CN100414769C - 多频天线 - Google Patents
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Abstract
一种多频天线，包括辐射体、嵌片天线及接地面。辐射体具有第一及第二辐射臂，并于侧边配置馈入端及接地端作为信号馈入及接地之用。第一及第二辐射臂采对称式内旋结构的设计，信号自馈入端进入后，会分别沿两辐射臂产生不同长度的电流路径，使辐射体共振于两不同的操作频率，以具备双频操作的特性。此外，亦可于辐射体旁另配置嵌片天线，使天线具有更多操作频率；实务上，可针对蓝牙信号所使用的频带来设计嵌片天线的长度，以满足蓝牙通讯的使用需求。另一方面，接地面是配置于辐射体及嵌片天线的下方，以做为天线信号接地之用。实作时可将接地面于端射方向上的部分区域予以镂空，以增加天线频宽；镂空部分更可配置其它组件，以提高组件集成度。
Description
技术领域
本发明是关于一种天线装置，且特别是关于一种具多种操作频率的天线装置。
背景技术
目前电子产业蓬勃发展，各类可携式电子装置也十分普及。以个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)为例，除了产品的体积日益小巧外，无线传输功能也是研发的重点项目，工程师们无不卯足全力，企图在强劲的竞争对手中站稳脚跟，立于不败之地。
在无线***中，天线是信号收发的窗口，其操作特性直接左右了无线信号的收发品质，重要性不言可喻。在各种天线架构中，微带天线(microstripantenna)的技术发展极为成熟，构造简单、体积小巧及易与电路板结合等特色，让微带天线在个人通讯***中占有一席之地。虽然微带天线具有如上优点，但要让这些特色充分发挥，则需要其它客观条件的配合：例如较低的介电常数(dielectric constant)、较大的电流分布(current distribution)及选择低功耗(low loss)的天线材料等，都与天线的良窳息息相关。
一个设计良好的天线，除了要有极低的返回损失(return loss)外，操作频宽(bandwidth)也是极为重要的一环。过去的设计者为了得到较大的频宽，常会以增加天线体积、或降低基底(substrate)的介电常数等方式来实现天线结构。但所付出的代价，是浪费了极为宝贵的电路空间，这在组件集成度日渐提高的可携式装置中是不被允许的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种多频天线，除具备多频操作的特性外，更可利用有限的体积增加频宽，提升天线性能。
根据本发明的目的，提出一种多频天线，此装置的简述如下：
多频天线包括辐射体、嵌片天线及接地面，辐射体具有第一及第二辐射臂，并于侧边配置馈入端及接地端作为信号馈入及接地之用。第一及第二辐射臂采对称式内旋结构的设计，信号自馈入端进入后，会分别沿两辐射臂产生不同长度的电流路径，让辐射体共振于两不同的操作频率，使天线具有双频操作的特性；此外，亦可于辐射体旁另配置嵌片天线，使天线具有更多操作频率。在实务上，可针对蓝牙信号所使用的频带来设计嵌片天线的长度，以满足蓝牙通讯的使用需求。另一方面，接地面是配置于辐射体及嵌片天线的下方，以做为天线信号接地之用。实作时可将接地面于端射方向上的部分区域予以镂空，以增加天线频宽；镂空部分更可配置其它组件，以提高组件集成度。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1A示出依照本发明一较佳实施例所提供的一种多频天线示意图。
图1B示出对称式内旋结构示意图。
图2示出一种嵌片天线示意图。
图3A示出多频天线中辐射体、嵌片天线及接地面的配置情形。
图3B示出将接地面部分镂空的情形。
图4示出辐射体100的返回损失测量结果。
图5示出嵌片天线200的返回损失测量结果。
标号说明
100：辐射体
200：嵌片天线
ARM1，ARM2：辐射臂
L1，L2，L3：电流路径
FD，FD’：馈入端
GND，GND’：接地端
GPLN，GPLN’：接地面
E：端射方向
具体实施方式
请参照图1A，其示出依照本发明一较佳实施例所提供的一种多频天线示意图。辐射体100具有辐射臂ARM1及辐射臂ARM2，并于侧边配置馈入端FD及接地端GND，作为信号馈入及接地之用。依此等天线结构，会产生两个主要的电流路径，分别为馈入端FD沿辐射臂ARM1形成的电流路径L1，及馈入端FD沿辐射臂ARM2形成的电流路径L2。由于电流路径L1的长度小于电流路径L2，信号馈入后，沿电流路径L1共振可使天线具有较高的操作频率fH，沿电流路径L2共振则使天线具有较低的操作频率fL，使辐射体100具有双频操作的特性。经由电流路径适当的调校，可让操作频率fL落入GSM频带(824～960MHz)，让操作频率fH落入PCS频带(1710～1990MHz)，以符合当前的双频操作模式(中心频率为900，1800MHz)。
