TWI418092B - A dual-band antenna and an antenna device having the dual-band antenna - Google Patents

Description

雙頻天線及具有該雙頻天線的天線裝置

本發明是有關於一種天線，特別是指一種雙頻天線。

目前市面上有多種不同的無線通訊技術，這些技術可從涵蓋面積大略分成：(1)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，頻段為824~960MHz與1710~2170MHz，簡稱WWAN]。(2)通訊範圍可涵蓋存取點到用戶端大約100公尺的無線區域網路[Wireless Local Area Network，頻段為2412~2462MHz(802.11b/g)與4900~5875MHz(802.11a)，簡稱WLAN]。

一般應用於notebook或是非手持裝置的無線廣域網路天線，都是以雙共振腔的倒F天線設計為主，如圖1所示，隨著電子產品小型化的趨勢，天線的設計空間也越來越小，導致天線的輻射效率也越來越差。

因此，本發明之目的，即在提供一種小型化且具有良好的輻射效率的雙頻天線。

於是，本發明雙頻天線，適用於裝設在一電子裝置的一機殼內，並包含一用以接地的接地部、一第一輻射臂及一第二輻射臂，該第一輻射臂具有一由該接地部往該機殼延伸的第一短路段，以及一連接該第一短路段的第一輻射段，該第一輻射段是與該機殼相鄰地並沿著該機殼的內壁 面延伸；該第二輻射臂具有一連接該接地部的第二短路段、一可供訊號饋入且由該第二短路段往該機殼延伸的饋入段、一連接該饋入段並與該機殼相鄰地且沿著該機殼的內壁面延伸的第二輻射段，以及一由該第二輻射段往該饋入段延伸的第三輻射段，該饋入段的部分是沿該第一輻射段平行地延伸，該第三輻射段的部分是沿該第二輻射段平行地延伸。

較佳地，本發明的接地部是分別電連接該電子裝置的系統地的一第一接地件及一第二接地件，該第一接地件與該第二接地件是彼此相間隔，該第一接地件連接該第一短路段，而該第二接地件連接該第二短路段。

較佳地，本發明的第一輻射臂是呈倒L型，而該第一輻射段是由該第一短路段遠離該接地部的一端，往該第二輻射段延伸，並且，該第一輻射段與該第二輻射段是沿著同一直線延伸。

較佳地，本發明的饋入段具有一用以供訊號饋入的一饋入端，該饋入端鄰近於該第一短路段，該第二短路段是橋接該第二接地件與該饋入段的該饋入端，而該饋入段是由該饋入端往遠離該第一短路段的方向延伸，並與該第二輻射段靠近該第一輻射段的一端部連接。較佳地，本發明的第三輻射段是呈倒L型，並且是由該第二輻射段遠離該饋入段的一端折往該第一短路段的方向延伸。

本發明之另一目的，在於提供一種小型化且具有良好的輻射效率的天線裝置。

於是，本發明天線裝置，包含一基板，以及設於該基板上的一用以接地的接地部、一第一輻射臂與一第二輻射臂；該基板具有互相平行的一上表面及一下表面，以及彼此相反的一第一側緣及一第二側緣；該接地部設於該基板的第一側緣；該第一輻射臂具有一設於該下表面且由該接地部往該第二側緣延伸的第一短路段，以及一連接該第一短路段的第一輻射段，該第一輻射段是沿著該第二側緣延伸；該第二輻射臂具有一設於該上表面且連接該接地部的第二短路段、一設於該上表面並可供訊號饋入且由該第二短路段往該第二側緣延伸的饋入段、一連接該饋入段並沿著該第二側緣延伸的第二輻射段，以及一設於該上表面且由該第二輻射段往該饋入段延伸的第三輻射段，該饋入段的部分是沿該第一輻射段平行地延伸，該第三輻射段的部分是沿該第二輻射段平行地延伸。

較佳地，本發明的接地部是分別電連接該電子裝置的系統地的一第一接地件及一第二接地件，該第一接地件與該第二接地件是彼此相間隔地設於該第一側緣，該第一接地件連接該第一短路段，而該第二接地件連接該第二短路段。

較佳地，本發明的第一輻射臂是呈倒L型，而該第一輻射段是由該第一短路段遠離該接地部的一端，往該第二輻射段延伸。

較佳地，本發明的該第一輻射段與該第二輻射段是沿著同一直線延伸。

較佳地，本發明的饋入段具有一用以供訊號饋入的一饋入端，該饋入端鄰近於該第一短路段，該第二短路段是橋接該第二接地件與該饋入段的該積入端，而該饋入段是由該饋入端往遠離該第一短路段的方向延伸，並與該第二輻射段靠近該第一輻射段的一端部連接。

