TWI416799B - Antenna device and its dual frequency antenna - Google Patents

Description

天線裝置及其雙頻天線

本發明是有關於一種天線裝置，特別是指一種具有雙頻天線的天線裝置。

近幾年，由於網際網路的風行，使得全球寬頻上網蓬勃發展，其中，頻段為824~960MHz與1710~2170MHz，可進行都市與都市或甚至國與國之間通訊的無線廣域網路(Wireless Wide Area Network，簡稱WWAN)已被廣泛使用，而且藉由將無線廣域網路天線裝置裝設於筆記型電腦內，使得筆記型電腦能適用於無線廣域網路。

然而，普遍用在無線通訊的單極天線、螺旋型天線及迴路天線，其缺點在於高度無法降低，以致於難以裝設於筆記型電腦內，因此，參閱圖1所示，目前已提出一種適用於裝設在筆記型電腦內的板狀倒F型(Planar inverted-F)天線9，不過此種倒F型天線9的架構隨著設計空間越來越小的要求下，存在著窄頻帶、低效率及方向輻射場型的缺點，故值得深入研究改善。

因此，本發明之目的，即在提供一種所佔較小空間的天線裝置。

本發明之另一目的，在於提供一種改善低頻效率的天線裝置。

於是，本發明天線裝置，包含一基板及一雙頻天線， 基板包括一表面，雙頻天線包括一饋入段、一第一輻射臂、一第二輻射臂以及一第三輻射臂，饋入段設於該表面並供訊號饋入，第一輻射臂設於表面並由饋入段的一端平行饋入段地延伸，第二輻射臂設於表面並由饋入段的另一端沿著饋入段平行地延伸，第三輻射臂設於表面並平行且相鄰於第一輻射臂，而饋入段位於第三輻射臂與第二輻射臂之間，接地段設於表面並與第三輻射臂連接。

較佳地，第一輻射臂位於饋入段與第三輻射臂之間。

較佳地，饋入段包括一供訊號饋入的饋入部，饋入部是鄰近於饋入段與第一輻射臂連接處。

較佳地，第三輻射臂的電氣長度分別大於第一輻射臂的電氣長度，以及第二輻射臂與饋入段整體的電氣長度。

較佳地，第二輻射臂與饋入段整體的電氣長度大於第一輻射臂的電氣長度。

較佳地，第三輻射臂的長度大於第一輻射臂與第二輻射臂的長度，並且第一輻射臂與第二輻射臂對第三輻射臂之垂直投影不超出第三輻射臂的兩側緣。

較佳地，接地段連接第三輻射臂且沿著第二輻射臂平行地延伸，而第二輻射臂位於饋入段與接地段之間。

較佳地，基板更包括分別位於兩側的一第一側緣及一第二側緣，第三輻射臂係鄰近於第一側緣設置，而接地段係鄰近於第二側緣設置。

本發明之功效雙頻天線的第三輻射臂貢獻主要的低頻共震頻帶，並藉由設置第二輻射臂與饋入段而使低頻共震 頻帶具有較大的頻寬，使得天線裝置適用於無線廣域網路頻段，此外，天線裝置所佔空間是較小範圍的設計，以利於天線裝置裝設於筆記型電腦的機殼內，故確實能達成本發明之目的。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖2，為本發明天線裝置之較佳實施例，本發明天線裝置之較佳實施例適裝設於一電子裝置內，例如：筆記型電腦，天線裝置11包含一基板20以及一雙頻天線30，雙頻天線30係設置於基板20上，其中，雙頻天線30包含一饋入段31、一第一輻射臂32、一第二輻射臂33、一第三輻射臂34以及一接地段35。

基板20呈長方形板體，包含一表面200及圍繞於表面200四周的一第一側緣201、一第二側緣202、一第三側緣203以及一第四側緣204，為了方便下面說明，定義第一側緣201所在的方位為上方，第二側緣202所在的方位為下方，第三側緣203所在的方位為左方，第四側緣204所在的方位為右方。在本實施例中，基板20為了配合裝設於電子裝置內，而設有多數個凹口或凹洞，但並不影響天線裝置11的功效。

饋入段31橫設於基板20的表面200上，饋入段31具有一供訊號饋入的饋入部311，饋入部311設於饋入段31 的右側緣；第一輻射臂32設於基板20的表面200上且由饋入段31的饋入部311往第四側緣204的方向延伸，第一輻射臂32與饋入段31相互平行，並第一輻射臂32位於饋入段31的右上方；第二輻射臂33設於基板20的表面200上且由饋入段31的左側緣(也就是饋入段31與第一輻射臂32相連接的另一端)反折往第四側緣204的方向延伸，第二輻射臂33沿著饋入段31平行地延伸。

