TW201624840A - 多頻天線及具有該多頻天線的無線通訊裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種多頻天線，包括主天線、寄生天線及切換電路，所述主天線包括輻射部、饋入部、接地部及連接至輻射部及接地部的接地延伸路徑；所述切換電路電性連接至所述接地延伸路徑，用於切換不同的匹配電路至接地延伸路徑，以改變多頻天線的低頻諧振頻率；所述寄生天線與主天線間隔設置並耦合至所述主天線，用於激發高頻諧振模態。本發明還涉及一種具有所述多頻天線的無線通訊裝置。

Description

多頻天線及具有該多頻天線的無線通訊裝置

本發明涉及一種天線領域，尤其涉及一種多頻天線及具有該多頻天線的無線通訊裝置。

隨著無線通訊技術、資訊處理技術的迅速發展以及人們生活水準的日益提高，行動電話、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)等可攜帶型無線通訊裝置競相湧現，進入到千家萬戶，使消費者可隨時隨地享受到高科技帶來的種種便利，使得這些可攜帶型無線通訊裝置已成為現代人日常生活不可缺少的一部分。

在這些無線通訊裝置中，用來發射、接收無線電波以傳遞、交換無線電訊號的天線裝置，無疑是無線通訊裝置中最重要的元件之一。習知單頻天線裝置不能滿足人們對多頻段無線通訊裝置的需求，因此，為了滿足使用者對多頻段無線通訊裝置的需求，需要採用多頻段天線裝置。然而，習知的多頻段天線往往頻寬不夠寬，不易同時滿足多種不同頻段的通訊系統的要求。

鑒於以上情況，有必要提供一種具有較寬頻寬的多頻天線。

另，還有必要提供一種具有所述多頻天線的無線通訊裝置。

一種多頻天線，包括主天線、寄生天線及切換電路，所述主天線包括輻射部、饋入部、接地部及連接至輻射部及接地部的接地延伸路徑；所述饋入部用於饋入電流訊號；所述接地部用於為多頻天線提供接地；所述切換電路電性連接至所述接地延伸路徑，用於切換不同的匹配電路至接地延伸路徑，以改變多頻天線的低頻諧振頻率；所述寄生天線與主天線間隔設置並耦合至所述主天線，用於激發高頻諧振模態。

一種無線通訊裝置，包括電路基板及多頻天線，所述多頻天線包括主天線、寄生天線及切換電路，所述主天線包括輻射部、饋入部、接地部及連接至輻射部及接地部的接地延伸路徑；所述饋入部用於饋入電流訊號；所述接地部用於為多頻天線提供接地；所述切換電路電性連接至所述接地延伸路徑，用於切換不同的匹配電路至接地延伸路徑，以改變多頻天線的低頻諧振頻率；所述寄生天線與主天線間隔設置並耦合至所述主天線，用於激發高頻諧振模態；所述饋入部及接地部均電性連接至所述電路基板。

所述的多頻天線藉由切換電路切換不同的匹配電路至接地延伸路徑，以改變多頻天線的低頻諧振頻率並增加低頻頻寬。同時，所述寄生天線與主天線耦合至所述主天線，可以激發一高頻諧振模態，增加了多頻天線的高頻頻寬。

