200939572 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種天線，尤其是有關於一種適合内藏 於手機之多頻天線。 【先前技術】 由於廣域無線網路（WWAN，Wireless Wide Area Network)技 術的蓬勃發展，今日人們已能夠透過手機裝置隨時隨地的 ^與想要聯繫的人進行通話。然而由於全球不同國家常採用 不同的廣域無線網路系統來傳遞訊號，因此全球存在著多 種廣域無線網路通訊標準，如全球行動通訊系統（Global System for Mobile Communication,美規 GSM850，824 〜894 MHz and歐規GSM900, 880〜960 MHz)、數位通訊系統(DCS， Digital Communication System，1710 〜1880 MHz)個人通訊服務系 統（PCS, Personal Communication System，1850 ~ 1990 MHz)及通用 移動通訊系統(UMTS，Universal Mobile Telecommunications System， ❹1920〜2170MHz)等。所以使用者往往必須因為國家或地域 的不同而更換不同手機，這使得手機使用的便利性受到了 相當大限制。 所以為了要讓手機可在不同的國家或地域使用，手機 同時具備多種廣域無線網路系統操作功能已成為必然之趨 勢，然而若要在單一手機内配置多天線系統，其必須克服 電磁干擾以及高天線製作成本等問題。因此若能設法設計 出具有同時涵蓋多個操作頻帶特性之單一天線實為較佳之 200939572 問題解決方案。先前相關美國專利第6,727,854號“平面倒 F形天線（planar inverted-F antenna) ’’ ，其揭示一種可雙頻操 作之手機天線設計，該天線僅能達成涵蓋歐規系' 統以及DCS系統之頻寬需求，且該天線結構較為複雜。而 台灣發明專利號第1222769號”可雙頻操作之低姿式單偶極 天線”，其揭示一種可雙頻操作之手機天線，該天線雖然 結構較為簡單，但其也僅能涵蓋GSM9〇〇系統以及Dcs系 之操作頻帶。為了解決此一問題，我們提出一種創新的 多頻天線設計，本發明天線不僅結構簡單、製作成本低， 且可以同時涵蓋GSM850/GSM900、Dcs、pcs以及而丁§ 行動通訊系統操作之頻寬需求，相當符合實際手機系統之 應用需求。 【發明内容】
如上所述，本發明之目的纟於提供一種多頻手機天線 的創新設計，不僅可以達成多頻的操作需求，同時本發 天線結構簡單、製作成本低’相當適合應用於手機裝^。 本發明天線包含：一介質基板、一接地面以及 #。其中該介質基板為一行動通訊裝置之系統電路板 該接地面位於該介質基板上，並具有兩短路 點大致位於該接地面之一邊绫,，/陶短路 蝕列接地面係以印㈣ J之方式形成於該介質基板上。而該輻射部，包含.一 支擇介質、-輻射金屬線、以及一單極天線 6 200939572 線位於該支撐介質上，其兩端點分別電氣連接於該接地面 ^兩短路點，使得該輻射金屬線與該接地面之—邊緣形成 一封閉區間。而該單極天線亦位於該支撐介質上，並為談 輻射金屬線所圍繞，該單極天線共振於四分之—波長模= 辟並輕合激發該輻射金屬線，且該單極天線之—端為訊= 貝入點，而it訊號饋入點位於該輻射金屬線之兩端點之間 在本項發明中，天線可產生一天線共振模態與一單極 天線共振模態。其中該天線共振難主要是由該單極天線 所耦合激發，而該單極天線共振模態則是為該單極天線所 產生的共振模態。由於該單極天線除了可當作耦合的饋入 元件外，同時也能夠額外產生該單極天線共振模態，所以 本發明天線可以輕易的達到多頻操作。從實驗結果顯示， 本發明之一實施例1能同時涵蓋行動通訊系統GSM85〇/9⑻ % 、DCS、PCS與UMTS之系統頻寬需求，且在操作頻帶内 之返回損失皆有高於6 dB的表現，所以相當符合行動無線 通訊之實際應用需求。 茲配合下列圖式、實施例之詳細說明及申請專利範圍 ，將上述及本發明之其他目的與優點詳述於後。 【實施方式】 第1圖為本發明天線主要實施例1結構圖。本發明天 線主要實施例1包含：一介質基板10、一接地面u以及一 7 200939572 轄射部12。其中該介質基板ι〇為一行動通訊裝置之系統電 路板，而該接地面11位於該介質基板10上，並具有兩短路 點111 、112，該兩短路點in 、112大致位於該接地面 之一邊緣處113 ，且該接地面U係以印刷或蝕刻之方式形 成於該介質基板10上，同時該接地面丨〗經由一連結金屬線 Η連接至一金屬片13，而該金屬片13為一折疊式行動通訊 裝置上蓋之支撐金屬背板。該輻射部12，包含··一支撐介 質121 、一輻射金屬線122、以及一單極天線125。該支 揮介質121係為-介質塊’且其為玻纖基板所形成。