TWI553959B - 具多重邊界條件的槽孔天線 - Google Patents

Description

具多重邊界條件的槽孔天線 【0001】

本發明係有關一種天線，尤指一種具有多重邊界條件的槽孔天線。

【0002】

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。

【0003】

傳統的槽孔天線大致可分為二種設計，圖1是在一基板100上形成有一金屬面101，該金屬面101上開設有一槽孔102，該槽孔102的兩端形成封閉端102a，並以該槽孔102的中間位置有一信號饋入點103，在收發信號時，該電流會集中於槽孔102的周圍，以形成二分之一波長共振的槽孔天線。另一種如圖2所示，在一基板200上形成有一金屬面201，該金屬面201上開設有一槽孔202，該槽孔202一端為開放端202a，另一端為封閉端202b，並於該槽孔202的中間位置有一信號饋入點203，在以該信號饋入點203電性連結有一信號饋入導線204，在收發信號時，電流會集中於封閉端202b，以形成一四分之一波長共振的槽孔天線。

【0004】

由於上述的二種的二分之一波長共振及四分之一波長共振的槽孔天線，雖然使行動通訊裝置工作於多頻帶的模態下，但是這二種槽孔天線本身工作機制較為單純，不易實現多頻架構，在行動裝置的應用上也較為受限。

【0005】

因此，本發明之主要目的，在於解決傳統槽孔天線的缺失，本發明在槽孔天線的槽孔上電性連結有數個被動元件，在不同頻率下，該被動元件(電感器及電容器)的阻抗值將隨頻率變化而改變，而使天線的阻抗匹配以及共振模式有著更高的自由度，讓該槽孔天線可工作在多頻帶的工作環境中。

【0006】

為達上述之目的，本發明提供一種具多重邊界條件的槽孔天線，包括：一基板、一第一被動元件、一第二被動元件、一第三被動元件、一信號饋入點及一信號饋入導線。該基板的一側面具有一金屬面，於該金屬面上開設有一槽孔，該槽孔使該金屬面區分為上金屬面及下金屬面。該第一被動元件係位於該槽孔的一端的位置上，並與該上金屬面及該下金屬面電性連結。該第二被動元件係位於該槽孔的另一端位置上，並與該上金屬面及該下金屬面電性連結。該槽孔天線有三個共振模態，分別為一低頻模態、第一高頻模態、第二高頻模態。該第三被動元件係位於該第一被動元件及該第二被動元件之間的槽孔的位置上，並與該上金屬面及該下金屬面電性連結。該信號饋入點係位於該第一被動元件及該第三被動元件之間的槽孔的位置上，可直接饋入或耦合饋入。其中，第一被動元件及該第二被動元件的距離對應到低頻模態的四分之一波長，此時，第一被動元件可等效短路，第三被動元件可等效開路，第二被動元件等效一電感性邊界條件，可以將低頻共振模態達到較好的阻抗匹配。其中，第一被動元件及該第三被動元件的距離對應到第一高頻模態的一個波長，此時，第一被動元件可等效短路，第二被動元件可等效開路，第三被動元件可等效短路。其中，信號饋入點位置及該第三被動元件的距離對應到第二高頻模態的二分之一波長，此時，第一被動元件可等效開路，第二被動元件可等效開路，第三被動元件可等效短路。

