1327791 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種天線，特別是有關於一種適用於 手機裝置之内藏式多頻天線。 【先前技術】 由於廣域無線網路（WWAN，Wireless Wide Area Network)技 術的蓬勃發展，今日人們已能夠透過手機裝置隨時隨地的 •與想要聯繫的人進行通話。然而由於全球不同國家常採用 不同的廣域無線網路系統來傳遞訊號，因此全球存在著多 種廣域無線網路通訊標準，如全球行動通訊系統（Global System for Mobile Communication,美規 GSM 850，824 〜894 MHz and歐規GSM900, 880〜960 MHz)、數位通訊系統（DCS， Digital Communication System，1710 〜1880 MHz)以及個人通訊服 務系統（PCS，Personal Communication System，1850 ~ 1990 MHz)等 φ 。所以使用者往往必須因為國家或地域的不同而更換不同 手機，這使得手機使用的便利性受到了相當大限制。 單一手機同時具備多種廣域無線網路系統操作功能已 成為必然之趨勢，然而若要在單一手機内配置多天線系統 ，其必須克服電磁干擾以及高天線製作成本等問題。因此 若能設法設計出具有同時涵蓋多個操作頻帶特性之單一天 線實為較佳之問題解決方案。先前相關美國專利第6727854 號“平面倒 F 形天線（planar inverted-F antenna)’’，其揭示一 種可雙頻操作之手機天線設計，該天線僅能達成涵蓋歐規 1327791 GSM900系統以及DCS系統之頻寬需求，且該天線結構較 為複雜。而台灣發明專利號第1222769號"可雙頻操作之低 姿式單偶極天線"，其揭示一種可雙頻操作之手機天線， 該天線雖然結構較為簡單，但其也僅能涵蓋GSM9〇〇系統 以及DCS系統之操作頻帶。為解決這些問題，我們提出一 種適用於手機裝置之創新内藏式多頻天線設計，本發明天
線可以達成同時涵蓋GSM850 、GSM900 、DCS以及PCS 行動通訊系統操作之頻寬需求。同時本發明天線除了可多 頻操作、結構簡單以及製作成本低以外，其更可以在維持 頻寬特性的情況下，以多次彎折的方式來達成縮小化的目 的，因此其相當適合應用内藏於各種手機裝置。 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種適用於手機裝置之創新内 式多頻天線設計，其除了具備可縮小化的優點外，更可 ^達成多頻帶操作，同時本發明天線結構簡單、製作成本 低，相當適合應用内藏於各種手機裝置。 本^天線之-實施例！，包含：一接地面以及一輕 接地面，形狀大致為—㈣ 及—相對於該上方邊绫之丁士鱼 上万違緣以 ::兩=該輕射部，係、由印刷或_之方式形成於 。該輕射=ί:ί:·: 一11射金屬線以及-饋入金屬部 該韓射金屬線之&點》別電氣連接於該兩短路點， 射金屬線之長度接近該天線較低共振模態中心頻率之 6 間形成-封閉迴路了2數次彎折’與該接地面上方邊緣 圍之區域内，包含：=入金屬部’位於該封閉迴路所包 饋入金屬片，大I.貝入金屬片以及一饋入金屬線。該 置附近。該饋入金屬緣，甘所匕圍之Q域的中心位 ’另一浐细 、” /、一端電氣連接於該饋入金屬片 而朝向5亥接地面之上太、喜接女a μ ^丄 兩短路點之間，且該另—端==向延伸，线位於該 ί^為該天線之訊號饋入點。 射金屬當調整該饋八金屬部_ 作頻嫌夕入t 波迴圈共振模態以及一較高操 ':圈共振模態，也因為使用輕合饋入的方式 、，仔遠半波迴圈共振模態以及該全波迴圈共振模態均得 以產生較佳之阻抗頻寬。 實驗結果顯示，本發明之一實施例i能同時涵蓋行動 通訊系統GSM850、GSM900、Dcs與pcs之系統頻寬， 且本發明天線之輻射場型、增益與輻射效率也均相當符合 行動無線通訊之實際應用需求。 配合下列圖式、實施例之詳細說明及申請專利範圍， 將上述本發明之其他目的與優點詳述於後。 【實施方式】 第1圖為本發明天線之一實施例1結構圖，包含：— 接地面11以及一輻射部12。