无线通信模块(图1中未表示)，用来产生射频信号RF_sig至天线10，以及处理天线10接收的射频信号，以实现无线通信。

辐射体11用来谐振射频信号RF_sig，其包含馈入端13、第一支臂A1、第二支臂A2以及接地支臂AG。馈入端13用来馈入射频信号RF_sig。第一支臂A1电性连接于馈入端13，从馈入端13朝X方向延伸，用来谐振射频信号RF_sig的第一信号分量。第二支臂A2电性连接于第一支臂A1及馈入端13，从馈入端13朝Y方向延伸，用来谐振射频信号RF_sig的第二信号分量，其中X方向与Y方向垂直。接地支臂AG电性连接于第二支臂A2及接地部12，从第二支臂A2朝Y方向延伸。接地部12电性连接于接地支臂AG，形成于X-Y平面，沿Y方向延伸。

进一步地，第一支臂A1具有二弯折，且于X-Y平面的投影呈现倒U形。接地支臂AG具有一弯折，且于X-Y平面的投影呈现倒L形。接地部12沿Y方向的投影长度L12大于辐射体11沿Y方向的投影长度L11。此外，天线10还包含同轴电缆14，其包含内芯线16及外编织网15。内芯线16电性连接于馈入端13，用来传递射频信号RF_sig。外编织网15包覆内芯线16，并包含第一接地端G1以及第二接地端G2，其中外编织网15通过第一接地端G1以及第二接地端G2，电性连接于接地部12。第一接地端G1设置于辐射体11沿Y方向的投影长度L11内，且第二接地端G2设置于辐射体11沿第二方向的投影长度L11外。沿X方向，接地部12的宽度W12为第一信号分量波长的十六分之一波长至八分之一，且第一信号分量的频率小于第二信号分量的频率。

值得注意的是，天线10是以单极(Monopole)天线的架构为基础所设计的，相较于传统单极天线的单一谐振模态及单频操作，天线10另增加支臂A2而可产生另一谐振模态，因此天线10可满足双频通信系统需求(例如：WiFi通信技术的2.4GHz频段及5GHz频段)。此外，呈现倒U形的支臂A1可减少天线面积，以达到缩小天线尺寸的目的。

图2为本实用新型一实施例的无线通信装置20的示意图。无线通信装置20包含天线10及壳体21及22。壳体21及22可为金属壳体，壳体21耦接于壳体22，用来通过接地部12耦合射频信号RF_sig，其中沿Z方向，壳体21与接地部12的相距长度L21_12为2～5厘米，且Z方向垂直于X方向及Y方向。

壳体21形成于第二平面(例如平行于X-Y平面的另一平面)，接地部12及壳体21在第二平面(或X-Y平面)的投影部分重叠或完全重叠，且辐射体11及金属壳体21于第二平面(或X-Y平面)的投影不重叠。壳体22呈现空心圆柱体。辐射体11形成于曲面(例如：由第二平面朝壳体22弯曲的曲面)，以适应无线通信装置20的外观造型设计。

为将天线10整合于产品内部，可利用柔性印刷电路(Flexible Printed Circuit，FPC)制程搭配支架(图2中未表示)来实现曲面弧度造型。在实作上，可先将天线10的图案印刷于柔性印刷电路板，再将该柔性印刷电路板涂上背胶以将天线10黏贴于支架上。然而不限于此，在一实施例中，天线10可通过激光直接成形(Laser Direct Structuring，LDS)技术而成形于支架上。在另一实施例中，天线图案可以使用金属铁件切割制作，再打件于支架上。

为改善天线于水平方向的辐射场型，本实用新型将天线10设置于无线通信装置20边缘，并通过接地部12与壳体21、22产生耦合效应。在此情况下，壳体21、22可视为天线10的一部份，用来辐射一部份的射频能量，进而改善天线于水平方向的辐射场型。如此一来，天线10可适用于金属环境中。

图3表示天线10于Y-Z水平平面的辐射场型图。如图3所示，天线10在频率2.4～2.5GHz的辐射功率大致为－6～+2dBm，因此天线10可适用于无线局域网络(WirelessLocal Area Network)、WiFi及蓝牙(Bluetooth)等无线通信技术。

