TWI451631B - 一種多頻天線以及使天線可多頻操作之方法 - Google Patents

Description

一種多頻天線以及使天線可多頻操作之方法

發明所屬技術領域係關於一種天線，且特別是有關於一種操作頻寬可涵蓋多頻段之天線以及使天線可多頻操作之方法。

第四代行動通訊技術LTE(Long Term Evolution)系統，由於可以達成比現有第二代/第三代(GSM/UMTS,Global System for Mobile Communication/Universal Mobile Telecommunication System)行動通訊系統更高速的資料無線上傳與下載能力，未來將可以提供給使用者更佳的行動寬頻上網以及無線多媒體服務。

然而為了減少手機使用者因國家或地域所使用通訊系統不同而必須更換手機的情況，未來第四代LTE系統行動通訊裝置勢必要能同時相容GSM/UMTS行動通訊系統操作。因此，操作頻寬能同時滿足LTE/GSM/UMTS系統多頻且寬頻操作之小型化天線設計已成為相當重要的技術研發方向。

若要設計單一天線達成GSM850/GSM900(824~960 MHz)系統操作之頻寬需求，該天線必須於890 MHz頻率點附近達成超過136 MHz(頻寬百分比約為16%)以上的操作頻寬。然而若要設計單一天線能達成LTE700/GSM850/GSM900(698~960 MHz)三頻系統操作之頻寬需求，該天線必須於830 MHz頻率點附近達成超過260 MHz(頻寬百分比約為30%)以上的操作頻寬，其操作頻寬需求增加將近一倍。

然而若希望能同時設計該天線能於2200 MHz頻率點附近達成超過460 MHz以上的操作頻寬(頻寬百分比大於40%)，來同時達成GSM1800/GSM1900/UMTS/LTE2300/LTE2500(1710~2690 MHz)五頻系統操作之頻寬需求，更是增加了天線設計的困難度。

因此想要在行動通訊裝置有限的狹小空間內，成功設計單一天線能同時涵蓋LTE700/GSM850/GSM900三頻以及GSM1800/GSM1900/UMTS/LTE2300/LTE2500五頻系統操作之頻寬需求，是一項不易達成的技術挑戰。

實施範例揭露一種多頻天線以及使天線可多頻操作之方。依據實施例之一些實作例子能解決上述之技術問題。

根據一實施例，本揭露提出一種多頻天線，包括一接地面以及一輻射部。該輻射部位於一介質基板上或位於一介質基板上方，包含：一第一金屬部、一第二金屬部、一電感性耦合部以及一第三金屬部。該第一金屬部，包含一第一耦合金屬部以及一訊號連接線，該訊號連接線電氣連接於該第一耦合金屬部並具有一訊號饋入點。該第二金屬部，包含一第二耦合金屬部以及一短路金屬部，該短路金屬部電氣連接於該第二耦合金屬部並具有一短路點電氣連接至該接地面，該第二耦合金屬部與該第一耦合金屬部之間形成一電容性耦合部分。該電感性耦合部連接於該第三金屬部與該第二金屬部之間，該第一金屬部與該第二金屬部使該天線產生一第一操作頻帶，該第一金屬部與該第二金屬部以及該第三金屬部使該天線產生一第二操作頻帶，該第二操作頻帶低於該第一操作頻帶。

根據再一實施例，本揭露更提出一種使天線可多頻操作之方法，用於一通訊裝置。此方法包含以下步驟。連接一電感性耦合部於一開迴路環圈金屬部與一延伸金屬部之間構成一天線，其中該開迴路環圈金屬部包含一第一金屬部連接於一訊號源以及至少一第二金屬部短路連接於一接地面，並且該第一金屬部與該至少一第二金屬部之間具有至少一電容性耦合部分。於一較高操作頻段時，此天線藉由該電感性耦合部使該開迴路環圈金屬部等效形成一耦合環圈天線，使該天線產生一第一操作頻帶。於一較低操作頻段時，此天線藉由該開迴路環圈金屬部等效形成該延伸金屬部之一饋入匹配部，使該天線產生一第二操作頻帶，其中該第二操作頻帶低於該第一操作頻帶。

為讓本揭露之上述及其他內容能更明顯易懂，下文特舉若干實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本揭露提出一種多頻天線以及使天線可多頻操作之方法之實施例。此些實施例可應用於各種通訊之裝置，例如為：行動通訊裝置或行動運算裝置，或是電腦系統，或是電信或網路設備或電腦或網路之週邊設備。

