CN102820523A

CN102820523A - 多频天线

Info

Publication number: CN102820523A
Application number: CN2011101505103A
Authority: CN
Inventors: 吴翊逢; 张惟善
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Current assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2031-06-07
Also published as: CN102820523B

Abstract

一种多频天线。该多频天线用于藉由馈电单元电连接于射频电路的收发端，多频天线包括接地部，接地部包括边缘；馈入部，位于接地部边缘外侧且电连接于馈电单元，传输射频信号；第一辐射臂，包括自由端部及连接端部，产生第一共振模态；第二辐射臂，包括自由端部、连接端部及延伸臂部，第二辐射臂产生第二共振模态；以及第一耦合组件，包括接地臂部及耦合臂部，耦合臂部具有位于第二辐射臂的自由端部的右侧，并邻近馈入部且不与第一辐射臂纵向重叠的自由端；多频天线收发信号时，延伸臂部与耦合臂部间产生耦合效应，使第一耦合组件产生第三共振模态，且第一、第二及第三共振模态的三个中心频率均不相同。本发明使单支多频天线适用多种通信系统。

Description

多频天线

技术领域

本发明涉及一种天线，特别是一种多频天线。

背景技术

随着近年来部分无线通信频带的日渐开放，使得越来越多消费性电子产品均需具有通信功能，且几乎每隔几年就有新一代的通信系统被推出，所以如智能型手机或便携式计算机均需能同时涵盖较旧但仍使用中的第二代移动通信(Second Generation Wireless Telephone Technology，2G)系统、或是目前的第三代移动通信(3rd Generation，3G)系统，甚或是下一代的长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统的应用，所以一种能以单支天线同时涵盖多个频带以供不同系统使用的多频天线就格外重要。

公知的一种解决多频段操作需求的方法就是以多个独立的天线各自对应不同的系统应用，如一支天线负责2G系统的收发，另一支天线则负责3G系统的收发，但随着通信系统电路的整合及消费性电子产品体积的缩小，该种以两支以上的天线分别涵盖不同系统频带的方法已不符合实际需求，所以天线的设计就必需朝着以单支即可操作于多频带的方向演进。

参阅图1，图1是美国公告专利号US 7,050,010的多频天线，该种天线适用于如图2的返回损失(return loss)图所示的双频操作，该接近2.4GHz的共振频带由一个共振模态所组成，另一个接近5GHz的高频共振模态由两个共振模态所组成，虽该种天线可以达到多频操作，但是接近该2.4GHz的频带因为仅具有单个共振模态所以带宽有限，故若依循此种设计方式调整该天线尺寸而改变操作频率，则在有限的天线高度下该天线仍不易同时满足该等LTE band(LTE频带)13/17及GSM 850/900MHz的系统的带宽(704～960MHz)需求。

参阅图3，图3是中国台湾专利第M391734号的长期演进天线结构，该种天线结构虽可同时适用于如图4的返回损失图所示的LTE band 13、GSM(Global System for Mobile Communications(全球移动通信系统))、DCS(Digital Cellular System(数字蜂窝系统))、PCS(Personal Communication System(个人通信系统))以及WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access(宽带码分多址))等系统，但是该天线的一第一耦合部11、一单极天线12以及一第三耦合部13均彼此纵向重叠，使得彼此间电磁能量互相耦合，所以一旦需要调整涵盖1710～2170MHz频带的共振模态时，其他涵盖746～960MHz频带的共振模态也会一并受到影响而产生频偏或是阻抗不匹配，进而增加设计时的复杂度。此外，该种多频天线设计还需包含一颗电容2，亦会额外增加制造该种天线的程序及成本。