較佳地，本發明的第三輻射段是呈倒L型，並且是由該第二輻射段遠離該饋入段的一端折往該第一短路段的方向延伸。

較佳地，本發明的第一輻射段是一長型金屬片，與該上表面概呈垂直，且透過該基板的一貫孔與該下表面的第一短路段電連接，該第二輻射段亦是一長型金屬片，與該上表面概呈垂直。

較佳地，本發明的第一輻射段與該第二輻射段的分別兩端是個別以一焊墊焊接於該基板的該上表面。

較佳地，本發明的第二短路段的部分是沿該第一輻射段平行地延伸。

本發明之功效在於，第一輻射臂與第二輻射臂在有限的空間中貼著最外圍延伸並形成兩個獨立的共振腔，低頻的共振腔更是由於第三輻射段的效果，而提供了一個可供利用的二階諧波共振，使得本發明運作於高頻時，輻射效率更加良好。

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一個較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的呈現。

參閱圖2與圖3，圖2為本發明天線裝置10之較佳實施例的立體圖，圖3則為天線裝置10裝設於電子裝置的機殼8中的正視圖。本發明天線裝置10是一種內建式的天線，其較佳實施例是裝設在電子裝置的機殼8中，並且包含一基板4，以及設於該基板4上的一用以接地的接地部3、一第一輻射臂1與一第二輻射臂2。該基板4具有互相平行的一上表面43及一下表面44，以及彼此相反的一第一側緣41及一第二側緣42。在本實施例中，該基板4的態樣為裝設在機殼8中的一塊獨立的矩形基板4，並且為了有效利用不多的空間，其第二側緣42是沿著機殼8的內壁面設置，但是依據不同的需求，還可以設計成例如直接將天線裝置10設計在電子裝置原有的母板上，或是設計成配合機殼8內不同寬窄形狀的空間的而變換成非矩形的基板4，並不以本實施例及其對應圖式為限。

在本實施例中，該接地部3包括相間隔地分別設於基板4的第一側緣41的一第一接地件31及一第二接地件32，此二接地件31、32是分別電連接到電子裝置的系統地(圖未示)而接地。

該第一輻射臂1具有一設於基板4的下表面44的第一短路段11，以及一連接第一短路段11的第一輻射段13。在本實施例中，第一短路段11是由該接地部4的第一接地件31往基板的第二側緣42也就是機殼8的方向延伸，而第一輻射段13則是一長型金屬片，與基板4的上表面43概呈 垂直，並透過該基板4的一貫孔(圖未示)與位在下表面44的第一短路段11電連接，第一輻射段13由該第一短路段11遠離第一接地件31的一端，往圖3中的y方向沿著基板4的第二側緣42延伸，使得第一輻射臂1整體是呈倒L型，並且第一輻射段13是緊鄰著機殼8的內壁面。

該第二輻射臂2具有一設於基板4上表面43且連接該接地部4的第二短路段21、一設於上表面43並可供訊號饋入且由該第二短路段21往該第二側緣42延伸的饋入段22、一連接該饋入段22並沿著該第二側緣42延伸的第二輻射段23，以及一設於上表面43且由第二輻射段23往饋入段22延伸的第三輻射段24。在本實施例中，饋入段22具有一用以供訊號饋入的一饋入端221，而該饋入端221鄰近於第一短路段11，該第二短路段21就是橋接在第二接地件32與饋入端221之間，並且其部分是沿第一輻射段13平行地延伸，該饋入段22是由該饋入端221往遠離該第一短路段21的方向並且往機殼8的方向延伸，饋入段22並與第二輻射段23靠近第一輻射段13的一端部231連接。需要注意的是，饋入段22的部分是沿該第一輻射段13平行地延伸，以與第一輻射段13達到電磁耦合的效果。

在本實施例中，第二輻射段23同第一輻射段13亦是一設於基板4上表面43的長型金屬片，與上表面43概呈垂直。值得一提的是，在本實施例中第一輻射部13與第二輻射部23是間隔地分別設於基板4第二側緣42的長型金屬片，並且個別的兩端都以焊墊焊接於基板4的上表面43 上，第一輻射部13與第二輻射部23都緊鄰著機殼8的內壁面以做最有效的空間利用。