第1圖揭露一實施例之多頻天線1之結構示意圖。該多頻天線1，包含一接地面11以及一輻射部12，該輻射部12位於一介質基板13上，該輻射部12包含：一第一金屬部14、一第二金屬部15、一第三金屬部17以及一電感性耦合部18。該第一金屬部14，包含一第一耦合金屬部141以及一訊號連接線142。該訊號連接線142電氣連接於該第一耦合金屬部141並具有一訊號饋入點143。該訊號饋入點143連接至一訊號源144。該第二金屬部15，包含一第二耦合金屬部151以及一短路金屬部152。該短路金屬部152電氣連接於該第二耦合金屬部151，並具有一短路點153電氣連接至該接地面11。該第二耦合金屬部151與該第一耦合金屬部141之間具有一耦合間隙161，形成一電容性耦合部分16。該電感性耦合部18連接於該第三金屬部17與該第二金屬部15之間。該電感性耦合部18包含一集總電感元件181。該第一金屬部14與該第二金屬部15使該多頻天線1產生一第一操作頻帶21。該第一金屬部14與該第二金屬部15以及該第三金屬部17使該多頻天線1產生一第二操作頻帶22，該第二操作頻帶22低於該第一操作頻帶21。

第2圖為第1圖之多頻天線1之實測返回損失圖，其中選擇下列尺寸進行實驗：該接地面11長度約為100 mm，寬度約為50 mm；該介質基板13高度約為15 mm，寬度約為50 mm，厚度約為0.8 mm；該第一金屬部14之第一耦合金屬部141長度約為19 mm，寬度約為3 mm；該第一金屬部14之訊號連接線142長度約為7 mm，寬度約為1.5 mm；該電容性耦合部分16之耦合間隙161之距離約為0.3 mm，該耦合間隙151之距離小於該第二操作頻帶22最低操作頻率之百分之一波長，以提供足夠的電容性耦合量；該第二金屬部15之第二耦合金屬部151總長度約為32 mm，寬度約為1.5 mm；該第二金屬部15之短路金屬部152總長度約為24 mm，寬度約為1 mm；該第三金屬部17總長度約為44 mm，寬度約為2.5 mm，該第三金屬部之長度小於該第二操作頻帶最低操作頻率之五分之一波長；該電感性耦合部18之集總電感元件181之電感值約為8.2 nH。該電感性耦合部18可形成低通濾波器元件的效應，其可在天線較高操作頻段形成較高的電阻效應。因此可使得該第一金屬部14與該第二金屬部15於較高操作頻段時，能等效形成一耦合環圈天線。並且該第一金屬部14與該第二金屬部15之間的電容性耦合部分16，能使得該第一金屬部14與該第二金屬部15所等效之耦合環圈天線於較高操作頻段產生一寬頻的共振激發模態，使該多頻天線1能於較高操作頻段產生一寬頻的第一操作頻帶21。並且該電容性耦合部分16與該第二金屬部15之短路金屬部152，可於該多頻天線1之較低操作頻段，等效形成該多頻天線1之饋入匹配部，有效調整改善該多頻天線1較低操作頻段模態之阻抗匹配，使該多頻天線1於較低操作頻段產生一寬頻的第二操作頻帶22。由實驗結果，在6dB返回損失的定義之下(如依據行動通訊裝置天線設計規範)，該天線12所產生該第一操作頻帶21可涵蓋GSM1800/GSM1900/UMTS/LTE2300/LTE2500(1710~2690 MHz)之五頻帶操作，多頻天線1所產生該第二操作頻帶22則可涵蓋LTE700/GSM850/GSM900(698~960 MHz)之三頻帶操作，因此該多頻天線1可同時滿足LTE/GSM/UMTS系統寬頻且多頻操作之頻寬需求。

第3圖顯示一實施例多頻天線3之結構示意圖，多頻天線3包含一接地面11以及一輻射部12。該輻射部12位於一介質基板13上，該輻射部12包含：一第一金屬部34、一第二金屬部35、一電感性耦合部38以及一第三金屬部17。該第一金屬部34，包含一第一耦合金屬部341以及一訊號連接線342。該訊號連接線342電氣連接於該第一耦合金屬部341並具有一訊號饋入點343。該訊號饋入點343連接至一訊號源144。該第二金屬部35，包含一第二耦合金屬部351以及一短路金屬部352。該短路金屬部352電氣連接於該第二耦合金屬部351，並具有一短路點353電氣連接至該接地面11。該第二耦合金屬部351與該第一耦合金屬部341之間具有一耦合間隙361，形成一電容性耦合部分36。該電感性耦合部38連接於該第三金屬部17與該第二金屬部35之間。該電感性耦合部38具有一低通濾波器元件381。

