TWI481118B - 雙頻天線及應用該雙頻天線之無線通訊裝置 - Google Patents

Description

雙頻天線及應用該雙頻天線之無線通訊裝置

本發明涉及一種天線，尤其涉及一種雙頻天線及應用該雙頻天線之無線通訊裝置。

隨著無線通訊技術、資訊處理技術之迅速發展及人們生活水平之日益提高，移動電話、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)等可攜式無線通訊裝置競相湧現，進入到千家萬戶，使消費者可隨時隨地享受到高科技帶來之種種便利，使得該等可攜式無線通訊裝置成為現代人日常生活不可缺少之一部分。

於該等無線通訊裝置中，用來發射、接收無線電波以傳遞、交換無線電資料訊號之天線裝置，無疑是無線通訊裝置中最重要之元件之一。隨著無線通訊裝置之發展，習知之單頻天線裝置已經不易滿足人們對無線通訊之需求，越來越多消費者希望其使用之無線通訊裝置於多種通訊系統中均可使用。

GPS(Global Position System，全球定位系統)與WIFI(Wireless Fidelity，基於IEEE 802.11b標準之無線局域網)係兩種得到廣泛應用之無線通訊系統。因這兩種無線通訊系統所使用之頻帶相差較遠，目前絕大多數同時具備GPS與WIFI通訊功能之無線通訊 裝置都還必須分別設置兩個相應之天線以分別收發兩個系統所用之訊號。故增加天線裝置生產成本，也增加了天線裝置總體體積，從而佔據無線通訊裝置內很大一部分空間，不利於無線通訊裝置朝輕薄化方向發展之趨勢。

有鑒於此，有必要提供一種體積較小、且能同時適用於GPS和WIFI兩種通訊系統之雙頻天線。

另，還有必要提供一種應用該雙頻天線之無線通訊裝置。

一種雙頻天線，其設置於一基板上，該雙頻天線包括一第一輻射體、一第二輻射體、一連接部及一饋入部，該第一輻射體、第二輻射體藉由連接部相連，且第一輻射體相互平行間隔地疊設於第二輻射體上；該饋入部一端與第一輻射體相連，另一端設置於基板上，該雙頻天線由第一輻射體得到一第一工作頻率，由第一輻射體及第二輻射體發生耦合效應而得到一第二工作頻率。

一種無線通訊裝置，其包括一基板及一雙頻天線，該基板上設有一饋入點及一接地點，該饋入點、接地點與雙頻天線相連，該雙頻天線包括一第一輻射體、一第二輻射體、一連接部及一饋入部，該第一輻射體、第二輻射體藉由連接部相連，且第一輻射體相互平行間隔地疊設於第二輻射體上；該饋入部一端與第一輻射體相連，另一端設置於基板上，該雙頻天線由第一輻射體得到一第一工作頻率，由第一輻射體及第二輻射體發生耦合效應而得到一第二工作頻率。

相較於習知技術，該雙頻天線藉由雙層疊設之第一輻射體與第二 輻射體耦合達到可工作於雙頻工作模態，其結構緊湊，所佔用體積小。另，該雙頻天線所裝設之基板上只需設置一淨空區域配合匹配電路便可達到雙頻效果，技術上易於實現，成本較低。

10‧‧‧雙頻天線

11‧‧‧第一輻射體

111‧‧‧第一切口

112‧‧‧第一輻射部

113‧‧‧第二輻射部

12‧‧‧第二輻射體

121‧‧‧第三輻射部

122‧‧‧第四輻射部

123‧‧‧第二切口

13‧‧‧連接部

14‧‧‧饋入部

30‧‧‧基板

31‧‧‧淨空區域

32‧‧‧匹配電路

圖1為本發明較佳實施方式之雙頻天線立體示意圖。

圖2為本發明較佳實施方式之雙頻天線另一視角立體示意圖。

圖3為本發明較佳實施方式之雙頻天線駐波比示意圖。

請參閱圖1及圖2，本發明之雙頻天線10設置於移動電話、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)等無線通訊裝置(圖未示)內之一基板30上用以收發無線電訊號，使無線通訊裝置可工作於GPS定位系統(1.575GHz)及WIFI無線通訊系統(2.4GHz~2.5GHz)兩個頻段。

該雙頻天線10可由金屬材料一體成型而成，其各個部分根據功能可劃分為一第一輻射體11、一第二輻射體12、一連接部13及一饋入部14。

該第一輻射體11可由一矩形金屬薄板製成，其適合作為天線工作於第一工作頻段2.4GHz~2.5GHz。該第一輻射體11中央位置開設有一狹槽狀之第一切口111。該第一切口111將第一輻射體11分割成對稱分佈於其兩側之一第一輻射部112及一第二輻射部113，該第一輻射部112及第二輻射部113均為直條形，從而使第一輻射體11整體呈“U”形狀。該第二輻射部113靠近第一切口111開口之一端藉由連接部13與第二輻射體12相連。

