TWM455995U

TWM455995U - 寬頻天線

Info

Publication number: TWM455995U
Application number: TW101224508U
Authority: TW
Inventors: Chang-Da Yang; Yi-Feng Wu; Wei-Shan Chang
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2013-06-21

Description

寬頻天線

本新型是有關於一種全平面天線，特別是指一種形成在印刷電路板的寬頻天線。

參見圖1所示，習知一種耦合饋入之平面天線1是在一絕緣基板10的一表面形成一高頻輻射部11、一低頻輻射部12，以及一位於高頻輻射部11下方並與低頻輻射部12的一端電耦接的接地面13。射頻訊號由高頻輻射部11饋入，再由高頻輻射部11耦合至低頻輻射部12，以藉由高頻輻射部11共振於一高頻頻段，並藉由低頻輻射部12共振於一低頻頻段。但此種天線架構只能工作在雙頻，無法滿足多頻及寬頻的需求。

因此，參見圖2所示，習知一種寬頻天線2於一接地元件25的一側邊設置第一輻射部21、第二輻射部22、第三輻射部23及第四輻射部24，其中第二輻射部22與第一輻射部21、第三輻射部23及第四輻射部24位於不同平面且平行，射頻訊號由一連接第一輻射部21、第三輻射部23及第四輻射部24的連接元件26饋入，且第一輻射部21、第三輻射部23及第四輻射部24分別共振在三個不同的頻段，又第二輻射部22與連接元件26部分重疊而耦合射頻訊號並共振在另一頻段，藉此，滿足無線通訊多頻及寬頻的需求。

但是此種天線架構呈立體形態，且需要搭配一大面積的接地元件25才能達到多頻及寬頻的效果，因此整體體積較大，約85mm(長)x13mm(寬)x3mm(厚)，需要佔據較大的容置空間且無法縮小化，不易應用在以輕薄短小為訴求的電子裝置上。

因此，本新型之目的，即在提供一種可有效縮小天線體積並提高寬頻效果之全平面的寬頻天線。

於是，本新型寬頻天線，包括一絕緣基板、一第一輻射部及一第二輻射部。

該絕緣基板具有相反的一第一面及一第二面；該第一輻射部形成在該第一面，並包括：一饋入段，一端與該饋入段電耦接的一第一低頻輻射臂，一端與該饋入段電耦接的一第一高頻輻射臂，一與該第一高頻輻射臂部分相鄰以耦合訊號的第二低頻輻射臂，一端與該第二低頻輻射臂的一端電耦接的一第二高頻輻射臂，一端與該第二低頻輻射臂的該端電耦接的一第一短路段，及一端與該第一短路段的另一端電耦接的一第一接地段；該第二輻射部形成在該第二面，並包括：一至少一部分與該第二低頻輻射臂重疊以耦合訊號的第三低頻輻射臂，一端與該第三低頻輻射臂的一端電耦接，並且至少一部分與該第一短路段重疊以耦合訊號的第二短路段，及一端與該第二短路段的另一端電耦接，並且至少一部分與該第一接地段重疊以耦合訊號的一第二接地段。

較佳地，該第三低頻輻射臂與該第二低頻輻射臂完全重疊，該第二短路段與該第一短路段完全重疊，該第二接地段與該第一接地段完全重疊，且在該第三低頻輻射臂與該第二低頻輻射臂之間還設有複數個相間隔的貫孔導接該第三低頻輻射臂與該第二低頻輻射臂，而且在該第二接地段與該第一接地段之間還設有複數個相間隔的貫孔導接該第二接地段與該第一接地段。

