TWI458175B - 三頻天線 - Google Patents

Description

三頻天線

本發明涉及一種天線，尤其涉及一種平面式三頻天線。

隨著無線通訊技術、資訊處理技術之迅速發展，行動電話、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)等攜帶型無線通訊裝置競相湧現，進入到千家萬戶，使消費者可隨時隨地享受到高科技帶來之種種便利，使得該等攜帶型無線通訊裝置已成為現代人日常生活不可缺少之一部分。

該等無線通訊裝置之中，用來發射、接收無線電波以傳遞、交換無線電資料訊號之天線裝置，無疑成為無線通訊裝置中最重要之元件之一。單頻天線裝置一般不易滿足人們對多頻段無線通訊裝置之需求，越來越多消費者希望其使用之無線通訊裝置可於GSM900/DCS1800與WLAN2450通訊系統中使用。然，因其操作於不同頻帶之範圍內，理論上應有二個天線分別對應其中，但如此將大大增加天線裝置之生產成本，亦增加了天線裝置之體積，從而佔據無線通訊裝置內很大一部分空間，不利於無線通訊裝置朝輕薄化方向發展之趨勢。

有鑒於此，有必要提供一種成本低廉，且佔據空間小之三頻天線。

一種三頻天線，其為一佈設於一絕緣基板上之平面式 天線，所述三頻天線包括一訊號饋線、一第一輻射體、一第二輻射體及一第一接地片，所述第一輻射體為一矩形環狀之片狀體，其一端固接於所述訊號饋線之末端；所述第二輻射體為三條相互平行設置之條形片狀體，其向外延伸形成於所述第一輻射體上並容置於該第一輻射體圍成之矩形空間內，與所述第一輻射體共用所述訊號饋線；所述第一接地片設置於所述訊號饋線之一側；所述三頻天線工作時，當訊號沿第一輻射體之路徑傳輸時，可得到一第一共振頻率；當訊號沿第二輻射體之路徑傳輸時，可得到一第二共振頻率；當訊號沿所述第一輻射體及第二輻射體之路徑傳輸時，可得到一第三共振頻率。

相較於習知技術，所述三頻天線採用平面結構，整體體積非常小，使得該三頻天線不會佔用到無線通訊裝置內之機構配置空間，以利於無線通訊裝置之薄形化。所述三頻天線成本較低，於工作時可產生三個共振頻率，增加了所述三頻天線之頻寬，使得該三頻天線之頻寬範圍可以涵蓋到GSM900、DCS1800及WLAN2450三個通訊系統。

請參閱圖1，本發明三頻天線30為一採用共平面波導方式饋入訊號之平面式天線，其佈設於行動電話、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)等攜帶型無線通訊裝置(圖未示)內之一絕緣基板10上，用以發射、接收無線電波以傳遞、交換無線電資料訊號。所述基板10為一由玻璃纖維製成、相對介電常數(permittivity)約為4.4、正切損 耗常數(loss tangent)約為0.02以及厚度約為1.6mm之矩形板狀體。於本實施例中，該三頻天線30由銅材質採用雕刻印製方法形成於該基板10上。

請一併參閱圖2，所述三頻天線30包括一訊號饋線31、一第一輻射體33、一第二輻射體35、一第一接地片36及一第二接地片37。所述訊號饋線31為一長度約為14mm、寬度約為2.4mm之大致矩形之片狀體。所述第一輻射體33為一寬度約為2mm、總長度約為第一共振頻率900MHz之四分之一波長之大致矩形環狀之片狀體，其一端與所述訊號饋線31之末端相連接，另一端為平行於所述訊號饋線31設置之自由端。

所述第一輻射體33包括依次順序連接而成之一第一輻射臂331、一第二輻射臂332、一第三輻射臂333及一第四輻射臂334。於本實施例中，所述第一輻射臂331沿垂直於所述訊號饋線31方向固接於該訊號饋線31之末端並位於該訊號饋線31之一側，該第一輻射臂331之長度尺寸約為20mm。所述第二輻射臂332之長度尺寸與第四輻射臂334之長度尺寸相當，均約為18mm。所述第三輻射臂333之長度尺寸約為26mm。所述第四輻射臂334為一平行於所述訊號饋線31及第二輻射臂332設置之自由端，該第四輻射臂334之末端與所述第一輻射臂331之起始端相對間隔設置，並位於該訊號饋線31之另一相對側。

