TW469667B - Dual band diversity antenna having parasitic radiating element - Google Patents

Description

4 6 96 6 7 Λ7 _______B7 五、發明説明（1 ) 發明之範疇 衣發明關於天線，特別關於在通信裝置中使用之多樣性 天線。 發明之背景 供個人通信裝置，如無線無話之天線，當操作時非常接 近使用人，或當一使用人在操作裝置時正在移動，可能無 法適當操作。無線電話操作期間，接近物體太近或使用人 移動時，可、能導致信號品質之退化或眾所週知之多路徑衰 落之信號強度震動。多樣性天線之設計係與無線電話之主 要天線合作，以改進信號接收。 許多流行之手持無線電話正進行迷你化3許多現代型之 熟線電話僅長11到12公分。不幸的是，在無線電話大小降 低之同時，其中之内部空間亦相對減少。内部空間之減 少’使現有多樣性天線形式很難達到帶寬及無線電話操作 所需之增益需求’因其尺寸可能相對降低。 經漪部中央標*-?-局®c工消贽合作社印袈 此外，如多樣性天線能在多頻帶上諧振則極爲理想。例 如日本個人數位細胞（PDC)系統利用二“接收，，頻帶及二 “發射”頻帶。據此，在曰本PDC系統内，使用之無線電話 中之义樣性天線，取好能在每一二接收頻帶中諸振。不 幸，因爲热線電話迷你化之結果；在多頻帶中提供多樣性 天線之能力，目前可能受到限制3 本發明之概诚_ 因此本發明之目的爲提供一多樣性天線，其可在多頻帶 上為振，共有足夠增益以供在如無線電話之個人通信裝置 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) 210x2^7^^·) 4 6 96 67 -- ~~--------- ΙΓ 五、發明説明（2 ) —-----------— 中使用。 本發明之^ g „ ΓΊ 目的爲提供降低尺寸之多樣性夭線’其可 在夕頻帶上*^达拓； . _ 士振並有足夠增益以安裝於小型化之無線電 話 < 内部空間中。 日月 ϊΪ " 此等目的可由通信裝置，如無信電話之平面多 樣性天線提怔甘 .

'、X、有固定在一電介質基體之相對側之二 福射元件，4 士 wr A 一 … 奇生轉5以在二相鄰頻帶共同諧振。一輕射 元^稱爲“箩送，，輻射元件，其有一曲折電傳導路徑，其上 有—R F饋送點其—接地點。第二輻射元件，稱爲“寄生，，輻 射元件，有—曲折導電路徑於其上。寄生輻射元件在空間 上分開，與“锖送，，輻射元件及地平面成平行關係。 本發明之平面多樣性天線用在無線電話中時，一屏蔽盒 可在RF^路之上，做爲一接地平面。平面天線元件固定在 無線電話之外殼内，俾寄生輻射元件與屏蔽盒之外平面表 面成分開平行關係。在屏蔽盒外表面之孔隙可使熱饋元件 自RF電路貫穿延伸屏蔽盒，及與饋送輻射元件導電路徑上 t饋送點成電連接接地饋送元件將饋送輻射元件導電路 在上之接地柱，與接地屏蔽盒成電連接。 辦滴部十央標卒局貝工消资合作社印^ 饋送其寄生輻射元件可能有曲折之導電路徑其不同之電 與實際長度。據此，饋送及寄生輻射元件以雙頻帶諧振聯 合無射°範例鄰近頻率帶包括自〇.810至〇 828 Ghz之間及 0.870至0.885 GHz之間。 本發明之多樣性天線應該甚爲優異，由於其構型可使其 適合目前之無線電話其他通信裝！I之小空間限制， η -5- 本纸ί長尺度適用中阐國;^.f:箏（CNS ) ΛΊ規格（2耵公及]~+ 經濟部中央標率局貝工消赀合作社印來 4 6 9 6 6 7 A 7 B7 I _____ I I _ —^ . . - 五、發明説明（3 ) 供適當之增益及帶宽特性。併入本發明特性之多樣性天線 之雙頻帶之功能在如日本之國家特別有利，因爲其係利用 多頻率帶以發射及接收無線通信通話。本發明可最適於作 爲多樣性天線供雙頻帶無線電通信之用。 圖式簡略説明 圖1説明用於無線電話中之平面反相F天線 圖2A-2C説明本發明之具有一饋送元件及寄生元件之雙 頻帶多樣性_天線。 