TWI258246B

TWI258246B - Flat built-in radio antenna

Info

Publication number: TWI258246B
Application number: TW092102648A
Authority: TW
Inventors: Johan Andersson
Original assignee: Sony Ericsson Mobile Comm Ab
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2006-07-11
Also published as: US7319432B2; WO2003077360A1; AU2003215654A1; TW200304249A; US20050110692A1

Description

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發明說明明況明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 本發明一般係關於射頻通訊終端機之天線，具體而言係關於裝入攜帶式終端機内且頻寬較寬的精巧内建式天線，以便於攜帶式終端機在不同頻帶内的操作。先前越_兔_ 自二十世紀末以來，蜂巢式行動電話行業已在全球獲致巨大岛展。從最初的類比糸統如A Μ p S (A d v a n c e d Μ 〇 b i 1 e

Phone System ;先進行動電話系統）及 NMT (Nordic Mobile Telephone ;北歐行動電話）標準所規定的系統起，近年來的發展幾乎都專門集中在蜂巢式射頻網路系統的數位化標準上例如 D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System ;數位先進行動電話）（如EIA/TIA-IS-54-B及IS-136中所規疋）及 GSM (Global System for Mobile Communications ;全球行動通訊系統）。不同數位傳輸方案用於不同系統，如分時多向近接（time division multiple access ; TDMA)或分碼多向近接（code division multiple access ; CDMA)。目前蜂巢式技術正進入所謂的第三代（3rd generatl〇n)，它與前面提到的原第二代數位系統相比具有數項優點。這些優點包括增大的頻寬，允許較複雜資料進行有效通訊。第三代行動系統在歐洲稱作 UMTS (Universal Mobile Telephony System •’通用行動電話系統）而在美國則稱作CDMA2000，且在日本也有一定程度的應用。此外，大眾普遍相信：使用可舒適地攜τ且可在家長、辦公室晨、衔上及汽車上等接收或 1258246 (2) 發明說嚷繽頁撥打電話的低成本、口袋型射頻話之第一代個人通訊網路 (Peisonal Communication Networks ; PCNs)，將採用下一代數位蜂巢式系統基礎設施的蜂巢式載體。蜂巢式通訊服務所取得的一項進步，是在處理行動通訊如個人通 iR 服務（personal c〇mmunicati〇n Services; PCS) 時採用額外頻帶。以美國為例，蜂巢式超高頻帶有2個頻帶 (一般稱為A頻帶及B頻帶）用於執行及控制8〇〇 MHz區的通扎另方面美國PCS超南頻帶包括1900MHz範圍内的ό 個不同頻τ (A、B、c、D、Ε及F)。因此，如今在美國任一服務區都可提供8個頻帶便於通訊服務。已核准了一些標準用於pcs超高頻帶（如PCS 19QQ(j_STD•⑻7))，同時還核准了其他標準用於蜂巢式超高頻帶（如D_AMps (is_ 136))。這 =置操作時採用的其他頻帶包括Gps(在15咖範圍内 :她）及UMTS(在2.0 GHZ範圍内操作）。蜂巢式及PCS超高所規定的每一頻帶都配置有複數個通話通道及至少一及從行動台接收的二以:t 利用傳輸至行動台番…. ’貝Λ以控制或監督行動台的操作。告行動口吊隹開一單元的射頻覆¥ 田蓋範圍時…… 圍亚進入另一單元的射頻覆，二可包括來話信號、發話信號、傳甘 I、傳呼回應信號、位置註 ^ 傳手k 指今、交€及罝-π σ t、語音通道分配、維修可採用類比、心令。控制通道及語音通道 w 凋i或數位調變進行操作。基地台經通話及控制通道以下行鏈行動或攜帶式終端機接；务达的信號由母個終端機至少有—根天線。 1258246 (3) 發明:說钥繽頁過去攜帶式終端機曾經採用多種不同類型的天線，經空中介面收發信號。例如，已發現垂直裝在傳導面上的單極天線具有良好的輻射性能、所需要的驅動點阻抗以及較簡單的結構。單極天線可製作成不同的物理形式。例如桿狀或鞭狀天線就常結合攜帶式終端機一起使用。對於需要最小天線長度的高頻應用，另一種選擇為採用螺旋式天線。此外，行動式終端機生產商還常遇到使用者要求更小的終端機。此種微型化要求並結合了對附加功能之需要，例如要求在不同頻帶及不同蜂巢式系統情況下使用終端機的能力。從商業角度講，需要能提供攜帶式終端機，其能在各種不同頻帶上操作，如在1500 MHz、1800 MHz、1900 MHz 、2·〇 GHz及2.45 GHz範圍内的頻帶。因此，需要在攜帶式終端機中採用能在此類複數個頻帶範圍内提供足夠增益及頻寬的天線。為了製作此種天線，已進行了許多嘗試。曰本專利專利案號第6-3753 1號揭露了一種包含内部寄生金屬桿的螺旋式天線。在此項專利中，藉由調整該金屬才干的位置可將天線調準為雙重諧振頻率。不過，該項設計頻見太窄，故不適用於蜂巢式通訊。雙頻、印刷式及單極天線已為人們所熟知，其中係利用紗土 'Τ、Λ —印刷式單極天線位置添加的一寄生條而達到雙重諧 χ °雖然這種天線具有足夠的頻寬用於蜂巢式通訊，但它仍⑺要添加寄生條。瑞典的Moteco ΑΒ公司已設計出一種 $ ® 配雙頻鞭狀天線及線圈天線，其中藉由調整線圈匹 _組件（丨/4波長用於900 MHz及1/2波長用於1800 MHz)而 (4) 1258246

