专利名称：：宽频天线的制作方法
技术领域：
：本发明是关于一种天线，且特别是有关于一种涵盖多个通信频段的宽频天线。先前技术一般WWAN天线通常以铁件制作呈3D立体结构的形态，此种立体天线形态的好处是设计空间有三面，弹性大，但坏处是它的结构会因为组装时不当的外力而导致形变，进而影响到天线的谐振频率点、频宽以及辐射效率等。此外，如果还要在原有的设计空间内加入WLAN天线，由于WWAN与WLAN天线两者之间的间距会影响到彼此的工作效能，因此WWAN及WLAN天线的空间就必须适当分配，以达到天线最佳化。但由于立体结构的天线不稳定性高，所以容易造成天线谐振腔发生变化。所以，如何有效地固定天线，使天线与机构件的连结更为稳固并使其产生宽频的效果，即成为本发明所意在改进的重点。
发明内容因此，本发明的目的是提出一种结构稳固、易于组装、价格低廉且适合多频带操作的宽频天线。根据上述及其他目的，本发明提出一种宽频天线，包括固定件、第一辐射部、寄生耦合部及第二辐射部。第一辐射部设在固定件上，并包括一端具有馈入点的馈入段，以及由馈入段的另一端朝相反方向延伸的第一辐射段及第二辐射段。寄生耦合部设在固定件上，且与第一辐射部的第一辐射段相邻，并包括接地段，以及由接地段朝第一辐射段延伸以相互耦合的耦合段。第二辐射部设在固定件上，且与第一辐射部的第二辐射段相邻，并包括本体、由本体相反两端向外延伸的第三辐射段及第四辐射段、由本体向外延伸的接地段，以及与本体连接的馈入点，其中第三辐射段与第一辐射部的第二辐射段相邻。本发明的宽频天线由于结构简单，易于固定在固定件上，因此电气特性稳定，结构强固而不易形变，可提高组装良品率，而且成本低廉，方便机构组装。并且借由寄生耦合部的接地段延伸出耦合段与第一辐射段产生寄生耦合的设计，可以改善天线的辐射效能，并使宽频天线产生高效能的WWAN天线作用，而适于多频带操作。图1是本发明宽频天线的第一优选实施例的形状构造及设置位置示意图2是第一实施例的WWAN天线操作在不同频带的电压驻波比数据图；图3是第一实施例的WLAN天线操作在不同频带的电压驻波比数据图；图4是第一实施例的WWAN天线与WLAN天线的隔离度测量数据图；图5~图11是第一实施例的WWAN天线在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面分别于GSM824MHz、GSM894MHz、GSM960MHz、DCS1710MHz、PCS1880MHz、IMT-20001990MHz以及IMT-20002170MHz频率时的辐射场型测量数据图12~图20，是第一实施例的WLAN天线在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面于2412MHz、2437MHz、2462MHz、4900MHz、5150MHz、5350MHz、5470MHz、5725MHz、5875MHz频率时的辐射场型测量数据图21是第一实施例的一变化实施态样；图22~图33是第一实施例的第一辐射部的第一辐射段末端部与寄生耦合部的耦合段的其它可能变化态样；图34~图43是第一实施例的第一辐射部的其它可能变化态样；图44是本发明宽频天线的第二优选实施例的側视图；图45是第二实施例的顶视图46是本发明宽频天线的第三优选实施例的侧视图；及图47是第三实施例的顶视图。主要元件符号说明1、1，、3、5宽频天线2单面印刷电路板4、6塑料件11、31、51第一辐射部12、32、52寄生耦合部13、33、53第二辐射部110馈入段111馈入点U2、312、512第一辐射段113、313、513第二辐射段114、314、514末端部120螺孔121、321接地段122、322、522耦合段123锁固段130螺孔131本体132第三辐射段133第四辐射段134接地段135锁固段136信号馈入点具体实施例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多个优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。参阅图l所示，其示出本发明的宽频天线的第一优选实施例，本实施例的宽频天线1是制作在仅单面印刷铜箔的单面印刷电路板2上，并包括第一辐射部ll、寄生耦合部12及第二辐射部13。