TWI453992B - 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之筆記型電腦用的雙頻天線。

參閱圖1，現階段應用於WLAN 2412~2462 MHz(802.11b/g)及4900~5875 MHz(802.11a)]之筆記型電腦內置天線，皆利用PIFA(Planar Inverted F Antenna，平面倒F型天線)型式的天線架構，部份天線設計上會再加上寄生或耦合元件，使在空間上交疊產生較強的耦合量，以達到雙頻或寬頻之效果。然而一般傳統型PIFA天線，因受到空間上的限制，具有頻寬不足的缺點。

為了解決頻寬不足的困擾，美國專利第6,714,162號所揭露的PIFA天線，可利用寄生元件耦合的技術，產生較寬的頻寬。

參閱圖2，PIFA天線1包括輻射導體11、第一接地導體12、饋入導體13、第二接地導體14及接地寄生導體15。在圖2中，調整輻射導體11長度，可決定其低頻頻率的位置；調整接地寄生導體15的長度，控制接地寄生導體15與輻射導體11間之耦合間距pg，及接地寄生導體15與第二接地導體14間之耦合間距sg，而決定其高頻頻率的位置與頻寬。

然而靠調整間距pg、sg以及接地寄生導體15的長度來決定高頻頻率的耦合量，其調變的變因太多，而且空間上的間距pg、sg相對於實體來說更難以控制，以致於其阻抗頻率及頻寬不能如設計者的預期。

因此，本發明之目的，即在提供一種設計結構簡單，且容易控制高低頻之頻率及頻寬的雙頻天線。

於是，本發明雙頻天線是包含迴路輻射部及輻射臂。

迴路輻射部具有相鄰之饋入端及接地端，用以工作在高頻頻段。

輻射臂的一端連接於迴路輻射部的饋入端，用以工作在低頻頻段。

較佳而言，迴路輻射部概呈矩形迴路，並包含一端為接地端之第一輻射段，一端連接於第一輻射段另一端且與第一輻射段概呈垂直的第二輻射段，及一端連接於第二輻射段另一端且與第二輻射段概呈垂直的第三輻射段，第三輻射段的另一端為饋入端。

輻射臂包含一端與迴路輻射部的饋入端相連的連接段，及一端連接於連接段另一端且與連接段概呈垂直的發射段，連接段與第三輻射段概呈垂直。

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3與圖4，本發明之較佳實施例的雙頻天線2係設置於筆記型電腦9內(如圖4中虛線所框的位置8)，其工作頻段為高頻的4900~5875MHz，另一為低頻的2412~2462MHz，適用於WLAN。

而為了將所佔面積縮小，在本實施例中是將雙頻天線2設計成立體的型式，然而，它亦可以平面的型式存在，如圖5所示，而為了方便說明其結構，以下先以平面的型式來作說明。

參閱圖5(正面圖)與圖6(反面圖)，雙頻天線2包含迴路輻射部3及輻射臂4。

迴路輻射部3概呈矩形迴路，用以工作在前述的高頻頻段(4900~5875MHz)，並包含第一輻射段31、第二輻射段32及第三輻射段33。

第一輻射段31之一端為接地端311，另一端與第二輻射段32的一端連接且概呈垂直。第二輻射段32的另一端則與第三輻射段33連接且概呈垂直，而第三輻射段33的另一端為饋入端331，饋入端331是訊號的輸入點，其與接地端311相鄰近。

輻射臂4用以工作在前述的低頻頻段(2412~2462MHz)，並包含連接段41及發射段42。連接段41是由第三輻射段33的饋入端331往相反於第一輻射段31的方向向外延伸，且與第三輻射段33概呈垂直，與第二輻射段32概呈平行。發射段42則是由連接段41的另一端往第二輻射段32的方向彎折延伸，且與連接段41概呈垂直。值得一提的是，發射段42、第三輻射段33與第一輻射段31彼此概呈平行。

配合參閱圖3，當雙頻天線2被以圖5或圖6中所示的虛線81~84朝同一側彎折成立體時，第一輻射段31與發射段42是分別位於間隔且概呈平行的第一平面與第三平面，而第三輻射段33是位於與另兩平面概呈垂直的第二平面(此三平面未標號)。此外，第一輻射段31的兩端由第一平面彎折延伸至第二平面而分別形成兩個鎖固部5，每一鎖固部5具有穿孔51以供鎖固。

參閱圖3、圖5與圖7，較佳地，此雙頻天線2可設於如圖7所示的絕緣基板6上，以成為更穩固的結構。此基板6具有可供第一輻射段31設置的第一面61、可供第三輻射段33設置的第二面62，及可供發射段42設置的第三面63，其中，第一面61與第三面63間隔且概呈平行，第二面62與另兩面61、63概呈垂直且與另兩面61、63的側邊相連；第二面62的兩端還分別形成有螺孔621。第一輻射段31的兩端由第一面61彎折延伸至第二面62而分別形成兩個鎖固部5，每一鎖固部5具有穿孔51以供鎖固，且兩個穿孔51是與兩個螺孔621相對應。而第二輻射段32是跨設於第一面61與第二面62，連接段41是跨設於第二面62與第三面63。

較佳而言，雙頻天線2更包含導電銅箔7，導電銅箔7用以連接第一輻射段31與位於筆記型電腦9的接地面(圖未示)。

迴路輻射部3可用來產生及控制高頻頻帶，而輻射臂4可用來產生及調整低頻頻帶，此種設計結構相當簡單，且容易控制高低頻之共振頻率及阻抗頻寬。

參閱圖8，由實驗結果得知，其電壓駐波比(VSWR)量測值在頻率2412~2462MHz及4900~5875MHz時皆可小於2.5。另外，圖9與圖10為本發明雙頻天線2的輻射場型(Radiation Pattern)圖形，圖9的頻率為2437MHz，圖10的頻率為5350MHz。

