TW200531343A - A dual-band inverted-f shape antenna - Google Patents

Description

200531343 五、發明說明（1) i【發明所屬之技術領域】

本發明係涉及一種雙頻倒F形天線（duahband inverted F I shape antenna)，特別是應用於無線通訊產品上之天 |【先前技術】 ' 隨著近年來無線區域網路（wireless i〇cal area network)的快速發展，在天線的性能需求上也逐漸提 高，不但要求尺寸的縮小化，且必須具備有内藏式、整合 性與多頻帶等特性，才具有市場競爭力。 口 目前適用於無線區域網路的電子通訊產品，已有一些 習用的倒F型天線設計，此類設計大多是單頻操作於2 · 4 j GHz頻帶或是可以雙頻操作但在5 GHz僅能涵蓋5·域5· 8 GHz其中一個頻帶’無法完全涵蓋2· 4及5 GHz全頻帶（包 含5· 2及5· 8 GHz頻帶），而且在雙頻操作部份通常需要兩 個電流路徑來造成雙頻帶操作，如美國專利第6 686 886 號"應用於筆記型電腦上之整合式天線’ antenna for laptop apPlicati〇ns)，，其所揭示的是一種 内建於筆§己型電腦内的倒F型天線結構，並與螢幕的接地 面整合的設計，該天線雖有雙頻操作（2·4/5·2 GHz)，但 在5 GHz僅能包含5· 2 GHz頻帶，且其雙頻操作須由不同"電 流路徑來形成，增加了電路設計的複雜性。 罐 【發明内容】 為解決前述問題’我們在本發明中提出一種雙頻倒F 型天線的創新設計。 如上所述’本發明之目的在於提供一種雙頻倒F型天

200531343 :五、發明說明（2) I線的創新設計，利用一單一路徑，提供該天線之第_ ( |低）共振模態及第二（較高）共振模態之電流路徑，不僅 f第一（較低）共振模態之頻寬可涵蓋無線區域網路2, 頻帶，且在第二（較高）共振模態可產生一具有寬 ，刼作模態，涵蓋5 GHz全頻帶5· 2及5· 8 GHz頻帶（ 5· 2及 5· 8 GHz頻帶）。 本發明雙頻倒F形天線結構包括有一接地金屬片、一 一輻射金屬片、一第二輻射金屬片、一短路金屬臂及一 饋入同軸傳輸線等構件，其中，嗲接 點與-接地點；該第一輕射：屬片包J-短路 上端邊緣的上方且大致= =地金屬片之- 二輻射金屬片位於該接地金屬片 大：： 屬端邊緣，其形===Ϊ 該第-輻射金屬iii兩：ί且包含：饋入點，該上邊與 輻射金屬片形成ϋ撫欠侍該第一輻射金屬片與該第二 屬片形成一共振路徑， 低）及第二（較高）操作頻帶用：id - (較 ::饋入點，該饋入點位於底邊侧處，而；金 片的兩侧邊則分別與該第。X第_軸射金屬 =該天線之第一及第二操作頻帶：：匕傾：角路= I位於該第一輻射金屬片與 T比，該短路金屬 致為一倒L型，其一迪、接地金屬片之間，其形狀大 邊，另-端則連接至該接地至J亥第二輻射金屬片之該底 同轴傳輸線係用以傳輸訊號…饋入 Μ饋入冋軸傳輸線包含有一

