多頻天線的制作方法
【專利摘要】一種多頻天線。該多頻天線用來收發(fā)多個(gè)頻段的無線信號(hào)且包括；接地板，用來提供接地并在第一邊形成缺口；第一微帶線，大致平行于第一邊且其長(zhǎng)度大致等于多個(gè)頻段中一最低頻段所對(duì)應(yīng)的無線信號(hào)波長(zhǎng)的二分之一；連接組件，連接第一邊上的一端與第一微帶線的一端，以與第一邊及第一微帶線形成共振腔體；第二微帶線，設(shè)置于共振腔體內(nèi)且與第一微帶線大致平行，并與第一微帶線大致距離第一間距；第三微帶線，由接地板的缺口延伸至第二微帶線的一端且在缺口與接地板距離第二間距；以及饋入端，形成于缺口內(nèi)的第三微帶線上，用來傳遞多個(gè)頻段的無線信號(hào)。本發(fā)明可利用單一天線本體達(dá)到多頻特性，并可藉由多個(gè)可調(diào)因子調(diào)整天線特性以滿足不同需求。
【專利說明】多頻天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多頻天線，尤指一種具有多頻特性和多個(gè)可調(diào)因子的多頻天線?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 天線用來發(fā)射或接收無線電波，以傳遞或交換無線電信號(hào)。一般具有無線通信功 能的電子產(chǎn)品，如筆記本型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PersonalDigitalAssistant)等，通常 通過內(nèi)建的天線來訪問無線網(wǎng)絡(luò)。因此，為了讓使用者能更方便地訪問無線通信網(wǎng)絡(luò)，理想 天線的帶寬應(yīng)在許可范圍內(nèi)盡可能地增加，而尺寸則應(yīng)盡量減小，以配合便攜式無線通信 器材體積縮小的趨勢(shì)，將天線整合入便攜式無線通信器材中。除此之外，隨著無線通信技術(shù) 的演進(jìn)，不同無線通信系統(tǒng)的工作頻率可能不同，因此，理想的天線應(yīng)能以單一天線涵蓋不 同無線通信網(wǎng)絡(luò)所需的頻帶。
[0003] 在公知技術(shù)中，針對(duì)多頻應(yīng)用，常見的方式是利用多個(gè)天線或多個(gè)輻射體(如槽孔 天線的槽孔、雙極天線的分支等)，分別收發(fā)不同頻段的無線信號(hào)，造成設(shè)計(jì)復(fù)雜度增加，更 嚴(yán)重的是，隨著所需頻段的增加，天線的整體尺寸也會(huì)跟著增加。若天線的可設(shè)置空間較為 受限，甚至可能造成天線間干擾，因而影響天線的正常運(yùn)作。因此，如何在有限面積下，提供 適用于多頻應(yīng)用的天線，也就成為業(yè)界所努力的目標(biāo)之一。
[0004] 因此，需要提供一種多頻天線來解決上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種多頻天線，以在有限面積下，達(dá)到多頻操 作。
[0006] 本發(fā)明公開一種多頻天線，該多頻天線用來收發(fā)多個(gè)頻段的無線信號(hào)，該多頻天 線包含：一接地板，該接地板用來提供接地，并在一第一邊形成有一缺口； 一第一微帶線， 該第一微帶線大致平行于該接地板的該第一邊，該第一微帶線的長(zhǎng)度大致等于該多個(gè)頻段 中一最低頻段所對(duì)應(yīng)的無線信號(hào)波長(zhǎng)的二分之一；一連接組件，該連接組件連接該接地板 的該第一邊上的一端與該第一微帶線的一端，以與該接地板的該第一邊及該第一微帶線形 成一共振腔體；一第二微帶線，該第二微帶線設(shè)置于該共振腔體內(nèi)，與該第一微帶線大致平 行，并與該第一微帶線大致距離一第一間距；一第三微帶線，該第三微帶線由該接地板的該 缺口延伸至該第二微帶線的一端，該第三微帶線在該缺口與該接地板距離一第二間距；以 及一饋入端，該饋入端形成于該缺口內(nèi)的該第三微帶線上，用來傳遞該多個(gè)頻段的無線信 號(hào)。
