TW201622246A - 多頻天線 - Google Patents

Abstract

一種多頻天線包括導體蓋、接地面元件、支撐架、第一、第二及第三輻射導體元件與多個導電件。導體蓋具有第一、第二子導體蓋以及連接於第一、第二子導體蓋之間的導體連接部，且第一、第二子導體蓋相隔一段距離，以於導體連接部的至少一側形成縫隙。接地面元件具有訊號饋入線，且接地面元件位於支撐架以及導體蓋之間。第一、第二以及第三輻射導體元件皆設置於支撐架，其中第一、第二以及第三輻射導體元件個別具有的一電連接點各自藉由不同的導電件與導體蓋實體接觸，而設置於第二輻射導體元件及第三輻射導體元件之間的第一輻射導體元件的另一電連接點與訊號饋入線連接。

Description

多頻天線

本發明是有關於一種多頻天線，且特別是有關於一種不採用槽孔來激發共振模態的多頻天線。

現今具有無線功能的電子裝置，例如：筆記型電腦或是平板電腦，除了朝向更輕薄的外觀發展以外，更採用金屬背蓋或其他金屬材質的外觀設計來吸引消費者的目光。

然而，金屬背蓋雖然具有較美觀以及較堅固的外型，但卻也對電子裝置中的天線設計帶來了更大的挑戰。例如，現有的天線在設置上往往必須對應一無金屬的淨空區域，且所述淨空區域往往必須遠大於天線的尺寸。然而，金屬背蓋與天線的搭配引發電子裝置在機構、外觀設計以及功能上彼此衝突的現況。

本發明提供一種不採用槽孔來激發共振模態多頻的天線。

本發明的一種多頻天線包括導體蓋、接地面元件、支撐 架、第一輻射導體元件、第二輻射導體元件以及第三輻射導體元件與多個導電件。導體蓋具有第一子導體蓋、第二子導體蓋以及連接於第一子導體蓋以及第二子導體蓋之間的導體連接部，且第一子導體蓋以及第二子導體蓋相隔一段距離，以於導體連接部的至少一側形成縫隙。接地面元件具有訊號饋入線，且接地面元件位於支撐架以及導體蓋之間。第一輻射導體元件、第二輻射導體元件以及第三輻射導體元件皆設置於支撐架，且第一輻射導體元件設置於第二輻射導體元件及第三輻射導體元件之間，其中第一輻射導體元件、第二輻射導體元件以及第三輻射導體元件個別具有的一電連接點各自藉由不同的導電件與導體蓋實體接觸，僅有第一輻射導體元件的另一電連接點與訊號饋入線連接。

在本發明多頻天線的一實施例中，上述的導體蓋為一電子裝置的外蓋。

在本發明多頻天線的一實施例中，上述的導體蓋的材料為金屬或碳纖維。

在本發明多頻天線的一實施例中，上述的支撐架是由不導電材料製作而成。

在本發明多頻天線的一實施例中，上述的支撐架的介電係數至少不同於第一輻射導體元件、第二輻射導體元件以及第三輻射導體元件中的其中一種的介電係數。

在本發明多頻天線的一實施例中，上述的導電件為金屬彈片。

在本發明多頻天線的一實施例中，上述的第二輻射導體元件以及第三輻射導體元件對應位於第二子導體蓋正投影的區域中。

在本發明多頻天線的一實施例中，更包括設置於支撐架上的寄生導體元件，且此寄生導體元件位於第二輻射導體元件以及第一輻射導體元件之間，而該接地面元件具有一短路導體元件，且該寄生導體元件與短路導體元件連接。

基於上述，本發明的多頻天線使輻射導體元件藉由導電件實體接觸導電蓋，因此雖然是有類似槽孔的縫隙形成，但其實是不採用槽孔方式來激發共振模態的多頻天線，不僅解決了電子裝置使用金屬背蓋會影響天線收發訊號的問題，且導體連接部的位置可依照外觀設計需求而任意變動。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