100‧‧‧無線通訊裝置

10‧‧‧電路基板

30‧‧‧載體

31‧‧‧第一表面

32‧‧‧第二表面

33‧‧‧第三表面

200‧‧‧多頻天線

201‧‧‧主天線

202‧‧‧寄生天線

203‧‧‧切換電路

21‧‧‧饋入部

22‧‧‧接地部

23‧‧‧輻射部

24‧‧‧接地延伸路徑

G‧‧‧連接點

241-246‧‧‧第一至第六延伸臂

230‧‧‧公共分支

25‧‧‧第一輻射分支

26‧‧‧第二輻射分支

251‧‧‧第一輻射臂

252‧‧‧第二輻射臂

253‧‧‧第三輻射臂

261‧‧‧第四輻射臂

262‧‧‧第五輻射臂

263‧‧‧第六輻射臂

2021‧‧‧第一寄生部

2022‧‧‧第二寄生部

2023‧‧‧第三寄生部

11‧‧‧射頻開關

C1-Cm‧‧‧電容

L1-Ln‧‧‧電感

圖1為本發明較佳實施方式的無線通訊裝置的立體示意圖。

圖2為圖1所示無線通訊裝置在另一視角下的立體示意圖。

圖3為圖1所示無線通訊裝置的多頻天線的切換電路的電路圖。

圖4為圖1所示無線通訊裝置的多頻天線在其切換電路的不同切換狀態下的返回損失模擬測試圖。

圖5為圖1所示無線通訊裝置的多頻天線在其切換電路的不同切換狀態下的天線效率模擬測試圖。

請參閱圖1，本發明較佳實施方式的無線通訊裝置100可以是但不限於手機、平板電腦。無線通訊裝置100包括電路基板10、多頻天線200及載體30。多頻天線200電性連接至電路基板10並設置於載體30上。多頻天線200包括主天線201、寄生天線202及切換電路203(如圖3所示)。主天線201包括饋入部21、接地部22、輻射部23及接地延伸路徑24。饋入部21及接地部22均電性連接至電路基板10，分別用於饋入訊號及為天線提供接地。接地延伸路徑24連接至接地部22及輻射部23，接地延伸路 徑24包括一連接點G。寄生天線202與主天線201耦合並激發高頻諧振模態以增加高頻頻寬。切換電路203電性連接至連接點G，用於切換不同的匹配電路至接地延伸路徑24，以改變多頻天線200的低頻諧振模態從而增加多頻天線200的低頻頻寬。

如圖1所示，饋入部21及接地部22均呈微帶狀，二者相鄰且平行設置，並位於同一平面。在本實施方式中，載體30包括第一表面31、平行於第一表面31的第二表面32以及垂直連接於第一表面31及第二表面32的第三表面33。饋入部21及接地部22均設置於該第一表面31。在其中一個實施方式中，載體30的高度，即，第一表面31的寬度大致為4毫米(mm)，亦即，饋入部21及接地部22的長度為4mm。饋入部21與接地部22之間的距離大致為1.5mm。

接地延伸路徑24呈曲折微帶狀，其主要設置於載體30的第三表面33上。在本實施方式中，接地延伸路徑24包括均呈帶狀的第一至第六延伸臂241、242、243、244、245、246。第一延伸臂241設置於第一表面31，並平行於饋入部21及接地部22設置；接地部22設置於饋入部21與第一延伸臂241之間。連接點G設置於第一延伸臂241的末端。第二至第六延伸臂242、243、244、245、246設置於第三表面33上。其中，第二延伸臂242及第四延伸臂244由第三延伸臂243其中一側的兩端分別垂直延伸而成，且第二延伸臂242及第四延伸臂244相互平行且間隔設置。第二延伸臂242遠離第三延伸臂243的一端連接至輻射部23。第五延伸臂245垂直連接於第四延伸臂244與接地部22之間。第六延伸臂246垂直連接至第三延伸臂243的另一側與第一延伸臂241之間。在其中一個實施方式中，第六延伸臂246與第五延伸臂245之間的距離大致為23.5mm。可以理解，在其他實施方式中，接地延伸路徑24並不限於本實施方式的第一至第六延伸臂241-246的結構，還可以為其他曲折微帶結構。