第一辐射部11包括由印刷电路板2的底边向上延伸且一端(下端)具有馈入点111的馈入段110,以及由馈入段110的另一端(上端)朝相反方向(左右方向)横向延伸的第一辐射段112及第二辐射段113,而构成可操作在双频段的单极天线结构。其中，第一辐射段112的长度大于第二辐射段113，且第一辐射段112的末端部114向下弯折并朝远离馈入段110的方向延伸。寄生耦合部12与第一辐射部11的第一辐射段112相邻，并包括纵向延伸而与系统接地面(图未显示)接地的接地段121，以及由接地段121的顶端朝第一辐射段112延伸的耦合段122，且耦合段122的末端与第一辐射段112的末端部114为间隔地部分重叠，以与第一辐射段112产生寄生耦合，且经由将第一辐射段112上的电磁能量耦合到寄生耦合部13上，使得第一辐射部11与寄生耦合部12共同构成可操作在多频带的WWAN天线。且考虑实际制程，耦合段122的末端与第一辐射段112的末端部114之间的间距只要控制在0.5mm至3mm的范围内，即能有效控制耦合量，而达到天线阻抗匹配的目的。因此，基于上述WWAN天线结构，只要针对所需的操作频段，对第一辐射部11和寄生耦合部12的长、宽进行适当调整设计，将使宽频天线1的操作频段可以涵盖3G(824MHz960MHz，17102170MHz)、GPS(1565MHz1585MHz)以及DVB-H(1670MHz1675MHz)，而具有WWAN天线功能。此外，寄生耦合部12的接地段121还包括朝远离耦合段122方向延伸的锁固段123，锁固段123位于印刷电路板2的左端且其上设有螺孔120,可供螺丝穿设，以将印刷电路板2锁固在电子装置(例如笔记本电脑)的机壳上。且由于利用接地段121做为锁固机构并成为寄生耦合部12的一部分，不但解决传统锁固件成为接地面会影响天线辐射场型的问题，并可改善天线的辐射效能，使天线尺寸可以缩小化。第二辐射部13与第一辐射部11的第二辐射段113相邻，并包括本体131、由本体131的相反两端向外延伸的第三辐射段132和第四辐射段133、由本体131向下延伸的接地段134、设置于本体131的右下端的信号馈入点136、以及设置于印刷电路板2的右端的另一锁固段135。其中，接地段134的末端沿印刷电路板2的底边向右延伸而与锁固段135连接，且锁固段135上设有螺孔130，可供螺丝穿设，以将印刷电路板2锁固在电子装置(例如笔记本电脑)的机壳上。再者，第三辐射段132由本体131向上连续弯折延伸并与第一辐射部11的第二辐射段113相邻，第四辐射段133由本体131向外横向弯折延伸，且第三辐射段132的长度大于第四辐射段133，而构成可操作在两个频段的平面倒F型(PIFA)天线结构。因此，借由调整第三辐射段132的操作频段在2400MHz~2488MHz，及调整第四辐射段133的操作频段在4900MHz5875MHz，第二辐射部13即可成为工作在WLAN802.11a/b/g无线通信系统的天线。参见图2及图3所示，其示出对本实施例的宽频天线1的WWAN天线(即第一辐射部12与寄生耦合部13的组合)及WLAN天线(即第二辐射部14)进行电压驻波比(VSWR)的实验测量结果，WWAN天线在频率824MHz960MHz和1565MHz2170MHz之间，以及WLAN天线在24002488MHz和49005875MHz之间测量到的总辐射功率(TRP)及辐射效能数据如表1所列。由实验结果可知，宽频天线1的WWAN天线以及WLAN天线操作在上述频段时，其电压驻波比值都在3以下(远低于3)，某些频段的电压驻波比值甚至在2以下，因此符合天线辐射效能的要求。再参见图4所示，借由本发明宽频天线1的天线结构设计，在WWAN天线和WLAN天线同时存在同一设计空间(即同一印刷电路板的有限面积)的情况下，WWAN天线和WLAN天线间仍拥有良好的隔离度(Isolation)(隔离度小于-10dB),因此可以有效减少宽频天线1的WWAN天线和WLAN天线工作时相互干扰的程度。