TW201308751A - 多頻倒ｆ型天線 - Google Patents
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Abstract
一種多頻倒F型天線包括：一接地面；一信號饋入線路，電性絕緣於該接地面，該信號饋入線路收發一無線信號；一第一主要幅射體，實體且電性連接至該信號饋入線路，該第一主要幅射體產生該倒F型天線的一第一頻段操作模態；一第二主要幅射體，實體且電性連接至該信號饋入線路，該第二主要幅射體產生該倒F型天線的一第二頻段操作模態；以及一第三主要幅射體，由該接地面延伸而出，該第三主要幅射體電性絕緣於該信號饋入線路、該第一主要幅射體與該第二主要幅射體，透過該第一主要幅射體與該第三主要幅射體間之一信號耦合及/或該第二主要幅射體與該第三主要幅射體間之一信號耦合，該第三主要幅射體產生該倒F型天線的一第三頻段操作模態。
Description
本發明是有關於一種多頻倒F型天線。
無線通訊產品為符合移動性需求，小型化與輕量化的設計是必然趨勢。無線通訊產品的內部可供擺放天線的空間有限。對於隱藏式天線而言，其天線尺寸與性能會嚴重影響消費者對於產品的接收度。
倒F型天線是目前常見的一種隱藏式天線，其可內藏於手機、個人數位助理(PDA)、筆記型電腦等。傳統的倒F型天線主要包括：主要幅射體、信號饋入線路與接於接地面的短路線路。而然，傳統的倒F型天線之頻寬不夠寬、結構複雜且易變形等問題仍待解決。
本發明係有關於一種倒F型天線，其具有小型化結構，能符合無線通訊產品的輕薄短小的需求，且其能滿足多頻段需求，幅射效率佳。
根據本發明之一示範例，提出一種多頻倒F型天線，包括：一接地面；一信號饋入線路，電性絕緣於該接地面，該信號饋入線路收發一無線信號；一第一主要幅射體，實體且電性連接至該信號饋入線路，該第一主要幅射體產生該倒F型天線的一第一頻段操作模態；一第二主要幅射體，實體且電性連接至該信號饋入線路，該第二主要幅射體產生該倒F型天線的一第二頻段操作模態；以及一第三主要幅射體，由該接地面延伸而出，該第三主要幅射體電性絕緣於該信號饋入線路、該第一主要幅射體與該第二主要幅射體，透過該第一主要幅射體與該第三主要幅射體間之一信號耦合及/或該第二主要幅射體與該第三主要幅射體間之一信號耦合，該第三主要幅射體產生該倒F型天線的一第三頻段操作模態。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
於本發明數個實施例中，透過兩個主要幅射體來達到雙振盪頻率，再利用溝槽(slot)的耦合效果，配合從接地端所延伸出的金屬幅射體，形成第三共振帶，藉以拉寬頻率。
現請參考第1圖與第2圖，其顯示根據本發明第一實施例的倒F型天線的平面圖與立體圖。如第1圖與第2圖所示，根據本發明第一實施例的倒F型天線10包括：主要幅射體11~13、低頻段阻抗匹配14、溝槽15、短路線路16、接地面17與信號饋入線路18。
根據本發明第一實施例的倒F型天線10由2塊PCB(印刷電路板)10A與10B所組成。主要幅射體11~13、低頻段阻抗匹配14與短路線路16位於PCB 10A；而溝槽15、接地面17與信號饋入線路18則位於另一PCB 10B。
如第2圖所示，PCB 10A垂直插入於PCB 10B。亦即，當組裝完成後，PCB 10A與PCB 10B的整體形狀可視為L型。如此，可降低倒F型天線10的整體高度，且不會影響其幅射效率。
主要幅射體11作為此倒F型天線10的第一頻段(通常為低頻段，比如但不受限於824MHz~960MHz)的主要幅射體。主要幅射體11用於產生倒F型天線的第一頻段操作模態。此外，如果欲調整第一頻段的頻率的話，則可透過調整主要幅射體11的尺寸來達成。主要幅射體11實體且電性連接至信號饋入線路18，以進行無線信號的收發。於本實施例中，主要幅射體11具有一彎折並向信號饋入線路18延伸，可有效縮小主要幅射體11所占空間。
相似地，主要幅射體12作為此倒F型天線10的第二頻段(通常為中頻段，比如但不受限於1710MHz~18xxMHz)的主要幅射體，於本實施例中，其相鄰於主要幅射體11及其彎折處。主要幅射體12用於產生倒F型天線的第二頻段操作模態。如果欲調整第二頻段的頻率的話，則可透過調整主要幅射體12的尺寸來達成。主要幅射體12實體且電性連接至信號饋入線路18，以進行無線信號的收發。
