TWI453991B - Long-term evolution of the antenna - Google Patents

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Chun Teng Cheng
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Description

長期演進天線
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。
長期演進(Long Term Evolution，簡稱LTE)技術是目前無線通訊領域中備受矚目的新一代行動無線寬頻技術。所謂的LTE是指可以在20MHz頻寬下，達到下行傳輸速率100Mbit/s，上行傳輸速率50Mbit/s，並且向下相容，支援現有的3G系統，它可以讓服務供應商透過較為經濟的方式提供無線寬頻服務，並超越現今3G無線網路的效能，帶來更優異的表現。有鑑於目前各國針對LTE所定義出來的工作頻段如下表一所示，需涵括698-960MHz、1710-2170MHz與2500-2700MHz，且現今多數筆記型電腦具有GPS功能，因此，如何構思一種能夠涵蓋上述LTE頻段及GPS頻段並具有足夠操作頻寬的天線，即為本發明的重點。
因此，本發明之目的，即在提供一種可以涵蓋多個操作頻段的長期演進天線。
為達到上述目的，本發明的長期演進天線，包括一絕緣基板、一設於該絕緣基板的一表面的主天線及一固定在絕緣基板上並與主天線連接的金屬片。
該主天線包含一共用段以及由該共用段延伸的一第一導體臂、一第二導體臂及一迴路導體。該共用段供饋入一射頻訊號並具有相反的一第一端及一第二端；該第一導體臂由該共用段的第一端向外延伸，並具有一位於該絕緣基板的一第一側的第三端；該第二導體臂由該共用段的第一端朝遠離該第一導體臂方向延伸，並具有一位於該絕緣基板的第一側的第四端；該迴路導體具有一與該共用段的第二端連接的第五端及一鄰近該第五端的第六端，並由該第五端向外延伸至該第六端而形成一迴路。
該金屬片與該絕緣基板概呈垂直地設於該絕緣基板的一第一側，並與該第三端及第四端連接，以與該第一導體臂共同形成一第一輻射段，並與該第二導體臂共同形成一第二輻射段。
較佳地，該第一導體臂長度大於該第二導體臂長度，且該第一輻射段可共振於一第一頻段，該第二輻射段可共振於一高於該第一頻段之第二頻段，該迴路導體可共振於一高於該第二頻段之第三頻段。
較佳地，該主天線更包括一接地導體，其設在該絕緣基板之與該第一側相反的第二側，並與該迴路導體的第六端連接，且該長期演進天線更包括一同軸纜線，該同軸纜線的訊號線與該共用段連接，該同軸纜線的接地線與該接地導體連接。
較佳地，該主天線更包括一延伸導體，其與該第二導體臂相間隔並與該金屬片概呈垂直地連接在該金屬片的一末端，而與該第二導體臂及該金屬片共同形成該第二輻射段。
較佳地，該主天線更包括一與該接地導體連接的導電銅箔。
本發明的功效在於利用金屬片來加強第一輻射段的頻寬，並使第二輻射段可操作在LTE的一高於該第一頻段的第二頻段，且利用迴路導體來調整高頻匹配，使迴路導體能操作在LTE的一高於第二頻段的第三頻段，而達到涵蓋各國LTE工作頻段及GPS頻段的功效與目的。
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一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
參閱圖1及圖2所示，是本發明長期演進(下稱LTE)天線的一較佳實施例，本實施例LTE天線100包括一絕緣基板1、一主天線2及一金屬片(鐵件)3。
主天線2設於絕緣基板1的一表面10，並包含一共用段21、一第一導體臂22、一第二導體臂23及一迴路導體24。
共用段21是一概呈矩形板體，其供饋入一射頻訊號並具有相反的一第一端211及一第二端212。
第一導體臂22由共用段21的第一端211向外延伸，並具有一位於絕緣基板1的一第一側11的第三端221。在本實施例中，第一導體臂22鄰近絕緣基板1的第一側11並與第一側11平行地沿第一側11延伸至絕緣基板1之與第一側11相鄰的另一側12，再朝第一側11彎折延伸至第一側11而於其末端形成第三端221。
第二導體臂23由共用段21的第一端211朝遠離第一導體臂方向延伸，並具有一位於絕緣基板1的第一側11的第四端231。在本實施例中，第二導體臂23由第一端211向外延伸並平行絕緣基板1的第一側11一小段距離後，再朝第一側11彎折延伸至第一側11而於其末端形成第四端231。
迴路導體24具有一與共用段21的第二端212連接的第五端241及一鄰近第五端241的第六端242，並由第五端241向外彎折延伸至第六端242而形成一迴路。
金屬片3在本實施例中是呈一長條狀，其與絕緣基板1概呈垂直地設於絕緣基板1的第一側11，並與第一導體臂22的第三端221及第二導體臂23的第四端231連接，而與第一導體臂22共同形成一第一輻射段25，並與第二導體臂23共同形成一第二輻射段26。此外，為了調整第二輻射段26的長度使適於操作在特定的頻段，本實施例的主天線2更包括一延伸導體27，其與第二導體臂23相間隔，並且一端延伸至絕緣基板1的第一側11，與金屬片11概呈垂直地連接在金屬片11的一末端110，而與第二導體臂23及金屬片11共同形成第二輻射段26。
在本實施例中，第一輻射段25的總長度大於第二輻射段26，且本實施例之第一輻射段25的總長度設計，可使第一輻射段25共振於第一頻段698-960MHz，而第二輻射段26的總長度設計可使第二輻射段26共振於一高於第一頻段的第二頻段1710-2170MHz，且迴路導體24之總長度設計，可使迴路導體24共振於一高於第二頻段之第三頻段2500-2700MHz。本實施例LTE天線100的整體尺寸為82x14x3mm3 ，主天線2及金屬片3的詳細尺寸參見圖3所示。
此外，如圖1及圖2所示，本實施例的主天線2更包括一接地導體28，其設在絕緣基板1之與第一側11相反的第二側13，並與迴路導體24的第六端242連接。且共用段21是供一同軸纜線4的訊號線41電連接以饋入射頻訊號，而同軸纜線4的接地線42則與接地導體28連接。
再者，為了增加天線的接地面積，本實施例可以在接地導體28上再另外連接一導電銅箔29。
如圖4所示，本實施例的LTE天線100通常被設置在一筆記型電腦5的蓋體51上，位於顯示器上方的側邊。
如圖5所示，是本實施例之LTE天線100的電壓駐波比(VSWR)實測結果，由圖4中可以看到LTE天線100除了可操作在698-960MHz、2170-2700MHz及2500-2700MHz等 LTE使用的頻段外，還包含了GPS頻段1575.42MHz，能滿足現今筆記型電腦之GPS功能需求。而且上述的操作頻段698-960MHz、1575MHz、2170-2700MHz及2500-2700MHz的VSWR皆在4以下，符合業界對於天線輻射效率的需求。
參見下表2及表3，是本實施例之LTE天線100在各操作頻率下的總輻射功率(Total Radiated Power，簡稱Tot.Rad.Pwr.)及輻射效能百分比(Efficiency%)。
參見圖6至圖12，是本實施例之LTE天線100在不同操作頻率下的輻射場型圖，由各圖顯示可知，LTE天線100的輻射場型具有良好的全向性。
綜上所述，本實施例之LTE天線100利用金屬片3可加強第一輻射段25的頻寬，並使第二輻射段26可同時操作在GPS頻段(1575.42MHz)及LTE的1710-2170MHz頻段，且利用迴路導體24來調整高頻匹配，使迴路導體24能操作在LTE的2500-2700MHz高頻頻段，而達到涵蓋各國LTE工作頻段及GPS頻段的功效與目的。
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。
100．．．長期演進(LTE)天線
1．．．絕緣基板
2．．．主天線
3．．．金屬板
4．．．同軸纜線
5．．．筆記型電腦
10．．．表面
11．．．第一側
12．．．另一側
13．．．第二側
21．．．共用段
22．．．第一導體臂
23．．．第二導體臂
24．．．迴路導體
25．．．第一輻射段
26．．．第二輻射段
27．．．延伸導體
28．．．接地導體
29．．．導電銅箔
41．．．訊號線
42．．．接地線
51．．．蓋體
110．．．末端
211．．．第一端
212．．．第二端
221．．．第三端
231．．．第四端
241．．．第五端
242．．．第六端
圖1是本發明長期演進天線的一較佳實施例的構造立體示意圖；
圖2是本實施例長期演進天線另一視角的構造立體示意圖；
圖3是本實施例長期演進天線的尸寸圖；
圖4是本實施例長期演進天線設置在筆記型電腦上的位置示意圖；
圖5是本實施例長期演進天線的電壓駐波比(VSWR)實測結果；及
圖6至圖12是本實施例長期演進天線在不同操作頻率下的輻射場型圖。
100．．．長期演進(LTE)天線
1．．．絕緣基板
2．．．主天線
3．．．金屬板
4．．．同軸纜線
10．．．表面
11．．．第一側
12．．．另一側
13．．．第二側
21．．．共用段
22．．．第一導體臂
23．．．第二導體臂
24．．．迴路導體
25．．．第一輻射段
26．．．第二輻射段
27．．．延伸導體
28．．．接地導體
29．．．導電銅箔
41．．．訊號線
42．．．接地線
110．．．末端
211．．．第一端
212．．．第二端
221．．．第三端
231．．．第四端
241．．．第五端
242．．．第六端