再由表1的數據可得知，應用頻帶內的總輻射效能(Total Radiation Power)>－5dB，且效率(Efficiency)>30%。

綜上所述，本發明雙頻天線2利用迴路輻射部3來產生及控制高頻頻帶，利用輻射臂4來產生及調整低頻頻帶，設計的結構簡單，且容易控制高低頻之共振頻率及阻抗頻寬，並可降低天線成本，還可以克服傳統型PIFA頻寬不足的缺點，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。

2‧‧‧雙頻天線

3‧‧‧迴路輻射部

31‧‧‧第一輻射段

311‧‧‧接地端

32‧‧‧第二輻射段

33‧‧‧第三輻射段

331‧‧‧饋入端

4‧‧‧輻射臂

41‧‧‧連接段

42‧‧‧發射段

5‧‧‧鎖固部

51‧‧‧穿孔

6‧‧‧基板

61‧‧‧第一面

62‧‧‧第二面

621‧‧‧螺孔

63‧‧‧第三面

7‧‧‧導電銅箔

8‧‧‧位置

81‧‧‧虛線

82‧‧‧虛線

83‧‧‧虛線

84‧‧‧虛線

9‧‧‧筆記型電腦

圖1是一立體圖，說明習知PIFA天線的結構；圖2是一立體圖，說明習知雙頻天線的結構；圖3是一立體圖，說明本發明雙頻天線的一較佳實施例的結構；圖4是一立體圖，說明該較佳實施例設於一筆記型電腦的位置；圖5是本實施例之雙頻天線展開成一平面之正面圖，說明該較佳實施例的結構；圖6是本實施例之雙頻天線展開成一平面之反面圖，說明該較佳實施例的結構；圖7是一立體圖，說明本實施例之雙頻天線設置於一基板上；圖8是本較佳實施例的電壓駐波比(VSWR)的量測結果圖；圖9是本較佳實施例在頻率為2437MHz時的輻射場型(Radiation Pattern)圖形；及圖10是本較佳實施例在頻率為5350MHz時的輻射場型(Radiation Pattern)圖形。

2．．．雙頻天線

31．．．第一輻射段

32．．．第二輻射段

33．．．第三輻射段

41．．．連接段

42．．．發射段

5．．．鎖固部

51．．．穿孔

Claims (14)

1. 一種雙頻天線，包含：一迴路輻射部，具有相鄰之一饋入端及一接地端，用以工作在一高頻頻段；及一輻射臂，一端連接於該迴路輻射部的饋入端，用以工作在一低頻頻段，且該輻射臂朝遠離該迴路輻射部的接地端的方向延伸。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之雙頻天線，其中，該迴路輻射部概呈一矩形迴路，並包含一端為該接地端之一第一輻射段，一端連接於該第一輻射段另一端且與該第一輻射段概呈垂直的一第二輻射段，及一端連接於該第二輻射段另一端且與該第二輻射段概呈垂直的一第三輻射段，該第三輻射段的另一端為該饋入端。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之雙頻天線，其中，該輻射臂包含一端與該迴路輻射部的饋入端相連的一連接段，及一端連接於該連接段另一端且與該連接段概呈垂直的一發射段，該連接段與該第三輻射段概呈垂直。
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、該第三輻射段與該發射段彼此概呈平行。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之雙頻天線，其中，該第三輻射段位於該第一輻射段與該發射段之間。
6. 依據申請專利範圍第1項至第5項其中任一項所述之雙頻天線，其中，該高頻頻段為4900~5875MHz，該低頻頻段為2412~2462MHz。
7. 依據申請專利範圍第3項至第5項其中任一項所述之雙頻天線，其中，該第一輻射段位於一第一平面，該第三輻射段位於一第二平面，該發射段位於一第三平面；該第一平面與該第三平面間隔且概呈平行，該第二平面與另兩平面概呈垂直且位於另兩平面之間。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之雙頻天線，更包含一導電銅箔，該導電銅箔用以連接該迴路輻射部的第一輻射段與一接地面。
9. 依據申請專利範圍第8項所述之雙頻天線，其中，該第一輻射段的兩端由該第一平面彎折延伸至該第二平面而分別形成兩個鎖固部，每一鎖固部具有一穿孔以供鎖固。
10. 依據申請專利範圍第3項至第5項其中任一項所述之雙頻天線，更包含一供該迴路輻射部與輻射臂設置的基板。
11. 依據申請專利範圍第10項所述之雙頻天線，其中，該基板具有一供該第一輻射段設置的第一面、一供該第三輻射段設置的第二面，及一供該發射段設置的第三面；該第一面與該第三面間隔且概呈平行，該第二面與另兩面概呈垂直且與另兩面的側邊相連。
12. 依據申請專利範圍第11項所述之雙頻天線，其中，該第二面的兩端分別形成有一螺孔。
13. 依據申請專利範圍第12項所述之雙頻天線，其中，該第一輻射段的兩端由該第一面彎折延伸至該第二面而分別 形成兩個鎖固部，每一鎖固部具有一穿孔以供鎖固，且該等穿孔與該等螺孔相對應。
14. 依據申請專利範圍第13項所述之雙頻天線，更包含一導電銅箔，該導電銅箔用以連接該迴路輻射部的第一輻射段與一接地面。