該第二輻射體12與第一輻射體11結構形狀相同，其包括一第三輻射部121、一第四輻射部122及開設於第三輻射部121與第四輻射部122中間之第二切口123。該第二輻射體12與第一輻射體11平行間隔地重疊設置，且與該第一輻射體11之間距大約為1mm。該第四輻射部122之靠近第二切口123開口之一端與第二輻射部113之靠近第一切口111開口之一端藉由連接部13垂直相連。工作時，第二輻射體12與第一輻射體11可發生耦合效應，從而使該雙頻天線10整體可工作於第二工作頻段1.575GHz。

連接部13為一片狀體，其一側垂直地與第二輻射部113靠近第一切口111開口之一端相連，另一側垂直地與第四輻射部122靠近第二切口123開口之一端相連，從而使該雙頻天線10成為一個整體。

該饋入部14為一長方體結構，其一端設置於基板30上，另一端與第二輻射體12之第三輻射部121靠近第二切口123開口之一端連接，將第一輻射體11及第二輻射體12設置於基板30上，其中，第一輻射體11、第二輻射體12與基板30兩兩之間相互平行，第一輻射體11、第二輻射體12於垂直於基板30方向之投影重合。

該基板30大致為一矩形之印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)。於本實施方式中，該基板30之相對介電常數(relatively permittivity)約為4.3、正切損耗常數(loss tangent)約為0.02，厚度約為0.06英寸。

該基板30上設有一饋入點(圖未示)、一接地點(圖未示)、一淨空區域31以及一匹配電路32。該饋入點、接地點均與雙頻天線10相連以形成電流回路，以進行訊號饋入及輻射；該淨空區域31指 基板30上無導體存於之區域，用以防止外於環境中電子元件如電池、振動器、喇叭、CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)等對雙頻天線10產生幹擾，造成其工作頻率偏移或輻射效率變低。該匹配電路32可設置於淨空區域31內，其可藉由導線(圖未示)與雙頻天線10相連，以提供雙頻天線10之阻抗匹配，其可為一現有之π型電路或T型電路。

請參閱圖3，所示為本發明雙頻天線10之駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)示意圖，由圖中可看出，其於1.575GHz、2.4GHz、2.45GHz之工作頻率下均可滿足天線工作設計要求。

請參閱表1，所示為本發明雙頻天線10輻射效率。由表1可知，該雙頻天線10於1.575GHz、2.4GHz、2.45GHz及2.5GHz輻射效率均滿足天線工作設計要求。

本發明該雙頻天線10藉由雙層疊設之第一輻射體11與第二輻射體12耦合達到可工作於1.575GHz及2.4GHz~2.5GHz頻段雙頻工作模態，其結構緊湊，所佔用體積小。另外，該雙頻天線10所裝設之基板30上只需設置一淨空區域31配合匹配電路32便可達到雙頻效果，技術上易於實現，成本較低。

10‧‧‧雙頻天線

11‧‧‧第一輻射體

111‧‧‧第一切口

112‧‧‧第一輻射部

113‧‧‧第二輻射部

12‧‧‧第二輻射體

121‧‧‧第三輻射部

122‧‧‧第四輻射部

123‧‧‧第二切口

13‧‧‧連接部

14‧‧‧饋入部

30‧‧‧基板

31‧‧‧淨空區域

32‧‧‧匹配電路

Claims (6)

1. 一種雙頻天線，其設置於一基板上，其改良在於：該雙頻天線包括一第一輻射體、一第二輻射體、一連接部及一饋入部，該第一輻射體、第二輻射體藉由連接部相連，該第一輻射體中央位置開設一第一切口，該第一切口將第一輻射體分割為對稱之第一輻射部及第二輻射部，該第二輻射體中央位置開設一第二切口，該第二切口將第二輻射體分割為對稱之第三輻射部及第四輻射部，第一輻射體之第一輻射部及第二輻射部相互平行間隔地疊設於第二輻射體之第三輻射部及第四輻射部上；該饋入部一端與第二輻射體相連，另一端設置於基板上，該雙頻天線由第一輻射體得到一第一工作頻率，由第一輻射體及第二輻射體發生耦合效應而得到一第二工作頻率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之雙頻天線，其中該第一工作頻率為2.4~2.5GHz頻段，第二工作頻率為1.575GHz頻段。
3. 如申請專利範圍第1項所述之雙頻天線，其中該雙頻天線為一體成型而成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之雙頻天線，其中該第二輻射部靠近第一切口開口之一端與第四輻射部靠近第二切口開口之一端藉由連接部相連。
5. 一種無線通訊裝置，其包括一基板及一雙頻天線，其改良在於：所述之基板上設有一饋入點及一接地點，該饋入點、接地點與雙頻天線相連，其中該雙頻天線為申請專利範圍1~4中任一項所述之雙頻天線。
6. 如申請專利範圍第5項所述之無線通訊裝置，其中該基板上還設有一淨空區域及一設置於該淨空區域內之匹配電路，該淨空區域用以防止外於環境對雙頻天線產生干擾，該匹配電路用以調節雙頻天線之匹配阻抗。