主要幅射體13作為此倒F型天線10的第三頻段(通常為高頻段，比如但不受限於18xxMHz~2170MHz)的主要幅射體。主要幅射體13用於產生倒F型天線的第三頻段操作模態。此外，如果欲調整第三頻段的頻率的話，則可透過調整主要幅射體13的尺寸來達成。主要幅射體13從接地面17延伸而出，其相鄰於主要幅射體11及主要幅射體12。雖然主要幅射體13電性絕緣於信號饋入線路18、主要幅射體11與第二主要幅射體12，但透過信號耦合路徑P1與P2，主要幅射體13仍可當成倒F型天線10的高頻段主要幅射體。信號耦合路徑P1形成於主要幅射體11與主要幅射體13之間，用以在主要幅射體11與主要幅射體13之間達成信號耦合。信號耦合路徑P2形成於主要幅射體12與主要幅射體13之間，用以在主要幅射體12與主要幅射體13之間達成信號耦合。換句之，主要幅射體11與主要幅射體13間存在溝槽；且主要幅射體12與主要幅射體13間也存在溝槽。如果欲調整第三頻段的頻率的話，則可透過調整主要幅射體13的尺寸來達成。透過主要幅射體13，可將本發明第一實施例的倒F型天線10的頻寬拉寬。
低頻段阻抗匹配14由主要幅射體11延伸而出，其主要用於阻抗匹配。於本實施例中，低頻段阻抗匹配14是選擇性元件，且自遠離主要幅射體11彎折處的方向延伸。
溝槽15形成於PCB 10B上。溝槽15位於主要幅射體13、接地面17與信號饋入線路18之間，其主要用於高頻阻抗匹配。
短路線路16當成倒F型天線10的短路端，亦可用於調整阻抗匹配。於本實施例中，短路線路16電性連接至鄰近之主要幅射體11的彎折處。
接地面17當成整個倒F型天線10的接地面，倒F型天線10透過短路線路16與接地面17電性相連。信號饋入線路18用於饋入無線信號至主要幅射體11與12，及接收由主要幅射體11與12所接收到的無線信號。
由於本發明第一實施例的倒F型天線由PCB所組成，所以其本體結構較為穩健，不易變形。此外，為配合不同的無線系統，本發明第一實施例的倒F型天線可輕易微調其振盪頻率，以達到適合的頻寬應用。此外，本發明第一實施例的倒F型天線尺寸可縮小至約0.16 λ。
現請參考第3A圖與第3B圖，其顯示根據本發明第二實施例的倒F型天線20的正視圖與上視圖。如第3A圖與第3B圖所示，根據本發明第二實施例的倒F型天線20包括：主要幅射體21~23、低頻段阻抗匹配24、溝槽25、短路線路26、接地面27、信號饋入線路28與接腳29。於第3A圖與第3B圖中，斜線區域代表中空區域。
原則上，於本發明第二實施例的倒F型天線20中，主要幅射體21~23、低頻段阻抗匹配24、溝槽25、短路線路26、接地面27與信號饋入線路28之作用相同或相似於第一實施例，故其細節於此不重述。另外，為更進一步改善阻抗匹配，於本發明第二實施例中，主要幅射體23更包括阻抗匹配23A，其由主要幅射體23延伸而出，用以阻抗該第三頻段之匹配。此外，接腳29用以讓本發明第二實施例的倒F型天線20能插入至無線通訊產品的電路板(未示出)。
本發明第二實施例的倒F型天線20之元件可全部或部份由鐵片組成，以更進一步降低成本。比如，主要幅射體21~23、阻抗匹配23A、低頻段阻抗匹配24、短路線路26與接腳29位於第一鐵片上；溝槽25、接地面27與信號饋入線路28位於第二鐵片上，第一鐵片與第二鐵片呈L型。
第4A圖與第4B圖分別顯示根據本發明第二實施例的倒F型天線20的左側視圖與右側視圖。第5A圖與第5B圖分別顯示根據本發明第二實施例的倒F型天線20的等角視圖。由第4A圖、第4B圖、第5A圖與第5B圖可看出，本發明第二實施例的倒F型天線20之外型為L型，以降低倒F型天線20的整體高度，且不會影響其幅射效率。
為配合不同的無線系統，本發明第二實施例的倒F型天線可輕易微調其振盪頻率，以達到適合的頻寬應用。
第6圖顯示根據本發明第一與第二實施例的倒F型天線的電壓駐波比(VSWR，Voltage Standing Wave Ratio)實驗圖。根據參考線(VSWR=3)，本發明第一與第二實施例之倒F型天線能有效支援第一頻段824MHz~960MHz之間；本發明第一與第二實施例之倒F型天線能有效支援第二頻段1700MHz~18XXMHz；以及本發明第一與第二實施例之倒F型天線能有效支援第三頻段18XXMHz~2170MHz。所以，由第6圖可知，本發明第一與第二實施例的倒F型天線為理想的多頻段天線。
請參照第7A圖~第7D圖，其繪示為本發明第一與第二實施例之倒F型天線之於XY平面上的總增益極化(水平極化加上垂直極化)的場型圖。第7A圖~第7D圖分別係倒F型天線操作於824MHz、960MHz、1710MHz與2170MHz之總增益極化場型圖。
請參照第8A圖~第8D圖，其繪示為本發明第一與第二實施例之倒F型天線之於XZ平面上的總增益極化場型圖。第8A圖~第8D圖分別係倒F型天線操作於824MHz、960MHz、1710MHz與2170MHz之總增益極化場型圖。