多頻天線3與多頻天線1之差異在於，集總電感元件181改以一截止頻率約為1.5 GHz之低通濾波器元件381取代。然而該低通濾波器元件381同樣能在多頻天線3較高操作頻段形成較高的電阻效應，因此同樣可使得該第一金屬部34與該第二金屬部35於較高操作頻段時，能等效形成一寬頻的耦合環圈天線(同理，高頻段帶拒濾波器也能具有類似之效果)。此外該第二金屬部35結構上的變化，使得該電容性耦合部分36之耦合間隙361的形狀有所不同。然而只要調整設計該短路金屬部352之長度，同樣能使得該電容性耦合部分36與該第二金屬部35之短路金屬部352，可於該多頻天線3之較低操作頻段，等效形成該多頻天線3之饋入匹配部，有效調整改善該多頻天線3較低操作頻段模態之阻抗匹配，使該多頻天線3於較低操作頻段產生一寬頻的第二操作頻帶42。並且該電容性耦合部分36，同樣能達成如同該第1圖之多頻天線1之電容性耦合部分16之效果，使得該第一金屬部34與該第二金屬部35等效形成之耦合環圈天線，能於較高操作頻段產生一寬頻的共振激發模態，使該多頻天線3能於較高操作頻段產生一寬頻的第一操作頻帶41。因此多頻天線3也可以得到與第1圖之多頻天線1相似的功能。第4圖為第3圖之多頻天線3之實測返回損失圖，由實驗結果，在6dB返回損失的定義之下(行動通訊裝置天線設計規範)，該多頻天線3所產生該第一操作頻帶41可涵蓋GSM1800/GSM1900/UMTS/LTE2300/LTE2500(1710~2690 MHz)之五頻帶操作，多頻天線3所產生該第二操作頻帶42則可涵蓋LTE700/GSM850/GSM900(698~960 MHz)之三頻帶操作，因此該多頻天線3可同時滿足LTE/GSM/UMTS系統寬頻且多頻操作之頻寬需求。

第5圖顯示一實施例多頻天線5之結構示意圖，多頻天線5包含一接地面11及一輻射部12。該輻射部12位於一介質基板13上，該輻射部12包含：一第一金屬部54、一第二金屬部55、一電感性耦合部18以及一第三金屬部17。該第一金屬部54，包含一第一耦合金屬部541以及一訊號連接線542。該訊號連接線542電氣連接於該第一耦合金屬部541並具有一訊號饋入點543。該訊號饋入點543連接至一訊號源144。該第二金屬部55，包含一第二耦合金屬部551以及一短路金屬部552。該短路金屬部552電氣連接於該第二耦合金屬部551，並具有一短路點553電氣連接至該接地面11。該第二耦合金屬部551與該第一耦合金屬部541之間具有一蜿蜒形狀的耦合間隙561，形成一電容性耦合部分56。該電感性耦合部18連接於該第三金屬部17與該第二金屬部55之間。該電感性耦合部18包含一集總電感元件181。多頻天線5與多頻天線1之主要差異，在於該第一耦合金屬部541與該第二耦合金屬部551之間是以指插式電容結構的方式來形成該電容性耦合部分56，並具有一蜿蜒形狀的耦合間隙561。該電容性耦合部分56也能等效提供如同該第1圖之多頻天線1之電容性耦合部分16之耦合效果。因此多頻天線5也可以得到與第1圖之多頻天線1相似的功能。

第6圖顯示一實施例多頻天線6之結構示意圖，多頻天線6包含一接地面11以及一輻射部12。該輻射部12位於一介質基板13上，該輻射部12包含：一第一金屬部14、一第二金屬部15、一電感性耦合部分18以及一第三金屬部17。該第一金屬部14，包含一第一耦合金屬部141以及一訊號連接線142。該訊號連接線142電氣連接於該第一耦合金屬部141並具有一訊號饋入點143。該訊號饋入點143連接至一訊號源144。該第二金屬部15，包含一第二耦合金屬部151以及一短路金屬部152。該短路金屬部152電氣連接於該第二耦合金屬部151，並具有一短路點153電氣連接至該接地面11。於該第二耦合金屬部151與該第一耦合金屬部141之間，輻射部12更包括一金屬片663，形成一耦合間隙661與一耦合間隙662，以形成一電容性耦合部分66。該電感性耦合部18連接於該第三金屬部17與該第二金屬部15之間。該電感性耦合部18包含一集總電感元件181。多頻天線6與多頻天線1之主要差異在於該第一耦合金屬部141與該第二耦合金屬部151之電容耦合方式的不同，然而其所形成該電容性耦合部分66也能等效提供如同該多頻天線1之電容性耦合部分16之耦合效果。因此多頻天線6也可以得到與第1圖之多頻天線1相似的功能。

