CN2502417Y - 双频或多频平面倒f型天线 - Google Patents

双频或多频平面倒f型天线 Download PDF

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陈一锋
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Abstract

一种双频或多频平面倒F型天线,其于一接地面上方设有一配合设备内部安装空间的面积及形状的金属面状天线,该金属面的片体具有一以开槽所构成的一共同封闭端及一开放端,并分隔成一长段部及一短段部;此金属面的短路点及馈入点可配合频率调整位置以取得所需阻抗匹配;依上述短路点至开槽开放端的长段部及短路段至短段部末端的长度,是以变形弯折开槽配合双频或多频的共振频率加以决定。优点在于:可配合通讯设备的不同内部安装空间,形成合适的内置平面双频或多频PIFA。

Description

双频或多频平面倒F型天线
技术领域
本实用新型有关一种天线，特别是一种双频或多频平面倒F型天线。
背景技术
以金属线条卷设而成的螺旋线圈为主要的天线型式，此类螺旋天线(helix antenna)在线圈直径、线圈材料、圈距及总长度等各方面均会影响到设定的功能。但此类现用螺旋天线的缺点则是立体化突出于设备外部，对于近代小型化或必需使用内置式天线的通讯器材(如移动电话或携带式电脑)，难以确切适用。
就此，有各种小型化及平面化的微片天线(microstrip antenna)被逐渐研发出来。但早期的微片天线，如揭示于美国的利第3,921,177号及3,810,183号，通常是由圆形或长方形薄金属片所组成，其与接地间填充介电物质，此类微片天线一般仅容许较窄的频宽。而美国专利申请号07/695686号则提供了一种可改善早期微片天线的多角式螺旋型微片天线，其频宽可接近于一般的定阻抗螺旋天线。但此种微片天线的缺点则是在低频时，天线直径将变得相当大，而不适使用于近代的随身携带式通讯器材上。
在近代平面天线可加以合适应用的实例中，较著名的应属平面倒F型天线(Planar Inverted F-Antenna，即PIFA)，倒F型天线的结构如图1所示，在一接地面10设有一金属线11，该金属线一端设置短路点12(Shortpoint)，并在邻近该短路点12处设有一馈入点13(feed point)，此馈入点13连接一馈入轴14(coax feed)。藉此而能形成所需的单频天线。此种早期的倒F型天线可延伸成如图2所示的平面倒F型天线结构(即PIFA)，基本上其含有一设定面积的金属面15，以及相关的其他接地面100、短路点120、馈入点130及馈入轴140。
就此发表于1997年10月份的“IEEE”第1451页的“Dual-FrequencyPIFA”中，即提及可将两不同大小分离区块并合成一长方形，或直接在一长方形金属面预设直角开槽，以形成所需的双频PIFA。但其问题则是，不同厂牌的不同型式移动电话均含有略微不同的操作频率以及内部各异的天线安装空间。上述论文所提供的技术内容，显然并无法彻底解决在不同厂牌移动电话内部装设此类双频或多频PIFA的问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题，即针对现有技术的上述不足，而提供一种双频或多频PFIA，其可配合通讯设备的不同内部安装空间，形成合适的内置平面双频或多频PIFA。
本实用新型的上述技术问题是由如下技术方案来实现的。
一种双频或多频平面倒F型天线，其于一接地面上方设有一配合设备内部安装空间的面积及形状的天线金属面，其特征是：该金属面的片体具有一以开槽所构成的一共同封闭端及一开放端，并分隔成一长段部及一短段部：此金属面的短路点及馈入点可配合频率调整位置以取得所需阻抗匹配；依上述短路点至开槽开放端的长段部及短路段至短段部末端的长度，是以变形弯折开槽配合双频共振频率加以决定。
除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下技术内容：该平面倒F型天线与接地面的高度≥0.04λ。该等长短段部是依双频共振频率λ/4加以决定。
