TWI520441B - Adjustable multi - frequency antenna - Google Patents

Description

可調式多頻天線

本發明是有關於一種多頻天線，特別是指一種各共振頻段之中心頻率可調整之多頻天線。

目前無線通訊技術正快速發展，天線相關技術為其中一重要的發展領域。一般而言，一特定架構的天線適用於一個或數個特定的無線通訊頻段。由於不同國家使用的無線通訊頻段不盡相同，目前生產天線的相關業者須針對各國家採用的無線通訊頻段設計相符的天線。如此一來將產生研發成本提高、上市時間延後、產品版本數目眾多、備貨之管理成本提高等缺點。因此，如何發展出一種新的天線能解決前述現有技術的缺點，遂成為本案進一步要探討的主題。

因此，本發明之目的，即在提供一種共振頻段可調整之可調式多頻天線。

於是本發明可調式多頻天線，適用於電連接於一訊號源，該訊號源用於傳輸一射頻訊號及一接地訊號。該可調式多頻天線包含一接地導體、一第一輻射導體、一 第二輻射導體、一第一調頻單元，及一第二調頻單元。該接地導體具有一電連接於該訊號源以接收該接地訊號的接地端。該第一輻射導體與該接地導體間隔設置。該第二輻射導體與該接地導體間隔設置且與該第一輻射部耦合。該第一調頻單元電連接於該訊號源與該第一輻射導體之間並接收該射頻訊號。該第一調頻單元能受控切換而提供不同的電容值或電感值。該第二調頻單元電連接於該接地導體與該第二輻射導體之間。該第二調頻單元能受控切換而提供不同的電容值或電感值。

較佳地，該第一調頻單元包括複數個電感值相異且電連接於該第一輻射導體的電感，及一電連接於該訊號源的第一切換開關，該第一切換開關能被切換而使該訊號源電連接於其中一電感。更佳地，該第一切換開關還能被切換而使該訊號源浮接或電連接於該第一輻射導體。

或者，該第一調頻單元包括複數個電容值相異且電連接於該第一輻射導體的電容，及一電連接於該訊號源的第一切換開關，該第一切換開關能被切換而使該訊號源電連接於其中一電容。更佳地，該第一切換開關還能被切換而使該訊號源浮接或電連接於該第一輻射導體。

或者，該第一調頻單元包括一電連接於該第一輻射導體的可變電容，及一電連接於該訊號源的第一切換開關，該第一切換開關能被切換而使該訊號源電連接於該可變電容或電連接於該第一輻射導體或浮接。

或者，該第一調頻單元包括一電連接於該第一 輻射導體的可變電容、一電連接於該第一輻射導體的電容、一電連接於該第一輻射導體的電感，及一電連接於該訊號源的第一切換開關，該第一切換開關能被切換而使該訊號源電連接於該可變電容、該電容、該電感或該第一輻射導體，或使該訊號源浮接。

較佳地，該第二調頻單元包括複數個電感值相異且電連接於該第二輻射導體的電感，及一電連接於該接地導體的第二切換開關，該第二切換開關能被切換而使該接地導體電連接於其中一電感。更佳地，該第二切換開關還能被切換而使該接地導體電連接於該第二輻射導體，或使該接地導體與該第二輻射導體之間開路。

或者，該第二調頻單元包括複數個電容值相異且電連接於該第二輻射導體的電容，及一電連接於該接地導體的第二切換開關，該第二切換開關能被切換而使該接地導體電連接於其中一電容。更佳地，該第二切換開關還能被切換而使該接地導體電連接於該第二輻射導體，或使該接地導體與該第二輻射導體之間開路。

或者，該第二調頻單元包括一電連接於該第二輻射導體的可變電容，及一電連接於該接地導體的第二切換開關，該第二切換開關能被切換而使該接地導體電連接於該可變電容或該第二輻射導體，或使該接地導體與該第二輻射導體之間開路。

或者，該第二調頻單元包括一電連接於該第二輻射導體的可變電容、一電連接於該第二輻射導體的電容 、一電連接於該第二輻射導體的電感，及一電連接於該接地導體的第二切換開關，該第二切換開關能被切換而使該接地導體電連接於該可變電容、該電容、該電感或該第二輻射導體，或使該接地導體與該第二輻射導體之間開路。

