TWI430513B - Dual frequency antenna - Google Patents

Description

雙頻天線

本發明是有關於一種雙頻天線，特別是指一種應用於WLAN的內置式雙頻天線。

於筆記型電腦中裝置的WLAN天線，於無線通訊系統中扮演著重要的角色。現階段應用於WLAN之筆記型電腦內置天線，大多以PIFA型式的天線架構來設計。

現今通用的無線區域網路通訊協定除了藍芽以外就是802.11a/b/g標準。其中，802.11a工作於5.15GHz至5.825GHz工作頻段，802.11b(又稱WiFi)與802.11g皆工作於2.4GHz工作頻段。

故當無線通訊產品欲同時相容802.11a/b/g通訊協定時，傳統天線並無法滿足此一需求，而必須根據頻帶上的要求，安裝多個天線。然而，此舉不僅增加零件成本，更需在無線通訊產品上騰出更多空間來安裝天線，致使無線通訊產品之體積始終無法縮小以符合輕薄短小設計之趨勢。

因此，如何在不縮減天線涵蓋頻段的情況下，設計出體積較小，且可同時符合上述協定標準之平面天線為本發明的主要課題。

因此，本發明之目的，即在提供一種體積小、結構簡單且可涵蓋兩種頻段之平面式雙頻天線。

為達到上述目的，本發明的雙頻天線，包括一連接導體、一第一導體臂、一第二導體臂及一迴路導體。

該連接導體具有相遠離的一饋入端及一連接端；該第一導體臂的一端與該連接導體的該連接端連接；該第二導體臂的一端與該連接導體的該連接端連接，並與該第一導體臂概呈垂直；該迴路導體具有一鄰近該饋入端的接地端，並由該接地端向外延伸至該饋入端而形成一迴路，該迴路導體部分與該第一導體臂及該第二導體臂相鄰且概呈平行，而與該第一導體臂和第二導體臂之間形成一L形間隙。

藉此，該第一導體臂和第二導體臂的長度和該L形間隙的寬度可被適當調整，以控制該雙頻天線的中心頻率和阻抗頻寬。

其中該連接導體與該第一導體臂及該第二導體臂相配合可共振於一第一頻段，且該迴路導體可共振於一高於該第一頻段之第二頻段。

其中該第一導體臂與該迴路導體之間具有一第一耦合間隙，該第二導體臂與該迴路導體之間具有一第二耦合間隙，且調整該第一耦合間隙的寬度和該第一導體臂的長度，及該第二耦合間隙的寬度和該第二導體臂的長度可改變該第一頻段範圍及阻抗頻寬，調整該第二耦合間隙的寬度、該第二耦合間隙的寬度、及第三耦合間隙的寬度可改變該第二頻段範圍及阻抗頻寬。

較佳地，該連接導體包含一曲該饋入端向外延伸的第一輻射段，以及一由第一輻射段末端彎折延伸至該連接端的第二輻射段，該迴路導體包含一由該接地端向外延伸並與接地端垂直的第三輻射段，一曲該第三輻射段末端向外延伸並與該第三輻射段垂直的一第四輻射段，一由該第四輻射段末端朝該第一導體臂方向延伸並與該第二導體臂平行的第五輻射段，以及一曲該第五輻射段末端彎折延伸並與該第一導體臂平行的第六輻射段，以及由該第六輻射段未端彎折延伸至該饋入端的第七輻射段。

其中該第五輻射段與該第二導體臂相間隔而於其間形成該第一耦合間隙，該第六輻射段與該第一導體臂相間隔而於其間形成該第二耦合間隙，該第一耦合間隙與第二耦合間隙相連通而形成該L形間隙，且該第三輻射段與第五輻射段相間隔而於其間形成一第三耦合間隙。

較佳地，該雙頻天線更包括一同軸傳輸線，該同軸傳輸線的訊號正端電氣連接該饋入端，該同軸傳輸線的訊號負端電氣連接該接地端。

較佳地，該饋入端與該接地端位於同一直線上，使得該同軸傳輸線更方便與該饋入端和該接地端電連接。

較佳地，該雙頻天線更包括一與該迴路導體連接的導電銅箔，且該導電銅箔與該雙頻天線所設置之無線通訊產品的一接地面導接以增加該雙頻天線的接地面積。

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1，是本發明雙頻天線的一較佳實施例，本實施例之雙頻天線100包括一連接導體1、一第一導體臂13、一第二導體臂14及一迴路導體2。

連接導體1是一平面導線，並具有相遠離的一饋入端11及一連接端12。

第一導體臂13及第二導體臂14是一平面導體，其一端與連接導體1的連接端12連接，且第一導體臂13與第二導體臂14相互垂直。

迴路導體2一平面導線，其具有一鄰近饋入端11的接地端21，並由接地端21向外延伸至饋入端11而形成一迴路，且迴路導體2的部分與第一導體臂13及第二導體臂14相鄰且概呈平行，而與第一導體臂13和第二導體臂14之間形成一L形開槽(間隙)。