該輕 射金屬線122位於該支撐介質⑵上，其兩端點123、 則分別電氣連接於該接地面之兩短路點m 、ιΐ2， 使得該輻射金屬線122與該接地面之—邊緣113形成一封 閉區間。此外，該輻射金屬線122具有複數次彎折使其所 佔尺寸減小，且該輻射金屬線122靠近中間部分的金屬寬 度大於該輻射金屬線靠近兩端部分的金屬寬度，有助於降 ❹低該輪射金屬、線122所產生之共振模態之頻率。而該單極 天線125亦位於該支樓介質⑵上，其形狀大致為一 T字 二:為該輻射金屬線122所圍繞，其共振於四分之一波長 ，合激發該輻射金屬線122，且該單極天線之- 私'、、、訊號饋入點’而該訊號饋入點位於該輻射金 之兩端點123、124之間。 8 200939572 、寬度為45_ ;該支樓基板121戶斤佔的體積約為6χΐ〇χ 45mm3 ;該輻射金屬線122靠近中間部分的金屬寬产為8 mm，該輻射金屬線靠近兩端部分的金屬寬度為。/廳， 錢輻射金屬線122總長度約為135mm ’而該輻射金屬線 之兩端點與訊號饋入點之距離為0.5 „上 ’ 5¾早極天線125 之總長度約為34 mm、寬度為4.5 mm。如笛Q㈤ ^ 珩j圖所示，實 施例1可產生天線共振模態301 、302、^ ，其中該共 〇 振模態303為該單極天線125所產生之四分之—波長模^ 。該共振模態3(Π、302、3〇3形成—超寬頻㈣㈣= ’可同時涵蓋行動通訊系統GSM850/900、Dcs、pcs與 UMTS之系統頻寬需求’且本天線在需求頻帶内之返回損 失皆有高於6dB的表現，符合多頻應用需求。在本項發明 中，由於該單極天線125除了可當作耗合的饋入元件夕^， 同時也能夠額外產生該單極天線共振模態3〇3，所以本發 明天線可以輕易的達到多頻操作。 ❿帛4圖為實施例1於_麻之輕射場型圖。由所得 線較低操作頻帶之輻射場型與傳統内藏式平板 天線共振於同一頻率時的輻射場型相似。第5圖、第6圖 及弟7圖為實施例丨於1795ΜΗζ、觸· 輻射場型圖。由所得夕^ΜΗΖ之 同頻*m 天線較高操作頻帶内不 =率之輪射場型皆相當類似，並適合於行動通訊裝置之 第8圖為實施例1之增益圖。由所得之結果，在 200939572 GSM850/900頻帶内，天線增益大致從0.1 dBi變化到2.4 dBi ;在DCS/PCS/UMTS頻帶内’天線增益大致從2.2 dBi變化到 4.0 dBi 。不論是較低操作頻帶或是較高操作頻帶，操作頻 帶内天線增益都相當穩定，符合實際手機系統之應用需求 第9圖及第1〇圖分別為本發明天線第一其他實施例2 及第一其他實施例3結構圖。實施例2與實施例1的整體 ❻結構大致相同，唯接地面21並無連接金屬片13及連結金屬 線Η。而實施例3亦與實施例丨之整體結構大致相同，僅 實施例3之單極天線325為一倒l形結構。上述這兩種其 他實施例，皆可達成與實施例丨相似之多頻操作特性。 綜合上述的說明，本發明天線的結構簡單，製作成本 低’功能明確，因此本發明天線甚具高度產業應用價值， 足以符合發明之範_。 ❾▲准，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍。即大凡依本發明申請專 利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋 之範圍内。 π〜網盈 【圖式簡單說明】 第 第 第 1圖為本發明天線一 2圖為本發明天線一 3圖為本發明天線一 實施例結構圖。 實施例之輻射部之平面展開圖 實施例之返回損失量測結果。 200939572 第4圖為本發明天線一實施例於890 MHz之輻射場型圖。 第5圖為本發明天線一實施例於1795 mhz之輻射場型圖。 第6圖為本發明天線一實施例於ι92〇 之輻射場型圖。 第7圖為本發明天線一實施例於2〇45 之輻射場型圖。 第8圖為本發明天線一實施例之增益圖。 第9圖為本發明天線第一其他實施例結構圖。 第10圖為本發明天線第二其他實施例結構圖。 ®【主要元件符號說明】 1 .本發明天線一實施例 2 :本發明天線第一其他實施例 3 :本發明天線第二其他實施例 10 :介質基板 ❹ 11、21 :接地面 ⑴、112 、 211 113 、 213 12、32 :輻射部 121 122 123 125 126 13 212 接地面之短路點 接地面之一邊緣 、321 :支撐介質 、322 :輻射金屬線 124 、 323 、 324 325 :單極天線 :輻射金屬線之端點 、326 ••單極天線之一端（訊號饋入端:金屬片’為一折疊式行動通訊裝置上蓋 背板 ) 之支撐金屬 200939572 14 :連結金屬線 301 、 302 :天線共振模態 303 :天線共振模態，並為單極天線共振模態
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