CN1885613B - 一种倒f型天线 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种倒F型天线，其包含：一辐射金属片、一接地面、一介质基底、一馈入金属片及一短路金属片。其中该辐射金属片具有一第一子辐射金属片、一第二子辐射金属片、一馈入点及一短路点，而该第一子辐射金属片及该第二子辐射金属片分别以旋绕方式延伸，形成两路径，分别用以产生该天线的第一(低频)、第二(次高频)及第三(高频)操作模态，且该较第二子辐射金属片为该第一子辐射金属片所包围，而该馈入点及该短路点则分别位于该第一子辐射金属片的起始端及该第二子辐射金属片的末端，藉由第一子辐射金属片所产生的第一及第二模态，加上第二子辐射金属片所产生的第三模态，可大幅提升天线的频宽，本发明中一实施例可涵盖移动通信GSM900、DCS1800、PCS1900频带的系统需求。
Description
技术领域
本发明系涉及一种倒F型天线(inverted-F antenna)，特别是应用于无线通讯产品上之天线。
背景技术
随着近年来无线通讯的快速发展，在产品的各项需求上也逐渐提高，除了达成电气特性的规格外，在外观上及实用便利性上也逐渐朝向多元化，因此小型化的内藏式天线成为近来无线产品的主流，而为了达成尺寸的缩小化，且在天线特性上仍必须维持多频带或宽带的特性，通常会使得内藏式天线的设计趋于复杂化，且不易作规格上的调整。因此如何在有限的环境及空间内，利用有效的天线参数降低设计的复杂度且达到产品所需的规格及弹性度，成为内藏式天线设计的重要指针。
目前应用于行动式通讯设备如：手机、个人数字助理(PDA)等产品的内藏式天线，通常采用倒F型的天线设计，习知的倒F型天线设计如美国专利第6,727,854号″倒F型平板天线″(参考图1)，其揭示一种应用于行动手机之内藏式天线，其天线主要辐射金属片部分，由馈入点16及短路点17出发可大致分为三个电流路径10、14、15，利用该不同路径激发出不同的共振频率，形成双频或多频操作。又如美国专利公开第2003/0103010号″双频天线位置″(参考图2)，其亦揭示一种应用于行动手机之内藏式天线，其天线主要辐射金属片由馈入点25及短路点26出发，亦可大致区分为两个电流路径20及24，分别激发两个共振模态来达成双频操作。
上述的倒F型天线设计中，第一个设计为了能够增加频宽，利用多个路径之结构，使其结构较为复杂，进而造成效率损耗以及增加天线制造之复杂度；第二设计结构虽然较为简单，不过其频宽却较小，不足以满足现今手持式产品多频操作之需求。为解决上述两问题，我们在本发明中提出一种倒F型天线的创新设计，其馈入点及短路点分别位于该天线辐射金属片之起始端及末端，藉由此回路共振所产生之模态，可增加天线之操作频宽，并利用该起始端及该末端互相靠近，使得天线得到良好之阻抗匹配，因此本发明天线在不增加天线整体复杂度的情况下，即可增加天线频宽以达成系统所需之频宽需求，是极具有产业应用价值之创新设计。
发明内容
本发明之目的是提供一种倒F型天线，利用其子辐射金属片形成之路径产生多频共振模态，提高天线操作频宽。
本发明天线，包含：一辐射金属片、一介质基底及一接地面。其中该辐射金属片具有一第一子辐射金属片、一第二子辐射金属片、一馈入点及一短路点，其馈入点及短路点并分别连接于一馈入金属片及一短路金属片，其中该第一子辐射金属片具有一起始端及一末端，该起始端位于该辐射金属片之一边缘，而该末端则以旋绕方式向内延伸，形成第一路径，且该末端靠近该起始端并为开路，并于该末端与该起始端之间具有一间隙；该第二子辐射金属片具有一起始端及一末端，其中该起始端与该第一子辐射金属片之该起始端相连接，而该第二子辐射金属片则沿着该第一子辐射金属片之内缘以旋绕方式向该末端延伸，形成一第二路径，且该末端靠近该起始端，而该第二路径为该第一路径所包围，并与第一路径之间互相隔离形成一狭槽；馈入点位于第一子辐射金属片之起始端，馈入金属片一端连接于第一子辐射金属片之馈入点，另一端则连接至天线系统讯号源；一短路点位于该第二子辐射金属片之该末端附近且为该第一子辐射金属片所包围；一短路金属片，其一端与该接地面相连接，另一端则连接至该第二子辐射金属片之该短路点；介质基底用以支撑辐射金属片，接地面承载该介质基底。
本发明利用第一子辐射金属片及第二子辐射金属片形成之第一路径及第二路径，产生多频共振模态，提高天线操作频宽，使其符合各通讯标准频带之系统需求。
附图说明
图1为习知倒F型天线之结构图。
图2为习知倒F型天线另一实施例之结构图。
