CN200994001Y

CN200994001Y - 可调整阻抗匹配的天线

Info

Publication number: CN200994001Y
Application number: CNU2006201647518U
Authority: CN
Inventors: 曾冠学; 蔡丰吉
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Current assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2016-12-27

Abstract

一天线，包括基板、辐射组件、馈入组件、连接组件及匹配电路。基板具有第一侧边与第二侧边，第一侧边上包括短路点与接地点。辐射组件包括第一辐射体、第二辐射体及第一金属臂。第一、第二辐射体平行于第一侧边。第一金属臂耦接于第一、第二辐射体。馈入组件耦接于第一金属臂及接地点之间。连接组件耦接于第一金属臂与短路点之间。匹配电路包括第二金属臂及匹配组件。第二金属臂是由第一金属臂延伸。匹配组件耦接于第二金属臂。

Description

可调整阻抗匹配的天线

技术领域

本实用新型涉及一种可调整阻抗匹配的天线，特别是一种通过一匹配电路来调整阻抗匹配的天线。

背景技术

随着无线通讯的蓬勃发展以及移动通信产品微型化的趋势，天线的摆设位置与空间受到压缩，相对地造成设计上的困难，一些内嵌式的微型天线因而被提出。一般而言，目前较普遍所使用的微型天线有芯片天线(ChipAntenna)以及平面式天线(Planar Antenna)等，这类型天线均具有体积小的特点。平面式天线设计亦有许多，例如微带天线(microstrip antenna)、印刷式天线(printed antenna)与平面倒F型天线(Planar Inverted F Antenna，PIFA)等，这些天线被广范地应用于GSM、DCS、UMTS、WLAN与蓝牙等无线终端设备，例如移动电话、无线局域网络等等。

请参考图1。图1为先前技术一双频天线10的示意图。双频天线10包括一基板12、一辐射组件14、一馈入组件18以及一连接组件16。基板12大致为一矩形，具有一第一侧边122及一第二侧边124，第一侧边122上包括一短路点126与一接地点128。辐射组件14设置在第一侧边122上，其包括一第一辐射体141、一第二辐射体142及一第一金属臂143。第一辐射体141大致平行于第一侧边122。第二辐射体142大致平行于第一侧边122，且朝与第一辐射体141的相反方向延伸。第一辐射体141及第二辐射体142的尾端包括弯折146、148，分别用来增加第一辐射体141及第二辐射体142的辐射效率。第一金属臂143大致垂直于第一侧边122，包括有一第一端144耦接于第一辐射体141与第二辐射体142的交接处，及一第二端145。馈入组件18耦接于第一金属臂143的第二端145及接地点128之间。连接组件16大致为L型，包括有一第一端163耦接于第一金属臂143的第二端145，及一第二端165耦接于基板12的短路点126。

如图1所示，第一辐射体141的长度大于第二辐射体142的长度，可由第一辐射体141谐振出第一谐振模态的信号(低频)，由第二辐射体142谐振出第二谐振模态的信号(高频)。第一辐射体141的长度与第一金属臂143长度之和，大约为双频天线10所产生的第一谐振模态的信号波长的四分之一(λ/4)。第二辐射体142的长度与第一金属臂143长度之和，大约为双频天线10所产生的第二谐振模态的信号波长的四分之一。其中，基板12是由介电材质或磁性材质所构成，且电性连接于一***地端(GND)。辐射组件14与连接组件16是由一单一金属片制作而成。

请参考图2。图2为图1的双频天线10的电压驻波比的示意图。横轴代表的是频率(GHz)，分布于0.7GHz至2.5GHz，纵轴代表的是电压驻波比VSWR，其定义为VSWR＝Vmax/Vmin。图中标示出八个标点的频率及电压驻波比，举例来说，标点1的频率约为0.826GHz，电压驻波比VSWR约为3.503；标点8的频率约为2.17GHz，电压驻波比VSWR约为1.943。可以看出双频天线10所产生的第一谐振模态的频宽落在900MHz附近，第二谐振模态的频宽落在1900MHz附近。

