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TW201304271A - 天線 - Google Patents

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TW201304271A
TW201304271A TW100123960A TW100123960A TW201304271A TW 201304271 A TW201304271 A TW 201304271A TW 100123960 A TW100123960 A TW 100123960A TW 100123960 A TW100123960 A TW 100123960A TW 201304271 A TW201304271 A TW 201304271A
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TW
Taiwan
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connecting portion
antenna
radiating
distance
bend
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TW100123960A
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Inventor
Chih-Yung Huang
Kuo-Chang Lo
Sy-Been Wang
Original Assignee
Arcadyan Technology Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

本發明天線可用一均勻截面之導體繞折形成一連接部分、一第一輻射連接部分及一第二輻射連接部分。其中，連接部分用來接收一訊號饋入/饋出，其一第一端與地面相隔一第一距離。該第一輻射連接部分，連接於該連接部分的一第二端，其係於一至少一折彎處中折彎一至少一分段，且該分段與該連接部分相隔一第二距離。該第二輻射連接部分，連接於該連接部分的一第三端，且該第二輻射連接部分係於一至少一折彎處中所折彎一至少一分段與該連接部分相互平行。而第一輻連接部分及第二輻連接部分所折彎而的分段則可使本發明天線的體積得以縮減。

Description

天線
本發明關於小型化的多頻天線，特別是指一種具有立體繞折架構並能在不同頻段之輻射部分實現2.4GHz~2.5GHz WIFi LAN。
隨著無線通訊技術的成熟，衍生許多新的資訊及產品，各種無線通訊網路已經成為社會大眾交換語音會文字訊息、數據、資料、影音檔案的最重要途徑之一。存取這些以電磁波攜帶資訊的無線通訊需要利用天線。
因此，可以說，天線是影響通訊品質最重要的元件之一，綜觀目前所有行動通訊產品及其技術發展至今，無論技術怎麼進步、零組件模組如何整合、工業設計如何改變，天線設計仍然是最重要的關鍵技術之一，同時良好的高性能天線設計更是可以有效提升通訊品質。較佳的天線設計應能以單一天線涵蓋不同無線通訊網路所要求的各種頻帶。另外，為了實現更小體積、使用者隨身攜帶的無線通訊裝置(如手機、個人數)。
先前技術的天線，如第1圖所示，是以平面倒F天線(planar inverted-F antennas，PIFAs)來作為無線通訊網路存取之天線。不過，當此種天線要作為多頻天線應用時，其平面幅射部需要佔用大尺寸的面積，而幅射平面與基板平面的距離與天線頻率/頻寬有關，故也不能任意調整。
天線在通訊系統中，需要提供較大的功率以完成傳遞功能，但需要較大的空間。故，此種先前技術的天線架構所佔用的體積無法有效縮減。
為克服習知天線架構所佔用的體積無法有效縮的缺失，本發明目地之一，就是要提出一種較佳的天線/天線架構，其可有效縮減天線體積，並可在單一天線中整合多種不同無線通訊網路所使用的各種頻帶，實現出較佳的小型化的多頻天線。
 第一實施例
而在製作天線前，必須先確定所需之規格，如使用之通訊頻段、場型方向性、增益大小和希望天線尺寸大小等，選擇符合此規格下的天線結構，以及此環境下所適合的饋入方式。然後，初步地設計天線應有的形狀、尺寸等參數。
習用PIFA雖然具有低姿態，體積輕巧，製作簡單，還可以用於多頻操作，但是有一個缺點，就是頻寬過於窄。而基本上提升頻寬的方法，本發明係以針對PIFA金屬板和接地面之間的高度，以及對PIFA之一饋入點位置及其與PIFA之一幅射本體(radiation portion)位置之一相隔距離作為縮小化的實施態樣。
請參閱第2圖，該圖為本案天線之平面示意圖。本發明天線2可為一單極天線，以一均勻截面之導體繞折形成三個部分。其設有一連接部分21、一第一輻射連接部分22及一第二輻射連接部分23。設置於該連接部分21之下緣一饋入點CP，用來接收及發射一訊號，其一第一端210與地面相隔一第一距離D1(較佳地選擇為：大於(等於)1mm)。該第一輻射連接部分22，連接於該連接部分21的一第二端211，該第一輻射連接部分22係於一至少一折彎處220中折彎一至少一分段221，且該分段221與該連接部分21相隔一第二距離D2(較佳地選擇為：大於(等於)1mm)。該第二輻射連接部分23，連接於該連接部分21的一第三端212，且該第二輻射連接部分23係於一至少一折彎處231中所折彎一至少一分段232與該連接部分21相互平行。
