CN102044745B - 双频天线及具有该双频天线的天线装置 - Google Patents

Abstract

一种双频天线，适于装设在电子装置的机壳内，并包括一用以接地的接地部、一第一辐射臂及一第二辐射臂，第一辐射臂具有一由接地部往机壳延伸的第一短路段，以及一连接第一短路段的第一辐射段，第一辐射段是与机壳相邻地并沿着机壳的内壁面延伸；第二辐射臂具有一连接接地部的第二短路段、一可供信号馈入且由第二短路段往机壳延伸的馈入段、一连接馈入段并与机壳相邻地且沿着机壳的内壁面延伸的第二辐射段，以及一由第二辐射段往馈入段延伸的第三辐射段，馈入段的部分是沿第一辐射段平行地延伸，第三辐射段的部分是沿第二辐射段平行地延伸。

Description

双频天线及具有该双频天线的天线装置

技术领域

本发明是关于一种天线，特别是一种双频天线。

背景技术

目前市面上有多种不同的无线通信技术，这些技术可从涵盖面积大略分成：(1)可进行都市与都市或甚至国与国之间通信的无线广域网络[WirelessWide Area Network，频段为824～960MHz与1710～2170MHz，简称WWAN]。(2)通信范围可涵盖访问点到用户端大约100公尺的无线区域网络[WirelessLocal Area Network，频段为2412～2462MHz(802.11b/g)与4900～5875MHz(802.11a)，简称WLAN]。

一般应用于笔记本电脑或是非手持装置的无线广域网络天线，都是以双谐振腔的倒F天线设计为主，如图1所示，随着电子产品小型化的趋势，天线的设计空间也越来越小，导致天线的辐射效率也越来越差。

发明内容

因此，本发明的目的，在于提供一种小型化且具有良好的辐射效率的双频天线。

于是，本发明双频天线，适于装设在电子装置的机壳内，并包括一用以接地的接地部、一第一辐射臂及一第二辐射臂，该第一辐射臂具有一由该接地部往该机壳延伸的第一短路段，以及一连接该第一短路段的第一辐射段，该第一辐射段是与该机壳相邻地并沿着该机壳的内壁面延伸；该第二辐射臂具有一连接该接地部的第二短路段、一可供信号馈入且由该第二短路段往该机壳延伸的馈入段、一连接该馈入段并与该机壳相邻地且沿着该机壳的内壁面延伸的第二辐射段，以及一由该第二辐射段往该馈入段延伸的第三辐射段，该馈入段的部分是沿该第一辐射段平行地延伸，该第三辐射段的部分是沿该第二辐射段平行地延伸。

优选地，本发明的接地部是分别电连接该电子装置的系统地的一第一接地件及一第二接地件，该第一接地件与该第二接地件是彼此相间隔，该第一接地件连接该第一短路段，而该第二接地件连接该第二短路段。

优选地，本发明的第一辐射臂是呈倒L型，而该第一辐射段是由该第一短路段远离该接地部的一端，往该第二辐射段延伸，并且，该第一辐射段与该第二辐射段是沿着同一直线延伸。

优选地，本发明的馈入段具有一用以供信号馈入的一馈入端，该馈入端邻近于该第一短路段，该第二短路段是桥接该第二接地件与该馈入段的该馈入端，而该馈入段是由该馈入端往远离该第一短路段的方向延伸，并与该第二辐射段靠近该第一辐射段的一端部连接。

优选地，本发明的第三辐射段是呈倒L型，并且是由该第二辐射段远离该馈入段的一端折往该第一短路段的方向延伸。

本发明的另一目的，在于提供一种小型化且具有良好的辐射效率的天线装置。

于是，本发明天线装置，包括一基板，以及设在该基板上的一用以接地的接地部、一第一辐射臂与一第二辐射臂；该基板具有互相平行的一上表面及一下表面，以及彼此相反的一第一侧缘及一第二侧缘；该接地部设在该基板的第一侧缘；该第一辐射臂具有一设在该下表面且由该接地部往该第二侧缘延伸的第一短路段，以及一连接该第一短路段的第一辐射段，该第一辐射段是沿着该第二侧缘延伸；该第二辐射臂具有一设在该上表面且连接该接地部的第二短路段、一设在该上表面并可供信号馈入且由该第二短路段往该第二侧缘延伸的馈入段、一连接该馈入段并沿着该第二侧缘延伸的第二辐射段，以及一设在该上表面且由该第二辐射段往该馈入段延伸的第三辐射段，该馈入段的部分是沿该第一辐射段平行地延伸，该第三辐射段的部分是沿该第二辐射段平行地延伸。

