TW480776B - Flat dual frequency band antennas for wireless communicators - Google Patents

Description

480776 五、發明說明（1) 發明領域 本發明一般相關於天線，並更特定於無線通訊裝置使用 的天線。 發明背景 無線電話秦)通常被引用為通訊終端，其提供無線通訊連 結到一或多個其他通訊終端。無線電話機可以用在多種不 同的應用上，包含蜂巢電話、地面行動電話（例如警察與 消防單位）以及衛星通訊系統。 典型的無線電話機包含一天線來傳送及/或接收無線通 訊信號。傳統土，單極與偶極天線可能是在不同無線電話 機應用中最廣泛採用的，因為它們的簡單性，寬頻帶響 應，廣泛的放射模式，以及低成本。 然而，無線電話機及其他的無線通訊裝置都在走向小型 化。確實的，許多同時期的無線電話機長度小於1 1 -1 2公 分。結果，無線電話機所利用的天線也要走向小型化。另 外，更迫切的無線電話機要能在寬廣的分開頻帶中運作， 以便要利用一個以上的通訊系統。例如，G S Μ (行動通訊的 全球系統）是一個數位行動電話系統，其一般運作在低頻 帶，例如介於8 8 0 Μ Η ζ與9 6 0 Μ Η ζ之間。D C S (數位通訊系 統）為一數位行動電話系統，其一般運作在介於1 7 1 0 Μ Η ζ 與1 8 8 0 MHz之間的高頻帶。 小的無線電話機天線典型的運作在窄頻帶中。結果，傳 統無線電話機天線可能很難在寬廣的分開頻帶上運作。再 者，當無線電話機天線變得較小時，其可在其中運作的頻

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帶通常會變得更窄。 螺旋天線逐漸被利用在掌上型無線電 多個頻帶之中。螺旋天線通常包人一、機上，其運作在 導零件。當螺旋天線的放射元二縝^螺旋樣式捲繞的傳 線的軸長可明顯的小於類似的單極:—軸捲繞，螺旋天 旋天線常在單極天線的長度不被允許時=度。因此，螺 所眾'，說天明二；”頻帶運作的傳統螺旋… 汴不 天、，泉5通带包含一天線饋送社播只 寄生元件8。放射元件7及寄生貝元^ ^山’放射元件7以及 -塑膠管或雷達罩9中。不幸的，螺：盍子10插入在 有：广特別在考慮到放射及寄生元件7、8的定 二狀天線也被利用在掌上型無線多 ，中：枝狀天線通常包含一對傳導性跡線，其 H:的基質上’且其從單一饋送點發散。圖2說明-後巧帶運作的傳統枝狀天線15。如圖2中所示，天 二A L—對曲折放射元件17a、17b分配其上的平 貝16。此曲折的放射元件17a、17b從電氣連接天線“ =二帽ί路的饋送點18發散。每個曲折的放射元 l7b組悲來在個別頻帶中共振。 士 ! ί L ί ΐ天線可以傳送及接收在對無線電話機運.作 :^乍的頻π中的電氣信號。再者，為了降低枝狀天線的 、7、合通常必須要壓縮每個放射元件的曲折樣式。不幸 的，當放射元件的曲折樣式變得更為壓縮，放 其中操作的頻帶通常變得更窄。 件了在 480776 五、發明說明（3) 因此，按照上面所提多頻帶無線電話機的需求以及這種 無線電話機的傳統天線的問題，存在對一可操作在多個廣 泛分開頻帶的小型無線電話機天線的需求。 發明概要 因此，本發明之一目的在提供小型天線給無線通訊器 用，例如無線電話機，其可以操作在多個寬廣分開的頻帶 中 。 本發明還有助於無線電話機的小型化。 本發明的這些及其他目的可由一天線提供，其具有連續 放射元件分配在一電介質基質表面上，其中連續放射元件 的曲折段被組態來彼此連結，藉之使天線在不同的第一及 第二頻帶中共振。此連續放射元件為一傳導跡線（例如， 銅跡線），其包含第一電氣連接到饋送點及反向空置端 點。 傳導跡線的第一曲折段從第一端點延伸到第一端點與空 置端點間的中間段。此中間段與傳導跡線第一端點間隔 開，最好小於或等於大約2公釐（mm )的距離。然而，中間 段與傳導跡線第一端點間的距離可隨著天線的幾何形狀以 及希望天線共振的共振頻率而變動。傳導跡線的第二曲折 段從中間段延伸到空置端點。傳導跡線第一與第二曲折.段 組態來彼此電氣連結，以便天線在兩個分別且不同的（也 就是，高與低）頻帶上共振。 傳導跡線有一實質固定的寬度，除了第一或第二曲折段 部份有增加寬度。有增加寬度的部份是調整參數，其影響

