TWI523334B - Adjustable broadband antenna - Google Patents

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TWI523334B
TWI523334B TW102132002A TW102132002A TWI523334B TW I523334 B TWI523334 B TW I523334B TW 102132002 A TW102132002 A TW 102132002A TW 102132002 A TW102132002 A TW 102132002A TW I523334 B TWI523334 B TW I523334B
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Qi-Xuan Li
Pei-Ling Deng
Guo-Cheng Chen
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Quanta Comp Inc
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    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
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    • H01Q9/06—Details
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Description

可調式寬頻天線
本發明是有關於一種可調式寬頻天線，特別是指一種兩個共振頻段皆可調整的可調式寬頻天線。
隨著行動通訊由2G(generation)、3G朝向4G發展，行動通訊裝置不僅需要支援2G、3G頻段，還需要能夠支援到4G的頻段。行動通訊裝置的天線要在有限的體積規格下達成寬頻的效果是目前此領域發展的重點。使天線的頻率可調以符合前述的發展目標是目前其中一種研究方向。然而，目前的可調式天線的頻率調整範圍仍非常狹窄，或者，僅有單一共振頻段可調，如美國專利第US 8,373,607號專利所揭示者。因此，如何發展出一種新的可調式天線，以克服前述現有技術的缺點，遂成為本案進一步要探討的重點。
因此，本發明之目的，即在提供一種多個共振頻段可調之可調式寬頻天線。
於是本發明可調式寬頻天線，包含一接地導體、一第一輻射導體、一第二輻射導體及一可變電容。該接 地導體具有一接地端。該第一輻射導體包括一饋入部及一連接於該饋入部的輻射部。該饋入部及該輻射部與該接地導體間隔設置。該饋入部具有一供饋入一射頻訊號並鄰近該接地端的饋入端。該第二輻射導體包括一短路部及一耦合部。該短路部連接於該接地導體與該耦合部之間。該耦合部具有一耦合段，該耦合段與該第一輻射導體的輻射部間隔平行且與該輻射部之間具有一耦合間隙。該可變電容跨接於該第一輻射導體的輻射部與該第二輻射導體的耦合段之間。
較佳地，該可變電容的其中一端係連接於該輻射部鄰近該饋入部的一端部。
較佳地，該第一輻射導體還包括一接地部，該接地部連接於該輻射部與該接地導體之間。
或者，該可變電容為一壓控式可變電容，該饋入端還供饋入一用於控制該可變電容之電容值的直流控制訊號。
更佳地，該第一輻射導體還包括一連接於該輻射部的接地部，該可調式寬頻天線還包含一跨接於該接地部與該接地導體之間的隔直單元，該隔直單元能隔離該直流控制訊號並可供該射頻訊號通過。
更佳地，該隔直單元包括一跨接於該接地部與該接地導體之間的隔直電容。
更佳地，該第一輻射導體共振於一第一頻段，該第二輻射導體共振於一頻率低於該第一頻段之第二頻段 。
更佳地，當該可變電容的電容值增加，該第一輻射導體及該第二輻射導體的共振頻率降低。
較佳地，該輻射部係連接於該饋入部遠離該接地導體的一端，該耦合部係連接於該短路部遠離該接地導體的一端。
較佳地，該輻射部概與該饋入部及該接地部垂直，該耦合部概與該短路部垂直。
本發明之功效在於藉由該可變電容調整該輻射部與該耦合段之間的耦合效應，進而能實現該第一輻射導體及該第二輻射導體的共振頻段可調。
100‧‧‧可調式寬頻天線
1‧‧‧接地導體
11‧‧‧接地端
2‧‧‧第一輻射導體
21‧‧‧饋入部
211‧‧‧饋入端
22‧‧‧輻射部
23‧‧‧接地部
3‧‧‧第二輻射導體
31‧‧‧短路部
32‧‧‧耦合部
321‧‧‧耦合段
G‧‧‧耦合間隙
CV‧‧‧可變電容
4‧‧‧隔直單元
CB‧‧‧隔直電容
B1‧‧‧第一頻段
B2‧‧‧第二頻段
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是本發明可調式寬頻天線的第一較佳實施例的一構造示意圖；圖2是該較佳實施例的一S參數圖(轉換成dB值)，說明該可調式寬頻天線的共振頻段隨一可變電容的電容值調整；及圖3是本發明可調式寬頻天線的第二較佳實施例的一構造示意圖。
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，是本發明可調式寬頻天線100之第一較佳實施例。可調式寬頻天線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、一可變電容CV，及一隔直(DC-blocking)單元。
接地導體1具有一接地端11。第一輻射導體2包括一饋入部21、一輻射部22及一接地部23。饋入部21、輻射部22及接地部23與接地導體1間隔設置。饋入部21具有一鄰近接地端11的饋入端211，饋入部21供饋入一射頻訊號及一直流控制訊號。輻射部22與饋入部21垂直，其由饋入部21遠離接地導體1的一端沿圖1所示之X方向延伸。接地部23與輻射部22垂直，其連接於輻射部22且由輻射部22沿-Y方向朝接地導體1延伸。
第二輻射導體3包括一短路部31及一耦合部32。短路部31連接於接地導體1與耦合部32之間，其係由接地導體1沿Y方向延伸。耦合部32垂直於短路部31，其由短路部31遠離接地導體1的一端沿X方向延伸。耦合部32具有一位於其兩相反端部之間的耦合段321，該耦合段321與第一輻射導體2的輻射部22間隔平行且與該輻射部22之間具有一耦合間隙G，也就是說，耦合段321與輻射部22之間能產生耦合效應。
可變電容CV跨接於第一輻射導體2的輻射部22與第二輻射導體3的耦合段321之間。在本實施例中，該可變電容CV為一壓控式可變電容(voltage-controlled variable capacitor)，其電容值大小能受該直流控制訊號控制。
隔直單元4跨接於接地導體1與接地部23鄰近接地導體1的一端，隔直單元4能隔離該直流控制訊號，使直流控制訊號不會直接接地，此外，隔直單元4還能供該射頻訊號通過，使第一輻射導體2與接地導體1之間產生射頻訊號的迴路。在本實施例中，隔直單元4包括一跨接於接地部23與接地導體1之間的隔直電容(DC-blocking capacitor)CB，其電容值為100pF。
透過調整可變電容CV的電容值能調整耦合段321與輻射部22之間的耦合效應，進而調整第一輻射導體2及第二輻射導體3的共振頻率。配合參閱圖2，第一輻射導體2能共振於一第一頻段B1，第二輻射導體3能共振於一頻率低於該第一頻段B1之第二頻段B2。圖2中繪示的六條曲線分別代表可調式寬頻天線100在可變電容CV為0pF、0.2pF、0.4pF、0.8pF、1.2pF及2.2pF時的S參數(轉換成dB值)。圖2顯示當該可變電容CV的電容值增加，第一輻射導體2及第二輻射導體3的共振頻率皆降低，藉此能同時調整第一輻射導體2及第二輻射導體3的共振頻段，從而達到寬頻通訊的效果。值得注意的是，本實施例中頻率的調整範圍能超過250MHz，也就是說，本發明透過可變電容CV能達成大範圍的共振頻段調整。
補充說明的是，本實施例的可變電容CV的其中一端係連接於輻射部22鄰近饋入部21的一端部(而非連 接於輻射部22遠離饋入部21的端部)，藉此能獲得較佳的調校效果。
另外，在另一實施態樣中，可變電容CV為機械控制式(Mechanically controlled)可變電容，其控制的方式非透過電性訊號，因此，在這種實施態樣中，第一輻射導體2的接地部23直接由輻射部22延伸至與接地導體1連接，而不需要設置隔直單元4(圖未示)。
參閱圖3，是本發明可調式寬頻天線100之第二較佳實施例。第二較佳實施例與第一較佳實施例相近，其差異說明如下。在本實施例中，可調式寬頻天線100不包含接地部23及隔直單元4。更明確的說，第一較佳實施例的第一輻射導體2屬於倒F型天線之架構，而第二較佳實施例的第一輻射導體2屬於單極天線之架構。
綜上所述，本發明可調式寬頻天線100藉由調整可變電容CV的電容值以調整輻射部22與耦合段321之間的耦合效應，進而能實現第一輻射導體2的共振頻段及第二輻射導體3的共振頻段可被同時調校，且調校範圍大，使可調式寬頻天線100能達到寬頻的效果，以符合較多種通訊頻段的需求，同時還符合小型化的尺寸規格(compact size)，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‧‧‧可調式寬頻天線
1‧‧‧接地導體
11‧‧‧接地端
2‧‧‧第一輻射導體
21‧‧‧饋入部
211‧‧‧饋入端
22‧‧‧輻射部
23‧‧‧接地部
3‧‧‧第二輻射導體
31‧‧‧短路部
32‧‧‧耦合部
321‧‧‧耦合段
G‧‧‧耦合間隙
CV‧‧‧可變電容
4‧‧‧隔直單元
CB‧‧‧隔直電容

