TWI236182B - Dual-band antenna - Google Patents

Description

1236182 五、發明說明（1) 發明所屬技術領域： 本發明係關於一種天線裝置，特別是一種製作於印 刷電路板上之多頻帶天線。 先前技術： 隨著無線通訊技術的突飛猛進，各式的通訊產品與 技術也如雨後春筍般的出現，雙頻模組、三頻模組、甚 至是更多頻段的模組應用更是近年來的趨勢。一項產品 若想要得到消費者廣泛的接受與肯定，其產品的效能、 外觀、尺寸，就成為非常重要的關鍵，而通訊產品除了 產品本身的考量之外，最重要的莫過於是訊號的收發效 能，因為訊號的收發效能，對於產品在消費者評價比重 中佔有很大一部份的比例，而與訊號收發效能最直接相 關的，莫過於產品上的天線裝置，同時兼顧天線的收發 效能並配合通訊產品的整體性考量，已成為業界一致的 努力目標。 在習知技術中，由Z h i η ο n g Y i n g， L u n d獲得美國專 利第 6，166，694 號題目為’’Printed Twin Spiral Dual B a n d A n t e η n a π ，即為多頻帶天線的一實施例。請參考第 一圖，Zhinong Ying， Luftd所提供的天線係製作於一介 電物質2上，並透過該介電物質使天線不與印刷電路板 (P C B ) 1電性接觸，僅透過一饋電接腳6、一接地接腳7 與印刷電路板1 0接觸，而饋電接腳6與接地接腳7更透過

1236182 五、發明說明（2) 一阻抗匹配帶5來連結。天線主要係由兩部分所組成，包 含：一第一導體螺旋帶3與一第二導體螺旋帶4，其中， 透過第一導體螺旋帶3的部分，使得此雙螺旋雙頻天線得 以收發一較低頻帶的訊號；透過第二導體螺旋帶4的部 分，使得此雙螺旋雙頻天線得以收發一較高頻帶的訊 號，也就是藉由個別的導體螺旋帶形成兩個電流路徑的 共振，而達到多頻帶傳輸的目的。 由習知技術明顯可知’天線與印刷電路板1 0之間’ 仍須有一介電物質2作為隔絕，在製程上，需增加製作此 一介電物質2的步驟；另一方面，天線的製作與產品主要 電路的製作係為分開的兩個製程步驟，若能簡化製程步 驟，對於製程時程的掌握將更具競爭力。此外，電路設 計時預留一塊區域作為天線使用區域，在實際電路板的 設計上較無彈性。有鑑於此，藉由本發明的揭露，除可 達成設計一在電路板上的雙頻天線的目的外，更可以更 方便、彈性的方式來設計電路之佈局。 發明内容： 本發明之目的為提供一種雙頻天線的設計。 本發明之另一目的為提供一種可與通訊元件之主要 電路同時製作之多頻帶天線。

1236182 五、發明說明（3) 根據本發明第一實施例，係由製作於一基板上之金 屬帶所構成，其中該金屬帶係由兩L形部分所組成，包含 第一L形部份與第二L形部份：第一部份之尾端（也就是L 形短邊部分）連結第二部分之L形長邊部分，此外，第一 部份之頭端更延伸出一饋電接腳，用以連接一訊號處理 電路。由於金屬帶之第一部分的等效長度係約為第一頻 帶之四分之一波長，使得通訊元件得以透過該第一部分 得以收發在第一頻帶内之訊號；並透過該金屬帶之第二 部分的長度調整，使得該金屬帶得以收發第二頻帶内之 訊號，再經過元件中之訊號處理電路，選擇性的對第一 頻帶與第二頻帶的訊號通訊，完成雙頻帶傳輸的目的。 此外，當金屬帶之第一部分在單獨使用時，甚原本就有 低頻頻帶與高頻頻帶兩個頻帶的效應，惟其高頻效應的 頻帶難以控制於真正會使用的頻帶，例如當低頻頻帶為 9 0 0 MHz日寺，其高頻頻帶往往存在於2 . 2 G Η z以上，與需要 的1 . 7 G Η z相距甚遠，本發明另透過第二部分的加入與調 整，使其高頻頻帶往低頻方向加寬，使得頻帶可為在高 頻與低頻兩個適當的頻帶可以使用。 根據本發明第二實施例，與第一實施例不同的是， 本實施例之金屬帶係分別製作於一基板之相異表面，並 透過一導電貫孔連接金屬帶之第一部份與一第二部分。 與第一實施例相同的是：該第一部份與一第二部分同樣 呈L形，且第一部份之尾端（也就是L形短邊部分）連結