圖3爲一範例諧振曲線，其可由本發明特性之雙頻帶多樣 4生天線達成。 圖4説明固定在無線電話之屏蔽盒上之本發明之雙頻帶多 樣性天線。 本發明之詳細敘述 本發明將配合附圖予以詳細説明，其中顯示本發明之較 佳實施例。本發明可用於不同型式中，並不僅限於揭示之 實施例，提供此等實施例俾此一揭示可被糈於此技之人士 充分瞭解，並充分傳達本發明之範圍。圖中之相同之號碼 代表相同元件。 精於此技藝人士瞭解，天線係接收及/或發射電信號之裝 置。一發射天線典型包括一饋送總成，其感應或照明一孔 隙或反射表面以輻射電磁場。一接收天線包括一將入射輕 射場聚焦在一收集饋件上之孔隙或表面，產生一與入射輕 射成比例之電信號。自天線輻射及天線接收之功率之量與 其孔隙之面積有關，並以增益代表。天線之輻射圖案以平 _ -6- 本紙乐尺度過用中關家標Ί------— --—— ---^---*------裝 I - (請先閱讀背而之注#事項再稹巧本頁 I --° 旅 469667 Λ )\： 五'發明説明（4 經滴部中央標挲局Η工消费合作社印製 面座標繪出。電壓駐波比 久匕（VSWR)义饋送點與饋送線，或輸 迓線之阻抗匹配有關。如欲 ^ 知以咸之損失輻射R F電能，或 私接收之R F電能以最小指奂值 , 』相失傳运芏接收機，天線之阻抗必 碩與輸送線或饋送器之阻抗相匹配。 無線電話典型使用—幸壬的 .t — 王天，.泉’其與一收發機成電連接， 該收發機之操作與在印刷&玫4 λ 卜布J弘路板上夂信號處理電路有關。 爲了使在m收發機間之功率轉移最大，收發機及天線 最好内連’_俾阻抗可實質上“匹配，，，即電調諧以將不當之 天泉PiM/L成u 或補償’以達在電路饋送處提供一別歐 姆之阻抗值。 、知I此技蟄人士均熟知，多樣性天線可與無線電話中 、、天，.泉，、用以防止通話由於信號強度之變化而失效。 仏號強度可能由於用户在細胞電話網路中之單元間之移動 而k化，用户在建物之間行動，與靜物之干擾而電變化。 多樣性天線之設計可拾取主天線在空間，難，帶寬及增 益之變化F ’慼法收到之信號D多樣性天線亦可用以補償 Ray丨eigh衰減，其可能包括由於多相位抵消而起之突然衰減 或損失。 在此技硌中$知之多樣性天線爲乎面反相F天線（hFA)， 如圖丨所示。説明之P1FA ]〇包括—輻射元件丨2，與地平面 14成空間分開關係。輻射元件亦接地至地平面14如“所 示—熱RF連接17自下方電路（未示出）延伸通過地平面14 至輻射元件1 2如1 8所示。pIFA被調諧至理想之頻率，其係 由兩整可影響增盈及帶寬之參數而達成：改變福射元件 -7 (請先閱讀背而之注*事項再填巧本1 •裝. 、1Τ 線 本紙張尺度適用中國阁家栉羋（CNS ) Λ4^枯 (2Ι0Χ 2V7.;> I'；· 經濟部中央標单局負工消费合作社印裝 469667 Λ 7 ---- _ _ j ρ 五、發明説明（s ) 12之長度L ;改變輻射元件12與地平面丨4間之間隙η :及改 ι地及熱R F連接間之距離D。地平面之大小亦爲調諧之重 要參數。此技勢人士熟知之其他參數亦可調整以調諧 PIFA ’不作進—步討論。 參考圖2 A - 2 C，其説明本發明之較佳實施例之雙頻帶多 樣性天線20。此天線2〇包括一電介質基體22，如纖維玻璃 迅路板，其具有第一及第二相對表面22a及22b。最適合作 爲基體之#料爲電路板技藝人士熟知之FR4板。但不同之 介質材料亦可用爲基體22之用。最好，説明之實施例之介 免基體22之介質常數在4.4及4.8之間。但吾人了解，介質基 體具有不同之介質常數時，亦可利用，而不致有悖本發明 之範圍及精神。 根據本發明疋多樣性天線，最適合抵抗Rayleigh (視線及 主反射）及Ricean (多反射）等兩種衰減。本發明可將多樣性 天線置於很小之無線電話中，及可在主天線進入大衰減區 時協助之。 介負基體22之二維與在多樣性天線2〇内之其他通信裝置 之空間限制有關。介質基體22之厚度τ爲【〇及丨5 mm之 間，寬度评在11及22111111之間，1及長度[在21及23〇^1之間。 