TWI459641B - Multi - frequency antenna - Google Patents

Description

多頻天線

本發明係關於一種多頻天線，特別係指整合同一操作頻帶輻射導體於單一天線模組中之設計。

近幾年隨著無線通訊傳輸技術的快速進步，無線射頻訊號通道越來越擁擠，相關研究開始由雙頻向三頻甚至四頻發展，2007年筆記型電腦天線產業有一個比較大的變化，就是在Centrino帶動無線區域網路(WLAN)內建逐漸成熟之後，將慢慢進入內建3G和3.5G的時代，天線內建數量也逐漸增加。目前筆記型電腦天線以內建式以為主，在Centrino時代，內建天線數為2個，3G時代則將增加到5~6個，多增加的為802.11n MIMO天線1個，3G天線2個，有的機種甚至內建UWB1~2個。

特別是目前筆記型電腦跨入行動通訊產業後，除了加入標準化的3G通訊模組外，還需提出性能優異的天線設計及射頻系統建置策略，才能在干擾源複雜的筆記型電腦傳輸環境中準確且無雜訊的收發訊號，另外，由於筆記型電腦中同時存在GPS、BT、Wi-Fi、WiMax、3G/LTE、DTV等通訊技術，如何做到最佳化的共容設計，成為最重要之技術關鍵。同時消費者對於筆記型電腦輕薄短小的標準極高，當天線配置空間愈來愈小，內建無線通訊模組又愈來愈多，如何將眾多天線模組整合於同一狹窄空間中，同時還要避免訊號互相干擾，成為設計者極高的技術挑戰。

本發明之目的係提供一種多頻天線，藉由增加第三導體設置，使第一導體耦合於第二導體之輻射訊號形成第一路徑，第三導體耦合於第二導體之輻射訊號形成第二路徑，其中第一路 徑及第二路徑間之相位相差180度，經此設置使第一導體及第三導體之饋入訊號耦合於第二導體後產生反相，進而抵消同頻天線系統間之干擾現象。

本發明之另一目的係提供一種多頻天線，整合同一操作頻帶之輻射導體於單一天線模組中之不同平面，降低同頻天線系統間之同相干擾因素且兼顧尺寸微型化之設計目的。

為達上述目的，本發明之多頻天線，包括：一第一導體、一第二導體、接地部及一第三導體；第一導體設置於第一平面上；第二導體設置於第二平面上；接地部位於第一平面及第二平面連接介面位置處之一第三平面之間，且第一平面、第二平面及第三平面分別配置於相對應表面並互相平行；第三導體連接於第一導體且亦設置於第一平面上，其中第一導體耦合於第二導體之輻射訊號形成第一路徑，第三導體耦合於第二導體之輻射訊號形成第二路徑，第一路徑及第二路徑間之相位相差180度。

本發明為一種整合同一操作頻帶之輻射導體於單一天線模組中之設計，由於第一導體及第二導體為同一操作頻帶，彼此間會互相產生干擾，藉由增加第三導體設置，使第一導體耦合於第二導體之輻射訊號形成第一路徑，第三導體耦合於第二導體之輻射訊號形成第二路徑，其中第一路徑及第二路徑間之相位相差180度，經此設置使第一導體及第三導體之高頻饋入傳輸訊號耦合於第二導體後產生反相，進而抵消同頻天線系統間之干擾現象。

另外，整合同頻帶之輻射導體於單一天線模組中，透過輻射導體於不同平面之靈活設置，除有效降低同頻天線系統間之同相干擾因素，同時達成天線模組微型化之目的。

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，為本發明實施例之俯視圖。包括：第一導體11、第二導體12、接地部14及第三導體13。

將第一導體11設置於第一平面151上；第二導體12設置於第二平面152上；接地部14位於第一平面151及第二平面152連接介面位置處之一第三平面153之間，其中第一平面151、第二平面152及第三平面153之間分別具有間隙，該間隙內部可為空氣、玻璃、壓克力板或印刷電路板，本實施例中則為印刷電路板15，第一平面151、第二平面152及第三平面153分別配置於相對應表面並互相平行，同時導體設置位置互相重疊，第三導體13連接於第一導體11之延伸介面111處且亦設置於第一平面151上，其中第一導體11耦合於第二導體12之輻射訊號形成第一路徑121(箭頭指示方向)，第三導體13耦合於第二導體12之輻射訊號形成第二路徑122(箭頭指示方向)，第一路徑121及第二路徑122長度不相等，且兩路徑間之相位相差180度。