較佳地，該第一輻射導體產生一第一模態及一頻率高於該第一模態的第二模態，該第二輻射導體產生一頻率低於該第一模態的第三模態，調整該第一調頻單元的電容值或電感值能調整該第一模態的中心頻率，調整該第二調頻單元的電容值或電感值能調整該第二模態及該第三模態的中心頻率。

較佳地，該第一輻射導體包括一電連接於該第一調頻單元的第一輻射臂，及一電連接於該第一輻射臂且概與該第一輻射臂垂直的第二輻射臂，該第二輻射導體包括一電連接於該第二調頻單元的第三輻射臂，及一電連接於該第三輻射臂且概與該第三輻射臂垂直的第四輻射臂，該第四輻射臂概與該第二輻射臂間隔平行且與該第二輻射臂耦合。

本發明之功效在於透過第一調頻單元及第二調頻單元能提供不同的電容值或電感值，使得可調式多頻天線的共振頻段可供調整，進而使可調式多頻天線能符合不同國家之無線通訊頻段。

100‧‧‧可調式多頻天線

1‧‧‧接地導體

11‧‧‧接地端

2‧‧‧第一輻射導體

21‧‧‧第一輻射臂

22‧‧‧第二輻射臂

3‧‧‧第二輻射導體

31‧‧‧第三輻射臂

32‧‧‧第四輻射臂

4‧‧‧第一調頻單元

5‧‧‧第二調頻單元

6‧‧‧訊號源

S₁‧‧‧第一切換開關

S₂‧‧‧第二切換開關

U1~U10‧‧‧曲線

B1‧‧‧第一模態

B2‧‧‧第二模態

B3‧‧‧第三模態

C₁~C₈‧‧‧電容

L₁~L₁₀‧‧‧電感

C_V1~C_V4‧‧‧可變電容

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明可調式多頻天線之第一較佳實施例的一構造示意圖；圖2是該第一較佳實施例的一電壓駐波比圖，說明當一第一切換開關被切換至使一訊號源電連接於一第一輻射導體，且當一第二切換開關被切換至使一接地導體電連接於一第二輻射導體時的電壓駐波比；圖3是該第一較佳實施例的另一電壓駐波比圖，說明當該第一切換開關被切換而使該訊號源電連接於多數個電感時的電壓駐波比；圖4是該第一較佳實施例的又一電壓駐波比圖，說明當該第二切換開關被切換至使該接地導體電連接於一可變電容，切換該可變電容的電容值所產生的電壓駐波比；圖5是該第一較佳實施例的一尺寸圖；圖6是該第一較佳實施例操作在745MHz的一輻射場型圖；圖7是該第一較佳實施例操作在1730MHz的一輻射場型圖；圖8是該第一較佳實施例操作在2130MHz的一輻射場型圖；圖9是本發明可調式多頻天之第二較佳實施例的一構造示意圖；圖10是本發明可調式多頻天之第三較佳實施例的一局部構造示意圖；圖11是本發明可調式多頻天之第四較佳實施例的一局 部構造示意圖；圖12是本發明可調式多頻天之第五較佳實施例的一局部構造示意圖；圖13是本發明可調式多頻天之第六較佳實施例的一局部構造示意圖；圖14是本發明可調式多頻天之第七較佳實施例的一局部構造示意圖；及圖15是本發明可調式多頻天之第八較佳實施例的一局部構造示意圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，是本發明可調式多頻天線100之第一較佳實施例。可調式多頻天線100適用於電連接於一訊號源6，訊號源6用於傳輸一射頻訊號及一接地訊號。在本實施例中，訊號源6為一同軸纜線，但不以此為限。可調式多頻天線100包含一接地導體1、一第一輻射導體2、一第二輻射導體3、一第一調頻單元4及一第二調頻單元5。

接地導體1具有一電連接於訊號源6以接收接地訊號的接地端11。第一輻射導體2與接地導體1間隔設置並呈L形，其包括一沿Y軸軸向延伸的第一輻射臂21，及一由第一輻射臂21遠離接地導體1的一端沿X方向延伸的第二輻射臂22。第二輻射導體3與接地導體1間隔設置並呈L形，其包括一沿Y軸軸向延伸的第三輻射臂31，及 一由第三輻射臂31遠離接地導體1的一端沿-X方向延伸的第四輻射臂32。第四輻射臂32與第二輻射臂22間隔平行且與第二輻射臂22耦合。

