TWI531119B - 多頻平面倒ｆ型天線 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種多頻平面倒F型天線，尤指一種可適用於4G LTE(Long Term Evolution，長期演進技術)及3G(3rd-Generation，第三代行動通訊技術)之諸頻段的多頻平面倒F型天線。
隨著無線通訊技術迅速的發展，各種消費性電子產品已成為人們生活中不可或缺的一部分，而把各種不同的無線通訊系統做一整合是目前的趨勢，所以需要寬頻與多頻段天線較能滿足此需求。但為了維持無線通訊設備的高流動性及品質，天線的小型化、低成本及容易製作較能符合商業上的需求，目前PIFA(Planar Inverted F-shaped Antenna，平面倒F型天線)為通用的類型，且廣泛應用於各種無線通信裝置上，例如在手機、PDA、筆記型電腦、車載GPS和無線路由器等無線通訊終端裝置上；一般傳統PIFA天線大都應於手機上，將PIFA天線應用於筆記型電腦上時，有提出一種N-Type PIFA的改良版，此種N-Type PIFA天線具有縮小化且可產生雙頻的特性。而目前PIFA天線為了增加頻寬的方式有設置阻抗匹配、增加天線高度或改變介質等方式；另亦得藉由增設寄生元件或輻射元件的方式，增加頻寬，例如，我國第I399887號發明專利，此篇專利為N-Type PIFA天線於其短路路徑上產生輻射元件，以提供額外訊號路徑來增加頻寬。但不管以何種方式增加PIFA天線的頻寬，皆會提高天線製作的成本以
及容置天線所需佔用的空間，故使得PIFA天線的微型化存在著相當的困難度，而降低了PIFA天線在目前主流輕薄短小趨勢下的各式無線傳輸行動電子裝置中的可應用性。
4G LTE嚴然已成為電信業界相當矚目的主流行動無線寬頻技術，它可以讓電信服務供應商，透過較為經濟的設備增購方式，提供使用者更迅速的無線寬頻服務，於行動上網的服務上，稱可超越現今3G無線網路上網的5倍效能。反觀一般傳統PIFA天線或N-Type PIFA天線卻只能在3G的頻段內有特定頻寬的傳輸效能，更無法在4G LTE的各頻段內有令人滿意的傳輸效能，故易受限於4G LTE頻段的限制，使行動裝置無法提供更迅速的網際網路服務。
有鑑於上述先前技術的諸多限制，如何使習知的PIFA天線結構，能夠不須增加整體天線架構的尺寸及數量，即可達到令消費者滿意的廣頻段網際網路運作功能，同時，能在各個4G LTE頻段內皆有良好的增益表現，誠為目前天線設計業界亟需研發與改良的重點，期以PIFA天線的簡單架構，即能應用在各類的行動電子裝置上，並提供更佳的網路使用效能與可靠度。
本發明之主要目的在於提供一種可適用於4G LTE及3G頻段之多頻平面倒F型天線。
本發明之另一目的在於提供一種輻射效率佳且空間利用性高之多頻平面倒F型天線。
一種多頻平面倒F型天線，包含：一高頻帶輻射部、一低頻
帶輻射部、一阻抗匹配部、一訊號饋入點、一連接部及一接地部，該高頻帶輻射部及低頻帶輻射部係設置於該連接部之左右兩側，且該阻抗匹配部與該低頻帶輻射部相對應地設置於該連接部之上下兩端，其中該阻抗匹配部可增加阻抗頻寬，並具有一第一阻抗匹配段、一平行該第一阻抗匹配段之第二阻抗匹配段及連結該第一阻抗匹配段和第二阻抗匹配段之一阻抗匹配連結段，使該阻抗匹配部之一端連結該連接部，而另一端則與該接地部連結，該訊號饋入點落於靠近該連接部之一隅處，以相對於該第一阻抗匹配段設置，使該訊號饋入點至該第一阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端之距離約為該第二阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端至該接她部之距離的1.72至2倍間，且該訊號饋入點至該第一阻抗匹配段連結阻抗匹配連段端之距離與該第二阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端至該接地部之距離的總長度近於操作頻帶波長的0.1至0.15倍間。
本發明多頻平面倒F型天線，由該連接部上之訊號饋入點至該高頻帶輻射部形成一A路徑，該A路徑為高頻輻射之路徑長度，其可控制1700MHz以上的高頻段諧振頻率；而由該連接部上之訊號饋入點至該低頻帶輻射部形成一B路徑，該B路徑為低頻輻射之路徑長度，其可控制900MHz以下的低頻諧振頻率；另由該連接部上之訊號饋入點至該第一阻抗匹配段連結阻抗匹配連結段端與該第二阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端至該接地部形成一C路徑，該C路徑之路徑長度，係用以改善低頻的阻抗匹配並增加頻寬；另，亦得增加一個金屬的高頻諧振路徑，提升高頻段的輻射效率。
本發明天多頻平面倒F型天線之訊號饋入點至該第一阻抗
