TW200952247A - A couple-fed multiband antenna - Google Patents

Description

200952247 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 纟發明係有關於-種多頻天線，特別是—種利用搞 合式饋入（___來增加操作頻寬之多頻無線通訊裝 置天線。 【先前技術】 ❹ 隨著無線通訊技術的蓬勃發展，無線網路（wirdess network)的應用越來越廣泛，而在筆記型電腦上的應用 除了傳統的無線區域網路（WLan)之外，更加入了 ^球 互通微波存取（WiMAX)、數位電視（DTV)以及行動通訊 (m〇bilecommimication)等多種應用。在這些無線通訊產品 應用中，天線的性能會影響通訊產品傳輸與接收信號品 質，為影響產品價值的重要關鍵之一。近年來由於行動 通訊系統的快速演進，從早期的GSM9〇〇/DCS雙頻操作 Ο 增加為現今的gsm850/9〇〇/dcs/pcs/umts多頻帶之操 作，以符合現今多頻通訊頻帶的需求。傳統倒F形天線 在有限的面積下，利用單一共振路徑在低頻若要達到 GSM850/900頻帶操作，是相當困難的挑戰，如台灣專利 公告號第1254,493號“一種雙頻倒ρ形天線，，，其揭示一 種利用筆記型電腦液晶螢幕支撐背板所内建的接地面， 在其接地面上設計倒F形天線達成雙頻操作的例子，該 天線設計在低頻只能涵蓋GSM900頻帶操作。而在一般 習知技術是外加寄生元件來增加頻寬，但會造成天線整 6 200952247 體體積的增加。 為了有效解決以上的問題’我們提出一種適用於筆 記型電腦的耦合式饋入多頻天線設計，其操作頻寬可涵 蓋 GSM850 ( 824 〜894 MHz )、GSM900 ( 890 〜960 MHz)、 DCS ( 1710 〜i880 mhz )、PCS ( 185〇 〜199〇 )及籠丁8 ( 1920〜2170 MHz)之通訊頻帶的需求。此設計是主要由一 雙共振路徑之單一天線藉由耦合式饋入機制取代傳統的 ❹直接饋入方式達成兩個共振頻帶的寬頻操作，其中低頻 頻帶主要是利用耦合式饋入之電容性降低天線整體之電 感性，再經由耦合式饋入與短路間適當的調整阻抗匹配 ，使得原先低頻之單一共振模態能多產生一個模態而達 成雙共振模態之效果以涵蓋GSM85〇/9〇〇頻帶操作，且天 線結構簡單，易於印刷或蝕刻在介質基板上，使得製作 成本低廉，同時也達到天線體積縮小化之功效，故本發 明天線適合内藏於筆記型電腦等其他無線通訊之系統内 部。 【發明内容】 如上所述，本發明之目的在於提供一種無線通訊裝 置天線其不僅可以涵蓋GSM850 / 900 / DCS / PCS / UMTS 頻帶之多頻操作’且結構簡單，易於印刷或㈣在介質 基板上，同時也達到天線體積縮小化之功效，相當適合 應用於筆記型電腦等無線裝置中。 7 200952247 本發明天線包括··-接地面，具有—短路點，且該 短路點位於該接地面之—側邊邊緣；及-輻射金屬元件 ，係以印刷或蝕刻技術形成，位於該支撐介質之單一表 面上’且該支揮介質位於該接地面之—邊緣附近，大致 平行朝外延伸，該輻射金屬元件並包含：輻射部.— 包含：―第—饋人部，具有—饋人點，該饋入 點為天線之饋入點’並連接至一訊號源；一第二饋入部 ，其-端連接至該輻射部’該第二饋入部與該第一饋入 具有—特定間距；及—短路部，其—端電氣連接 至該輻射部’另一端電氣連接至該接地面之短路點。 鲁 在本項發明天線中，該輻射部並包含一第一輻射部 及-第二輻射部，均共振在四分之—波長模態，其中該 第-輻射部所激發者為天線之第二操作頻帶，而該第二 ，射部所激發者為第-操作頻帶，利用耦合式饋入技術 來降低第i作頻帶（第二轄射部之时之—波長共振 模態）的實部阻抗值’並調整該第—饋人部與該第^饋 入部之尺寸來有效地增加電容性，以降低第—操作頻帶 丄第二輻射部之四分之—波長共振模態）之電感性，使 得該四分之一波長共振頻率點附近額外增加了天線輸入 阻抗之虛部零點，再藉由適當調整該短路部的尺寸，即 可達到良好之阻抗匹酉己，使得該輻射部於第一操作頻帶 達成雙共_態之效果，可涵蓋無線廣域網路（wwan) 所規定之GSM850 / 900 ( 824〜960 MHZ)之兩個頻段。