CN202772265U

CN202772265U - 多频天线结构

Info

Publication number: CN202772265U
Application number: CN 201220381322
Authority: CN
Inventors: 黄佑综; 蔡健民; 张靖玮
Original assignee: Auden Techno Corp
Current assignee: Auden Techno Corp
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2022-08-02

Abstract

本实用新型公开了一种多频天线结构，包括基板、第一辐射单元与第二辐射单元。第一辐射单元位于基板上，且具有馈入端、第一辐射路径与第一末端部，所述第一辐射单元操作在第一操作频率。第二辐射单元位于基板上，且具有接地端、第二辐射路径与第二末端部，所述第二辐射单元操作在第二操作频率。第一辐射单元的第一末端部或第二辐射单元的第二末端部邻近第二辐射路径或第一辐射路径，以使第一辐射单元或第二辐射单元激发第三操作频率，所述第三操作频率低于所述第一操作频率与所述第二操作频率两者中的频率较低者。

Description

多频天线结构

技术领域

本实用新型有关于天线，且特别是有关于天线的多频天线结构。

背景技术

现今的无线通信系统中，天线是不可或缺的重要元件。在移动电话系统所使用的通信规范中，不同的规格所需要的天线所使用的操作频带并不相同。利如：常见的第二代(2G)移动电话的全球移动通讯系统(Global System forMobile Communications，GSM)，其需要使用900MHz与1800MHz附近的频带。应用于第三代(3G)移动电话的通用移动通讯系统(Universal MobileTelecommunications System，UMTS)系统所使用的频带是1900MHz至2100MHz附近的频带。

在移动电话系统的发展上，使用者除了需要语音通信之外，更逐渐产生对于高速数据传输的需要。因此，近年来，电信业者提出了长期演进系统(Long Term Evolution，LTE)的解决方案。由于，长期演进系统是新的规范，天线设计的制造商也需要针对长期演进系统提出对应的解决方案。长期演进系统所使用的频带依据使用的国家也有所不同，例如：在北美使用700/1800MHz与1700/1900MHz的频带，而在欧洲则使用800/1800/2600MHz的频带，亚洲使用1800/2600MHz等频带。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种多频天线结构，以产生多个操作频率，以应用于多频操作的无线通讯装置，并在可用的天线设计空间中产生更低的可操作频率。

本实用新型实施例提供一种多频天线结构，包括基板、第一辐射单元与第二辐射单元。第一辐射单元位于基板上，且具有馈入端、第一辐射路径与第一末端部，所述第一辐射单元操作在第一操作频率。第二辐射单元位于基板上，且具有接地端、第二辐射路径与第二末端部，所述第二辐射单元操作在第二操作频率。第一辐射单元的第一末端部或第二辐射单元的第二末端部邻近第二辐射路径或第一辐射路径，以使第一辐射单元或第二辐射单元激发第三操作频率，所述第三操作频率低于所述第一操作频率与所述第二操作频率两者中的频率较低者。

在本实用新型一实施例中，该第一辐射单元的该第一辐射路径具有至少一弯折。

在本实用新型一实施例中，该第二辐射单元的该第二辐射路径具有至少一弯折。

在本实用新型一实施例中，该基板具有多个表面，该第一辐射单元跨设于该基板的所述多个表面上。

在本实用新型一实施例中，该基板具有多个表面，该第二辐射单元跨设于该基板的所述多个表面上。

在本实用新型一实施例中，该多频天线结构还包括一接地面，该基板置于该接地面的一侧边。

在本实用新型一实施例中，该多频天线结构，还包括：一导电元件，设置在该基板下；以及一接地面，设置在该导电元件的一侧，该第二辐射元件的该接地端连接该接地面。

在本实用新型一实施例中，该第一辐射单元的该馈入端连接一射频电路。

在本实用新型一实施例中，该基板是玻纤基板或陶瓷基板。

综上所述，本实用新型实施例所提供的多频天线结构，以产生多个操作频率，且可激发出第一辐射单元与第二辐射单元单独可激发的操作频率(第一操作频率与第二操作频率)之外的更低操作频率(第三操作频率)。

为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅用来说明本实用新型，而非对本实用新型的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1A为本实用新型实施例的多频天线结构的示意图。

图1B为本实用新型实施例的多频天线结构的示意图。

图2A为本实用新型另一实施例的多频天线结构的示意图。

图2B为本实用新型另一实施例的多频天线结构的示意图。

图3A为本实用新型另一实施例的多频天线结构的示意图。

图3B为本实用新型另一实施例的多频天线结构的示意图。

图4为根据图3B的本实用新型另一实施例的多频天线结构的电压驻波比随着频率变化的波形图。

图5为本实用新型另一实施例的多频天线结构的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、2、3、4、5：多频天线结构

