TWI220581B - A dual-band inverted-F antenna - Google Patents

Description

1220581 五、發明說明（ο 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種雙頻倒F形天線，特別是應用在 無線通说手機上的内藏式天線 （internal antenna)。 【先前技術】 隨著通訊產業的蓬勃發展，在要求無線通訊多樣化的 同時’改變相關電路與系統設計及產品外觀縮小化，已曰 不容忽視的趨勢；摒除天線的角色，電路與系統可以以〜 系統晶片（s y s t e in ο n c h i p )的整合技術來解決通訊多樣化 與縮小化的問題，但在實際應用上，天線卻是無線通訊傳 送的主要功臣之一 ’然而在現有的通訊產品中，天線摄故 的空間都相當狹小，尤其是須要置放於產品機殼内部的内 藏式天線，因此天線的尺寸與性能便成為影響產品好壞的 重要關鍵之一。 ' 目前習用於内藏式手機天線的倒F形天線（inverted-F antenna)，其輻射金屬片均水平放置於接地面上方，且利 用相同長度之金屬饋針及短路金屬棒垂直連接輻射金屬片 與接地面，相關專利如美國專利第6，4 7 6，7 6 9號[專利名 稱：内藏式多頻帶天線（Internal multi-band

1220581 五、發明說明（2) ~ --- antenna)]，此類天線之金屬饋針及短路金屬棒 同的長度，且其與輻射金屬片之接觸點，需利+ :曰具有相 來連接，故其製作過程較為繁雜。為改善:述缺^接技術 發明中提出一種雙頻倒F形天線之創新設計，將輕點’在本 線及短路金屬線以印刷或蝕刻技術形成於—：田射金屬 板（flexible printed circuit board)上，並 p t 刷電路 似矩形柱狀結構之保麗龍（f 〇am )或塑膠支擇物髀著於近 與輻射金屬線相連接之短路金屬線，並不需利用上，其中 來連接，使製作過程得以簡化，再加上軟性二銲接技術 於彎曲之特性，可降低天線整體尺寸且祌電路板易 度。 a叶的自由 【内容】 如上所述，本發明之目的在於提供一種雙頻 線的創新設計。本發明天線包含：一接地面，古’天 ”，、占及一接地點；一折彎之軟性印刷電路板，具有〜# 一 面及一第二平面，該第一及第二平面之間具有—^ ^ 接近9 0度之夾角，且該第一平面大致垂直於該又5 該筮-丞石也面’而 邊弟一千面大致平行於該接地面；一輻射金屬線 刷或姓刻技術形成於該軟性印刷電路板之第一及第1、、，p 上，用來產生一第一（低頻）共振模態及一第二 = 杈怨，該輻射金屬線具有一起始端及一末端，該起妒2 2

第8頁 1220581 五、發明說明（3) 該輻射金屬線之饋入點，且該起始端至該末端間具有至少 三個9 0度或接近9 0度之折彎；一短路金屬線，係由印刷或 蝕刻技術形成於該軟性印刷電路板之第一平面上，用以連 接該輻射金屬線至該接地面之接地點；以及一饋入同軸 線，具有一中心導線及一外層導體，該中心導線連接至該 輻射金屬線之起始端，而其外層導體則連接至該接地面之 接地點。在本項設計中，我們應用軟性印刷電路板之特 性，將輻射金屬線與短路金屬線印刷或蝕刻於上，再將該 軟性印刷電路板折彎，並附著於一近似矩形柱狀結構之保 麗龍或塑膠支撐物體上，再經由調整該輻射金屬線的起始 端至末端的長度[約為第一（低頻）共振頻率的1 /4波長]， 可以得到適當的第一（低頻）共振頻率，而適當調整該輻射 金屬線的折彎點，則可以調整該天線的策二（高頻）共振頻 率；調整該第一平面上短路金屬線之短路點與該輻射金屬 線饋入點之距離，則可獲得良好的阻抗匹配。由這些特 性，我們即可輕易的設計出滿足GSM ( 8 9 0- 9 6 0 MHz)及DCS ( 1 7 1 0 - 1 88 0 MHz)的雙頻操作。 【實施方式】 第 1圖是本發明之天線一實施例置於一接地面上之結 構圖1，包含：一接地面1 2，具有一短路點1 7及一接地點 1 8，可以為一單一金屬片或以印刷技術形成於一微波介質 基板上；一折彎之軟性印刷電路板1 3，具有一第一平面