优选地，本发明的接地部是分别电连接该电子装置的系统地的一第一接地件及一第二接地件，该第一接地件与该第二接地件是彼此相间隔地设在该第一侧缘，该第一接地件连接该第一短路段，而该第二接地件连接该第二短路段。

优选地，本发明的第一辐射臂是呈倒L型，而该第一辐射段是由该第一短路段远离该接地部的一端，往该第二辐射段延伸。

优选地，本发明的该第一辐射段与该第二辐射段是沿着同一直线延伸。

优选地，本发明的馈入段具有一用以供信号馈入的一馈入端，该馈入端邻近于该第一短路段，该第二短路段是桥接该第二接地件与该馈入段的该馈入端，而该馈入段是由该馈入端往远离该第一短路段的方向延伸，并与该第二辐射段靠近该第一辐射段的一端部连接。

优选地，本发明的第三辐射段是呈倒L型，并且是由该第二辐射段远离该馈入段的一端折往该第一短路段的方向延伸。

优选地，本发明的第一辐射段是一长型金属片，与该上表面大体呈垂直，且通过该基板的一贯孔与该下表面的第一短路段电连接，该第二辐射段亦是一长型金属片，与该上表面大体呈垂直。

优选地，本发明的第一辐射段与该第二辐射段的分别两端是个别以一焊垫焊接到该基板的该上表面。

优选地，本发明的第二短路段的部分是沿该第一辐射段平行地延伸。

本发明的功效在于，第一辐射臂与第二辐射臂在有限的空间中贴着最外围延伸并形成两个独立的谐振腔，低频的谐振腔更是由于第三辐射段的效果，而提供了一个可供利用的二阶谐波谐振，使得本发明运作在高频时，辐射效率更加良好。

附图说明

图1是传统用于WWAN的天线示意图；

图2为本发明天线装置的优选实施例的立体图；

图3则为天线装置装设在电子装置的机壳中的正视图；

图4所示为天线装置由上表面方向看过去的正视图；

图5所示为天线装置由第一侧缘方向看过去的底视图

图6为本实施例天线装置在无线广域网络(Wireless Wide Area Network，简称WWAN)频段的电压驻波比值(VSWR)测量数据图；及

图7与图8分别为天线装置10工作在WWAN中较低频的836.6MHz与897.4MHz时，在xy平面、xz平面、yz平面以及三维的辐射场型测量结果，而图9、图10与图11则为天线装置10工作在WWAN中的1747.8MHz、1880MHz与1950MHz时，在xy平面、xz平面、yz平面以及三维的辐射场型测量结果。

主要元件符号说明

10     天线装置

1      第一辐射臂

11     第一短路段

13     第一辐射段

2      第二辐射臂

21     第二短路段

22     馈入段

23     第二辐射段

231    端部

24     第三辐射段

3      接地部

31     第一接地件

32     第二接地件

4      基板

41     第一侧缘

42     第二侧缘

43     上表面

44     下表面

8      机壳

91～93 频带

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一个优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

参阅图2与图3，图2为本发明天线装置10的优选实施例的立体图，图3则为天线装置10装设在电子装置的机壳8中的正视图。本发明天线装置10是一种内建式的天线，其优选实施例是装设在电子装置的机壳8中，并且包括一基板4，以及设在该基板4上的一用以接地的接地部3、一第一辐射臂1与一第二辐射臂2。该基板4具有互相平行的一上表面43及一下表面44，以及彼此相反的一第一侧缘41及一第二侧缘42。在本实施例中，该基板4的形态为装设在机壳8中的一块独立的矩形基板4，并且为了有效利用不多的空间，其第二侧缘42是沿着机壳8的内壁面设置，但是依据不同的需求，还可以设计成例如直接将天线装置10设计在电子装置原有的母板上，或是设计成配合机壳8内不同宽窄形状的空间的而变换成非矩形的基板4，并不以本实施例及其对应附图为限。

在本实施例中，该接地部3包括相间隔地分别设在基板4的第一侧缘41的一第一接地件31及一第二接地件32，此二接地件31、32是分别电连接到电子装置的系统地(图未示)而接地。

