TWI566471B - 寬頻天線結構 - Google Patents

Description

寬頻天線結構

本發明係有關於一種天線結構，特別是一種寬頻天線結構。

近年來，無線通訊技術快速的發展，長期演進(Long Term Evolution，通常簡稱為LTE)行動通訊技術應運而生；由於LTE的LTE700/2300/2500的頻段涵蓋了704~960MHz及1710~2690MHz，涵蓋了無線廣域網路(Wireless Wide Area Network，通常簡稱為WWAN)五頻操作，相較於傳統的無線區域網路(Wireless Local Area Network，通常簡稱為WLAN)2.4G、5G天線，LTE天線涵蓋較低頻及更大的頻寬；因此，如何兼顧天線多頻操作與收訊品質為天線設計時需要留意之處。

然而，目前習知的各種類型的天線裝置僅具備雙頻收發或三頻的發射接收電磁波訊號的功能，無法滿足現今4G通訊領域的通訊頻帶，且在使用上仍多所限制。

例如台灣發明專利第I257740號係揭露一種供雙頻帶通信裝置用之雙頻帶內部天線，其揭示一種適用於雙頻帶之倒F形天線設計，但該天線僅具有一單饋入，實際應用時一般必須先連接至一切換電路(diplexer)，以分離出兩個不同之饋入訊號(如GSM及DCS)，再連接至後端模組；該切換電路將會佔據手機電路模組之一部分空間，也會消耗部分功率，造成整體天線效率降低，同時還會增加匹配之複雜度。

為改善上述習知技術之缺點，本發明之目的在於提供一種寬頻天線結構。

為達成本發明之上述目的，本發明之寬頻天線結構包含：一天線輻射體，該天線輻射體具兩端點且向水平方向延伸；一接地金屬，該接地金屬包含一射頻接地點及一天線接地點，該射頻接地點係相對於該天線接地點設置；一接地輻射金屬，該接地輻射金屬具兩端點位於該天線輻射體及該接地金屬之間，其一端點與該天線輻射體電氣相接，另一端點與該接地金屬之該天線接地點電氣相接；一第一天線饋入部輻射部，該第一天線饋入部輻射部具有兩端點並位於該天線輻射體及該接地金屬之間，與該天線輻射體平行；一第一天線饋入部連接部，該第一天線饋入部連接部具有兩端點並位於該第一天線饋入部輻射部及該接地金屬之間，一端點與該第一天線饋入部輻射部電氣相接，且包含一射頻饋入點；一第二天線饋入部輻射部，該第二天線饋入部輻射部具有兩端點並位於該天線輻射體及該接地金屬之間，與該天線輻射體平行；一第二天線饋入部連接部，該第二天線饋入部連接部具有兩端點並位於該第二天線饋入部輻射部及該接地金屬之間，一端點與該第二天線饋入部輻射部電氣相接；及一阻抗轉換傳輸線，該阻抗轉換傳輸線兩端分別與該第一天線饋入部連接部及該第二天線饋入部連接部相接，且與該接地金屬平行，用以阻抗轉換。

10‧‧‧寬頻天線結構

20‧‧‧高頻傳輸線

102‧‧‧接地金屬

110‧‧‧射頻饋入點

111‧‧‧射頻接地點

112‧‧‧阻抗轉換傳輸線

1022‧‧‧天線接地點

1042‧‧‧天線輻射體

1044‧‧‧接地輻射金屬

1062‧‧‧第一天線饋入部輻射部

1064‧‧‧第一天線饋入部連接部

1082‧‧‧第二天線饋入部輻射部

1084‧‧‧第二天線饋入部連接部

第一圖為本發明之寬頻天線結構之第一實施例示意圖。

第二圖為該天線輻射體及該第一天線饋入部輻射部(實線)與該天線輻射體及該第二天線體入部輻射部(虛線)之返回損失示意圖。

第三圖為本發明之寬頻天線結構之返回損失示意圖。

第四圖為本發明之寬頻天線結構之第二實施例示意圖。

第五圖為本發明之寬頻天線結構之第三實施例示意圖。

第六圖為本發明之寬頻天線結構之第四實施例示意圖。

請參考第一圖，其係為本發明之寬頻天線結構之第一實施例示意圖。一寬頻天線結構10包含一天線輻射體1042、一接地金屬102、一接地輻射金屬1044、一第一天線饋入部輻射部1062、一第一天線饋入部連接部1064、一第二天線饋入部輻射部1082、一第二天線饋入部連接部1084及一阻抗轉換傳輸線112。

該天線輻射體1042具兩端點且向水平方向延伸；該接地金屬102包含一射頻接地點111及一天線接地點1022，該射頻接地點111係相對於該天線接地點1022設置；該接地輻射金屬1044具兩端點位於該天線輻射體1042及該接地金屬102之間，其一端點與該天線輻射體1042電氣相接，另一端點與該接地金屬102之該天線接地點1022電氣相接。