第7頁 480776 五、發明說明（4) 低與高頻帶兩者之頻帶及中心頻率。 根據本發明的另一個具體實例，傳導元件可分配在電介 質基質的第二表面上覆蓋並列的一或兩個傳導跡線第一與 第二曲折段。傳導元件組態來寄生的連結至少一個傳導跡 線第一與第二曲折段來藉之影響天線共振的頻帶與中心頻 率。 根據本發明的天線特別適合在利用多個頻帶之不同通訊 系統中的運作。再者，因為其小尺寸，可以在非常小的通 訊裝置中利用根據本發明的天線。另外，因為利用了小型 基質，根據本發明的天線可以比傳統的雙頻帶天線更易於 生產。 圖示簡述 圖1為組態給雙頻太無線電話運作用之傳統螺旋天線的 側面切面圖。 圖2為組態給雙頻太無線電話運作用之傳統枝狀天線的 平面圖。 圖3為示範性無線電話機的比例圖，根據本發明的天線 合併在其中。 圖4圖解說明可以讓無線電話機傳送及接收電信信號的 電子零件的傳統配置。 圖5為根據本發明一具體實例的天線之平面圖，其組態 給雙頻帶的無線電話機運作，其中第一曲折段部份有增加 的寬度。 圖6為根據本發明另一具體實例的天線平面圖，其組態

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飨 力口 _頻帶的無線電活機運作，其中第 的炙度。 為圖5 天線的平面圖，其傳導元 上，覆蓋並列的傳導跡線 的詳細 在將在之後參考隨附的圖 明的較佳具體實例。然而 形式並且不應架構限制於 這些具體實例可使本發明 遞本發明的範曰壽給熟習本 起見將層與區域的厚度加 類似的元件。可以理解的 考為在另一個元件之上” 元件上或也有介於其間的元件出現。 考為另一元件的I’直接上方"，沒有介 描述及說明的每個具體實 實例。 的第 表面 二曲折段的部份有增 件分配在電介質基質 第一曲折段。 本發明現 ★本發 中_介门 '，奇多不同 例"提供 反=榮的傳 將完 ^中，為簡泳 號碼參考到 質的元件參 再者，在此 形態的具體 示更完整 ’本發明 此說明的 更為徹底 技藝的人 以誇大。 當列如層 ’可以是 相反的， 於其間的 例也包含 的說明，其 可以具體舉 具體實例； 及完整，並 。在圖示 所有類似的 、區域或基 直接在另 ' 當一元件參 元件出現。 其互補傳導 現在參考圖3，說明根據本發明之天線可以合併在其中 的無線電話機2 0。所說明的無線電話機2 0的外殼2 2包含一 頂部24及一連結來形成空腔在其中的底部26。頂及底外.殼 2 4、2 6插入有鍵盤2 8 ’其包含複數個按鍵3 〇、顯示器 3 2及可以讓無線電話機2 〇傳送及接收無線電話機通訊信號 的電子零件（未顯示）。根據本發明的天線可以位在說明的 雷達罩3 4中。