匹配段連結該阻抗匹配連結段端間之距離約為36.8mm，而該接地部連接之接地銅箔長度約為23.7mm，而該第二阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端至該連接接地銅箔之接地部距離約為18.4mm；另外，該A路徑之長度約為31.3mm，而該B路徑之長度約為72.5mm，而該C路徑之長度約為55.8mm。
本發明多頻平面倒F型天線之訊號饋入點至該第一阻抗匹配段連結阻抗匹配連結段端間之距離與該第二阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端至該接地部之距離的總長度約為操作頻帶波長(λ)的0.15倍。
本發明多頻平面倒F型天線之訊號饋入點至該第一阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端間之距離約為該第二阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端至該接地部之距離的2倍。
在參閱下述詳細的實施方式及相關的圖示與申請專利範圍後，閱者將更能了解本發明其他的目的、特徵、及優點。
100‧‧‧多頻平面倒F型天線
10‧‧‧高頻帶輻射部
20‧‧‧低頻帶輻射部
30‧‧‧阻阬匹配部
31‧‧‧第一阻抗匹配段
32‧‧‧第二阻抗匹配段
33‧‧‧阻抗匹配連結段
40‧‧‧訊號饋入點
50‧‧‧連接部
60‧‧‧接地部
A、B、C‧‧‧路徑
第一圖係顯示一種根據本發明多頻平面倒F型天線之示意圖。
第二圖係顯示第一圖本發明多頻平面倒F型天線的電壓駐波比測試圖。
第三圖係顯示第一圖本發明多頻平面倒F型天線的輻射效率測試圖。
請參考第一圖，係顯示一種根據本發明多頻平面倒F型天線之示意圖。本發明多頻平面倒F型天線100，包含：一高頻帶輻射部10、一
低頻帶輻射部20、一阻抗匹配部30、一訊號饋入點40、一連接部50及一接地部60，該高頻帶輻射部10及低頻帶輻射部20係設置於該連接部50之左右兩側，且該阻抗匹配部30與該低頻帶輻射部20相對應地設置於該連接部50之上下兩端，其中該阻抗匹配部30可增加阻抗頻寬，並具有一第一阻抗匹配段31、一平行該第一阻抗匹配段31之第二阻抗匹配段32及一連結該第一阻抗匹配段31和第二阻抗匹配段32之阻抗匹配連結段33，使該阻抗匹配部30之一端連結該連接部50，而另一端則與該接地部60連結，該接地部60以習知方式連結一銅箔，該訊號饋入點40落於靠近該連接部50之一隅處，以相對於該第一阻抗匹配段31設置，使該訊號饋入點40至該第一阻抗匹配段31連結該阻抗匹配連結段33端之距離(L1)約為該第二阻抗匹配段32連結該阻抗匹配連結段33端至該接地部60/銅箔之距離(L2)的2倍，且該訊號饋入點40至該第一阻抗匹配段31連結阻抗匹配連結段33端之距離(L1)與該第二阻抗匹配段32連結該阻抗匹配連結段33端至該接地部60/銅箔之距離(L2)的總長度近於操作頻帶波長(λ)的0.15倍。
請繼續參考第一圖，本發明多頻平面倒F型天線100之連接部50以及低頻帶輻射部20之寬度均較該高頻帶輻射部10更寬，用以增加阻抗頻寬。此外，由該連接部50上之訊號饋入點40至該高頻帶輻射部10形成一A路徑，該A路徑為高頻輻射之路徑長度，其可控制1700MHz以上的高頻段諧振頻率；而由該連接部50上之訊號饋入點40至該低頻帶輻射部20形成一B路徑，該B路徑為低頻輻射之路徑長度，其可控制900MHz以下的低頻諧振頻率；另由該連接部50上之訊號饋入點40至該第一阻抗匹配段31連結阻抗匹配連結段33端與該第二阻抗匹配段32連結該阻抗匹配連結段33端至該
接地部60形成一C路徑，該C路徑之路徑長度，係用以改善低頻的阻抗匹配增加頻寬；另外，亦可視個案需求，在該高頻帶輻射部10上，增設至少一個高頻的諧振路徑，藉以提升高頻段的輻射效率，該高頻的諧振路徑(圖中未示)為金屬質。在第一圖的本發明實施例中，該L1長度約為36.8mm(公釐)，而接地部60所連接接地銅箔之長度約為23.7mm(公釐)，而該L2長度約為18.4mm(公釐)；另外，該A路徑之長度約為31.3mm(公釐)，該B路徑之長度約為72.5mm(公釐)，C路徑之長度約為55.8mm(公釐)，藉由如圖示之本發明多頻平面倒F型天線100所定義L1長度與L2長度，而使得本發明多頻平面倒F型天線100在不增加寄生元件或輻射元件之情況下，明顯改善低頻的阻抗匹配，並可增加頻寬。
須注意的是，本發明多頻平面倒F型天線100之訊號饋入點40至該第一阻抗匹配段31連結該阻抗匹配連結段33端間之距離(L1)，經發明人的設計，係介於該第二阻抗匹配段32連結該阻抗匹配連結段33端至該接地部60/銅箔之距離(L2)的1.72~2倍間，以達到增加頻寬並提昇輻射效率，且該訊號饋入點40至該第一阻抗匹配段31連結阻抗匹配連結段33端間之距離(L1)與該第二阻抗匹配段32連結該阻抗匹配連結段33端至該接地部60/銅箔之距離(L2)的總長度，亦經發明人的設計，使介於0.1~0.15倍間的操作頻帶波長(λ)，以期獲致最佳的阻抗特性。