第6頁 1236182 五、發明說明（4) 第二部分之L形長邊部分，此外，第一部份之頭端更延伸 出一饋電接腳，用以連接一訊號處理電路。本發明實施 例與第一實施例具有相近的操作頻帶範圍，使得配合本 發明實施例之天線裝置，通訊元件同樣可做多頻帶的訊 號處理。 實施方式： 本發明提供一種多頻帶天線的設計，特別是一種可與 通訊元件之主要電路同時製作的多頻帶天線。在本發明 中，藉由組成天線的兩部分結構，使得裝置有本發明天 線之通訊元件，得以有效收發兩個頻帶範圍的訊號。如 弟二圖所不’係為根據本發明的通訊元件之電路架構方 塊圖，其中通訊元件的印刷電路板1 0上係包含，一天線 12以及一主要電路14，透過天線12以及主要電路14中之 訊號處理電路1 6，選擇性的對第一頻帶與第二頻帶的訊 號通訊，完成雙頻帶傳輸的目的。其中上述通訊元件可 為行動通訊裝置（如：手機、s m a r t p h ο n e )、無線網路 卡等無線通訊產品。以下茲列舉天線裝置部分的二較佳 實施例以說明本發明，然熟悉此項技藝者皆知此僅為舉 例，而並非用以限定發明本身。有關此二較佳實施例之 内容詳述如下。 第一實施例

第7頁 1236182 五、發明說明（5) 請參照第三圖所示，為根據本發明第一實施例之雙 頻天線，係由製作於一基板2 0上的一條金屬帶2 2所構 成，其中該金屬帶2 2係由兩L形部分所組成，包含：一第 一部份2 2 1與一第二部分2 2 2，且第一部份之尾端（也就 — 是第一部份之短邊2 2 1 b前端）連結第二部分2 2 2 (也就是 第二部份之長邊222a前端），且第一部份之長邊221a與 第二部份之長邊2 2 2 a係互相平行。第一部份之頭端（也 就是第一部份之長邊221a前端）更延伸出一饋電接腳 24，用以連接一訊號處理電路（圖中未示）。其中上述 之基板20可選擇自FR4、FR5、PTFE等介電材質的材料， 而金屬帶2 2則可以銅、銀、金等良導體金屬配合通訊元 件之主要電路，可同時以網版印刷（screen printing) 的方式將第一部份221與第二部分2 2 2形成在基板20的邊 緣。 在本發明實施例中，由於金屬帶2 2之第一部分2 2 1的 等效長度係約為第一頻帶（其中心頻率約為9 0 0 Μ Η z )之 四分之一波長，使得通訊元件得以透過該第一部分2 2 1收 發在第一頻帶内之訊號；並透過該金屬帶2 2之第二部分 2 2 2的長度或寬度的細部調整，使得該金屬帶2 2得以收發 第二頻帶内（其頻率範圍約為1 . 6GHz〜2. 7GHz )之訊號， 再經過元件中之訊號處理電路，選擇性的對第一頻帶與 II 第二頻帶的訊號通訊，完成雙頻帶傳輸的目的。