第7圖為第6圖之多頻天線6之實測返回損失圖，其中選擇下列尺寸進行實驗：該接地面11長度約為100 mm，寬度約為50 mm；該介質基板13高度約為15 mm，寬度約為50 mm，厚度約為0.8 mm；該第一金屬部14之第一耦合金屬部141長度約為19 mm，寬度約為3 mm；該第一金屬部14之訊號連接線142長度約為7 mm，寬度約為1.5 mm；該金屬片663長度約為19 mm，寬度約為0.5 mm；該耦合間隙661與該耦合間隙662之距離約為0.3 mm，該耦合間隙661與該耦合間隙662之距離均小於該第二操作頻帶72最低操作頻率之百分之一波長，以提供足夠的電容性耦合量；該第二金屬部15之第二耦合金屬部151總長度約為32 mm，寬度約為1.5 mm；該第二金屬部15之短路金屬部152總長度約為24 mm，寬度約為1 mm；該第三金屬部17總長度約為44 mm，寬度約為2.5 mm，該第三金屬部之長度小於該第二操作頻帶最低操作頻率之五分之一波長；該電感性耦合部18之集總電感元件181之電感值約為8.2 nH。該電感性耦合部18可形成低通濾波器元件的效應，其可在天線較高操作頻段形成較高的電阻效應。因此可使得該第一金屬部14與該第二金屬部15於較高操作頻段時，能等效形成一寬頻的耦合環圈天線。並且該第一金屬部14與該第二金屬部15之間的電容性耦合部分66，能使得該第一金屬部14與該第二金屬部15等效形成之耦合環圈天線於較高操作頻段產生一寬頻的共振激發模態，使該多頻天線6能於較高操作頻段產生一寬頻的第一操作頻帶71。並且該電容性耦合部分66與該第二金屬部15之短路金屬部152，可於該多頻天線6之較低操作頻段，等效形成該多頻天線6之饋入匹配部，有效調整改善該多頻天線6較低操作頻段模態之阻抗匹配，使該多頻天線6於較低操作頻段產生一寬頻的第二操作頻帶72。由實驗結果，在6dB返回損失的定義之下(行動通訊裝置天線設計規範)，該多頻天線6所產生該第一操作頻帶71可涵蓋GSM1800/GSM1900/UMTS/LTE2300/LTE2500(1710~2690 MHz)之五頻帶操作，多頻天線6所產生該第二操作頻帶72則可涵蓋LTE700/GSM850/GSM900(698~960 MHz)之三頻帶操作，因此該多頻天線6可同時滿足LTE/GSM/UMTS系統寬頻且多頻操作之頻寬需求。

第8圖顯示一實施例多頻天線8之結構示意圖，多頻天線8包含一接地面11及一輻射部12。該輻射部12位於一介質基板13上，該輻射部12包含：一第一金屬部14、一第二金屬部15、電感性耦合部88以及一第三金屬部17。該第一金屬部14，包含一第一耦合金屬部141以及一訊號連接線142。該訊號連接線142電氣連接於該第一耦合金屬部141並具有一訊號饋入點143。該訊號饋入點143連接至一訊號源144。該第二金屬部15，包含一第二耦合金屬部151以及一短路金屬部152。該短路金屬部152電氣連接於該第二耦合金屬部151，並具有一短路點153電氣連接至該接地面11。該第二耦合金屬部151與該第一耦合金屬部141之間具有一耦合間隙161，形成一電容性耦合部分16。該電感性耦合部88連接於第三金屬部17與該第二金屬部15之間。該電感性耦合部88包含一蜿蜒金屬線段881，該蜿蜒金屬線段之寬度小於1 mm。多頻天線8與多頻天線1之主要差異，在於該電感性耦合部88之一蜿蜒金屬線段881取代了該集總電感元件181，然而該蜿蜒金屬線段891所形成該電感性耦合部88也能等效提供如同該第1圖之多頻天線1之電感性耦合部18之效果。因此多頻天線8也可以得到與第1圖之多頻天線1相似的功能。

