TWM493776U - 三饋入點式寬頻天線 - Google Patents

Description

三饋入點式寬頻天線 【0001】

本創作係關於一種天線，尤指一種三饋入點式寬頻天線。

【0002】

隨著無線通訊技術的快速發展，使得可攜式無線通訊裝置(例如智慧型手機)已廣為大眾所使用，而天線扮演著傳送與接收無線信號的重要角色，因此天線的操作特性係直接影響了無線通訊裝置的無線信號收發能力與品質，且影響了無線通訊裝置的通話及傳輸資料等功能。

【0003】

無線通訊技術快速發展至今，己由原先2G演進至3G(如WCDMA)，並且在全球各地因應法令規定，各自區分出不同頻段提供該區域使用。然而，為了讓無線通訊裝置之使用者能更便利且清晰地接收無線信號，且能符合全球各地多頻段之區別均可使用之目的，目前的無線通訊裝置多藉由增加天線裝置數量或體積來使得無線通訊裝置可以於較大的頻寬(Bandwidth)或多頻帶中收發無線信號，如此一來，勢必會增加無線通訊裝置之體積及天線之成本，故在元件積成度日漸提高以及無線通訊裝置功能增加且體積日漸小型化的趨勢下，習用之方式已無法符合需求。因此，如何壓縮天線體積及增加多頻輻射功能，為目前業界所需深入探討之問題。

【0004】

再者，於習用技術中，平面倒F式天線(Planar Inverted-F Antenna, PIFA) 被廣泛地應用於無線通訊裝置之內建天線設計。然而，雖平面倒F式天線可運用於多頻帶設計，且於同一體積內所設計出之平面倒F式天線，其性能較單極天線(Monopole Antenna)佳，但其寬頻效益及高增益性仍多有限制。舉例而言，一般平面倒F式天線常被設計於諧振出單頻或倍頻段共振之無線信號收發操作，但於寬頻的使用及調整可用頻段與頻寬共振設計於同一天線單體上，仍存在許多限制。

【0005】

本創作之目的在於提供一種三饋入點式寬頻天線，藉由第一金屬元件、第二金屬元件及第三金屬元件，配合三饋入點連接設置，使其可同時適用於多頻帶之無線信號收發操作，以達高效能且高增益之功效，並兼具小體積、低成本之優點。

【0006】

為達上述目的，本創作之一較廣實施態樣為提供一種三饋入點式寬頻天線，適用於無線通訊裝置，該三饋入點式寬頻天線包括：第一金屬元件，架構於產生第一頻帶之無線信號收發，且具有第一耦接部及第一輻射部，第一輻射部自第一耦接部向外延伸，且第一輻射部包括折線段及第一矩形塊。第二金屬元件具有第二耦接部及第二輻射部，第二輻射部連接於第二耦接部，第二輻射部包括連接段、第一分支部及第二分支部，第一分支部位於第一輻射部與第二分支部之間，且第二分支部包括第一直線段、延伸段及彎折段，其中連接段及第一分支部架構於產生第二頻帶之無線信號收發，連接段及第二分支部架構於產生第三頻帶之無線信號收發。第三金屬元件具有第三耦接部及第三輻射部，其中第三金屬元件之第三輻射部與第一金屬元件之第一輻射部位於第二金屬元件之兩側。第一饋入端連接於第一耦接部，第二饋入端連接於第二耦接部，以及第三饋入端連接於第三耦接部。

【0020】

1‧‧‧三饋點式寬頻天線
21‧‧‧第一金屬元件
211‧‧‧第一耦接部
212‧‧‧第一輻射部
2121‧‧‧折線段
2121a‧‧‧第二直線段
2121b‧‧‧第三直線段
2121c‧‧‧第四直線段
2122‧‧‧第一矩形塊
22‧‧‧第二金屬元件
221‧‧‧第二耦接部
222‧‧‧第二輻射部
2221‧‧‧連接段
2222‧‧‧第一分支部
2223‧‧‧第一直線段
2223a‧‧‧缺口
2224‧‧‧延伸段
2225‧‧‧彎折段
2225a‧‧‧開孔
2225b‧‧‧第五直線段
2225c‧‧‧第六直線段
2225d‧‧‧第二矩形塊
2226‧‧‧第二分支部
23‧‧‧第三金屬元件
231‧‧‧第三耦接部
232‧‧‧第三輻射部
232a‧‧‧開口
2321‧‧‧第一條形段
2322‧‧‧第二條形段
2323‧‧‧第三條形段
24‧‧‧第一饋入端
25‧‧‧第二饋入端
26‧‧‧第三饋入端
3‧‧‧載體
31‧‧‧本體
31a‧‧‧第一表面
31b‧‧‧第二表面
32‧‧‧延伸板件

