TW201324954A - 多頻天線 - Google Patents

Abstract

多頻天線，包括基板、接地面、饋入部、第一輻射支路、第二輻射支路，以及寄生輻射件。該基板具有第一表面和相對於第一表面之第二表面。該接地面係設置於該第二表面。該饋入部係設置於該第一表面，並具有一饋入點。該第一輻射支路係設置於該第一表面，並朝向第一方向延伸，且耦接到該接地面。該第二輻射支路係設置於該第一表面，並朝向相對於第一方向之第二方向延伸，且耦接到該第一輻射支路。該寄生輻射件係設置於該第一表面，並耦接到該接地面。第一輻射支路係至少部份地圍繞饋入部，而第二輻射支路係至少部份地圍繞寄生輻射件。

Description

多頻天線

本發明係關於一種多頻天線，特別係關於可涵蓋WWAN/LTE(Wireless Wide Area Network，WWAN/Long Term Evolution，LTE)之8個頻帶之多頻天線。

由於無線通訊的快速發展，各式各樣的通訊產品不斷的推陳出新。為了追求更快速的行動上網的資料上下載速度，所以3GPP(3rd Generation Partnership Project，3GPP)組織已經制定出下一代的4G通訊系統，也就是所謂長期演進(LTE，Long Term Evolution)行動通訊技術。而目前LTE通訊系統陸續在商業化，伴隨著通訊頻帶的增加，天線要能夠涵蓋的操作頻帶也必須增加。對於操作在WWAN/LTE700/2500/2600的天線而言，低頻頻段必須涵蓋698 MHz到960 MHz，高頻頻段則必須涵蓋1710MHz到2690 MHz。由於目前的行動裝置(例如：手機、平板電腦)朝向輕薄化發展，天線必須設計在有限的空間當中，又要能夠激發出足夠的操作頻寬。以上需求對於設計者而言是一大挑戰。

為了可以同時涵蓋WWAN和LTE頻帶，本發明提供一種多頻天線，包括：一基板，具有一第一表面以及相對於該第一表面之一第二表面；一接地面，設置於該第二表面上；一饋入部，設置於該第一表面上，並具有一饋入點；一第一輻射支路，設置於該第一表面上，並往一第一方向延伸，且耦接到該接地面；一第二輻射支路，設置於該第一表面上，並往相對於該第一方向之一第二方向延伸，且耦接到該第一輻射支路；以及一寄生輻射件，設置於該第一表面上，並耦接到該接地面，其中，該第一輻射支路係至少部份地圍繞該饋入部，以及該第二輻射支路係至少部份地圍繞該寄生輻射件。

本發明的多頻天線可涵蓋LTE700/GSM850/900和GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500共8個頻帶。

第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之多頻天線100之立體圖。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之多頻天線100之俯視圖。如第1A圖所示，多頻天線100包括：基板(substrate)110、接地面(ground plane)120、饋入部130、輻射支路140、150，以及寄生輻射件160。基板110具有兩個不同的表面E1、E2，其中表面E1係相對於表面E2。接地面120、饋入部130、輻射支路140、150，以及寄生輻射件160皆由金屬製成，例如：銅、銀。接地面120係設置於表面E2上。饋入部130係設置於表面E1上，並具有一饋入點PF。饋入點PF可以電性耦接到一信號源SS，並用以接收來自信號源SS的饋入信號。輻射支路140係設置於表面E1上，並往第一方向-X延伸，且電性耦接到接地面120。輻射支路150係設置於表面E1上，並往相對於第一方向-X之第二方向+X延伸，且電性耦接到輻射支路140。寄生輻射件160係設置於表面E1上，並電性耦接到接地面120。在本發明一實施例中，輻射支路140的一短路點P1係經由金屬線VA1電性耦接到接地面120，而寄生輻射件160的一短路點P2則經由金屬線VA2電性耦接到接地面120。在本發明較佳實施例中，輻射支路140係至少部份地圍繞該饋入部130，而輻射支路150係至少部份地圍繞寄生輻射件160。