請參考第二圖與第三圖，係顯示第一圖本發明多頻平面倒F型天線的電壓駐波比測試圖以及其輻射效率測試圖。由第二圖可看出，本發明多頻平面倒F型天線雖然在低頻時電壓駐波略大，但觀之第三圖的輻射效率，其頻寬效率顯有大幅提昇。由此可知，本發明多頻平
面倒F型天線在低頻的增益頻寬可倍比提昇，且在高頻時的阻抗匹配以及輻射效率均具備現有水準以上的效能表現，尤其在操作頻段方面，更可跨越4G LTE及3G無線傳輸所需的各個頻段。
綜上，本發明多頻平面倒F型天線，藉由設計訊號饋入點至接地部的銅箔間之路徑長度，可有效增加頻寬，並使訊號饋入點至該第一阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端間之距離約為該第二阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端至該接地部/銅箔之距離的1.72至2倍間，且該訊號饋入點至該第一阻抗匹配段連結阻抗匹配連段端間之距離與該第二阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端至該接地部/銅箔之距離的總長度近於操作頻帶波長的0.1至0.15倍間，可有效縮小該接地銅箔所需的面積，降低天線生產成本；在天線效能方面，本發明多頻平面倒F型天線可於低頻段獲致顯著提昇，且在高頻段仍有水準以上的運作效能。
100‧‧‧多頻平面倒F型天線
10‧‧‧高頻帶輻射部
20‧‧‧低頻帶輻射部
30‧‧‧阻抗匹配部
31‧‧‧第一阻抗匹配段
32‧‧‧第二阻抗匹配段
33‧‧‧阻抗匹配連結段
40‧‧‧訊號饋入點
50‧‧‧連接部
60‧‧‧接地部
A、B、C‧‧‧路徑
Claims (7)
- 一種多頻平面倒F型天線，包含：一高頻帶輻射部、一低頻帶輻射部、一阻抗匹配部、一訊號饋入點、一連接部及一接地部，該高頻帶輻射部及低頻帶輻射部係設置於該連接部之左右兩側，且該阻抗匹配部與該低頻帶輻射部相對應地設置於該連接部之上下兩端，其中該阻抗匹配部可增加阻抗頻寬，並具有一第一阻抗匹配段、一平行該第一阻抗匹配段之第二阻抗匹配段及一連結該第一阻抗匹配段和第二阻抗匹配段之阻抗匹配連結段，使該阻抗匹配部之一端連結該連接部，而另一端則與該接地部連結，該訊號饋入點落於靠近該連接部之一隅處以相對於該第一阻抗匹配段設置，使該訊號饋入點至該第一阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端之距離約為該第二阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端至該接地部之距離的1.72至2倍間，且該訊號饋入點至該第一阻抗匹配段連結阻抗匹配連結段端之距離與該第二阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端至該接地部之距離的總長度近於操作頻帶波長的0.1至0.15倍間。
- 如申請專利範圍第1項所述之多頻平面倒F型天線，另包含一高頻的諧振路徑，連接該高頻帶輻射部，以提升輻射效率。
- 如申請專利範圍第2項所述之多頻平面倒F型天線，其中該高頻的諧振路徑為一金屬片。
- 如申請專利範圍第1項所述之多頻平面倒F型天線，其中該阻抗匹配部之長度約為55.8mm。
- 如申請專利範圍第4項所述之多頻平面倒F型天線，其中該訊號饋入點至該第一阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端之距離約為36.8mm，且該 第二阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端至該接地部之距離約為18.4mm。
- 如申請專利範圍第1項所述之多頻平面倒F型天線，其中該訊號饋入點至該第一阻抗匹配段連結阻抗匹配連結段端之距離與該第二阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端至該接地部之距離的總長度約為0.15倍的操作頻帶波長(λ)。
- 如申請專利範圍第1項所述之多頻平面倒F型天線，其中該訊號饋入點至該第一阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端之距離約為該第二阻抗匹配段連結該阻抗匹配連結段端至該接地部之距離的2倍。
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2013
- 2013-11-15 TW TW102141606A patent/TWI531119B/zh not_active IP Right Cessation
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