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表1参见图5图11所示，其示出本实施例的宽频天线1的WWAN天线在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面分别于GSM824MHz、GSM894MHz、GSM960MHz、DCS1710MHz、PCS1880MHz、IMT-20001990MHz以及IMT-20002170MHz频率时的辐射场型测量结果。再参见图12~图20，其示出本实施例的宽频天线1的WLAN天线在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面于2412MHz、2437MHz、2462MHz、4900MHz、5150MHz、5350MHz、5470MHz、5725MHz、5875MHz频率时的辐射场型测量结果。由图5图20所示的测量结果可知，本实施例的宽频天线1的WWAN天线及WLAN在各操作频率的测量平面上均产生大致全向性的辐射场型，能够满足系统同时应用WWAN及WLAN通信时的操作需求。由以上说明可知，本实施例的宽频天线1的优点在于结构简单，尺寸容易调整及设计，并且易于制作在单面印刷电路板2上，因此成本低廉，而且方便机构组装。此外，宽频天线1由于制作在印刷电路板2上，所以除了天线的制程稳定精细，可使天线电气特性稳定外，并可增强天线结构的稳定性，而使天线不易形变并可提高天线组装良率。再者，借由寄生耦合部12的接地段121与系统接地面连接，并由接地段121延伸出耦合段122与第一辐射段112产生寄生耦合的设计，可使宽频天线1产生高效能的WWAN天线作用，而适于多频带操作。另外，借由调整第一辐射段112与耦合段122之间的间隙，可改变两者的耦合量，而使宽频天线1的频宽及效能比一般的双频PIFA天线更佳。此外，宽频天线1将WWAN天线及WLAN天线设置在同一设计空间中而仍使WWAN天线和WLAN天线之间拥有良好的隔离度。再参见图21所示，其示出本实施例的一变化实施态样，图21呈现的宽频天线l，与图1所示的宽频天线1的结构相似，不同处仅在于宽频天线1，的第一辐射部构造是宽频天线1的第一辐射部构造的反向，且宽频天线1，的寄生耦合部与第二辐射部的设置位置相对调。参见图22~图33，是本实施例宽频天线1的第一辐射部11的第一辐射段112末端部114与寄生耦合部12的耦合段122的其它可能变化态样。只要第一辐射段112末端部114与寄生耦合部12的耦合段122两者之间的间距是控制在0.5mm至3mm的范围内，即能有效控制耦合量，达到天线阻抗匹配的目的，而产生寄生耦合的效果。再参见图34图43,是本实施例宽频天线1的第一辐射部11的其它可能变化态样，且对应于图34~图43的第一辐射部11的构造变化，寄生耦合部12的耦合段122形状可以如图1维持不变或做适当的相对改变以与第一辐射部12产生寄生耦合的作用。此外，本实施例的宽频天线1除了以平面的二维结构制作在印刷电路板2上以确保稳固不易变形之外，如图44及图45所示，在本发明宽频天线的第三优选实施例中，宽频天线3亦可以利用铁片或铜板设计成立体的三维结构并固定在一塑料件4上，而同样能达到稳固不易变形的效果。其中，宽频天线3的第一辐射部31固定在塑料件4的背面，且其第一辐射段312的末端部314由塑料件4背面朝前面弯折延伸。寄生耦合部32的接地段321固定在塑料件4的一侧边，耦合段322由接地段321朝第一辐射段312延伸且固定在塑料件4的背面，并与第一辐射段312的末端部314相间隔且部分重叠以产生寄生辆合，且两者之间距只要控制在0.5mm至3mm的范围内，即可有效控制耦合量，达到天线阻抗匹配的目的。且第二辐射部33被适当地固定在塑料件4上而位于第一辐射部31的第二辐射段313的前方并与第二辐射段313相间隔地部分重叠，使得宽频天线3同时具有WWAN天线及WLAN天线的功能。当然上述三维结构的宽频天线3亦可借由穿层走线的方式制作在一双面印刷电路板上，使宽频天线3的第一辐射部31与寄生耦合部32之间相间隔地部分重叠以产生寄生耦合效应而构成一WWAN天线，同时组合具有WLAN天线功能的第二辐射部33，使宽频天线3达到适合多频带操作的功效与目的。