第8頁 1236182 五、發明說明（6) 如第四圖所示，係為根據本發明第一實施例之電壓 駐波比（Voltage Standing Wave Ratio， VSWR)對頻率 的量測關係圖。由圖可知，取V S W R = 3時，較低頻率的可 操作頻帶範圍（也就是本發明實施例的第一頻帶）的中 ' 心頻率約在9 0 0 MHz，係符合GSΜ、GPRS等系統的頻帶範 圍；較高頻率的可操作頻帶範圍（也就是本發明實施例 的第二頻帶）可涵蓋符合DCS、PCS以及802. lib、 8 0 2 . 1 1 g等行動通訊系統與無線網路系統的頻帶範圍，由 此可知，配合本發明實施例之天線裝置，使得通訊元件 將可做多頻帶的訊號處理。

第二實施例 I 請參照第五圖所示，為根據本發明第二實施例之雙 頻天線，與第一實施例不同的是，本實施例之金属帶3 2 係分別製作於一基板3 0之相異表面，並透過一導電貫孔 36連接金屬帶32之第一部份321與一第二部分322。與第 一實施例相同的是：該第一部份3 2 1與一第二部分3 2 2同 樣呈L形，且第一部份之尾端（也就是第一部份之短邊 3 2 1 b前端）連結第二部分3 2 2 (也就是第二部份之長邊 322a前端），且第一部份之長邊321a與第二部份之長邊 3 2 2 a係互相平行。此外，第一部份之頭端（也就是第一 f 部份之長邊321a前端）更延伸出一饋電接腳34，用以連 接一訊號處理電路（圖中未示）。

1236182 五、發明說明（7) 如第六圖所示，係為根據本發明第二實施例之電壓 駐波比（V S W R )對頻率的量測關係圖。由圖可知，本發 明實施例與第一實施例具有相近的操作頻帶範圍，使得 配合本發明實施例之天線裝置，通訊元件同樣可做多頻 帶的訊號處理。 本發明之雙頻天線設計具有如下之優點： (1 )本發明之天線可用於多頻帶訊號的收發，使得通訊元 件不再受限於天線的單頻傳輸，有助於產品功能的提 昇。 (2 )僅以單一的電流路徑，形成兩個以上的共振結果，達 成多頻帶傳輸的目的，不用刻意留下天線面積，對於縮 小微帶天線的佈局面積，實有助益。 (3 )本發明的雙頻天線可沿著電路板邊緣設計，其内的空 間可另用於其他用途，例如電路板的螺絲安裝孔等設 計，提昇電路佈局的彈性。 (4 )本發明雙頻天線與通訊元件主要電路的製作可在同一 製程步驟完成，有助於縮短產品製造時程。 本發明雖以較佳實例闡明如上，然其並非用以限定 本發明精神與發明實體僅止於上述實施例爾。是以，在 不脫離本發明之精神與範圍内所作之修改，均應包含在 下述申請專利範圍内。

第10頁 1236182 圖式簡單說明 圖式簡單說明： 藉由以下詳細之描述結合所附圖式，將可輕易明瞭 上述内容及此項發明之諸多優點，其中： 第一圖為習知技術之雙螺旋雙頻天線裝置； 第'一圖為根據本發明的通訊元件之電路架構方塊 圖； 第三圖為根據本發明第一實施例之雙頻天線； 第四圖為根據本發明第一實施例之電壓駐波比 (VSWR )對頻率的量測關係圖； 第五圖為根據本發明第二實施例之雙頻天線；以及 第六圖為根據本發明第二實施例之電壓駐波比 (VSWR )對頻率的量測關係圖。 圖號對照表： 1 、1 0 印刷電路板