達到雙重證振。這種天線具有較良好的頻寳 J y貝見及輻射性能，長度約為40 mm。為了減小攜帶式射頻終端機的尺寸，近丁水開始採用内建式天線。現在使用者一般希望天線處於隱蔽狀能。今人們採用各種不同的天線貼片，無論其是否含有寄生一件。目前最常用於行動電話的内建式天線是所謂的平面倒^ 型天線（planar inverted-F antennas ; PIFA)。採用此名 θ 大為天線輪廓看上去就像字母F旋轉了 9〇度角。此類天線饋送點及接地。若附近有一或多個寄生元件，則其可2接地或與地線介電隔離。如上所述，PIFA天線可以裝在如行動電話之類的射頻終端機天線内，其輪廓很小。但是隨著行動電話變得越來越小，PIFA天線的高度仍然是減小終端機尺寸的一個限制因素。傳統PIFA天線之幾何結構包括輻射元件、輻射元件所用的饋送接針、輻射元件所用的接地接針及通常配置在印刷電路板（printed cnxuit board ; PCB)上的接地基板。饋送接針及接地接針均與接地平面垂直，而輻射元件則係懸於接地平面之上’使接地平面覆蓋輻射元件之下的面積。但是此類天線的頻寬一般都相當小，約為丨〇〇 MHz的範圍。為了提高此種設計之天線的頻寬，輻射元件與pCB接地之間的垂直距離必須增加，亦即增加輻射元件置於pCB上方的高度。然而，如此並非人們所想要的變更，因為高度的增加使天線失去對小型通訊裝置的吸引力。解決此問題的一個方法是在天線與pCB之間添加介電元件，以使其間的 1258246 發明.說朝.繽賣. 電氣距離大於實際距離。予Ying等人的美國專利案號第6,326,92 1號揭露了一種内建式濤型天線’其包括一倒置的平面倒F型（P1FA)天線及曲折可生凡件，且頻寬較寬’以便於在複數個頻帶内通訊。一主要疋件置於通訊裝置基板上某一預定高度，該寄生元件則14主要天線元件置於相同基板上，且一端接地。該 P1FA之饋送接針接近該寄生元件的接地接針。該曲折寄生元件）、該主要天線之輕合會造成兩種諸振。這兩種譜振調整為彼此接近，從而實現包括DCS (Digital