因此，需要提供一种多频天线，以解决上述问题。

发明内容

因此，本发明的目的，即在提供一种无需额外增加电路组件且便于设计，并可涵盖多个通信系统应用的多频天线。

于是，本发明的多频天线适用于藉由一馈电单元连接于一射频电路的收发端，并包含一接地部、一馈入部、一第一辐射臂、一第二辐射臂以及一第一耦合组件；该接地部包括一横向延伸的边缘；该馈入部位于该接地部的边缘的外侧且电连接于该馈电单元，并经由该馈电单元与该射频电路的收发端传输射频信号；该第一辐射臂位于该馈入部的右侧并包括一自由端部及一电连接于该馈入部的连接端部，且该第一辐射臂用以产生一第一共振模态；该第二辐射臂位于该馈入部的左侧，并包括一自由端部、一电连接于该馈入部的连接端部，以及一横向延伸并电连接该自由端部及该连接端部的延伸臂部，该第二辐射臂用以产生一第二共振模态；该第一耦合组件不与该第二辐射臂及该馈入部接触，并包括一位于该馈入部的左侧且从该接地部的边缘朝外纵向延伸的接地臂部，以及一自该接地臂部朝该馈入部横向延伸并与该第二辐射臂的延伸臂部间隔重叠的耦合臂部，且该耦合臂部具有一位于该第二辐射臂的自由端部的右侧，并邻近该馈入部且不与该第一辐射臂纵向重叠的自由端；当该多频天线收发信号时，该第二辐射臂的延伸臂部与该第一耦合组件的耦合臂部间产生耦合效应，使得该第一耦合组件产生一第三共振模态，且该第一共振模态、该第二共振模态以及该第三共振模态的三个中心频率均不相同。

本发明的功效即在利用该第一模态及该第二模态增加该第一频带的带宽，利用该第一模态、第二模态及该第三模态增加可涵盖的频带范围，使得单支多频天线即可适用多种通信系统。

附图说明

图1是一种公知的双频天线的示意图；

图2是该公知的双频天线的返回损失图；

图3是一种公知的长期演进天线结构的示意图；

图4是该公知的长期演进天线结构的返回损失图；

图5是本发明的多频天线第一较佳实施例的第一种实施方式的示意图，说明一第一耦合组件间隔重叠于一第二辐射臂的上方；

图6是该第一较佳实施例的第一种实施方式的电压驻波比图；

图7是该第一较佳实施例的第二种实施方式的示意图，说明该第一耦合组件间隔重叠于该第二辐射臂的下方；

图8是该第一较佳实施例的第三种实施方式的示意图，说明该第一耦合组件与该第二辐射臂位于相同的纵向高度；

图9是该第一较佳实施例的第四种实施方式的示意图，说明该第二辐射臂还包括一槽缝；

图10是本发明的多频天线第二较佳实施例的示意图，说明该多频天线还包含一第二耦合组件；

图11是本发明的多频天线第三较佳实施例的示意图，说明该多频天线相比于图5的第一较佳实施例还包含一第三辐射臂；

图12是该第三较佳实施例的电压驻波比图；

图13是该第三较佳实施例的另一种实施方式的示意图，说明该第三辐射臂自一馈入部朝向一第一辐射臂的自由端部延伸；

图14是本发明的多频天线第四较佳实施例的一示意图，说明该多频天线还包含一位于该馈入部左侧的一调整臂；以及

图15是该第四较佳实施例的另一种实施方式的示意图，说明该调整臂位于该馈入部的右侧。

主要组件符号说明：

11第一耦合部 74槽缝

12单极天线 741开口

13第二耦合部 8第一耦合组件

14电容 81接地臂部

2电路板 82耦合臂部

3接地部 821自由端

31边缘 0第二耦合组件

4调整臂 01自由端部

41末端 02连接端部

5馈入部 9同轴电缆

6第一辐射臂 91芯线

61自由端部 92屏蔽层

62连接端部 10第三辐射臂

63开口 101自由端部

7第二辐射臂 102连接端部

71自由端部 X横向

72连接端部 Y纵向

73延伸臂部

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的四个较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。

在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。

参阅图5，本发明的多频天线的第一较佳实施例的第一种实施方式，包含一接地部3、一形成于一电路板2上的馈入部5、一第一辐射臂6、一第二辐射臂7、一第一耦合组件8以及一馈电单元9。

本实施例是以本发明应用于如笔记本型计算机等产品时为例，该馈电单元9在此应用中可以为一条同轴电缆，该馈入单元9电连接该天线及一系统电路(图未示)，该欲收发的射频信号可依序在该天线、该同轴电缆9及该系统电路间传递。

该接地部3包括一沿一横向(X)延伸的边缘31，该馈入部5位于该接地部3的边缘31的外侧并电连接于该同轴电缆9的芯线91，而该同轴电缆9的金属屏蔽层92则电连接于该接地部3。