同時 8 200952247 第二操作頻帶為該第—輻射部所激發之—寬頻模離，可 以涵蓋dCS/PCS/umts(簡〜217〇MHz)之三個頻 【實施方式】 第1圖為本發明天線實施例1之結構圖，包含：一 支撐；丨質11、接地面丨2，具有一短路點122，且該短 路點122位於該接地面之一側邊邊緣121丨一輻射金屬 70件13，係以印刷或蝕刻技術形成，位於該支撐介質之 ❼單-表面m上，且該支樓介質„位於該接地^ = 邊邊緣121料，大致平行朝外延伸，包含：一輻射部 14，包含：一第一輻射部142 ,具有至少一次彎折；一 第二輻射部143 ，具有至少一次彎折，並連接至該第一 輻射部142 ; —饋入部15，包含：一第一饋入部i5i ， 具有一饋入點152，該饋入點152為天線之饋入點，並 連接至一訊號源17; —第二饋入部153，其一端連接至 © 該輻射部14，該第二饋入部153與該第一饋入部151之 間具有一特定間距154 ;及一短路部16，其一端電氣連 接至該輻射部14，另一端電氣連接至該接地面之短路點 122 。 第2圖為本發明天線實施例丨的返回損失實驗量測 結果；在實施例1中，考慮筆記型電腦液晶螢幕内建之 接地面環境，我們選擇該接地面12之長度約為26〇 mm、 寬度約為200 mm ;而該輻射金屬元件13之長度約為59 mm、寬度約為nmm及厚度約為〇8mm，包含：一第 9 200952247 一輻射部142之長度約為31 mm (約為1900 MHz之四分之 \ 一波長）、寬度約為2.5 mm ; —第二輻射部143之長度 約為94 mm (約為900 MHz之四分之一波長）、寬度約為 2.5mm ;該饋入部15，包含：一第一饋入部151之長度 約為18 mm、寬度約為1 mm ; —第二饋入部153之長度 約為21 mm、寬度約為1 mm，該第二饋入部153與該第 一饋入部151之間具有一特定間距154約為0.3 mm ;該 短路部16之長度約為6 mm、寬度約為0.3 mm。由所得實 驗結果，在6dB返回損失的定義下，其第一操作頻帶21 約有158 MHz (802〜960 MHz)的操作頻寬，足以涵蓋無線 廣域網路（WWAN )之GSM850 / 900頻帶；而第二操作頻帶 22約有533 MHz( 1708〜2241 MHz)的操作頻寬，可同時涵 蓋DCS、PCS及UMTS三個頻帶，亦符合多頻應用需求 。另，該特定間距154可最寬到約3 mm，在調整其他饋 入部15之相關尺寸，亦可達到如第2圖近似之結果。 ❹ 第3圖、第4圖、第5圖、第6圖及第7圖為本發 明天線實施例1分別於859、925、1795、1920及2045 MHz之二維輻射場型圖，而其天線增益方面，在第一操 作頻帶21之增益大致為0〜1.0 dBi，在第二操作頻帶22之 天線增益大致為0.4〜2.7 dBi。由所得之結果，本發明天 線無論在低頻操作頻帶或高頻操作頻帶皆能符合實際無 線通訊產品之應用需求。 第8圖為本發明天線一其它實施例8結構圖。其中 200952247 具有至少一次彎折8〇1 ，使得該輻射部抖之 P伤區間與該接地面12大致垂直’可以藉此縮小天線之 體積，其他天線結構與實施例丨相似。本發明之實施例 8亦此達成與實施例丨相似之結果，符合無線通訊產品 的使用需求。 以上說明中所述之實施例僅為說明本發明之原理及 功效，而非限制本發明。因此，習於此技術之人士可在 ❹不違背本發明之精神對上述實施例進行修改及變化。本 發明之權利範圍如後述之申請專利範圍所列。 ❹ 200952247 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明天線一實施例結構圖。 第2圖為本發明天線一實施例之返回損失量測結果。 ❹ 第3圖為本發明天線一實施例於859 MHz之輻射場型圖。 第4圖為本發明天線一實施例於925 MHz之輻射場型圖。 第5圖為本發明天線一實施例於1795 mhz之輻射場型圖。 第6圖為本發明天線一實施例於1920 MHZ之輻射場型圖。 第7圖為本發明天線一實施例於2045 MHz之輻射場型圖。 第8圖為本發明天線一其它實施例結構圖。 【主要元件符號說明】 1 :本發明天線一實施例 8 :本發明天線一其它實施例 U，81 :支撐介質 φ 111 :支撐介質基板之一單一表面 12 :接地面或筆記型電腦液晶螢幕（LCD)之支撐金 屬背板 .接地面之一侧邊邊緣 122 ••接地面之短路點 13.83 :輻射金屬元件 14.84 :輻射部 141,841 •輻射部之短路點 142, 842 :第—輻射部 12 200952247 143, 843 第二輕射部 144, 844 第一輻射部與第二輻射部之連接點 15, 85 饋入部 151，851 第一饋入部 152,852 第一饋入部之饋入點（天線之饋入點） 153, 853 第二饋入部 154, 854 第一饋入部與第二饋入部之特定間距 16 短路部 17 信號源 21 第一操作頻帶（返回損失S„量測結果） 22 第二操作頻帶（返回損失s„量測結果） 801 折彎 參 13