所述第二輻射體35為三條相互平行設置之條形片狀體，其沿平行於所述第一輻射臂331方向相互間隔地向外 延伸形成於所述第二輻射臂332上，並容置所述第一輻射體33圍成之矩形環狀空間。第一輻射體33與第二輻射體35共用所述訊號饋線31。所述第二輻射體35之每一條形片狀體之長度尺寸約為20mm，寬度尺寸約為2mm，其相互之間間隔之距離約為2mm。

所述第一接地片36及第二接地片37均大致呈矩形片狀，其分別相對間隔設置於所述訊號饋線31之相對兩側。所述第一接地片36與訊號饋線31之間之距離可以調節，從而於一定程度上調節所述三頻天線30之第三共振頻率，以得到最佳之第三共振頻率。於本實施例中，所述訊號饋線31與所述第一接地片36及第二接地片37之間間隔之距離均約為0.3mm。所述第一接地片36之左側面與所述第一輻射體33之第二輻射臂332之左側面之間之間隔距離約為4mm。

所述三頻天線30工作時，射頻訊號自訊號饋線31進入後，可分別沿所述三頻天線30之第一輻射體33及第二輻射體35傳輸並分別獲得不同長度之傳播路徑，產生不同訊號。當訊號沿所述第一輻射體33之路徑傳輸時，可以得到第一共振頻率900MHz，此時，所述三頻天線30可於GSM900系統下工作。當訊號沿所述三頻天線30之第二輻射體35之路徑傳輸時，可以得到第二共振頻率1800MHz，此時，所述三頻天線30可於DCS1800系統下工作。當訊號沿所述第一輻射體33及第二輻射體35之路徑傳輸時，可以得到一第三共振頻率2450MHz，此時，所述三頻天線 30可於WLAN2450下工作。從而使得該三頻天線30能滿足分別於GSM900、DCS1800及WLAN2450三個頻段下進行工作之要求。

請參閱圖3，所示為所述三頻天線30於模擬軟體檢測下及實際測量下獲得之返回損失(return loss,RL)測量結果比較示意圖。由圖3可以看出，於測試過程中，所述三頻天線30於頻率為900MHz、1800MHz及2450MHz附近分別得到一個共振頻率，且實際測量下獲得之返回損失(return loss,RL)測量結果與模擬軟體檢測下測得之預定返回損失(return loss,RL)測量結果非常接近，符合設計要求。故，所述三頻天線30工作時之頻寬範圍可涵蓋GSM900、DCS1800及WLAN2450三個通訊系統之頻寬。

請一併參閱圖4~圖6，所示為本發明三頻天線30工作於900MHz頻率時分別於X－Y、Y－Z、Z－X平面之水平及垂直極化之電磁輻射場型圖，可以得出，所述三頻天線30工作於900MHz頻率時於X－Y平面之80度及270度附近有最大之輻射強度。

請一併參閱圖7~圖9，所示為本發明三頻天線30工作於1800MHz頻率時分別於X－Y、Y－Z、Z－X平面之水平及垂直極化之電磁輻射場型圖，可以得出，所述三頻天線30工作於1800MHz頻率時於Y－Z平面之0度及180度附近有最大之輻射強度。

請一併參閱圖10~圖12，所示為本發明三頻天線30工作於2450MHz頻率時分別於X－Y、Y－Z、Z－X平面之水 平及垂直極化之電磁輻射場型圖，可以得出，所述三頻天線30工作於2450MHz頻率時於Y－Z平面之45度及135度附近有最大之輻射強度。

請一併參閱圖13~圖15，所示為本發明三頻天線30分別工作於900MHz、1800MHz及2450MHz頻率時測量得到之增益圖，可以得到，第一共振頻率900MHz之操作範圍內之增益值為－3.47~－0.4；第二共振頻率1800MHz之操作範圍內之增益值為－1.44~0.11；第三共振頻率2450MHz之操作範圍內之增益值為3.09~4.13。由測試結果可知，三種工作頻率下三頻天線30之增益均可滿足要求，無明顯之輻射盲區。