1220581 五、發明說明（4) 131及一第二平面132，該第一及第二平面之間具有一個 9 0度或接近 9 0度之夾角，且固定於一近似矩形柱狀結構 之保麗龍（foam)或塑膠支撐物體14上，使該第一平面13工 大致垂直於該接地面1 2，而該第二平面1 3 2大致平行於該 接地面1 2 ; —輪射金屬線11，係由印刷或钱刻技術形成 於該軟性印刷電路板1 3之第一平面1 3 1及第二平面1 3 2上， 用來產生一第一（低頻）共振模態及一第二（高頻）共振模 態’該輪射金屬線具有一起始端1 1 1及一末端1 1 2，該起始 端為輻射金屬線之饋入點，且該起始端至該末端間具有四 個9 0度或接近9 0度之折彎；一短路金屬線1 6為一倒l來， 用以連接該輻射金屬線丨1至該接地面之短路點丨7，^印 刷或蝕刻於該軟性印刷電路板丨3之第一平面工3 1上及一 饋入同軸線1 5，用以傳輸訊號，該同軸線丨5具有一中心 導線151及一外層接地導體15〇，該中心導線^ ' 輻射金屬線11之饋入點m，而該外層接地 則= 至該接地面12之接地點18。 體150則連接 面之=為ί;明天線一實施例之輻射金屬線展開為平 、口冓圖，包έ •一軟性印刷電路板2 3、一 21及一，路金屬線26。該輻射金屬線21具有〜:始广m 及一末端212，利用印刷或蝕刻技術形成於 ° * 板23之第一平面231及 ：:生印席“路 哕太踹？ 1 9祕1 , 业忒起始端2 11至 二ΐ氏頻t 。崎的彎折，用於產h天線之第 _ 、弟一（咼頻）操作模態，且該輻射金屬線之長度

第10頁 1220581 五、發明說明（5) ----- 接近該第一（低頻）操作模態共振頻率的【/4波長。 ，3圖是本發明之天線一實施例於第丨圖結構下之返回 損失實驗量測結果；在本實施例中，該輻射金屬線之長度 約為95mm，天線高度（亦即為軟性印刷電路板之第二平面） 離，地面約為8 mm，而該接地面為一單一金屬片，其長度 及寬度分別為80 mm及40mm，該尺寸約為一典型手機 (handset )接地面之大小；該連接輻射金屬線至該接地面 之接地J之距離約為1 9 · 5mm ;該支撐物體為一近似矩形柱 狀結構之保麗龍，且其體積約為40mmx 8mmx 7mm。由所得 實驗結果，第一（低頻）操作模態31中心頻率位於約 925MHz第一（南頻）操作模態32中心頻率位於約 ^5ΜΗζ’在電壓駐波比（VSWR)小於2. 5的定義下，其操作 核恶足夠涵蓋 GSM( 8 9 0 - 9 6 0 MHz)及 DCS( 1 7 1 0- 1 880 MHz)兩 個頻段。 第4圖為本發明天線其他實施例結構圖；在實施例4 (a)圖中’該軟性印刷電路板4 3之折彎由二次連續折彎形 成，在4(b)圖中，該軟性印刷電路板43之折彎為一平滑之 曲面。 第5圖為本發明天線之輻射金屬線其他實施例結構 圖； 在管 # 、W例5 (a)圖中，輻射金屬線5 1由其起始端5 1 1至 •由三個約為9 0度之彎折路徑連接；在5 ( b )圖

第11頁 1220581 五、發明說明（6) 中，輻射金屬線5 1之末端5 1 2被包圍在該輻射金屬線之内 部；而在5 ( c )圖中，輻射金屬線5 1大致為一蜿蜒金屬線的 結構。 以上說明中所述之實施例僅為說明本發明之原理及其 功效，而非限制本發明。因此，習於此技術之人士可在不 違背本發明之精神對上述實施例進行修改及變化。本發明 之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