除了上述之實施例以外，依據所揭露之多頻天線(例如多頻天線1、3、5、6、8)之其他實施例中，其該輻射部12也可以不同立體結構之方式實現，或者以不同立體結構之方式實現於一支撐物121之表面，並位於該介質基板13上或該介質基板13上方。例如第9A、9B圖所示，即為多頻天線之輻射部12以不同立體結構之方式實現之實施例，並位於該介質基板13上之實施例，其中舉例將第三金屬部17以立體結構實現。而如第9C、9D圖所示，即為多頻天線之輻射部12以不同立體結構之方式實現於不同支撐物121之表面之實施例，其中支撐物121例如為立方體或具有曲面。其同樣均能得到與第1圖之多頻天線1相似的功能。

在上述的實施例中，所揭露之一種多頻天線包含一接地面及一輻射部。該輻射部可以為一平面結構或一立體結構，並位於一介質基板上或位於一介質基板之上方，該輻射部包含：一第一金屬部、一第二金屬部、一電感性耦合部以及一第三金屬部。該第一金屬部，包含一第一耦合金屬部以及一訊號連接線。該訊號連接線電氣連接於該第一耦合金屬部並具有一訊號饋入點。該訊號饋入點連接至一訊號源。該第二金屬部，包含一第二耦合金屬部以及一短路金屬部。該短路金屬部電氣連接於該第二耦合金屬部，並具有一短路點電氣連接至該接地面。該第二耦合金屬部與該第一耦合金屬部之間具有至少一耦合間隙，形成一電容性耦合部分。該電感性耦合部連接於該第三金屬部與該第二金屬部之間。該電感性耦合部可設計為包含例如一集總電感元件、一低通濾波器元件、一高頻段帶拒濾波器元件或者一蜿蜒金屬線段，其可在天線較高操作頻段形成較高的電阻效應，使得該第一金屬部與該第二金屬部於較高操作頻段時，能等效形成一耦合環圈天線，產生該天線之一第一操作頻帶。並且該第一金屬部與該第二金屬部之間的電容性耦合部分，可使該等效形成之耦合環圈天線激發寬頻的共振模態，因此使該天線之第一操作頻帶具有一寬頻的操作寬頻。並且該電容性耦合部分與該第二金屬部之短路金屬部，可於該天線之較低操作頻段，等效形成該天線之饋入匹配部，有效調整改善該天線較低操作頻段模態之阻抗匹配，使該天線於較低操作頻段產生一寬頻的第二操作頻帶，該第二操作頻帶低於該第一操作頻帶。因此，上述實施例所揭露之多頻天線應用於一無線或行動通訊裝置時，有機會使該通訊裝置可滿足LTE/GSM/UMTS系統之寬頻且多頻操作之頻寬需求。並且除了可以達成寬頻且多頻操作之需求外，揭露之多頻天線可以達成小型化的天線尺寸，因此相當容易裝置應用於無線或行動通訊裝置中。並且於實際應用時，也相當適合於無線或行動通訊裝置中，設計多個實施例所揭露之多頻天線。使該無線或行動通訊裝置能同時整合多個天線，來達成多輸入多輸出(MIMO,Multi-Input Multi-Output)之天線架構，使該無線或行動通訊裝置能具有高資料傳輸速率之無線或行動通訊功能。

所揭露之多頻天線之實施例可應用於各種具無線或行動通訊功能之裝置，例如為：行動通訊裝置或行動運算裝置，如手機、導航系統、電子書、數位個人助理、多媒體播放器，或是電腦系統如車用電腦、筆記型電腦或個人電腦，或是電信或網路設備或電腦或網路之週邊設備如路由器、IP分享器、無線網卡等。

此外，所揭露之多頻天線之實施例(例如多頻天線1、3、5、6、8、9A、9B、9C、9D)，其該接地面11可具有部分區間延伸至該輻射部12之側邊或下方位置。例如第10A圖所示，即為多頻天線之該接地面11具有部分區間111延伸至該輻射部12之側邊位置之實施例。又例如第10B圖所示，即為多頻天線之該接地面11具有部分區間111與部分區間112延伸至該輻射部12之側邊位置之實施例。而第10C、10D圖所示，即為多頻天線之該接地面11具有部分區間111延伸至該輻射部12之下方位置之實施例。而第10E、10F圖所示為多頻天線之該接地面11具有部分區間111延伸至該輻射部12之側邊位置之其他實施例。

