TWM547192U

TWM547192U - 多頻天線

Info

Publication number: TWM547192U
Application number: TW106205891U
Authority: TW
Inventors: 邱奕霖
Original assignee: 中磊電子股份有限公司
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2017-08-11
Also published as: CN206650166U

Description

多頻天線

本創作係指一種多頻天線，尤指一種可提供多模態共振的多頻天線。

天線係用來發射或接收無線電波，以傳遞或交換無線電訊號。一般具無線通訊功能的電子產品通常透過內建的天線來存取無線網路。因此，為了讓使用者能更方便地存取無線通訊網路，理想天線的頻寬應在許可範圍內盡可能地增加，而尺寸則應盡量減小，以配合可攜式產品體積縮小的趨勢，將天線整合入可攜式產品中。再者，隨著多頻段應用需求的日益增加，因此如何在有限面積下，提供適用於多頻應用的天線，也就成為業界所努力的目標之一。

因此，本創作主要目的之一即在於提供一種可提供多模態共振的多頻天線，以滿足多頻與多模態的通訊系統需求。

本創作提供一種多頻天線，包含：一饋入部，用來饋入一射頻訊號；一第一輻射體，包含一第一共用支臂及一第一支臂，該第一共用支臂的一第一端電性連接於該饋入部，一第二端電性連接於該第一支臂；一第二輻射體，包含一第二共用支臂及一第二支臂，該第二共用支臂的一第一端電性連接於該饋入部，一第二端電性連接於該第二支臂；以及一第三輻射體，電性連接於該饋入部，該第一輻射體及該第二輻射體，包含：該第一共用支臂；該第二共用支臂；以及一連接臂，該連接臂的一第一端電性連接於該第一共用支臂的一第二端，該連接臂的一第二端電性連接於該第二共用支臂的一第二端，以及該第一共用支臂、該第二共用支臂以及該連接臂形成一迴圈結構。

基於上述架構下，本創作多頻天線可激發出多個共振模態，而可滿足多頻與多模態的通訊系統需求。

第1圖為本創作實施例的多頻天線1的示意圖。多頻天線1包含有一饋入部10、輻射體12、14以及16。饋入部10設有一饋入點100與一接地點102。饋入點100電性連接於輻射體12，用來饋入射頻訊號。接地點102電性連接於輻射體16。因此，如第1圖所示，+號表示射頻訊號饋入時的負載端，-號表示射頻訊號饋入時的接地端。此外，饋入點100另電性連接於一訊號源的訊號端（未繪示圖中）。接地點102另電性連接於一訊號源的接地端（未繪示圖中）。例如，饋入點100可藉由電性連接於一同軸傳輸線的中心導線（未繪示圖中）以連接至訊號源的訊號端。接地點102可藉由電性連接於同軸傳輸線的外層接地導體（未繪示圖中）以連接至訊號源的接地端。

輻射體12包含有一共用支臂120以及一支臂122。輻射體12透過共用支臂120電性連接於饋入部10的饋入點100。共用支臂120的一端電性連接於饋入部10的饋入點100，且共用支臂120的另一端電性連接於支臂122。如第1圖所示，共用支臂120包含有共用分段1200、1202以及1204。共用分段1200電性連接於饋入部10的饋入點100，並由饋入部10朝＋X方向延伸。共用分段1202電性連接於共用分段1200，並由共用分段1200朝＋Y方向延伸。其中X方向垂直於或大致垂直於Y方向。共用分段1204電性連接於共用分段1202，並由共用分段1202朝＋X方向延伸，且共用分段1204的另一端電性連接於支臂122。支臂122包含有分段1220、1222以及1224。分段1220電性連接於共用支臂120的共用分段1204，並由共用分段1204朝＋Y方向延伸。分段1222電性連接於分段1220，並由分段1220朝＋X方向延伸。分段1224電性連接於分段1222，並由分段1222朝－Y方向延伸。