该横向延伸的第一辐射臂6呈一直线形并位于该馈入部5的右侧，且包括一自由端部61及一电连接于该馈入部5的连接端部62。

该第二辐射臂7位于该馈入部5的左侧，并包括一自由端部71、一电连接于该馈入部5的连接端部72，以及一横向延伸并电连接该自由端部71及该连接端部72的延伸臂部73。

该第一耦合组件8与该第二辐射臂7及该馈入部5不相接触，并包括一位于该馈入部5的左侧且从该接地部3的边缘31朝外沿一垂直于该横向(X)的纵向(Y)延伸的接地臂部81，以及一自该接地臂部81朝该馈入部5横向延伸并与该第二辐射臂7的延伸臂部73间隔重叠的一耦合臂部82，且该耦合臂部82具有一位于该第二辐射臂7的自由端部71的右侧，并邻近该馈入部5且不与该第一辐射臂6纵向重叠的自由端821。

参阅图5及图6，当该多频天线收发信号时，该第一辐射臂6用以产生一第一共振模态，该第二辐射臂7用以产生一第二共振模态；此外，该第二辐射臂7的延伸臂部73与该第一耦合组件8的耦合臂部82间产生耦合效应，使得该第一耦合组件8产生一第三共振模态。

该第一共振模态与第三共振模态构成一可涵盖一第一频带(704～960MHz，LTE band13/LTE band 17/GSM 850/GSM 900)的双模态，而该第二共振模态可涵盖另一第二频带(1710～2170MHz，DCS/PCS/WCDMA)。

此外，由图6还可得证该第一频带及该第二频带范围内的电压驻波比均低于3，故以上所提及的频带范围内的欲收发射频信号确实能经由该多频天线有效地传送与接收。

参阅图7，图7是该第一较佳实施例的第二种实施方式，该耦合臂部82也可以间隔重叠于该第二辐射臂7的延伸臂部73的下方。

参阅图8，图8是该第一较佳实施例的第三种实施方式，该耦合臂部82与该第二辐射臂7的延伸臂部73也可以是位于相同的纵向(Y)高度且平行不相接触的前后叠置。

参阅图9，图9是该第一较佳实施例的第四种实施方式，该第二辐射臂7还包括一具有一开口741的槽缝74，且该耦合臂部82自该开口741延伸入该槽缝74内，以增加该第二辐射臂7与该耦合臂部82之间的电容耦合量。

参阅图10，该天线的第二较佳实施例相比于图5的第一较佳实施例还包含一第二耦合组件0，该第二耦合组件0包括一位于该第二辐射臂7的自由端部71右侧的自由端部01及一电连接该第一耦合组件8的连接端部02，当该多频天线收发信号时，该第二耦合组件0与该第二辐射臂7间产生耦合效应并产生一第四共振模态，该第四共振模态与该第二共振模态构成另一涵盖该第二频带的双模态，且该第二频带的频率高于该第一频带的频率。

参阅图11，该天线的第三较佳实施例除了包含该第一较佳实施例的所有组件外，还包含一第三辐射臂10。该第三辐射臂10与该第一辐射臂6不相交地位于该馈入部5的右侧，并包括一自由端部101及一电连接于该馈入部5的连接端部102；此外，该第一辐射臂6呈一开口63朝左的U形，该第三辐射臂10则呈一横向的直线形并自该馈入部5向右延伸入该第一辐射臂6的开口63中。

参阅图11及图12，当该多频天线收发信号时，该第三辐射臂10用以产生一第四共振模态，该第四共振模态与该第二共振模态构成另一涵盖该第二频带的双模态，且该第二频带的频率高于该第一频带的频率。

参阅图13，图13是该第三较佳实施例(参见图11)的另一个实施方式，该第三辐射臂10也可以自该馈入部5朝向该第一辐射臂6的自由端部61延伸靠近。

参阅图14及图15，该天线的第四较佳实施例包含该第三较佳实施例(见图11)中的所有构成组件，只是该多频天线还含包含一大致呈倒L形且两末端41分别电连接于该馈入部5及该接地部3，用以调整阻抗匹配(impedance matching)的调整臂4。该天线的调整臂4在此虽呈倒L形，但并不以此形状为限，并可位于该馈入部5左右两侧中的任一侧，只是该等末端41需分别电连接于该馈入部5及该接地部3用以调整该天线的阻抗匹配。