该第一辐射臂1具有一设在基板4的下表面44的第一短路段11，以及一连接第一短路段11的第一辐射段13。在本实施例中，第一短路段11是由该接地部4的第一接地件31往基板的第二侧缘42也就是机壳8的方向延伸，而第一辐射段13则是一长型金属片，与基板4的上表面43大体呈垂直，并通过该基板4的一贯孔(图未示)与位在下表面44的第一短路段11电连接，第一辐射段13由该第一短路段11远离第一接地件31的一端，往图3中的y方向沿着基板4的第二侧缘42延伸，使得第一辐射臂1整体是呈倒L型，并且第一辐射段13是紧邻着机壳8的内壁面。

该第二辐射臂2具有一设在基板4上表面43且连接该接地部4的第二短路段21、一设在上表面43并可供信号馈入且由该第二短路段21往该第二侧缘42延伸的馈入段22、一连接该馈入段22并沿着该第二侧缘42延伸的第二辐射段23，以及一设在上表面43且由第二辐射段23往馈入段22延伸的第三辐射段24。在本实施例中，馈入段22具有一用以供信号馈入的一馈入端221，而该馈入端221邻近于第一短路段11，该第二短路段21就是桥接在第二接地件32与馈入端221之间，并且其部分是沿第一辐射段13平行地延伸，该馈入段22是由该馈入端221往远离该第一短路段21的方向并且往机壳8的方向延伸，馈入段22并与第二辐射段23靠近第一辐射段13的一端部231连接。需要注意的是，馈入段22的部分是沿该第一辐射段13平行地延伸，以与第一辐射段13达到电磁耦合的效果。

在本实施例中，第二辐射段23同第一辐射段13亦是一设在基板4上表面43的长型金属片，与上表面43大体呈垂直。值得一提的是，在本实施例中第一辐射部13与第二辐射部23是间隔地分别设在基板4第二侧缘42的长型金属片，并且个别的两端都以焊垫焊接到基板4的上表面43上，第一辐射部13与第二辐射部23都紧邻着机壳8的内壁面以做最有效的空间利用。

该第三辐射段24是呈倒L型，并且由第二辐射段23远离馈入段22的一端折往-y方向，也就是第一短路段11的方向延伸，并且，第三辐射段24的部分是沿着该第二辐射段23平行地延伸。值得一提的是，本实施例天线装置10是应用在无线广域网络(Wireless Wide Area Network，频段为824～960MHz与1710～2170MHz，简称WWAN)的频段，天线装置10的电气长度较短的第一辐射臂1可以提供天线装置10较高频的工作频带，而电气长度较长的第二辐射臂2则是负责提供天线装置10较低频的工作频带，其中，第二辐射臂2的第三辐射段24能够将原本第二辐射臂2更高频的二阶谐波谐振频带拉低，使其与第一辐射臂1所提供的工作频带相近，因而，天线装置10在高频的工作频带中，其辐射效能相当良好。

本实施例的实际尺寸请参阅图4与图5，图4所示为天线装置10由上表面43方向看过去的正视图，而图5所示为天线装置10由第一侧缘41方向看过去的底视图，各图中数字单位为mm，可参阅各项数据以得知本实施例的实际规格尺寸。

参阅图6，图6为本实施例天线装置10在无线广域网络频段的电压驻波比值(VSWR)测量数据图。经实验可得知，天线装置10的电压驻波比测量值，在824～960MHz与1710～2170MHz的频段内其电压驻波比值均低于2.5，达到天线的辐射效能基本要求。其中，第一辐射臂1贡献1710～2170MHz间的偏低的高频谐振频带92，而第二辐射臂2则贡献824～960MHz间的低频谐振频带93，此外由于第三辐射段24的贡献，所以第二辐射臂2也提供了其二阶谐波谐振频带91，因此，本实施例的确是可应用在无线广域网络频段中。

天线装置10的辐射场型(Radiation Pattern)，如图7～图11所示。图7与图8分别为天线装置10工作在WWAN中较低频的836.6MHz与897.4MHz时，在xy平面、xz平面、yz平面以及三维的辐射场型测量结果，而图9、图10与图11则为天线装置10工作在WWAN中的1747.8MHz、1880MHz与1950MHz时，在xy平面、xz平面、yz平面以及三维的辐射场型测量结果。其中三维的场型图的颜色部分代表其增益值(gain，单位：dBi)，而其他平面的场型图，蓝色虚线是磁场(Phi)的测量结果、而绿色虚线是电场(Theta)的测量结果，红色则是电场与磁场的综合(Total)。由各辐射场型图可得知，天线装置10的辐射场型亦是接近全方向性辐射场型，可达到良好的收发效能。