當所揭露多頻天線之該接地面11具有部分區間111延伸至其該輻射部12之側邊或下方位置時，其除了同樣均能得到與第1圖之多頻天線1相似的功能以外。該接地面11延伸至其該輻射部12之部分區間111或112，於實際應用時還可以用來擺置其他能量傳輸元件，例如通用序列匯流排(USB,Universal Serial Bus)連接器元件、揚聲器元件、天線元件或者積體電路晶片等。並且該接地面11延伸至其該輻射部12之部分區間，還可具有誘引該輻射部12之近場電磁輻射能量之效果。如此當所揭露之多頻天線應用於通訊裝置時，能降低該通訊裝置所量測到之電磁波能量吸收比值(SAR，Specific Absorption Rate)。或者使通訊裝置符合與助聽設備兼容(HAC，Hearing-Aid Capability)之規範要求。

此外，如第11A、11B、11C、11D、11E、11F、11G圖所示，本揭露更提出一種使天線可多頻操作之方法，用於一通訊裝置。此方法包含以下步驟：連接一電感性耦合1101部於一開迴路環圈金屬部1102與一延伸金屬部1103之間構成一天線，其中該開迴路環圈金屬部1102包含一第一金屬部1104連接於一訊號源1106，以及至少一第二金屬部1107連接於一接地面1109，並且該第一金屬部1104與該至少一第二金屬部1107之間具有一電容性耦合部分1110。於一較高操作頻段時，該天線藉由該電感性耦合部1101使該開迴路環圈金屬部1102等效形成一耦合環圈天線，使該天線產生一第一操作頻帶。於一較低操作頻段時，該天線藉由該開迴路環圈金屬部1102等效形成該延伸金屬部1103之一饋入匹配部，以使該天線產生一第二操作頻帶，該第二操作頻帶低於該第一操作頻帶。

在此方法中，其中該電感性耦合部1101為可於該第一操作頻帶形成高阻抗效果的低通濾波器電路、元件或線路佈局，使該開迴路環圈金屬部1102形成一耦合環圈天線，產生該天線一第一操作頻帶。並且其中該開迴路環圈金屬部1102之該至少一第二金屬部1107以及該至少一電容性耦合部分1110，可於該第二操作頻帶使該開迴路環圈金屬部1102等效形成該延伸金屬部1103之一饋入匹配部，使該天線產生該第二操作頻帶。而該電感性耦合部1101可如第11A、11B、11C、11D、11F、11G圖之實施例所示，連接於該延伸金屬部1103與該開迴路環圈金屬部1102之該至少一第二金屬部1107之間。或者如第11E圖之實施例所示，連接於該延伸金屬部1103與該開迴路環圈金屬部1107之該第一金屬部1104之間。並且該延伸金屬部1103可如第11B、11C圖之實施例所示，可包含複數個金屬支路。在本揭露提出一種使天線可多頻操作之方法中，該延伸金屬部1103、該第一金屬部1104以及該至少一第二金屬部1107，也可以如第11F、11G圖之實施例所示，為曲線平滑的其他形狀。

此外，在此方法中，此電感性耦合部、延伸金屬部與耦合環圈天線部皆可依據前述之各種實施例而實施，以達成多頻天線的作用。而且從前述實施例之實作例子中可以說明，此方法能使天線符合多頻操作的需求。

上述的實施例之一種使天線可多頻操作之方法，其以連接一電感性耦合部於一開迴路環圈金屬部與一延伸金屬部之間的方式實現一天線，該開迴路環圈金屬部具有一第一金屬部連接於一訊號源，以及至少一第二金屬部短路連接於一接地面，並且該第一金屬部與該至少一第二金屬部之間具有至少一電容性耦合部分。該天線之電感性耦合部，為可於較高操作頻段形成高阻抗效果的帶拒濾波器電路、元件或線路佈局，使天線之該開迴路環圈金屬部可於較高操作頻段等效形成一耦合環圈天線，來形成該天線之第一操作頻帶。而該開迴路環圈金屬部之該電容性耦合部分，可使該等效形成之耦合環圈天線激發寬頻的共振模態，因此使該天線之第一操作頻帶具有一寬頻的操作寬頻。並且該開迴路環圈金屬部之短路於接地面之該第二金屬部以及該電容性耦合部分可於該天線之較低操作頻段，等效形成該延伸金屬部之饋入匹配部，有效調整該天線較低操作頻段模態之阻抗匹配，使該天線於較低操作頻段產生一寬頻的第二操作頻帶。