200、400‧‧‧多頻天線

200a‧‧‧導體蓋

201‧‧‧接地面元件

202‧‧‧第一子導體蓋

203‧‧‧第二子導體蓋

204‧‧‧導體連接部

205‧‧‧訊號饋入線

206‧‧‧短路導體元件

207、407‧‧‧第一輻射導體元件

208‧‧‧第二輻射導體元件

209‧‧‧第三輻射導體元件

210‧‧‧寄生導體元件

211‧‧‧支撐架

212‧‧‧第一開路端

213‧‧‧第二開路端

214‧‧‧第三開路端

215‧‧‧導電件

A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2‧‧‧電連接點

圖1為本發明一實施例之多頻天線的分解示意圖。

圖2為圖1之多頻天線的剖面示意圖。

圖3為圖1之多頻天線的另一種實施態樣的示意圖。

圖4為利用Agilent E8357A網路分析儀量測上述兩個實施態樣之多頻天線的頻率與返射損失(Return Loss)的比較示意圖。

圖5為多頻天線的低頻段共振模態的效率圖。

圖6為多頻天線的中頻段共振模態的效率圖。

圖7為多頻天線的高頻段共振模態的效率圖。

圖1為本發明一實施例之多頻天線的分解示意圖，而圖2為圖1之多頻天線的剖面示意圖。請同時參考圖1及圖2，多頻天線200包括導體蓋200a、接地面元件201、支撐架211、第一輻射導體元件207、第二輻射導體元件208以及第三輻射導體元件209與多個導電件215。導體蓋200a具有第一子導體蓋202、第二子導體蓋203以及連接於第一子導體蓋202以及第二子導體蓋203之間的導體連接部204，且第一子導體蓋202以及第二子導體蓋203相隔一段距離，以於導體連接部204的至少一側形成縫隙。接地面元件201具有訊號饋入線205，且接地面元件201位於支撐架211以及導體蓋200a之間。第一輻射導體元件207、第二輻射導體元件208以及第三輻射導體元件209皆設置於支撐架211，且第一輻射導體元件207設置於第二輻射導體元件208及第三輻射導體元件209之間，其中第一輻射導體元件207、第二輻射導體元件208以及第三輻射導體元件209的各個電連接點藉由不同的導電件215與導體蓋200a實體接觸，僅有第一輻射導體元件207的另一電連接點與訊號饋入線205連接。詳細而言，第一輻射導體元件207的電連接點A1藉由導電件215與導體蓋200a實體接觸、 第二輻射導體元件208的電連接點B1藉由導電件215與導體蓋200a實體接觸，且第三輻射導體元件209的電連接點C1藉由導電件215與導體蓋200a實體接觸。

本實施例的多頻天線200可應用於手機、平板等電子裝置中，其中上述的導體蓋200a便是該電子裝置的外蓋，例如是背蓋。此導體蓋200a可以是由具有導電性的材料製作而成，例如金屬或碳纖維，但並不侷限與此處所舉例的兩種材料。此外，本實施例中所應用的支撐架211是由不導電材料製作而成，或者也可以是選用介電係數至少不同於第一輻射導體元件207、第二輻射導體元件208、第三輻射導體元件209以及寄生導體元件中的其中任何一種的介電係數的材料製作支撐架211。

而用以使第一輻射導體元件207、第二輻射導體元件208以及第三輻射導體元件209的電連接點與導體蓋200a電性連接的導電件215可為金屬彈片，但並不限於此形式。本領域人員可依照需求而改變導電件215的形狀，只要第一輻射導體元件207、第二輻射導體元件208或第三輻射導體元件209的各別電連接點A1、B1、C1能夠藉由導電件215接觸導體蓋200a以達到電性接觸的目的即可。另外，第二輻射導體元件208以及第三輻射導體元件209可對應位於第二子導體蓋203正投影的區域中。

此外，多頻天線200更包括設置於支撐架211上的寄生導體元件210，且此寄生導體元件210位於第二輻射導體元件208以及第一輻射導體元件207之間，而接地面元件201還具有一短 路導體元件206，且寄生導體元件210與短路導體元件206連接。