10、20、30、40、50、60：基板

11、21、31、41、51、61：第一辐射单元

12、22、32、42、52、62：第二辐射单元

F：馈入端

G：接地端

111、211、311、411、511、611：第一辐射路径

121、221、321、421、521、621：第二辐射路径

112、212、312、412、512、612：第一末端部

122、222、322、422、522、622：第二末端部

D：预定距离

PA、PB：耦合路径

53、54：导电元件

55：接地面

52a、53a、54a：接地线

具体实施方式

〔多频天线结构的实施例〕

本实用新型的多频天线结构具有两个辐射单元，辐射单元的设置方式可以在一基板上实现。为了更容易了解本实用新型的精神，下述的图1A与图1B的实施方式用以帮助说明。但本实用新型并不因此为限，其他的实施方式也将于后续的实施例中进一步说明。

请参照图1A，图1A为本实用新型实施例的多频天线结构的示意图。多频天线结构1包括基板10、第一辐射单元11与第二辐射单元12。第一辐射单元11具有馈入端F、第一辐射路径111与第一末端部112。第二辐射单元12具有接地端G、第二辐射路径121与第二末端部122。

第一辐射单元11位于基板10上，且操作在第一操作频率。第二辐射单元12位于基板10上，且操作在第二操作频率。第一辐射单元11的第一末端部112或第二辐射单元12的第二末端部122邻近第二辐射路径121或第一辐射路径111，以使第一辐射单元11或第二辐射单元12激发第三操作频率f_L。所述第三操作频率f_L低于所述第一操作频率与所述第二操作频率两者中的频率较低者。

基板10可以是常用的玻纤基板(例如：FR4)或陶瓷基板，但本实用新型并不因此限定。第一辐射单元11可以是单极(monopole)天线，第二辐射单元12则可以通过耦合第一辐射单元11的能量而成为耦合的单极天线。因此，第一辐射单元11的第一操作频率可以是第一辐射单元11的电长度(electricallength)为四分之一波长时所对应的操作频率。第二辐射单元12的第二操作频率可以是第二辐射单元12的电长度(electrical length)为四分之一波长时所对应的操作频率。由于，第一辐射单元11与第二辐射单元12是在相同的基板上，因此第一操作频率与第二操作频率的高低，可以由第一辐射单元11与第二辐射单元12的长度决定，第一操作频率与第二操作频率两者中的频率较低者即是对应长度较长的辐射单元。

如图1A所示，第二辐射单元12的第二末端部122邻近第一辐射路径111，例如：第二末端部122靠近第一辐射路径111，且具有一预定距离D，只要使第二末端部122能耦合第一辐射路径111上的能量即可。或者说，只要使第二末端部122的能量能耦合至第一辐射路径111即可。第二末端部122与第一辐射路径111之间的预定距离D可以例如是介于0.5毫米(mm)至5毫米(mm)之间，但本实用新型并不因此限定。

再参照图1A，第三操作频率f_L的激发方式是由耦合路径PA产生，耦合路径PA由接地端G开始，延伸至第二辐射路径121与第二末端部122，再通过耦合方式延伸至邻近第二末端部122的第一辐射路径111，接着沿着第一辐射路径111延伸至第一末端部112。由于耦合路径PA的长度大于第一辐射单元21与第二辐射单元22的各自长度，因此所述第三操作频率f_L可以低于所述第一操作频率与所述第二操作频率两者中的频率较低者。

请参照图1B，图1B为本实用新型实施例的多频天线结构的示意图。多频天线结构2包括基板20、第一辐射单元21与第二辐射单元22。第一辐射单元21具有馈入端F、第一辐射路径211与第一末端部212。第二辐射单元22具有接地端G、第二辐射路径221与第二末端部222。

第一辐射单元21位于基板20上，且操作在第一操作频率。第二辐射单元22位于基板20上，且操作在第二操作频率。第一辐射单元21的第一末端部211邻近第二辐射路径221，例如：第一末端部211靠近第二辐射路径221，且具有一预定距离D，只要使第一末端部211能耦合第二辐射路径221上的能量即可。或者说，只要使第一末端部211的能量能耦合至第二辐射路径221即可。第一末端部211与第二辐射路径221之间的预定距离D可以例如是介于0.5毫米(mm)至5毫米(mm)之间，但本实用新型并不因此限定。

复参照图1B，第三操作频率f_L的激发方式可以是由耦合路径PB产生，耦合路径PB由馈入端F开始，延伸至第一辐射路径211与第一末端部212，再通过耦合方式延伸至邻近第一末端部212的第二辐射路径221，接着沿着第二辐射路径221延伸至第二末端部222。由于耦合路径PB的长度大于第一辐射单元21与第二辐射单元22的各自长度，因此所述第三操作频率f_L可以低于所述第一操作频率与所述第二操作频率两者中的频率较低者。