System； PCS (Personal Communications

System;個人通訊系統）及1；1^1^頻帶在内更寬的諧振。广，〈、而，备開發有足夠頻寬以覆蓋所有Dcs、pcs和頻帶的射頻終端機，且同時要提供微型終端機時，先前技術中的天線設計仍將是一個限制因素。已知的各種解決方案主要為具有雙頻性能，如GSM + DCS。這需要在天線結 2下方有一接地平面。在某種程度上，距離越大，天線性能^好，而由於今曰的行動電話必須盡可能小而薄，所、、言是項矛盾。内建式天線所存在的一項更普遍問題是匕不僅頻見窄而且增録能遠不及傳統的外部天線，如某種短戴天線。因此’本發明的一項目的是克服上述與先前技術有關的缺h ’具體而τ ’是提供一平面天線結構，其適用於内建式天線1時又具有較寬的頻寬’使天線能在複數個頻帶 (6) 1258246 ___ 中操作。根據第一項觀點，端機的多頻帶射頻…目標係藉由一種用於射頻通訊終 ,, 、…衣置以實現，其包括一平整接地基板、具有射頻信號饋一土整寄生元件。t亥主要：一千整主要輻射70件以及-平面，其中該主要輻射彼射凡件與該接地基板係處於相同平基板之-邊緣向外伸I❸—細長部分呈L型從該接地邊緣的方向伸展。该L型之較長段實質上沿平行於該 :好’該第-細長部分有一第一寬度，度。該第-部分心最=小於該第一寬度的第二寬有關，而該第—及第：：：係與-第-射頻波長區的諧振的交互作用…第二分的總長則係利用與該寄生元件該平整寄生元件^ 長區的错振有關。接地基板之-電:1連::^^ 天線元件的該第:伸’且係實質上與該主要整寄生元件進-步包:二項具體實施例中，該平基板之—電性連接型寄生元件，其從與該接地元件平…广向外延伸’且係實質上與該第—寄生 Γ:广要輕射元件最好係與該接地基板介電隔離。在一項較佳具體實施财，該主曲折狀，且該第一寬度最好㈣輪二部分為凡又取灯馮β弟一見度的至少 :項具體實施例中，該第—寬度為該k寬度的至°少10倍根據第二項觀點’本發明之目的藉由—種用於多頻帶射 -10 - 1258246 钥辕氧 ⑺ 頻通訊的通訊終端機來實現，其包括一休^ . y卜叙、一使用者衿入與輸出介面以及該外殼中之一内建式* φ狀 w 、尺綠牧置，該天吃裝置包括-平整接地基板、具有射頻信號饋送點的_平: 主要轉射元件以及一平整寄生元件。該主要輕射元件^ 接地基板係處於相同平面，其中該主I1 — 人戈羯射元件的一第— 細長部分呈L型從該接地基板之—邊缕 ~ 义、、豪向外伸展，該L型夕較長段實質上沿平行於該邊緣的方向伸展。〈最好’該第一細長部分有一第—寬度，並延伸為一— 細長部分’該第二細長部分具有小於〃弟— … 亥罘一寬度的第二實度。該弟一部分的長度最好係與一見乐射頻波長區的咭括有關，而該等第一及第二部分的總長則係盥、長區的諧振有關。 /、弟一射頻波該平整寄生元件最好包括一第一L型寄生元件，接地基板之一電性連接點向外延伸，且係命二…亥天線元件的該第一部分平行。在：m要正可生疋件進一步包括一第型寄生元件。玄千基板之:電性連接點向外延伸，且係實質地凡件平仃。該主要輻射元件最好係與該可生在一項較佳具體實施财，該主要元件的^:電隔離。且取好疋该第一寬度為該第二寬 ^ 在一項具體f f & &的至少5倍大。 &男' 苑例中，該第一寬度為該第二6 倍大。 ~'見度的至少1 〇根據第三項觀月規點，本發明之目的係藉訊終端機的多# 種用於射頻通 J夕頻可射頻天線來實現，其、、估具有一射頻信 -11 - (8) I258246

t饋运點的一平整主輻射元件及一平整寄生元件，其中該天、、泉可藉由與該寄生元件的互連與一平整接地基板連接。 Λ主要幸田射元件係與該接地基板處於相同平面，其中該主要輻射凡件的一第一細長部分呈L型從該接地基板之一嗜緣向外伸展，該L型之較長段實質上沿平行於該邊緣的方2 伸展。 ]

根據第四項觀點，本發明之目的係藉由用於射頻通訊终端機的整合式多頻帶射頻天線及接地基板裝置來實現，其包括一平整接地基板、具有射頻信號饋送點的一平整主要轄射元：以及-平整寄生元件。$主要轄射元件與該接地土板ί丁、κ貝上處於相同平面，其中該主要輻射元件的一第、、.長邛刀王L型從该接地基板之一邊緣向外伸展，該l型之車又長段貫質上沿平行於該邊緣的方向伸展。 ::接地基板、該主要輻射元件及該寄生元件最好係由片辱電材料構成，而且在一項具體實施例中，它們係從