該第一天線饋入部輻射部1062具有兩端點並位於該天線輻射體1042及該接地金屬102之間，與該天線輻射體1042平行或近似平行；該第一天線饋入部連接部1064具有兩端點並位於該第一天線饋入部輻射部1062及該接地金屬102之間，一端點與該第一天線饋入部輻射部1062電氣相接，且包含一射頻饋入點110。

該第二天線饋入部輻射部1082具有兩端點並位於該天線輻射體1042及該接地金屬102之間，與該天線輻射體1042平行或近似平行；該第二天線饋入部連接部1084具有兩端點並位於該第二天線饋入部輻射部1082及該接地金屬102之間，一端點與該第二天線饋入部輻射部1082電氣相接；該阻抗轉換傳輸線112兩端分別與該第一天線饋入部連接部1064及該第二天線饋入部連接部1084相接，且與該接地金屬102平行或近似平行，用以阻抗轉換(容後詳述)。

該射頻饋入點110及該射頻接地點111用以與一高頻傳輸線20相接；該第一天線饋入部輻射部1062與該天線輻射體1042之 間的距離小於2mm；該第二天線饋入部輻射部1082與該天線輻射體1042之間的距離小於2mm；該阻抗轉換傳輸線112之一端與該射頻饋入點110相接；該阻抗轉換傳輸線112與該接地金屬102之間的距離小於2mm。

該第一天線饋入部輻射部1062的阻抗值加上該第一天線饋入部連接部1064的阻抗值大致為一百歐姆；該阻抗轉換傳輸線112的阻抗值介於五十至一百歐姆；該第二天線饋入部輻射部1082的阻抗值加上該第二天線饋入部連接部1084的阻抗值大致為四十至五十歐姆，其與該阻抗轉換傳輸線112共同組成阻抗大致為一百歐姆；因此，該第一天線饋入部輻射部1062、該第一天線饋入部連接部1064、該第二天線饋入部輻射部1082、該第二天線饋入部連接部1084及該阻抗轉換傳輸線112對該射頻饋入點110的阻抗即為需求之五十歐姆。

該第一天線饋入部輻射部1062除耦合能量至該天線輻射體1042產生低頻之外，該第一天線饋入部輻射部1062亦為一高頻輻射體。該第二天線饋入部輻射部1082除耦合能量至該天線輻射體1042產生低頻之外，該第二天線饋入部輻射部1082亦為一高頻輻射體。

請參考第二圖，其係為該天線輻射體及該第一天線饋入部輻射部(實線)與該天線輻射體及該第二天線饋入部輻射部(虛線)之返回損失示意圖；請參考第三圖，其係為本發明之寬頻天線結構之返回損失示意圖。亦即，結合第二圖的實線與虛線，即可形成第三圖(利用例如重疊定理)。本發明低頻與高頻的範圍為704~960MHz與1710~2700MHz。該天線輻射體1042及該第一天線饋入部輻射部1062(實線)低頻與高頻為704MHz與1710MHz；該天線輻射體1042及該第二天線饋入部輻射部1082(虛線)低頻與高頻為960MHz與2700MHz。

請參考第四圖，其係為本發明之寬頻天線結構之第二實施例示意圖；請參考第五圖，其係為本發明之寬頻天線結構之第三實施例示意圖；請參考第六圖，其係為本發明之寬頻天線結構之 第四實施例示意圖。第四、五、六圖與上述第一圖內容相同處不再贅述，不同處為該天線輻射體第1042延伸以與該接地輻射金屬1044形成T字型，或是該第一天線饋入部輻射部1062延伸以與該第一天線饋入部連接部1064形成T字型，或是該第二天線饋入部輻射部1082延伸以與該第二天線饋入部連接部1084形成T字型，甚至可為任何上述情況之混合使用，藉以提高天線效率。

再者，在一具體實施例(惟本發明不加以限定)，該天線輻射體1042、該接地輻射金屬1044、該第一天線饋入部輻射部1062、該第一天線饋入部連接部1064、該第二天線饋入部輻射部1082、該第二天線饋入部連接部1084及該阻抗轉換傳輸線112為直線狀。

該接地輻射金屬1044的兩端與該天線輻射體1042及該接地金屬102垂直，亦即，該接地輻射金屬1044與該天線輻射體1042呈現L型後，該接地輻射金屬1044再連接該接地金屬102，其中該天線輻射體1042為L型的長邊，該接地輻射金屬1044為L型的短邊。