Claims (6)

  1. 一種長期演進天線，包括：一絕緣基板；一主天線，設於該絕緣基板的一表面，該主天線包含：一共用段，供饋入一射頻訊號並具有相反的一第一端及一第二端；一第一導體臂，由該共用段的第一端向外延伸，並具有一位於該絕緣基板的一第一側的第三端；一第二導體臂，由該共用段的第一端朝遠離該第一導體臂方向延伸，並具有一位於該絕緣基板的第一側的第四端；一迴路導體，具有一與該共用段的第二端連接的第五端及一鄰近該第五端的第六端，並由該第五端向外延伸至該第六端而形成一迴路；及一接地導體，其設在該絕緣基板之一與該第一側相反的第二側，並與該迴路導體的該第六端連接；以及一金屬片，與該絕緣基板概呈垂直地設於該絕緣基板的該第一側，並與該第三端及第四端連接，以與該第一導體臂共同形成一第一輻射段，並與該第二導體臂共同形成一第二輻射段。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之長期演進天線，其中該第一導體臂長度大於該第二導體臂長度，且該第一輻射段可共振於一第一頻段，該第二輻射段可共振於一高於該第一 頻段之第二頻段，該迴路導體可共振於一高於該第二頻段之第三頻段。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之長期演進天線，更包括一同軸纜線，該同軸纜線的訊號線與該共用段連接，該同軸纜線的接地線與該接地導體連接。
  4. 依據申請專利範圍第1項或第2項所述之長期演進天線，其中該主天線更包括一延伸導體，其與該第二導體臂相間隔並與該金屬片概呈垂直地連接在該金屬片的一末端，而與該第二導體臂及該金屬片共同形成該第二輻射段。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述之長期演進天線，其中該主天線更包括一與該接地導體連接的導電銅箔。
  6. 依據申請專利範圍第2項所述之長期演進天線，其中該第一頻段包含698-960MHz範圍、該第二頻段包含1575MHz及2170-2700MHz範圍，該第三頻段包含2500-2700MHz範圍。
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