TWI442631B - Multi - frequency antenna - Google Patents
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Description
本發明為一種多頻天線，特別係指一種將高頻訊號饋入源直接耦合至天線系統短路部之輻射導體結構。
無線通訊產品的普及，使各種相關附屬產品的功能已愈加先進，特別是關於天線的傳輸效率及尺寸要求，往往影響廠商在市場上產品的銷售量，如何有效整合天線多頻帶傳輸效能，同時縮小天線於電子裝置內部配置空間，成為相關研究者積極尋求突破之重要技術關鍵。
習知多頻天線通常為兩種或兩種以上不同天線類型的結合，例如：美國專利第6204819號專利“Convertible loop/inverted-f antennas and wireless communicators incorporating the same”所揭露的雙頻天線結構，就是將平面式倒F型天線與環型天線互相結合，透過切換開關選擇不同的訊號饋入方式，在兩天線之間進行切換，然而此天線為立體結構，體積龐大且配置不易，另外必須增加切換晶片用以操作頻帶切換，導致電路結構複雜，製作成本亦較高。
另外一種方式則是透過設計輻射導體複雜多變結構，利用外觀形狀及尺寸都較為多變的天線結構達成多頻操作目的，但是往往無法輕易擺置於各種無線通訊傳輸產品之中，造成設計者的困擾。
本發明之目的係提供一種多頻天線，利用饋入部直接將天線系統高頻訊號饋入源傳遞至短路部，經此激發天線系統高頻共振模態，另透過輻射導體激發天線系統低頻共振模態，經此整合高、低頻系統之標準頻寬，使天線產品兼顧廣域頻寬及體積微型化之設計要求，同時具有特性更為優異之傳輸頻寬。
本發明之另一目的係提供一種多頻天線，利用饋入部直接將天線系統高頻訊號饋入源經由電容性耦合方式將訊號傳遞至短路部，經由兩耦合側邊形成之耦合單元產生電容性電抗，使天線高、低頻系統頻寬皆具有良好阻抗匹配，搭配短路部蜿蜒路徑設計，除有效縮短輻射導體延伸路徑，同時亦可改變電感量，藉以調整天線阻抗匹配，使天線系統具有高傳輸頻寬及傳輸品質穩定之特性。
為達成上述目的，本發明係為一種多頻天線，包括：饋入部、輻射導體、短路部、接地面及饋入線；其中饋入部具有一耦合側邊；短路部一端部連接於輻射導體，並設置一耦合側邊沿饋入部之耦合側邊的輪廓對應配置，且兩耦合側邊之間形成一間隙，短路部另一端部則連接於接地面；饋入線包含：中心導線及外層導線，將中心導線連接於饋入部，外層導線連接於接地面。
本發明主要利用饋入部之耦合側邊與短路部相對應之耦合側邊產生高頻饋入訊號傳導路徑，經此路徑得到天線系統之高、低頻系統標準頻寬，首先，關於低頻系統標準頻寬部分，利用輻射導體激發天線系統低頻共振模態，當饋入線高頻訊號藉由兩耦合側邊形成之耦合單元將能量經由饋入部耦合至短路部，經此產生天線系統之低頻系統標準頻寬，藉由短路部蜿蜒路徑設計，透過微調蜿蜒路徑之間隙、寬度及總長度，即可改變電感量，如此即可調整天線阻抗匹配，搭配耦合單元產生之電容性電抗，使天線具有良好阻抗匹配，進而使天線系統具有高傳輸頻寬及傳輸品質穩定之特性。
另外，關於高頻系統標準頻寬部分，利用饋入部直接接收天線系統高頻訊號饋入源後激發天線系統高頻共振模態，經此產生天線系統之高頻系統標準頻寬，同樣透過微調短路部蜿蜒路徑之間隙、寬度及總長度，即可改變電感量，使天線系統頻寬具有較佳之阻抗匹配。
為使貴審查人員進一步了解本發明之詳細內容，茲列舉下
列較佳實施例說明如後。
請參閱第1圖，為本發明第一實施例之平面俯視圖。多頻天線結構包括：饋入部11、輻射導體12、短路部13、接地面14及饋入線15；饋入線15組成結構從內層至外層依序分別為：中心導線151、絕緣層152、外層導線153、披覆層154。