第一調頻單元4電連接於訊號源6與第一輻射導體2的第一輻射臂21之間並接收該射頻訊號。第一調頻單元4能受控切換而提供不同的電容值或電感值。在本實施例中，第一調頻單元4包括複數個電感值相異且電連接於第一輻射導體2之第一輻射臂21的電感L₁~L₃，及一電連接於訊號源6的第一切換開關S₁。第一切換開關S₁能被切換而使訊號源6電連接於其中一電感L₁~L₃，或使訊號源6浮接，或使訊號源6直接電連接於第一輻射導體2。

第二調頻單元5電連接於接地導體1與第二輻射導體3的第三輻射臂31之間。第一調頻單元4能受控切換而提供不同的電容值或電感值。在本實施例中，第二調頻單元5包括一電連接於第二輻射導體3的可變電容C_V1，及一電連接於接地導體1的第二切換開關S₂。第二切換開關S₂能被切換而使接地導體1電連接於可變電容C_V1或第二輻射導體3，或使接地導體1與第二輻射導體3之間開路。

以下以圖2至圖4搭配圖1說明透過第一調頻單元4及第二調頻單元5調整可調式多頻天線100共振頻段的效果。當第一切換開關S₁被切換至使訊號源6電連接於第一輻射導體2，且當第二切換開關S₂被切換至使接地導體1電連接於第二輻射導體3，則可調式多頻天線100 搭配訊號源6於工作時的電壓駐波比如圖2中的曲線U1所示。圖2的曲線U1顯示接地導體11、第一輻射導體22、第二輻射導體3搭配訊號源6能產生B1、B2、B3三個模態。第一輻射導體2產生一第一模態B1及一頻率高於第一模態B1的第二模態B2，第二輻射導體3產生一頻率低於第一模態B1的第三模態B3。

在第二切換開關S₂被切換至使接地導體1電連接於第二輻射導體3的情況下，當第一切換開關S₁被切換而使訊號源6電連接於電感L₁，可調式多頻天線100的電壓駐波比如圖3中的曲線U2所示；當第一切換開關S₁被切換而使訊號源6電連接於電感L₂，可調式多頻天線100的電壓駐波比如圖3中的曲線U3所示；當第一切換開關S₁被切換而使訊號源6電連接於電感L₃，可調式多頻天線100的電壓駐波比如圖3中的曲線U4所示。本實施例的電感L₁~L₃的電感值分別為3nH、6nH、10nH。對照曲線U1與曲線U2、U3、U4顯示當第一調頻單元4的電感值上升，第一模態B1的中心頻率下降。

另一方面，在第一切換開關S₁被切換至使訊號源6電連接於第一輻射導體2的情況下，當第二切換開關S₂被切換至使接地導體1電連接於可變電容C_V1，則切換可變電容C_V1的電容值能使可調式多頻天線100產生如圖4中曲線U5~U10的電壓駐波比，其中，曲線U5、U6、U7、U8、U9、U10分別是可變電容C_V1為7pF、2.8 pF、1.5 pF、0.9 pF、0.5 pF、0.2 pF時對應的電壓駐波比。對照曲線 U1與曲線U5、U6、U7、U8、U9、U10顯示當第二調頻單元5的電容值下降，第二模態B2及第三模態B3的中心頻率上升。圖3及圖4顯示藉由第一調頻單元4及第二調頻單元5能有效調整第一模態B1、第二模態B2及第三模態B3的中心頻率。

圖5顯示可調式多頻天線100之第一輻射導體2及第二輻射導體3的尺寸，並顯示第一輻射導體2與第二輻射導體3之間的耦合間距。

參閱圖1及圖6至圖8，當第一切換開關S₁被切換至使訊號源6電連接於第一輻射導體2，並第二調頻單元5的電容值調整為7pF，則可調式多頻天線100搭配訊號源6於745MHz的輻射場型圖如圖6所示。當第二切換開關S₂被切換至使接地導體1電連接於第二輻射導體3，並第一調頻單元4調整為3nH，則可調式多頻天線100搭配訊號源6於1730MHz的輻射場型圖如圖7所示。當第二切換開關S₂被切換至使接地導體1電連接於第二輻射導體3，並第一調頻單元4調整為10nH，則可調式多頻天線100搭配訊號源6於2130MHz的輻射場型圖如圖8所示。