刷包路板上的金屬層钱刻而得。在—項特徵適用於上述一項觀點的具體實施例中，該接地基板係形成於一印刷路板H ’而該主㈣射元件及寄生元件則係形成 / ί7刷私路板的另一層上 '然而，特別與習知的設形成對照的是’該接地基板及天線係實f上處於相同平上。 "'上平行此處意即：該轄射元件的較長段與該接地基反的邊緣之間的距離對該較長段的整個延伸段而言基本上為恆量，該恆量在生產方法規定的精度範圍内。土 -12 - (9)l258246 凝聰說嗦纘蔑 A各彳> 明城魏:十:丨賴夭q A計的裝.J π射養終_機 Μ ], ^τ：· i：^ ^ ft' ^ SH·； -d ：·.ιι -j*j f：； fc；(- ^ -,；-t .tT” 4 ’/丨i f!動式筹瑞機龜如隱定 •«•J；!«： ^q, ^ l，,:,> tL 1?, ;r % "K s ^ ^ ：|| ^ 3! ^ If ^ PDA (Persoiii! D:igital Aj.^.sti.iits· ； 1i«t ,,^ 理）、車·:1武:If頻適·紙1置A鉍，•以 ^ ^ · -^：kss L〇Qi, Αγ^,. Nrlwork ； ^ fil ^ ^ ^ } f i|. ..ft Λ it . 擧^ m遍"此外B由於Λ種Λ ”所α射爾||: :_μ幾一調應遞解爲_亂麵觀岛X式·;茂·绳，例如桌上.璧電_、印爾翁頻.逯訊顧墓41卜._或與美現 4包打^ ίι舛叫邛 + X C Θ ;i A .也基逯舎。A此，屮頻終端 31 m籠、屯f萬W: 事太 uots. :;. ΪΙ 人數 Μ A,在 WI..., A ]S|

Ί1 H i| in # 於行動通;:;丨:1 ~ e t七句通（Λ的忤 η % Ml.茸贱军，健零魏備二射Sw站一趣操作。gr氣，擊然本变主要德籍由在行勤屯士中使用之貫例，以說明根據本發明之天線設計的結構和 :鉍，但是不應認為不可在上述以外其他類型之射頻終端機中使用本發明之天線。此外，需要強調的是，在本說明及附隨申請專利範圍中所用的包括或包含一詞，表示包含之特徵、元件或步驟，絕不能解釋為排除所述以外之其他特徵、元件或步驟。

成家較大的行動電話生產薇商如易立信（Ericsson)⑧及諾基亞（Nok〗a)®已推出了用於蜂巢式通訊網路的行動電話，並採用内建式天線進行雙頻及三頻操作。此處所謂内建式 ’思即天線係安裝在行動電話内部，或緊靠其外殼或外框 -13 - 1258246

(10) 處而無凸出部分。平面倒F型天線的原理已在上文作了簡述。雖然具體實施方式不同，但其基本上都具有以下特徵： -雙頻或三頻能力； -天線貼片平行於印刷電路板（PCB)，即，接地平面； •天線與PCB之間有空氣或些許介電材料； -尺寸約為長X寬X高=40X 18x 8 mm ;

-天線與PCB之間的距離（H)對於良好的VSWfl (v〇hage standmg wave ratl〇 ;電壓駐波比）及增益而言具有重要思義’此二平面之間的正常距離為7至1〇 mm ; 天線需要饋送及接地。

，本發明提供一種天線設計，它在天線結構下方無需接平面這樣就施製作極薄的產品。利用電腦模擬，已取了鸾人的良好效果。該等模擬係藉由公司銷售 IE3::具所執行。此工具採用力矩法(M〇ment Meth〇d); 、卞+夬方法，而且所獲模擬效果與圖6A及⑽（下面將進一步說明）中的原型測量密切相關。附圖說明天線的概念或設計，它包括天線結接地之間的關係及在射頻終端機中的導入方法 5亥天線設計之—項呈^廢貝”脰貝、％例的特徵為：個寄生元件沒右鈐…^ 謂运點很見而心。圖！說明了天線元件】，線12及一接地平面或接地图I中沾古由。哀接地平面20的長度圖中“度，最好係接近等於該多頻低射賴韻'^e 、天、、泉12所调準之」

