TW201010182A - Multiband monopole slot antenna - Google Patents

Description

201010182 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種槽孔天線，特別是一種可多頻操 作之單極槽孔天線，適合應用於行動通訊裝置上。 【先前技術】 隨著行動通訊技術與市場的快速發展，相關的應用越 來越廣泛，而在筆記型電腦上的應用除了傳統的無線區域 網路（WLAN )之外，更加入了行動通訊等應用。在這些行 動通訊產品的應用中，天線的性能為影響通訊產品傳輸與 接收信號品質的主要關鍵。目前内藏於筆記型電腦中的習 用行動通訊天線大都應用於無線區域網路。 相關之先前技術如台灣專利公告號第1293215號「一 種雙頻倒F形天線」，其揭示一種利用筆記型電腦液晶螢 幕支撐背板所内建的接地面，在其接地面上設計雙頻天線 的例子。不過該天線僅適用於無線區域網路，若直接應用 上述天線設計一種應用在行動通訊系統的多頻天線時，會 發現天線尺寸過大，不易容置於通訊裝置中。 因此，有必要提供一種多頻天線，以改善先前技術所 存在的問題。 【發明内容】 本發明的目的即在於提供一種行動通訊裝置天線，其 不僅可以涵蓋GSM850 / 900 / DCS / PCS / UMTS頻帶之多頻 6 201010182 =’且結構簡單，易於印刷或㈣在介質基板上，同時 =到〇線體積縮小化之功效，使其相㈣ m 2猫：行動裝置中。為達成上述之目的，本發明之= 接地面、一介質基板、一輻射部及一饋入微帶 、”該介質基板連接於該接地面之一邊緣處，並大致平行 該接地面朝外延伸，且具有—金屬表面，該金屬表面可由 印刷或蝕刻技術形成於該介質基板上，又該金屬表面藉由 至少一電氣連接點而電氣連接至該接地面。該輻射部位於 該介質基板之金屬表面上，至少包含：—第—單極槽孔、 一第二單極槽孔及一第三單極槽孔，其中該第一、第二與 第三單極槽孔皆具有〜開路端與—終端且該開路端位於 該金屬表面之一侧邊邊緣，該終端則朝向該金屬表面之内 部延伸。又該第二單極槽孔大致平行該第一單極槽孔，該 第二單極槽孔位於該第一單極槽孔及該第二單極槽孔之