較佳地，該第一低頻輻射臂沿X軸方向延伸，該第一高頻輻射臂由該饋入段的一側彎折延伸而概呈一””形，該第二低頻輻射段沿X軸方向延伸，且其一部分與該第一低頻輻射臂相鄰且相隔一第一間隙，而且其另一部分與該第一高頻輻射臂相鄰且相隔一第二間隙，該第一接地段沿X軸方向延伸，且該第一短路段由該第二低頻輻射臂的一端朝該第一接地段彎折延伸並與該第一接地段的一端連接，且該第一短路段與該第一高頻輻射臂之間具有一第三間隙，該第一接地段的一部分與該第一高頻輻射臂相鄰並相隔一第四間隙。

較佳地，該第一間隙至少大於0.6mm，該第二間隙至少小於4mm，該第三間隙較佳為介於1mm至5mm之間。

較佳地，該第二低頻輻射臂與該第一高頻輻射臂及該第三低頻輻射臂耦合，而共同共振於一第一低頻頻段，且該第一低頻輻射臂共振於一較該第一低頻頻段高之第二低頻頻段；該第二高頻輻射臂共振於一第一高頻頻段，且該第一高頻輻射臂共振於一高於該第一高頻頻段之第二高頻頻段。

較佳地，該第二輻射部還包括一第三高頻輻射臂，其與該第二高頻輻射臂完全重疊以耦合訊號，並與該第二高頻輻射臂共同共振於該第一高頻頻段。

較佳地，該第一接地段或該第二接地段其中之一還與一接地面電耦接。

本新型之功效在於藉由將第一低頻輻射臂、第一高頻輻射臂、第二低頻輻射臂及第二高頻輻射臂形成在同一平面上，並使第二低頻輻射臂從第一高頻輻射臂耦合射頻訊號，相較於習知寬頻天線，可有效縮小天線尺寸，並藉由第三低頻輻射臂與第二低頻輻射臂上下重疊且透過該等貫孔相互導通，以及藉由第二接地段與第一接地段上下重疊且透過該等貫孔相互導通，可增加天線在低頻頻段的工作頻寬，而以全平面的天線架構達到多頻及寬頻的效果。

有關本新型之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖3及圖4所示，本新型寬頻天線的第一較佳實施例包括一具有相反的一第一面31及一第二面32的絕緣基板3，一形成在絕緣基板3的第一面31的第一輻射部4，以及一形成在絕緣基板3的第二面32的第二輻射部5。其中，圖中所示的絕緣基板3的形狀大小只是示範，實際上絕緣基板3的形狀大小不限，其尺寸至少與第一輻射部4和第二輻射部5所佔據的面積相當，此外其尺寸亦可大於第一輻射部4和第二輻射部5所佔據的面積，亦即第一輻射部4和第二輻射部5只佔據絕緣基板3的局部面積。絕緣基板3可以是FR4、鐵氟龍或陶瓷等介質材料。

參見圖3，第一輻射部4包括一饋入段40，一端與饋入段40電耦接的第一低頻輻射臂41，一端與饋入段40電耦接的一第一高頻輻射臂42，一與第一高頻輻射臂42部分相鄰以耦合訊號的第二低頻輻射臂43，一端與第二低頻輻射臂43的一端431電耦接的一第一短路段441，一端與第一短路段441的另一端電耦接的一第一接地段442，以及一端與第二低頻輻射段43的該端431電耦接的一第二高頻輻射臂45。

其中，饋入段40位於第一面31的位置不限，但以靠近中央位置為佳，且第一低頻輻射臂41的延伸方向不限，其主要沿X軸方向延伸，並其視長度適當彎折延伸。第一高頻輻射臂42由饋入段40的一側彎折延伸而概呈一””形。第二低頻輻射段43是一沿X軸方向延伸的長直輻射體，其一部分與第一低頻輻射臂41相鄰且相隔一第一間隙46，而且其另一部分與第一高頻輻射臂42相鄰且相隔一第二間隙47，其中第一間隙46的寛度至少需大於0.6mm，而第二間隙47的寬度較佳地至少需小於4mm以耦合來自第一高頻輻射段42的射頻訊號。