以本揭露所提出一種使天線可多頻操作之方法所設計之天線，除了能使天線符合多頻操作的需求外，其可以達成小型化的天線尺寸，因此相當容易裝置應用於無線或行動通訊裝置中。並且於實際應用時，也相當適合於無線或行動通訊裝置中，設計多個以此方法所設計之天線。來使該無線或行動通訊裝置能同時整合多個天線，來達成多輸入多輸出(MIMO,Multi-Input Multi-Output)之天線架構，使該無線或行動通訊裝置能具有高資料傳輸速率之無線或行動通訊功能。

以上已以若干實施範例做一詳細說明，惟以上所述者，僅為實施範例而已，當不能限定本揭露專利申請案實施之範圍。即凡依本揭露所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明專利申請案之實施範圍。保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1,3,5,6,8,9A-9D,10A-10D,11A-11G．．．多頻天線

11,1109．．．接地面

111,112．．．接地面之部份區間

12．．．輻射部

121．．．支撐物

13．．．介質基板

14,34,54,1104．．．第一金屬部

141,341,541．．．第一耦合金屬部

142,342,542．．．訊號連接線

143,343,543,1105．．．訊號饋入點

144,1106．．．訊號源

15,35,55,1107,1111．．．第二金屬部

151,351,551．．．第二耦合金屬部

152,352,552．．．短路金屬部

153,353,553,1108,1112．．．短路點

16,36,56,66,1110,1113．．．電容性耦合部份

161,361,561,661,662．．．電容性耦合部份之耦合間隙

17．．．第三金屬部

18,38,88,1101．．．電感性耦合部

181．．．集總電感元件

381．．．低通濾波器元件

881．．．蜿蜒金屬線段

21,41,71．．．第一操作頻帶

22,42,72．．．第二操作頻帶

1102．．．開迴路環圈金屬部

1103．．．延伸金屬部

第1圖及第2圖分別繪示所揭露之一實施例之多頻天線1之結構示意圖，及其相應返回損失。

第3圖及第4圖分別繪示所揭露之一實施例之多頻天線3之結構示意圖，及其相應返回損失。

第5圖繪示一實施例之多頻天線5之結構示意圖。

第6圖及第7圖分別繪示所揭露之一實施例之多頻天線6之結構示意圖，及其相應返回損失。

第8圖繪示一實施例之多頻天線8之結構示意圖。

第9A及9B圖分別繪示所揭露多頻天線之輻射部12以不同立體結構之方式實現之實施例結構示意圖。

第9C及9D圖分別繪示所揭露多頻天線之輻射部12以不同立體結構之方式實現於不同支撐物121之表面之實施例結構示意圖。

第10A繪示所揭露多頻天線之該接地面11可具有部分區間111延伸至該輻射部12側邊位置之一實施例結構示意圖。

第10B繪示所揭露多頻天線之該接地面11可具有部分區間111與部分區間112延伸至該輻射部12側邊位置之一實施例結構示意圖。

第10C及10D圖分別繪示所揭露多頻天線之該接地面11可具有部分區間111延伸至該輻射部12下方位置之實施例結構示意圖。

第10E及10F圖分別繪示所揭露多頻天線之該接地面11可具有部分區間111延伸至該輻射部12側邊位置之實施例結構示意圖。

第11A、11B、11C、11D、11E、11F、11G圖分別繪示所揭露依據使天線可多頻操作之方法所實現之天線實施例結構示意圖。

1‧‧‧通訊裝置

11‧‧‧接地面

12‧‧‧天線

13‧‧‧介質基板

14‧‧‧第一金屬部

141‧‧‧第一耦合金屬部

142‧‧‧訊號連接線

143‧‧‧訊號饋入點

15‧‧‧第二金屬部

151‧‧‧第二耦合金屬部

152‧‧‧短路金屬部

153‧‧‧短路點

16‧‧‧電容性耦合部份

161‧‧‧電容性耦合部份之耦合間隙

17‧‧‧第三金屬部

18‧‧‧電感性耦合部

181‧‧‧集總電感元件

144‧‧‧訊號源

Claims (25)