再参见图46及图47，是本发明宽频天线的第三优选实施例，与上述第二实施例不同的是，本实施例的宽频天线5的第一辐射部51与寄生耦合部52的耦合段522均设在塑料件6的顶面，且第一辐射段512的末端部514由顶面向下弯折延伸至耦合段522的末端下方且与耦合段522部分重叠，以与耦合段522产生寄生耦合。且第二辐射部53设在第一辐射部51的第二辐射段513下方。上述宽频天线3、5的第一、第二辐射部和寄生耦合部除了可一前一后或一上一下设置之外，亦可以一前一后搭配一上一下的方式设置，例如第一辐射部的第一辐射段与寄生耦合部的耦合段是一前一后配置，而第一辐射部的第二辐射段则与第二辐射部一上一下配置，或者第一辐射部的第一辐射段与寄生耦合部的耦合段是一上一下配置，则第一辐射部的第二辐射段则与第二辐射部一前一后配置。惟以上所述者，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，即大凡依本发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，均仍属本发明的范围内。权利要求1.一种宽频天线，包括一固定件；一第一辐射部，设在该固定件上，并包括一端具有一馈入点的一馈入段，以及由该馈入段另一端朝相反方向延伸的一第一辐射段及一第二辐射段；一寄生耦合部，设在该固定件上，且与该第一辐射部的第一辐射段相邻，并包括一接地段，以及由该接地段朝该第一辐射段延伸以相互耦合的一耦合段；及一第二辐射部，设在该固定件上，且与该第一辐射部的第二辐射段相邻，并包括一本体、由该本体相反两端向外延伸的一第三辐射段及一第四辐射段、由该本体向外延伸的一接地段，以及与该本体连接的一馈入点，其中该第三辐射段与该第一辐射部的第二辐射段相邻。2.根据权利要求1所述的宽频天线，其中该寄生耦合部的耦合段与该第一辐射段相间隔地部分重叠，且两者之间的间距界于0.5mm3mm。3.根据权利要求2所述的宽频天线，其中该寄生耦合部的耦合段末端与第一辐射段的一末端部间隔地部分重叠，以将该第一辐射段上的电磁能量耦合到该寄生耦合部上，使得该第一辐射部与该寄生耦合部共同构成一频宽包括3G、GPS及DVB-H等频带的WWAN天线。4.根据权利要求1所述的宽频天线，其中该第二辐射部为一频宽包括802.1la/b/g的WLAN天线。5.根据权利要求1所述的宽频天线，其中该固定件是一单面印刷电路板，且该第一辐射部、该寄生耦合部及该第二辐射部形成于该单面印刷电路板上。6.根据权利要求5所述的宽频天线，其中该第一辐射部的接地段还包括朝远离该耦合段方向延伸设于该印刷电路板一端的一锁固段，且该锁固段上设有一供螺丝穿设的螺孔，以将该印刷电路板锁固在一电子装置的机壳上。7.根据权利要求6所述的宽频天线，其中该第二辐射部还包括设在该印刷电路板另一端的一锁固段，该接地段连接该锁固段，且该锁固段上设有一供螺丝穿设的螺孔，以将该印刷电路板锁固在该电子装置的机壳。8.根据权利要求1所述的宽频天线，其中该固定件是一塑料件，且该第一辐射部、第二辐射部及寄生耦合部是以铁片或铜板制成立体的三维结构并固定在该塑料件上。9.根据权利要求1所述的宽频天线，其中该固定件是一双面印刷电路板，且该第一辐射部的第一辐射段借由穿层走线而与该寄生耦合部的耦合段相间隔地部分重叠以产生寄生耦合效应而构成一WWAN天线。全文摘要一种宽频天线，包括固定件以及设在此固定件上的第一辐射部、寄生耦合部及第二辐射部。第一辐射部具有朝相反方向延伸的第一辐射段及第二辐射段。寄生耦合部的耦合段与第一辐射段相邻，并相间隔地部分重叠而与该第一辐射段相互耦合，以共同构成频宽涵盖3G、GPS及DVB-H的WWAN天线。第二辐射部与第一辐射部的第二辐射段相邻，并构成频宽涵盖802.11a/b/g的WLAN天线。本发明的宽频天线由于结构简单且固定在固定件上，因此天线电气特性稳定，结构强固而不易形变，方便机构组装，而且由于寄生耦合部的接地段延伸出耦合段与第一辐射段产生寄生耦合，可以改善天线的辐射效能，并使宽频天线产生高效能的WWAN天线作用，而适于多频带操作。文档编号H01Q9/30GK101414705SQ200710152488公开日2009年4月22日申请日期2007年10月15日优先权日2007年10月15日发明者廖志威,方启印,蔡调兴,邱建评申请人:广达电脑股份有限公司