现今的生活中，笔记本计算机已是生活中常见的电子消费产品之一。借由无线局域网络(Wireless Local Area Network，WLAN)上网，已成为笔记本计算机的标准配备之一。但若处于一个没有无线局域网络的环境，则无法无线上网。因此，借由手机基地台让笔记本计算机得以无线且高速上网的想法油然而生，则天线不仅要符合无线局域网络的操作频带，也要同时符合无线广域网络(Wireless Wide Area Network，WWAN)的操作频带。如何缩小天线尺寸、增进天线效能及改善阻抗匹配，即成为该领域重要的课题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可调整阻抗匹配的天线，该天线包括一基板、一辐射组件、一馈入组件、一连接组件以及一匹配电路。该基板具有一第一侧边与一第二侧边，该第一侧边上包括一短路点与一接地点。辐射组件设置在该第一侧边上。该辐射组件包括一第一辐射体、一第二辐射体及一第一金属臂。该第一辐射体大致平行于该第一侧边。该第二辐射体大致平行于该第一侧边，且朝与该第一辐射体的相反方向延伸。该第一金属臂大致垂直于该第一侧边，包括有一第一端耦接于该第一辐射体与该第二辐射体的交接处，及一第二端。该馈入组件耦接于该第一金属臂的该第二端及该接地点之间。该连接组件，包括有一第一端耦接于该第一金属臂的该第二端，及一第二端耦接于该短路点。该匹配电路设置在该辐射组件与该基板的该第一侧边之间。该匹配电路包括一第二金属臂及一匹配组件。该第二金属臂是由该第一金属臂延伸。该匹配组件耦接于该第二金属臂，用来提供一阻抗。其中，该匹配组件是由无源组件所构成，该匹配组件可为电感、电容或电阻。

本实用新型的优点在于，提供一可调整阻抗匹配的天线，可通过调整第一辐射体、第二辐射体及第一金属臂的长度而谐振出不同频率的阻抗频宽。此外，匹配电路的耦接位置不同，可通过调整第一长度及第二长度来调整匹配组件的位置，而得到不同的阻抗匹配。在天线电路中增加匹配组件等无源组件，可以有效增进天线效能及改善阻抗匹配。再搭配第二天线与本实用新型的天线，将WWAN与WLAN整合在同一天线架构上，不仅可以节省空间和降低成本，更可以让天线广范地应用于GSM、WLAN与蓝牙等无线终端设备。