所述三頻天線30採用平面結構，整體體積非常小，使得該三頻天線30不會佔用到無線通訊裝置內之機構配置空間，以利於無線通訊裝置之薄形化。所述三頻天線成本較低，於工作時可產生三個共振頻率，增加了所述三頻天線之頻寬，使得該三頻天線之頻寬範圍可以涵蓋到GSM900、DCS1800及WLAN2450三個通訊系統。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

絕緣基板‧‧‧10

三頻天線‧‧‧30

訊號饋線‧‧‧31

第一幅射體‧‧‧33

第一幅射臂‧‧‧331

第二幅射臂‧‧‧332

第三幅射臂‧‧‧333

第四幅射臂‧‧‧334

第二輻射體‧‧‧35

第一接地片‧‧‧36

第二接地片‧‧‧37

圖1為本發明三頻天線較佳實施例佈設於基板上之正 視圖；圖2為本發明三頻天線較佳實施例之主要尺寸標注圖；圖3為本發明三頻天線較佳實施例之模擬與測量之返回損失結果比較示意圖；圖4~圖6為本發明三頻天線工作於900MHz頻率時分別於X－Y、Y－Z、Z－X平面之水平及垂直極化之電磁輻射場型圖；圖7~圖9為本發明三頻天線工作於1800MHz頻率時分別於X－Y、Y－Z、Z－X平面之水平及垂直極化之電磁輻射場型圖；圖10~圖12為本發明三頻天線工作於2450MHz頻率時分別於X－Y、Y－Z、Z－X平面之水平及垂直極化之電磁輻射場型圖；圖13~圖15為本發明三頻天線分別工作於900MHz、1800MHz及2450MHz頻率時測量得到之增益圖。

絕緣基板‧‧‧10

三頻天線‧‧‧30

訊號饋線‧‧‧31

第一幅射體‧‧‧33

第一幅射臂‧‧‧331

第二幅射臂‧‧‧332

第三幅射臂‧‧‧333

第四幅射臂‧‧‧334

第二輻射體‧‧‧35

第一接地片‧‧‧36

第二接地片‧‧‧37

Claims (7)

1. 一種三頻天線，其為一佈設於一絕緣基板上之平面式天線，其改良在於：所述三頻天線包括一訊號饋線、一第一輻射體、一第二輻射體及一第一接地片，所述第一輻射體為一矩形環狀之片狀體，其一端固接於所述訊號饋線之末端；所述第二輻射體為三條相互平行設置之條形片狀體，其向外延伸形成於所述第一輻射體上並容置於該第一輻射體圍成之矩形空間內，與所述第一輻射體共用所述訊號饋線；所述第一接地片設置於所述訊號饋線之一側；所述三頻天線工作時，當訊號沿第一輻射體之路徑傳輸時，可得到一第一共振頻率；當訊號沿第二輻射體之路徑傳輸時，可得到一第二共振頻率；當訊號沿所述第一輻射體及第二輻射體之路徑傳輸時，可得到一第三共振頻率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之三頻天線，其中所述訊號饋線為一矩形片狀體，所述第一輻射體包括依次順序連接而成之一第一輻射臂、一第二輻射臂、一第三輻射臂及一第四輻射臂，所述第一輻射臂沿垂直於所述訊號饋線方向固接於該訊號饋線之末端並位於該訊號饋線之一側，所述第四輻射臂為一平行於所述訊號饋線及第二輻射臂設置之自由端，該第四輻射臂之末端與所述第一輻射臂之起始端相對間隔設置，並位於該訊號饋線之另一相對側。
3. 如申請專利範圍第2項所述之三頻天線，其中所述第二 輻射體之一端沿平行於所述第一輻射臂方向相互間隔地向外延伸形成於所述第二輻射臂上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之三頻天線，其中所述三頻天線還包括一第二接地片，其呈矩形片狀，相對所述第一接地片設置於所述訊號饋線之另一側。
5. 如申請專利範圍第4項所述之三頻天線，其中該三頻天線由銅材質採用雕刻印製方法形成於基板上。
6. 如申請專利範圍第5項所述之三頻天線，其中所述基板為一由玻璃纖維製成之矩形板狀體。
7. 如申請專利範圍第6項所述之三頻天線，其中所述基板厚度為1.6mm，其相對介電常數為4.4及正切損耗常數為0.02。