低射賴#長的三分之_。接平I L = c/3f，的長度可計算如下 •14- 1258246 1 , 其中L為接地平面長度’ c為真空中的光速而f則為該射頻頻率。在一項貫例中，該較低頻帶為f = 9 Ο Ο Μ Η z，其中可計具出〗亥接地平面高度約為η cm。圖2表示圖1放大後的上部，它只顯示了接地平面2〇的— 部分。圖2中的天線包括幾個部分，並顯示根據上例的一項具體實施例，即調準為用於900 MHz的低頻帶。該天線的主要輻射元件包括一第一平整細長元件2，它從與接地平面2 0的上邊緣2 1相鄰的一位置4向外延伸。在所揭路的该較佳具體貫施例中，此細長元件彎曲9 Q度，使該天線元件1包括接地平面20在内的總長度盡可能短。該主要輻射/0件的饋送處為饋送點3，在基座4之上或其附近，該饋适點3與接地平面20的邊緣21相鄰，但與接地平面2〇介電隔離，例如以一間隙。細長兀件2的寬度大，在所述具體實施例中約為5 4出❿。_ 這種大寬度造成圖6A及6B所示的大頻寬。從位置4至端點〇較覓細長元件2的總長約為3 5 mm。在端點1 〇處，主要 &射兀件延伸成較長的曲折元件9，元件9比元件2的寬度小得多。端點10處的瓶頸造成的屏障根據較寬元件2的長度產发-譜振，而根據主要_射元件2、9從饋送點3處的位置4 至端點11的總長產生另一諧振。元件2與元件9的寬度比例，少為5: 1，而最好為1G]。因此這種比例關係對於獲得多頻帶性能來講十分重要。在沾^ 文在曲折部分9的端點1 1處，可加入另一幸I射元件與部分9谁并帝^ ^ 曰運仃i性互連，添加元件未在圖中 _示，即所謂的電容終端件。 -15 - I258246 (12) ---- 發明說钥繽頁寄生兀件5與接地平面2〇在接點7處相連並與主要天線元牛一平行σ亥第可生元件5的寬度接近1 mm並且離電性饋迗的天線元件2、9約1 mm。在所述具體實施例中，第一寄生元件5的總長約為2 1 1 mrn。另一較薄寄生元件6同樣在接點8處與接地平面連接，並與寄生兀件5平行延伸。在所述具體實施例中，該第二寄生

疋件6的約略長度為2丨mm。元件6的寬度及元件6與元件$ 之間的距離係分別比照元件5的寬度及元件5與元件2之間的距離。圖3表示配置用於多頻帶射頻通訊的蜂巢式行動電話3〇之具體實施例中的射頻通訊終端機。終端機3〇包括外框或外双°5，内含麥克風31形式的使用者音頻輸入及揚聲器32 形式的使用者音頻輸出，或一耳機接頭（圖中未顯示）。一組按鍵、按扭或類似物組成資料輸入介面33，可用以撥打電話’如先前技術之功能。資料輸出介面進一步包括顯示态j4 ’藉由熟諳此技術者所深知的方法用於顯示通訊資訊、地址明細表等。射頻通訊終端機3〇包括射頻收發電子元件（圖中未顯示），並包含外殼3 5中的内建式天線元件1，圖中天線元件由虛線表示，為一實質上平整之物。根據本發明’圖1中該天線元件1包括平整接地基板2〇、具有射頻信 5虎饋送點3的平整主要輻射元件2、9，及平整寄生元件5、6 4主要輻射元件2、9與接地基板介電隔離，並與該接地平面在相同平面上且相鄰。上述根據本發明之天線設計的其他特徵對於圖3之射頻終端機具體實施例自然同樣有效。 -16- 1258246 1 J) 發明說明縝頁圖4 °兒月本發明的另一項觀點。如上所述，參照圖1及圖2 天、、泉衣置1之天線12及接地平面2〇在相同平面上相鄰。並非該^線裝置的所有部分都在内部電性連接，如主要輻射元件2、9及接地平面20就沒有進行電性連接，但它們仍可能 I 1為早-的整合元件。或者，#地基板20及天線元件2 可位於一印刷電路板的不同層面’由電路板確定它們所在的平面。因此根據此項觀點，圖4表示射頻通訊終端機所 :的整合式多頻帶射頻天線及接地基板元件40。該整合式衣置40包括平整接地基板2Q、具有射頻信號饋送點3的平整 —要幸田射元件2、9及平整寄生元件5、6，其中該主要輻射一牛/、接地基板介電隔離並與該接地平面在相同平面上且 ^ °整合裝置40中所含元件2、9、5、6、2〇由下方之介土板41如PCBii接’其巾該PCB 41最好在其對側及視需要,其中間層裝載射頻終端機電子元件。根據本發明的此. 項觀點今，在—項具體實施例中接地基板20、主要輕射元件2 4 了生元件5、6由單片導電材料構成。在這樣的設計中可生兀件5、6與接地平面20之間的内部連接點7、8，最好僅由該寄生元件伸入接地平面2〇而形成並因而成為集成兀件。此外，饋送點3(見圖2)可以為主要⑽射元件：與㈣ 41上相關導線間的直接接觸點，其中無需輔助性天線接頭。在一項具體實施例中，签合式多頻帶射頻天線12及接地土一 k PCB 4 1的金屬層上钱刻而得，包括接地基板、主要輻射元件及寄生元件。攸圖4可看出，垂直箭頭表示天線…目對於接地平面糊 -17 - (14) 1258246 發明說钥繽翼 :置’其中箭頭的頂點表示天線裝置1的頂端，天線12即位於此頂端。圖5A及5B表示行動電話3〇由使用者八掉作時的 :例性講話位置。圖5A中行動電話採用普通方式設計成天線丨2位於電話30的頂部’亦即最靠近帶有揚聲器32的電話 J〇之從聽端。圖5β中行動電話係採用相反方式使用天線裝 f丨設計而成，其中天線丨2位於電話3〇的底部，亦即最靠近 I有麥克風31的電話3。之發話端。圖抑示行動電話㈣ ^用者A操作，使用者A將電話3〇握在其手5〇中。若天線12 的方向如圖5B所示，則使用者之手5〇會影響天線12之性能 ’而按照圖5A之設計，手所造成的影響报可能會較不明顯。圖6A_表示結合圖1及2說明的一項具體實施例中’天線设相VSWR性能，該天線的接地平面為丨1⑽，亦即為取低諸振頻率900 MHz波長的：分夕 ^ 刀之一。該等結果係採用夂二具’得自於採用手工製作的-原型。標記指向 Q圖中之-曲線，而每個標記處的頻率都顯示在各圖中。辑示頂部安裝式天線12的測量情況動電話3 0置於自由*問田订由工間（―Spaee;叫時測得的VSWR。 :角㈣記】至5所在的灰線代表圖5C所示的對話位置丁 p， —方向如圖5A所示。由於天線位於電話30的上部，所以天線丨2當然不會被手遮住。可差別’因為離手及頭4出曲線之間的細微碩很近造成天線】2的接地平面放大的。與上圖相反，圖6β表亦肋命1步认式天線12的測量情況，亦…舌“如圖5Β所示操作位置的方向黑線表示當行動電$3〇罢如^ 、上削目冋 m〇置於自由空間Fs，亦即沒有人體紐 -18 - 1258246

