TWI508376B - 多頻天線 - Google Patents

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    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0421—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
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    • H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point

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Description

多頻天線
本發明涉及一種天線，尤其涉及一種多頻天線。
於行動電話、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)等無線通訊裝置中，天線作為用以通過無線電波收發無線電訊號之部件，無疑係無線通訊裝置中最重要的元件之一。
目前大多數無線通訊裝置均已具備於兩個以上頻段進行通訊的功能。因此，為滿足用戶的需求，需要採用多頻天線裝置。然習知的應用於無線通訊裝置的多頻天線一般因結構較為簡單，僅憑本身結構無法同時滿足多個頻段的訊號收發需求，故一般在無線通訊裝置中增設切換開關、可變電容等電子元件的切換電路來調節天線的共振頻率，以達到寬頻通訊的目的。顯然，這樣必然導致無線通訊裝置的結構複雜化及製作成本增高。
針對上述問題，有必要提供一種通訊頻帶寬廣且成本較低的多頻天線。
一種多頻天線，包括饋入端、接地端、輻射體及共振單元，該輻射體包括第一輻射單元、第二輻射單元及第三輻射單元，該第一輻射單元、第二輻射單元及第三輻射單元均連接至該饋入端，所述共振單元包括第一共振部及第二共振部，該第一共振部及第二 共振部均連接至接地端，所述多頻天線工作時，所述第二輻射單元、第二共振部及第三輻射單元分別激發出相應的低頻諧振模態，所述第一輻射單元及第一共振部則激發出相應的高頻諧振模態，以拓寬所述多頻天線的頻寬。
上述多頻天線於工作時可產生多個共振頻率，有效增加了頻寬，使得該多頻天線的頻寬範圍可涵蓋到多個通訊系統，增強了多頻天線的通用性。另外，本發明的多頻天線不需要設置包含切換開關、可變電容等電子元件的切換電路，應用於無線通訊裝置時有利於簡化無線通訊裝置的結構，有效降低製作成本。
100‧‧‧多頻天線
11‧‧‧饋入端
12‧‧‧接地端
13‧‧‧輻射體
14‧‧‧共振單元
121‧‧‧第一接地端
122‧‧‧第二接地端
131‧‧‧第一輻射單元
132‧‧‧第二輻射單元
133‧‧‧第三輻射單元
141‧‧‧第一共振部
142‧‧‧第二共振部
1311‧‧‧饋入部
1312‧‧‧輻射部
1313‧‧‧延伸部
L1、L2、L3‧‧‧電感
1321‧‧‧連接部
1322‧‧‧彎折部
1331‧‧‧彎曲部
1411‧‧‧接地段
1412‧‧‧共振段
1421‧‧‧過渡段
1422‧‧‧延伸段
1323‧‧‧第一彎折段
1324‧‧‧第二彎折段
1332‧‧‧第一彎曲段
1333‧‧‧第二彎曲段
圖1為本發明較佳實施例的多頻天線的立體示意圖。
圖2為圖1所示多頻天線另一角度下的立體示意圖。
圖3為圖1所示多頻天線的回波損耗示意圖。
請參閱圖1，本發明提供一種多頻天線100，裝設於行動電話、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)等無線通訊裝置內，並於多個頻段進行發射、接收無線電波以收發無線電訊號。
該多頻天線100為一立體式天線，由金屬等導電材料製成的片體製成，包括饋入端11、接地端12、輻射體13及共振單元14。
該饋入端11為直條狀片體，其與設置於無線通訊裝置內部的電路板上習知的訊號傳輸端(圖未示)電性連接，以為所述多頻天線100起訊號饋入作用。
該接地端12包括第一接地端121及第二接地端122，該第一接地端121為直條狀片體，設置於與饋入端11所在平面相垂直的平面內，該第一接地端121連接至所述電路板上習知的接地部分，以為所述多頻天線100提供接地作用。該第二接地端122為條狀片體，設置於該饋入端11所在平面，其一端垂直連接至該第一接地端121的末端，另一端沿與該饋入端11平行的方向延伸，且連接至共振單元14。