如第1B圖所示，在本發明一實施例中，輻射支路140可以包括U形件141和I形件142。I形件142的一端電性耦接到U形件141和輻射支路150，而I形件142的另一端(即短路點P1)則電性耦接到接地面120。在本發明較佳實施例中，饋入部130大致上為L形，輻射支路150大致上為U形，而寄生輻射件160則大致上為L形。另外，為了能交互耦合以形成一迴圈天線(loop antenna)，饋入部130和輻射支路140之間之最短距離(即距離D1)必須小於或等於0.5mm。在本發明一實施例中，距離D1可以等於0.4mm。基板110可以是介電常數(dielectric constant)約為4.3的FR4板材，而基板110的厚度可以是0.8mm。

第2A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之多頻天線200之立體圖。第2B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之多頻天線200之俯視圖。如第2A圖所示，多頻天線200包括：基板110、接地面120、饋入部230、輻射支路240、250，以及寄生輻射件260。基板110具有兩個不同的表面E1、E2，其中表面E1係相對於表面E2。接地面120、饋入部230、輻射支路240、250，以及寄生輻射件260皆由金屬製成，例如：銅、銀。饋入部230係設置於表面E1上，並具有一饋入點PF。輻射支路240係設置於表面E1上，並往第一方向-X延伸，且電性耦接到接地面120。輻射支路250係設置於表面E1上，並往相對於第一方向-X之第二方向+X延伸，且電性耦接到輻射支路240。寄生輻射件260係設置於表面E1上，並電性耦接到接地面120。在本發明一實施例中，輻射支路240的一短路點P1係經由金屬線VA1電性耦接到接地面120，而寄生輻射件260的一短路點P2則經由金屬線VA2電性耦接到接地面120。在本發明較佳實施例中，輻射支路240係至少部份地圍繞該饋入部230，而輻射支路250係至少部份地圍繞寄生輻射件260。

如第2B圖所示，在本發明一實施例中，輻射支路240可以包括U形件241和L形件242。為了節省設計空間，多頻天線200改用L形件242取代I形件來增加輻射支路240的長度。L形件242的一端電性耦接到U形件241和輻射支路250，而L形件242的另一端(即短路點P1)則電性耦接到接地面120。在本發明較佳實施例中，饋入部230大致上為L形，輻射支路250大致上為U形，而寄生輻射件260則大致上為L形。相似地，為了能交互耦合以形成一迴圈天線，饋入部230和輻射支路240之間之最短距離(即距離D1)必須小於或等於0.5mm。在本發明一實施例中，距離D1可以等於0.4mm。基板110可以是介電常數約為4.3的FR4板材，而基板110的厚度可以是0.8mm。

在元件尺寸方面，饋入金屬部的總長度約為27mm；輻射支路240的總長度約為80mm；輻射支路250的總長度約為68mm；寄生輻射件260的總長度約為20mm；而接地面120的長度約為180mm，寬度約為110mm。天線本體部分(不包括接地面120和接地面120上的基板110之一部分)之長度約為75mm，寬度約為14mm，而高度約為0.8mm。值得注意的是，以上元件尺寸僅為舉例，使用者可以根據所需頻帶，自由地調整所有元件尺寸。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之多頻天線100之折返損失(Return Loss)圖，其中橫軸代表操作頻率(單位：MHz)，而縱軸代表折返損失(單位：dB)。當饋入信號由饋入點PF進入時，多頻天線100可以被激發而產生頻帶FB1、FB2。饋入部130、輻射支路140，以及輻射支路150係共同激發以產生低頻的頻帶FB1。另外，饋入部130、輻射支路140，以及寄生輻射件160係共同激發以產生高頻的頻帶FB2。在本發明較佳實施例中，頻帶FB1約介於700MHz和960MHz之間，而頻帶FB2約介於1710MHz和2690MHz之間。多頻天線200的折返損失圖和多頻天線100的非常相似，而涵蓋的頻帶也相同，在此不再重複說明。值得注意的是，使用者亦可透過改變元件長度、基板厚度或(且)介電常數來調整天線的操作頻帶，而不限於以上所述之頻帶範圍。

