CN101170218B

CN101170218B - 耦合式多频天线

Info

Publication number: CN101170218B
Application number: CN2006101176016A
Authority: CN
Inventors: 林圣智; 邱宗文; 萧富仁
Original assignee: Advanced Connectek Kunshan Ltd
Current assignee: Advanced Connectek Kunshan Ltd
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2026-10-26
Also published as: CN101170218A

Abstract

具有宽频功能之耦合式多频天线包含一耦合辐射体、一馈入线、一第一延伸辐射金属及一第二延伸辐射金属。耦合辐射体具有一微波基体、一耦合金属、一第一辐射金属、一第二辐射金属及一连接金属。耦合金属与馈入线之讯号正端相接，而第二辐射金属则与馈入线之讯号负端相接，用以传输电气讯号，并产生该天线之多频模态。同时藉由第一延伸辐射金属及第二延伸辐射金属与耦合辐射体相接，可有效调整天线之表面电流分布及阻抗变化，以产生宽频的功能。本发明利用耦合辐射体之简单结构形成多频操作，并利用延伸辐射金属使多频天线具有足够的频宽。

Description

耦合式多频天线

技术领域

本发明为一种耦合式多频天线，尤其是一种具有宽频功能的多频天线。

背景技术

个人行动通讯在无线电通讯工业中，早已展示了其庞大的潜力与商机，在其演进过程中，发展出许多的***，它们所采用的技术与频道不尽相同，也各自在不同的地区和市场中，占有一席之地，但这个现象也对***供货商和消费者产生了困扰和不便，其中一项很重要的一点就是不同的***使用了不同的频率，譬如GSM900、PCS1900及UMTS。

为了让使用者操作更方便，业界投入大量的人力来开发多频整合产品，然而其中所需克服的困难中首推天线，天线可说是无线通讯中的始点与终点，其特性影响到通讯品质的好坏，而天线所要满足的要求包括有：

1.频率及频宽

2.天线辐射效率及场型的配合

加上近年来电子产品的设计趋势是轻、薄、短、小，连带影响到行动通讯产品中的天线也朝向小尺寸及隐藏式设计。平面倒F型天线(PlanarInverted-F Antenna，PIFA)因天线操作长度为1/4波长，可大幅降低天线尺寸，因此也被广泛运用在内藏小天线设计。***面倒F型天线可参考美国专利第5,764,190号所示，尔后，为了使平面倒F型天线可在多频使用，亦发展出在辐射金属片上设置L形切孔或是U形槽孔，以达到多频操作的目的。

另外一种达到多频操作目的的天线则如图1所示，该天线包括第一辐射部A、第二辐射部B及接地部C，第一辐射部A与第二辐射部B系分别从接地部C相同端缘的相对二侧缘上延伸出。第一辐射部A包括与接地部C平行之第一导电片A1和连接第一导电片A1与接地部C之第一连接部A2，第二辐射部B包括与接地部C平行之第二导电片B1和连接第二导电片B1与接地部C之第二连接部B2。其中，第一导电片A1与第二导电片B1系各别自第一连接部A2与第二连接部B2向同一方向延伸设置。

上述天线虽可以形成多频的操作，但是却具有以下的缺点：该第一导电片A1与该第二导电片B1的距离过近，因此在低频及高频的频宽皆不足，无法涵盖多个***频段，且在实际生产制作上，该间距过小也导致生产误差变大，良率下降；同时该馈入线及馈入点位置靠近该第一连接部A2，为传统倒F型天线架构，其天线频宽有一定上限，无法达成宽频效果。

为解决上述问题，本发明提出了具有宽频功能之耦合式多频天线的创新设计，本天线是利用一耦合辐射体架构，将电气讯号藉由耦合方式馈入该天线辐射体，改善传统倒F型天线频宽有其限制的缺点，且可达到多频的操作；并利用两延伸辐射金属的方式，有效控制该天线之表面电流分布及阻抗变化，使得该天线具有宽频及提高辐射效率的效果，形成一新颖的天线设计。因此本发明天线除了具有新颖的结构外，并可大幅提升多频天线的频宽及效率，使其包含多个***频带，具有极高的产业应用价值。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有宽频功能之耦合式多频天线，藉由耦合式天线架构及与两延伸辐射金属结合，可使多频天线在高频处具有宽频的特性，以达到1575～2500MHz的频宽，符合GPS、DCS、PCS、UMTS、Wi-Fi等***频宽的使用需求。

本发明的另一目的在于提供一种具有宽频功能之耦合式多频天线，藉由耦合式天线架构及与两延伸辐射金属结合，可使多频天线在低频处具有宽频的特性，以达到824～960MHz的频宽，符合AMPS、GSM等***频宽的使用需求。