【0007】

第1圖係為本創作較佳實施例之三饋入點式寬頻天線之結構示意圖。
第2圖係為第1圖所示之三饋入點式寬頻天線設置於其載體之背面示意圖。
第3圖係為第1圖所示之三饋入點式寬頻天線所產生之第一頻帶及第二頻帶之駐波比值對頻率變化圖。
第4圖係為第1圖所示之三饋入點式寬頻天線所產生之第三頻帶之駐波比值對頻率變化圖。

【0008】

體現本創作特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本創作能夠在不同的態樣上具有各種的變化，然其皆不脫離本創作的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用以限制本創作。

【0009】

第1圖係為本創作較佳實施例之三饋入點式寬頻天線之結構示意圖，第2圖係為第1圖所示之三饋入點式寬頻天線設置於其載體之背面示意圖。如第1圖及第2圖所示，本創作之三饋入點式寬頻天線1適用於無線通訊裝置，該三饋入點式寬頻天線1包括第一金屬元件21、第二金屬元件22、第三金屬元件23、第一饋入端24、第二饋入端25及第三饋入端26。第一金屬元件21係架構於產生第一頻帶之無線信號收發，且具有第一耦接部211及第一輻射部212，第一輻射部212係自第一耦接部211向外延伸，且第一輻射部212包括折線段2121及第一矩形塊2122。第二金屬元件22包括第二耦接部221及第二輻射部222，其中第二輻射部222連接於第二耦接部221，且第二輻射部包括連接段2221、第一分支部2222及第二分支部2226，第一分支部2222位於第一輻射部212與第二分支部2226之間。於本實施例中，第二分支部2226包括第一直線段2223、延伸段2224及彎折段2225，其中連接段2221及第一分支部2222架構於產生第二頻帶之無線信號收發，連接段2221及第二分支部2226架構於產生第三頻帶之無線信號收發。第三金屬元件23具有第三耦接部231及第三輻射部232，其中第三金屬元件23之第三輻射部231與第一金屬元件21之第一輻射部211位於第二金屬元件22之兩側。另外，第一饋入端24連接於第一耦接部211，第二饋入端25連接於第二耦接部221，以及第三饋入端26連接於第三耦接部231。以下將進一步敘述本實施例之三饋入點式寬頻天線1之細部結構特徵。

【0010】

請參閱第1圖，於本實施例中，第一金屬元件21、第二金屬元件22及第三金屬元件23可為但不限於銅箔，且第二金屬元件22及第三金屬元件23以一體成型結構為較佳，但不以此為限。

【0011】

第一金屬元件21包括第一耦接部211及第一輻射部212，且第一輻射部212自第一耦接部211向外延伸。於本實施例中，第一輻射部212包括折線段2121及第一矩形塊2122。其中折線段2121實質上呈Z字型結構且包括依序連接之第二直線段2121a、第三直線段2121b及第四直線段2121c，第二直線段2121a連接於第一耦接部211及第三直線段2121b之間，第三直線段2121b之兩端部則分別垂直連接於第二直線段2121a及第四直線段2121c。另外，第一矩形塊2122設置於第三直線段2121b及第四直線段2121c之連接處，且分別與第三直線段2121b及第四直線段2121c相鄰接。此外，第一輻射部212之路徑長度為其工作頻率之共振波長的四分之一，且第一耦接部211及第一輻射部212較佳為一體成型之結構，但不以此為限。