【0007】

在本發明之一實施例中，該槽孔為長條狀。

【0008】

在本發明之一實施例中，該基板為微波基板。

【0009】

在本發明之一實施例中，該第一被動元件為電感器。

【0010】

在本發明之一實施例中，該第二被動元件為電感器，該電感器的電感值大於該第一被動元件電感器的電感值。

【0011】

在本發明之一實施例中，該第三被動元件為電容器。

【0034】

習知：

【0035】

基板100

【0036】

金屬面101

【0037】

槽孔102

【0038】

封閉端102a

【0039】

信號饋入點103

【0040】

基板200

【0041】

金屬面201

【0042】

槽孔202

【0043】

開放端202a

【0044】

封閉端202b

【0045】

信號饋入點203

【0046】

信號饋入導線204

【0047】

本發明：

【0048】

槽孔天線10

【0049】

基板1

【0050】

金屬面11

【0051】

上金屬面111

【0052】

下金屬面112

【0053】

槽孔12

【0054】

第一被動元件2

【0055】

第二被動元件3

【0056】

第三被動元件4

【0057】

信號饋入點5

【0058】

電性連結部51、52

【0059】

L1四分之一波長共振

【0060】

L2一個波長共振

【0061】

L3二分之一波長共振

【0012】

圖1，係傳統的槽孔天線結構示意圖。

【0013】

圖2，係傳統的另一槽孔天線結構示意圖。

【0014】

圖3，係本發明之具多重邊界的槽孔天線結構分解示意圖。

【0015】

圖4，係本發明之具多重邊界的槽孔天線結構組合示意圖。

【0016】

圖5，係本發明之具多重邊界的槽孔天線結構在低頻共振模態示意圖。

【0017】

圖6，係圖5的反射係數曲線示意圖。

【0018】

圖7，係本發明之具多重邊界的槽孔天線結構在第一高頻共振模態示意圖。

【0019】

圖8，係圖7的反射係數曲線示意圖。

【0020】

圖9，係本發明之具多重邊界的槽孔天線結構在第二高頻共振模態示意圖。

【0021】

圖10，係圖9的反射係數曲線示意圖。

【0022】

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，現在配合圖式說明如下：

【0023】

請參閱圖3及圖4，係本發明之具多重邊界的槽孔天線結構分解及組合示意圖。如圖所示：本發明之具多重邊界的槽孔天線10，包括：一基板1、一第一被動元件2、一第二被動元件3、一第三被動元件4及一信號饋入點5。

【0024】

該基板1，其上一側面具有一金屬面11，於該金屬面11上開設有一長條狀其寬度約為4mm的槽孔12，該槽孔12將該金屬面11區分為上金屬面111及下金屬面112。在本圖式中，該基板1為微波基板。

【0025】

該第一被動元件2，係位於該槽孔12的一端的位置上，並與該上金屬面111及該下金屬面112電性連結。在本圖式中，該第一被動元件2為電感器，該電感器的電感值為15nH(亨利)。

【0026】

該第二被動元件3，係位於該槽孔12的另一端位置上，並與該上金屬面111及該下金屬面112電性連結，該第二被動元件3具有加強低頻的阻抗匹配部份。在本圖式中，該第二被動元件3為電感器，該電感器的電感值為30nH(亨利)。

【0027】

該第三被動元件4，係位於該第一被動元件2及該第二被動元件3之間的槽孔12的位置上，並與該上金屬面111及該下金屬面112電性連結。在本圖式中，該第三被動元件4為電容器，該電容器的電容值為1PF(皮法拉)。

【0028】

該信號饋入點5，係具有二電性連結部51、52，該二電性連結部51、52位於該槽孔12二側的該上金屬面111及該下金屬面112上，以該信號饋入點5連結饋入元件的正負端。

【0029】

藉由上述的槽孔天線10的該第一被動元件2及該第二被動元件3皆為電感器及該第三被動元件4為電容器的設計下，在不同頻率下，該電感器及該電容器的阻抗值將隨頻率變化而改變，不同的邊界條件將引發不同的共振機制 ，使該槽孔天線可工作在多頻帶的信號發射及接收模態。