銅質或其他導電材料之一層固定在第一及第二基體表面 22a及22b，如24a及24b所示。最佳之導電材料爲銅帶，因爲 在天線凋諸期間其容易移除。在基體表面22a，上之導 雹層24a ’ 24b之厚度在0.5盘斯（oz)及I _〇 02;鋼之間。 接地柱27及熱R F饋送點28電連接至導電層24a，如圓2 b _________- 8 - (CNS ) ( 2Ι0χ 297Λ>λ* ) <ΤΛ先聞讀背而之注意事項Tr填.：P?本頁) 裝 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 469667 A7 _________B7___ 五、發明說明（6 ) 所示。接地柱27及熱RF饋送點28在基體第—表面導電層 24a上之位置係根據理想輸入阻抗而選擇D同軸連接器29延 伸通過，但並未與基體第二表面導電層241)成電連接，如圖 2C所示。接地柱27及熱RF饋送點28，經由同軸連接器29 電連接至下面電路（未示出），如以下所說明。 固定在基體第二表面2：2b之導電層24b為寄生導電層；即 其未與天線2 0之其他部份成電連接。精於此技藝人士熟 知’寄生電磁元件耦合至及“饋送”近場電流（即，在傳導 表面之電流流動於電磁場中之“場”，電流在導體表面附近 感應而成）。寄生天線為不能直接由R F源所驅動之天線。 寄生元件之出現可能改變附近夭線之諧振特性，可使天線 在一個以上之頻帶諧振。 如下討論’第一及第二基體表面22a，22b及各別導電層 24a，24b之作用為輻射元件，如30a及3Ob所示。輻射元件 30a稱為“饋送”輕射元件，輕射元件3〇b稱為“寄生，，輕射元 件。如下所討論者’饋送及寄生輕射元件3 〇a，3 Ob可使天 線20在至少兩個頻率帶内諧振。 參考圖2B及2C，每一導電層24 a，24b之部份26a，2 6b被 移除以便形成曲折之導電圖案供輻射R F電能，分別由 32a ’ 32b所示。曲折之導電圖案32a，32b之長度為一調諧參 數’此點為此技藝中人士所熟知。韻送輕射元件3〇a及寄生 輻射元件3Ob使天線20至少可在二頻帶段諧振。寄生輻射元 件30b由鎖·送輕射元件30a產生之磁場所激勵。馈送輕射元 件3 〇a及寄生輕射元件3 0b最好能構造成產生二不同諧振頻 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I --------訂---------典 469667 經濟部中央標準扃貝工消費合作社印装 Λ7 五、發明説明（7 ) 率。據此，與僅有單一輻射元件之天線相比，此天線之頻 帶寬可以增加。 參考圖3 ’ 一範例諧振曲線4〇可由雙頻帶多樣性天線達 成’如根據本發明之天線說明者。VSWR係沿Y軸所繪，如 42所示。頻率則沿X軸所績如44所示。如讀振曲線4〇所 不’馈运輕射元件30a及寄生輻射元件3〇b之構造可在緊密 空間之接收頻帶（頻帶1 )及（頻帶2 )諧振。頻帶1自頻率f ^延 伸至頻率fy頻帶2自頻率f3延伸至頻率f4。頻帶1及頻帶2 緊侖隔開，並在2:1 VSWR之下以便達到阻抗匹配α諧振曲 線40顯示在（頻率）天線及接收機電路間之匹配將導致〇 5dB 損耗或更少之損耗。其代表之雙頻帶多樣性天線可達成在 二頻率帶之增益中之V4_V4波可收回天線。精於此技藝之人 士當了解，諧振曲線40經“調諧，，天線2〇可以調節^調諧包 括調節及選擇雙頻帶多樣性天線之不同參數，如下所述。 參考圖4 ’其中説明本發明之已裝在通信裝置中，如無線 電話中之雙頻帶多樣性天線2〇。天線2〇在—屏蔽盒52之上 方並與其維持一空間分隔的關係^屏蔽盒52在電路板54之 上’並提供電磁干擾屏蔽供安裝在電路板上不同微電子组 件（未示出）之用。屏蔽盒52有一平面外表面53供天線2〇接 地平面之用。 如實施例所說明，一同軸連接器29提供熱饋元件33之通 路，以自電路板54延伸通過屏蔽盒孔隙3 1，及與饋送點28 •連接免明之同轴連接器2 9亦提供一通路供接地馈送元 件j 5 接地柱2 7與接地屏蔽盒5 2電連接。