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第10頁 卿776 五、發明說明（7) __ 機接收器，無線電話機的阻 點的阻抗。 几、、、匹配於傳輸線或饋送 傳統的無線電話機通常摄 配印刷電路板上的信號處理带連接到與位在内部分 要將天線與收發器間的： = ; =收發器的天 是，+〆 其個別阻抗實質的"匹配"^ „ ^ 电氣的調整來篩濾掉戋插、衿：^沙 ，也就 提供50歐姆（Ω)(或=補仏不希望的天線阻抗零件以 現在參考圖二I)阻抗值在饋送點上。 乂亏圖5及6 ’其說明柄诚士义 ▼天線50。所說明月根據本發明一具體實例的雙頻 對的第一與第“】=線5〇包含-電介質基質52，其有相 ΐ上52，如說明:。曲饋送點51分配在電介質基 第一表面52a。 、傳導跡線53分配在電介質基質 用來作為電介| A^ 氨，其為熟悉通m ί晉姑^特定較佳材料為1^4或聚硫亞 以利用不同的t ί t 技藝的那些人所習知的。然而，可 具體實例而言屯1!貝^料做電介質基質52。對於所說明的 4的電介質常 隶好私’丨貝基質5 2有一介於大約2到大約 電介質基質 。然而’可以理解的有不同電介質常數的 曲折的傳缘以在不背離本發明精神與意圖加以使用。 端點55的第〜$線53包含電氣的連接到饋送點及相對空.置 點51電氣的:端點54 °如熟習本技藝的人所知道的，饋送 中的RF電路咦接天線50到在無線通訊器，例如無線電話機 端點54】空紫第一曲折段56從第一端點54延伸到位於第一 二夏端點5 5間的中間段5 7。根據本發明一具體實

第11頁 480776 五、發明說明（8) 例，中間段5 7與傳導跡線第一端點間隔開距離&，其小於 或等於大約2公釐（mm)。位於中間段57與傳導跡線53的第 一端點5 4間的距離D〗是一個調整參數，其可以影燮第一 與第一曲折段56、58在其中共振的頻帶及中心頻率。第一 曲折段58從中間段57延伸到空置端點55。 傳導跡線弟一與第二曲折段5 6、5 8可以有相等或不同的 私氣長度。苐一與第一曲折段5 6、5 8被組態來彼此電氣連 結，如此建立兩個分開且不同（也就是，高與低）頻帶。中 間段57可以與第一及第二曲折段56、58連結來建立兩個分 開且不同的頻帶。例如，傳導跡線的不同段可加以組熊來 共振在824 MHz與9 6 0 MHz之間（也就是低頻帶）以及在^ 1—710 MHz與1 9 9 0 MHz之間（也就是，高頻帶）。如熟悉本 藝的人所熟知的，術語”連結，，參考到結合兩個或多^電路 或糸統，如此功率或信號資訊可以從一處轉移到另一严。 在圖5的說明性具體實例，傳導跡線53有一實 <

%’除了第-曲折段56的-部份56a，其寬度為W2、A/傳度 =的剩餘段寬度％。部份56a可由傳導跡少 份填滿傳導材料的相鄰部份形成。 W 第類：Γ的，傳導跡線有-實質的固定寬度Wi，除了 第二曲折段ς P上A 丄 ^ 1 I示ί 的剩餘段之Uw— ^份58a ’其寬度為Α於傳導跡線53 填滿傳導材部份…可由傳導跡線53的至少部份 別部份…之寬^1^部份形成。卜曲折段56(圖5)的個 整兩個丘捂,♦度;2疋一個調整參數，可以對之調整以調 ，、振頻V的頻帶及中心頻率。類似的，第二曲折段 五、發明說明（9) — ---〜-——一 58的個別部份58a寬度^是一個調整參數，可以對之調整 “ a周整兩询共振頻帶的頻帶及中心頻率。 ，ί在圖7中說明的另一個具體實例，一傳導元件60分 =八弘2質基質52的第二表面52b上。最好，此备導元件 皇二配，介質基質第二表面52b上覆蓋並列的〆或兩個 =跡線第一與第二曲折段56、58，（以及中間段57)。此 斤-牛6 〇被組態來寄生地連結至少一個傳導跡線第一與 ^ =折456、58，藉之影響一或兩者的第一與第二曲折 ^在^卞共振的頻帶及中心頻率。傳導元件60的大小是一 個调正茶數，可以對之調整來調整第一與第二西折段5 6、 5 8在其中共振的頻帶及中心頻率。 隨:5二所々，明第—與第二曲折段56、58的曲折樣式可以 土二外圍表面5 2 a的空間限制變動。中間段5 7可以與 專Λ第J而點5 4間隔開一小於或等於大約2公釐（mm )的 距離D1。 用作傳導跡線5 3的較佳傳導材料是銅。大體上，傳導3 、泉^的厚度在大約· 〇 5到1 · 〇 mm之間。如上述，天線5 0的 ，寬可藉由改變傳導跡線53的組態，個別部份56a及58a 6 見度&以及分配在第二表面52b上傳導元件60的位置及形 狀來調整。 GSM的低頻帶介於大約88 0 MHz與9 6 0 MHz之間，對應到 80 MHz的頻寬。amps (高等行動電話服務）的低頻帶介於 大約824 MHz及894 MHz之間，對應到70 MHz的頻寬。 PCS(個人通訊系統）的高頻帶介於大約1 8 5 0 MHz及1990

第13頁 480776 五、發明說明（ίο) MHz之間，對應到140 MHz的頻寬。DCS的高頻帶介於大約 丨1710 MHz及1880 MHz之間，對應到170 MHz的頻寬。因 此，對於充分操作在低頻帶（例如，GSM或AMPS)的無線電 話機天線，應該有介於大約70 MHz-80 MHz之間的頻寬。 類似的，對充分操作在高頻帶（例如，PCS或DCS)的無線電 話機天線，應該有介於大約140 MHz-170 MHz之間的頻 寬。 ' 下面表1說明圖5 - 7說明的天線可以達到的頻寬。 表 1

第14頁 _776 _776 五 、發明說明（11) ------—_ 第一或第二曲折段的部份寬度影響高與低頻帶兩者 及中心頻率的位置。傳導跡線寬度的這項增加的位見 度也決定出哪個頻帶（低或高）最受影響。 及長 藉由增加傳導跡線5 3的寬度，在此說明性的纟且能 w 圖5說明的第一曲折段56&的％到^，高頻帶與低^^ 的頻$都增加，如表1所說明的。類似的，藉由二:圖者、 ::ί二曲折段部份…中傳導跡線53從¥肩二頻V : 低頻π兩者的頻寬都增加。 、π — 可以理解的本發明並未限制在圖5 — 7所說明的1歸與 ^可以利用結合本發明之觀點的不同其有限 的的說明並不應架構為限制。（然本發明 = 的具體實例中許多的修改二： 的泛Ϊ i貝 離本發明的創新教授及優點。因此，所有 所定義2改都應包含在本發明的範疇中，如申請專利範圍 應架槿主KP 口此，可以理解到耵文係為本發明的說明而不 體實例的：：在所揭示的特定具體實例上，而對所揭示具 申請專利範圍的5及ΐ他：具體實例，都企圖包含在後附 義，而專利# η寿中。本發明由下面的申請專利範圍定 寻和乾圍的相等物應包含在其中。

Claims (1)

1. 480776 六、申請專利範圍 1. 一種多頻帶天線，其包含： ! 一包含相對之第一與第二表面的電介質基質； ! 一分配再電介質基質上的饋送點；以及 一分配在電介質基質第一表面上具實質固定第一寬度 的曲折傳導跡線，其包含： 一電氣連接到饋送點及相對空置端點的第一端點； 一介於第一端點與空置端點之間的中間段； 一從第一端點延伸到中間段的第一曲折段； 一從中間段延伸到空置端點的第二曲折段； 其中第一與第二曲折段被組態來電氣的彼此連結，如 此天線可在至少兩個分開且不同的頻帶中共振；以及 其中至少一個之傳導跡線第一與第二曲折段的部份有 大於第一寬度的第二寬度。 2. 如申請專利範圍第1項的多頻帶天線，其中的中間段 與傳導跡線第一端點間隔開一小於或等於2公釐（mm)的距 離。 3. 如申請專利範圍第1項的多頻帶天線，還包含一傳導 元件分配在電介質基質第二表面上，其中傳導元件被組態 來寄生的連結傳導跡線第一與第二曲折段的至少一個。 4. 如申請專利範圍第3項的多頻帶天線，其中傳導元件 分配在電介質基質第二表面上，覆蓋並列一個傳導跡線第 一與第二曲折段的至少一個。 5. 如申請專利範圍第1項的多頻帶天線，其中傳導跡線 第一與第二曲折段有不同的個別電氣長度。