[0007] 本發(fā)明利用了獨(dú)特的饋入及耦合結(jié)構(gòu)，而可利用單一天線本體達(dá)到多頻特性，并 可藉由多個(gè)可調(diào)因子調(diào)整天線特性，以滿足不同需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖IA為本發(fā)明實(shí)施例的一多頻天線的示意圖。
[0009] 圖IB至圖ID分別為圖IA中不同區(qū)域的放大示意圖。
[0010] 圖2為圖IA的多頻天線的反射損失示意圖。
[0011] 圖3為圖IA的多頻天線的輻射效率示意。
[0012] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的一多頻天線的示意圖。
[0013] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的一多頻天線的示意圖。
[0014] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例的一多頻天線的示意圖。
[0015] 主要組件符號(hào)說明：
[0016] 10、40、50、60 多頻天線 A、B、C 區(qū)域 100 接地板 102、402 第--微帶線 104 連接組件 106 第二微帶線 108 第三微帶線 110 饋入端 112、114、512、514、612 614 PC配區(qū)塊 L卜L4 邊 CAY 缺口 Dl、D2 長(zhǎng)度 1020、！022、4020. 4022、4024 丫.微帶線 GP_a、GP-bl、GP_b2 Iiiji1U 1024、4026、4028 間隔 12 共振腔體 GP_1 第--間距 GP_2 第二間距 6120、6122、6140、6i42 J'K塊

【具體實(shí)施方式】
[0017] 請(qǐng)參考圖IA至圖1D，圖IA為本發(fā)明實(shí)施例的一多頻天線10的示意圖，圖IB至 圖ID分別為圖IA中區(qū)域A、B、C的放大示意圖。多頻天線10可用來收發(fā)多個(gè)頻段的無線 信號(hào)，其包含有一接地板100、一第一微帶線102、一連接組件104、一第二微帶線106、一第 三微帶線108、一饋入端110以及匹配區(qū)塊112、114。接地板100用來提供接地，其大致呈 矩形，包含四邊Ll?L4,并在第一邊Ll形成有一缺口CAV。第一微帶線102大致平行于接 地板100的第一邊L1，且其長(zhǎng)度Dl大致等于所收發(fā)的無線信號(hào)中最低頻段的無線信號(hào)的波 長(zhǎng)的二分之一。此外，在此實(shí)施例中，第一微帶線102由子微帶線1020、1022所構(gòu)成，兩者 相距一間距GP_a;換個(gè)角度來說，第一微帶線102形成有一間距為GP_a的間隔1024,而將 第一微帶線102區(qū)分為子微帶線1020及1022。連接組件104連接接地板100的第一邊Ll 上的一端與第一微帶線102的一端，以與接地板100的第一邊Ll及第一微帶線102形成一 共振腔體12。第二微帶線106設(shè)置于共振腔體12內(nèi)，與第一微帶線102大致平行，并與第 一微帶線102大致距離一第一間距GP_1。第三微帶線108則由接地板100的缺口CAV延 伸至第二微帶線106的一端，且第三微帶線108在缺口CAV與接地板100距離一第二間距 GP_2。饋入端110則形成于缺口CAV內(nèi)的第三微帶線108上，用來傳遞無線信號(hào)。另一方 面，匹配區(qū)塊112、114分別由接地板100的第一邊Ll及第一微帶線102向共振腔體12延 伸，用來調(diào)整多頻天線10的阻抗匹配或場(chǎng)型高低角度等特性。
[0018] 由上述可知，第三微帶線108在缺口CAV處與接地板100形成一共平面波導(dǎo) (coplanarwaveguide,CPW)架構(gòu)，并直接連接（電性連接)第二微帶線106。換言之，第三微 帶線108可視為一共平面波導(dǎo)饋入結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為一微帶線結(jié)構(gòu)的架構(gòu)，用以將饋入端110的 信號(hào)傳輸至第二微帶線106。因此，缺口CAV相對(duì)于第一邊Ll的位置、第三微帶線108在缺 口CAV與接地板100的第二間距GP_2等將相關(guān)于多頻天線10的工作頻帶、輻射效率等特 性。舉例來說，第二間距GP_2大小與第三微帶線108至接地板100的阻抗大小成反比，即 距離越近，阻抗越大，在此情形下，可適當(dāng)設(shè)定第二間距GP_2的大小，使第三微帶線108至 接地板100的阻抗介于連接于饋入端110的傳輸線的阻抗(如50Ω)與第二微帶線106的 天線輻射阻抗(如177Ω)之間，例如60Ω?100Ω。