該第一天線饋入部連接部1064的兩端與該第一天線饋入部輻射部1062及該阻抗轉換傳輸線112垂直，亦即，該第一天線饋入部連接部1064與該第一天線饋入部輻射部1062呈現L型後，該第一天線饋入部連接部1064再連接該阻抗轉換傳輸線112，其中該第一天線饋入部輻射部1062為L型的長邊，該第一天線饋入部連接部1064為L型的短邊。

該第二天線饋入部連接部1084的兩端與該第二天線饋入部輻射部1082及該阻抗轉換傳輸線112垂直，亦即，該第二天線饋入部連接部1084與該第二天線饋入部輻射部1082呈現L型後，該第二天線饋入部連接部1084再連接該阻抗轉換傳輸線112，其中該第二天線饋入部連接部1084為L型的長邊，該第二天線饋入部輻射部1082為L型的短邊。

換句話說，該第一天線饋入部輻射部1062、該第一天線饋入部 連接部1064、該第二天線饋入部輻射部1082、該第二天線饋入部連接部1084及該阻抗轉換傳輸線112形成一杓型。且該第二天線饋入部連接部1084位於該接地輻射金屬1044及該第一天線饋入部連接部1064之間。

本發明之目的在於提供一種具有雙饋入之多頻天線的創新設計，利用天線雙饋入設計，並於雙天線間增加阻抗轉換傳輸線之天線電路，藉由阻抗轉換傳輸線之長短調整天線頻寬並激發多模態，藉以增加使用頻寬及天線調適時的彈性並提高整體天線效率。本發明雙饋入之間具有高隔離度之特性，不必如以往需於天線饋入端外加一切換頻段之切換電路，即可直接將饋入端連接至後端電路，不僅可減少被動元件所造成的功率消耗，並能簡化匹配之複雜度，而提高整體天線效率。

本發明之寬頻天線結構之優點如下：

1.天線涵蓋頻寬變大。

2.設計成本降低：不需使用雙工器(diplexer)進行頻段切換。

3.減少系統功率耗損：不使用任何電子元件進行天線設計，減少系統功率之耗損。

然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。綜上所述，當知本發明已具有產業利用性、新穎性與進步性，又本發明之構造亦未曾見於同類產品及公開使用，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請。

10‧‧‧寬頻天線結構

20‧‧‧高頻傳輸線

102‧‧‧接地金屬

110‧‧‧射頻饋入點

111‧‧‧射頻接地點

112‧‧‧阻抗轉換傳輸線

1022‧‧‧天線接地點

1042‧‧‧天線輻射體

1044‧‧‧接地輻射金屬

1062‧‧‧第一天線饋入部輻射部

1064‧‧‧第一天線饋入部連接部

1082‧‧‧第二天線饋入部輻射部

1084‧‧‧第二天線饋入部連接部

Claims (7)

1. 一種寬頻天線結構，包含：一天線輻射體，該天線輻射體具兩端點且向水平方向延伸；一接地金屬，該接地金屬包含一射頻接地點及一天線接地點，該射頻接地點係相對於該天線接地點設置；一接地輻射金屬，該接地輻射金屬具兩端點位於該天線輻射體及該接地金屬之間，其一端點與該天線輻射體電氣相接，另一端點與該接地金屬之該天線接地點電氣相接；一第一天線饋入部輻射部，該第一天線饋入部輻射部具有兩端點並位於該天線輻射體及該接地金屬之間，與該天線輻射體平行；一第一天線饋入部連接部，該第一天線饋入部連接部具有兩端點並位於該第一天線饋入部輻射部及該接地金屬之間，一端點與該第一天線饋入部輻射部電氣相接，且包含一射頻饋入點；一第二天線饋入部輻射部，該第二天線饋入部輻射部具有兩端點並位於該天線輻射體及該接地金屬之間，與該天線輻射體平行；一第二天線饋入部連接部，該第二天線饋入部連接部具有兩端點並位於該第二天線饋入部輻射部及該接地金屬之間，一端點與該第二天線饋入部輻射部電氣相接；及一阻抗轉換傳輸線，該阻抗轉換傳輸線兩端分別與該第一天線饋入部連接部及該第二天線饋入部連接部相接，且與該接地金屬平行，用以阻抗轉換，其中該第二天線饋入部輻射部與該天線輻射體之間的距離小於2mm。
2. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線結構，其中該射頻饋入點及該射頻接地點用以與一高頻傳輸線相接。
3. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線結構，其中該第一天線饋入部輻射部為一高頻輻射體。
4. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線結構，其中該第一天線饋入部輻射部與該天線輻射體之間的距離小於2mm。
5. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線結構，其中該第二天線饋入部輻射部為一高頻輻射體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線結構，其中該阻抗轉換傳輸線之一端與該射頻饋入點相接。
7. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線結構，其中該阻抗轉換傳輸線與該接地金屬之間的距離小於2mm。