本发明是藉由下述技术特征来实现上述目的，本发明多频天线的主要架构包含一耦合辐射体、一馈入线、一第一延伸辐射金属及一第二延伸辐射金属。该耦合辐射体为本发明天线之主体辐射体，可用以产生多频的操作，其具有一微波基体、一耦合金属、一第一辐射金属、一第二辐射金属及一连接金属。其中该耦合金属位于该微波基体之一表面，并与该馈入线之正端讯号导线连接，而该第一辐射金属亦位于该微波基体之一表面上，并邻近该耦合金属，与该耦合金属形成一耦合结构，其最小间隙小于3mm；而该第二辐射金属位于该微波基体之一表面，并与该馈入线之负端讯号导线连接，同时其延伸方向与该第一辐射金属大致平行；而该连接金属位于该微波基体之一表面，用以电气连结该第一及该第二辐射金属。该耦合辐射体之该第一辐射金属、该第二辐射金属及该连接金属可形成一共振结构，用以产生该天线之多频模态，而该电气讯号藉由该耦合金属与该第一辐射金属形成之耦合结构，将能量均匀馈入至该耦合辐射体，适当调整该耦合金属宽度及该间隙，可达成良好之阻抗匹配及多频操作。

另外，该第一延伸辐射金属与该第二延伸辐射金属则分别与该第一辐射金属及该第二辐射金属相连接，藉由调整该两延伸辐射金属之面积，可有效调整该天线之表面电流分布及阻抗变化，使得表面电流分布更均匀，阻抗变化更平缓，形成宽频的效果。因此本发明利用耦合辐射体之简单结构形成多频操作，并利用延伸辐射金属使多频天线具有更大的频宽，达到更佳的天线特性，可以符合多个***频带应用之需求，为具有新颖性及进步性的设计。

附图说明

图1为已知多频天线立体示意图。

图2为本发明第一实施例之天线立体图。

图3为是本发明第一实施例天线的返回损失(Return loss)测量图。

图4为本发明之第二实施利之天线立体图。

图5为本发明之第三实施例之天线立体图。

具体实施方式

请参阅图2，是本发明耦合式多频天线之第一实施例，其包含一耦合辐射体21，该耦合辐射体21包含：一微波基体211；一耦合金属212，位于该微波基体211之一表面；一第一辐射金属213，位于该微波基体211之一表面并邻近该耦合金属212，该耦合金属212与该第一辐射金属213形成一耦合结构并具有一耦合间隙，该间隙最小处可小于3mm；一第二辐射金属214，位于该微波基体211之一表面，其延伸方向与该第一辐射金属213大致平行；及一连接金属215，位于该微波基体211之一表面，其两端分别与该第一辐射金属213及该第二辐射金属214之一端点相接；一馈入线22，用以传递高频讯号，具有一正端讯号导线221与一负端讯号导线222，该正讯号导线221与该耦合金属212相接，该负端讯号导线222则与该第二辐射金属214电性连接；一第一延伸辐射金属23，与该第一辐射金属213电气相接，且该第一延伸辐射金属23之面积大于该第一辐射金属213；及一第二延伸辐射金属24，与该第二辐射金属214电气相接，且该第二延伸辐射金属24之面积大于该第一辐射金属214。其中该耦合辐射体21所形成之共振结构可产生该天线之多频操作模态，适当调整该耦合金属212与该第一辐射金属213之间的耦合间隙可使馈入讯号均匀馈入该耦合辐射体21，达到良好之阻抗匹配及多频操作。同时藉由调整该第一及该第二延伸辐射金属之面积，可有效改变天线之表面电流分布及阻抗变化，使其电流分布更均匀，阻抗变化更平缓，藉以得到宽频的操作特性及良好的辐射效率。

如图3所示，系为本发明耦合式多频天线第一实施例的讯号返回损失(Return loss)测量图，由该图可知，本天线在低频模态31其频宽可涵盖AMPS(824～894MHz)及GSM(880～960MHz)之***频宽需求，高频模态为一宽频模态，其频宽可涵盖GPS(1575MHz)、DCS(1710～1880MHz)、PCS(1850～1990MHz)、UMTS(1920～2170MHz)及Wi-Fi(2400～2500MHz)之多频带***频宽需求，天线特性十分优异。