該接地面丨〗，形狀大致為一矩 形，具有一上方邊緣111以及一相對於該上方邊緣U1之 1327791 緣m附近並具有兩短路點 -介質二?輻Γ12,係由印刷或姓刻之方式形成於 r入今上，包含：一輻射金屬線13以及-=屬多該輻射金屬線13,其兩端點⑶、132分 長於該兩短路點113、114，該輕射金屬線13之 又接近該天線較低共振模態2丨中心頻率之二分之 並具有複數_人相，與該接地面上方邊緣11 ^ 封閉迴路133。該餹入+麗卹1y1 t 風 包圍之區域内，包含·==於該封閉迴路133所 饋入i屬片15以及一饋入金屬線 。該饋入金屬片15，大致位於該封閉迴路133所包圍之 區域的中心位置附近。該饋入金屬線16，其一端162電氣 連接於該饋入金屬片15,另一端161朝向該接地面之上方 邊緣U1方向延伸，大致位於該兩短路點113、114之間 ，且該另一端161為該天線之訊號饋入點。 本發明天線主要是藉由適當調整該饋入金屬部ΐ4與該 輻射金屬線13之間能量耦合的方法，使該封閉迴路13\'能 成功的被激發出一較低操作頻帶之半波迴圈共振模態21以 及一較高操作頻帶之全波迴圈共振模態22，也因為使用耦 合饋入的方式，使得該共振模態21以及該共振模態22得以 產生較佳之阻抗頻寬。該較低操作頻帶之共振模態以能滿 足涵蓋行動通訊系統GSM850(824-894 MHz)與GSM900 (890-960 MHz)之頻寬需求，而該較高操作頻帶之共振模 態22能同時滿足涵蓋行動通訊系統DCS(171(M88〇 幻 與PCS(1850-1990 MHz)之頻寬需求。本發明天線同時具備 丄327791 優點，因而相 了可多頻操作、結構簡單以及製作成本低的 當適合内藏應用於各種手機裝置。 Μ Ϊ^ —實施例1 ，本實施例選擇下列尺寸進行實驗量測: 錢地面η長度為9〇咖、寬度為60mm ;該轄射部12係 以印刷之方式形成於一介質基板 ’、 貝丞极1Z1之表面上；該介質基 分1平仃該上方邊緣111方向之長度為60_，其垂直 丨邊緣U1方向之寬度為2〇麵；該輻射金屬線13之 見度為o.5mm，總路徑長度約為182_ ;該兩短路點ιΐ3 ;1H間之距㈣為1〇驅；該饋入金屬片15之總長度為 、總寬度為14麵；該饋入金屬線16之長度為斗腿 、見度為1.5 mm。如第2圖所示，由所得的測試結果，縱 軸表不返回損失，橫軸表示操作頻率，在返回損失小於6 dB的定義下，該較低操作頻帶之共振模態21能滿足涵罢行 動通訊系統 gSM85G(824_894 MHz)與 GSM则（請_96〇 MHz)之頻寬需求’而該較高操作頻帶之共振模態也能 同時滿足涵蓋行動通訊系統dcs(171〇188〇mHz)與 PCS(1850-1990 MHz)之頻寬需求。 第3圖與第4圖分別為本發明天線—實施例丨分別於 _MHz肖刪驗之實驗量_射場翻1所得之結 果’本發明天線無論低頻操作頻帶與高頻操作頻帶之輕射 場型在水平面（x_y平面）均具有全向性（_⑻加 特性:因而其相當能滿騎動通訊系統之實際應用需求。 第5圖為本發明天線一實施例1之較低操作頻帶天線 9 I32//yi =效率圖。左邊縱軸表示天線增益，右邊縱軸 ί=Μ=Γ率’横料轉作料；由所得之結果， 在讀㈣與嶋_頻帶内，天線增益曲線51分佈於 -1.0〜l.OdBii間’天線輕射效率曲線52分佈於5〇%〜_之 間滿足行動通訊系統實際操作之增益與效率需求。 描/si 為本發明天線—實施例1之較高操作頻帶天線 增益圖與簡效率圖。左邊縱歸示天線增益，右邊縱轴
表丁天線輻射效率，橫軸表示操作頻率；由所得之結果’ 在DCS與PCS頻帶内，天線增益曲線61分佈於L9〜健i 之間’天線輻射效率曲線62分佈於85%〜娜之間能滿足 行動通訊系統實際操狀增益與效率需求。 第圖為本發明天線之第—其他實施例結構圖。該第 一其他實施例雖然其饋入金屬線16之形狀與該實施例1有 所差異’但其也能有效的與該饋人金屬片75電氣連接。因 此該第-其他實施例也能達成同時涵蓋行動通訊系統 GSM850、GSM9〇〇 、DCS與pcs之系統頻寬，而達成單 一天線多頻操作之實際應用需求。 第8圖為本發明天線之第二其他實施例結構圖。