饋入部11具有一第一耦合側邊111a；輻射導體12側邊與接地面14側邊互相平行；短路部13一端部連接於輻射導體12，並設置一第二耦合側邊111b沿饋入部11之第一耦合側邊111a輪廓對應配置，兩耦合側邊之間形成一間隙且互相平行，經此設置將饋入部11之第一耦合側邊111a與短路部13之第二耦合側邊111b組成一耦合單元111，利用該耦合單元產生電容性耦合傳導效應，短路部13另一端部則連接於接地面14，本實施例之短路部13設置為直線狀；饋入線15之中心導線151連接於饋入部11，外層導線153連接於接地面14。
操作時利用饋入線15輸入天線系統之高頻饋入訊號，經此激發天線系統之高頻共振模態，藉由中心導線151將能量經由饋入部11之第一耦合側邊111a耦合至短路部13之第二耦合側邊111b，訊號再利用短路部13一端傳遞至接地面14，另一端則傳遞至輻射導體12激發天線系統之低頻共振模態。
本實施例之饋入部11為直線長條狀，長度約為30mm，寬度約為3mm，輻射導體12為矩形狀，長度約為60mm，寬度約為3mm，短路部13為平行四邊形長條狀，長度約為68mm，上、下底寬度約為5mm，高度約為42mm。本實施例之耦合單元111係以饋入部11之第一耦合側邊111a與短路部13之第二耦合側邊111b共同組成，然而亦可利用設置晶片電容方式達成電容性耦合傳導效應之目的。
請參閱第2圖，為本發明第二實施例之平面俯視圖。本實施例與第一實施例大致雷同，其不同處在於饋入部11與短路部13設置為階梯狀，而饋入部11之第一耦合側邊111a與短
路部13之第二耦合側邊111b亦互相平行，經此設置產生天線系統之高、低頻系統標準頻寬，
請參閱第3圖，為本發明第三實施例之平面俯視圖。本實施例與第一實施例大致雷同，其不同處在於耦合單元111並非利用第一耦合側邊111a與第二耦合側邊111b共同組成，而係以設置晶片電容16方式作為天線系統之高頻饋入訊號耦合媒介，利用晶片電容16將饋入部11之傳輸訊號耦合至短路部13，達成電容性耦合傳導效應之目的。
請參閱第4圖，為本發明第三實施例之返迴損失(Return loss)量測數據示意圖。其中橫軸表示頻率，縱軸表示dB值，經由圖形曲線顯示天線系統操作頻寬定義為返迴損失大於5dB之情況時，頻寬f1操作頻率範圍涵蓋698MHz至960MHz，此頻帶頻寬範圍涵蓋LTE及AMPS之系統頻寬，頻寬f2操作頻率範圍涵蓋1710MHz至2700MHz，此頻帶頻寬範圍涵蓋DCS及WCDMA之系統頻寬，經此量測數據得知本發明之天線系統操作頻寬均已達設計所需之操作頻寬通訊標準。
請參閱第5圖，為本發明第三實施例整合於攜帶式電腦之局部放大立體圖。組裝時首先將整組天線模組配置於攜帶式電腦5之面板51邊緣，而後如同前述說明，將晶片電容16設置於饋入部11及短路部之間，取代配置第一耦合側邊111a與第二耦合側邊111b之形式，同樣可達成電容性耦合傳導效應之目的。
本發明已符合專利要件，實際具有新穎性、進步性與產業應用價值之特點，然其實施例並非用以侷限本發明之範圍，任何熟悉此項技藝者所作之各種更動與潤飾，在不脫離本發明之精神和定義下，均在本發明權利範圍內。
11‧‧‧饋入部
111‧‧‧耦合單元
111a‧‧‧第一耦合側邊
111b‧‧‧第二耦合側邊
12‧‧‧輻射導體
13‧‧‧短路部
14‧‧‧接地面
15‧‧‧饋入線
151‧‧‧中心導線
152‧‧‧絕緣層
153‧‧‧外層導線
154‧‧‧披覆層
16‧‧‧晶片電容
5‧‧‧攜帶式電腦
51‧‧‧面板
第1圖為本發明第一實施例之平面俯視圖。