1. 一種多頻天線，包括一接地面以及一輻射部，該輻射部位於一介質基板上或位於一介質基板之上方，該輻射部包含：一第一金屬部，包含一第一耦合金屬部以及一訊號連接線，該訊號連接線電氣連接於該第一耦合金屬部並具有一訊號饋入點；一第二金屬部，包含一第二耦合金屬部以及一短路金屬部，該短路金屬部電氣連接於該第二耦合金屬部並具有一短路點電氣連接至該接地面，該第二耦合金屬部與該第一耦合金屬部之間形成一電容性耦合部分；一電感性耦合部；以及一第三金屬部，其中該電感性耦合部連接於該第三金屬部與該第二金屬部之間，該第一金屬部與該第二金屬部使該多頻天線產生一第一操作頻帶，該第一金屬部與該第二金屬部以及該第三金屬部使該多頻天線產生一第二操作頻帶，該第二操作頻帶低於該第一操作頻帶。
2. 根據請求項1所述之多頻天線，其中該訊號饋入點連接至一訊號源。
3. 根據請求項1所述之多頻天線，其中該電容性耦合部分具有至少一耦合間隙。
4. 根據請求項3所述之多頻天線，其中該耦合間隙小於該第二操作頻帶最低操作頻率之百分之一波長。
5. 根據請求項1所述之多頻天線，其中該電容性耦合部分具有至少一耦合間隙以及至少一金屬片。
6. 根據請求項5所述之多頻天線，其中該耦合間隙小於該第二操作頻帶最低操作頻率之百分之一波長。
7. 根據請求項1所述之多頻天線，其中該電感性耦合部包含一集總電感元件。
8. 根據請求項1所述之多頻天線，其中該電感性耦合部包含一低通濾波器元件。
9. 根據請求項1所述之多頻天線，其中該電感性耦合部具有一帶拒濾波器元件。
10. 根據請求項1所述之多頻天線，其中該電感性耦合部具有低通濾波器元件的特性，使該第一金屬部與該第二金屬部產生該天線之第一操作頻帶。
11. 根據請求項1所述之多頻天線，其中該電感性耦合部具有帶拒濾波器元件的特性，使該第一金屬部與該第二金屬部產生該天線之第一操作頻帶。
12. 根據請求項1所述之多頻天線，其中該電感性耦合部包括一蜿蜒金屬線段。
13. 根據請求項12所述之多頻天線，其中該蜿蜒金屬線段之寬度小於1mm。
14. 根據請求項1所述之多頻天線，其中該第三金屬部之長度小於該第二操作頻帶最低操作頻率之五分之一波長。
15. 根據請求項1所述之通訊裝置，其中該輻射部為平面結構。
16. 根據請求項1所述之多頻天線，其中該輻射部為立體結構。
17. 根據請求項1所述之多頻天線，其中該輻射部為立體結構，並附著於一支撐物之表面。
18. 根據請求項1所述之多頻天線，其中該接地面可具有部分區間延伸至該輻射部之側邊或下方位置。
19. 一種使天線可多頻操作之方法，用於一通訊裝置，該方法包含：連接一電感性耦合部於一開迴路環圈金屬部與一延伸金屬部之間構成一天線，其中該開迴路環圈金屬部包含一第一金屬部連接於一訊號源，以及至少一第二金屬部短路連接於一接地面，並且該第一金屬部與該至少一第二金屬部之間具有至少一電容性耦合部分；於一較高操作頻段時，該天線藉由該電感性耦合部使該開迴路環圈金屬部等效形成一耦合環圈天線，使該天線產生一第一操作頻帶；以及於一較低操作頻段時，該天線藉由該開迴路環圈金屬部等效形成該延伸金屬部之一饋入匹配部，使該天線產生一第二操作頻帶，其中該第二操作頻帶低於該第一操作頻帶。
20. 根據請求項19所述之方法，其中該電感性耦合部為可於該第一操作頻帶形成高阻抗效果的低通濾波器電路或元件或線路佈局，使該開迴路環圈金屬部等效形成一耦合環圈天線，使該天線產生該第一操作頻帶。
21. 根據請求項19所述之方法，其中該電感性耦合部為可於該第一操作頻帶形成高阻抗效果的帶拒濾波器電路、元件或線路佈局，使該開迴路環圈金屬部等效形成一耦合環圈天線，使該天線產生該第一操作頻帶。
22. 根據請求項19所述之方法，其中該開迴路環圈金屬部之該至少一第二金屬部以及該至少一電容性耦合部分，可於該第二操作頻帶使該開迴路環圈金屬部等效形成該延伸金屬部之一饋入匹配部，使該天線產生該第二操作頻帶。
23. 根據請求項19所述之方法，其中該延伸金屬部可包含複數個金屬支路。
24. 根據請求項19所述之方法，其中該電感性耦合部連接於該延伸金屬部與該開迴路環圈金屬部之該至少一第二金屬部之間。
25. 根據請求項19所述之方法，其中該電感性耦合部連接於該延伸金屬部與該開迴路環圈金屬部之該第一金屬部之間。