[0019] 進(jìn)一步地，第三微帶線108將電流導(dǎo)通至第二微帶線106后，第二微帶線106可產(chǎn) 生水平方向的電流，以激發(fā)一頻段。另外，第二微帶線106可與第一微帶線102產(chǎn)生耦合作 用，以產(chǎn)生由第二微帶線106至第一微帶線102的垂直方向的電流，使得第二微帶線106與 第一微帶線102間的耦合作用可激發(fā)另一頻段。換言之，第二微帶線106的長(zhǎng)度D2、第二微 帶線106與第一微帶線102的第一間距GP_1、第二微帶線106在共振腔體12的位置(如相 對(duì)于第一微帶線102的位置）等，皆相關(guān)于多頻天線10的工作頻帶、輻射效率等特性。
[0020] 此外，由第二微帶線106耦合至第一微帶線102的電流會(huì)導(dǎo)通至接地板100,使得 共振腔體12可產(chǎn)生共振而激發(fā)出另一頻段。因此，第一微帶線102的長(zhǎng)度Dl將影響多頻 天線10的工作頻帶、輻射效率等特性。另一方面，由于第一微帶線102被間隔1024區(qū)分為 子微帶線1020、1022,而子微帶線1020、1022間再通過耦合作用導(dǎo)通電流，因此間隔1024的 間距GP_a或位置亦相關(guān)于多頻天線10的工作頻帶、輻射效率等。此外，匹配區(qū)塊112、114 用以調(diào)整匹配情形或場(chǎng)型高低角度等，其位置、形狀等可適當(dāng)調(diào)整，以符合系統(tǒng)所需。
[0021] 由上述可知，第一微帶線102的長(zhǎng)度D1、第二微帶線106的長(zhǎng)度D2、第一微帶線 102與第二微帶線106的第一間距GP_1、第二微帶線106在共振腔體12的位置(如相對(duì)于 第一微帶線102的位置)、缺口CAV相對(duì)于第一邊Ll的位置、第三微帶線108在缺口CAV與 接地板100的第二間距GP_2、匹配區(qū)塊112U14的位置或形狀等可調(diào)因子，皆相關(guān)于多頻 天線10的工作頻帶、輻射效率等參數(shù)，可藉此適度調(diào)整多頻天線10的特性。換言之，多頻 天線10在單一天線本體下，滿足多頻需求，藉此可避免公知技術(shù)需增加天線整體尺寸的缺 點(diǎn)。
[0022] 舉例來說，針對(duì)北美智能電表，其通信需求需符合CDMA2000、WCDMA、GSM的通信標(biāo) 準(zhǔn)，故需涵蓋的頻段多達(dá)八個(gè)。其中，低頻段介于824MHz與960MHz之間，依照通信系統(tǒng)細(xì) 分應(yīng)用有CDMABC0-CELL(824MHz?849MHz用于傳輸，869MHz至 894MHz用于接收)、WCDMA B5-CELL( 824MHz?849MHz用于上鏈路，869MHz?894MHz用于下鏈路)、GSM850( 824MHz? 849MHz用于上鏈路，869MHz?894MHz用于下鏈路)、GSM900 (880MHz?915MHz用于上鏈 路，925-960MHZ用于下鏈路）；高頻段介于1710MHz?2170MHz，其頻率依照通信系統(tǒng)共涵 蓋CDMABCl-PCS(1850MHz?1990MHz)、CDMABCl-PCS(1850MHz?1910MHz用于傳輸， 1930MHz?1990MHz用于接收)、WCDMAB1-MT( 1920MHz?1980MHz用于上鏈路，2110MHz? 2170MHz用于下鏈路)、WCDMAB2-PCS( 1850MHz?1910MHz用于上鏈路，1930MHz?1990MHz 用于下鏈路)、GSMDCS( 1710MHz?1785MHz用于上鏈路，1805MHz?1875MHz用于下鏈路)， GSMPCS(1850MHz?1910MHz用于上鏈路，1930MHz?1990MHz用于下鏈路）。