而對於這些輻射連接部分所形成折彎之外形結構較詳細地說明，在該第一輻射連接部分22之該折彎處220及經折彎而形成的該分段221及該第二輻射連接部分23之折彎處231形成的每一折彎角度皆呈一直角。
透過這種天線2結構，從該連接部分21之該饋入點CP至該第一輻射連接部分22之該分段221的長度形成一共振結構(圖中2以虛線所繪示的路徑1A)，以充當四分之一波長的單極天線，其中，路徑1A的長度被設計等於2.4 GHz頻率之λ/4，以便產生2.4 GHz頻率的特定駐波。結果，所述的本發明天線能夠在中心頻率2.4GHz及2.5GH的兩個頻帶下工作。
請參考第3圖，第3圖是說明本發明能產生2.4GHz及2.5GH頻率的特定駐波之頻率特性圖示。第3圖之橫軸為頻率，縱軸為頻域特性的大小。譬如說，縱軸可以是電壓駐波比VSWR(Voltage standing wave ratio)。如熟知技術人士可知，電壓駐波比在頻域的局部低點(local minimum)可代表一天線的可用頻段。(尤其是在頻域的幅射性)。
由於本發明天線的小體積與高頻寬支援度，本發明天線可廣泛運用於各種可攜式的通訊裝置，像手機、個人數位助理器(即PDA，Personal Digital Assistant)或是筆記型電腦等等。第4圖示意本發明天線2安裝於一電路板P的情形。請注意，一併參閱第2圖及第4圖，本發明該天線2之該第二輻射連接部分23之一下緣處設有一卡勾24，使該天線2透過該卡勾24得以嵌入的方式安裝於該電路板P。
再者，由於電波穿行於天線系統不同部分(電台、饋線、天線、自由空間)是會遇到阻抗差異。因此，於本發明天線2之該第二輻射連接部分23之該已折彎的分段232及在該第二輻射連接部分23之該下緣處之該卡勾24之間設有一接地端25，用於阻抗匹配。
此外，第5圖(a)、第5圖(b)及第5圖(z)分別地顯示根據本發明第一實施例在2.4~2.5GHz下工作的多頻帶平面天線在X-Y plane，Y-Z plane及X-Z plane平面上的輻射場型圖。所有這些輻射場型圖都近似於全向輻射。
第二實施例
進一步地推及根據本發明之第2圖之結構示意圖，於另一實施態樣說明，如第6圖所示，該圖為本發明天線6之另一實施態樣之結構示意圖。在第2圖之該連接部分21在第6圖則稱之為一訊號饋送部分61(具有一第一極點611，即饋入點CP)，用來接收及發射一訊號。及在第2圖中的該第一輻射連接部分22在第6圖中則稱之為一第一頻率調整部分62，其中，該第一頻率調整部分62係連接於該訊號饋送部分61，且該第一頻率調整部分62包含：一第一延伸部分621(以第6圖中，從該訊號饋送部分61之一第二端611至該第一頻率調整部分61之一折彎處620所界定出的第一延伸部分621)；以及一第二延伸部分622，係為自該第一延伸部分621延伸的一折彎部，且指向該訊號饋送部分61，其中該第二延伸部分622與該訊號饋送部分61相隔一第一距離D1為大於(等於)1mm。以及在第2圖中的該第二輻射連接部分23在第6圖中則稱之為一耦接部分63，系能耦接於一電子通訊裝置，且具有一底端631，其中該底端631具一第二極點632，其中該第一極點611與該第二極點632相隔一第二距離D2，其中該第二距離為大於(等於)1mm。
綜合上述所言，本發明單極天線係在空間中繞折出立體架構的低頻/高頻連接部分以有效縮小整個天線所佔用的體積，並且能在低頻/高頻輻射連接部分建立可操控的相互耦合，以利用此相互耦合來增進天線的整體特性與性能(譬如說是增加本發明天線在高頻頻段的可用頻寬)，使本發明能用單一的小小型化天線來廣泛支援多種高低不同頻段之無線通訊需求。
本發明已以併入細節之特定實施例說明如上，以便利對本發明之結構及作業原理之瞭解。特定實施例之細節及參考無意限制本發明申請專利範圍之範疇。對精於此技藝人士甚為明顯，實施例中可作修改以供說明目的，而不致有悖本發明之精神與範圍。
2．．．天線
21．．．連接部分
210．．．第一端
211．．．第二端
212．．．第三端
CP．．．饋入點
21．．．第一輻射連接部分
220．．．折彎處
221．．．分段
23．．．第二輻射連接部分
231．．．折彎處
232．．．分段
24．．．卡勾
25．．．接地端
6．．．天線
61．．．訊號饋送部分
611．．．第一極點
62．．．第一頻率調整部分
621．．．第一延伸部分
611．．．第二端
620．．．折彎處
622．．．第二延伸部分
63．．．耦接部分
631．．．底端
632．．．第二極點
D1．．．第一距離
D2．．．第二距離
P．．．電路板
1A．．．路徑
第1圖為先前技術以平面倒F天線(planar inverted-F antennas，PIFAs)來作為無線通訊網路存取之天線之示意圖；
第2圖為本發明天線一實施例之示意圖；
第3圖是說明本發明能產生2.4GHz及2.5GH頻率的特定駐波之頻率特性圖示；
第4圖示意本發明天線安裝於一電路板的情形；
第5圖顯示跟據本發明第一實施例在2.4~2.5GHz下工作的多頻帶平面天線在X-Y plane，Y-Z plane及X-Z plane平面上的輻射場型圖；以及
第6圖為本發明天線之另一實施態樣之結構示意圖。
2．．．天線
21．．．連接部分
210．．．第一端
211．．．第二端
212．．．第三端
CP．．．饋入點
21．．．第一輻射連接部分
220．．．折彎處
221．．．分段
23．．．第二輻射連接部分
231．．．折彎處
232．．．分段
24．．．卡勾
25．．．接地端
D1．．．第一距離
D2．．．第二距離