請參閱圖2，輻射部23包括公共分支230、第一輻射分支25以及第二輻射分支26。公共分支230連接至饋入部21及接地延伸路徑24。第一輻射分支25及第二輻射分支26均由公共分支230延伸而成，並朝向公共分支230的其中一側延伸而成。第一輻射分支25間隔設置於第二輻射 分支26與接地延伸路徑24之間，且第一輻射分支25的電氣長度長於第二輻射分支26的電氣長度。寄生天線202鄰近主天線201設置，並位於所述公共分支230的另一側。如此，當饋入部21饋入電流訊號後，第一輻射分支25可以激發出一低頻諧振模態，同時產生該低頻諧振模態的三倍頻模態；而第二輻射分支26可以與第一輻射分支25耦合並產生一第一高頻諧振模態；寄生天線202由主天線201耦合饋點，以與主天線201耦合產生一第二高頻諧振模態。

具體地，在本實施方式中，公共分支230呈帶狀，其設置於第三表面33上。公共分支230的一端垂直連接於饋入部21，另一端連接至第一輻射分支25及第二輻射分支26；且公共分支230一側的大致中部位置垂直連接至接地延伸路徑24的第二延伸臂242。

第一輻射分支25為曲折微帶線，在本實施方式中，其包括第一輻射臂251、第二輻射臂252及第三輻射臂253。第一輻射臂251呈長條狀，其一端垂直連接至公共分支230，另一端垂直連接於第二輻射臂252及第三輻射臂253。第一輻射臂251平行於接地延伸路徑24的第二延伸臂242，在其中一個實施方式中，第一輻射臂251與第二延伸臂242之間的寬度大致為1.4mm。第二輻射臂252與第一輻射臂251均設置於載體30的第三表面33上，且第二輻射臂252的寬度大於第一輻射臂251的寬度。在其中一個實施方式中，第二輻射臂252與第一輻射臂251的總長度大致為45mm。第三輻射臂253位於載體30的第二表面32上，第三輻射臂253的寬度大於第一輻射臂251的寬度。

第二輻射分支26為曲折微帶線，其設置於載體30的第二表面32上。在本實施方式中，第二輻射分支26包括依次連接而成的第四輻射臂261、第五輻射臂262及第六輻射臂263。第四輻射臂261大致呈“L”形，其一端垂直連接至公共分支230，另一端朝向第一輻射臂251垂直延伸形成第五輻射臂262。第六輻射臂263間隔平行於第一輻射臂251，且第六輻射臂263背離第一輻射臂251的一側的大致中部位置垂直連接至第五輻射臂262。在其中一個實施方式中，第六輻射臂263的長度大致為13.5mm，第六輻射臂263與第一輻射臂251之間的距離大致為1mm。藉由調節第六 輻射臂263的長度，可以微調第一高頻諧振模態。

請結合參閱圖1及圖2，寄生天線202呈曲折微帶狀，且分佈於載體30的第一表面31、第二表面32及第三表面33。在本實施方式中，寄生天線202包括依次連接的第一寄生部2021、第二寄生部2022及第三寄生部2023。第一寄生部2021呈矩形帶狀，其設置於載體30的第一表面31，且與接地部22對稱設置於饋入部21的相對兩端。第一寄生部2021電性連接至電路基板10，以藉由電路基板10接地。第二寄生部2022大致呈曲折微帶狀，其設置於第三表面33上，並鄰近公共分支230設置。在本實施方式中，第二寄生部2022大致呈“Z”形。第三寄生部2023大致呈曲折微帶狀，其設置於第二表面32上，並鄰近第二輻射分支26設置。在本實施方式中，第三寄生部2023包括第一寄生臂2024及第二寄生臂2025。第一寄生臂2024大致呈“U”形，第二寄生臂2025大致呈矩形帶狀，其垂直連接於第二寄生部2022與第一寄生臂2024之間。在其中一個實施方式中，寄生天線202的總長度大致為33mm。