間。該饋入微帶線位於該介質基板之相對於該金屬表面之 另一表面上，可以由印刷或蝕刻技術形成於該介質基板 上，其一端連接至一訊號源’另一端為一開口端，且該饋 入微帶線跨過第一單極槽孔、該第二單極槽孔及該第三單 極槽孔，其中該饋入微帶線跨過該第三單極槽孔之一線段 大致平行於該第三單極槽孔，又該饋入微帶線大致為一步 階式形狀。 本發明之天線為一種具有多頻操作之單極槽孔天線設 計，其操作頻寬可涵蓋GSM850 ( 824〜894 MHz )、 GSM900 ( 890 〜960 MHz )與 DCS / PCS / UMTS ( 1710 〜 1880 MHz / 1850 〜1990 MHz / 1920 ~ 2170 MHz )之通訊頻帶 201010182 的需求。此設計是採用饋入微帶線以串聯饋入的方式，饋 入在三個單極槽孔之不同位置，其中饋入微帶線大致為一 步階式形狀，且平行於其中一個單極槽孔之一線段用來控 制其單極槽孔之饋入位置，進而於低頻頻帶多產生一個共 振模態，使得本發明可以涵蓋GSM850 / 900及DCS/PCS/ UMTS多頻頻寬的操作。 在本發明之實施例中，該第一單極槽孔可共振出一接 近四分之一波長之低頻（900 MHz附近）共振模態，而該第 ® 二單極槽孔可共振出一接近四分之一波長之高頻（1900 MHz附近）共振模態，其中該第三單極槽孔亦可於900 MHz附近產生一共振模態，並且和該第一單極槽孔產生之 共振模態形成一低頻頻帶，而該第二單極槽孔產生之共振 模態可形成一高頻頻帶。同時藉由該饋入微帶線饋入在該 第一及該第二單極槽孔不同位置’可有效調整該低頻頻帶 與該高頻頻帶的頻率點，而饋入微帶線平行於該第三單極 槽孔之一線段，亦可以有效調整該第三單極槽孔所激發之 ❿共振模態的良好阻抗匹配，使得本發明可以涵蓋（JSM850 / 900及DCS/PCS/UMTS多頻頻寬的操作。 【實施方式】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂’下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖 式，作詳細說明如下。 第1圖為本發明之多頻天線第一實施例之結構圖。該 201010182 多頻天I包括：一接地面1〇、一介質基板u、一轄 12,以及一饋入微帶線16。於本實施例中，接地面 記型電腦液晶螢幕之支撐金屬背板。 句掌 介質基板11位於該接地面之一邊緣1〇1處並大致 行該接地面10朝外延伸，且具有一金屬表面m，又該金 屬表面m藉由至少一電氣連接點113而電氣連接^ 地面10。 ❹ 輻射部12位於該介質基板11之金屬表面U1上，至少 包3 ·第一單極槽孔13、第二單極槽孔14及第三單極槽孔 15 〇 其中，第一單極槽孔13具有一開路端131與一終端 132，且該開路端131位於該金屬表面之一側邊邊緣 112，而該終端132則朝向該金屬表面lu之内部延伸。 第二單極槽孔14大致平行該第一單極槽孔13，具有一 ❹開路端⑷與一終端142，且該開路端141位於該金屬表 面之一側邊邊緣112，而該終端142則朝向該金屬表面 111之内部延伸。 第二單極槽孔15位於該第一單極槽孔13及該第二單極 ^孔14之間，具有一開路端151與一終端152，且該開路 端i5i位於該金屬表面之—側邊邊緣112，而該終端152 則朝向該金屬表面111之内部延伸。 饋入微帶線16大致為一步階式形狀，位於該介質基板 201010182 11之相對於該金屬表面之另一表面上 號源17，另〜端為一關1Λ1 鈿連接至一訊 第-單極槽= 該饋Μ帶線16跨過該 15，Γ=該第二單極槽孔14及該第三單極槽孔 162= 帶線16跨過該第三單極槽孔之-線段 162大致千仃於該第三單極槽孔15。 f金=例中，考慮筆記型電腦液晶鸯幕（LCD)之支 接地面環境，選擇該接地面1〇之長度約為 參 神孔13之善Ϊ度約A·1111"1 ;而該輕射部12之第一單極 槽孔之長度約為55 mm (約為9〇〇MHz之四分之一波 長）第一單極槽孔14之長度約為30 mm (約為1900 MHZ之四刀之一波長），第三單極槽孔15之長度約為 58 111111(約4_麻之四分之一波長）。且該輻射部12 係以印刷或麵刻技術形成於一長度約為6。贿、寬度約為 10 mm及厚度約為〇 8 mm之介質基板11上。 接著请參考第2圖，為本發明之多頻天線第一實施例 ❹的返回損失實驗量測結果圖。該第一單極槽孔13及該第三 單極槽孔15可各自激發一個四分之一波長模態合成該多頻 天線1之一低頻頻帶21 ’而該第二單極槽孔14可激發一個 四分之一波長模態形成該天線之一高頻頻帶22。由實驗結 果，在6dB返回損失的定義下，該低頻頻帶約有200 MHz (785〜985 MHz)的操作頻寬，可涵蓋GSM850頻帶（824〜 894 MHz )及 GSM900( 890 ~ %0 MHz )頻帶；而該高頻頻 帶約有670 MHz (1630〜2300 MHz)的操作頻寬，可同時涵 蓋 DCS 頻帶（1710 〜1880 MHz)、PCS 頻帶（1850 〜1990 201010182 厘112)及1；]^8(1920 〜217〇]^112)頻帶。 第3圖及第4圖分別為第一實施例於天線低頻頻帶2ι 及天線尚頻頻帶22内之增益與輻射效率圖。由所得之結 果，在低頻頻帶21内其天線增益31大致從〇丨dBi變化至 0.8dBi，而輻射效率32則大致從55%變化至7〇% ;在高頻 頻帶22之天線增益41大致從〇.4(iBi變化至2.5dBi，而輻 射效率42則大致從82%變化至94%。以上說明可知，本發 明之多頻天線1之輻射特性適合於行動通訊裝置之應用需 ® 求。 接著請參考第5圖，為本發明之多頻天線第二實施例 之結構圖。於本實施例中，多頻天線5之該第三單極槽孔 5^具有至少二次彎折，大致形成一步階式形狀，以使第一 單極槽孔13之終端132與第三單極槽孔15之終端152保持 較大距離。其他天線結構則與第一實施例相同。 接者明參考第6圖，為本發明之多頻天線第三實施例 ❿之結構圖。於本實施例+，多頻天線6之介質基板61具有 彎折，使該介質基板61之部分區間大致垂直於該接地 面。，它結構則與第一實施例相同。此方式使得多頻天線 6之高度與厚度改變，方便置於不同容置空間。 上述第二及第三實施例均可以達成與第一實施例相似 之多頻操作特性。 以上說明中所述之實施例僅為說明本發明之原理及功 ，，而非限制本發明。因此，習於此技術之人士 在不違 背本發明之精神對上述實施例進行修改及變化。本發明之 201010182 權利範圍如後述之申請專利範圍所列。 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明天線第一實施例之結構圖。 第2圖為本發明天線第一實施例之返回損失量測結果。 第3圖為本發明天線第一實施例於天線低頻頻帶之增益盥 輕射效率圖。 第4圖為本發明天線第一實施例於天線高頻頻帶之増盘 輻射效率圖。 θ 〃 第5圖為本發明天線第二實施例之結構圖。 第6圖為本發明天線第三實施例之結構圖。 【主要元件符號說明】 1、5、6 多頻天線 10 接地面 101 接地面之一侧邊邊緣 11，61 介質基板 111， 611 金屬表面 112, 612 金屬表面之一侧邊邊緣 113 電氣連接點 12, 52 輻射部 13 第一單極槽孔 131 第一單極槽孔之開路端 132 第一卓極槽孔之終端 14 第 '一早極槽孔 12 201010182 141 第二單極槽孔之開路端 142 15, 55 151, 551 152,552 16, 66 161, 661 162, 662 第二單極槽孔之終端 第三單極槽孔 第三單極槽孔之開路端 第三單極槽孔之終端 饋入微帶線 饋入微帶線之開口端 饋入微帶線平行於第三單極槽孔之線段 m 17 訊號源 21 低頻頻帶 22 高頻頻帶 31, 41 天線增益 32, 42 天線輻射效率 60 :彎折線 13