介電物質 3 第一導體螺旋帶 4第二導 體 螺 旋 帶 5 阻抗匹配帶 6 饋電接腳 7 接地接腳 12 天線 14 主要電路 1 6 訊號 處 理 電 路 20 、3 0 基板 22 金屬 帶 24 、3 4 饋電接腳 221第 一 部 份 32 金屬帶 22 1a 第 一 部 份 之長 邊 32 1 第一部份 22 1b 第 一 部 份 之短 邊 第11頁 1236182 圖式簡單說明 321a 321b 3 2 2 第 3 2 2 a 3 2 2 b 第一部份之長邊 第一部份之短邊 二部分 第二部份之長邊 第二部份之短邊 2 2 2 第二部分 2 2 2a 第二部份之長邊 2 2 2 b 第二部份之短邊

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Claims (1)

1236182 六、申請專利範圍 1. 一種雙頻天線，係用於一通訊元件中用以收發訊 號之用，該雙頻天線至少包含： 一金屬帶，係製作於一基板上，包括一第一部份與 一第二部分，該第一部份的尾端連接該第二部分；以及 一饋電接腳，係延伸自該第一部份的頭端，用以連 接一訊號處理電路； 其中，該通訊元件透過該第一部分得以收發在一第 一頻帶内之訊號，透過該金屬帶得以收發一第二頻帶之 訊號，該第二部分用以調整該第二頻帶之頻率。 2. 如申請專利範圍第1項之雙頻天線，其中上述之 第一頻帶頻率係低於該第二頻帶頻率。 3. 如申請專利範圍第1項之雙頻天線，其中該基板 包含一第一面與一第二面。 4. 如申請專利範圍第3項之雙頻天線，其中該第一 部份與該第二部分製作於該第一面上。 5 . 如申請專利範圍第3項之雙頻天線，其中該第一 部份製作於該第一面上，該第二部分製作於該第二面 上，透過一導電貫孔，貫穿該基板，並使得該第一部份 與該第二部分電性連接。

第13頁 1236182__ 六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第1項之雙頻天線，其中該通訊 元件可透過該第一部份收發該第一頻帶與該第二頻帶的 訊號。 7. 如申請專利範圍第6項之雙頻天線，其中調整該 第二部分使該第二頻帶降低頻率。 8. 如申請專利範圍第1項之雙頻天線，其中該第一 部份係為一 L形，該第一部份之短邊係連結於該第二部 分。 9. 如申請專利範圍第1項之雙頻天線，其中該第二 部份為一 L形，該第二部份之長邊係連結於該第一部分。 10. —種通訊元件，係用於雙頻訊號之收發，該通 訊元件包含： 一天線； 一訊號處理電路，該訊號處理電路可以透過該天線 選擇性的對在一第一頻帶與一第二頻帶的訊號通訊； 該天線包括： 一金屬帶，係製作'於一基板上，包括一第一部份與 一第二部分，該第一部份的尾端連接該第二部分；以及 一饋電接腳，係延伸自該第一部份的頭端，用以連 接該訊號處理電路；

第14頁 1236182 六、申請專利範圍 其中，該通訊元件透過該第一部分得以收發在一第 一頻帶内之訊號，且透過該金屬帶得以收發一第二頻帶 之訊號，該第二部分用以調整該第二頻帶之頻率。 11. 如申請專利範圍第1 〇項之通訊元件，其中上述 β 之第一頻帶頻率係低於該第二頻帶頻率。 12. 如申請專利範圍第1 0項之通訊元件，其中該基 板包含一第一面與一第二面。 13. 如申請專利範圍第1 2項之通訊元件，其中該第 丨ρ 一部份與該第二部分製作於該第一面上。 14. 如申請專利範圍第1 2項之通訊元件，其中該第 一部份製作於該第一面上，該第二部分製作於該第二面 上，透過一導電貫孔，貫穿該基板，並使得該第一部份 與該第二部分電性連接。 15. 如申請專利範圍第1 0項之通訊元件，其中該通 訊元件可透過該第一部份收發該第一頻帶與該第二頻帶 的訊號。 ❿ 16. 如申請專利範圍第1 5項之通訊元件，其中調整 該第二部分使該第二頻帶降低頻率。

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