五、發明說明 :中心導線 第二輻射 接地金屬 在本 I 所形成之 及第二（ 路徑總長 長、以及 的訊號接 路徑的總 屬臂之長 調整該第 該第一輻 心頻率之 二（較高 無線區域 GHz頻帶） 【實施方 如第 本發明雙 第一輻射 13及一饋 1 0用以與 一接地點 200531343 (3) 及一外層接地導體，其中，該中心 金屬片之該饋入點；該外層接地導 片之該接地點。 發明中，該第一輻射金屬片及該第 總路徑，可提供該天線之第一（較 車乂间）共振械態之電流路經，經實 度设計成約為該第一共振模態中心 該第二共振模態中心頻率的1 / 2波 收效果。本發明具有以下的特性： 長度，來產生雙頻帶操作，並利用 度來得到兩操作頻帶之良好阻抗匹 二輻射金屬片之上邊及底邊的長度 射金屬片所夾的傾斜角，可微調該 頻率比，達到適當的第一（較低） )操作頻帶。藉由上述特性，即可 網路2· 4 GHz及包含5 GHz全頻帶（ 之雙頻帶操作的倒F型天線。 式】 1圖所示為本發明之雙頻倒F型天線 頻倒F型天線1的結構包括有一接地 金屬片11、一第二輻射金屬片12、 入同轴傳輸線1 4等構件，其中，在 其他構件連接的邊緣103附近設有-102,該短路點1〇1則與短路金屬臂 導線連接至該 體則連接至該 二輻射金屬片 低）共振模態 驗得證，將其 頻率的1 / 4波 ^，可得最佳 可藉由調整其 改變該短路金 配。同時藉由 以及兩側邊與 兩共振模態中 操作頻帶及第 設計出適用於 包含5 · 2及5. 8 之一實施例， 金屬片1 0、一 一短路金屬臂 該接地金屬片 -短路點1 0 1與 1 3觸接，而該 200531343 丨五、發明說明（4) —

:接地點102則疋與外層接地導體142觸接，·該第一輻射金屬 =11位於該接地金屬片1〇的邊緣1〇3上方且大致平行於該 邊緣1 03 ;該第二輻射金屬片1 2則位於該接地金屬片i 〇的 邊緣1〇3上方且大致垂直於該接地金屬片10的邊緣103,其 形狀大致為一梯形，具有一上邊12卜一底邊122及兩側邊 123且包含有一饋入點124，其中該上邊121與該第一輻射 金屬片11相連接’使得該第一輻射金屬片n與該第二輻射 金屬片12形成一共振路徑，用於產生該天線之第一（較低 )及第一（較面）操作頻帶，該饋入點12 4則位於底邊122 側處’而該兩側邊1 2 3則分別與該第一輻射金屬片丨丨夾一 傾斜角，該短路金屬臂13，位於該第一輻射金屬片n與該 接地金屬片1 0之間，其形狀大致為一倒嫂，其一端連接 至該第二輻射金屬片12的底邊122，另一端則連接至該接 地金屬片10的短路點1〇1，用以將該第一輻射金屬片^及 該第二輻射金屬片12電氣連接至該接地金屬片10，並可調 整該天線之第一及第二操作頻帶之阻抗匹配；另外，該饋 入同轴傳輸線1 4則是用以傳輸訊號，其結構包含了 一中心 導線1 4 1與一外層接地導體丨4 2，其中，該中心導線1 4 1連 接至該第二輻射金屬片丨2的饋入點124;該外層接地導體 1 4 2連接至該接地金屬片丨〇之該接地點1 〇 2，如此即完成整 個天線構造。 而在本實施例中，該第二輻射金屬片1 2的上邊1 2 1的 長度大於該底邊12 2的長度，使得該兩側邊1 2 3與該第一輕 射金屬片11分別夾有一接近90度且一小於90度之傾斜角，

200531343 五、發明說明（5) i可用於調整該天線之第一及第二操作頻帶之頻率比，以達 成適當之無線區域網路系統頻帶要求。同時在本實施例中 之該接地金屬片1〇、該第一輻射金屬片丨卜該第二輻射金 屬片1 2以及該短路金屬臂1 3可利用單一金屬片沖壓 (stamping)或切割（cutting)製作而成，或是將該第 一輻射金屬片1卜該第二輻射金屬片12以及該短路金屬臂 丄3:=或蝕刻方式形成於一微波基板上，再連接至 地金屬片1 〇。 =i圖為本發明天線之一實施例的返回損失實驗結 中曲線21為該天線之卜（較低）#作頻帶，曲線 ‘、>、=天線之第二（較高）操作頻帶，由實驗結果可得到 ^實施例於10 dB返回損失阻抗頻寬定義下，其第一 (2低）操作頻帶2丨的頻寬可滿足無線區域網路系統於2· 帶=^2官4 —U GHZ)之頻帶要求，第二（較高）操作頻 帶22的頻寬可滿足無線區域網路系統於5 gHz (5.15-5.35、5.725-5.875 GHz)頻帶要求。 丨ί 3圖為本發明天線之另一實施例之結構圖，在此實 一 ，該接地金屬片3〇，而在其一邊緣30 3附近，包含 Γ1與：接地點3〇2;該第一輻射金屬片31，位於 片的邊緣^03上方且大致平行於該接地金屬片 邊緣303卜古該第一輻射金屬片32，位於該接地金屬片的 狀大絲 且大致垂直於該接地金屬片的邊緣303，其形 323且^人梯形，並具有一上邊32卜一底邊322及兩側邊 323且包含一饋入點3以，其中該上邊“丨與該第一輻射金

第12頁 200531343 五、發明說明（6) 屬片3 1相連接，使得該第一輻射金屬 屬片32形成一共振路徑，用於產生該天線：第亥勹=金 高）操作頻•’該饋入點324則位於該上邊 邊322之間且靠近於該底邊322,而該兩側邊32 3 为別與該第一輻射金屬片31夾一傾斜角；一短路金屬 33,位於該第一輻射金屬片3 j與該接地金屬片3〇之間，苴 形狀大致為一倒L型，其一端連接至該第二輻射金屬 之該底邊322，另一端則連接至該接地金屬片3〇之該短 點3〇2，用以將該第一輻射金屬片31及該第二輻射金屬 32電氣連接至接地金屬片3〇並可調整該天線之阻抗匹配· 及一饋入同軸傳輸線34,用以傳輸訊號，包含：一中心導 線341’連接至該第二輻射金屬片32之該饋入點324;及一 外層接地導體342,連接至該接地金屬片3〇之該接地點 3 0 2。 ·、、 而在本實施例中，該第二輻射金屬片32之該上邊321 的長度小於該底邊3 2 2的長度，使得該兩側邊3 2 3與該第一 輕射金屬片31分別夾有一接近9 0度及一大於9 0度之傾斜 角，可用於調整該天線之第一及第二操作頻帶之頻率比， 以達成適當之無線區域網路系統頻帶要求。 第4圖為本發明天線之又一實施例之結構圖，包括·· 一接地金屬片40，而在其一邊緣40 3附近，包含一短路點 401與一接地點402; —第一輻射金屬片41，位於該接地金 屬片之該邊緣40 3上方且大致平行於該接地金屬片的邊緣 第二輻射金屬片42，位於該接地金屬片的邊緣403

第13頁 200531343 五、發明說明（7) 丨上方且大致垂直於該接地金屬片的邊緣403，其形狀大致 為一梯形，並具有一上邊421、一底邊42 2及兩侧邊42 3且 包含一饋入點424，其中該上邊421與該第一輻射金屬片41 相連接，使得該第一輻射金屬片4 i與該第二輻射金屬片42 形成一共振路徑，用於產生該天線之第一（較低）及第二 (較高）操作頻帶，該饋入點424則位於該上邊421與該底 邊4 2 2之間且靠近於該底邊4 2 2，而該兩側邊4 2 3則分別與 該第一輻射金屬片41夾一傾斜角；一短路金屬臂43，位於 該第一輻射金屬片41與該接地金屬片4 0之間，其形狀大致 為一倒L型，其一端連接至該第二輻射金屬片42之該底邊 422 ’另一端則連接至該接地金屬片4〇之該短路點4〇1，用 以將該第一輻射金屬片4 i及該第二輻射金屬片42電氣連接 至接地金屬片4 0並可調整該天線之阻抗匹配；及一饋入同 轴傳輸線44，用以傳輸訊號，包含：一中心導線441，連 接至該第二輻射金屬片4 2之該饋入點424;及一外層接地 導體442,連接至該接地金屬片40之該接地點4〇2。 而在本實施例中，該第二輻射金屬片42之該上邊421 的長度大於該底邊42 2的長度’使得該兩側邊4 2 3與該第一 輻射金屬片41分別夾一大於9〇度及一小於9〇度之傾斜角， 可用於調整該天線之第一及第二操作頻帶之頻率比，以達 成適當之無線區域網路系統頻帶要.求。 在本發明說明中所述之實施例僅為說明本發明之原理 及其=效，而非限制本發明。因此，習於此技術之人士可 在不运♦本發明之精神對上述實施例進行修改及變化。本