Claims (1)

1. 201010182 十、申請專利範圍： 1. 一種多頻單極槽孔天線，包含： 一接地面； 一介質基板，連接於該接地面之一邊緣處，並大致平行 該接地面朝外延伸，且具有一金屬表面，又該金屬表 面藉由至少一電氣連接點而電氣連接至該接地面； 一輻射部，位於該介質基板之金屬表面上，至少包含： 一=一單極槽孔，具有一開路端與一終端且該開路 端位於該金屬表面之一侧邊邊緣，而該終端則朝向 該金屬表面之内部延伸； 一第二單極槽孔，大致平行該第一單極槽孔，具有一 開路端與一終端，且該開路端位於該金屬表面之一 側邊邊緣，而該終端則朝向該金屬表面之内部延 伸；及 一第二單極槽孔，位於該第一單極槽孔及該第二單極 槽孔之間，具有一開路端與一終端，且該開路端位 於該金屬表面之一側邊邊緣，而該終端則朝向該金 屬表面之内部延伸；以及 一饋入微帶線，大致為一步階式形狀，位於該介質基板 之相對於該金屬表面之另一表面上，其一端連接至一 訊號源’另一端為一開口端，且該饋入微帶線跨過該 第一單極槽孔、該第二單極槽孔及該第三單極槽孔， 其中該饋入微帶線跨過該第三單極槽孔之一線段大致 平行於該第三單極槽孔。 2. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該接地面為一筆記 201010182 型電腦液晶螢幕之支撐金屬背板。 3. 如申5月專利範圍第1項之天線，其中該金屬表面係以印 刷或蝕刻技術形成於該介質基板上。 4. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該饋入微帶線係以 印刷或蝕刻技術形成於該介質基板上。 5. 如申請專利範圍第i項之天線，其中該第一單極槽孔之 長度接近該天線之一低頻頻帶中心頻率之四分之一波 長。 魯

   6·如申請專利範圍第丨項之天線，其中該第二單極槽孔長 度大致為該天線之一高頻頻帶中心頻率之四分之一波 長。 7. 如申请專利範圍第1項之天線，其中該第三單極槽孔之 長度接近該天線之一低頻頻帶中心頻率之四分之一波 長。 8. 如申明專利範圍第1項之天線，其中該第三單極槽孔具 有至少二次彎折。 9. 如申請專·圍第i項之天線，其巾該介f基板具有一 彎折’使該介質基板之部分區間大致垂直於該接地面。 10. 如申請專利_第丨叙天線，其中該第一單極槽 孔與該第二單極槽孔用以產生低頻共振模態，該第二單 極槽孔用以產生高頻共振模態。 U·如H咖第〗項所述之天線，其中該第—單極槽 孔t長度實f上為該天線之—第—低_帶中心頻率之 ，該第二單極槽孔長度實質上為該天線之 帶中心頻率之四分之一波長，該第三單極槽孔 15 201010182 之長度實質上為該天線之一第二低頻頻帶中心頻率之四 分之一波長，其中該第一低頻頻帶中心頻率與該第二低 頻頻帶中心頻率不同。

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