針對(duì)如此大 范圍的應(yīng)用，公知技術(shù)需利用多個(gè)天線或多個(gè)輻射體(如槽孔天線的槽孔、雙極天線的分支 等）以達(dá)到此需求，因而造成天線整體尺寸跟著增加。相比之下，本發(fā)明僅需調(diào)整長(zhǎng)度D1、 長(zhǎng)度D2、第一間距GP_1、第二微帶線106在共振腔體12的位置（如相對(duì)于第一微帶線102 的位置)、缺口CAV相對(duì)于第一邊Ll的位置、第二間距GP_2、匹配區(qū)塊112、114的位置或形 狀等，即可達(dá)到如圖2所示的反射損失（ReturnLoss)示意圖及圖3所示的福射效率示意。 由圖2及圖3可知，藉由調(diào)整多個(gè)可調(diào)因子后，多頻天線10可滿足多頻段及抗噪聲干擾的 需求，因而適用于北美智能電表的通信需求，且不需額外增加輻射體，可避免整體面積的增 力口。此外，圖2包含多個(gè)曲線，其代表藉由調(diào)整可調(diào)因子后多頻天線10可達(dá)到的反射損失， 以顯示本發(fā)明的設(shè)計(jì)靈活性。
[0023] 需注意的是，圖IA的多頻天線10為本發(fā)明的實(shí)施例，除前述的可調(diào)因子外，本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)可以據(jù)以作不同的修飾，而不限于此。舉例來說，在多頻天線10中， 第一微帶線102僅包含單一間隔1024,其可控制零點(diǎn)的產(chǎn)生；然而，不限于此，第一微帶線 102所包含的間隔數(shù)、間隔位置、間隔寬度等皆可適度調(diào)整。例如，圖4為本發(fā)明實(shí)施例的 一多頻天線40的示意圖。多頻天線40與圖IA的多頻天線10的架構(gòu)相同，故相同組件沿 用相同符號(hào)表示。多頻天線40與多頻天線10的不同處在于，多頻天線40的一第一微帶線 402由子微帶線4020、4022、4024所構(gòu)成，彼此相距間距GP_bl、GP_b2 ;換個(gè)角度來說，第一 微帶線402形成有間距為GP_bl、GP_b2的間隔4026、4028,而將第一微帶線402區(qū)分為子 微帶線 4020、4022、4024。
[0024] 另外，匹配區(qū)塊112U14用以調(diào)整匹配情形，其位置、形狀等可適當(dāng)調(diào)整。例如，圖 5及圖6分別為本發(fā)明實(shí)施例多頻天線50、60的示意圖。多頻天線50、60與圖IA的多頻天 線10的架構(gòu)相同，故相同組件沿用相同符號(hào)表示。多頻天線50、60與多頻天線10的不同 處在于，多頻天線50的匹配區(qū)塊512、514呈階梯狀，而多頻天線60的匹配區(qū)塊612、614則 分別包含子區(qū)塊6120、6122、6140、6142，其皆符合本發(fā)明的范疇。
[0025] 上述圖4至圖6的多頻天線40、50、60皆由多頻天線10所衍生，用以除前述可調(diào)因 子(長(zhǎng)度Dl、D2、間距GP_1、GP_2、第二微帶線106在共振腔體12的位置、缺口CAV的位置） 夕卜，其他尚可用來調(diào)整天線特性的可調(diào)因子。除此之外，其他如接地板100的面積或形狀、 連接組件104的形狀、長(zhǎng)度、寬度等皆可進(jìn)一步應(yīng)用以調(diào)整天線特性。此外，在前述實(shí)施例 中，缺口CAV用以形成共平面波導(dǎo)架構(gòu)，其半圓形的形狀可配合貫穿孔（Via)的應(yīng)用，使第 三微帶線108與接地板100維持等距離，并具有方便制作的優(yōu)點(diǎn)；然而，不限于此，缺口CAV 的形狀亦可以是常見的四邊形或其他形狀，而第三微帶線108位于缺口CAV的部分的形狀 可對(duì)應(yīng)缺口CAV的形狀調(diào)整，仍符合本發(fā)明的范疇。