第14頁 200531343 五、發明說明（8) 發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

βΙ 第15頁 200531343 圖式簡單說明 % 1圖為本發明雙頻倒F形天線之一實施例結構圖。 |第 2圖為本發明天線一實施例之返回損失實驗結果。 i第 3圖為本發明雙頻倒F形天線天線之另一實施例結構 圖。 第 4圖為本發明雙頻倒F形天線天線之又一實施例結構 圖。 1一雙頻倒F形天線 1 0, 3 0, 40—接地金屬片 101，301, 401 —短路點 102, 302, 402—接地點 1 0 3, 30 3, 40 3—邊緣 11，31，41一第一輻射金屬片 1 2, 32, 42—第二輻射金屬片 121，321，421—上邊 1 22, 322, 422—底邊 123，323，423— 側邊 1 24, 324, 424—饋入點 1 3, 3 3, 43—短路金屬臂 1 4, 34, 44一饋入同轴傳輸線 141，341，441一中心導線 1 42, 342, 442—外層接地導體 21 —第一（較低操作頻帶 22—第二（較高）操作頻帶

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Claims (1)

1. 200531343 六、申請專利範圍 1 · 一種雙頻倒F形天線，該天線結構包括有一接地 片 第一輻射金屬片、一第二輻射金屬片、. 屬臂及一饋入同軸傳輸線等構件，其特 丨該接地金屬片，包含一短路點與一接地點在 !該第一輻射金屬片，位於該接地金屬片之一邊裔 大致平行於該接地金屬片的邊緣； 輻射金屬片，位於該接地金屬片的邊緣」 具有Ϊ於ΐ接ί金屬片的邊緣，其形狀大致為-2邊二f邊及兩側邊且包含一饋人點， 該底邊之間且靠近接，該馈入點位於驾 二操作斜角’用於調整該天線之筹 該短路金屬臂，也二 之間，其形狀女《於該第一輻射金屬片與該接时 射金屬片：致為一倒[型，其-端連接至該 點； 另一端則連接至該接地金屬片 該饋入同軸傳輪、 與一外層接地導於，用以傳輸訊號，包含有一中 輻射金屬片的饋，其中，該中心導線 金屬片的接地二，點；該外層接地導體 2·如申請專利範圍楚 射金屬片與該第_ 1項之雙頻倒F形天線 一（較低)、：作Ξίϊ金屬片長度之和 瑪帶中心頻率之1/4波長 金屬 '短路金 連接 連接 其中 接近 良上方且 二方且大 -梯形， 其中該 《上邊與 I與該第 ;一及第 ^金屬片 第二輕 的短路 '心導線 -該第二 -該接地 〔第一輻 〔天線第

   第17頁 200531343 :六、申請專利範圍 3. 如申請專利範圍第1項之雙頻倒F形天線，其中該第一輻 I | 射金屬片與該第二輻射金屬片長度之和，接近該天線第 I 二（較高）操作頻帶中心頻率之1 /2波長。 4. 如申請專利範圍第1項之雙頻倒F形天線，其中該第二輻 射金屬片的梯形形狀可為該上邊之長度大於該底邊之長 1 度。 I 5. 如申請專利範圍第1項之雙頻倒F形天線，其中該第二輻 射金屬片的梯形形狀可為該上邊之長度與該底邊之長度 大致相等。

   6. 如申請專利範圍第1項之雙頻倒F形天線，其中該第二輻 射金屬片的梯形形狀可為該上邊之長度小於該底邊之長 度。 7. 如申請專利範圍第1項之雙頻倒F形天線，其中該接地金 屬片、該第一輻射金屬片、該第二輻射金屬片與該短路 金屬臂由一單一金屬片沖壓或切割製作而成。 8. 如申請專利範圍第1項之雙頻倒F形天線，其中該第一輻 射金片、該第二輻射金屬片與該短路金屬臂由印刷或蝕 刻技術形成於一微波基板上。