l5) 朝續頁I 織靠近天線時測得的VSWR。三角形標記丨至5所在的灰線代表如圖5c所示的對話位㈣，電話3〇的方向如圖5B所示見在天、.泉已局部或全部被手遮住。影響比圖6 A所示情況大得多’ FS與TP之間的差別也大得多。從VSwr來講，情況較好。

VSWR測置結果表明根據圖5八所得的天線方向效果及根據圖5B所得的天線方向效果都非常好。值得注意的是手肯定影響匹配。它給天線造成負擔並竊取部分能量，但頭離天線較遠因而功效很可能會好些。口此獲知確貫車父低 SAR (Specific Absorption Rate ;吸收率）的一個方法是將天線置於口邊而非耳邊，這是一個「倒置概念」，如圖5B所示。如上所述，經發現長度為丨丨⑽ ，即900 MHz波長三分之一的接地平面能提供最佳效果。也可採用其他長度。

還對增益進行了測試，而且測試表明同現今常見設計相比，增益性能良好。還在天線結構12後方與之平行的額外接地平面進行了實驗。採用距離為5 mm及1〇⑺爪進行了測試，接地平面自由懸掛或與PCB接地平面2〇相連。最佳效果得自於無任何額外接地平面，亦即採用本說明所提議的天線設計’天線倒置如圖5 B所示。尚未測試手對增益究竟有多大影響，因為每個人手持行動電話的方式都不相同。本發明取得了多種效果及優點。如圖6八及6B所示，從頻率角度來講已取得了多頻帶性能，它適合於AMPS、EG SM 、DCS、PCS、UMTS及BT。此外，每個頻帶上都有寬帶性 -19- (16)1258246 發明說朝繽頁能。與市場上產品相比，增益及功效也要好些。

天線1 2下然焦接地平面，否則就如同市場上内建式天線的普遍情況。内建式天線很小而且很薄。而且還可在生產中將帶有接地基板20的天線12及PCB 41 —起裝在元件40中，從機械角度溝，這樣會很堅固。天線結構可從p C β直接蝕刻而得。天線無需接地，而只有寄生元件5、6需要接地。該設計還能提供低成本生產程序，因為無需天線接頭，在這種情況下天線裝置1可由金屬（如銅）薄片製成。由於天線裝置1倒置，所以可獲得很低的SAR。但是重要的一點是：使用者A需明白該如何適當地手持行動電話。所提議的設計沒有一般概念上的天線體積，因為至接地平面的高度為零。因而可以製成很薄的行動電話3〇。天線 12的面積接近4 lx 20 mm，蝕刻在PCB上較佳。天線12包含 2個寄生元件5、6，它們與主要天線結構2平行而且相互^ 行。匕們不呈曲折狀因此沒有任何電容端負荷。