第2圖為本發明第二實施例之平面俯視圖。
第3圖為本發明第三實施例之平面俯視圖。
第4圖為本發明第三實施例之返迴損失(Return loss)量測數據示意圖。
第5圖為本發明第三實施例整合於攜帶式電腦之局部放大立體圖。
11‧‧‧饋入部
111‧‧‧耦合單元
111a‧‧‧第一耦合側邊
111b‧‧‧第二耦合側邊
12‧‧‧輻射導體
13‧‧‧短路部
14‧‧‧接地面
15‧‧‧饋入線
151‧‧‧中心導線
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153‧‧‧外層導線
154‧‧‧披覆層
Claims (10)
- 一種多頻天線，包括：一饋入部，具有一第一耦合側邊；一輻射導體；一短路部，一端部連接於該輻射導體，並具有一第二耦合側邊，該第二耦合側邊沿該饋入部之第一耦合側邊的輪廓對應配置，且兩耦合側邊之間形成一間隙，其中該饋入部與該短路部係為二分離元件；一接地面，該短路部另一端部連接於該接地面；以及一饋入線，包含：一中心導線，連接於該饋入部；以及一外層導線，連接於該接地面，利用電容性耦合傳導效應將該中心導線之訊號由該饋入部耦合至該短路部，激發該多頻天線之高頻共振模態，該訊號經由該短路部傳遞至該輻射導體激發多頻天線之低頻共振模態。
- 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該輻射導體及接地面側邊互相平行。
- 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該饋入部之第一耦合側邊與短路部之第二耦合側邊互相平行。
- 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該饋入部之第一耦合側邊與短路部之第二耦合側邊形成一耦合單元。
- 如申請專利範圍第4項所述之多頻天線，其中該耦合單元設置一晶片電容，該晶片電容設置於該饋入部與該短路部之間，該晶片電容將該中心導線之訊號由該饋入部之訊號耦合至該短路部。
- 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該短路部為直線狀、階梯狀以及蜿蜒狀三者之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中微調該短路部之總長度、寬度或該短路部之第二耦合側邊及該饋入部之第一耦合側邊之間形成互相平行的間隙，調整所述的多頻天線阻抗匹配。
- 一種多頻天線，包括：一饋入部，具有一第一耦合側邊；一輻射導體；一短路部，一端部連接於該輻射導體，並具有一第二耦合側邊，該第二耦合側邊沿該饋入部之第一耦合側邊的輪廓對應配置，且該饋入部之第一耦合側邊與短路部之第二耦合側邊之間形成一間隙，形成一耦合單元；一接地面，該短路部另一端部連接於該接地面；以及一饋入線，包含：一中心導線，連接於該饋入部；以及一外層導線，連接於該接地面，利用該耦合單元將該中心導線之訊號由該饋入部耦合至該短路部，激發該多頻天線之高頻共振模態，該訊號經由該短路部傳遞至該輻射導體激發多頻天線之低頻共振模態。
- 如申請專利範圍第8項所述之多頻天線，其中微調該短路部之總長度、寬度或該短路部之第二耦合側邊及該饋入部之第一耦合側邊之間形成互相平行的間隙，調整所述的多頻天線阻抗匹配。
- 如申請專利範圍第8項所述之多頻天線，其中該耦合單元設置一晶片電容，該晶片電容設置於該饋入部與該短路部之間，該 晶片電容將該中心導線之訊號由該饋入部之訊號耦合至該短路部。
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