且為了在有限的面積內設置雙頻天線1，本實施例之雙頻天線的體積控制在一10mm(長)x10mm(寬)x0.8mm(厚)的正方形體積範圍內，因此連接導體1包含一由饋入端11向外延伸並形成正方形的一部分第一側邊31的第一輻射段15，以及一由第一輻射段末端彎折90度再延伸至連接端12的第二輻射段16，且第二輻射段16與第二導體臂14共同形成正方形的一與第一側邊31相鄰的第二側邊32。且第一導體臂13由連接端12朝正方形內部延伸。

迴路導體2包含一由接地端21向外延伸並與接地端21垂直的第三輻射段22，且接地端21、第三輻射段22與連接導體1的第一輻射段15共同形成正方形的第一側邊31，而第三輻射段22形成正方形的一與第一側邊31相鄰的第三側邊33；迴路導體2還包含由第三輻射段22末端向外延伸並與第三輻射段22垂直的一第四輻射段23，且第四輻射段23末端鄰近連接導體1的第二導體臂14並與第二導體臂14共同形成正方形之一與第二側邊32和第三側邊相鄰的第四側邊34。迴路導體2還包含由第四輻射段23末端朝正方形內部延伸並與第二導體臂14平行的第五輻射段24，和由第五輻射段24末端彎折90度再朝正方形內部延伸，並與第一導體臂13平行的第六輻射段25，以及由第六輻射段25末段彎折90度再朝正方形內部延伸至饋入端11的第七輻射段26。

第五輻射段24與第二導體臂14相間隔而於其間形成一第一耦合間隙G1，第六輻射段25與第一導體臂13相間隔而於其間形成一第二耦合間隙G2，且第一耦合間隙G1與第二耦合間隙G2相連通而形成該L形開槽，又第一耦合間隙G1與第二耦合間隙G2的寬度不盡相同。且第三輻射段22與第五輻射段24相間隔而於其間形成一第三耦合間隙G3。

如圖2所示，是本實施例雙頻天線1之詳細尺寸，在此尺寸設計下，連接導體1與第一導體臂13及第二導體臂14相配合可共振於2412~2462MHz(802.11b/g)之第一頻段，且迴路導體可共振於一高於該第一頻段之第二頻段5150~5875MHz(802.11a)，而達到操作於雙頻段的效果。

此外，本實施例之雙頻天線1可藉由適當調整第一耦合間隙G1的寬度或第一導體臂13的長度，及第二耦合間隙G2的寬度或第二導體臂14的長度來微調第一頻段的中心頻率及阻抗頻寬，並可藉由適當調整第一耦合間隙G1的寬度、第二耦合間隙G2的寬度、及第三耦合間隙G3的寬度來微調第二頻段的中心頻率及阻抗頻寬。

如圖3所示，本實施例之雙頻天線1更包括一同軸傳輸線4和一導電銅箔5。同軸傳輸線4的一訊號正端41與饋入端11電氣連接，而同軸傳輸線4的一訊號負端42與接地端21電氣連接，且較佳地，饋入端11與接地端21最好位於同一直線上，使同軸傳輸線4更方便與饋入端11和接地端21連接。導電銅箔5與迴路導體2連接，更具體地說，導電銅箔5與迴路導體2的第四輻射段23導接並覆蓋第三輻射段22的大部分表面。

如圖4所示，是本實施例之雙頻天線1設置於一筆記型電腦6上之位置示意圖，雙頻天線1主要是設在筆記型電腦6之顯示面板60的四周，其中標號61~64處是表示設置雙頻天線1的較佳位置。且當雙頻天線1設置在筆記型電腦6時，雙頻天線1之導電銅箔5是用以與筆記型電腦6的一接地面(圖未示)導接，以增加雙頻天線1的接地面積。

參見圖5，是本實施例之雙頻天線1應用於筆記型電腦所測得之電壓駐波比(VSWR)值，由圖中所示可知，在第一頻段和第二頻段範圍內，雙頻天線1之電壓駐波比(VSWR)值皆小於2。

另參見下表1，是本實施例之雙頻天線1應用於筆記型電腦並操作於第一頻段和第二頻段範圍內所測得之輻射效率，由表中可知，其總整輻射效能>-4.4dB(>36.7%)。

再參見圖6和圖7，是本實施例之雙頻天線1的輻射場型，由圖中可知，雙頻天線1的輻射場型大致呈全向性。

綜上所述，本實施例之雙頻天線1因共用天線本體，可在涵蓋802.11b/g及802.11a兩個操作頻段的情況下使天線體積有效縮小，故可大幅降低天線設計成本，此外，雙頻天線1為二維平面式天線設計，結構簡單，故組裝及製作容易並且穩定，而且可以藉由適當調整第一導體臂和第二導體臂的長度，或調整第一耦合間隙G1、第二耦合間隙G2、及第三耦合間隙G3的寬度，控制雙頻天線1操作在第一頻段(802.11b/g)或第二頻段(802.11a)的中心頻率位置及阻抗頻寬，確實達到本發明的目的與功效。

