CN103078174A - 多频天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多频天线装置。该多频天线装置包括：一第一天线以及一第二天线；该第一天线包括一馈入部以及一第一接地部；该第二天线与该第一天线整合，并包括该馈入部以及一第二接地部；其中该馈入部配置于该第一接地部与该第二接地部之间，且该第一天线与该第二天线在收发信号时共用该馈入部。本发明利用一个馈入点及两个接地部将两种天线结合，达到较大的带宽，能够有良好的天线效率。

Description

多频天线装置

技术领域

本发明涉及一种天线装置，且特别涉及一种多频天线装置。

背景技术

在现代的信息生活中，藉由不需光纤、电缆的无线通信器材便能传输信号、即时取得信息，增加生活上的便利性。随着技术的演进，各种便携式无线通信器材，例如：智能型手机、笔记本型计算机、平板计算机等，由于具备轻巧便利的特性，而成为现代人重要的信息交流工具。

在无线通信器材中，用来发射并接收无线电波来传递交换数据信号的天线，也是通信器材的必备组件。在便携式无线通信器材中，不仅天线要轻薄短小，设计上尽量不占用机构布局的空间，以配合便携式无线通信器材体积缩小的趋势，此外随着无线电数据信号传递的数据增加，天线运作时频带的带宽也要随之增加。

由于移动通信产品的无线数据传输需求日益增加且需要符合各国家系统的规范，所以在天线的支持上，需要涵盖更多的工作频带及带宽来符合设计需求。

因此，一种符合成本考虑，并且又具备多个工作频带及带宽的天线有待研发。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种多频天线装置，以解决频带及带宽不够的问题。

本发明的一方式是提供一种多频天线装置，该多频天线装置包含：一第一天线以及一第二天线；该第一天线包含一馈入部以及一第一接地部；该第二天线与该第一天线整合，并包含该馈入部以及一第二接地部；其中该馈入部配置于该第一接地部与该第二接地部之间，且该第一天线与该第二天线在收发信号时共用该馈入部。

依据本发明的一实施例，第一天线还包含第一辐射体、第二辐射体。第一辐射体连接于馈入部以及第一接地部，并用以收发第一无线信号。第二辐射体连接于馈入部，并用以收发第二无线信号。

依据本发明的一实施例，第一天线还包含一槽孔，至少由第一辐射体以及第二辐射体所环绕形成，其中槽孔的尺寸与第一无线信号及第二无线信号对应的频率相关。

依据本发明的一实施例，第二天线还包含一辐射体，连接于馈入部以及第二接地部，并用以收发一无线信号。

依据本发明的一实施例，第二天线还包含一槽孔，至少由辐射体所环绕形成，其中槽孔的尺寸与无线信号对应的频率相关。

依据本发明的一实施例，馈入部与第一接地部的间距大致上等于馈入部与第二接地部的间距。

依据本发明的一实施例，第一天线还包含第一辐射体以及第二辐射体，第二天线还包含第三辐射体，第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体均连接于馈入部，第一辐射体和第三辐射体分别用以收发第一高频信号和第二高频信号，第二辐射体用以收发一低频信号。

依据本发明的一实施例，第一天线还包含第一槽孔，至少由第一辐射体以及第二辐射体所环绕形成，其中槽孔的尺寸与第一高频信号及低频信号对应的频率相关。

依据本发明的一实施例，第二天线还包含一第二槽孔，至少由第三辐射体所环绕形成，其中第二槽孔的尺寸与第二高频信号对应的频率相关。

依据本发明的一实施例，第一天线为一平面倒F天线，第二天线为一环形天线。

综合上述，本发明利用一个馈入点及两个接地部将两种天线结合，藉由两个天线之间会互相影响产生加乘的作用，达到较大的带宽，能够有良好的天线效率。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1绘示依照本发明的一实施例的一种多频天线装置的示意图。