【0030】

請參閱圖5及圖6，係本發明之具多重邊界的槽孔天線結構在低頻共振模態及圖5的反射係數曲線示意圖。如圖所示：在槽孔天線10在低頻時，使該第一被動元件(電感器的電感值為15nH)2呈現短路狀態時，該第三被動元件(電容器的電容值為1PF)4皆呈現開路狀態時，該第二被動元件(電感器30nH)3及該此時對應到一電感性邊界條件，可使低頻模態達到較好的匹配， 電流由上金屬面111流經過該第一被動元件2至該下金屬面112，使該槽孔天線10的第一被動元件2至該第二被動元件3之間的L1為四分之一波長共振的模態(為低頻模態)，如圖6的A點為頻率在600MH_Z時，為-30dB。

【0031】

請參閱圖7及圖8，係本發明之具多重邊界的槽孔天線結構在第一高頻共振模態及圖7的反射係數曲線示意圖。如圖所示：在槽孔天線10在第一高頻共振模態頻率附近時，使該第一被動元件(電感器的電感值為15nH)2及該第三被動元件(電容器的電容值為1PF)4皆呈現短路狀態時，該第二被動元件(電感器30nH)3呈現開路狀態時，使該槽孔天線10的第一被動元件2至第三被動元件4之間的L2為一個波長共振的模態，如圖8的B點為頻率在1.775GH_Z時，為-18.5dB。

【0032】

請參閱圖9及圖10，係本發明之具多重邊界的槽孔天線結構在第二高頻共振模態及圖9的反射係數曲線示意圖。如圖所示：在槽孔天線10在第二高頻共振模態頻率附近時，使該第一被動元件(電感器的電感值為15nH)2及該第二被動元件(電感器30nH)3皆呈開路，該第三被動元件(電容器的電容值為1PF)4呈現短路，使該槽孔天線10的該信號饋入點5至該第三被動元件4之間的L3為二分之一波長共振的模態，如圖10的C點為頻率在2.225GHZ時，為-32.8dB。

【0033】

上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

槽孔天線10

基板1

金屬面11

上金屬面111

下金屬面112

槽孔12

第一被動元件2

第二被動元件3

第三被動元件4

信號饋入點5

電性連結部51、52

Claims (6)

1. 一種具多重邊界條件的槽孔天線，包括：一基板，其上一側面具有一金屬面，於該金屬面上開設有一槽孔，該槽孔使該金屬面區分為上金屬面及下金屬面；一信號饋入點，係具有二電性連結部，該二電性連結部位於該槽孔二側的該上金屬面及該下金屬面上；一第一被動元件，係位於該槽孔的一端的位置上，並與該上金屬面及該下金屬面電性連結，該槽孔天線共振於低頻模態以及第一高頻模態時，該第一被動元件等效為短路，該槽孔天線共振於第二高頻模態時，該第一被動元件等效為開路；一第二被動元件，係位於該槽孔的另一端位置上，並與該上金屬面及該下金屬面電性連結，該槽孔天線共振於低頻模態時，該第二被動元件等效一電感性邊界條件，該槽孔天線共振於第一高頻以及第二高頻模態時，該第二被動元件等效為開路；一第三被動元件，係位於該第一被動元件及該第二被動元件之間的槽孔的位置上，並與該上金屬面及該下金屬面電性連結，該槽孔天線共振於低頻模態時，該第三被動元件等效為開路，該槽孔天線共振於第一高頻以及第二高頻模態時，該第三被動元件等效為短路；其中，該第一被動元件與該第二被動元件的間距對應到低頻共振模態的四分之一波長；其中，該第一被動元件與該第三被動元件的間距對應到第一高頻 共振模態的一個波長；其中，該信號饋入點與該第三被動元件的間距對應到第二高頻共振模態的二分之一波長。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具多重邊界條件的槽孔天線，其中，該槽孔為長條狀。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具多重邊界條件的槽孔天線，其中，該基板為微波基板。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具多重邊界條件的槽孔天線，其中，該第一被動元件為電感器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具多重邊界條件的槽孔天線，其中，該第二被動元件為電感器，且電感器的電感值大於第一被動元件電感器的電感值。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具多重邊界條件的槽孔天線，其中，該第三被動元件為電容器。