【0012】

請續參閱第1圖，第二金屬元件22包括第二耦接部221及第二輻射部222，第二輻射部222連接於第二耦接部221，且第二輻射部222包括連接段2221、第一分支部2222及第二分支部2226，於本實施例中，第二分支部2226包括第一直線段2223、延伸段2224及彎折段2225。連接段2221為長條狀結構，其一端部與第二耦接部221連接，而第一分支部2222及第一直線段2223則分別連接於連接段2221之另一端部之兩相對側邊，並且，第一分支部2222係朝第一輻射部212之延伸方向延伸，第二分支部2226之第一直線段2223則朝相反於第一輻射部212與第一分支部2222之延伸方向延伸。延伸段2224係呈倒Z字型結構，且其兩端部分別與第一直線段2223及彎折段2225連接。於一些實施例中，第一直線段2223更包括一缺口2223a，其係鄰近於延伸段2224設置。彎折段2225則大體呈U字型結構並包括依序連接之第五直線段2225b、第六直線段2225c及第二矩形塊2225d，其中第五直線段2225b連接於延伸段2224及第六直線段2225c之間，第六直線段2225c連接於第五直線段2225b及第二矩形塊2225d之間。於一些實施例中，第五直線段2225b實質上與第二矩形塊2225d平行且相間隔設置，且第二矩形塊2225d之寬度大於第五直線段2225b之寬度。另外，第二矩形塊2225d更具有一開孔2225a，其大致呈矩形且設置於第二矩形塊2225d之末端。於本實施例中，第二輻射部222之路徑長度為其工作頻率之共振波長的四分之一，且第二耦接部211、連接段2221、第一分支部2222及第二分支部2226較佳為一體成型結構，但不以此為限。

【0013】

第三金屬元件23包括第三耦接部231及第三輻射部232，第三輻射部232係連接於第三耦接部231且自第三耦接部231向外延伸。第三輻射部232包括第一條形段2321、第二條形段2322及第三條形段2323，其中第一條形段2321連接於第三耦接部231及第二條形段2322之間，第二條形段2322則連接於第一條形段2321及第三條形段2323之間，且第一條形段2321及第三條形段232係平行且相間隔設置，使得第三輻射部232實質上呈U字型結構，並具有一開口232a，於本實施例中，開口232a之方向係朝第一輻射部212之延伸方向。第三條形段2323之一端與第二條形段2322連接，另一端則垂直連接於第二金屬元件22之連接段2221，藉此，第三饋入端26可經由第三耦接部231、第三輻射部232之第一條形段2321、第二條形段2322及第三條形段2323、第二輻射部222之連接段2221、第二耦接部221而與第二饋入端25電性連接。於本實施例中，第三耦接部231、第一條形段2321、第二條形段2322及第三條形段2323較佳為一體成型結構，但不以此為限。於一些實施例中，第三金屬元件23係為一耦合元件，例如電感元件，以藉由耦合元件之特性達到阻抗匹配之目的，進而提升整體之效能以及提高整體增益。

【0014】

另外，第一饋入端24、第二饋入端25及第三饋入端26則分別與第一金屬元件21之第一耦接部211、第二金屬元件22之第二耦接部221及第三輻射金屬23之第三耦接部231連接。並且，於本實施例中，第一耦接部211、第二耦接部221及第三耦接部231等三段係相互平行且相間隔設置，且第二耦接部221設置於第一耦接部211及第三耦接部231之間。第一饋入端24及第三饋入端26係架構於饋入接地訊號，第二饋入端25則架構於饋入射頻訊號，亦即，第二饋入端25可將射頻電路(未圖示)欲發射的射頻訊號饋入至三饋入點式寬頻天線1，當然，亦可由第二饋入端25將三饋入點式寬頻天線1所接收到的射頻訊號輸出至射頻電路。

【0015】

當三饋入點式寬頻天線1操作時，射頻訊號透過第一饋入端24、第二饋入端25及第三饋入端26，配合第一金屬元件21、第二金屬元件22及第三金屬元件23之連接，共振出三個特定頻帶之無線信號收發。其中，第一金屬元件21之第一輻射部212係架構於共振產生第一頻帶之無線信號收發，且該第一頻帶之諧振頻率係介於2500MHZ至2690MHZ之間。第二金屬元件22則架構於共振產生第二頻帶及第三頻帶之無線信號收發，且第二頻帶之諧振頻率介於1710MHZ至1880MHZ之間，第三頻帶之諧振頻率介於821MHZ至832MHZ之間，詳言之，第二金屬元件22之連接段2221與第一分支部2222之路徑係共振產生第二頻帶之無線信號收發，第二金屬元件22之連接段2221及第二分支部2226之路徑係共振產生第三頻帶之無線信號收發。