图2A绘示依照本发明的多频天线装置的一实施例的背视图。

图2B绘示图2A的多频天线装置的正视图。

图3绘示多频天线装置的一实施例所测试出的电压驻波比(VSWR)对应于频率的示意图。

图4绘示依照本发明的多频天线装置的一实施例中的匹配电路的示意图。

主要组件符号说明：

100    多频天线装置    110    第一天线

112    第一接地部      114    馈入部

116    第一辐射体      117    第二辐射体

118    槽孔            119    槽孔

120    第二天线        122    第二接地部

124    第三辐射体      126    槽孔

400    匹配电路        410    射频通信设备

420    电感            430    电容

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施例，附图中相同的编号代表相同或相似的组件。另一方面，众所周知的组件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。

为了解决天线工作频带与带宽不足的问题，利用一个馈入点及两个接地部将两种天线结合，第一天线架构包含低频结构和高频结构，第二天线架构包含一个高频结构，通过此发明的设计，可以藉由天线的馈入部及两个接地部位置及尺寸，来优化天线带宽及与其他组件共存的影响，达到提升天线性能的目的。

请参照图1，其绘示依照本发明的一实施例的一种多频天线装置100的示意图。多频天线装置100包含第一天线110、第二天线120。第一天线110包含第一接地部112以及馈入部114。第二天线120与第一天线110整合，并包含馈入部114以及第二接地部122。其中馈入部114配置于第一接地部112与第二接地部122之间，且第一天线110与第二天线120在收发信号时共用馈入部114。藉由结合两种天线，便可达到增加带宽的效果，并且藉由使用相同的馈入部，亦不需要多负担成本。

实际操作上，各个接地部与馈入部的距离会影响到多频天线装置收发信号的频率偏移或带宽变化，而不同天线结构的设计与实际天线的环境相配合，可决定频率往高频或低频偏移，并决定对带宽的影响。

接着请参照图2A及图2B，图2A绘示依照本发明的多频天线装置100的一实施例的背视图，图2B绘示图2A的多频天线装置100的正视图。依据本发明一实施例，第一天线110还包含第一辐射体116、第二辐射体117。第一辐射体116连接于馈入部114以及第一接地部112，并用以收发第一无线信号。第二辐射体117连接于馈入部114，并用以收发第二无线信号。实际操作上，第一辐射体116、第二辐射体117可为金属。而第一无线信号与第二无线信号可对应于不同的频率，以达到多频的效果。

依据本发明一实施例，第一天线110还包含槽孔118，至少由第一辐射体116以及第二辐射体117所环绕形成，其中槽孔118的尺寸与第一无线信号及第二无线信号对应的频率相关，因此，可藉由调整槽孔118的尺寸来影响第一无线信号及第二无线信号所对应的频率，例如：调整槽孔118的深度(深度是与第一辐射体116垂直的方向)，当在槽孔118的深度不够深时，信号对应较低频频率者将会往高频频偏，如果深度够深，将可以往低频频偏，或者是当槽孔间距(间距的方向是指第一辐射体116与第二辐射体117平行的方向)减少使天线布局面积增加，便可增加带宽。实际操作上必须根据空间的大小对第一无线信号及第二无线信号的相互影响来作调整。

值得一提的是，在一实施例中，第一天线110还包含槽孔119，至少由第一辐射体116所环绕形成，例如：第一辐射体116绕着槽孔119从馈入部114延伸至第一接地部112。槽孔119的尺寸与第一无线信号及第二无线信号对应的频率相关，例如：槽孔119越深，可以使得第一无线信号及第二无线信号中较低频者的带宽越宽。实际操作上，深度需要配合需求作调整，且若第一天线110为平面倒F天线(PIFA)的话，深度的控制还必须要配合平面倒F天线的基本工作原理，综合来说，槽孔119的布局面积需要视不同环境状况作调整。

依据本发明一实施例，第二天线120还包含第三辐射体124，连接于馈入部114以及第二接地部122，并用以收发一无线信号。

依据本发明一实施例，第二天线还包含槽孔126，至少由第三辐射体124所环绕形成，其中槽孔126的尺寸与无线信号对应的频率相关，并可藉由调整槽孔126的尺寸来改变无线信号对应的频率与带宽，而槽孔126类似于槽孔118与槽孔119，调整的方式与前述相似，故不在此赘述。