由图1A与图1B与上述的说明可知，激发第三操作频率f_L的方式可以是：第一辐射单元11的第一末端部112或第二辐射单元12的第二末端部122邻近第二辐射路径111或第一辐射路径111，以使第一辐射单元11或第二辐射单元12激发第三操作频率f_L。

〔多频天线结构的另一实施例〕

请同时参照图1A与2A，图2A为本实用新型另一实施例的多频天线结构的示意图。在本实施例中，多频天线结构是形成在基板的上表面(基板的厚度并不限定，可以例如是不大于8毫米)，且第一辐射单元与第二辐射单元皆具有至少一弯折。多频天线结构3与图1A的多频天线结构1大致相同，其差异仅在于多频天线结构3的第一辐射单元31与第二辐射单元32具有多个弯折。多频天线结构3包括基板30、第一辐射单元31与第二辐射单元32。第一辐射单元31具有馈入端F、第一辐射路径311与第一末端部312。第二辐射单元32具有接地端G、第二辐射路径321与第二末端部322。如图2A所示，第二末端322邻近第一辐射路径311用以耦合能量。耦合路径PA的长度大于第一辐射单元31的长度，因此可以产生低于第一辐射单元31的第一操作频率的第三操作频率fL。另外，如图2A所示，第一辐射单元31的第一辐射路径311具有多个弯折，第二辐射单元32的第二辐射路径321也具有多个弯折。

请同时参照图1B与图2B，图2B为本实用新型另一实施例的多频天线结构的示意图。多频天线结构4与图1B的多频天线结构2大致相同，其差异仅在于多频天线结构4的第一辐射单元41与第二辐射单元42具有多个弯折。多频天线结构4包括基板40、第一辐射单元41与第二辐射单元42。第一辐射单元41具有馈入端F、第一辐射路径411与第一末端部412。第二辐射单元42具有接地端G、第二辐射路径421与第二末端部422。如图2B所示，第一末端412邻近第二辐射路径421用以耦合能量。耦合路径PB的长度大于第二辐射单元42的长度，因此可以产生低于第二辐射单元42的第二操作频率的第三操作频率fL。

〔多频天线结构的另一实施例〕

请同时参照图2A与图3A，图3A为本实用新型另一实施例的多频天线结构的示意图。图3A的多频天线结构5与图2A的多频天线结构3大致相同，其差异仅在于多频天线结构5的基板具有多个表面，且第一辐射部51与第二辐射部52跨设于基板50的多个表面上。多频天线结构5包括基板50、第一辐射单元51与第二辐射单元52。第一辐射单元51具有馈入端F、第一辐射路径511与第一末端部512。第二辐射单元52具有接地端G、第二辐射路径521与第二末端部522。基板50可以是常用的玻纤基板(例如：FR4)或陶瓷基板，但本实用新型并不因此限定。

如图3A所示，第二末端522邻近第一辐射路径511用以耦合能量。产生第三操作频率f_L的耦合路径是由接地端G延伸至第二辐射路径521与第二末端522，再通过耦合方式延伸至第一辐射路径511，接着沿着第一辐射路径511延伸至第一末端512。因此，所述耦合路径的长度大于第一辐射单元51的长度，并可以产生低于第一辐射单元51的第一操作频率的第三操作频率f_L。

请同时参照图3A与图3B，图3B为本实用新型另一实施例的多频天线结构的示意图。多频天线结构5除了图3A所示的元件外，更可包括接地面55与导电元件53、54。导电元件53、54设置在基板50下，接地面55设置在导电元件53、54的一侧，换句话说，基板50可设置于接地面55的一侧边。第二辐射元件52的接地端G通过接地线52a连接接地面55。导电元件53、54也分别通过接地线53a与接地线54a连接接地面55。接地面55可以是移动装置的系统接地面。另外，第一辐射单元51的馈入端F用以连接一射频电路(未图示)。

通过调整第一辐射路径511与第二辐射路径521的延伸方式与位置，以及调整第一末端部512与的二末端部522的位置，可以使第三操作频率f_L的阻抗匹配良好，因此导电元件53、54不容易影响多频天线结构5的操作。相对的，频率高于第三操作频率f_L的第一操作频率、第二操作频率与更高频的操作模态受到导电元件53、54的负面影响(例如：阻抗匹配变差或辐射效率减少)也会更小。

