TW200843209A - Wideband antenna - Google Patents

Description

200843209 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明為一種寬頻天線， μ曰士士 · 付别係指一種具有串列導體 之天線設計。 【先前技術】

隨著無線通訊設備與消費性電子產品的功能多元化， 針對天線設計的要求亦愈加嚴苛，—方面必須配合產品造 里叹片並兼顧良好接收效能，—方面則要滿足各種無線通 fl技—的电磁波#性，讓天線技術不斷朝寬頻化與微型化 方向邁進。為追求終端產品造形的美觀，開發出更小尺寸 的天線已成為廠商產品開發的重要課題。單極天線 (Monopole Antenna)就是在此一市場趨勢下產生，其將偶 極天線（Dipole Antenna)的負輻射體移除，改置金屬接地 面。如此一來，天線的長度僅為偶極天線的一半，可達成 更好的輻射效果，而後業界進一步開發出縮小天線體積的 摺豐式單極天線（Folded Monopole)設計，將金屬線進行彎 摺’除縮小天線配置體積之外，彎摺處更可改善天線輻射 盲區的問題。 請參閱第1圖，係美國專利公告案號US6081242 “天線 匹配電路”之立體示意圖，包含：一印刷電路基板1〇、一 天線墊105、一第一電感102、一第二電感104及一接地面 10 6 ;其天線墊1 〇 5位於印刷電路基板10表面101，並輕合 於該第一電感102,其第一電感102末端與第二電感1〇4 — 200843209 端部形成-電容103’第二電感⑽另—端部則連接於接地 面106。前述天線設計係以蜿蜒形式之電感增加天線模組電 性耦合效率，且可縮短天線輻射體配置長度，但是由於其 天線系統無多偕共振零路設計，因此阻抗頻寬受限，同時 無法微調輸入阻抗，進而提高天線阻抗匹配。 【發明内容】

本發明之目的係提供一種寬頻天線，藉由輕合部及接 地導體微浦域抗，似天㈣統具妹平緩的阻抗變 化，提高阻抗匹配與系統之操作頻寬。 本發明之另一目的係提供一種寬頻天線，利用串列導 體形成多階共振等效電路，增加天線⑽阻抗頻寬。 本毛月之又目的係提供一種寬頻天線，透過接地導 體婉蜒路#增加天線“有效共振長度，降低天線系統共 振頻率’節省各部構件配置空間’使其天線結構能廣泛應 用於各種不同尺寸之電子裝置内部。 ”、、、、上述目的，本發明係為一種寬頻天線，包含·· 2板、1合部、_串列導體…接地導體及—接地面； 一板包括—表面及—底面；該輕合部包括-第-輕合部 及-第二_合部，且兩者之間具有—間隙。其中 合料均位於縣板之表面或該第—輕合部 位於δ亥基板之麻；., ^ 一 _ 。“串列導體及該接地導·體係連接於該 弟二輕合部之一姐対 ^ · 舄邛，且該串列導體並沿遠離耦合部之方 4伸，4接地㈣接於該接地導體另 呈-直線排列。於·陶”^ + 丑兩者略 、只際刼作上，猎由一饋入線饋入一電氣 7 200843209 訊號並連接於該第合部，並以電料合方式將該訊號 衫至該第二耦合部，經由該第二輕合部將訊號傳導至另 一端的串列導體及接地導體，透過該串列導體產生多階共 振等效電路，並以接地導體產生電感效應，從以將訊號傳 導至接地面。 本鲞明利用耦合部耦合電氣訊號，該接地導體傳導該 § °虎彳< 而"周整天線系統之輸人阻抗，使其天線系統具有 車乂平緩的阻抗變化，提高阻抗匹配與天線系統之操作頻 見。同時本發明其它實施例中亦可於該第一耦合部及第二 耦合部之間隙中焊接一電容元件，藉以改變其耦合部之電 谷值從而產生較大之電容編合量，有效降低天線系統之 共振頻率，進而縮短天線尺寸，減少天線系統在電子裝置 内部之配置空間。且該接地導體配置為緊密之蜿蜒路徑， ^成電感性傳導元件’經由調整該婉挺路徑之間隙、寬度 及總長度，從而改變該接地導體電感量，達成調整天線系 統阻抗匹配之目的，搭配前述耦合部產生之電容性搞合， 從而使天線系統具有良好阻抗匹配。 為使貴審查人員進一步了解本發明之詳細内容，茲列 舉下列較佳實施例說明如後。 【實施方式】 請參閱第2a至2c圖，為本發明第一實施例之立體示 意圖’可有三種近似態樣，包含：一基板21、一耦合部23、 一串列導體24、一接地導體25及一接地面26 ;其中該基 板21包括一表面211及一底面212;該耦合部23包括一第 8 200843209 一耦合部231及一第二耦合部232,且該第一耦合部231及 該第二搞合部232距離一間隙。 於本實施例中，該第一耦合部231位於該基板21之底 面212’而5亥第二耗合部232則位於該基板21之表面Mi。 由於該第一耦合部231、·及該第二耦合部232距離一間隙， 從而該間隙即為該基板21之厚度。該基板21之長度約為 1〇9_’寬度約為10_，_厚度約為0.5mm。該第一耦合部231