請參閱圖3，切換電路203包括射頻開關11、至少一個電容以及至少一個電感。射頻開關11電性連接至連接點G、所述至少一個電容及至少一個電感。所述至少一個電容及至少一個電感均接地處理。射頻開關11還直接接地處理。射頻開關11用於選擇性地將連接點G開路、短路，或者接入不同的電感或電容至連接點G，以形成不同的匹配電路接入至多頻天線200。在本實施方式中，切換電路203包括n個電感L1-Ln以及m個電容C1-Cm。n個電感L1-Ln具有不同的電感值。m個電容C1-Cm具有不同的電容值。射頻開關11分別藉由n個電感L1-Ln以及m個電容C1-Cm接地處理。如此，藉由射頻開關11的切換，即可改變連接至連接點G的電容值及電感值。

請參閱圖4，曲線N1表示當射頻開關11將1pF的電容連接至連接點G時，多頻天線200的返回損失模擬測試圖；曲線N2表示當射頻開關11將連接點G開路時，多頻天線200的返回損失模擬測試圖；曲線N3表示當射頻開關11將15nH的電感連接至連接點G時，多頻天線200的返回損失模擬測試圖。由圖4可看出，當射頻開關11將連接點G電性連 接至值為1pF的電容時，第一輻射分支25激發的低頻諧振模態諧振於700MHz附近；當射頻開關11將連接點G直接開路時，第一輻射分支25激發的低頻諧振模態諧振於750-850MHz附近；當射頻開關11將連接點G連接至值為15nH的電感時，第一輻射分支25激發的低頻諧振模態諧振於920MHz附近。由此可見，藉由切換電路203的切換，可以調節多頻天線200在低頻的操作頻率，從而增加低頻頻寬。此外，由圖4可看出，無論連接點G是連接至15nH的電感、1pF的電容還是直接開路，多頻天線200均可諧振於1750MHz附近、2350MHz附近以及2650MHz附近。因此，多頻天線200的操作頻段可涵蓋低頻頻段704-960MHz以及高頻頻段1710-2690MHz，具有較寬的低頻頻寬及高頻頻寬。

請參閱圖5，曲線M1表示當射頻開關11將連接點G開路時，多頻天線200的天線效率模擬測試圖；曲線M2表示當射頻開關11將15nH的電容連接至連接點G時，多頻天線200的天線效率模擬測試圖；曲線M3表示當射頻開關11將1pF的電容連接至連接點G開路時，多頻天線200的天線效率模擬測試圖。由圖5可看出，無論連接點G是連接至15nH的電感、1pF的電容還是直接開路，多頻天線200在低頻頻段704-960MHz的效率均大於-4dB，高頻頻段1710-2690MHz的效率均大於-3dB，符合天線設計要求。

以上所述，僅為本發明的較佳實施例，並非是對本發明作任何形式上的限定。另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其它變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。

100‧‧‧無線通訊裝置

10‧‧‧電路基板

30‧‧‧載體

31‧‧‧第一表面

32‧‧‧第二表面

33‧‧‧第三表面

200‧‧‧多頻天線

201‧‧‧主天線

202‧‧‧寄生天線

21‧‧‧饋入部

22‧‧‧接地部

23‧‧‧輻射部

24‧‧‧接地延伸路徑

G‧‧‧連接點

241-246‧‧‧第一至第六延伸臂

230‧‧‧公共分支

Claims (10)

