TWI374575B - Wide band antenna - Google Patents

Description

1374575 [^ί.ΐ2丨 ΐ4日粒 六、發明說明： 【發明所屬之技術領诚】 [0001] 本發明係關於一種寬頻天線，尤其指一種用於電子設備 中之寬頻天線β [先前技術] [0002] 目前無線通訊領域中的兩大主要技術為藍牙（ 096115269 Bluetooth)與ΙΕΕΕ802. ll/a/g ( 54Mbps/llMbps/22Mbps) ’不過其傳輸速率事實上會 因為障礙物而有所降低’隨著無線通訊的發展以及人們 對傳輸質量要求的不斷提高’同樣主要用於短距離傳輸 的超寬頻（UWB，Ultra Wide Band)互聯技術（主要 應用於10公尺的短距離高速數據通訊，以及100米以上， 甚至1公里的遠距離低速通訊）作為一種新型的無線傳輸 技術受到越來越多的關注和重視。該技術是利用發射低 強度的窄脈衝信號而不是載波來實現高速度、高質量的 傳輸，因此頻寬非常大，抗干擾能力強，並具有可降低 發射訊號功率以達到低功率、低耗電的優點。超寬頻的 另一項優勢就是空間容量大，當人們不斷要求有大的無 線資料容量’加上無線電頻譜趨於飽和，這就要求一個 好的無線通訊系統不僅要提供高位元傳輸速率，還必須 集中在較小的實體區域’所以超寬頻系統成為無線通訊 中的新寵。2002年2月14日美國聯邦通訊委員會（FCC) 允許超寬頻技術使用於消費型電子產品上，並開放了 7.5GHz的頻寬（3. lGHz-10. 6GHz)提供超寬頻通訊及 測試使用。而要實現趄寬頻傳輸，就必須具有與之配合 的超寬頻天線。習知技術中的超寬頻天線多為單極天線 表單编號A0101 第3頁/共15.頁 1003462563-0 1374575 100年.12月14’日核正替換頁 ，偶極天線等，美國專利公告第US7, 042, 414號專利揭 示了一種小型的超寬頻天線，請參閱該專利之FIG. 3及圖 中標號，該天線藉由兩個輻射平面共同作用實現超寬頻 天線，其中第一輻射部分31係一中間具有開槽35的金屬 片，而第二輻射部分32由與第一輻射部分31不同的材質 製成，其設置於開槽35中且與第一輻射部分31形成一定 間隔。該超寬頻天線具有較佳的輻射性能，惟，該天線 的輻射部分與接地部分離設置，必須通過PCB固定，需要 較大的收容空間，現代電子產品日漸小型化，該種天線 將無法滿足很多電子設備的要求。平面倒“F”型天線（ 業界通常稱為“PIFA”天線）作為一種小型易安裝天線 被經常運用於移動電子設備終端内部。台灣專利公告第 TW 283340號專利，公告了一種PIFA寬頻天線，請參閱 該專利之第二圖及圖中標號，該天線藉由具有多個平面 的輻射元件11，使天線各輻射頻帶的頻寬增加，然而參 閱專利之第三圖可知該寬頻天線依然為傳統意義的雙頻 天線，不是一種超寬頻天線。故，若能依PIFA天線為基 礎設計一種超寬頻天線，則能將超寬頻天線進一步小型 化0 【發明内容】 [0003] 本發明目的在於提供一種寬頻天線，係通過小型簡單的 立體結構實現超寬頻。 [0004] 為了實現上述目的，本發明寬頻天線包括輻射單元、接 地部以及饋線；其中輻射單元包括第一輻射平面、第二 輻射平面以及第三輻射平面，第二輻射平面自第一輻射 096115269 表單編號A0101 第4頁/共15頁 1003462563-0 1374575 1100 年.12 月 14 日 平面垂直延伸出，第三輻射平面與第一輻射平面垂直連 ~~^ 接；接地部與輻射單元連接且兩者之間形成一開槽，該 接地部具有彎折且具有多個接地面；饋線包括與第一輻 射平面連接的内導體和與接地部連接的外導體。 [0005] 較之習知技術，本發明寬頻天線在實現超寬頻的情況下 結構簡單且體積更加小型化。 【實施方式】 [0006] 請參照第一圖和第二圖所示，其為依照本發明之第一種 較佳實施方式所提供之寬頻天線立體圖。 [0007] 本發明寬頻天線1包括輻射單元1〇〇以及接地部2〇〇。輻射 單元100包括第一輻射平面1〇1，第二輻射平面1〇2以及 第二輻射平面103。第一輻射平面ιοί由一矩形金屬片切 去一L形金屬條而形成，包括第一輻射臂1〇11、與第一輻 射臂1011相連的第二輻射臂1012以及與第二賴射臂1〇12 相連呈L形的第三輻射臂1〇13 ;三者比較第一輻射臂 1011最寬，第二輻射臂1012最窄。第二輻射平面1〇2自 第一輻射臂1011—端垂直延伸，為一矩形金屬片。第三 f 輻射平面103自第三輻射臂1013垂直延伸，其末端背向第 二輻射平面102 ;第三輻射平面1〇3為一L形金屬片且與第 一轄射平面102亦垂直。 [0008] 096115269 接地部200形狀根據電子設備的安裝環境設計。本實施例 中，接地部2 0 0經過多次彎折，使其在較小的空間内具有 較大的面積。其包括橫截面呈“匸，，形的第一接地部2〇1 ，分別自第一接地部201兩個末端同向垂直延伸出的第二 接地部202和第三接地部203。第一接地部2〇1的下壁 1003462563-0 表單編號A0101 第5頁/共15頁 1374575 100年12月14¾梭正替換頁 2011的長度大於接地部200的其他部分，與第一輻射平面 101相同，從而形成一延展部分（未標號）使得第二輻射 平面102位於延展部分上方。其他實施例中，接地部的形 狀可根據安裝位置的需要進行改變。 [0009] 輻射單元100通過第三輻射臂1013與接地部200連接，由 於第三輻射臂1013呈L形，其一端與接地部200連接，使 得輻射單元100與接地部200之間形成一開槽300。 [0010] 饋線（未圖示）包括内導體（未圖示）和外導體（未圖 示），其内導體連接於第二輻射臂1012上一點P形成饋點 ，外導體連接於接地部200的接地點Q，其位於第二接地 部202靠近第二輻射臂101 2的一端。 [0011] 安裝時將接地部200下壁2011的底面藉由雙面導電膠固定 於電子設備上，下壁2011延長出的部分可彎折卡入電子 設備已有的開口中從而更好的固定天線。天線可安裝於 電子設備殼體的外部。 [0012] 請參照第三圖所示，其為依照本發明之第二種較佳實施 方式所提供之寬頻天線立體圖·。 [0013] 與第一實施例相較，該寬頻天線Γ的第三輻射平面103 ’呈矩形而非L形，其於部分與第一實施例的寬頻天線1 相同。 [0014] 請參照第四圖所示，其為依照本發明之第三種較佳實施 方式所提供之寬頻天線立體圖。 [0015] 第三實施例的寬頻天線Γ ’具有的第二輻射平面102’ 096115269 表單编號A0101 第6頁/共15頁 1003462563-0 1374575 [0016] [0017] [0018] [0019][0020] [0021] 年.12月14日核正替換 ，自第一輻射臂1011上側延伸出，與第三輻射平面1〇3， ，位於同一平面。其於部分與第一實施例的寬頻天線1相 同。 本發明的寬頻天線1、1’ 、1’，通過三個輻射平面共同 作用實現超寬頻天線的功能。電流從饋點饋入，經由第 一輻射臂1011、1011， 、1〇11，，和第二輻射平面1〇2 、102 、102’，形成第一共振頻帶；經由第三輻射臂1013 ' 1013 xl〇13’，的一部分流至第三輻射平面 103、103’ 、103’，形成第二共振頻帶；經由第三輻 射臂 1013、1013’ 、1013’，和第二接地部2〇2、202 ，、202’，使得開槽300、300’ 、300，，共振出第三 共振頻帶。第一、第二、第三共振頻帶連接而形成覆蓋 從3· 15GHz至4. 80GHz的超寬頻帶。 综上所述，本發明確已符合發明專利之要件，爰依法提 出申請專利。惟，以上所述者僅係本發明之較佳實施方 式，本發明之範圍並不以上述實施方式爲限，舉凡熟習 本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變 化’皆應涵蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖係本發明寬頻天線之第一實施例之立體圖。 第二圖係本發明寬頻天線之第一實施例之另一角度之立 ' 體圖。 第二圖係本發明寬頻天線之第二實施例之立體圖。 第四圖係本發明寬頻天線之第三實施例之立體圖。 096115269 表單编號A0101 第7頁/共15頁 1003462563-0 1374575 100年12月：L4·日核正替换頁 [0022] 第五圖係本發明寬頻天線之電壓駐波比圖。 【主要元件符號說明】 [0023] 寬頻天線：1、1’ 、1，’ [0024] 輻射單元：100、100’ 、100’ ’ [0025] 第一輻射平面：101、10Γ 、10Γ ’ [0026] 第二輻射平面：102、102’ 、102’ ’ [0027] 第三輻射平面：103、103’ 、103’ ’ [0028] 第一輻射臂：1011 [0029] 第二輻射臂：1012 [0030] 第三輻射臂：1013、1013’ 、1013，’ [0031] 接地部：200、200’ 、200’ ’ [0032] 第一接地部：201 [0033] 第二接地部：202、202’ 、202’ ’ [0034] 第三接地部：203 [0035] 下壁：2011 [0036] 開槽：300、300’ 、300’ ’