本實施例之第一導體11、第二導體12及第三導體13皆屬於同一操作頻帶天線系統，彼此間會互相產生干擾，藉由本發明之第三導體13增加設置，當第一導體11及第三導體13之高頻饋入傳輸訊號經由第一導體11耦合於第二導體12之輻射訊號時將形成第一路徑121，而第三導體13耦合於第二導體12之輻射訊號則會形成第二路徑122，由於第一路徑121及第二路徑122間之相位差180度，使第一導體11及第三導體13之饋入訊號耦合於第二導體12後產生反位相差，進而抵消第一導體11、第二導體12及第三導體13間之同頻天線系統干擾現象。

本實施例之第一導體11、第二導體12及第三導體13皆近似倒7形，共可分成三段矩形，其中第一導體11上部未與延伸介面111連接之矩形長度約為20mm、寬度約為1mm，中間連 接段之最短矩形長度約為4mm、寬度約為1mm，末段最長段矩形長度約為43mm、寬度約為1mm；第二導體12下部矩形長度約為23mm、寬度約為1mm，中間連接段之最短矩形長度約為4mm、寬度約為1mm，末段最長段矩形長度約為29mm、寬度約為1mm；第三導體13上部與延伸介面111連接之矩形長度約為24mm、寬度約為1mm，中間連接段之最短矩形長度約為4mm、寬度約為1mm，末段矩形長度約為22mm、寬度約為1mm；接地部14位於第三平面153之間，形狀為矩形，長度約為102mm、寬度約為5mm；印刷電路板15形狀亦為矩形，長度約為102mm、寬度約為1mm、厚度約為2mm。

請共同參閱第2圖及第3圖，為本發明實施例之第一平面及第二平面俯視圖。利用本發明增加之第三導體13設置，將第一導體11、第二導體12及第三導體13分別隔離設置於印刷電路板15之第一平面151、第二平面152及第三平面153，由於第一平面151、第二平面152及第三平面153分別配置於相對應平行表面，同時第一導體11、第二導體12及第三導體13間之擺置位置亦互相重疊，經此配置使第一導體11及第三導體13之高頻饋入傳輸訊號，透過輻射耦合效應將訊號傳導至第二導體12，並經此產生第一路徑121及第二路徑122，再利用第一路徑121及第二路徑122間之相位相差180度特性，進而使第一導體11及第三導體13耦合於第二導體12後產生反位相差，達成抵消三輻射導體間之同頻天線系統干擾現象。

請參閱第4圖，為本發明實施例之側視圖。透過本發明之設計將第一導體11、第二導體12及第三導體13分別隔離設置於印刷電路板15之第一平面151、第二平面152及第三平面153之間，整合輻射導體設置於相鄰連接但不同平面之設計概念，有效降低同頻天線系統間之同相干擾因素，同時達成天線結構微型化之目的。

請參閱第5圖，為本發明實施例之隔離度量測數據圖。其中 橫軸表示頻率(GHz)，縱軸表示S參數值(dB)，經由圖形曲線顯示第一導體11及第三導體13之頻率S11與第二導體12之頻率S22在2.4至2.5(GHz)，兩頻率所呈現之參數值皆低於-10dB，顯示第一導體11及第三導體13所代表之第一天線與第二導體12所代表之第二天線已達成良好特性之阻抗匹配，而經由本發明增加之第三導體13設置後，透過第一導體11及第三導體13之高頻饋入傳輸訊號耦合至第二導體12後，透過圖形曲線顯示在頻率S21時，參數值更往下降至低於-22dB值以下，說明第一導體11、第二導體12及第三導體13間之同頻天線干擾現象已大幅消除，使隔離參數有明顯的降低與改善。顯示透過本發明之設計，確實能降低同頻輻射導體間之天線系統互相干擾現象。