輻射體14包含有一連接臂140以及共用支臂120以及160。輻射體14透過連接臂140、共用支臂120以及共用支臂160形成一迴圈結構。連接臂140包含有分段1400、1402、1404、1406及1408。分段1400電性連接於於共用支臂120的共用分段1204，由共用分段1204朝＋X方向延伸。分段1402電性連接於分段1400，由分段1400朝－Y方向延伸。分段1404電性連接於分段1402，由分段1402朝－X方向延伸。分段1406電性連接於分段1404，由分段1404朝＋Y方向延伸。分段1408電性連接於分段1406，從分段1406朝＋X方向延伸，並連接至共用支臂160以透過共用支臂160電性連接於饋入部10的接地點102。如此一來，輻射體14的連接臂140、共用支臂120以及共用支臂160將圍成封閉的迴圈框體結構。其中，共用支臂120為輻射體12與輻射體14共用的一部分。

輻射體16包含有共用支臂160以及一支臂162。輻射體16透過共用支臂160電性連接於饋入部10的接地點102。如第1圖所示，共用支臂160的邊緣1600的一端電性連接於饋入部10的接地點102，並由饋入部10朝－X方向延伸。共用支臂160的的邊緣1600的另一端電性連接於輻射體14的分段140。共用支臂160的邊緣1602電性連接於支臂162。也就是說，輻射體14的分段140與饋入部10的接地點102分別電性連接於共用支臂160同一邊緣上的不同端點，且輻射體14的分段140與支臂162的分段1620分別電性連接於共用支臂160的不同邊緣上。支臂162包含有分段1620以及1622。分段1620電性連接於共用支臂160的邊緣1602，並由共用支臂160朝－X方向延伸。分段1622電性連接於分段1620，並由分段1620朝－Y方向延伸。其中，共用支臂160做為輻射體14與輻射體16共用的一部分。

於一實施例中，輻射體14的連接臂140在X方向上的長度與連接臂140在Y方向上的寬度的比值可介於1/4至4之間。舉例來說，如第2圖所示，輻射體14的連接臂140的分段1404沿X方向的長度L1，連接臂140的分段1404沿Y方向的寬度W1，連接臂140的分段1402沿Y方向的寬度W2，連接臂140的分段1400沿Y方向的寬度W3。若連接臂140的分段1404、1402以及1400沿Y方向的寬度W1、W2以及W3的總和為總和值SUM（即SUM＝W1+W2+W3）。連接臂140的分段1404在X方向上的長度L1與總和值SUM的比值可介於1/4至4之間（即L1/SUM＝1/4～4）。同樣地，輻射體14的連接臂140的分段1404沿X方向的長度L1與連接臂140的分段1404、1406以及1408沿Y方向的寬度的總和值的比值可介於1/4至4之間。舉例來說，L1/SUM＝4。

於一實施例中，共用支臂120的電流路徑長度C1（即，從饋入部10至共用支臂120與分段1220、1400的連接處的電流路徑長度）與輻射體14的連接臂140的分段1404沿X方向的長度L1的比值可介於1/5至1/3之間（即C1/ L1＝1/5～1/3）。例如，C1/ L1＝1/4。共用支臂160的電流路徑長度C2（即，從饋入部10至共用支臂160與分段1408、1620的連接處的電流路徑長度）與輻射體14的連接臂140的分段1404沿X方向的長度L1的比值可介於1/6至1/4之間（即C2/ L1＝1/6～1/4）。例如，C2/ L1＝1/5。

於一實施例中，輻射體12及16可分別視為射頻訊號所對應的四分之一波長共振結構體，而輻射體14可為射頻訊號所對應的一個波長共振結構體。通過多頻天線1的輻射體12、14以及16可以分別產生多個共振模態。舉例來說，多頻天線1可操作於Wi-Fi無線通訊的操作頻段。例如，多頻天線1可操作一第一頻段與一第二頻段，第一頻段可介於2.3GHz～2.7GHz，第二頻段可介於5.1GHz～5.8GHz，但不以此為限。於一實施例中，透過輻射體12及16可共振出對應於第一頻段的一第一共振模態，輻射體12及16所提供電流路徑的長度可等於第一頻段所對應的射頻訊號的二分之一波長。透過輻射體14可共振出對應於第二頻段的一第二共振模態，輻射體14所提供電流路徑的長度可等於第二頻段所對應的射頻訊號的一個波長長度。透過輻射體12、14及16可共振出對應於第二頻段的一第三共振模態，輻射體12、14及16所提供電流路徑的長度可等於第二頻段所對應的射頻訊號的二分之三波長，藉此可達到多模態或多頻操作的效果。