前文已講述本發明之原理、較佳具體實施例及操作方式。但是’本發明不應理解^限於上述特定具體實施例: 例如’雖然本發明之天線首先被看作㈣器，但熟知技術人士應明白本發明之天線還可用作感測器，用於 : 頻率的資訊。同理’不同元件的尺寸因具體應用而異二此，上述具體實施例應視為具有說明性而非限制性，應瞭解的是熟諳此技術者可在而且 “肢芦、例中靈活運用，同日叮不脫離下述申請專利範圍所規明 “的本發明之範圍。 -20 - 1258246

發明說稱繽.買. 月之較佳具體實施例說明，應 ’其中：員具te貫施例之多頻帶射頻天藉由參考附圖的上述本發可明白本發明之特徵及優點圖1表示根據本發明的一線元件，圖2表示根據圖1對天線裝圖3表不根據本發明的一的通訊終端機； ^進行局部放大的情況；項具體實施例而採用天線設計圖4表示根據本發明的一項呈卿餘貝一肢貝、％例之整合式多頻册射頻天線及接地基板裝置；人▼ 圖5A至5C表示根據圖3之通訊終端機的使用；圖6A為根據圖5A之本發明操作中天線設計的電壓駐波比（voltage standing wave mi〇 ; Vswr)特性；以及圖6B為根據圖5B之本發明操作中天線設計的VSWr特性。圖式代表符號說明寸。 1 天線裝置 2 主要輻射元件 3 饋送點 4 基座 5 寄生元件 6 寄生元件 7 互連 8 互連 9 主要輻射元件 10 端點 (18) 發明說明繽頁天線接地平面上部邊緣行動電話麥克風揚聲器資料輸入介面顯示器外框或外殼整合式多頻帶射頻天線及接地基板裝置介電基板手使用者 -22 -

Claims

1258246 拾、申請專利範屬 1 . 2. 種；射頻通成終端機之多頻帶射頻天線裝置（1 ) :其包括一平整接地基板(2〇)、具有-射頻信號饋送點 Ο)的平整主要輻射元件（2、9)以及一平整寄生元件（5 、6):,其特徵為：該主要輻射元件與該接地基板係處於才口目同平®其中该主要輪射元件之-第-細長部分（2) 呈一 L型從該接地基板之一邊緣（21)向外伸展，該l型元件之較長段則實質上沿平行於該邊緣的方向伸展。 :申二專利範圍第1項之多頻帶射頻天線裝置，其特徵為.该弟一細長部分⑺有一第一寬度，並延細長部分⑼，其具有小於該第—寬度之—第二寬声。-如申請專利範圍第2項之多頻帶射頻天線裝置，二為：該第一部分的長度係與-第-射頻波長的譜振有問，而該等Ρ㈣二部分的總長則係與—第二 2 的諧振有關。 I皮長 4. 如申請專利範圍第;(項之多頻帶射頻天線裝置為：該平整寄生元件包括一第一 L型寄生元件(5)= 與该接地基板之一電性連接點⑺向外延伸，且係實^ 與该主要天線元件的該第一部分平行。、貝上 ^申請專利範圍第4項之多頻帶射頻天線裝置為：該平整寄生元件包括一第二L型寄生元件(6):、= 與该接地基板之一電性連接點⑻向外延伸，質2 與該第一寄生元件（5)平行。貝上如申請專利範圍第1項之| μ俄 6.