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。

1．．．連接導體

2．．．迴路導體

4．．．同軸傳輸線

5．．．導電銅箔

6．．．筆記型電腦

11．．．饋入端

12．．．連接端

13．．．第一導體臂

14．．．第二導體臂

15．．．第一輻射段

16．．．第二輻射段

21．．．接地端

22．．．第三輻射段

23．．．第四輻射段

24．．．第五輻射段

25．．．第六輻射段

26．．．第七輻射段

31．．．第一側邊

32．．．第二側邊

33．．．第三側邊

34．．．第四側邊

41．．．訊號正端

42．．．訊號負端

60．．．顯示面板

61~64．．．較佳位置

G1．．．第一耦合間隙

G2．．．第二耦合間隙

G3．．．第三耦合間隙

圖1是本發明雙頻天線的一較佳實施例的構造示意圖；

圖2是本實施例之雙頻天線的尺寸圖；

圖3說明本實施例之同軸傳輸線與饋入端和接地端的連接關係，以及導電銅箔和迴路導體的第三輻射段的連接關係；

圖4說明本實施例之雙頻天線設於筆記型電腦上之較佳位置；

圖5顯示本實施例之雙頻天線應用於筆記型電腦所測得的電壓駐波比圖；

圖6是本實施例之雙頻天線操作在2450MHz的輻射場型圖；及

圖7是本實施例之雙頻天線操作在5470MHz的輻射場型圖。

1．．．連接導體

2．．．迴路導體

11．．．饋入端

12．．．連接端

13．．．第一導體臂

14．．．第二導體臂

15．．．第一輻射段

16．．．第二輻射段

21．．．接地端

22．．．第三輻射段

23．．．第四輻射段

24．．．第五輻射段

25．．．第六輻射段

26．．．第七輻射段

31．．．第一側邊

32．．．第二側邊

33．．．第三側邊

34．．．第四側邊

G1．．．第一耦合間隙

G2．．．第二耦合間隙

G3．．．第三耦合間隙

100．．．雙頻天線

Claims (10)

1. 一種雙頻天線，包括：一連接導體，具有相遠離的一饋入端及一連接端；一第一導體臂，其一端與該連接導體的該連接端連接；一第二導體臂，其一端與該連接導體的該連接端連接，並與該第一導體臂概呈垂直；及一迴路導體，具有一鄰近該饋入端的接地端，並由該接地端向外延伸至該饋入端而形成一迴路，該迴路導體部分與該第一導體臂及該第二導體臂相鄰且概呈平行，而與該第一導體臂和第二導體臂之間形成一L形間隙。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之雙頻天線，其中該連接導體與該第一導體臂及該第二導體臂相配合可共振於一第一頻段，且該迴路導體可共振於一高於該第一頻段之第二頻段。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之雙頻天線，其中該第一導體臂與該迴路導體之間具有一第一耦合間隙，該第二導體臂與該迴路導體之間具有一第二耦合間隙，調整該第一耦合間隙的寬度和該第一導體臂的長度可改變該第一頻段範圍及阻抗頻寬，調整該第二耦合間隙的寬度和該第二導體臂的長度可改變該第二頻段範圍及阻抗頻寬。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之雙頻天線，其中該連接導體包含一曲該饋入端向外延伸的第一輻射段，以及一曲第一輻射段末端彎折延伸至該連接端的第二輻射段。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之雙頻天線，其中該迴路導體包含一由該接地端向外延伸並與接地端垂直的第三輻射段，一曲該第三輻射段末端向外延伸並與該第三輻射段垂直的一第四輻射段，一由該第四輻射段末端朝該第一導體臂方向延伸並與該第二導體臂平行的第五輻射段，以及一由該第五輻射段末端彎折延伸並與該第一導體臂平行的第六輻射段，以及由該第六輻射段未端彎折延伸至該饋入端的第七輻射段。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之雙頻天線，其中該第五輻射段與該第二導體臂相間隔而於其間形成該第一耦合間隙，該第六輻射段與該第一導體臂相間隔而於其間形成該第二耦合間隙，該第一耦合間隙與第二耦合間隙相連通而形成該L形間隙，且該第三輻射段與第五輻射段相間隔而於其間形成一第三耦合間隙。
7. 依據申請專利範圍第1項至第6項其中任一項所述之雙頻天線，其中該饋入端與該接地端位於同一直線上。
8. 依據申請專利範圍第1項至第6項其中任一項所述之雙頻天線，更包括一同軸傳輸線，該同軸傳輸線的訊號正端電氣連接該饋入端，該同軸傳輸線的訊號負端電氣連接該接地端。
9. 依據申請專利範圍第1項至第6項其中任一項所述之雙頻天線，更包括一與該迴路導體連接的導電銅箔。
10. 依據申請專利範圍第2項所述之雙頻天線，其中該第一頻段為2412~2462MHz，該第二頻段為5150~5875MHz。