參閱圖9，是本發明可調式多頻天線100之第二較佳實施例。該第二較佳實施例與第一較佳實施例相近，只是第一輻射臂21連接於第二輻射臂22的兩端之間，且第三輻射臂31連接於第四輻射臂32的兩端之間。

參閱圖10，本發明可調式多頻天線100之第三較佳實施例與第一較佳實施例相近，只是第一調頻單元4 不同。本實施例的第一調頻單元4包括複數個電容值相異且電連接於第一輻射臂21的電容C₁~C₃，及一電連接於訊號源6的第一切換開關S₁。第一切換開關S₁能被切換而使訊號源6電連接於其中一電容C₁~C₃或電連接於第一輻射臂21，或使訊號源6浮接。

參閱圖11，本發明可調式多頻天線100之第四較佳實施例與第一較佳實施例相近，只是第一調頻單元4不同。本實施例的第一調頻單元4包括一電連接於第一輻射臂21的可變電容C_V2，及一電連接於訊號源6的第一切換開關S₁。第一切換開關S₁能被切換而使訊號源6電連接於可變電容C_V2或電連接於第一輻射臂21或浮接。

參閱圖12，本發明可調式多頻天線100之第五較佳實施例與第一較佳實施例相近，只是第一調頻單元4不同。本實施例的第一調頻單元4包括一電連接於該第一輻射臂21的可變電容C_V3、一電連接於第一輻射臂21的電容C₄、二電連接於第一輻射臂21的電感L₄、L₅，及一電連接於訊號源6的第一切換開關S₁。第一切換開關S₁能被切換而使訊號源6電連接於可變電容C_V3、電容C₄、其中一電感L₄、L₅或第一輻射臂21，或使訊號源6浮接。

參閱圖13，本發明可調式多頻天線100之第六較佳實施例與第一較佳實施例相近，只是第二調頻單元5不同。本實施例的第二調頻單元5包括複數個電感值相異且電連接於第三輻射臂31的電感L₆~L₈，及一電連接於接地導體1的第二切換開關S₂。第二切換開關S₂能被切換而 使接地導體1電連接於其中一電感L₆~L₈，或電連接於第三輻射臂31，或使接地導體1與第三輻射臂31之間開路。

參閱圖14，本發明可調式多頻天線100之第七較佳實施例與第一較佳實施例相近，只是第二調頻單元5不同。本實施例的第二調頻單元5包括複數個電容值相異且電連接於第三輻射臂31的電容C₅~C₇，及一電連接於接地導體1的第二切換開關S₂。第二切換開關S₂能被切換而使接地導體1電連接於其中一電容C₅~C₇，或電連接於第三輻射臂31，或使接地導體1與第三輻射臂31之間開路。

參閱圖15，本發明可調式多頻天線100之第八較佳實施例與第一較佳實施例相近，只是第二調頻單元5不同。本實施例的第二調頻單元5包括一電連接於第三輻射臂31的可變電容C_V4、一電連接於第三輻射臂31的電容C₈、二電連接於第三輻射臂31的電感L₉、L₁₀，及一電連接於接地導體1的第二切換開關S₂。第二切換開關S₂能被切換而使接地導體1電連接於可變電容C_V4、該電容C₈、其中一電感L₉、L₁₀或第三輻射臂31，或使該接地導體1與第三輻射臂31之間開路。

綜上所述，本發明可調式多頻天線100透過第一調頻單元4及第二調頻單元5的電容值或電感值可供調整，使得可調式多頻天線100的共振頻段可供調整，進而使可調式多頻天線100能符合不同國家之無線通訊頻段，從而能降低研發成本、改善上市時間、減少產品版本數目、降低備貨之管理成本，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專利說明書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‧‧‧可調式多頻天線

4‧‧‧第一調頻元件

1‧‧‧接地導體

5‧‧‧第二調頻元件

11‧‧‧接地端

6‧‧‧訊號源

2‧‧‧第一輻射導體

S₁‧‧‧第一切換開關

21‧‧‧第一輻射臂

S₂‧‧‧第二切換開關

22‧‧‧第二輻射臂

C_V1‧‧‧可變電容

3‧‧‧第二輻射導體

L₁~L₃‧‧‧電感

31‧‧‧第三輻射臂

32‧‧‧第四輻射臂

Claims (15)