1258246 為·該主要輪射元件與該接地基板係介電隔離。 7. 如申請專利範圍第2項之多頻帶射頻天線裝置，其特徵為：該第二部分（9)呈曲折狀。 8. 如申請專利範圍第2項之多頻帶射頻天線裝置，其特徵為：該第一寬度係至少為該第二寬度之5倍大。 9. 如申請專利範圍第2項之多頻帶射頻天線裝置，其特徵為：該第一寬度係至少為該第二寬度之1 0倍大。 1 〇.如申請專利範圍第丨項之多頻帶射頻天線裝置，其特徵為：該接地基板的長度約為該天線裝置所調準之一射頻頻帶波長的三分之一。 1 1. 一種用於多頻帶射頻通訊之通訊終端機（30)，其包括一外殼（3 5)、一使用者輸入（31、33)及輸出（32、34)介面，且在該外殼中有一内建式天線裝置（1 )，其包括一平整接地基板（2 0)、具有一射頻信號饋送點（3)的一平整主要輻射元件（2、9)以及一平整寄生元件（5、6)，其特徵為：該主要輻射元件係與該接地基板處於相同平面，其中該主要輻射元件的一第一細長部分（2)呈一 L型從該接地基板之一邊緣（2 1)向外伸展，該L型之較長段則實質上沿平行於該邊緣的方向伸展。 12.如申請專利範圍第1 1項之通訊終端機，其特徵為：該第一細長部分（2)有一第一寬度，並延伸成一第二細長部分 (9)，其具有小於該第一寬度之一第二寬度。丨3.如申請專利範圍第12項之通訊終端機，其特徵為：該第一部分的長度係與一第一射頻波長的諧振有關，而該等 1258246 專刹範圍繽買第一及第二邱八从 4刀的總長則係與一第二射頻有關。 H皮長的諧振 1 4.如申請專利— 把圍弟1 ]項之通訊終端機，复整寄生元件包衽..τ _ ^ ”锊破為：該平十匕括一弟一 L型寄生元件（5)，复基板之一恭丨 ’、处Ή該接地兒性連接點（7)向外延伸，且係實質天線元件的該第一部分平行。 …與該主要 1 5.如申。月專利範圍第14項之通訊終端機，复整窬峰开彼6 h ，、和城為：該平儿件包括一第二L型寄生元件（6)，Aau 基板之一雷w 〜《與該接地兒性連接點（8)向外延伸，且係實柄寄生元件（5)平行。、貝上與該第一其特徵為：該主其特徵為：該第其特徵為：該第其特徵為：該第其特徵為：該接 16. 士申。月寸利範圍第11項之通訊終端機要輻射凡件與該接地基板係介電隔離 17. 如申請專利範圍第12項之通訊終端機二部分（9)呈曲折狀。 18. 如申請專利範圍第12項之通訊終端機一寬度係至少為該第二寬度之5倍大。 19·如申請專利範圍第12項之通訊終端機一寬度係至少為該第二寬度之】0倍大 2 0.如申請專利範圍第1 1項之通訊終端機丹士、地基板的長度約為該天線裝置所調準寸试為.忒接長的三分之一。 —射頻頻帶波一種用於一射頻通訊終端機之多頻帶射頻包括具有一射頻信號饋送點（3)的一平軟、天線（12)，其 (2、9)以及一平整寄生元件(5 :主要輻射元件其特徵為：該天線 21 1258246

T'j m ’、卞曲接地基板（20)連捲，使該主要輻射元件與該接地基板處於相同平面，主要輻射元件之一第一細長部，、甲板之-邊緣⑴）向外伸展，該‘，—該接地基行於該邊緣的方向伸展。長段則實質上沿平 ’-2. -種用於-射頻通訊终端機之整合式多頻帶射及接地基板裝置（4〇)，包括、、厂七& 、匕括一平整接地基板（？〇)、呈有射頻信號饋送點（3)的一平整反(一）具 -平整寄生元件(5、6)，1特，二‘射兀件(2、9)以及與該接地基板實質上處於相同平面件的一第一細長部分（2)呈一 L型彳^垃I。玄主要轉射兀 (9 n ^ ^ p t攸5亥接地基板之一邊緣 (-1)向外伸展，該L型之較長段遺緣的方向伸展。、貝貝上》口平行於該邊緣 23. 如申請專利範圍第22項之地基板裝置，其特徵為…“二式夕頻“"員天線及接士政為·该接地基板、該主- π 及该寄生元件係由一罝Η々、旨+ 王要輻射兀件 24. 如申社奉η $片之導電材料所構成。甲占月專利祀圍第22項之地基板裝置，苴特σ式夕頻π射頻天線及接及該寄生元件該接地基板、該主要韓射元件而成。由一印刷電路板⑼上的—金屬層钱刻 5.如申請專利範圍第地基板裝置，复待作：之主合式多頻帶射頻天線及接路板⑷)的一層上.該接地基板係形成於-印刷電係形成於該印刷電 '射兀件及该寄生元件則 Ν兒路板的另一層上。 1258246

2 6.如申請專利範圍第22項之整合式多頻帶射頻天線及接地基板裝置，進一步包括如申請專利範圍第2至9項之任一特徵。