該第 一其他實施例將該輻射部81經由大致平行之二彎折線812 、813作二次彎折，並將其印刷或蝕刻之方式形成於一介 質塊811之表面上，如此可以大幅減少天線整體所佔用之 U體積，而達到縮小化的目的。由於本發明天線的阻抗變 化穩定性高，所以雖然該第二其他實施例經過二次彎折， 但其亦能獲得與該實施例1差異不大之阻抗頻寬與輻射特 1327791 性。因此該第二其他實施例除了能同時涵蓋行動通訊系統 GSM850、GSM900、⑽與pcs之系統頻寬以外其天 線體積的縮小化’使得該第二其他實施例更能符合内藏應 用於各種手機褒置内之實際需求。 第9圖為本發明天線之第二其他實施例之返回損失實 驗量測結果。參考第9目’該第二其他實施例選擇下列尺 寸進行貝驗里測.该接地面丨丨長度為9〇 _、寬度為 mm，該輻射部81係以印刷之方式形成於一介質塊811之 表面上；該介質塊811平行該上方邊緣1U方向之長度為 6〇mm，其垂直該上方邊緣1U方向之寬度為= i 方邊緣111至該彎折線812之距離），其垂直該接地面u 方向之高度為8mm(該該彎折線812至該彎折線813之距 離），遙輻射金屬線13之寬度為〇.5 mm，總路徑長度約為 186mm ;該兩短路點113、114間之距離d為1〇而^ ;該 饋入金屬片15平面展開之總長度為24mm、總寬度為15 mm，該饋入金屬線16之長度為4]11111、寬度為 第9圖所示，由所得的測試結果，縱軸表示返回損失，橫 軸表示操作頻率’在返回損失小於6 dB的定義下，該第二 其他實施例之較低操作頻帶之共振模態91能滿足涵蓋行動 通訊系統 GSM 850(824-894 MHz)與 GSM900 (890-960 MHz)之頻寬扃求，而该弟二其他實施例之較高操作頻帶 之共振模態92也能同時滿足涵蓋行動通訊系統DcS(171〇 -1880 MHz)與 PCS(185(M990 MHz)之頻寬需求。 综合上述的說明，本發明天線具有結構簡單、製作成 1327791 本低、可多頻帶操作特性以及可縮小化的優點，功能明確 ，因此本發明天線甚具高度產業應用價值，足以符合發明 之範疇。 在上述說明中所敘述之實施例僅為說明本發明裝置之 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。 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明之手機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實驗測量圖。 第3圖為本發明天線一實施例操作於89〇 mhz之實驗測量 輻射場型圖。 第4圖為本發明天線一實施例操作於185〇 “Hz之實驗測量 幸虽射場型圖。 第5圖為本發明天線一實施例之較低操作頻帶天線增益與 輻射效率圖。 苐6圖為本發明天線一實施例之較高操作頻帶天線增益與 輻射效率圖。 第7圖為本發明天線第一其他實施例結構圖。 第8圖為本發明天線第二其他實施例結構圖。 第9圖為本發明天線第二其他實施例之返回損失實驗 圖。 12
【主要元件符號說明】 I 本發明之手機天線一實施例 II 接地面 111接地面之上方邊緣 112 接地面之下方邊緣 113，114短路點 12 輻射部 121 介質基板 13 輕射金屬線 131，132輻射金屬線之端點 133 該輻射金屬線與該接地 閉迴路 面上方邊緣間 形成之封 134 該封閉迴路包圍之區域 M, 74饋入金屬部 15, 75饋入金屬片 151，751饋入金屬片之上方邊緣 152, 752饋入金屬片之下方邊緣 16 饋入金屬線 謂金屬線之起始端（訊號饋入端 162饋人金屬線之末端（電氣連接端） 21，9i本發明天線較低操作頻帶之一共振模熊 22, 92本發明天線較高操作頻帶之一共振模： 51本發明天隸低操相帶之 52 本發明天線較低操作頻帶之夭I 只▼之天線輻射效率曲線 13 61 本發明天線較高操作頻帶之天線增益曲線 62 本發明天線較高操作頻帶之天線輕射效率曲線 81 具有二次彎折之輻射部 811 介質塊 812, 813 彎折線 d 本發明天線該兩短路點間之距離