【0016】

請同時參閱第1圖及第2圖，三饋入點式寬頻天線1係設置於一載體3上，且可透過載體3之承載而設置於無線通訊裝置之殼體內部。載體3可為但不限於塑料板件，包括本體31及延伸板件32，本體31包括兩相對設置之第一表面31a及第二表面31b，而延伸板件32則自本體31之邊緣朝向其第二表面31b彎折延伸。於本實施例中，三饋入點式寬頻天線1之部分之第一耦接部211、第一輻射部212、部分之第二耦接部221、第二輻射部222、部分之第三耦接部231及第三輻射部232係設置於本體31之第一表面31a。三饋入點式寬頻天線1之另一部分之第一耦接部211、另一部分之第二耦接部221、另一部分之第三耦接部231、第一饋入端24、第二饋入端25及第三饋入端26係設置於載體3之第二表面31b之延伸板件32上。藉此，三饋入點式寬頻天線1可利用載體3之承載而設置於無線通訊裝置之殼體內部，並與該無線通訊裝置之無線信號處理電路電性連接，俾使無線通訊裝置藉由三饋入點式寬頻天線1進行無線信號的收發運作。於一些實施例中，無線通訊裝置可為智慧型手機、個人數位助理(PDA)、平板電腦或可攜式電腦等，並以智慧型手機為較佳。

【0017】

第3圖係為第1圖所示之三饋入點式寬頻天線所產生之第一頻帶及第二頻帶之駐波比值對頻率變化圖，第4圖係為第1圖所示之三饋入點式寬頻天線所產生之第三頻帶之駐波比值對頻率變化圖。如第3圖及第4圖所示，橫軸為三饋入點式寬頻天線1之共振頻率，且第3圖中之A頻帶為第一頻帶(2500MHZ至2690MHZ)，B頻段為第二頻帶(1710MHZ至1880MHZ)，而第4圖之C頻段則為第三頻帶(821MHZ至832MHZ)，至於縱軸則為三饋入點式寬頻天線1之駐波比值(Standing Wave Ratio，SWR)，其係與折返損失(Return Loss)之增益值互為正向關係，且可經由計算將駐波比值換算為折返損失增益值，一般而言，駐波比值隨著頻率變化會有所不同，通常在例如3以下的頻帶代表天線於該頻帶具有不錯之效果。因此，由第3圖及第4圖可知，本創作之三饋入點式寬頻天線1工作於第一頻帶(2500MHZ至2690MHZ)、第二頻帶(1710MHZ至1880MHZ)及第三頻帶(821MHZ至832MHZ)等特定頻帶之下，具有良好的訊號收發效果。

【0018】

綜上所述，本創作之三饋入點式寬頻天線，係藉由第一金屬元件、第二金屬元件及第三金屬元件，配合與第一饋入端、第二饋入端及第三饋入端等三饋入點連接設置，使其可同時適用於第一頻帶、第二頻帶及第三頻帶之無線信號收發操作，以達高效能且高增益之多頻帶共振。另一方面，相較於習用技術欲達到多頻帶共振需使用複數組平面倒F式天線之技術限制，本創作之三饋入點式寬頻天線即以單一天線達到多頻段共振之功效，故可在毋須增加天線數量或體積的前提下增加寬頻效益，因此，兼具小體積、低成本及高增益性之優點。

【0019】

本創作得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1‧‧‧三饋點式寬頻天線

21‧‧‧第一金屬元件

211‧‧‧第一耦接部

212‧‧‧第一輻射部

2121‧‧‧折線段

2121a‧‧‧第二直線段

2121b‧‧‧第三直線段

2121c‧‧‧第四直線段

2122‧‧‧第一矩形塊

22‧‧‧第二金屬元件

221‧‧‧第二耦接部

222‧‧‧第二輻射部

2221‧‧‧連接段

2222‧‧‧第一分支部

2223‧‧‧第一直線段

2223a‧‧‧缺口

2224‧‧‧延伸段

2225‧‧‧彎折段

2225a‧‧‧開孔

2225b‧‧‧第五直線段

2225c‧‧‧第六直線段

2225d‧‧‧第二矩形塊

2226‧‧‧第二分支部

23‧‧‧第三金屬元件

231‧‧‧第三耦接部

232‧‧‧第三輻射部

232a‧‧‧開口

2321‧‧‧第一條形段

2322‧‧‧第二條形段

2323‧‧‧第三條形段

3‧‧‧載體

31‧‧‧本體

31a‧‧‧第一表面

31b‧‧‧第二表面

Claims (10)