本实用新型于接地面上方的金属面以变形弯折的开槽形成不同大小长短段部，其短路点及馈入点则可加以适当调整，使其短路点至短段部的端部及短路点至开槽开放端的长段长度部是依共振频率加以决定。
本实用新型的优点在于：
本实用新型所提供的一种双频或多频PFIA，其可配合通讯设备的不同内部安装空间，形成合适的内置平面双频或多频PIFA。
木实用新型的新颖性及其他特点将于配合以下附图及实施例的详细说明而趋于明了。
附图说明
图1是现知倒F型单频天线结构图。
图2是现知平面倒F型单频天线结构图。
图3是本实用新型基本原理结构图。
图4是本实用新型的具体可行实施例结构图。
图5是图4的平面图。
图6是本实用新型图4、5实品测试图；以及
图7至图10是本实用新型实品测试的电磁辐射场图。
具体实施方式
首先请参图3，根据前述PIFA理论，本实用新型亦可于一接地面30设置一金属面31，该金属面31以一开槽32分隔成一相连的长段部33及一短段部34，并在此金属面31分别选择设置短路点35、馈入点36及馈入轴37。上述开槽32具有连接长短段33、34的共同封闭端38以及一开放端39。
基本上，长段部33及短段部34的长度L1及L2均分别为共振频率(如900MHz及1800MHz)的λ/4，通过馈入点36及短路点35的位置调整，可取得50Ω的阻抗匹配。而该等长短段33、34的宽度W1及W2则为决定天线增益的因素。
以设于移动电话内部为例，基于不同厂牌所能容许的内部安装空间各有不同，同时，其宽度一般均小于长段部33的长度。本实用新型即提供如图4、5所示的可行实施例。
请参图4、5，本实用新型整个金属面31可设为配合安装环境的面积及形状，如图示实施例即包括可闪过移动电话内部组件的缺角部位311、312。其以一变形弯折的开槽32构成一内区域(inner zone)的短段部34以及一外区域(outer zone)的长段部33。此开槽32使其封闭端38设定于金属面31的适当位置中，而其开路端39则可与金属面一侧边相通。在此一结构下，可测试移动调整短路点35及馈入点35的位置。
本实用新型的主要特点即在于，上述短路点35至开放端39的外区域长段部33长度与短路点35至内区域短段部34末端320的长度是因双频或多频共振频率的λ/4加以决定。亦即，不论金属面31配合不同装设位置而需为何种形状，均可通过该变形弯折开槽32而取得适用该通讯设备内部的双频或多频PIFA。
而依上述的PIFA金属面31与接地面30的高度最好为0.04λ，而不小于0.04λ，以避免频宽变小。
本实用新型依上述结构的双频PIFA测试时，如图5所示，其在频率为880MHz(第1点)时的驻波比(VSWR)为2.415，960MHz(第2点)的驻波比为3.33，171MHz(第3点)的VSWR为3.161，第4点(1880MHz)时为3.102。其驻波比在内置式状况下，介于2.415-3.33之间，已属相当理想。
而如图7至图10所示，依本实用新型电磁辐射场所示，在925MHz时其(E-plane)及(H-plane)最大天线增益分别为0.7及＝2.15dBi；于1800MHz时的最大天线增益则分别为1,64及2.29dBi，其确属具体可行。
木实用新型使此种平面天线因而可同时适用于各种不同厂牌的频率及内置空间，其确具有产业上利用价值，依法具文提出新型专利申请。

Claims (3)

1、一种双频或多频平面倒F型天线，其于一接地面上方设有一配合设备内部安装空间的面积及形状的天线金属面，其特征是：该金属面的片体具有一以开槽所构成的一共同封闭端及一开放端，并分隔成一长段部及一短段部：此金属面的短路点及馈入点可配合频率调整位置以取得所需阻抗匹配；依上述短路点至开槽开放端的长段部及短路段至短段部末端的长度，是以变形弯折开槽配合双频共振频率加以决定。
2、根据权利要求1所述双频或多频平面倒F型天线，其特征是：该平面倒F型天线与接地面的高度≥0.04λ。
3、根据权利要求1所述双频或多频平面倒F型天线，其特征是：该等长短段部是依双频共振频率λ/4加以决定。
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