请参照图4，图4为根据图3B的本实用新型另一实施例的多频天线结构的电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)随着频率变化的波形图。第一操作频率是频率f_A(如图4所示，频率f_A介于频率点M2:824MHz与M3:960MHz之间)，且频率f_A由第一辐射单元51产生。第二操作频率是频率f_B(如图4所示，频率f_B介于频率点M4:1.71GHz与M5:2.17GHz之间)，且频率f_B由第二辐射单元52产生。第三操作频率f_L比第一操作频率(f_A)低，如图4所示，频率f_L介于频率点M1:704MHz与M2:824MHz之间。频率fC与频率f_D是第一辐射单元51与第二辐射单元52的高频操作模态，所述高频操作模态的中心频率可以通过改变第一辐射单元51与第二辐射单元52的弯折位置与弯折次数来调整。由图4可知，第三操作频率f_L是位于长期演进系统(LTE)的低频频带(700MHz至800MHz)，因此本实用新型的多频天线结构5可适用于长期演进系统(LTE)。在高频率的部分，第一辐射单元51与第二辐射单元52的高频操作模态也可涵盖长期演进系统(LTE)的高频频带(1700MHz至2600MHz)。

〔多频天线结构的另一实施例〕

请同时参照图2B与图5，图5为本实用新型另一实施例的多频天线结构的示意图。图5的多频天线结构6与图2B的多频天线结构4大致相同，其差异仅在于多频天线结构6的第一辐射部61与第二辐射部62沿着基板60的多个表面被设置。多频天线结构6包括基板60、第一辐射单元61与第二辐射单元62。第一辐射单元61具有馈入端F、第一辐射路径611与第一末端部612。第二辐射单元62具有接地端G、第二辐射路径621与第二末端部622。

如图5所示，第一末端612邻近第二辐射路径621用以耦合能量。产生第三操作频率f_L的耦合路径是由馈入端F延伸至第一辐射路径611与第一末端612，再通过耦合方式延伸至第二辐射路径621，接着沿着第二辐射路径621延伸至第二末端622。因此，所述耦合路径的长度大于第二辐射单元61的长度，并可以产生低于第二辐射单元62的第二操作频率的第三操作频率f_L。多频天线结构6的其他部分，可参照先前实施例的说明，不再赘述。

〔实施例的可能功效〕

根据本实用新型实施例，上述的多频天线结构可以产生多个操作频率，且可激发出第一辐射单元与第二辐射单元单独可激发的操作频率(第一操作频率与第二操作频率)之外的更低操作频率(第三操作频率)。换句话说，较短的辐射单元可以通过与另一辐射单元耦合的方式激发出更低的第三操作频率。第一辐射单元与第二辐射单元可以通过至少一次弯折的方式形成于基板上，以节省天线所占用的空间。所述多频天线的阻抗匹配良好且具有足够的频宽，使得基板附近(例如：基板下方)的导电元件不容易影响多频天线结构的操作，由此更容易达到长期演进技术所需的低频频带的频宽的要求。

以上所述仅为本实用新型的实施例，其并非用以局限本实用新型的专利范围。

Claims

1.一种多频天线结构，其特征在于，包括：

一基板；

一第一辐射单元，位于该基板上，具有一馈入端、一第一辐射路径以及一第一末端部，该第一辐射单元操作在一第一操作频率；以及

一第二辐射单元，位于该基板上，具有一接地端、一第二辐射路径以及一第二末端部，该第二辐射单元操作在一第二操作频率；

其中，该第一辐射单元的该第一末端部或该第二辐射单元的该第二末端部邻近该第二辐射路径或该第一辐射路径，使该第一辐射单元或该第二辐射单元激发一第三操作频率，该第三操作频率低于该第一操作频率与该第二操作频率两者中的频率较低者。

2.如权利要求1所述的多频天线结构，其特征在于，该第一辐射单元的该第一辐射路径具有至少一弯折。

3.如权利要求1所述的多频天线结构，其特征在于，该第二辐射单元的该第二辐射路径具有至少一弯折。

4.如权利要求1所述的多频天线结构，其特征在于，该基板具有多个表面，该第一辐射单元跨设于该基板的所述多个表面上。

5.如权利要求1所述的多频天线结构，其特征在于，该基板具有多个表面，该第二辐射单元跨设于该基板的所述多个表面上。

6.如权利要求1所述的多频天线结构，其特征在于，还包括一接地面，该基板置于该接地面的一侧边。

7.如权利要求1所述的多频天线结构，其特征在于，还包括：

一导电元件，设置在该基板下；以及

一接地面，设置在该导电元件的一侧，该第二辐射元件的该接地端连接该接地面。

8.如权利要求1所述的多频天线结构，其特征在于，该第一辐射单元的该馈入端连接一射频电路。

9.如权利要求1所述的多频天线结构，其特征在于，该基板是玻纤基板或陶瓷基板。