[0026] 另外，關(guān)于多頻天線10、40、50、60的實(shí)現(xiàn)方式，其材質(zhì)可使用軟式印刷電路板或 是薄型印刷電路板制成并組裝于天線載具上，再與所應(yīng)用的裝置(如智能電表）作結(jié)合；另 夕卜，亦可利用導(dǎo)電涂料材料進(jìn)行涂布或使用印刷、激光雕刻技術(shù)設(shè)置于載具上，其天線載具 材質(zhì)可為丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（AcrylonitrileButadieneStyrene,ABS)，也可 利用玻璃纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹脂（Fiberglassreinforcedepoxyresin,FR4)制成的印刷電路 板，或聚酰亞胺（Polyimide)制成的可撓性薄片基板（FlexibleFilmSubstrate),甚至可 整合于電路的一部分，以減少所占據(jù)的空間。
[0027] 在公知技術(shù)中，針對(duì)多頻應(yīng)用，常見的方式是利用多個(gè)天線或多個(gè)輻射體(如槽孔 天線的槽孔、雙極天線的分支等)，分別收發(fā)不同頻段的無線信號(hào)，除了造成設(shè)計(jì)復(fù)雜度增 力口，更嚴(yán)重的是，隨著所需頻段的增加，天線的整體尺寸也會(huì)跟著增加。而且，若天線的可設(shè) 置空間較為受限，甚至可能造成天線間干擾，因而影響天線的正常運(yùn)作。相比之下，本發(fā)明 所提供的多頻天線，利用了獨(dú)特的饋入及耦合結(jié)構(gòu)，而可利用單一天線本體達(dá)到多頻特性， 并可藉由多個(gè)可調(diào)因子調(diào)整天線特性，以滿足不同需求。
【權(quán)利要求】
1. 一種多頻天線，該多頻天線用來收發(fā)多個(gè)頻段的無線信號(hào)，該多頻天線包括： 一接地板，該接地板用來提供接地，并在一第一邊形成有一缺口； 一第一微帶線，該第一微帶線大致平行于該接地板的該第一邊，該第一微帶線的長(zhǎng)度 大致等于該多個(gè)頻段中一最低頻段所對(duì)應(yīng)的無線信號(hào)波長(zhǎng)的二分之一； 一連接組件，該連接組件連接該接地板的該第一邊上的一端與該第一微帶線的一端， 以與該接地板的該第一邊及該第一微帶線形成一共振腔體； 一第二微帶線，該第二微帶線設(shè)置于該共振腔體內(nèi)，與該第一微帶線大致平行，并與該 第一微帶線大致距離一第一間距； 一第三微帶線，該第三微帶線由該接地板的該缺口延伸至該第二微帶線的一端，該第 三微帶線在該缺口與該接地板距離一第二間距；以及 一饋入端，該饋入端形成于該缺口內(nèi)的該第三微帶線上，用來傳遞該多個(gè)頻段的無線 信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的多頻天線，該多頻天線還包括至少一匹配區(qū)塊，由該接地板的 該第一邊或該第一微帶線向該共振腔體延伸，用來調(diào)整該多頻天線的信號(hào)匹配情形。
3. 如權(quán)利要求1所述的多頻天線，其中該第三微帶線大致垂直于該第二微帶線。
4. 如權(quán)利要求1所述的多頻天線，其中位于該缺口內(nèi)的一部分的該第三微帶線的形狀 對(duì)應(yīng)于該缺口的形狀。
5. 如權(quán)利要求1所述的多頻天線，其中該缺口大致呈半圓形。
6. 如權(quán)利要求1所述的多頻天線，其中該第一微帶線形成有至少一間隔，該至少一間 隔將該第一微帶線區(qū)分為多個(gè)線段。
7. 如權(quán)利要求6所述的多頻天線，其中該至少一間隔的數(shù)量、每一間隔的寬度或形成 于該第一微帶線的位置相關(guān)于該多頻天線的至少一輻射參數(shù)。
8. 如權(quán)利要求1所述的多頻天線，其中該缺口在該第一邊的位置、該第一微帶線的長(zhǎng) 度、該第一間距、該第二微帶線的長(zhǎng)度、該第二微帶線在該共振腔體的位置及該第二間距相 關(guān)于該多頻天線的至少一輻射參數(shù)。
【文檔編號(hào)】H01Q21/30GK104425899SQ201310368112
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】陳毅山, 林佳宏, 黃宥鈞, 蕭興隆 申請(qǐng)人:啟碁科技股份有限公司