第三輻射臂34設於基板20的表面200上且相鄰於第一輻射臂32，第三輻射臂34平行第一輻射臂32地設於第一輻射臂32上方，在本實施例中，第三輻射臂34係鄰近於第一側緣201設置；接地段35具有一第一段部351與一第二段部352，第一段部351係鄰近於第四側緣204設置，並且第一段部351頂端連接第三輻射臂34的右側緣，大致上第三輻射臂34與第一段部351之間形成90度彎角，而第二段部352係由第一段部351底端沿著第二輻射臂33平行地延伸，並且第二段部352係鄰近第二側緣202，大致上第一段部351與第二段部352之間形成90度彎角，在本實施例中，於第二段部352上貼銅箔(圖未示)，使得第二段部352藉由銅箔而與電子裝置的一接地面連接。

整體觀之，饋入段31位於第三輻射臂34與第二輻射臂33之間，第一輻射臂32位於饋入段31右上方並相鄰於第三輻射臂34，也就是說，第三幅射臂34、第一輻射臂32、饋入段31、第二輻射臂33與接地段35的第二段部352是依序由上而下相互間隔且平行地設置，並且，第三輻射 臂34的長度大於第一輻射臂32與第二輻射臂33的長度，第一輻射臂32與第二輻射臂33由第二側緣202往第一側緣201方向的垂直投影不超出第三輻射臂34的兩側緣。此外，當饋入部311接取饋入訊號時，饋入訊號是藉由第一輻射臂32與第三輻射臂34相鄰且平行的設計，使得饋入訊號耦合至第三輻射臂34。

本實施例雙頻天線30的實際尺寸請參閱圖3，圖3所示為天線裝置11的正視圖，圖中數字單位為公厘(mm)，如此一來，藉由參閱圖中數據即能得知雙頻天線30的實際規格尺寸。

值得一提的是，雙頻天線30是應用在無線廣域網路(Wireless Wide Area Network，簡稱WWAN)頻段為824~960MHz與1710~2170MHz，雙頻天線30的電氣長度較短的第一輻射臂32用以提供雙頻天線30較高頻的工作頻帶，而電氣長度較長的第三輻射臂34則是用以提供雙頻天線30較低頻的工作頻帶，並且，藉由設計饋入段31與第二輻射臂33類似單極天線的餽入結構，第二輻射臂33與饋入段31整體的電氣長度大於第一輻射臂32的電氣長度，使得雙頻天線30在低頻的工作頻帶獲得較大的低頻頻寬。

參閱圖4，為本實施例天線裝置11於無線廣域網路頻段之電壓駐波比值(VSWR)量測數據，經實驗量測可得知，雙頻天線30的電壓駐波比量測值，於824~960MHz與1710~2170MHz的頻段內其電壓駐波比值皆低於3.5，達到天線的輻射效能的基本要求。其中，第一輻射臂32貢獻 1710~2170MHz間的高頻共震頻帶71，而第三輻射臂34貢獻824~960MHz間主要的低頻共震頻帶72，並由於第二輻射臂33與饋入段31的貢獻，使得低頻共震頻帶具有較大的頻寬，因此，天線裝置的確是可應用在無線廣域網路頻段中。

天線裝置11的輻射場型(Radiation Pattern)，如圖5~圖9所示。圖5與圖6分別為天線裝置11工作於WWAN中較低頻的836.6MHz與897.4MHz時，在xy平面、xz平面、yz平面的輻射場型量測結果，而圖7、圖8與圖9則為天線裝置11工作於WWAN中的1747.8MHz、1880MHz與1950MHz時，在xy平面、xz平面、yz平面的輻射場型量測結果。在這些平面的場型圖中，虛線()是磁場(Phi)的量測結果、虛線()是電場(Theta)的量測結果、實線()則是電場與磁場的綜合(Total)。由各輻射場型圖可得知，天線裝置11的輻射場型亦是接近全方向性輻射場型，可達到良好的收發效能。

參閱圖10，是將天線裝置11裝設於一筆記型電腦8的螢幕上方，值得說明的是，由於雙頻天線30的第三輻射臂34與接地段35是分別鄰近於基板20的第一側緣201、第二側緣202與第四側緣204，並且第三輻射臂34的自由端與第三側緣203相鄰，使得基板20所佔空間是較小範圍的設計，以利於天線裝置11裝設於筆記型電腦8的機殼內。

綜上所述，本發明天線裝置11之雙頻天線30的第三輻射臂2貢獻主要的低頻共震頻帶72，並藉由設置第二輻射 臂33與饋入段31而使低頻共震頻帶具有較大的頻寬，使得天線裝置30適用於無線廣域網路頻段，此外，天線裝置11所佔空間是較小範圍的設計，以利於天線裝置11裝設於筆記型電腦8的機殼內，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