1. 【第1項】

   
   一種三饋入點式寬頻天線，適用於一無線通訊裝置，該三饋入點式寬頻天線包括：
      一第一金屬元件，係架構於產生一第一頻帶之無線信號收發，且具有一第一耦接部及一第一輻射部，該第一輻射部係自該第一耦接部向外延伸，且該第一輻射部包括一折線段及一第一矩形塊；
      一第二金屬元件，具有一第二耦接部及一第二輻射部，該第二輻射部連接於該第二耦接部，該第二輻射部包括一連接段、一第一分支部及一第二分支部，該第一分支部位於該第一輻射部與該第二分支部之間，且該第二分支部包括一第一直線段、一延伸段及一彎折段，其中第該連接段及該第一分支部係架構於產生一第二頻帶之無線信號收發，該連接段及該第二分支部係架構於產生一第三頻帶之無線信號收發；
      一第三金屬元件，具有一第三耦接部及一第三輻射部，其中該第三金屬元件之該第三輻射部與該第一金屬元件之該第一輻射部係位於該第二金屬元件之兩側；
      一第一饋入端，連接於該第一耦接部；
      一第二饋入端，連接於該第二耦接部；以及
      一第三饋入端，連接於該第三耦接部。
2. 【第2項】

   如申請專利範圍第1項所述之三饋入點式寬頻天線，其中該第一耦接部、該第二耦接部及該第三耦接部相互平行且相間隔設置，且該第二耦接部設置於該第一耦接部及該第三耦接部之間。
3. 【第3項】

   如申請專利範圍第1項所述之三饋入點式寬頻天線，其中該折線段呈一Z字型結構並包括依序連接之一第二直線段、一第三直線段及一第四直線段，其中該第二直線段連接於該第一耦接部及該第三直線段之間，該第三直線段分別垂直連接於該第二直線段及該第四直線段之間，且該第一矩形塊設置於該第三直線段及該第四直線段之連接處，並分別與該第三直線段及該第四直線段連接。
4. 【第4項】

   如申請專利範圍第1項所述之三饋入點式寬頻天線，其中該連接段之一端部連接於該第二耦接部，該第一分支部及該第一直線段分別連接於該連接段之另一端部之兩相對側邊，且該第一分支部係朝該第一輻射部之延伸方向延伸，該第一直線段係朝相反於該第一輻射部與該第一分支部之延伸方向延伸。
5. 【第5項】

   如申請專利範圍第1項所述之三饋入點式寬頻天線，其中該延伸段呈一倒Z字型結構，且該彎折段呈一U字型結構，該延伸段之一端部連接於該第一直線段，該延伸段之另一端部連接於該彎折段，其中該第一直線段具有一缺口，其係鄰近該延伸段設置，且該彎折段之末端具有一開孔。
6. 【第6項】

   如申請專利範圍第1項所述之三饋入點式寬頻天線，其中該第三輻射部係呈一U字型結構且具有一開口，該開口之方向係朝該第一輻射部之延伸方向，且該第三輻射部之兩端部分別垂直連接於該第三耦接部及該第二金屬元件之該連接段之間。
7. 【第7項】

   如申請專利範圍第1項所述之三饋入點式寬頻天線，其中該第一饋入端與該第三饋入端係架構於饋入一接地訊號，該第二饋入端係架構於饋入一射頻訊號，且該第二饋入端與該第三饋入端電性連接。
8. 【第8項】

   如申請專利範圍第1項所述之三饋入點式寬頻天線，其中該第一頻帶之諧振頻率係介於2500MHZ至2690MHZ之間，該第二頻帶之諧振頻率係介於1710MHZ至1880MHZ之間，以及該第三頻帶之諧振頻率係介於821MHZ至832MHZ之間。
9. 【第9項】

   如申請專利範圍第1項所述之三饋入點式寬頻天線，其中該第三金屬元件係為一耦合元件。
10. 【第10項】

    如申請專利範圍第1項所述之三饋入點式寬頻天線，其中該三饋入點式寬頻天線係配置於一載體上，且該無線通訊裝置係為一智慧型手機。