精於此技藝人士 —~~—— _一________-10-_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)八4規格（2!0X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .装· 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印取 4 6 A7 ---Bl. 五、發明説明（8 ) 皆熟知，熱饋送元件33將熱R F饋送點28與接收機之輸入， 輸出電連接（未示出），最好經由下面之電路板54之R F開關 (僅接收）（未示出）。R F開關將主天線及多樣性天線切換至 接收機。 天線20之寄生輕射元件30b與屏蔽盒52之外表面53成空間 隔開平行之關係。泡沫55或其他相似非導體材料最好放置 在寄生輕射元件3 Ob及屏蔽盒5 2之外表面5 3之間，作爲降低 搖動或振動效力之裝置。 多樣性天'線20之調諧參數包括，但不限於：天線2〇之長 度L，介免基體22之厚度Dt;屏蔽盒52及天線20間之距離 熱RF饋送點28及接地柱27間之距離π>3;及馈送輕射元 件30a及寄生輻射元件30b之曲折導電圖案之長度^介質基 體22及曲折導電圖案之長度限定了“電長度”，此爲輻射— 諧振結構所必需接地平面，饋送及饋送分隔皆爲經典天 線之不同變化。 —本發明之以上説明並無限制之意。儘管，本發明之範例 實施例已如上述，精於此技藝人士可了解，範例實施例中 :作不同之修改而不會實質上有悖本發明之新穎性及利 益。據此，此等修改可包括於申請專利範園之範圍中。在 申請專利範圍中，纟置+功能子句之目的在涵蓋，執行功 能時所述之結冑，不僅爲結構之等値，且爲等値之結構。 因此’應了解上述僅供説明之用，對特殊之實施例並盔限 制之意，對揭示實施例之修改，（其他實施例均包括在申 請專利範圍中。本發明限定以下之巾請專利範I申 利範園之等値均包括其中。 1 -11 本紙張尺度賴中_家縣（CNS) M规格（2淑297公餐） ------：-----一—裝------訂------- (請先閲讀背面之;1意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 46 96 b A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1. 一種天線，包含： 一介質基體含相對之第一及第二表面； 第一輻射元件配置在該介質基體第一表面，該第—輻 射元件含第一曲折導電路徑：及 第二輻射元件配置在該介質基體第二表面，及寄生轉 合該第一輻射元件，該第二輻射元件含第二曲折導電路 徑。 2. 如申請專-利範園第i項之天線，其中該第—及第二曲折 導電路線具有不同長度。 3·如申請專利範圍第1項之天線，其中該第一曲折導電路 徑包括R F饋送點。 4. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該第一曲折導電路 徑包括一接地柱。 5. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該介質基體之介質 常數在4.4及4.8之間。 6. 如申請專利範圍第1項之天線，尚包含—熱馈送元件， 延伸通過該介質基體及電連接至該饋送點。 7. 如申請專利範圍第1項之天線，尚包含一地饋送元件， 延伸通過該介質基體及與該接地柱電連接。 8. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該第一及第二輕射 元件共同在鄰近頻帶段内譜振。 9. 如申請專利範圍第8項之天線，其中該鄰近頻率帶在 0.810及0.828 GHz及 0.870及0.885 GHz之間 ° 10. 