長度約為19mm，寬度約為1mm，該第二耦合部232之長度 約為17mm，寬度約為lmm。該串列導體24及該接地導體π 係連接於該第二耦合部232 一端部，其中該串列導體24並 &退離该第二耦合部232之方向延伸；該串列導體Μ之總 長度約為89mm，寬度約為9· 5麵，其導體形狀配置可為圓 形、矩形或是圓形與矩形之排列組合。每一個圓形導體之 直徑約為9.5mm ;每一個矩形導體之長度約為9·5_，寬度 約為8mm。該接地導體25與該串列導體以略呈一直線排列 亚配置為蜿蜒形式，其外觀之長度約為18_，寬度約為 7.5馳，而蜿蜒路徑總長度約為45mm ;該接地導體25之另 一端部連接該接地面26，該接地面26之長度約為2mra，寬 度約為7. 5mm 〇 复凊參閱f 3目，為本發明第一實施例之電路示意圖， 其電路系統具有—訊號源3卜透過訊號源31傳導天線高頻 : '工由第—電谷單70 C1以電氣耗合方式將訊號輕合 °亥串列導體24之多階共振電路及該接地導體25之第-電感單元L1’其中該串列導體24之每一圓形或矩形導體可 9 200843209 視為單一電容單元及單一電感單元所組成，因此在本實施 例當中，第一階共振32為第二電容單元C2及第二電感單 元L2組成，第二階共振33為第三電容單元C3及第三電感 單元L3組成，第三階共振34為第四電容單元C4及第四電 感單元L4組成，第四階共振35為第五電容單元C5及第五 電感單元L5組成，經此配置形成多階共振等效電路，藉以 提高天線系統阻抗頻寬，最後接地導體25將訊號利用第一 電感單元L1以電氣傳導方式傳導至接地面26,其中該第一 電容單元C1及第一電感單元L1係用以調整天線之阻抗匹 配，使天線具較佳之操作頻寬。 請參間第f圖，為本發明第一實施例之返迴損失 (Return loss)量測數據示意圖，其天線操作頻率在Return loss為10dB之情況時，頻寬S1約為420MHz(操作頻率範 圍為450丽z至870丽z)，此頻寬應用範圍將可涵蓋數位電. 視（UHF)等系統頻寬，經設置串列導體24產生多階共振等 效電路後，系統頻帶頻寬範圍S1已明顯擴大，同時搭配電 容性元件及電感性元件微調輸入阻抗，使本發明具有較佳 阻抗匹配及操作頻寬。 請參閱第5圖，為本發明第二實施例之立體示意圖， 本實施例與上述第一實施例大致相同，其差異處在於第一 耦合部231及第二耦合部232皆位於該基板21之表面211， 且第二耦合部232位於第一耦合部231相對侧之位置並距 離一間隙，經此配置形式增加耦合部23之間隙面積，進而 增加電容耦合效應耦合面積，提高電容耦合量，使天線系 10 200843209 統具良好之阻抗變化，同時增進天線各部件配置彈性。 —請參閱第6圖，為本發明第三實施例之立體示意圖， 本實施例與上述第二實施例大致相同，其差異處在於該第 一編合部231及該第二輕合部232間之間隙配置一電容元 件233,利用焊接方式將該電容元件233焊接於該第一搞合 部231及該第二耦合部232之間。從而使得經饋入線u傳 導至該第一耦合部231之電氣訊號經該電容元件233耦合 _ 至該第二耦合部232，並經此方式調整耦合部之電容值，進 而產生較大之電容麵合量，有效降低天線共振頻率。 。月ί閱弟7圖，為本發明第二實施例應用於電子裝置4 之立體示意圖，首先將該基板21設置於該電子裝置4之頂 面41，該頂面41包括一接地端43，並使得該接地面26與 ”亥龟子裝置4之接地端43相連結從而使得該串列導體24 遠離該電子裝置4。一饋入線22包括正訊號導線221與負 訊號導線222,而該正訊號導線221與該第一耦合部23〗相 • 電性連接，而該負訊號導線222與該電子裝置4之接地端 43相連接，經此方式將天線傳導訊號加以導通。其中，該 電子裝置4可為筆記型電腦、汽車導航系統等相關數位電 子產品。 該饋入線22經由該正訊號導線221將電氣訊號傳輸到 該第一耦合部231，並經由耦合作用將電氣訊號耦合至該第 二耦合部232，伺後將該電氣訊號傳導至另一端的串列導體 24及該接地導體25，透過該串列導體24產生多階共振等 效電路，並利用接地導體25產生電感效應，從而將訊號傳 11 200843209 導至接地面26。 上述實施例利用耦合部23耦合電氣訊號，接地導體託 傳導電氣訊號，從而微調天線之輸入阻抗，使其具有較佳 之阻抗匹配’藉以提高系統之操作頻寬，同時透過串列導 體24形成多階共振等效電路，增加天線系統阻抗頻寬，且 其接地導體25配置為婉蜒形式電感性元件，經由調整電感 件路‘間隙、I度及總長度之方式’即可改變電感元件 • <電感$，亦可用以調整天線阻抗匹配，搭配耦合部23產 生之電容搞合效應，.使整體天⑽統具有&好阻抗匹配。 本發明已符合專利要件，實際具有新穎性、進步性與 I業應用價值之特點’然其實施例並非用以侷限本發明之 範圍，任何熟悉此項技藝者所作之各種更動與潤飾，在不 脫離本發明之精神和定義下，均在本發明權利範圍内。 【圖式簡單說明】 第1圖為美國專利公告案號US6081242 “天 •立體示意圖。 之 第2a圖為本發明第—實施例之立體示意圖，其中該串列導 體為圓形。 第2b圖為本發明第一實施例之立體示意圖，其中該串列導 體為矩形。 第2c圖為本發明第一實施例之立體示意圖，其中該串列導 體為圓形與矩形之排列組合。 第3圖為本發明第一實施例之電路示意圖。 第4圖為本發明第—實施例之返迴損失量測數據示意圖。 12 200843209 第5圖為本發明第二實施例之立體示意圖。 第6圖為本發明第三實施例之立體示意圖。 第7圖為本發明第三實施例應用於電子裝置之立體示意圖。 【主要元件符號說明'】 10 —印刷電路基板 101—表面 102—第一電感 103—電容 104—第二電感 • 105 —天線墊 106 —接地面 21 —基板 211 一表面 212 —底面 22 一饋入線 221—正訊號導線 222—負訊號導線 2 3 —搞合部 231—第一耦合部 232—第二耦合部 • 233—電容元件 24— 串列導體 25— 接地導體 2 6 —接地面 4 一電子裝置 41 一頂面 4 3 —接地端 31 —訊號源 C1 一第一電容單元 L1—第一電感單元 32—第一階共振 C2—第二電容單元 L2—第二電感單元 33—第二階共振 13 200843209 C3—第三電容單元 34— 第三階共振 C4—第四電容單元 35— 第四階共振 C5—第五電容單元 3 6 —接地面 S1 —頻帶頻寬範圍 L3—第三電感單元 L4—第四電感單元 L5—第五電感單元