第一接地段442沿X軸方向延伸並與饋入段40及第一高頻輻射臂42相間隔，且第一短路段441由第二低頻輻射臂43的一端431朝第一接地段442彎折延伸並與第一接地段442的一端連接。且第一短路段442與第一高頻輻射臂42之間具有一用以控制高頻匹配的第三間隙48，該第三間隙48的寬度較佳為介於1mm至5mm之間。又第一接地段442的一部分與第一高頻輻射臂42相鄰並相隔一第四間隙49，且第四間隙49的寬度範圍不限。

第二高頻輻射臂45由第二低頻輻射臂43的該端431的一側彎折延伸。

值得一提的是，饋入段40的形狀不限，且一同軸纜線(圖未示)的內導體與饋入段40電耦接以饋入一射頻訊號，該同軸纜線的外導體則與該第一接地段442電耦接以接地。

再參見圖4，第二輻射部5包括一第三低頻輻射臂51及一與第三低頻輻射臂51的一端511電耦接的第二短路段52，以及一端與第二短路段52的另一端電耦接的一第二接地段53。其中，第三低頻輻射段51沿X軸方向直線延伸，且其至少一部分與第二低頻輻射臂43重疊，以耦合來自第二低頻輻射臂43的射頻訊號。第二接地段53沿X軸方向延伸，且與第一接地段442至少部分重疊以耦合訊號，第二短路段52由該端511朝第二接地段53方向彎折延伸並與第二接地段53的一端連接，且第二短路段52至少一部分與第一短路段441重疊以耦合訊號。較佳地，第三低頻輻射臂51與第二低頻輻射臂43完全重疊，第一短路段441與第二短路段52完全重疊，第一接地段442與第二接地段53完全重疊。而且第一接地段442與第二接地段53只是提供一個參考接地電位，其形狀不需特別限定。

藉此，第二低頻輻射臂43與第一高頻輻射臂42及第三低頻輻射臂51產生耦合，且共振於一第一低頻頻段，而第一低頻輻射段41共振於一較該第一低頻頻段高之第二低頻頻段，而第二高頻輻射臂45共振於一第一高頻頻段，又第一高頻輻射段42共振於一高於該第一高頻頻段之第二高頻頻段，因此使本實施例之寬頻天線能夠工作在至少四個頻段，且藉由適當調整各個輻射段的長短尺寸、輻射段之間的間隙以及饋入段40的位置，可使第一低頻頻段與第二低頻頻段相鄰，並使第一高頻頻段與第二高頻頻段相鄰，以增加本實施例之寬頻天線在低頻頻段及高頻頻段的工作頻寬，而成為名符其實的寬頻天線。

再參見圖5及圖6所示，是本發明寬頻天線的第二較佳實施例，其與第一實施例不同處在於：在第三低頻輻射臂51與第二低頻輻射臂43之間還設有複數個相間隔的貫孔54，且在第二接地段53與第一接地段442之間還設有複數個相間隔的貫孔55，該等貫孔54貫穿絕緣基板3’的第一面31’及第二面32’以導接第三低頻輻射臂51與第二低頻輻射臂43，且該等貫孔55貫穿絕緣基板3’的第一面31’及第二面32’以導接第二接地段53與第一接地段442，藉此增加天線在低頻頻段的工作頻寬。且在實際應用上，第二接地段53通常還與一接地面6電耦接，該接地面6可以是電子裝置的金屬機殼、金屬框架或其電路系統中的接地面等。

此外，本實施例的第二輻射部5還包括一第三高頻輻射臂56，其一端與第三低頻輻射臂51的該端511電耦接，並由該端511的一側彎折延伸，且與第二高頻輻射臂45完全重疊以耦合來自第二高頻輻射臂45的射頻訊號，並與第二高頻輻射臂45共同共振於該第一高頻頻段而能提升高頻輻射效率。

再者，值得一提的是如圖7所示，第一輻射部4的饋入段40’不需特殊的形狀，且第一短路段441’(設在絕緣基板3’第二面32’的第二短路段亦同)在延伸的過程可以減少彎折或完全不需彎折。