为了有效降低天线尺寸，辐射体100中辐射臂ARM1，ARM2可采用对称式内旋结构的设计，如图1B所示出。所谓对称式内旋结构，是指两辐射臂所形成的电流路径均向内旋转，其延伸方向分别为右旋(如辐射臂ARM1)与左旋(如辐射臂ARM2)。由于辐射臂的延伸趋势是向内收敛，故可在有限的空间中增加电流路径的长度，使天线尺寸能有效地降低。
此外，为能使天线具有更多操作频率，可于辐射体旁另配置一嵌片天线(patch antenna)，使天线的应用更有弹性。请参照图2，其示出一种嵌片天线示意图。嵌片天线200具有馈入端FD’及接地端GND’，馈入端FD’沿天线本体所形成的电流路径L3可让嵌片天线200具有第三种操作频率f，别于操作频率fH及操作频率fL。在实务上，可针对蓝牙(Bluetooth)信号所使用的频带来设计电流路径L3的长度，将操作频率f设定在2.45GHz，以满足蓝牙通讯的使用需求。
请参照图3A，其示出多频天线中辐射体100、嵌片天线200及接地面GPLN的配置情形。如图所示，辐射体100及嵌片天线200是相邻设置，接地面GPLN(虚线范围)则配置于辐射体100及嵌片天线200的下方，分别与接地端GND，GND’电性连接。天线操作时，所产生的的电场是沿端射方向(endfire direction)E向外辐射，为了增加天线频宽，可将接地面GPLN部分镂空，如图3B所示出。很明显的，接地面GPLN将端射方向上的部分区域予以镂空(或称裁切)后，实际的接地面GPLN’面积较接地面GPLN为小，可借以提升天线频宽；镂空部分即图式中虚线区域所示。此外，镂空部分更可配置其它组件，例如卡片插槽等，使电路空间的利用更为有效，组件集成度亦可因此提高。
接着请参照图4，其示出辐射体100的返回损失测量结果。若以电压驻波比(voltage standing wave ratio，VSWR)低于3定义操作频宽，则辐射体100在GSM频带及PCS频带均可满足设计需求，尤其高频表现更显出色。请参照图5，其示出嵌片天线200的返回损失测量结果。若以S11低于-10dB定义操作频宽，就蓝牙标准所设定的频率范围来看，嵌片天线200的操作特性已可满足蓝牙信号的使用需求。
本发明所提供的多频天线，至少具有以下优点：
一、辐射体采对称式内旋结构，可有效缩减天线尺寸。
二、接地面部分镂空的设计，可增加天线频宽，并做为其它组件的配置空间，提高组件集成度。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
Claims (7)
1. 一种多频天线，应用于一可携式电子装置，该多频天线具有一第一操作频率及一第二操作频率，该多频天线包括：
一辐射体，该辐射体具有一馈入端、一接地端、一第一辐射臂及一第二辐射臂，该第一辐射臂及该第二辐射臂呈对称式内旋结构，共享该馈入端，并且该馈入端位于第一辐射臂或第二辐射臂一侧，而分别形成一第一电流路径及一第二电流路径，其中该第一电流路径用以实现该第一操作频率，及该第二电流路径用以实现该第二操作频率；以及
一接地面，设置为与该辐射体相对，且该接地面是与该接地端电性连接。
2. 如权利要求1所述的多频天线，其中该接地面于该多频天线的端射(endfire)方向是部分镂空。
3. 如权利要求1所述的多频天线，其中，该第一操作频率属GSM频带，该第二操作频率属PCS频带。
4. 一种可携式电子装置，具有一第一操作频率、一第二操作频率及一第三操作频率，该可携式电子装置包括：
一多频天线，包括：
一辐射体，该辐射体具有一馈入端、一第一辐射臂及一第二辐射臂，该第一辐射臂及该第二辐射臂呈对称式内旋结构，共享该馈入端，并且该馈入端位于第一辐射臂或第二辐射臂一侧，而分别形成一第一电流路径及一第二电流路径，其中该第一电流路径用以实现该第一操作频率，及该第二电流路径用以实现该第二操作频率；及
一接地面，设置为与该辐射体相对；以及
一嵌片(patch)天线，隔离配置于该多频天线的一侧，该嵌片天线具有一第三电流路径以实现该第三操作频率，其中该辐射体和该嵌片天线的接地端分别与接地面电性连接。
5. 如权利要求4所述的可携式电子装置，其中该接地面于该多频天线的端射方向是部分镂空。
6. 如权利要求5所述的可携式电子装置，其中该第一操作频率属GSM频带，该第二操作频率属PCS频带，该第三操作频率是2.45GHz。
7. 如权利要求4所述的可携式电子装置，其中该第一操作频率属GSM频带，该第二操作频率属PCS频带，该第三操作频率是2.45GHz。
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