該輻射體13為一單極天線(monopole antenna)，包括第一輻射單元131、第二輻射單元132及第三輻射單元133。該第一輻射單元131為一倒F型天線(planar inverted-F antenna，PIFA)，包括饋入部1311、輻射部1312及延伸部1313。該饋入部1311為一直條狀片體，設置於與饋入端11所在平面相垂直的另一平面內，其垂直連接至所述饋入端11的末端，用於為所述輻射體13提供訊號饋入作用。該輻射部1312為一具有曲折結構的片體，佈設於所述饋入部1311所在平面。具體地，該輻射部1312的一端連接至該饋入部1311的末端，另一端沿垂直該饋入部1311的方向延伸一段距離後，彎折一直角，以沿平行且遠離該饋入部1311的方向延伸一較短距離後，再彎折一直角，以繼續沿垂直且遠離饋入部1311的方向延伸。該延伸部1313為一條狀體，其一端連接至該輻射部1312的一側，另一端沿平行該饋入部1311且遠離輻射部1312的方向延伸一段距離後，彎折一直角，以沿平行於饋入端11的方向繼續延伸，進而使得該延伸部1313部分佈設於該饋入端11所在平面內。
請一併參閱圖2，該第二輻射單元132包括電感L1、連接部1321及 彎折部1322。該連接部1321為大致呈“L”型的條狀片體，其一端藉由該電感L1連接至延伸部1313背向饋入部1311的一側，另一端沿垂直該饋入部1311的方向延伸一段較長距離後，彎折一直角，以沿平行於該饋入部1311的方向延伸一較短距離，並與該彎折部1322相連。該彎折部1322佈設於與饋入端11相平行的平面內，包括第一彎折段1323及第二彎折段1324，該第一彎折段1323為一直條狀片體，其垂直連接至該連接部1321的末端。該第二彎折段1324為一長度大於第一彎折段1323的條狀片體，其垂直連接至該第一彎折段1323中遠離連接部1321的端部，以與該第一彎折段1323構成大致呈“L”型的條狀結構。
該第三輻射單元133包括電感L2及彎曲部1331，該彎曲部1331包括第一彎曲段1332及第二彎曲段1333。該第一彎曲段1332的一端藉由該電感L2連接至饋入部1311及輻射部1312的端部，另一端沿垂直於饋入部1311的方向延伸一較長距離後，彎折一直角，以沿平行該饋入部1311且遠離輻射部1312的方向延伸，並與該第二彎曲段1333相連。該第二彎曲段1333為一直條狀片體，其佈設於該彎折部1322所在平面內，其一端垂直連接至第一彎曲段1332的末端，另一端沿平行該第二彎折段1324且靠近該第一彎折段1323的方向延伸。
該共振單元14包括第一共振部141及第二共振部142，該第一共振部141包括接地段1411及共振段1412。該接地段1411為一條狀片體，其設置於該饋入部1311所在平面內。該接地段1411的一端連接至接地端12的末端，另一端沿平行於該饋入部1311的方向延伸。該共振段1412為一條狀片體，其設置於該彎折部1322及該第二 彎曲段1333所在平面內，其一端垂直連接至該接地段1411的末端，另一端沿平行該第二彎折段1324且靠近該彎折部1322的方向延伸。
該第二共振部142包括電感L3、過渡段1421及延伸段1422。該過渡段1421為一大致呈“L”型的條狀片體，佈設於該饋入部1311所在平面內，其一端藉由該電感L3連接至該接地端12及接地段1411的端部，另一端沿垂直且遠離該饋入部1311的方向延伸一較短距離後，彎折一直角，以沿平行該饋入部1311的方向延伸，並與該延伸段1422相連。該延伸段1422為一大致呈“L”型的條狀片體，整體佈設於該彎折部1322所在平面內。該延伸段1422的一端垂直連接至該過渡段1421的末端，另一端沿平行該第一彎折段1323的方向延伸一段距離後，彎折一直角，以沿平行該第二彎折段1324且靠近彎折部1322的方向延伸。
當所述多頻天線100工作時，訊號自饋入端11進入後，可分別沿第二輻射單元132、第二共振部142、第三輻射單元133、第一輻射單元131及第一共振部141獲得不同長度的傳播路徑，並產生不同的電流訊號，使得該多頻天線100可依次於700MHz、800MHz、930MHz、1700MHz及2400MHz產生相應的諧振模態，進而使該多頻天線100可分別於LTE/GSM/EGSM/DCS/PCS/WCDMA等多個常用無線通訊頻段下工作，有效拓寬該多頻天線100的頻寬。
請參閱圖3，所示為本發明多頻天線100的散射參數(S參數)中輸入反射係數S11測量結果示意圖。由圖中可看出，該多頻天線於700MHz、800MHz、930MHz、1700MHz及2400MHz的工作頻率下均可滿足天線工作設計要求。
顯然，本發明的多頻天線100於工作時可產生多個共振頻率，有效增加了頻寬，使得該多頻天線100的頻寬範圍可涵蓋到多個通訊系統，增強了多頻天線100的通用性。另外，本發明的多頻天線100不需要設置包含切換開關、可變電容等電子元件的切換電路，應用於無線通訊裝置時有利於簡化無線通訊裝置的結構，可有效降低製作成本。
100‧‧‧多頻天線
11‧‧‧饋入端
12‧‧‧接地端
14‧‧‧共振單元
141‧‧‧第一共振部
142‧‧‧第二共振部
1311‧‧‧饋入部
1312‧‧‧輻射部
1313‧‧‧延伸部
L1、L2、L3‧‧‧電感
1321‧‧‧連接部
1322‧‧‧彎折部
1331‧‧‧彎曲部
1411‧‧‧接地段
1412‧‧‧共振段
1421‧‧‧過渡段
1422‧‧‧延伸段
1323‧‧‧第一彎折段
1324‧‧‧第二彎折段
1332‧‧‧第一彎曲段
1333‧‧‧第二彎曲段