综上所述，本发明的功效在于，第一辐射臂1与第二辐射臂2在有限的空间中贴着机壳8最外围延伸并形成两个独立的谐振腔，低频的谐振腔更是由于第三辐射段24的效果，而提供了一个可供利用的二阶谐波谐振，使得本发明运作在高频时，辐射效率更加良好，故确实能达成本发明的目的。

以上所述的，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明内容所作的简单的等效变化与修饰，均仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (11)

1.一种双频天线，适于装设在电子装置的机壳内，该双频天线包括：

一用以接地的接地部；

一第一辐射臂，具有一由该接地部往该机壳延伸的第一短路段，以及一连接该第一短路段的第一辐射段，该第一辐射段是与该机壳相邻地并沿着该机壳的内壁面延伸；及

一第二辐射臂，具有一连接该接地部的第二短路段、一可供信号馈入且由该第二短路段往该机壳延伸的馈入段、一连接该馈入段并与该机壳相邻地且沿着该机壳的内壁面延伸的第二辐射段，以及一由该第二辐射段往该馈入段延伸的第三辐射段，该馈入段的部分是沿该第一辐射段平行地延伸，该第三辐射段的部分是沿该第二辐射段平行地延伸；

其中，该接地部是包括分别电连接该电子装置的系统地的一第一接地件及一第二接地件，该第一接地件与该第二接地件是彼此相间隔，该第一接地件连接该第一短路段，而该第二接地件连接该第二短路段，

其特征在于，该馈入段具有一用以供信号馈入的一馈入端，该馈入端邻近于该第一短路段，该第二短路段是桥接该第二接地件与该馈入段的该馈入端，而该馈入段是由该馈入端往远离该第一短路段的方向延伸，并与该第二辐射段靠近该第一辐射段的一端部连接。

2.根据权利要求1所述的双频天线，其中，该第一辐射臂是呈倒L型，而该第一辐射段是由该第一短路段远离该接地部的一端，往该第二辐射段延伸。

3.根据权利要求2所述的双频天线，其中，该第一辐射段与该第二辐射段是沿着同一直线延伸。

4.根据权利要求1所述的双频天线，其中，该第三辐射段是呈倒L型，并且是由该第二辐射段远离该馈入段的一端折往该第一短路段的方向延伸。

5.一种天线装置，包括：

一基板，具有互相平行的一上表面及一下表面，以及彼此相反的一第一侧缘及一第二侧缘；

一用以接地的接地部，设在该基板的该第一侧缘；

一第一辐射臂，具有一设在该下表面且由该接地部往该第二侧缘延伸的第一短路段，以及一连接该第一短路段的第一辐射段，该第一辐射段是沿着该第二侧缘延伸；及

一第二辐射臂，具有一设在该上表面且连接该接地部的第二短路段、一设在该上表面并可供信号馈入且由该第二短路段往该第二侧缘延伸的馈入段、一连接该馈入段并沿着该第二侧缘延伸的第二辐射段，以及一设在该上表面且由该第二辐射段往该馈入段延伸的第三辐射段，该馈入段的部分是沿该第一辐射段平行地延伸，该第三辐射段的部分是沿该第二辐射段平行地延伸，

其中，该接地部是包括分别电连接电子装置的系统地的一第一接地件及一第二接地件，该第一接地件与该第二接地件是彼此相间隔地设在该第一侧缘，该第一接地件连接该第一短路段，而该第二接地件连接该第二短路段，

其特征在于，该馈入段具有一用以供信号馈入的一馈入端，该馈入端邻近于该第一短路段，该第二短路段是桥接该第二接地件与该馈入段的该馈入端，而该馈入段是由该馈入端往远离该第一短路段的方向延伸，并与该第二辐射段靠近该第一辐射段的一端部连接。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其中，该第一辐射臂是呈倒L型，而该第一辐射段是由该第一短路段远离该接地部的一端，往该第二辐射段延伸。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其中，该第一辐射段与该第二辐射段是沿着同一直线延伸。

8.根据权利要求5所述的天线装置，其中，该第三辐射段是呈倒L型，并且是由该第二辐射段远离该馈入段的一端折往该第一短路段的方向延伸。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其中，该第一辐射段是一长型金属片，与该上表面大体呈垂直，且通过该基板的一贯孔与该下表面的第一短路段电连接，该第二辐射段亦是一长型金属片，与该上表面大体呈垂直。

10.根据权利要求9所述的天线装置，其中，该第一辐射段与该第二辐射段的分别两端是个别以一焊垫焊接到该基板的该上表面。

11.根据权利要求10所述的天线装置，其中，该第二短路段的部分是沿该第一辐射段平行地延伸。