[0037] 饋點：P

[0038] 接地點：Q 096115269 表單编號A0101 第8頁/共15頁 1003462563-0

Claims (1)

1374575 • · 100年.12月14日梭正替換頁 七、申請專利範圍： 1 . 一種寬頻天線，包括： 輻射單元，包括第一輻射平面、第二輻射平面以及第三輻 射平面，第二輻射平面自第一輻射平面垂直延伸出，第三 輻射平面與第一輻射平面垂直連接； 接地部，與輻射單元連接且兩者之間形成一開槽，該接地 部包括彎折形成且具有多個接地平面的第一接地部；以及 饋線，包括與第一輻射平面連接的内導體和與接地部連接 的外導體； 其中第一接地部具有一下壁，該下壁一端形成有延展部分 ，前述第二輻射平面位於該延展部分。 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中所述第一輻 射平面包括第一輻射臂、第二輻射臂以及第三輻射臂，其 中第一輻射臂較第三輻射臂寬，第三輻射臂較第二輻射臂 寬，第二輻射臂連接第一輻射臂與第二輻射臂，前述開槽 形成於第三輻射臂與前述接地部之間。 3 .如申請專利範圍第2項所述之寬頻天線，其中所述第三輻 射平面自第一輻射臂一端垂直延伸出且與第二輻射平面垂 直。 4.如申請專利範圍第2項所述之寬頻天線，其中所述第三輻 射平面自第一輻射臂上側延伸出且與第二輻射平面位於同 一平面。 5 .如申請專利範圍第2至4項中任一項所述之寬頻天線，其中 所述饋線之内導體連接於第二輻射臂的饋點。 6 .如申請專利範圍第2項所述之寬頻天線，其中所述饋線之 096115269 表單編號Α0101 第9頁/共15頁 1003462563-0 1374575 100年li月14 ·日修正替换頁 内導體饋入電流經由第一輻射臂和第二輻射平面形成第一 共振頻帶。 7. 如申請專利範圍第2項所述之寬頻天線，其中所述饋線之 内導體饋入電流經由第三輻射臂的一部分和第三輻射平面 形成第二共振頻帶。 8. 如申請專利範圍第2項所述之寬頻天線，其中所述饋線之 内導體饋入電流經由第三輻射臂和接地部的一部分使得前 述開槽共振出第三共振頻帶。 9. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中所述第二輻 射平面呈矩形。 10 .如申請專利範圍第2項所述之寬頻天線，其中所述接地部 經過多次彎折形成U形的前述第一接地部和分別自第一接 地部兩端垂直同向延伸出的第二接地部和第三接地部，前 述開槽形成於第二接地部與第一輻射平面之間。 11 .如申請專利範圍第10項所述之寬頻天線，其中所述第二接 地部與輻射單元的第三韓射臂一端相連。 12 .如申請專利範圍第11項所述之寬頻天線，其中所述饋線的 外導體與第二接地部靠近第二輻射臂的一端相連。 096115269 表單编號A0101 第10頁/共15頁 1003462563-0