Claims (12)

  1. 一種天線，其包括：一連接部分，用來接收及發射一訊號，其一第一端與地面相隔一第一距離；一第一輻射連接部分，連接於該連接部分的一第二端，該第一輻射連接部分係於一至少一折彎處中折彎一至少一分段，且該分段與該連接部分相隔一第二距離；以及一第二輻射連接部分，連接於該連接部分的一第三端，且該第二輻射連接部分係於一至少一折彎處中所折彎一至少一分段與該連接部分相互平行。
  2. 如申請專利範圍第1項之天線，其中，於該第一輻射連接部分之該折彎處、該第二輻射連接部分之該折彎處及於該第一輻射連接部分中該已折彎分段的所形成的每一折彎角度皆呈一直角。
  3. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該第二輻射連接部分之一下緣處設有一卡勾，使該天線得以嵌入的方式安裝於一電路板。
  4. 如申請專利範圍第3項之天線，其中該第二輻射連接部分所形成的該折彎處及在該第二輻射連接部分之該下緣處之該卡勾之間設有一接地端，用於阻抗匹配。
  5. 如申請專利範圍第1項之天線，其中從該連接部分之該第一端至該第一輻射連接部分之該分段的長度設計為2.4 GHz頻率之λ/4。
  6. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該連接部分之該第一端與地面所相隔的該第一距離為大於(等於)1mm，而該第一輻射連接部分之該分段與該連接部分所相隔的該第二距離為大於(等於)1mm。
  7. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該連接部分、該第一輻射連接部分及該第二輻射連接部分係一體成型。
  8. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該天線之操作頻寬為2.4GHz~2.5GHz。
  9. 一種天線，其包括：一連接部分，用來接收及發射一訊號，其第一端與地面相隔一第一距離；一第一輻射連接部分，連接於該連接部分的一第二端，該第一輻連接部分係於至少一折彎處中折彎一至少一分段，且該分段與該連接部分相隔一第二距離；以及一第二輻射連接部分，連接於該連接部分的第三端。
  10. 一種天線，其包括：一連接部分，用來接收及發射一訊號，其一第一端與地面相隔一第一距離；一第一輻射連接部分，連接於該連接部分的一第二端，其中該第一輻射連接部分之一端朝該連接部分方向向內彎折以形成一彎折部；以及一第二輻射連接部分，連接於該連接部分的一第三端。
  11. 一種天線，其包括：一訊號饋送部分，用來接收及發射一訊號；以及一第一頻率調整部分，連接於該訊號饋送部分，且包含：一第一延伸部分；以及一第二延伸部分，自該第一延伸部分延伸，且指向該訊號饋送部分。
  12. 一種天線，其包括：一訊號饋送部分，用來接收及發射一訊號，且具一饋送端，其中該饋送端具一第一極點；以及一耦接部分，耦接於一電子通訊裝置，且具有一底端，其中該底端具一第二極點，其中該第一極點與該第二極點相隔一距離，其中該距離為大於(等於)1mm。
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