综上所述，由于本发明的多频天线的该第一耦合组件8及该第二耦合组件0不与该第一辐射臂6及该第三辐射臂10纵向重叠，所以可以避免与该第一辐射臂6或该第三辐射臂10间产生干扰，使该多频天线的各个共振模态间的频率偏移及阻抗匹配相比图3中公知的天线容易独立设计调整，也无需额外增加该匹配电容2，故能降低成本；此外，该多频天线的第一频带(704～960MHz)包含两个共振模态，故相比公知的图1的设计能有效地增加该第一频带的操作带宽而能同时适用于多个通信系统，故该多频天线确实能达到本发明的目的。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，应当不能以此限定本发明实施的范围，即凡是根据本发明权利要求书的范围及发明说明书内容所作的简单的等同变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims

1.一种多频天线，适用于藉由一馈电单元电连接于一射频电路的收发端，该多频天线包括：

一接地部，该接地部包括一横向延伸的边缘；

一馈入部，该馈入部位于该接地部的边缘的外侧且电连接于该馈电单元，并经由该馈电单元与该射频电路的收发端传输射频信号；

一第一辐射臂，该第一辐射臂位于该馈入部的右侧并包括一自由端部及一电连接于该馈入部的连接端部，且该第一辐射臂用以产生一第一共振模态；

一第二辐射臂，该第二辐射臂位于该馈入部的左侧，并包括一自由端部、一电连接于该馈入部的连接端部，以及一横向延伸并电连接该自由端部及该连接端部的延伸臂部，该第二辐射臂用以产生一第二共振模态；以及

一第一耦合组件，该第一耦合组件不与该第二辐射臂及该馈入部接触，并包括一位于该馈入部的左侧且从该接地部的边缘朝外纵向延伸的接地臂部，以及一自该接地臂部朝该馈入部横向延伸并与该第二辐射臂的延伸臂部间隔重叠的耦合臂部，且该耦合臂部具有一位于该第二辐射臂的自由端部的右侧，并邻近该馈入部且不与该第一辐射臂纵向重叠的自由端；

当该多频天线收发信号时，该第二辐射臂的延伸臂部与该第一耦合组件的耦合臂部间产生耦合效应，使得该第一耦合组件产生一第三共振模态，且该第一共振模态、该第二共振模态及该第三共振模态的三个中心频率均不相同。

2.根据权利要求1所述的多频天线还包括一第三辐射臂，该第三辐射臂与该第一辐射臂不相交地位于该馈入部的右侧，并包括一自由端部及一电连接于该馈入部的连接端部，该第三辐射臂用以产生一第四共振模态，且该第四共振模态的中心频率与其他三个共振模态的中心频率均不相同。

3.根据权利要求2所述的多频天线，其中，该第一辐射臂呈一开口朝左的U形，该第三辐射臂则呈一横向的直线形。

4.根据权利要求3所述的多频天线，其中，该第三辐射臂自该馈入部向右延伸入该第一辐射臂U形的开口中。

5.根据权利要求3所述的多频天线，其中，该第三辐射臂自该馈入部朝向该第一辐射臂的自由端部延伸靠近。

6.根据权利要求2所述的多频天线，其中，该第一与第三共振模态构成一涵盖一第一频带的双模态，该第二与第四共振模态构成另一涵盖一与该第一频带不同的第二频带的双模态。

7.根据权利要求6所述的多频天线，其中，该第二频带的频率高于该第一频带的频率。

8.根据权利要求1所述的多频天线，其中，该第一辐射臂呈一横向的直线形。

9.根据权利要求1所述的多频天线还包括一第二耦合组件，该第二耦合组件包括一位于该第二辐射臂的自由端部右侧的自由端部，以及一电连接该第一耦合组件的连接端部，当该多频天线收发信号时，该第二耦合组件与该第二辐射臂间产生耦合效应并产生一第四共振模态。

10.根据权利要求9所述的多频天线，其中，该第一与第三共振模态构成一涵盖一第一频带的双模态，该第二与第四共振模态构成另一涵盖一与该第一频带不同的第二频带的双模态。

11.根据权利要求1所述的多频天线，其中，该第二辐射臂还包括一具有一开口的槽缝，且该耦合臂部自该开口延伸入该槽缝。