图3为本发明较佳实施例之结构图。
图4为本发明较佳实施例之返回损失实验结果示意图。
图5为本发明其它实施例结构图。
图6为本发明其它实施例结构图。
具体实施方式
如图3所示为本发明之倒F型天线之一实施例3，其包含：一辐射金属片30、一介质基底35及一接地面34，该辐射金属片30具有一第一子辐射金属片301、一馈入点302、一第二子辐射金属片303及一短路点304；并配置一馈入金属片36连接至该馈入点302，以及一短路金属片37连接至短路点304。
其中一第一子辐射金属片301具有一起始端及一末端，该起始端位于该辐射金属片(301)之一边缘，而该末端则以旋绕方式延伸，形成一第一路径，且该末端靠近该起始端并为开路，该末端与该起始端之间具有一间隙；第二子辐射金属片303亦具有一起始端及一末端，其起始端连接于该第一子辐射金属片301之起始端，而其末端则沿第一子辐射金属片301第一路径之相同方向内缘旋绕延伸形成一第二路径，且其末端接近于其起始端，其中第二路径系位于第一路径之内缘，并与第一路径之间互相隔离形成一狭槽；透过第一路径及第二路径产生天线之第一、第二及第三操作模态，该馈入点302位于该第一子辐射金属片301之该起始端附近；馈入金属片36一端连接于第一子辐射金属片301之馈入点302，另一端则连接至天线系统讯号源；该短路点304位于该第二子辐射金属片303之该末端附近且为该第一子辐射金属片301所包围；短路金属片37一端连接至第二子辐射金属片303之短路点304，另一端则连接至接地面34；介质基底35用以支撑辐射金属片30，并采用微波介质材质，藉以提高讯号传输效率，接地面34承载该介质基底35。
本实施例藉由第一子辐射金属片301所产生之第一、第二操作模态，加上第二子辐射金属片303所产生之第三操作模态，可大幅提升天线之操作频宽，且其第一路径长度为第一操作模态的四分之一波长及第二操作模态的二分之一波长，而第二路径长度为第三操作模态的二分之一波长，有效缩短天线装置整体尺寸，并利用该起始端及该末端互相靠近，使得天线得到良好之阻抗匹配，因此本发明天线在不增加天线整体复杂度的情况下，即可增加天线频宽以达成系统所需之频宽需求。
图4为本发明天线之一实施例3的返回损失实验结果；图中曲线41为该天线之第一操作模态，曲线42则为该天线之第二操作模态，曲线43则为该天线之第三操作模态，由实验结果可得到此一实施例之该三操作模态中心频率分别为920MHz、1800MHz及1900MHz，阻抗频宽于3.5∶1 VSWR(电压驻波比)定义下，可达到80MHz及280MHz，可满足行动电话GSM900、DCS1800及PCS1900系统之频带需求。
在本发明说明中所述之实施例仅为说明本发明之原理及其功效，而非限制本发明。因此，习于此技术之人士可在不违背本发明之精神对上述实施例进行修改及变化。本发明之权利范围应如后述之申请专利范围所列。
Claims (2)
1.一种倒F形天线，其特征是该倒F形天线包含：
一辐射金属片，其中该辐射金属片包含：一第一子辐射金属片，该第一子辐射金属片具有一起始端及一末端，该起始端位于该辐射金属片的一边缘，而该末端则以旋绕方式延伸，形成一第一路径，且该末端靠近该起始端并为开路，并于该末端与该起始端之间具有一间隙，其第一路径用以产生该天线之第一操作模态及第二操作模态，且其第一路径之长度系为该天线第一操作模态的四分之一波长以及第二操作模态的二分之一波长；一第二子辐射金属片，该第二子辐射金属片具有一起始端及一末端，其中该起始端与该第一子辐射金属片之该起始端相连接，而该末端则沿着该第一子辐射金属片之内缘以旋绕方式延伸，形成一第二路径，且该末端靠近该起始端，而该较短路径为该较长路径所包围，并与该第一路径之间互相隔离形成一狭槽，其第二路径用以产生该天线之第三操作模态，且其第二路径之长度系为该天线第三操作模态的二分之一波长；
一馈入点，位于该第一子辐射金属片的该起始端附近；
一馈入金属片，其一端连接于该第一子辐射金属片之馈入点，另一端则连接至天线系统讯号源，利用该馈入金属片传输讯号；
一短路点，位于该第二子辐射金属片之该末端附近且为该第一子辐射金属片所包围；
一短路金属片，其一端连接至该第二子辐射金属片之短路点；
一介质基底，用以支撑该辐射金属片，以及一接地面；该短路金属片其另一端部系连接至接地面，其接地面并用以承载该介质基底。
2.根据权利要求1所述的倒F型天线，其中该介质基底为微波介质。
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