Claims (10)

  1. 一種可調式寬頻天線，包含：一接地導體，具有一接地端；一第一輻射導體，包括一饋入部及一連接於該饋入部的輻射部，該饋入部及該輻射部與該接地導體間隔設置，該饋入部具有一供饋入一射頻訊號並鄰近該接地端的饋入端；一第二輻射導體，包括一短路部及一耦合部，該短路部連接於該接地導體與該耦合部之間，該耦合部具有一耦合段，該耦合段與該第一輻射導體的輻射部間隔平行且與該輻射部之間具有一耦合間隙；及一可變電容，跨接於該第一輻射導體的輻射部與該第二輻射導體的耦合段之間。
  2. 如請求項1所述的可調式寬頻天線，其中，該可變電容的其中一端係連接於該輻射部鄰近該饋入部的一端部。
  3. 如請求項1所述的可調式寬頻天線，其中，該第一輻射導體還包括一接地部，該接地部連接於該輻射部與該接地導體之間。
  4. 如請求項1所述的可調式寬頻天線，其中，該可變電容為一壓控式可變電容，該饋入端還供饋入一用於控制該可變電容之電容值的直流控制訊號。
  5. 如請求項4所述的可調式寬頻天線，其中，該第一輻射導體還包括一連接於該輻射部的接地部，該可調式寬頻天線還包含一跨接於該接地部與該接地導體之間的隔 直單元，該隔直單元能隔離該直流控制訊號並可供該射頻訊號通過。
  6. 如請求項5所述的可調式寬頻天線，其中，該隔直單元包括一跨接於該接地部與該接地導體之間的隔直電容。
  7. 如請求項6所述的可調式寬頻天線，其中，該第一輻射導體共振於一第一頻段，該第二輻射導體共振於一頻率低於該第一頻段之第二頻段。
  8. 如請求項7所述的可調式寬頻天線，其中，當該可變電容的電容值增加，該第一輻射導體及該第二輻射導體的共振頻率降低。
  9. 如請求項1所述的可調式寬頻天線，其中，該輻射部係連接於該饋入部遠離該接地導體的一端，該耦合部係連接於該短路部遠離該接地導體的一端。
  10. 如請求項1所述的可調式寬頻天線，其中，該輻射部概與該饋入部及該接地部垂直，該耦合部概與該短路部垂直。
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