1. 一種可調式多頻天線，適用於電連接於一訊號源，該訊號源用於傳輸一射頻訊號及一接地訊號，該可調式多頻天線包含：一接地導體，具有一電連接於該訊號源以接收該接地訊號的接地端；一第一輻射導體，與該接地導體間隔設置；一第二輻射導體，與該接地導體間隔設置且與該第一輻射部耦合；一第一調頻單元，電連接於該訊號源與該第一輻射導體之間並接收該射頻訊號，該第一調頻單元包括一電連接於該訊號源的第一切換開關，該第一切換開關能被切換而使該第一調頻單元提供不同的電容值或電感值；及一第二調頻單元，電連接於該接地導體與該第二輻射導體之間，該第二調頻單元包括一電連接於該訊號源的第二切換開關，該第二切換開關能被切換而使該第二調頻單元提供不同的電容值或電感值。
2. 如請求項1所述的可調式多頻天線，該第一調頻單元還包括複數個電感值相異且電連接於該第一輻射導體的電感，該第一切換開關能被切換而使該訊號源電連接於其中一電感。
3. 如請求項2所述的可調式多頻天線，該第一切換開關還能被切換而使該訊號源浮接或電連接於該第一輻射導 體。
4. 如請求項1所述的可調式多頻天線，該第一調頻單元還包括複數個電容值相異且電連接於該第一輻射導體的電容，該第一切換開關能被切換而使該訊號源電連接於其中一電容。
5. 如請求項4所述的可調式多頻天線，該第一切換開關還能被切換而使該訊號源浮接或電連接於該第一輻射導體。
6. 如請求項1所述的可調式多頻天線，該第一調頻單元還包括一電連接於該第一輻射導體的可變電容，該第一切換開關能被切換而使該訊號源電連接於該可變電容或電連接於該第一輻射導體或浮接。
7. 如請求項1所述的可調式多頻天線，該第一調頻單元還包括一電連接於該第一輻射導體的可變電容、一電連接於該第一輻射導體的電容，及一電連接於該第一輻射導體的電感，該第一切換開關能被切換而使該訊號源電連接於該可變電容、該電容、該電感或該第一輻射導體，或使該訊號源浮接。
8. 如請求項1所述的可調式多頻天線，該第二調頻單元還包括複數個電感值相異且電連接於該第二輻射導體的電感，該第二切換開關能被切換而使該接地導體電連接於其中一電感。
9. 如請求項8所述的可調式多頻天線，該第二切換開關還能被切換而使該接地導體電連接於該第二輻射導體， 或使該接地導體與該第二輻射導體之間開路。
10. 如請求項1所述的可調式多頻天線，該第二調頻單元還包括複數個電容值相異且電連接於該第二輻射導體的電容，該第二切換開關能被切換而使該接地導體電連接於其中一電容。
11. 如請求項10所述的可調式多頻天線，該第二切換開關還能被切換而使該接地導體電連接於該第二輻射導體，或使該接地導體與該第二輻射導體之間開路。
12. 如請求項1所述的可調式多頻天線，該第二調頻單元還包括一電連接於該第二輻射導體的可變電容，該第二切換開關能被切換而使該接地導體電連接於該可變電容或該第二輻射導體，或使該接地導體與該第二輻射導體之間開路。
13. 如請求項1所述的可調式多頻天線，該第二調頻單元還包括一電連接於該第二輻射導體的可變電容、一電連接於該第二輻射導體的電容，及一電連接於該第二輻射導體的電感，該第二切換開關能被切換而使該接地導體電連接於該可變電容、該電容、該電感或該第二輻射導體，或使該接地導體與該第二輻射導體之間開路。
14. 如請求項1所述的可調式多頻天線，該第一輻射導體產生一第一模態及一頻率高於該第一模態的第二模態，該第二輻射導體產生一頻率低於該第一模態的第三模態，調整該第一調頻單元的電容值或電感值能調整該 第一模態的中心頻率，調整該第二調頻單元的電容值或電感值能調整該第二模態及該第三模態的中心頻率。
15. 如請求項1所述的可調式多頻天線，該第一輻射導體包括一電連接於該第一調頻單元的第一輻射臂，及一電連接於該第一輻射臂且概與該第一輻射臂垂直的第二輻射臂，該第二輻射導體包括一電連接於該第二調頻單元的第三輻射臂，及一電連接於該第三輻射臂且概與該第三輻射臂垂直的第四輻射臂，該第四輻射臂概與該第二輻射臂間隔平行且與該第二輻射臂耦合。