依据本发明的一实施例，馈入部114与第一接地部112的间距大致上等于馈入部114与第二接地部122的间距，例如：间距为1mm，间距上大致相等是为了设计上的方便性，而实际间距多大必需与天线布局以及天线的长度等作配合，如同前述间距可影响收发信号频率偏移及带宽的改变，本领域的技术人员可依实际状况调整。

另外，馈入部与接地部的间距设计还必须考虑通信产品的机构问题，由于通信产品仍有其他组件，例如：麦克风、USB、振荡器，这些组件与天线共同被组成产品时，可能引起屏蔽效应而阻挡辐射，因此设计上必须特别注意。

再者，设计布局时，必须让馈入部与接地部尽量靠近，这样的优点是可以使馈入部与接地部设计在相同印刷电路板上，减少与机构的干涉。

依据本发明的一实施例，可整合第一天线110(包含第一辐射体116以及第二辐射体117)与第二天线120(包含第三辐射体124)以形成多频天线装置100，在此的第一辐射体116、第二辐射体117和第三辐射体124均连接于馈入部114，第一辐射体116和第三辐射体124分别用以收发第一高频信号和第二高频信号，第二辐射体117用以收发一低频信号。

实际操作上，第一高频信号、第二高频信号与低频信号对应的频率，例如：运用在GSM900的系统上，低频信号对应的频率是880MHz～960MHz；运用在DCS1800&PCS1900的系统上，第一高频信号对应的频率是1710MHz～1990MHz；运用在3G WCDMABand1的系统上，第二高频信号对应的频率是2110MHz～2170MHz。在一实施例中，第一高频信号与第二高频信号分别所对应的频率大于低频信号对应的频率，并且第一高频信号所对应的频率可小于第二高频信号所对应的频率。

在一实施例中，第一天线110亦可还包含槽孔118，至少由第一辐射体116以及第二辐射体117所环绕形成，例如：第一辐射体116绕着槽孔118从馈入部114延伸至第一接地部112，第二辐射体117绕着槽孔118从馈入部114延伸至第一辐射体116的另一侧，如图2A所示，其中槽孔118的尺寸与第一高频信号及低频信号对应的频率相关。

在一实施例中，第二天线120还包含槽孔126，其至少由第三辐射体124所环绕形成，其中槽孔126的尺寸与第二高频信号对应的频率相关。例如：第三辐射体124绕着槽孔126从馈入部114延伸至第二接地部122。

值得注意的是，亦可控制第二天线120使之接收低频信号，但如此必须调整槽孔126的尺寸，因此在此采用的实施例便可使用低成本达到增加多频的效果。

实际操作上，槽孔126的尺寸小于槽孔118的尺寸，这是因为槽孔118主要影响两个信号(第一高频信号及低频信号)，而槽孔126主要只影响一个信号(第二高频信号)，然而若作不同设计的话，则槽孔126相对于槽孔118的尺寸便不在此限。

在一实施例中，第一天线110可为一平面倒F天线，第二天线120可为一环形天线(loopantenna)。实际操作上，第二天线亦可包含具有相同功能的不同形状的天线。

如前面所述，接地部与馈入部的距离会影响到天线架构的频率偏移或带宽，当第二天线120为一环形天线时，环形天线从馈入部114延伸，并绕着槽孔126而连接至第二接地部122。在一实施例中，当环形线圈中的槽孔126越大时，槽孔126所影响的信号的频率就会越往低频频偏。实际操作上，第二接地部122与馈入部114的间距还与天线布局相关，本领域的技术人员可依据实际情况选择适当的间距。

接着请参考图3，其绘示多频天线装置100的一实施例所测试出的电压驻波比对应于频率的示意图。由图可知，低频信号对应的频率是880MHz～960MHz，第一高频信号对应的频率是1710MHz～1990MHz，第二高频信号对应的频率是2110MHz～2170MHz，藉由将第二高频信号与第一高频信号的频率匹配，便可达到增加带宽与频带的效果。