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Claims (1)

1. 200843209 十、申請專利範圍： 1· 一種寬頻天線，包含： 一基板，包括一表面及一底面； -气合部，包括一第一耦合部及一第二耦合部，該第二 耦&部位於該第一，耦合部之對側並具有一間隙； 串>列^體’係連接於該第二耦合部之一端部並沿遠離 弟二輕合部之方向延伸； —mu—端係連接於該第二耦合部與該串列導 體連接之端部；以及 一接地面，係連接於該接地導體另一端部 其中該耦合部 其中該第一耦 2.如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線： 為電容性元件。 3·如申請專利範圍第！項所述之寬頻天線： 合部位於該基板之表面。 其中該第 耦 4·如申請專利範圍第i項所述之寬頻天線： 合部位於該基板之底面。 Hi專利範1項所述之寬頻天線，其中該串列導 所構i體形狀為圓形或矩形或由圓形與矩形之排列組合 6·；Ιί^ 7·^申，專利範㈣！項所述之寬頻天線，其中更具有— 二Ϊ:該饋之線包括正訊號導線與負訊號導線，而該 $ Λ就‘線與第一竊合部相電性連接。 8.=申請專利範圍帛i項所述之寬頻天線 體係蜿蜒形式向遠離該串列導體延伸。、中接地¥ 15