请注意，熟悉本领域的普通技术人员可据以修饰变化，而不限于上述实施例。举例来说，在一实施例中，第一信号分量的频率为2.4GHz～2.5GHz，且第二信号分量的频率为5.1GHz～5.8GHz，以适用无线局域网络、WiFi及蓝牙无线通信技术规定的频率范围。然而不限于此，在其他实施例中，经由调整天线10所包含元件的长度、形状等，可调整天线10的谐振模态匹配及操作频率，以适用于其他无线通信技术，例如第三代移动通信技术、长期演进(Long Term Evolution，LTE)、Zigbee、Z-wave、数字增强无线通信(Digital EnhancedCordless Telecommunications，DECT)等。

此外，无线通信装置的形状不限，只要靠近接地部的壳体(即壳体21)呈现平面即可适用于本实用新型。如图4所示，其为本实用新型另一实施例的无线通信装置40的示意图。无线通信装置40呈现空心方柱体，包含壳体41 及42，壳体41形成于平面且呈现凹形状，形成有天线空间SP11及接地空间SP12。天线辐射体可设置于天线空间SP11的范围内(即辐射体及壳体41在X-Y平面的投影不重叠)，以利辐射射频信号。天线接地部可设置于接地空间SP12的范围内(即接地部及壳体41于X-Y平面的投影部分重叠或完全重叠)，如此可于接地部与壳体41间产生耦合效应。壳体42由三个平面所组成，用来接合壳体41，使无线通信装置40呈现空心方柱体。

综上所述，本实用新型将天线设置于无线通信装置边缘，并通过接地部与金属壳体产生耦合效应，使金属壳体辐射射频信号。在此情况下，金属壳体可视为天线的一部份，用来辐射一部份的射频能量，进而改善天线在水平方向的辐射场型，以适用于金属环境中。此外，相较于单极天线的单一谐振模态，本实用新型的双频操作天线另增加支臂，以产生另一谐振模态，因此本实用新型的天线可满足双频通信系统需求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型，任何熟悉本技术领域的普通技术人员依本实用新型的精神和范围所做的均等变化与修饰，皆包含于本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种天线，用于无线通信装置，其特征在于，包含有：

辐射体，用来谐振射频信号，所述辐射体包含有：

馈入端，用来馈入该射频信号；

第一支臂，电性连接于该馈入端，从该馈入端朝第一方向延伸，具有二弯折，用来谐振该射频信号的第一信号分量；

第二支臂，电性连接于该第一支臂，从该馈入端朝第二方向延伸，用来谐振该射频信号的一第二信号分量，其中该第一方向与该第二方向垂直；以及

接地支臂，电性连接于该第二支臂及该馈入端，从该馈入端朝该第二方向延伸；以及

接地部，电性连接于该接地支臂，沿该第二方向延伸。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，该接地部形成于第一平面、该第一支臂于该第一平面的投影呈现倒U形，且该接地支臂于该第一平面的投影呈现倒L形。

3.如权利要求1所述的天线，其特征在于，该接地部沿该第二方向的投影长度大于该辐射体沿该第二方向的投影长度。

4.如权利要求1所述的天线，其特征在于，还包含同轴电缆，所述同轴电缆包含：

内芯线，电性连接于该馈入端，用来传递该射频信号；以及

外编织网，包覆该内芯线，包含第一接地端以及第二接地端，通过该第一接地端以及该第二接地端，电性连接于该接地部；

其中该第一接地端设置于该辐射体沿该第二方向的投影长度内，且该第二接地端设置于该辐射体沿该第二方向的投影长度外。

5.如权利要求1所述的天线，其特征在于，沿该第一方向，该接地部的宽度为该第一信号分量波长的十六分之一波长至八分之一，且该第一信号分量的频率小于该第二信号分量的频率。

6.如权利要求1所述的天线，其特征在于，该无线通信装置包含：

第一金属壳体，用来通过该接地部耦合该射频信号，其中沿第三方向，该金属壳体与该接地部相距2～5厘米，且该第三方向垂直于该第一方向及该第二方向；以及

第二金属壳体，用来接合该金属壳体。

7.如权利要求6所述的天线，其特征在于，该金属壳体形成于第二平面，该接地部于该第二平面的投影与该金属壳体重叠，且该辐射体于该第二平面的投影与该金属壳体不重叠。

8.如权利要求7所述的天线，其特征在于，该辐射体形成于曲面，该曲面由该第二平面朝该第二金属壳体弯曲。

9.如权利要求6所述的天线，其中该第一金属壳体呈现凹形状，形成有天线空间，该辐射体设置于该天线空间的范围内。

10.如权利要求6所述的天线，其特征在于，该第二金属壳体呈现空心圆柱体或空心方柱体。