附图说明

图1为先前技术一天线的示意图。

图2为图1的天线的电压驻波比的示意图。

图3为本实用新型一实施例说明一可调整阻抗匹配的天线的示意图。

图4为图3的天线的电压驻波比的示意图。

图5为本实用新型另一实施例说明一可调整阻抗匹配的天线的示意图。

图6为本实用新型另一实施例说明一可调整阻抗匹配的天线的示意图。

图7为本实用新型另一实施例说明一可调整阻抗匹配的天线的示意图。

图8为图3的天线的一辐射场型图。

图9为图3的天线的另一辐射场型图。

图10为图3的天线的另一辐射场型图。

主要组件符号说明

10 双频天线

30、50、60、70 天线

12、32 基板

14、34、54 辐射组件

18、38 馈入组件 16、36 连接组件

31、61、71 匹配电路

122、322 第一侧边 124、324 第二侧边

126、326 短路点 128、328 接地点

141、341、541 第一辐射体

142、342、542 第二辐射体

143、343、543 第一金属臂

146、148、346、348、546、548 弯折

144、163、344、363、544 第一端

145、165、345、365、545 第二端

37、67、77 第二金属臂

39、69、79 配组件

X、Y、Z 坐标轴

52 寄生组件 58 第二天线

56 第二无源组件

L1 第一长度

L2 第二长度

具体实施方式

请参考图3。图3为本实用新型一实施例说明一可调整阻抗匹配的天线30的示意图。天线30包括一基板32、一辐射组件34、一馈入组件38、一连接组件36以及一匹配电路31。基板32大致为一矩形，具有一第一侧边322及一第二侧边324，在第一侧边322上包括一短路点326与一接地点328。辐射组件34设置在第一侧边322上，其包括一第一辐射体341、一第二辐射体342及一第一金属臂343。第一辐射体341大致平行于第一侧边322。第二辐射体342大致平行于第一侧边322，且朝与第一辐射体341的相反方向延伸。第一辐射体341与第二辐射体342的尾端包括弯折346、348，分别用来增加第一辐射体341及第二辐射体342的辐射效率。第一金属臂343大致垂直于第一侧边322，包括有一第一端344耦接于第一辐射体341与第二辐射体342的交接处，及一第二端345。馈入组件38耦接于第一金属臂343的第二端345及接地点328之间。连接组件36大致为L型，包括有一第一端363耦接于第一金属臂343的第二端345，及一第二端365耦接于基板32的短路点326。连接组件36的长度为一第一长度L1。匹配电路31设置在辐射组件34与基板32的第一侧边322之间，其包括有一第二金属臂37及一匹配组件39。第二金属臂37是由第一金属臂343延伸，其长度为一第二长度L2。匹配组件39耦接于第二金属臂37，用来提供一阻抗。其中，匹配组件39耦接于第二金属臂37与连接组件36之间。在本实施例中，第一长度L1约为λ/8-2λ/5(频率为1900MHz时)，第二长度L2与第一长度L1的比值为L2/L1＝0.125-0.75。当匹配组件39是由一电容来实现时，其电容值大小为0.5pF-5pF，并不局限于固定的数值，也不限定为电容，可视使用者需求而调整；当匹配组件39是由一电感来实现时，其电感值大小为1nH-10nH，并不局限于固定的数值。第二长度L2与第一长度L1的关为L1/3＜L2＜L1/2。

请继续参考图3。第一辐射体341的长度大于第二辐射体342的长度，则可由第一辐射体341谐振出第一谐振模态的信号(低频)，由第二辐射体342谐振出第二谐振模态的信号(高频)。第一辐射体341的长度与第一金属臂343长度之和，大约为天线30所产生的第一谐振模态的信号波长的四分之一(λ/4)。第二辐射体342的长度与第一金属臂343长度之和，大约为天线30所产生的第二谐振模态的信号波长的四分之一。其中，基板32是由介电材质或磁性材质所构成，且电性连接于一***地端(GND)。辐射组件34、连接组件36与第二金属臂是由一单一金属片制作而成。匹配组件39是由无源组件所构成，如电感、电容或电阻。天线30系设于一无线通讯装置中，如一笔记本计算机、一手机或一个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)。

请参考图4，图4为图3的天线30的电压驻波比的示意图。横轴代表的是频率(GHz)，分布于0.7GHz至2.5GHz，纵轴代表的是电压驻波比VSWR，其定义为VSWR＝Vmax/Vmin。图中标示出八个标点的频率及电压驻波比，与图2所标示的八个标点频率相同。举例来说，标点1的频率约为0.826GHz，电压驻波比VSWR约为2.84；标点8的频率约为2.17GHz，电压驻波比VSWR约为1.703。比较图4及图2可知，本实用新型的天线30的VSWR与阻抗匹配都比图1的双频天线10好。

请参考图5。图5为本实用新型另一实施例说明一可调整阻抗匹配的天线50的示意图。天线50的架构与图3的天线30类似，惟天线50的一辐射组件54较辐射组件34增加了一第二无源组件56。第二无源组件56可由电感、电容或电阻所构成，设置在辐射组件54的任何一个位置。另外，天线50包括一寄生组件52及一第二天线58。寄生组件52形成于基板32与辐射组件54之间，用来拓展频宽或是谐振出某些特定的频段。第二天线58设置在基板32的第一侧边322上，其可为一Wi-Fi天线、一Wi-Max天线、一UWB天线、一GPS天线或一DVB-H天线。请注意，上述寄生组件52、第二天线58以及第二无源组件56仅用来作为本实用新型的范例说明，该些组件并非为本实用新型的必要限制条件。寄生组件52、第二天线58以及第二无源组件56为可选(Optional)组件。

请参考图6。图6为本实用新型另一实施例说明一可调整阻抗匹配的天线60的示意图。天线60与天线50不同之处，在于天线60所包括的匹配电路61设置在辐射组件54与基板32的第一侧边322之间，匹配电路61包括有一第二金属臂67及一匹配组件69。第二金属臂67是由第一金属臂543延伸。匹配组件69耦接于第二金属臂67，用来提供一阻抗。值得注意的是，匹配组件69耦接于第二金属臂67与基板32的第一侧边322之间。