11‧‧‧天線裝置

20‧‧‧基板

200‧‧‧表面

201‧‧‧第一側緣

202‧‧‧第二側緣

203‧‧‧第三側緣

204‧‧‧第四側緣

30‧‧‧雙頻天線

31‧‧‧饋入段

311‧‧‧饋入部

32‧‧‧第一輻射臂

33‧‧‧第二輻射臂

34‧‧‧第三輻射臂

35‧‧‧接地段

351‧‧‧第一段部

352‧‧‧第二段部

71‧‧‧高頻共震頻帶

72‧‧‧低頻共震頻帶

8‧‧‧筆記型電腦

圖1是一平面示意圖，說明習知的天線；圖2是一平面示意圖，說明本發明之天線裝置；圖3是一平面示意圖，說明該天線裝置的尺寸；圖4是一量測數據圖，說明該天線裝置於無線廣域網路頻段之電壓駐波比值；圖5是一xy平面、xz平面、yz平面的輻射場型量測結果圖，說明該天線裝置工作於836.6MHz的功效；圖6是一xy平面、xz平面、yz平面的輻射場型量測結果圖，說明該天線裝置工作於897.4MHz的功效；圖7是一xy平面、xz平面、yz平面的輻射場型量測結果圖，說明該天線裝置工作於1747.8MHz的功效；圖8是一xy平面、xz平面、yz平面的輻射場型量測結果圖，說明該天線裝置工作於1880MHz的功效；圖9是一xy平面、xz平面、yz平面的輻射場型量測結果圖，說明該天線裝置工作於1950MHz的功效；及 圖10是一立體示意圖，說明該天線裝置裝設於一筆記型電腦。

11‧‧‧天線裝置

20‧‧‧基板

200‧‧‧表面

201‧‧‧第一側緣

202‧‧‧第二側緣

203‧‧‧第三側緣

204‧‧‧第四側緣

30‧‧‧雙頻天線

31‧‧‧饋入段

311‧‧‧饋入部

32‧‧‧第一輻射臂

33‧‧‧第二輻射臂

34‧‧‧第三輻射臂

35‧‧‧接地段

351‧‧‧第一段部

352‧‧‧第二段部

Claims (13)

1. 一種雙頻天線，適用於設置在一基板上，該雙頻天線包含：一饋入段，供訊號饋入；一第一輻射臂，由該饋入段的一端平行該饋入段地延伸；一第二輻射臂，由該饋入段的另一端沿著該饋入段平行地延伸；一第三輻射臂，平行且相鄰於該第一輻射臂，而該饋入段位於該第二輻射臂與該第三輻射臂之間；及一接地段，與該第三輻射臂連接；其中，該第一輻射臂位於該饋入段與該第三輻射臂之間。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之雙頻天線，其中，該饋入段包括一供訊號饋入的饋入部，該饋入部是鄰近於該饋入段與該第一輻射臂連接處。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之雙頻天線，其中，該第三輻射臂的電氣長度大於該第一輻射臂的電氣長度，以及該第二輻射臂與該饋入段整體的電氣長度。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之雙頻天線，其中，該第二輻射臂與該饋入段整體的電氣長度大於該第一輻射臂的電氣長度。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之雙頻天線，其中，該第三輻射臂的長度大於該第一輻射臂與該第二輻射臂的長 度，並且該第一輻射臂與該第二輻射臂對該第三輻射臂之垂直投影不超出該第三輻射臂的兩側緣。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之雙頻天線，其中，該接地段連接該第三輻射臂且沿著該第二輻射臂平行地延伸，而該第二輻射臂位於該饋入段與該接地段之間。
7. 一種天線裝置，適用於裝設在一電子裝置上，該天線裝置包含：一基板，包括一表面；及一雙頻天線，包括：一饋入段，設於該表面並供訊號饋入；一第一輻射臂，設於該表面並由該饋入段的一端平行該饋入段地延伸；一第二輻射臂，設於該表面並由該饋入段的另一端沿著該饋入段平行地延伸；一第三輻射臂，設於該表面並平行且相鄰於該第一輻射臂，而該饋入段位於該第三輻射臂與該第二輻射臂之間；及一接地段，設於該表面並與該第三輻射臂連接；其中，該第一輻射臂位於該饋入段與該第三輻射臂之間。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之天線裝置，其中，該饋入段包括一供訊號饋入的饋入部，該饋入部是鄰近於該饋入段與該第一輻射臂連接處。
9. 依據申請專利範圍第8項所述之天線裝置，其中，該第 三輻射臂的電氣長度分別大於該第一輻射臂的電氣長度，以及該第二輻射臂與該饋入段整體的電氣長度。
10. 依據申請專利範圍第9項所述之天線裝置，其中，該第二輻射臂與該饋入段整體的電氣長度大於該第一輻射臂的電氣長度。
11. 依據申請專利範圍第10項所述之天線裝置，其中，該第三輻射臂的長度大於該第一輻射臂與該第二輻射臂的長度，並且該第一輻射臂與該第二輻射臂對該第三輻射臂之垂直投影不超出該第三輻射臂的兩側緣。
12. 依據申請專利範圍第11項所述之天線裝置，其中，該接地段連接該第三輻射臂且沿著該第二輻射臂平行地延伸，而該第二輻射臂位於該饋入段與該接地段之間。
13. 依據申請專利範圍第7項至第12項任一項所述之天線裝置，其中，該基板更包括分別位於兩側的一第一側緣及一第二側緣，該第三輻射臂係鄰近於該第一側緣設置，而該接地段係鄰近於該第二側緣設置。