请参阅图4，是本发明耦合式多频天线之第二实施例，其包含一耦合辐射体41，该耦合辐射体41包含：一微波基体411；一耦合金属412，位于该微波基体411之一表面；一第一辐射金属413，位于该微波基体411之一表面并邻近该耦合金属412，该耦合金属412与该第一辐射金属413形成一耦合结构并具有一耦合间隙，该间隙最小处可小于3mm；一第二辐射金属414，位于该微波基体411之一表面，其延伸方向与该第一辐射金属413大致平行；及一连接金属415，位于该微波基体411之一表面，其两端分别与该第一辐射金属413及该第二辐射金属414之一端点相接；一馈入线42，用以传递高频讯号，具有一正端讯号导线421与一负端讯号导线422，该正讯号导线421与该耦合金属412相接，该负端讯号导线422则与该第二辐射金属414电性连接；一第一延伸辐射金属43，与该第一辐射金属413电气相接，且该第一延伸辐射金属43之面积大于该第一辐射金属413；及一第二延伸辐射金属44，与该第二辐射金属414电气相接，且该第二延伸辐射金属44之面积大于该第一辐射金属414。其中该耦合辐射体41所形成之共振结构可产生该天线之多频操作模态，适当调整该耦合金属412与该第一辐射金属413之间的耦合间隙可使馈入讯号均匀馈入该耦合辐射体41，达到良好之阻抗匹配及多频操作。同时藉由调整该第一及该第二延伸辐射金属之面积，可有效改变天线之表面电流分布及阻抗变化，使其电流分布更均匀，阻抗变化更平缓，藉以得到宽频的操作特性及良好的辐射效率。

请参阅图5，是本发明耦合式多频天线之第三实施例，其包含一耦合辐射体51，该耦合辐射体51包含：一微波基体511；一耦合金属512，位于该微波基体511之一表面；一第一辐射金属513，位于该微波基体511之一表面并邻近该耦合金属512，该耦合金属512与该第一辐射金属513形成一耦合结构并具有一耦合间隙，该间隙最小处可小于3mm；一第二辐射金属514，位于该微波基体511之一表面，其延伸方向与该第一辐射金属513大致平行；及一连接金属515，位于该微波基体511之一表面，其两端分别与该第一辐射金属513及该第二辐射金属514之一端点相接；一馈入线52，用以传递高频讯号，具有一正端讯号导线521与一负端讯号导线522，该正讯号导线521与该耦合金属512相接，该负端讯号导线522则与该第二辐射金属514电性连接；一第一延伸辐射金属53，与该第一辐射金属513电气相接，且该第一延伸辐射金属53之面积大于该第一辐射金属513；及一第二延伸辐射金属54，与该第二辐射金属514电气相接，且该第二延伸辐射金属54之面积大于该第一辐射金属514。其中该耦合辐射体51所形成之共振结构可产生该天线之多频操作模态，适当调整该耦合金属512与该第一辐射金属513之间的耦合间隙可使馈入讯号均匀馈入该耦合辐射体51，达到良好之阻抗匹配及多频操作。同时藉由调整该第一及该第二延伸辐射金属之面积，可有效改变天线之表面电流分布及阻抗变化，使其电流分布更均匀，阻抗变化更平缓，藉以得到宽频的操作特性及良好的辐射效率。

本发明符合专利要件，具有新颖性、进步性与产业利用性，实施例并非用以局限本发明之范围，任何熟悉此技术者所作之各种更动与润饰，在不脱离本发明之精神和范围内，均在本发明的创作内容范围之内。

Claims

1.一种耦合式多频天线，包含一耦合辐射体、一馈入线、一第一延伸辐射金属及一第二延伸辐射金属，其特征在于，所述耦合辐射体具有一微波基体、一位于所述微波基体第一表面的耦合金属、一位于所述微波基体第一表面并邻近该耦合金属的第一辐射金属、一位于所述微波基体第一表面延伸与该第一辐射金属呈平行的第二辐射金属，以及一位于所述微波基体第一表面两端分别与所述第一辐射金属及所述第二辐射金属的一端点相接的连接金属；所述馈入线用以传递高频讯号，具有一正端讯号与一负端讯号导线，所述正端讯号导线与所述耦合金属相接，所述负端讯号导线与所述第二辐射金属电性相接；所述第一延伸辐射金属，与所述第一辐射金属电气相接，用以提升天线频宽及辐射效率，以及所述第二延伸辐射金属与所述第二辐射金属电气相接，用以提升天线频宽及辐射效率。

2.根据权利要求1所述的耦合式多频天线，其特征在于，所述耦合金属与所述第一辐射金属的最小间隙小于3mm。

3.根据权利要求1所述的耦合式多频天线，其特征在于，所述第一延伸辐射金属的面积大于所述第一辐射金属的面积。

4.根据权利要求1所述的耦合式多频天线，其特征在于，所述第二延伸辐射金属的面积大于所述第二辐射金属的面积。