另外，依据上述将两种天线结合时，可增加匹配电路以产生更适应性化的带宽，例如在馈入部前端配置电容及电感组件，以优化高频的带宽。也就是说，若平面倒F天线及线圈天线整合时，两个天线在靠近的时候，可藉由具有电容、电感组件的电路作匹配，来达到带宽与频带最佳化。在一实施例中，高频天线采用串联电感并联电容的匹配电路。

接着请参考图4，图4绘示依照本发明的多频天线装置100的一实施例中的匹配电路400的示意图。在本实施例中，匹配电路400包含电感420、电容430，电感420连接于馈入部114与射频(RF)通信设备410之间，电容430连接于馈入部114与接地端之间，如此一来多频天线装置100便可达到带宽与频带最佳化的效果。

综合上述，本天线的设计是将两种天线架构使用一个馈入点和两个接地点整合而成，藉由两种天线的结合以增加天线使用带宽，例如：产生一个低频共振及两个高频共振。而天线架构中低频共振与高频共振可利用槽孔尺寸调整工作频率及阻抗带宽，以达到所需要的工作频率及阻抗带宽。

此外，天线馈入点与两个接地点之间的间距为相同距离，减少制作设计上的繁多复杂。其次，天线的馈入部与接地部可以缩小靠近，以设计在同一印刷电路板上，使之能与其他功能组件共存，甚至在金属平面上，仍能有良好的阻抗带宽及辐射效率。

虽然本发明已以实施方式公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种多频天线装置，该多频天线装置包括：

一第一天线，该第一天线包括一馈入部以及一第一接地部；以及

一第二天线，该第二天线与该第一天线整合，并包括该馈入部以及一第二接地部；

其中该馈入部配置于该第一接地部与该第二接地部之间，且该第一天线与该第二天线在收发信号时共用该馈入部。

2.如权利要求1所述的多频天线装置，其中该第一天线还包括：

一第一辐射体，该第一辐射体连接于该馈入部以及该第一接地部，并用以收发一第一无线信号；以及

一第二辐射体，该第二辐射体连接于该馈入部，并用以收发一第二无线信号。

3.如权利要求2所述的多频天线装置，其中该第一天线还包括：

一槽孔，该槽孔至少由该第一辐射体以及该第二辐射体所环绕形成，其中该槽孔的尺寸与该第一无线信号及该第二无线信号对应的频率相关。

4.如权利要求1所述的多频天线装置，其中该第二天线还包括：

一辐射体，该辐射体连接于该馈入部以及该第二接地部，并用以收发一无线信号。

5.如权利要求4所述的多频天线装置，其中该第二天线还包括：

一槽孔，该槽孔至少由该辐射体所环绕形成，其中该槽孔的尺寸与该无线信号对应的频率相关。

6.如权利要求1所述的多频天线装置，其中该馈入部与该第一接地部的间距大致上等于该馈入部与该第二接地部的间距。

7.如权利要求1所述的多频天线装置，其中该第一天线还包括一第一辐射体以及一第二辐射体，该第二天线还包括一第三辐射体，该第一辐射体、该第二辐射体和该第三辐射体均连接于该馈入部，该第一辐射体和该第三辐射体分别用以收发一第一高频信号和一第二高频信号，该第二辐射体用以收发一低频信号。

8.如权利要求7所述的多频天线装置，其中该第一天线还包括：

一第一槽孔，该第一槽孔至少由该第一辐射体以及该第二辐射体所环绕形成，其中该第一槽孔的尺寸与该第一高频信号及该低频信号对应的频率相关。

9.如权利要求8所述的多频天线装置，其中该第二天线还包括：

一第二槽孔，该第二槽孔至少由该第三辐射体所环绕形成，其中该第二槽孔的尺寸与该第二高频信号对应的频率相关。

10.如权利要求1所述的多频天线装置，其中该第一天线为一平面倒F天线，该第二天线为一环形天线。

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