請參閱第6圖，為本發明實施例增加饋入線之俯視圖。當本發明之天線模組整合於無線通訊傳輸裝置時，將第一饋入線16之第一中心導線161，連接於第一導體11，第一外層導線162連接於接地部14，第二饋入線17之第二中心導線171連接於第二導體12，第二外層導線172連接於接地部14，將複數同頻導體分別隔離設置於單一印刷電路板15連鄰連接之不同平面介面間，大幅縮減輻射導體配置空間，簡化饋入線埋置走線複雜性，提高饋入線傳輸效率，避免饋入線傳輸訊號互相干擾。

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‧‧‧第一導體

111‧‧‧延伸介面

12‧‧‧第二導體

121‧‧‧第一路徑

122‧‧‧第二路徑

13‧‧‧第二導體

14‧‧‧接地部

15‧‧‧印刷電路板

151‧‧‧第一平面

152‧‧‧第二平面

153‧‧‧第三平面

16‧‧‧第一饋入線

161‧‧‧第一中心導線

162‧‧‧第一外層導線

17‧‧‧第二饋入線

171‧‧‧第二中心導線

172‧‧‧第二外層導線

第1圖為本發明實施例之俯視圖。

第2圖為本發明實施例之第一平面俯視圖。

第3圖為本發明實施例之第二平面俯視圖。

第4圖為本發明實施例之側視圖。

第5圖為本發明實施例之隔離度(Isolation)量測數據圖。

第6圖為本發明實施例增加饋入線之俯視圖。

11‧‧‧第一導體

111‧‧‧延伸介面

12‧‧‧第二導體

121‧‧‧第一路徑

122‧‧‧第二路徑

13‧‧‧第三導體

14‧‧‧接地部

15‧‧‧印刷電路板

151‧‧‧第一平面

152‧‧‧第二平面

153‧‧‧第三平面

Claims (6)

1. 一種多頻天線，包括：一第一導體，設置於一第一平面上，包含三段矩形，一未與一延伸介面連結之矩形、一中間連結段之矩形以及一末段矩形，其中該中間連結段之矩形兩端係分別連接該延伸介面連結之矩形以及該末段矩形；一第二導體，設置於一第二平面上，包含三段矩形，一下部矩形、一中間連結段之矩形以及一末段矩形，其中該中間連結段之矩形兩端係分別連接該下部矩形以及該末段矩形；一接地部，位於該第一平面及第二平面連接介面位置處之一第三平面，其中該第一平面、第二平面及第三平面係分別配置於相對應表面且互相平行；以及一第三導體，包含三段矩形，一上部矩形、一中間連結段之矩形以及一末段矩形，其中該中間連結段之矩形兩端係分別連接該上部矩形以及該末段矩形，且該上部矩形連接於該第一導體之延伸介面且亦設置於第一平面上；一第一饋入線，包含一第一中心導線以及一第一外層導線，該第一中心導線係電連結於該第一導體之末段矩形之一端，該第一外層導線係電連結於該接地部；一第二饋入線，包含一第二中心導線以及一第二外層導線，該第二中心導線係電連結於該第二導體之末段矩形之一端，該第二外層導線係電連結於該接地部，其中該第一導體與該第三 導體組成一第一天線，該第二導體代表一第二天線，該第一中心導線之高頻饋入訊號，透過該第一導體之未與一延伸介面連結之矩形與中間連結段之矩形連接處耦合於該第二導體之中間連結段之矩形以及末段矩形連接處之輻射訊號形成一第一路徑，該第一中心導線之高頻饋入訊號，透過該第三導體之中間連結段之矩形與末段矩形連接處耦合於第二導體之中間連結段之矩形以及末段矩形連接處之輻射訊號形成一第二路徑，該第一路徑及該第二路徑間之相位相差180度，使該第一導體之未與一延伸介面連結之矩形與中間連結段之矩形連接處產生之輻射訊號與該第三導體之中間連結段之矩形與末段矩形連接處耦合於第二導體之中間連結段之矩形以及末段矩形連接處產生之輻射訊號耦合於該第二導體之中間連結段之矩形以及末段矩形連接處降低同頻天線干擾現象。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該第一導體、第二導體及第三導體設置位置互相重疊。
3. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該第一導體、第二導體及第三導體皆屬於同一操作頻帶天線系統。
4. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該第一平面、第二平面及第三平面之間分別具有間隙。
5. 如申請專利範圍第6項所述之多頻天線，其中該間隙內部為空氣、玻璃、壓克力板或印刷電路板等。
6. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該第一路徑及第二路徑長度不相等。