經由上述的多頻天線200這樣的架構模式，此多頻天線200可以達到多頻操作的目的。詳細地說，此多頻天線200具有一個較低頻段的第一共振模態頻率，其是由訊號饋入線205連接第一輻射導體元件207，而第一輻射導體元件207的電連接點A1透過導電件215連接到第二子導體蓋203上的電連接點A2再經過第二子導體蓋203的電連接點B2透過另一導電件215連接第二輻射導體元件208的第一開路端B1所控制，長度為四分之一波長。多頻天線200具有一個中頻段的第二共振模態頻率，其是由訊號饋入線205連接第一輻射導體元件207，該第一輻射導體元件207的電連接點A1透過為金屬彈片的導電件215連接到第二子導體蓋203上的電連接點A2，且第二子導體蓋203電連接點C2透過導電件215經由電連接點C1連接到第三輻射導體元件209的第二開路端213所控制，長度為四分之一波長。此多頻天線200具有一個第三共振模態頻率，其是由訊號饋入線205連接第一輻射導體元件207，該第一輻射導體元件207的電連接點A1透過導電件215連接到第二子導體蓋203上的電連接點B2且第二子導體蓋203的電連接點B2透過導電件215經由電連接點B1連接第二輻射導體元件208的第一開路端212所控制，長度為二分之一波長。此外，寄生導體元件210與第一輻射導體元件207及第二子導體蓋203之間相距適當的間隙而使得電磁輻射能量可經由此間隙耦合(coupling)到寄生導體元件210激發共振模態，因此本實施例的多 頻天線200還具有一個高頻段的第四共振模態頻率，其是由短路導體元件206連接寄生導體元件210的第三開路端214所控制，長度為四分之一波長。

於上述的實施態樣中，第一輻射導體元件207的形狀為長條形，為單點饋入的形式，但在另一種實施態樣中，第一輻射導體元件407的形狀也可為T形，雙點饋入的形式，如圖3示，相較於前述的實施態樣增加了饋入點，進而改變了多頻天線400操作模態的頻寬與效率(如圖4所示)。

承上述，圖3示的多頻天線400具有一個較低頻段的第一共振模態頻率，其是由訊號饋入線205連接第一輻射導體元件407，而第一輻射導體元件407的左側電連接點D1透過導電件215連接到第二子導體蓋203上的電連接點D2且第二子導體蓋203的電連接點B2透過另一導電件215經由電連接點B1連接第二輻射導體元件208的第一開路端212所控制，長度為四分之一波長。多頻天線400具有一個中間頻段的第二共振模態頻率，其是由訊號饋入線205連接第一輻射導體元件407，該第一輻射導體元件407的右側電連接點A1透過為金屬彈片的導電件215連接到第二子導體蓋203上的電連接點A2且第二子導體蓋203的電連接點C2經由導電件215透過電連接點C1連接至第三輻射導體元件209的第二開路端213所控制，長度為四分之一波長。此多頻天線400具有一個高頻的第三共振模態頻率，其是由訊號饋入線205連接第一輻射導體元件407，該第一輻射導體元件407的左側電連接點 D1透過導電件215連接到第二子導體蓋203上的電連接點D2，且第二子導體蓋203的電連接點B2透過導電件215經過電連接點B1連接至第二輻射導體元件208的第一開路端212所控制，長度為二分之一波長。與上述第一輻射導體元件207的形狀為長條形而為單點饋入形式的實施態樣相同，寄生導體元件210與第一輻射導體元件407及第二子導體蓋203之間相距適當的間隙，因而電磁輻射能量可經由此間隙耦合(coupling)到寄生導體元件210激發產生共振模態，因此本實施例的多頻天線400也具有一個高頻段的第四共振模態頻率，其是由短路導體元件206連接寄生導體元件210的第三開路端214所控制，長度為四分之一波長。相比於上述第一輻射導體元件207的形狀為長條形而為單點饋入形式的實施方式，本實施態樣的呈T形而雙點饋入的形式呈現的第一輻射導體元件407的多頻天線400的各個共振模態的返射損失更低。

圖4為利用Agilent E8357A網路分析儀量測上述兩個實施態樣之多頻天線200、400的頻率與返射損失(Return Loss)的比較示意圖。其中，輸入阻抗頻寬以VSWR 4.5：2或4db的返射損失為標準，操作頻率的阻抗頻寬涵蓋LTEband7/C2K/EGPRS/UMTS系統通訊頻段所要求的頻寬。由圖4可以看出，本實施例的多頻天線200、400的第一輻射導體元件207、407提供一個饋入點以及提供兩個饋入點會造成共振模態的不同，例如返射損失、頻段以及頻寬都發生了變化。附帶一提的是，單點饋入的多頻天線200 並不像多點饋入的多頻天線400一樣具有較高頻段的共振模態。