一種天線裝置，供通信裝置之用，該夭線裝置含： _____________-12- ___ 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS > A4規格（210X297公ϋ ~ '~~~· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝_ -訂 4 6 3 6 6 7 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範国 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 •-接地平面，具有~孔隙通過其中： —平面天線，與孩接地平面成相鄰，平行，隔開之關 係，其中該天線含： 一介質基體，含相對之第__及第二表面： 第一輻射元件，配置在該基體第一表面上，該第— 輻射元件含曲折導電路徨其具有1117饋送點及接地點. 及 第二，射元件，配置在該基體第二表面上，及寄 耦合該第一輻射元件’該第二輻射元件含第二曲折導 路徑： 熱债送元件，延伸通過該接地平面孔隙，及 點電連接；及 ’'a 接地馈送元件，自該接地平雨延伸，並與接地柱 接0 11 _如申請專利範圍第】.〇项之天線裝置 曲折導電路徑有不同長度。 12. 如申έ青專利範圍第]〇 j頁之天線裝置 一在4.4及4· 8之間之介電常數。 13. 如申請專利範園第1〇項之天線裝置 延伸通過該介電基體。 14. 如申請專利範園第1〇項之天線裝置 延伸通過該介電基體。 15. 如申請專利範圍第1 〇項之天線裝置 輕射元件共同在相鄰頻率帶内諸振 生 送 連 其中該第一及第二 其中該介質基體有 其中一熱饋送元 件 其中一地饋送元件 其中該第一及 第二 (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -装' -13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 7T、申請專利乾圍 16. 如申請專利範圍第1 5項之天線裝置，其中該相鄰頻率帶 在 0.810及0.828 GHz及0.870與0.885 GHz之間。 17. —種無線電話裝置，含： 一外殼； 一電路板配置在該外殼中，及具有裝在其上之電子組 件之一表面； 一屏蔽盒裝在該電路板表面之上並予固定，該屏蔽盒 具有一平面外表面，表面上有一孔隙貫穿； —平面天線在該屏蔽盒外表面之上，及含： 一介質基體，含相對之第一及第二表面； 第一輻射元件，配置在該基體第一表面，該第一輻 射元件含第一曲折導電路徑，其具有RF饋送點及接地 點；及 第二輻射元件，配置在該基體第二表面，及特別與 該第一輕射元件耦合，該第二輕射元件含第二曲折導電 路徑； 其中該平面天線元件係固定在外殼内，俾該第二輻 射元件與該屏蔽盒外表面成空間隔開及平行關係； 一熱饋送元件，自該電路板延伸通過該屏蔽盒，及 與該饋送點成電連接；及 —地债送元件，自該屏蔽盒延伸，及與接地柱成電 連接。 18. 如申請專利範圍第17項之無線電話裝置，尚包含降低振 動之裝置，該裝置位於第二輕射元件及屏蔽盒外表面之 - 14_ 本紙張尺度適用中國國家標华（CNS ) A4規格（210X297公釐) (請先閱讀背命之注意事項再填寫本頁) 463667 8 8 8 8 A B c D 六、申請專利範圍 間。 19. 如申請專利範圍第17項之無線電話裝置，其中該第一及 第二導電路徑之長度不同。 20. 如申請專利範圍第17項之無線電話裝置，其中該介電基 體之介電常數在4.4及4.8之間。 21. 如申請專利範圍第17項之無線電話裝置，其中該熱饋送 元件延伸通過該介電基體。 22. 如申請專，範圍第17項之無線電話裝置，其中該地饋送 元件延伸通過該介電基體。 23. 如申請專利範圍第17項之無線電話裝置，其中該第一及 第二輻射元件共同在鄰近之頻率帶内諧振。 24. 如申請專利範圍第23項之無線電話裝置，其中該鄰近頻 率帶在 0.8 10及0.828 GHz與 0.870及0.885 GHz之間。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐）