TWI240450B

TWI240450B - Antenna set

Info

Publication number: TWI240450B
Application number: TW092130452A
Authority: TW
Inventors: Ping-Xi Cheng; He-Jun Chang
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-09-21
Also published as: US20050093752A1; TW200515642A; US7161543B2

Description

1240450 五、發明說明（1) 一、【發明所屬之技術領域】本發明係關於一種天線與天線組，供使用於行動電子裝置。二、【先前技術】行動電話出現之後，便受到人們的歡迎，漸漸地，行動通訊變成了人們生活的一部份。愈來愈多的電子裝置具備了行動通訊的功能，例如個人數位助理、筆記型電腦、平板電腦等等，甚至連消費性電子用品也具備了行動通訊之功能。在任一行動電子裝置中，天線皆為一關鍵元件。而如何減少天線的尺寸、增加天線的效能並使天線的輻射儘可能地為全向性，一直是研究發展的目標。在美國專利號第6，1 6 6，6 9 4號中，提出一種内建式的微型雙頻天線，供使用於行動通訊裝置。在此發明中，兩個不同長度之螺旋型懸臂（s p i r a 1 a r m s )用以接收兩個頻帶的訊號，並可保持天線之微小尺寸。而在美國專利號 6, 40 7, 7 1 5號中，係利用平板（Plate)結構，其中一平板用以接地，而在另一平板上具有懸臂結構以接受與發射信號0 另外，美國專利號第6, 4 1 4, 64 2號中所提出之開槽天線（s 1 〇 t a n t e η n a )，結構中具有兩個互相垂直的部分，供設置於行動電子裝置内之角落區域。此設計中，開槽結構

1240450 五、發明說明（2) 亦具有一垂直轉折之部分，使得天線之輻射具有多個方向，減少收訊之死角。在美國專利號第6, 33 9, 4 0 0號中，提供一種行動電子裝置之天線配置，其中使用兩支天線，獨立設置於行動電子裝置内之不同位置，並具有不同之輻射軸向。此設置除了可避免單一天線損壞而導致整個通訊功能全面停止外，亦可降低行動裝置内其他元件在特定方向所造成之天線阻隔（b 1 〇 c k a g e )，使得兩支天線疊加後之輻射趨向於全向性。因此，一供行動電子裝置使用之微型雙頻天線，將是被期待的，此外，若是具有更趨近全向性的天線輻射，且製作簡單與組裝容易，將更具有優勢。三、【發明内容】本發明之一目的在於提供一種供行動電子裝置使用之天線。本發明之一另一目的在於提供一種天線組，供行動電子裝置使用，並具有一趨近全向性之輻射分布。本發明提出一種天線組，係固定於一裝置上，包含一第一天線單元，一第二天線單元與一基座。此第一天線單元具有一第一接地端與一第一天線輻射分布，此第二天線單元，具有一第二接地端與一第二天線輻射分布，此基座

1240450 五、發明說明（3) 供固定此第一天線單元與此第二天線單元於此裝置，其中，在此基座上排列此第一天線單元與此第二天線單元，使此第一天線輻射分布與此第二天線輻射分布之疊加趨近為全方向性，且此基座與此第一接地端與此第二接地端連結，亦供做為此第一天線單元與此第二天線單元之一共同接地端。依據本發明之一實施例而提出一種雙頻天線，係包含一基座、一第一頻率天線、及一第二頻率天線。此第一頻率天線具有一第一 L型結構、一第二L型結構與一饋入點，此第一L型結構具有一第一邊與一第二邊，此第二邊具有一第一長度，供發射及接收一第一頻率之信號，此第二L 型結構亦具有一第一邊與一第二邊，其中，此第一 L型結構之第一邊與此基座於一第一連接點相互垂直連接，此第一 L型結構之第二邊平行於此基座之一邊，而此第二L型結構之第一邊與此第一 L型結構之第二邊於一第二連接點相連結，此饋入點位於此第一 L型結構之第二邊上且與此第二連接點之間相距一第一預定距離。此第二頻率天線則另外包含一第三L型結構以負責接收第二頻率的信號。此第一頻率天線更包含一接地點，係位於此基座之一邊上，此接地點與此第一連接點之間的距離約等於此第一長度，其中，此第一 L型結構、此基座之一邊、此接地點與此饋入點可界定出一開槽結構，此開槽結構亦供發射及

第9頁 1240450 五、發明說明（4) 接收此第一頻率之信號四、【實施方式】 =明之天線與天線組，係使用於筆記型電腦、個人數位助理、或平板電腦等等。熟知技藝者應可知，本發明之天線與天線組，供接收至少一頻帶之訊號’為說明之目的，此頻帶皆以其中心、頻率為代表，以下之第-頻率及第二頻率分別代表這兩個頻帶。此外，為便於說明技術内容，下文將先解釋第一頻率接收/發射的結構，然後加入第二頻率接收/發射的描述，最後才說明天線組的構造。第1圖為根據本發明之一實施例之天線丨〇〇示意圖。天線100包含一基座102、一第一L型結構1〇4、一第二^型結構10614 饋入點，此第一l型結構1〇4具有一第一邊 110與一第二邊112，此第二邊112具有一第一長度，此第二L型結構1 〇 6，供發射及接收一第一頻率之信號，具有一第一邊114與一第二邊116，此饋入點丨〇8，供信號饋入，其中’此第一邊11〇與此基座1〇2於一第一連接點118相互垂直連接’此第二邊112平行於此基座1〇2之一邊，而此第二L型結構106之第一邊114與此第一L型結構之第二邊112 於一第二連接點1 2 〇相連結。

第二L型結構1 〇 β可視為一倒ρ型天線之一部份或為一

第10頁 1240450 五、發明說明（5) 單極天線，而此饋入點1〇8位於此第一L型結構1〇4之第二邊112上且與此第二連接點12〇之間相距一第一預離，使得此饋入點108與此第二L型結構第二邊116之末端之間，具有兩個轉折。而在天線原理的運作上，此種設計可使天線之輪射更趨向全向性。此外，此第二L型结構第二邊1 1 6之長度約為此第一頻率所對應波長之四分之一，而第一L型結構1〇4作為一匹配橋（matching bridge)，因此可接收與發射此第一頻率之信號，此外，本實施例中之接地點1 2 2 ’位於此基座1 〇 2之一邊上，此接地點與此第一連接點11 8之間的距離約等於此第一長度。因此，此第一[型結構1 0 4、此基座之一邊、此接地點1 2 2與此饋入點1 〇 8可界定出一開槽結構，此開槽結構供發射及接收一頻率之信號，若此第一長度約為此第一頻率所對應波長之二分之一，則此開槽結構供發射及接收此第一頻率之信號，亦即，在此實施例中，此第二L型結構1 0 6與此開槽結構皆可用以發射及接收此第一頻率之信號，進而增加信號發射及接收之效率。在另一實施例中，此第二L型結構1 0 6與此開槽結構所發射及接受之第一頻率信號屬於IEEE 802· 1 la之頻帶（5. 1 5GHz〜5. 72 5GHz)。在另一實施例中，可設計使此第二L型結構1 0 6之中心頻率與此開槽結構之中心頻率有所間隔，使得兩結構疊加所發射及接收之頻帶之頻寬增加，可從IEEE 802. 1 1 a之頻帶至約7GHz之頻帶。第2圖所示之實施例為一雙頻天線示意圖，其中，天

1240450 五、發明說明（6) - 線200更包含一第三L型結構2 0 2，此第三l型結構2〇2具有一第一邊204與一第二邊20 6，其中，此第三L型結構之第一邊204連接此第一L型結構104之第二邊112於一第三連接點208，此第三L型結構第二邊20 6之長度約為此第二頻率所對應波長之四分之一。因此可供發射及接收一第二頻率之信號。在此實施例中，此第三連接點2 〇 8與此第二連接點1 2 0之距離為一弟·一預定距離，此設計可減少第一頻率化號與弟一頻率# 5虎之互相干擾。在一實施例中，此第三 L型結構2 02發射及接受之第二頻率信號屬於IEEE 8〇2」ib 之頻帶（2· 4GHz 〜2. 5GHz)。上述之雙頻天線亦可實施於行動電話裝置，其中此第一頻率與此第二頻率可屬於GSM頻段（約900MHz)與DCS頻段 (約1 800MHz)，習知技藝者應可在不脫離本發明之精神與範圍下，將此雙頻天線實施於其他包含一高頻段與一低頻段的組合’例如：GSM 與 PCS(Personal Communi cations Services) 、 GSM 與WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 、 DCS 與WCDMA 、 GSM 與GPS(Global P o s i t i ο n i n g S y s t e m)、或 G S M 與 I S M (T h e I n d u s t r i a 1，

Scientific and Medical band) 〇第3圖為根據本發明之一實施例之天線組示意圖。此天線組3 0 0 ’係固定於一裝置上，包含一第一天線單元 302，一第二天線單元3〇4與一基座3〇β。此裝置可為行動

第12頁 1240450 五、發明說明（7) 電话、筆兄型電腦、平板電腦、或個人數位助理等等。此第一天線單元3 〇2具有一第一接地端3 08與一第一天線輻射分布，此第二天線單元3〇4，具有一第二接地端與一第二天線輻射分布，此基座3〇6供固定此第一天線單元3〇2與此第二天線單元3 04於此裝置，其中，在此基座3〇6上排列此第一天線單元30 2與此第二天線單元304，使此第一天線輻射分布與此第二天線輻射分布之疊加趨近為全方向性，且此基座3 0 6與此第一接地端3 〇 8與此第二接地端連结 3 1 0，亦供做為此第一天線單元3 〇 2與此第二天線單元3 〇 4 之一共同接地端。在一貫施例中，此第一天線單元3 〇 2與此第二天線單元3 0 4幾何結構相同，且此第一天線_輻射分布舆此第二天線輻射分布亦相同，於此基座3 〇 6上垂直排列此第一天線單兀3 0 4與此第二天線單元3 〇 4，使此第一天線輻射分布與此弟一天線輪射分布之疊加趨近於全方向性。此外，基座 3 0 6作為兩天線之共同接地端，則將此基座3 〇 6延异可提高天線效能。、罗、在另一實施例中，此第一天線單元3 〇 2與此第二天線單元3 0 4為結構相同之雙頻天線。此雙頻天線組可供接收 IEEE 802. 11a與IEEE 802. lib之信號，而此天線組3〇〇係以一模成型的方式製作，具有製作簡單與組裝容易的優點’可供固定於一具有無線通訊功能之平板電腦。而在其

第13頁 1240450 五、發明說明（8) 他實施例中，此天線組可供接收GSM與pcs、GSM與WCDMA、 DCS與WCDMA、GSM與GPS、或GSM與ISM等其中一頻段組合之訊號。第4圖係將本發明之雙頻天線組3 〇〇設置於一筆記型電腦上之示意圖。因為第一天線單元與第二天線單元相互垂直’使第一天線輪射分布與第二天線輻射分布之疊加趨近於全方向性。此外，作為兩天線之共同接地端基座可以電

性連接到筆記型電腦所使用之接地框架，可更進一步提高天線效能。第5圖則係本發明又一實施例之天線組構造。天線組 40 0包含第一天線單元402、第二天線單元404、及基座 40 6。此時第一天線單元4〇2與第二天線單元404各自為結構不相同之雙頻天線，第—天線單元4 〇 2係用來發射與接收第一頻率及第二頻率之信號，而第二天線單元4 〇 4則可用來發射與接收第三頻率及第四頻率之信號。此時，天線組4 0 0即成為一四頻天線組。

一般而言’設置一個天線組便可以進行信號之接收發射。為了使輕射分布趨近於全方向性，本實施例中兩個天線組4 0 0 a與4 0 0 b ’如第6圖所示，分別設置在一筆記型電腦上之兩個不同角落。此時，因為天線單元4 〇 2 a與天線單 tg4 0 2b相互垂直’此二個天線單元的輻射分布之疊加趨近 ill

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II 第14頁 1240450 五、發明說明（9) 於全方向性。此外，因為天線單元4〇乜與一 =直二二個天線單元的.繼布之疊加:以= " 換δ之，透過如第6圖的設計，可以達到在第一頻 =丄弟二頻率、第三頻率及第四頻率之發射與接收均趨近於王方向性的功能。上’然其並非用以限定本脫離本發明之精神和範圍因此本發明之保護範為準。田雖然本發明以實施例揭露如發明’任何熟習此技藝者，在不内，當可作各種之更動與潤飾，視後附之申請專利範圍所界定者

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1240450 圖式簡單說明五、【圖式簡单說明】所附圖式係為配合說明書解釋本發明：第1圖為根據本發明之一實施例之天線示意圖；第2圖為根據本發明之另一實施例之天線示意圖；第3圖為根據本發明之一實施例之天線組示意圖；第4圖為根據本發明之另一實施例之天線組示意圖；第5圖為根據本發明之又一實施例之天線示意圖；第6圖為根據本發明之又一實施例之天線組示意圖。 ※元件符號說明 1 0 0天線 1 0 4第一 L型結構 I 0 8饋入點 II 2第一 L型結構之第一邊 11 6第二L型結構之第二邊 1 2 0第二連接點 2 0 0天線 2 0 4第三L型結構之第一邊 2 0 8第三連接點 3 0 2第一天線單元 30 6基座 3 1 0第二接地端 4 0 0 a天線組 40 2第一天線單元 102基座 1 0 6 —第二L型結構 1 1 0第一 L型結構之第一邊 1 1 4第二L型結構之第一邊 1 1 8第一連接點 1 2 2接地點 2 0 2 —第三L型結構 2 0 6第三L型結構之第一邊 3 0 0天線組 3 0 4第二天線單元 3 0 8第一接地端 4 0 0天線組 4 0 0 b天線組 40 2 a天線單元

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Claims

1240450 六、申請專利範圍 1. 一種天線，包含：一基座；一第一L型結構，該第一L型結構具有一第一邊與一第二邊，該第一L型結構之第二邊具有一第一長度；一第二L型結構，供發射及接收一第一頻率之信號，該第二L型結構亦具有一第一邊與一第二邊；以及一饋入點，供信號饋入；

其中，該第一L型結構之第一邊與該基座於一第一連接點相互垂直連接，該第一 L型結構之第二邊平行於該基座之一邊，而該第二L型結構之第一邊與該第一 L型結構之第二邊於一第二連接點相連結，該饋入點位於該第一 L型結構之第二邊上且與該第二連接點之間相距一第一預定距離。 2. 如申請專利範圍第1項所述之天線，進一步包含：一接地點，位於該基座之一邊上，該接地點與該第一連接點之距離約等於該第一長度；

其中，該第一 L型結構、該基座之一邊、該接地點與該饋入點可界定出一開槽結構，該開槽結構供發射及接收該第一頻率之信號。 3. 如申請專利範圍第2項所述之天線，進一步包含：一第三L型結構，供發射及接收一第二頻率之信號，該第三L型結構具有一第一邊與一第二邊；

第18頁 1240450 六、申請專利範圍其中，該第三L型結構之第一邊連接該第一 L型結構之第二邊於一第三連接點，而該第三連接點與該第二連之距離為一第二預定歧離。 $』 4.如申請專利範圍第3項所述之天線，其中該第一長度約為該第一頻率所對應波長之二分之一，該第二L型結構第一邊之長度約為該第一頻率所對應波長之四分之—，哕第三L型結構第二邊之長度約為該第二頻率所對應波長之四分之一。 5 · —種天線，包含：一基座；第一第一L型結構，該第一L型結構具有一第一邊與二邊’該第一L型結構之第二邊具有一第一長度；一第二L型結構，供發射及接收一第一頻率之信號，該第二L型結構亦具有一第一邊與一第二邊；一饋入點，供信號饋入；以及一接地點，位於該基座之邊上，距離該第一連接點等於該第一長度； ^…' 其中’該第一L·型結構之第一邊垂直連接該基座於一第一連接點’該第一 L型結構之第二邊平行於該基座之一邊，而該第二L型結構之第一邊連接該第一^型結構第二邊於該饋入點’而该第一 L型結構、該基座之邊、該接地點與該饋入點界定出一開槽結構，該開槽結構供發射及接收

第19頁 1240450 六、申請專利範圍該第一頻率之信號。 6. 如申請專利範圍第5項所述之天線，進一步包含：一第三L型結構，供發射及接收一第二頻率之信號，該第三L型結構具有一第一邊與一第二邊；其中，該第三L型結構之第一邊連接該第一L型結構之第二邊於一第二連接點，而該第二連接點與該饋入點之距離為一第二預定距離。 7. 如申請專利範圍第6項所述之天線，其中該第一長度約為該第一頻率所對應波長之二分之一，該第二L型結構第二邊之長度約為該第一頻率所對應波長之四分之一，該第三L型結構第二邊之長度約為該第二頻率所對應波長之四分之一。 8. —種天線組，固定於一裝置上，包含：一第一天線單元，具有一第一接地端與一第一天線輻射分布；一第二天線單元，具有一第二接地端與一第二天線輻射分布；以及一基座，供固定該第一天線單元與該第二天線單元於該裝置；其中，在該基座上排列該第一天線單元與該第二天線單元，使該第一天線輻射分布與該第二天線輻射分布之疊

第20頁 1240450 六、申請專利範圍加趨近為全方向性，且該基座與該第一接地端與該第二接地端連結，亦供做為該第一天線單元與該第二天線單元之一共同接地端。 9.如申請專利範圍第8項所述之天線組，其中該第一天線單元與該第二天線單元幾何結構相同，且該第一天線輻射分布與該第二天線輻射分布亦相同，於該基座上垂直排列該第一天線單元與該第二天線單元，使該第一天線輻射分布與該第二天線輻射分布之疊加趨近於全方向性。 1 0.如申請專利範圍第8項所述之天線組，其中該第一天線單元與該第二天線單元皆為雙頻天線。 11.如申請專利範圍第1 〇項所述之天線組，其中該第一天線單元與該第二天線單元所接收之訊號頻率符合 IEEE8 02.1 1 a 與 IEEE8 02.1 1 b 的規範。 1 2.如申請專利範圍第8項所述之天線組，其中該第一天線單元或該第二天線單元包含如申請專利範圍第1項所述之天線。 1 3.如申請專利範圍第8項所述之天線組，其中該第一天線單元或該第二天線單元包含如申請專利範圍第5項所述之天線。

第21頁 1240450 六、申請專利範圍 1 4.如申請專利範圍第8項所述之天線組，其中該第一天線單元、該第二天線單元與該基座為一模成型。 1 5.如申請專利範圍第8項所述之天線組，其中該裝置可為一平板電腦（Tablet PC)。

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