該第三輻射段24是呈倒L型，並且由第二輻射段23遠離饋入段22的一端折往-y方向，也就是第一短路段11的方向延伸，並且，第三輻射段24的部分是沿著該第二輻射段23平行地延伸。值得一提的是，本實施例天線裝置10是應用在無線廣域網路(Wireless Wide Area Network，頻段為824~960MHz與1710~2170MHz，簡稱WWAN)的頻段，天線裝置10的電氣長度較短的第一輻射臂1可以提供天線裝置10較高頻的工作頻帶，而電氣長度較長的第二輻射臂2則是負責提供天線裝置10較低頻的工作頻帶，其中，第二輻射臂2的第三輻射段24能夠將原本第二輻射臂2更高頻的二階諧波共振頻帶拉低，使之與第一輻射臂1所提供的工作頻帶相近，因而，天線裝置10在高頻的工作頻帶中，其輻射效能相當良好。

本實施例的實際尺寸請參閱圖4與圖5，圖4所示為天線裝置10由上表面43方向看過去的正視圖，而圖5所示為天線裝置10由第一側緣41方向看過去的底視圖，各圖中數字單位為mm，可參閱各項數據以得知本實施例的實際規格尺寸。

參閱圖6，圖6為本實施例天線裝置10於無線廣域網路頻段之電壓駐波比值(VSWR)量測數據圖。經實驗可得知，天線裝置10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2.5，達到 天線的輻射效能基本要求。其中，第一輻射臂1貢獻1710~2170MHz間的偏低的高頻共震頻帶92，而第二輻射臂2則貢獻824~960MHz間的低頻共震頻帶93，此外由於第三輻射段24的貢獻，所以第二輻射臂2也提供了其二階諧波共振頻帶91，因此，本實施例的確是可應用在無線廣域網路頻段中。

天線裝置10的輻射場型(Radiation Pattern)，如圖7~圖11所示。圖7與圖8分別為天線裝置10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9、圖10與圖11則為天線裝置10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10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。

綜上所述，本發明之功效在於，第一輻射臂1與第二輻射臂2在有限的空間中貼著機殼8最外圍延伸並形成兩個獨立的共振腔，低頻的共振腔更是由於第三輻射段24的效果，而提供了一個可供利用的二階諧波共振，使得本發明運作於高頻時，輻射效率更加良好，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。

10‧‧‧天線裝置

3‧‧‧接地部

1‧‧‧第一輻射臂

31‧‧‧第一接地件

11‧‧‧第一短路段

32‧‧‧第二接地件

13‧‧‧第一輻射段

4‧‧‧基板

2‧‧‧第二輻射臂

41‧‧‧第一側緣

21‧‧‧第二短路段

42‧‧‧第二側緣

22‧‧‧饋入段

43‧‧‧上表面

221‧‧‧饋入端

44‧‧‧下表面

23‧‧‧第二輻射段

8‧‧‧機殼

231‧‧‧端部

91~93‧‧‧頻帶

24‧‧‧第三輻射段

圖1是習知用於WWAN的天線示意圖；圖2為本發明天線裝置之較佳實施例的立體圖；圖3則為天線裝置裝設於電子裝置的機殼中的正視圖；圖4所示為天線裝置由上表面方向看過去的正視圖；圖5所示為天線裝置由第一側緣方向看過去的底視圖圖6為本實施例天線裝置於無線廣域網路(Wireless Wide Area Network，簡稱WWAN)頻段之電壓駐波比值(VSWR)量測數據圖；及圖7與圖8分別為天線裝置10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9、圖10與圖11則為天線裝置10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。

10‧‧‧天線裝置

24‧‧‧第三輻射段

1‧‧‧第一輻射臂

3‧‧‧接地部

11‧‧‧第一短路段

31‧‧‧第一接地件

13‧‧‧第一輻射段

32‧‧‧第二接地件

2‧‧‧第二輻射臂

4‧‧‧基板

21‧‧‧第二短路段

41‧‧‧第一側緣

22‧‧‧饋入段

42‧‧‧第二側緣

221‧‧‧饋入端

43‧‧‧上表面

23‧‧‧第二輻射段

44‧‧‧下表面

231‧‧‧端部

Claims (15)