本實施例寬頻天線的整體尺寸(即絕緣基板3’的尺寸)較佳為70mm(長)x12mm(寬)x1mm(厚)，比上述習知寬頻天線2的尺寸縮小約75%，有效縮小天線體積。且在此天線架構下，由圖8測量天線之電壓駐波比(VSWR)(或稱S11參數)的測試波形可知，上述第一低頻頻段B1約在704至824MHz，第二低頻頻段B2約在824至960MHz，且第二低頻頻段B2緊鄰該第一低頻段B2而組成一較寬的低頻頻寬，可以同時滿足全球長程演進(Long-Term Evolution，簡稱LTE)700、GSM900…等通訊系統所需涵蓋的頻帶；又第一高頻頻段B3約在1710至2170MHz，第二高頻頻段B4約在2170至2690MHz，且第二高頻頻段B4緊鄰第一高頻頻段B3而組成一較寬的高頻頻寬，可以同時滿足DCS、PCS、WCDMA…等通訊系統所需涵蓋的頻帶，並且上述第一低頻頻段B1、第二低頻頻段B2、第一高頻頻段B3及第二高頻頻段B4則已完全涵蓋LTE行動通訊系統的全頻段需求。

綜上所述，本實施例藉由將第一低頻輻射臂41、第一高頻輻射臂42、第二低頻輻射臂43及第二高頻輻射臂45形成在同一平面上，並使第二低頻輻射臂43從第一高頻輻射臂42耦合射頻訊號，相較於習知寬頻天線2直接饋入射頻訊號方式，可有效縮小天線尺寸，並藉由第三低頻輻射臂51與第二低頻輻射臂43上下重疊且透過該等貫孔54相互導通，以及藉由第二接地段53與第一接地段442上下重疊且透過該等貫孔55相互導通，可增加天線在低頻頻段的工作頻寬，而以全平面的天線架構達到多頻及寬頻的效果，並能夠應用在全球長程演進(LTE)全頻段的無線通訊中，確實達成本新型之功效和目的。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及新型說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

3、3’‧‧‧絕緣基板

4‧‧‧第一輻射部

5‧‧‧第二輻射部

31、31’‧‧‧第一面

32、32’‧‧‧第二面

40、40’‧‧‧饋入段

41‧‧‧第一低頻輻射臂

42‧‧‧第一高頻輻射臂

43‧‧‧第二低頻輻射臂

45‧‧‧第二高頻輻射臂

46‧‧‧第一間隙

47‧‧‧第二間隙

48‧‧‧第三間隙

49‧‧‧第四間隙

51‧‧‧第三低頻輻射臂

52‧‧‧第二短路段

53‧‧‧第二接地段

54、55‧‧‧貫孔

56‧‧‧第三高頻輻射臂

431、511‧‧‧端

441、441’‧‧‧第一短路段

442‧‧‧第一接地段

B1‧‧‧第一低頻頻段

B2‧‧‧第二低頻頻段

B3‧‧‧第一高頻頻段

B4‧‧‧第二高頻頻段

圖1是習知一種平面天線示意圖；圖2是習知一種寬頻天線示意圖；圖3是本新型寬頻天線的第一較佳實施例在絕緣基板的第一面上形成之第一輻射部的示意圖；圖4是第一較佳實施例在絕緣基板的第二面上形成之第二輻射部的示意圖；圖5是本新型寬頻天線的第二較佳實施例在絕緣基板的第一面上形成之第一輻射部的示意圖；圖6是第二較佳實施例在絕緣基板的第二面上形成之第二輻射部的示意圖；圖7是第二較佳實施例的饋入段及第一短路段的變化態樣示意圖；及圖8顯示測量第二較佳實施例之天線的電壓駐波比(VSWR)的測試波形。

3‧‧‧絕緣基板

4‧‧‧第一輻射部

31‧‧‧第一面

40‧‧‧饋入段