第12頁 1220581 圖式簡單說明 第1圖為本發明天線一實施例置於一接地面上之結構圖。 第2圖為本發明天線一實施例之輻射金屬線展開為平面之 結構圖。 第3圖為本發明天線一實施例之返回損失實驗量測結果。 第4圖為本發明天線之其他實施例結構圖。 第5圖為本發明天線之輻射金屬線其他實施例結構圖。 【元件符號說明】 1 :本發明之雙頻倒F形天線一實施例 1 1 ·輪射金屬線 111 ··輻射金屬線之起始端 1 1 2 :輻射金屬線之末端 1 2 :接地面 1 3 :軟性印刷電路板 1 3 1 :軟性印刷電路板之第一平面 1 3 2 :軟性印刷電路板之第二平面 14:保麗龍（foam)或塑膠支撐物體 1 5 :饋入同軸線 1 5 0 :饋入同軸線之外層接地導體 1 5 1 :饋入同軸線之中心導線 1 6 ·•短路金屬線 1 7 :短路點

第13頁 1220581 圖式簡單說明 1 8 :接地點 2 1 ·輪射金屬線 2 1 1 :輻射金屬線之起始端 2 1 2 :輻射金屬線之末端 2 3 :軟性印刷電路板 2 3 1 :軟性印刷電路板之第一平面 2 3 2 :軟性印刷電路板之第二平面 2 5 :折彎線 2 6 :短路金屬線 3 1 :第一（低頻）共振模態 3 2 ·弟二（而頻）共振模悲 41 輻 射 金 屬 線 42 接 地 面 43 軟 性 印 刷 電路板 44 保 麗 龍 (foam)或塑膠支撐物體 45 饋 入 同 轴 線 4 5 0 :饋入同軸線之外層接地導線 4 5 1 :饋入同軸線之中心導線 4 6 :短路金屬線 4 7 :短路點

第14頁 1220581 圖式簡單說明 5 1 :輻射金屬線 5 1 1 :輻射金屬線之起始端 5 1 2 ·輪射金屬線之末端 5 3 :軟性印刷電路板 5 3 1 :軟性印刷電路板之第一平面 5 3 2 :軟性印刷電路板之第二平面 55 :折彎線 56 :短路金屬線

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Claims (1)

1220581 六、申請專利範圍 1. 一種雙頻倒F形天線，包含： 一接地面，具有一短路點及一接地點； 一折彎之軟性印刷電路板，具有一第一平面及一第二平 面，該第一及第二平面之間具有一個9 0度或接近9 0度 之夾角，且該第一平面大致垂直於該接地面，而該第 二平面大致平行於該接地面； 一輻射金屬線，係由印刷或蝕刻技術形成於該軟性印刷 電路板之第一及第二平面上，用來產生一第一（低頻） 共振模態及一第二（高頻）共振模態，該輻射金屬線具 有一起始端及一末端，該起始端為輻射金屬線之饋入 點，且該起始端至該末端間具有至少三個9 0度或接近 9 0度之折彎； 一短路金屬線，係由印刷或蝕刻技術形成於該軟性印刷 電路板之第一平面上，用以連接該輻射金屬線至該接 地面之接地點；以及 一饋入同轴線，具有一中心導線及一外層導體，該中心 導線連接至該輻射金屬線之起始端，而其外層導體則 連接至該接地面之接地點。 2 ·如申請專利範圍第1項之雙頻倒F形天線，其中該第一 (低頻）共振模態之中心頻率約為9 0 0 MHz，該第二（高 頻）共振模態之中心頻率約為1 8 0 0 MHz。

第16頁 1220581 六、申請專利範圍 3 .如申請專利範圍第1項之雙頻倒F形天線，其中該輻射金 屬線的長度約為該第一（低頻）共振模態之中心頻率的 1 / 4波長。 4. 如申請專利範圍第1項之雙頻倒F形天線，其中該短路金 屬線大致為一倒L形。 5. 如申請專利範圍第1項之雙頻倒F形天線，其中該軟性印 刷電路板與該接地面之間具有一支撐物體，該物體之材 質為保麗龍或塑膠。

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