請參照第9A圖~第9D圖，其繪示為本發明第一與第二實施例之倒F型天線之於YZ平面上的總增益極化場型圖。第9A圖~第9D圖分別係倒F型天線操作於824MHz、960MHz、1710MHz與2170MHz之總增益極化場型圖。
由第7A圖~第9D圖可看出，本發明第一與第二實施例之倒F型天線的確具有良好的總增益極化場型，足以證明其幅射效率極佳。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10、20．．．倒F型天線
10A、10B．．．印刷電路板
11~13、21~23．．．主要幅射體
14、24．．．低頻段阻抗匹配
15、25．．．溝槽
16、26．．．短路線路
17、27．．．接地面
18、28．．．信號饋入線路
29．．．接腳
第1圖與第2圖分別顯示根據本發明第一實施例的倒F型天線的平面圖與立體圖。
第3A圖與第3B圖分別顯示根據本發明第二實施例的倒F型天線的正視圖與上視圖。
第4A圖與第4B圖分別顯示根據本發明第二實施例的倒F型天線的左側視圖與右側視圖。
第5A圖與第5B圖分別顯示根據本發明第二實施例的倒F型天線的等角視圖。
第6圖顯示根據本發明第一與第二實施例的倒F型天線的電壓駐波比實驗圖。
第7A圖~第7D圖、第8A圖~第8D圖與第9A圖~第9D圖顯示本發明第一與第二實施例之倒F型天線之總增益極化(水平極化加上垂直極化)的場型圖。
10．．．倒F型天線
10A、10B．．．印刷電路板
11~13．．．主要幅射體
14．．．低頻段阻抗匹配
15．．．溝槽
16．．．短路線路
17．．．接地面
18．．．信號饋入線路
Claims (12)
- 一種多頻倒F型天線，包括：一接地面；一信號饋入線路，電性絕緣於該接地面，該信號饋入線路收發一無線信號；一第一主要幅射體，實體且電性連接至該信號饋入線路，該第一主要幅射體產生該倒F型天線的一第一頻段操作模態；一第二主要幅射體，實體且電性連接至該信號饋入線路，該第二主要幅射體產生該倒F型天線的一第二頻段操作模態；以及一第三主要幅射體，由該接地面延伸而出，該第三主要幅射體電性絕緣於該信號饋入線路、該第一主要幅射體與該第二主要幅射體，透過該第一主要幅射體與該第三主要幅射體間之一信號耦合及/或該第二主要幅射體與該第三主要幅射體間之一信號耦合，該第三主要幅射體產生該倒F型天線的一第三頻段操作模態。
- 如申請專利範圍第1項所述之多頻倒F型天線，更包括：一第一阻抗匹配元件，由該第一主要幅射體延伸而出，該第一阻抗匹配元件用於該第一頻段操作模態之阻抗匹配。
- 如申請專利範圍第2項所述之多頻倒F型天線，其中，該第三主要幅射體、該信號饋入線路與該接地面間形成一溝槽，用於該第三頻段操作模態之阻抗匹配。
- 如申請專利範圍第3項所述之多頻倒F型天線，更包括一短路線路，當成該倒F型天線的一短路端，使得該倒F型天線透過該短路線路與該接地面電性相連，且該短路線路用於調整該倒F型天線的阻抗匹配。
- 如申請專利範圍第4項所述之多頻倒F型天線，其中：該第一至該第三主要幅射體、該第一阻抗匹配元件與該短路線路位於一第一電路板之上；該溝槽、該接地面與該信號饋入線路則位於一第二電路板之上；以及該第一電路板與該第二電路板呈一L型。
- 如申請專利範圍第4項所述之多頻倒F型天線，其中，該第三主要幅射體更包括一第二阻抗匹配元件，由該第三主要幅射體延伸而出，用於該第三頻段操作模態之阻抗匹配。
- 如申請專利範圍第6項所述之多頻倒F型天線，其中：該第一至該第三主要幅射體、該第一阻抗匹配元件、該第二阻拉匹配元件與該短路線路位於一第一金屬板之上；該溝槽、該接地面與該信號饋入線路則位於一第二金屬板之上；以及該第一金屬板與該第二金屬板呈一L型。
- 如申請專利範圍第4項所述之多頻倒F型天線，其中，該第一主要幅射體具有一彎折，該彎折向該信號饋入線路延伸。
- 如申請專利範圍第8項所述之多頻倒F型天線，其中，該第二主要幅射體相鄰於該第一主要幅射體及該彎折。
- 如申請專利範圍第9項所述之多頻倒F型天線，其中，該第三主要幅射體相鄰於該第一主要幅射體及該第二主要幅射體。
- 如申請專利範圍第8項所述之多頻倒F型天線，其中，該第一阻抗匹配元件自遠離該第一主要幅射體的該彎折的方向延伸。
- 如申請專利範圍第8項所述之多頻倒F型天線，其中，該短路線路電性連接至鄰近之該第一主要幅射體之該彎折。
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