1. 一種多頻天線，包括主天線，其改良在於：該多頻天線還包括寄生天線及切換電路，所述主天線包括輻射部、饋入部、接地部及連接至輻射部及接地部的接地延伸路徑；所述饋入部用於饋入電流訊號；所述接地部用於為多頻天線提供接地；所述切換電路電性連接至所述接地延伸路徑，用於切換不同的匹配電路至接地延伸路徑，以改變多頻天線的低頻諧振頻率；所述寄生天線與主天線間隔設置並耦合至所述主天線，用於激發高頻諧振模態。
2. 如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中所述主天線還包括公共分支、第一輻射分支及第二輻射分支，所述公共分支連接至所述饋入部及接地延伸路徑，所述第一輻射分支及第二輻射分支均由公共分支延伸而成，並朝向共同分支的其中一側延伸而成；所述第一輻射分支間隔設置於所述接地延伸路徑與所述第二輻射分支之間；所述寄生天線鄰近所述主天線設置，並位於所述公共分支的另一側。
3. 如申請專利範圍第2項所述的多頻天線，其中所述第一輻射分支的電氣長度大於所述第二輻射分支的電氣長度；所述第一輻射分支用於激發出一低頻諧振模態，同時產生該低頻諧振模態的三倍頻模態；所述第二輻射分支用於與第一輻射分支耦合並產生一第一高頻諧振模態；所述寄生天線由所述主天線饋電，以與所述主天線耦合產生一第二高頻諧振模態。
4. 如申請專利範圍第2項所述的多頻天線，其中所述切換電路包括射頻開關、至少一個電容以及至少一個電感；所述射頻開關電性連接至所述接地延伸路徑、所述至少一個電容及至少一個電感；所述至少一個電容及至少一個電感均接地處理；所述射頻開關用於選擇性地將所述接地延伸路徑開路、短路，或者接入不同的電感或電容至所述接地延伸路徑。
5. 如申請專利範圍第2項所述的多頻天線，其中所述接地延伸路徑呈曲折微帶狀，其包括均呈帶狀的第一至第六延伸臂；所述第一延伸臂與所述饋入部及接地部共面，並平行於饋入部及接地部，所述第一延伸臂連接至所述切換電路；所述第二至第六延伸臂所在平面垂直於所述第一延伸臂所在平面；所述第二延伸臂及第四延伸臂由第三延伸臂其中一側的兩端分別垂直延伸而成，且第二延伸臂及第四延伸臂相互平行；所述第二延伸臂遠離 第三延伸臂的一端連接至所述輻射部；所述第五延伸臂垂直連接於第四延伸臂與接地部之間；所述第六延伸臂垂直連接至第三延伸臂的另一側與第一延伸臂之間。
6. 如申請專利範圍第2項所述的多頻天線，其中所述公用分支呈帶狀，其所在平面垂直於所述饋入部所在平面；所述公共分支一端垂直連接至所述饋入部，另一端連接至第一輻射分支及第二輻射分支。
7. 如申請專利範圍第6項所述的多頻天線，其中所述第一輻射分支為曲折微帶線，其包括第一輻射臂、第二輻射臂及第三輻射臂；所述第一輻射臂一端垂直連接至所述公共分支，另一端垂直連接於第二輻射臂及第三輻射臂；所述第一輻射臂及第二輻射臂與所述公共分支共面；所述第三輻射臂連接於所述第二輻射臂，且所述第三輻射臂所在平面垂直於所述第二輻射臂所在平面。
8. 如申請專利範圍第7項所述的多頻天線，其中所述第二輻射分支為曲折微帶線，其包括依次連接而成的第四輻射臂、第五輻射臂及第六輻射臂；所述第四輻射臂大致呈“L”形，其一端垂直連接至公共分支，另一端朝向所述第一輻射臂垂直延伸形成第五輻射臂；所述第六輻射臂間隔平行於所述第一輻射臂，且第六輻射臂背離第一輻射臂的一側的大致中部位置垂直連接至所述第五輻射臂。
9. 如申請專利範圍第6項所述的多頻天線，其中所述寄生天線呈曲折微帶狀，其包括依次連接的第一寄生部、第二寄生部及第三寄生部；所述第一寄生部與所述饋入部及接地部共面，且與接地部對稱設置於饋入部的相對兩端；所述第一寄生部用於接地；所述第二寄生部大致呈曲折微帶狀，其與所述公共分支共面，並鄰近公共分支設置；所述第三寄生部呈曲折微帶狀，其與所述第二輻射分支共面，並鄰近第二輻射分支設置。
10. 一種無線通訊裝置，包括電路基板，其改良在於：所述無線通訊裝置還包括如申請專利範圍第1-9任一項所述的多頻天線，所述饋入部及接地部均電性連接至所述電路基板。