第4A、4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之多頻天線200之輻射效率(Radiation Efficiency)圖，其中橫軸代表操作頻率(單位：MHz)，而縱軸代表輻射效率之百分比。如第4A圖所示，多頻天線200在低頻頻帶(即LTE700/GSM850/900等3個頻帶)的輻射效率約為40%到68%之間。如第4B圖所示，多頻天線200在高頻頻帶(即GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500等5個頻帶)的輻射效率約為40%到80%之間。以上輻射效率已經可以符合一般行動裝置的需求。多頻天線100的輻射效率圖和多頻天線200的相似，在此不再重複說明。

本發明提供的天線能夠涵蓋LTE700/GSM850/900和GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500共8個頻帶，其體積很小，可應用於具有通訊功能的行動裝置，例如：手機、平板電腦。另外，本發明的天線可以設置於軟性電路板(Flexible Printed Circuit Board，FPBC)，或是以雷雕(Laser Direct Structuring，LDS)技術製成。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200．．．多頻天線

110．．．基板

120．．．接地面

130、230．．．饋入部

140、150、240、250．．．輻射支路

141、241．．．U形件

142．．．I形件

160、260．．．寄生輻射件

242．．．L形件

D1．．．距離

E1、E2．．．表面

P1、P2．．．短路點

PF．．．饋入點

VA1、VA2．．．金屬線

SS．．．信號源

-X．．．第一方向

+X．．．第二方向

第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之多頻天線之立體圖；

第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之多頻天線之俯視圖；

第2A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之多頻天線之立體圖；

第2B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之多頻天線之俯視圖；

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線之折返損失圖；

第4A圖係顯示根據本發明一實施例所述之多頻天線之輻射效率圖；

第4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之多頻天線之輻射效率圖。

100．．．多頻天線

110．．．基板

120．．．接地面

130．．．饋入部

140、150．．．輻射支路

160．．．寄生輻射件

D1．．．距離

E1、E2．．．表面

P1、P2．．．短路點

PF．．．饋入點

VA1、VA2．．．金屬線

SS．．．信號源

-X．．．第一方向

+X．．．第二方向

Claims (10)

1. 一種多頻天線，包括：一基板，具有一第一表面以及相對於該第一表面之一第二表面；一接地面，設置於該第二表面上；一饋入部，設置於該第一表面上，並具有一饋入點；一第一輻射支路，設置於該第一表面上，並往一第一方向延伸，且耦接到該接地面；一第二輻射支路，設置於該第一表面上，並往相對於該第一方向之一第二方向延伸，且耦接到該第一輻射支路；以及一寄生輻射件，設置於該第一表面上，並耦接到該接地面；其中，該第一輻射支路係至少部份地圍繞該饋入部，以及該第二輻射支路係至少部份地圍繞該寄生輻射件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該饋入部大致上為L形。
3. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該第一輻射支路包括：一U形件；以及一I形件，耦接到該U形件，並耦接到該接地面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該第一輻射支路包括：一U形件；以及一L形件，耦接到該U形件，並耦接到該接地面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該第二輻射支路大致上為U形。
6. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該寄生輻射件大致上為L形。
7. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該饋入部、該第一輻射支路，以及該第二輻射支路係共同激發產生一第一頻帶，而該第一頻帶約介於700MHz和960MHz之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該饋入部、該第一輻射支路，以及該寄生輻射件係共同激發產生一第二頻帶，而該第二頻帶約介於1710MHz和2690MHz之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該饋入部和該第一輻射支路之間之最短距離係小於或等於0.5mm。
10. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該基板的厚度為0.8mm。