1. 一種雙頻天線，適用於裝設在一電子裝置的一機殼內，該雙頻天線包含：一用以接地的接地部；一第一輻射臂，具有一由該接地部往該機殼延伸的第一短路段，以及一連接該第一短路段的第一輻射段，該第一輻射段是與該機殼相鄰地並沿著該機殼的內壁面延伸；及一第二輻射臂，具有一連接該接地部的第二短路段、一可供訊號饋入且由該第二短路段往該機殼延伸的饋入段、一連接該饋入段並與該機殼相鄰地且沿著該機殼的內壁面延伸的第二輻射段，以及一由該第二輻射段往該饋入段延伸的第三輻射段，該饋入段的部分是沿該第一輻射段平行地延伸，該第三輻射段的部分是沿該第二輻射段平行地延伸。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之雙頻天線，其中，該接地部是包括分別電連接該電子裝置的系統地的一第一接地件及一第二接地件，該第一接地件與該第二接地件是彼此相間隔，該第一接地件連接該第一短路段，而該第二接地件連接該第二短路段。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之雙頻天線，其中，該第一輻射臂是呈倒L型，而該第一輻射段是由該第一短路段遠離該接地部的一端，往該第二輻射段延伸。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之雙頻天線，其中，該第 一輻射段與該第二輻射段是沿著同一直線延伸。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之雙頻天線，其中，該饋入段具有一用以供訊號饋入的一饋入端，該饋入端鄰近於該第一短路段，該第二短路段是橋接該第二接地件與該饋入段的該饋入端，而該饋入段是由該饋入端往遠離該第一短路段的方向延伸，並與該第二輻射段靠近該第一輻射段的一端部連接。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之雙頻天線，其中，該第三輻射段是呈倒L型，並且是由該第二輻射段遠離該饋入段的一端折往該第一短路段的方向延伸。
7. 一種天線裝置，包含：一基板，具有互相平行的一上表面及一下表面，以及彼此相反的一第一側緣及一第二側緣；一用以接地的接地部，設於該基板的該第一側緣；一第一輻射臂，具有一設於該下表面且由該接地部往該第二側緣延伸的第一短路段，以及一連接該第一短路段的第一輻射段，該第一輻射段是沿著該第二側緣延伸；及一第二輻射臂，具有一設於該上表面且連接該接地部的第二短路段、一設於該上表面並可供訊號饋入且由該第二短路段往該第二側緣延伸的饋入段、一連接該饋入段並沿著該第二側緣延伸的第二輻射段，以及一設於該上表面且由該第二輻射段往該饋入段延伸的第三輻射段，該饋入段的部分是沿該第一輻射段平行地延伸，該 第三輻射段的部分是沿該第二輻射段平行地延伸。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之天線裝置，其中，該接地部是包括分別電連接該電子裝置的系統地的一第一接地件及一第二接地件，該第一接地件與該第二接地件是彼此相間隔地設於該第一側緣，該第一接地件連接該第一短路段，而該第二接地件連接該第二短路段。
9. 依據申請專利範圍第8項所述之天線裝置，其中，該第一輻射臂是呈倒L型，而該第一輻射段是由該第一短路段遠離該接地部的一端，往該第二輻射段延伸。
10. 依據申請專利範圍第9項所述之天線裝置，其中，該第一輻射段與該第二輻射段是沿著同一直線延伸。
11. 依據申請專利範圍第10項所述之天線裝置，其中，該饋入段具有一用以供訊號饋入的一饋入端，該饋入端鄰近於該第一短路段，該第二短路段是橋接該第二接地件與該饋入段的該饋入端，而該饋入段是由該饋入端往遠離該第一短路段的方向延伸，並與該第二輻射段靠近該第一輻射段的一端部連接。
12. 依據申請專利範圍第11項所述之天線裝置，其中，該第三輻射段是呈倒L型，並且是由該第二輻射段遠離該饋入段的一端折往該第一短路段的方向延伸。
13. 依據申請專利範圍第12項所述之天線裝置，其中，該第一輻射段是一長型金屬片，與該上表面概呈垂直，且透過該基板的一貫孔與該下表面的第一短路段電連接，該第二輻射段亦是一長型金屬片，與該上表面概呈垂直。
14. 依據申請專利範圍第13項所述之天線裝置，其中，該第一輻射段與該第二輻射段的分別兩端是個別以一焊墊焊接於該基板的該上表面。
15. 依據申請專利範圍第14項所述之天線裝置，其中，該第二短路段的部分是沿該第一輻射段平行地延伸。