Claims (1)

1. 200952247 十、申請專利範圍： 1. 一種耦合式饋入多頻天線，包含： 一接地面，具有一短路點，且該短路點位於該接地面 之一侧邊邊緣；及 一輻射金屬元件’位於一支撐介質之單一表面上，且 該支撐介質位於該接地面之一邊緣附近，大致平行 朝外延伸，該輻射金屬元件並包含： 一輻射部； 一饋入部，包含： 一第一饋入部，具有一饋入點，該饋入點為天線 之饋入點，並連接至一訊號源； 一第二饋入部，其一端連接至該輻射部，該第二 饋入部與該第一饋入部之間具有一特定間距； 及 一短路部，其一端電氣連接至該輻射部，另一端電 氣連接至該接地面之短路點。 ^第1項所述之天線，其中該接地面為—筆記型電腦液 日曰骜幕之支撐金屬背板。 3.:第1項所述之天線’其中該支撐介質之材質為玻纖基 、塑膠材料或陶究材料。 第1項所述之天線，其中該輻射部包含： 〜第一輻射部，具有至少一次彎折； 1二輻射部’具有至少一次，並連接至該第一 輻射部。 200952247 5. 如第1項所述之天線’其中該輻射金屬元件係以印刷或 餘刻技術形成於該支撐介質上。 6. 如第1項所述之天線，其中該第二饋入部與該第一饋入 部之間的特定間距少於3 _。 7. ==天其中該輪射金屬元件之轄射部具 Si直:㈣，使軸射部之部分區間與該接地面

   罄 15 200952247 七、指定代表圖： ·.(一）本案指定代表圖為：第（1)圖。 ' (二）本代表圖之元件符號簡單說明： I :本發明天線一實施例 II :支撐介質 III :支撐介質基板之一單一表面 12 :接地面或筆記型電腦液晶螢幕（LCD)之支撐金 ❿ 屬背板 121 122 13 14 141 142 143 ❿144 15 151 152 153 154 16 17 接地面之一側邊邊緣 接地面之短路點 輻射金屬元件 輻射部 轄射部之短路點 第一輻射部 第二輻射部 第一輻射部與第二輻射部之連接點 饋入部 第一饋入部 第一饋入部之饋入點（天線之饋入點） 第二饋入部 第饋入部與第二饋入部之特定間距 短路部 信號源 4 200952247 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化 學式：