第3圖與第4圖分別為第1圖的多頻天線1的反射係數的實施例示意圖。如第3圖所示，多頻天線1產生涵蓋於第一頻段（2.3GHz～2.7GHz）的第一共振模態。如第4圖所示，多頻天線1產生涵蓋於第二頻段（5.1GHz～5.8GHz）的第二共振模態與第三共振模態，並且提供了寬廣的輻射頻寬。因此，多頻天線1所產生的共振模態可符合Wi-Fi無線通訊系統的需求，進而達成多模態與多頻操作的效果。

另一方面，電子裝置的電路板與其所應用到的天線之間的天線距離，往往很容易影響天線的效率。請參考第5圖至第7圖，第5圖為本創作實施例的多頻天線1與電路板PCB的示意圖。第6圖與第7圖分別為本創作實施例的多頻天線1在不同間隔距離下的反射係數的示意圖。舉例來說，如第5圖所示，假設多頻天線1被應用於一電子裝置，其中多頻天線1可設置於長度與寬度分別為39毫米與6.5毫米（39mmX6.5mm）的基板上，而電子裝置的電路板PCB與多頻天線1之間的距離為D。如第6圖所示，反射係數S11隨著距離D而改變，在電路板PCB與多頻天線1之間的距離D為5毫米時，多頻天線1在2.4GHz頻段的反射係數S11仍可達到-7dB以下，而表現了優異的輻射特性。如第7圖所示，多頻天線1在5.1GHz至5.8GHz頻段中的兩共振模態的反射係數S11也皆低於-7dB，同時也具有優異的輻射特性。此外，如第7圖所示，在較低頻的共振模態中，距離D越大，則其反射係數S11越大。在較高頻的共振模態中，距離D越大，反射係數S11越小。在此情況下，隨著距離D的改變，兩共振模態的反射係數會有彼此消長的變化（trade-off effect）而達成穩定頻寬。簡言之，本創作實施例的多頻天線1確實可達到多頻帶與多模態操作，並且也符合寬頻操作特性以及實際系統設計的需求。

值得注意的是，本領域具有通常知識者可據以修飾變化，而不限於上述實施例。舉例來說，多頻天線1不僅可應用於Wi-Fi無線通訊技術規定的頻率範圍，多頻天線1亦可應用於其他無線通訊技術規定的頻率範圍，例如長期演進（Long Term Evolution，LTE）無線通訊系統、第三代（3rd-Generation，3G）行動通訊系統規定的頻率範圍。此外，上述關於輻射體12、14以及16的分段方式僅為便於說明，各輻射體也可為一體成型，而不限於此。

綜上所述，本創作的多頻天線可激發出多個共振模態而達到多頻帶與寬頻操作，進而滿足多頻與多模態的通訊系統需求。

1‧‧‧多頻天線
10‧‧‧饋入部
100‧‧‧饋入點
102‧‧‧接地點
12、14、16‧‧‧輻射體
120、160‧‧‧共用支臂
1200、1202、1204‧‧‧共用分段
122、162‧‧‧支臂
1220、1222、1224、1400、1402、1404、1406、1408、1620、1622‧‧‧分段
140‧‧‧連接臂
1600、1602‧‧‧邊緣
C1、C2‧‧‧電流路徑
D‧‧‧距離
L1‧‧‧長度
M1、M2、M3‧‧‧頻率
PCB‧‧‧電路板
W1、W2、W3‧‧‧寬度
X、Y‧‧‧方向
+‧‧‧負載端
-‧‧‧接地端

第1圖與第2圖分別為本創作實施例的多頻天線的示意圖。第3圖與第4圖分別為第1圖所示的多頻天線的反射係數的示意圖。第5圖為本創作實施例的多頻天線與電路板的示意圖。第6圖與第7圖分別為本創作實施例的多頻天線在不同間隔距離下的反射係數的示意圖。