   第16頁 480776 六、申請專利範圍 6. —種多頻帶天線，其包含： 一包含相對的第一與第二表面之電介質基質； 一分配在電介質基質上的饋送點；以及 一曲折傳導跡線，其在電介質基質第一表面上有實質 固定的第一寬度，包含： 一電氣連接到饋送點及相對空置端點的第一端點； 一介於第一端點與空置端點間的中間段，其中的中 間段與傳導跡線第一端點間隔開小於或等於大約2公釐 (mm)的距離； 從第一端點延伸到此中間段的第一曲折段； 從中間段延伸到空置端點的第二曲折段； 其中第一與第二曲折段被組態來彼此電氣連結，如 此天線在至少兩個分開且不同的頻帶中共振； 其中傳導跡線第一與第二曲折段的至少一個的部份有 大於第一寬度的第二寬度；以及 分配在電介質基質第二表面上的傳導元件，其中傳導 元件被組態來寄生連接傳導跡線第一與第二曲折段的至少 一個。 7. 如申請專利範圍第6項的多頻帶天線，其中的傳導元 件分配在電介質基質第二表面上，覆蓋並列傳導跡線第一 與第二曲折段的至少一個。 L如申請專利範圍第6項的多頻帶天線，其中傳導跡線 第一與第二曲折段有不同的個別電氣長度。 9. 一種無線通訊器，其包含：

   第17頁 480776 六、申請專利範圍 一外殼，組態來封住發射與接收無線通訊信號的收發 器；以及 電氣連接此收發器的多頻帶天線，其包含： 一包含相對第一與第二表面的電介質基質； 一分配在電介質基質上的饋送點；以及 曲折傳導跡線’其有分配在電介質基質第一表面上 的實質固定之第一寬度，其包含： 、 一電氣連接到饋送點及相對空置端點的第一端點； 一介於第一端點與空置端點之間的中間段 一從第-一端點延伸到中間段的第一曲折段 ::間段延伸到空置端點的段， 此天魂名兩伽八叫 折段被組態來彼此電氣連結，如 天線在兩個分開且不同的 其中傳導跡線第一鱼/中/、振，以及 有大於第一寬度的第二寬度弟一曲折段的至少一個之部份 10·如申請專利範圍第 與傳導跡線第一端點間隔開的無線通訊器，其中的中間段 距離。 小於或等於大約2公釐（mm)的 11·如申請專利範圍第9項 件分配在電介質基質第二表的無線通訊器，還包含傳導元 寄生的連結傳導跡線第一 2，上’其中傳導元件被組態來 1 2 ·如申請專利範圍第i ^第二曲折段的至少一個。 件分配在電介質基質第—夺員的無線通訊器，其中傳導元 第一與第二曲折段的至少二面上’覆蓋並列一個傳導跡線 個。

   頁 O:\64\64993.ptd 480776 &'申請專利範圍 13.如申請專利範園第9項的無線通 弟一與第二曲折段有不同的個別電氣 1 4 · 一種無線通訊器，其包含· 一外殼，組態來封住發射與接收 器；以及 電氣連接此收發器的多頻帶天線 一包含相對第一與第二表面的 一分配在電介質基質上的饋送 一曲折傳導跡線，其有分配在 上的實質固定之第一寬度，其包含： • 一電氣連接到饋送點及相對 1½ ; 一介於第一端點與空置端點 此中間段傳導跡線第一端點間隔開一 釐（mm); 一從第一端點延伸到中 -從^間段延伸到』= 其中第一與第二曲折段被組 如此天線在兩個分開且不同的頻帶中 其中傳導跡線第_金第-曲 份有大於第一寬度的第二寬度；以及 一分配在電介質基質第二表面上 傳導元件被組態來寄生連結傳導跡線 至少一個。 訊器，其中傳導跡線 長度。 無線通訊信號的收啦 ，其包含： 電介質基質； 點；以及 電介質基質第 表面 空置端點的第一端 之間的中間段’其中 小於或等於大約2公 的第一曲折段； 的第二曲折段； 態來彼此電氣連結’ 共振； 折段的至少一個之部 的傳導元件，其中此 第一與第二曲折段的

   O:\64\64993.ptd 第19頁 480776 六、申請專利範圍 1 5.如申請專利範圍第1 4項的無線通訊器，其中傳導元 件分配在電介質基質第二表面上，覆蓋並列一個傳導跡線 第一與第二曲折段的至少一個。 1 6.如申請專利範圍第1 4項的無線通訊器，其中傳導跡 線第一與第二曲折段有不同的個別電氣長度。

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