Claims (8)

  1. 一種多頻天線，包括饋入端、接地端、輻射體及共振單元，該輻射體包括第一輻射單元、第二輻射單元及第三輻射單元，該第一輻射單元、第二輻射單元及第三輻射單元均連接至該饋入端，所述第一輻射單元包括饋入部、輻射部及延伸部，所述饋入部設置於與饋入端所在平面相垂直的平面內，且垂直連接至所述饋入端的末端，該輻射部佈設於所述饋入部所在平面，該延伸部一端連接至該輻射部的一側，另一端沿平行該饋入部且遠離輻射部的方向延伸一段距離後，彎折一直角，以沿平行於饋入端的方向繼續延伸，進而使得該延伸部部分佈設於該饋入端所在平面內，所述共振單元包括第一共振部及第二共振部，該第一共振部及第二共振部均連接至接地端，所述多頻天線工作時，所述第二輻射單元、第二共振部及第三輻射單元分別激發出相應的低頻諧振模態，所述第一輻射單元及第一共振部則激發出相應的高頻諧振模態，以拓寬所述多頻天線的頻寬。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該輻射體為一單極天線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線，其中該饋入部為一直條狀片體，該輻射部為一具有曲折結構的片體，該延伸部為一條狀體。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之多頻天線，其中該輻射部的一端連接至該饋入部的末端，另一端沿垂直該饋入部的方向延伸一段距離後，彎折一直角，以沿平行且遠離該饋入部的方向延伸一較短距離後，再彎折一直角，以繼續沿垂直且遠離饋入部的方向延伸。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之多頻天線，其中該第二輻射單元包括電感(L1)、連接部及彎折部，該連接部為呈“L”型的條狀片體，其一端藉由 所述電感(L1)連接至延伸部背向饋入部的一側，另一端沿垂直該饋入部的方向延伸一段較長距離後，彎折一直角，以沿平行於該饋入部的方向延伸一較短距離，並與該彎折部相連，該彎折部佈設於與饋入端相平行的平面內，包括第一彎折段及第二彎折段，該第一彎折段為一直條狀片體，其垂直連接至該連接部的末端，該第二彎折段為一條狀片體，其垂直連接至該第一彎折段中遠離連接部的端部，以與該第一彎折段構成大致呈“L”型的條狀結構。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之多頻天線，其中該第三輻射單元包括電感(L2)及彎曲部，該彎曲部包括第一彎曲段及第二彎曲段，該第一彎曲段的一端藉由該電感(L2)連接至饋入部及輻射部的端部，另一端沿垂直於饋入部的方向延伸一較長距離後，彎折一直角，以沿平行該饋入部且遠離輻射部的方向延伸，並與該第二彎曲段相連，該第二彎曲段為一直條狀片體，其佈設於該彎折部所在平面內，其一端垂直連接至第一彎曲段的末端，另一端沿平行該第二彎折段且靠近該第一彎折段的方向延伸。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之多頻天線，其中該第一共振部包括接地段及共振段，該接地段為一條狀片體，其設置於該饋入部所在平面內，該接地段的一端連接至接地端的末端，另一端沿平行於該饋入部的方向延伸，該共振段為一條狀片體，其設置於該彎折部所在平面，其一端垂直連接至該接地段的末端，另一端沿平行該第二彎折段且靠近該彎折部的方向延伸。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之多頻天線，其中該第二共振部包括電感(L3)、過渡段及延伸段，該過渡段為一呈“L”型的條狀片體，佈設於該饋入部所在平面內，其一端藉由所述電感(L3)連接至該接地端的端部，另一端沿垂直且遠離該饋入部的方向延伸一較短距離後，彎折一直角， 以沿平行該饋入部的方向垂直延伸，並與該延伸段相連，該延伸段為一呈“L”型的條狀片體，整體佈設於該彎折部所在平面內，該延伸段的一端垂直連接至該過渡段的末端，另一端沿平行該第一彎折段的方向延伸一段距離後，彎折一直角，以沿平行該第二彎折段且靠近彎折部的方向延伸。
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