请参考图7。图7为本实用新型另一实施例说明一可调整阻抗匹配的天线70的示意图。天线70与天线50不同之处，在于天线70所包括的匹配电路71设置在辐射组件54与基板32的第一侧边322之间，匹配电路71包括有一第二金属臂77及一匹配组件79。第二金属臂77是由第一金属臂543延伸。匹配组件79耦接于第二金属臂77，用来提供一阻抗。值得注意的是，匹配组件79耦接于第二金属臂77与第一辐射体541之间，同样地，匹配组件79亦可耦接于第二金属臂77与第二辐射体542之间。

请参考图8、图9及图10。图8、图9及图10分别为为图3的天线30的一辐射场型图。其中，图8为天线30于XY平面的测量结果，图9为天线30于XZ平面的测量结果，图10为天线30于YZ平面的测量结果。由测量结果可知，天线的主极化辐射均呈现垂直极化特性，且在XY平面产生大致为全向性辐射的场型，可满足无线局域网络***的操作需求。

以上所述的实施例仅用来说明本实用新型，并不局限本实用新型的的范畴。文中所提到的第一辐射体341、第二辐射体342及第一金属臂343的长度并不局限于固定的长度，可视使用者需求而调整。匹配组件39及第二无源组件56可由电感、电容或电阻所构成，并不局限于该些组件。第二天线54可为一Wi-Fi天线、一Wi-Max天线、一UWB天线、一GPS天线或一DVB-H天线。上述寄生组件52、第二天线54以及第二无源组件56仅用来作为本实用新型的范例说明，该些组件并非为本实用新型的必要限制条件。寄生组件52、第二天线54以及第二无源组件56为可省略组件。此外，匹配电路31、匹配电路61及匹配电路71的耦接位置不同(第一长度L1及第二长度L2为可调整)，仅用来作为本实用新型的范例说明，并不局限于此。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，凡依本实用新型所做的均等变化与修饰，均应属本实用新型的涵盖范围。

Claims

1.一种可调整阻抗匹配的天线，其特征在于，包括：

一基板，该基板具有一第一侧边与一第二侧边，该第一侧边上包括一短路点与一接地点；

一辐射组件，设置在该第一侧边上，该辐射组件包括：

一第一辐射体，大致平行于该第一侧边；

一第二辐射体，大致平行于该第一侧边且朝与该第一辐射体的相反方向延伸；及

一第一金属臂，大致垂直于该第一侧边，包括一第一端耦接于该第一辐射体与该第二辐射体的交接处，及一第二端；

一馈入组件，耦接于该第一金属臂的该第二端及该接地点之间；

一连接组件，包括一第一端耦接于该第一金属臂的该第二端，及一第二端耦接于该短路点；以及

一匹配电路，设置在该辐射组件与该基板的该第一侧边之间，包括：

一第二金属臂，由该第一金属臂延伸；以及

一匹配组件，耦接于该第二金属臂，用来提供一阻抗。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该匹配组件是由无源组件所构成。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该匹配组件为电感、电容或电阻。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该匹配组件耦接于该第二金属臂与该连接组件之间。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该匹配组件耦接于该第二金属臂与该第一侧边之间。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该匹配组件耦接于该第二金属臂与该第一辐射体之间。

7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该匹配组件耦接于该第二金属臂与该第二辐射体之间。

8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该基板是由介电材质或磁性材质所构成。

9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该基板电性连接于一***地端。

10.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该辐射组件与该连接组件是由一单一金属片制作而成。

11.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该第一辐射体的长度大于该第二辐射体的长度。

12.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该第一辐射体的长度与该第一金属臂的长度之和大约为该天线所产生的一第一谐振模态的信号波长的四分之一。

13.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该第二辐射体的长度与该第一金属臂的长度之和大约为该天线所产生的一第二谐振模态的信号波长的四分之一。

14.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该第一辐射体的尾端包括一弯折。

15.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该第二辐射体的尾端包括一弯折。

16.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括一寄生组件，形成在该基板与该辐射组件之间，用来拓展频宽。

17.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，设于一无线通讯装置中。

18.根据权利要求17所述的天线，其特征在于，该无线通讯装置为一笔记本计算机。

19.根据权利要求17所述的天线，其特征在于，该无线通讯装置为一手机或一个人数字助理。