圖5為多頻天線的低頻段共振模態的效率圖。由圖5可以看出第一共振模態頻率的頻率介於810~960MHz之間，效率介於25~65%；圖6為多頻天線的中頻段共振模態的效率圖。由圖6可以看出，多點饋入的多頻天線400的第二共振模態頻率以及第三共振模態頻率的頻率介於1700~2200MHz之間，效率介於30~86%；圖7為多頻天線的高頻段共振模態的效率圖。由圖7可以知道，高頻段的共振模態的頻率介於2500~2700MHz之間，效率介於35~60%。因此，由圖4~圖7的內容，可以看出呈T形的第一輻射導體元件407因為提供了較多的饋入點，因此增加了共振模態的操作頻段。

綜上所述，本發明的多頻天線使輻射導體元件藉由導電件實體接觸導電蓋，因此雖然是有類似槽孔的縫隙形成，但其實是不採用槽孔方式來激發共振模態的多頻天線，不僅解決了電子裝置使用具導電性的背蓋會影響天線收發訊號的問題，且亦因為此多頻天線並不採用槽孔方式來激發共振模態，所以導體連接部的位置可依照實際設計需求而任意變動，所以也解決了電子裝置的外觀設計的難題。

再者，導體蓋可以是由導體板片(如金屬板片)裁切而成，換言之第一子導體蓋、第二子導體蓋以及導體連接部是一體成形的，相較於兩個子導體蓋之間是用黏著劑或是其他方式接合起來的導體蓋而言，本發明的多頻天線的導體蓋具有結構堅固且製作 成本相對低廉等優勢。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

200‧‧‧多頻天線

200a‧‧‧導體蓋

201‧‧‧接地面元件

202‧‧‧第一子導體蓋

203‧‧‧第二子導體蓋

204‧‧‧導體連接部

205‧‧‧訊號饋入線

206‧‧‧短路導體元件

207‧‧‧第一輻射導體元件

208‧‧‧第二輻射導體元件

209‧‧‧第三輻射導體元件

210‧‧‧寄生導體元件

211‧‧‧支撐架

212‧‧‧第一開路端

213‧‧‧第二開路端

214‧‧‧第三開路端

A1、A2、B1、B2、C1、C2‧‧‧電連接點

Claims (8)

1. 一種多頻天線，包括：一導體蓋，具有一第一子導體蓋、一第二子導體蓋以及連接於該第一子導體蓋以及該第二子導體蓋之間的一導體連接部，且該第一子導體蓋以及該第二子導體蓋相隔一段距離，以於該導體連接部的至少一側形成縫隙；一接地面元件，具有一訊號饋入線；一支撐架，該接地面元件位於該支撐架以及該導體蓋之間；一第一輻射導體元件、第二輻射導體元件以及第三輻射導體元件，皆設置於該支撐架，其中該第一輻射導體元件設置於該第二輻射導體元件及該第三輻射導體元件之間；以及多個導電件，該第一輻射導體元件、第二輻射導體元件以及第三輻射導體元件個別具有的一電連接點各自藉由該些導電件的其中之一連接該導體蓋，而該第一輻射導體元件的另一電連接點連接該訊號饋入線。
2. 如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該導體蓋為一電子裝置的外蓋。
3. 如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該導體蓋的材料為金屬或碳纖維。
4. 如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該支撐架是由不導電材料製作而成。
5. 如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該支撐架的 介電係數至少不同於該第一輻射導體元件、該第二輻射導體元件以及該第三輻射導體元件的其中一種的介電係數。
6. 如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該導電件為金屬彈片。
7. 如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該第二輻射導體元件以及該第三輻射導體元件對應位於該第二子導體蓋正投影的區域中。
8. 如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，更包括一寄生導體元件，設置於該支撐架上，位於該第二輻射導體元件以及該第一輻射導體元件之間，而該接地面元件還具有一短路導體元件，且該寄生導體元件與該短路導體元件連接。