1‧‧‧多頻天線

10‧‧‧饋入部

100‧‧‧饋入點

102‧‧‧接地點

12、14、16‧‧‧輻射體

120、160‧‧‧共用支臂

1200、1202、1204‧‧‧共用分段

122、162‧‧‧支臂

1220、1222、1224、1400、1402、1404、1406、1408、1620、1622‧‧‧分段

140‧‧‧連接臂

1600、1602‧‧‧邊緣

X、Y‧‧‧方向

Claims

一種多頻天線，包含：一饋入部，用來饋入一射頻訊號；一第一輻射體，包含一第一共用支臂及一第一支臂，該第一共用支臂的一第一端電性連接於該饋入部，一第二端電性連接於該第一支臂；一第二輻射體，包含一第二共用支臂及一第二支臂，該第二共用支臂的一第一端電性連接於該饋入部，一第二端電性連接於該第二支臂；以及一第三輻射體，電性連接於該饋入部、該第一輻射體及該第二輻射體，包含：該第一共用支臂；該第二共用支臂；以及一連接臂，該連接臂的一第一端電性連接於該第一共用支臂的該第二端，該連接臂的一第二端電性連接於該第二共用支臂的該第二端，其中該第一共用支臂、該第二共用支臂以及該連接臂形成一迴圈結構。
如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該第一共用支臂包含：一第一共用分段，電性連接於該饋入部，由該饋入部朝一第一方向延伸；一第二共用分段，電性連接於該第一共用分段，由該第一共用分段朝一第二方向延伸，其中該第一方向垂直於該第二方向；以及一第三共用分段，電性連接於該第二共用分段，由該第二共用分段朝該第一方向延伸，其中該第三共用分段的一第一端電性連接於該第二分段，一第二端電性連接於該連接臂的該第一端。
如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該第二共用支臂的一第一邊緣的一端電性連接於該饋入部，另一端電性連接於該連接臂的該第二端。
如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該第一支臂包含：一第一分段，電性連接於該第一共用支臂的該第二端，由該第一共用支臂朝一第二方向延伸；一第二分段，電性連接於該第一分段，由該第一分段朝一第一方向延伸，其中該第一方向垂直於該第二方向；以及一第三分段，電性連接於該第二分段，由該第二分段朝該第二方向的反向延伸。
如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該饋入部電性連接於該第二共用支臂的一第一邊緣，該第二支臂包含：一第四分段，電性連接於該第二共用支臂的一第二邊緣，由該第二共用支臂朝一第一方向的反向延伸；以及一第五分段，電性連接於該第四分段，由該第四分段朝一第二方向的反向延伸，其中該第一方向垂直於該第二方向。
如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該連接臂包含：一第六分段，電性連接於該第一共用支臂的該第二端，由該第一共用支臂的該第二端朝一第一方向延伸；一第七分段，電性連接於該第六分段，由該第六分段朝一第二方向的反向延伸，其中該第一方向垂直於該第二方向；一第八分段，電性連接於該第七分段，由該第七分段朝該第一方向的反向延伸；一第九分段，電性連接於該第八分段，由該第八分段朝該第二方向延伸；以及一第十分段，電性連接於該第九分段，由該第九分段朝該第一方向延伸，該第十分段的一第一端電性連接於該第九分段，以及該第十分段的一第二端電性連接於該第二共用支臂。
如申請專利範圍第6項所述的多頻天線，其中該連接臂的該第六分段沿該第二方向的寬度、該連接臂的該第七分段沿該第二方向的寬度與該連接臂的該第八分段沿該第二方向的寬度的總和等於一第一總和值，且該連接臂的該第八分段沿該第一方向的長度與該第一總和值的比值介於1/4至4之間。
如申請專利範圍第6項所述的多頻天線，其中該第一共用支臂的電流路徑長度與該連接臂的該第八分段沿該第一方向的長度的比值介於1/5至1/3之間。
如申請專利範圍第6項所述的多頻天線，其中該第二共用支臂的電流路徑長度與該連接臂的該第八分段沿該第一方向的長度的比值介於1/6至1/4之間。