专利名称：移动通讯装置及其平面天线结构的制作方法
技术领域：
本发明有关一种辐射天线，特别有关一种内建式多频段平面天线结构的移动通讯装置。
背景技术：
天线系统是移动通讯装置中一个重要的组件，而平面状倒F型天线(PlanarInverted-F Antenna，PIFA)亦是近代移动通讯设备常用的一种小型化内置天线。随着小型内置天线在无线通讯装置中的重要性与日剧增，各种可分别对应EGSM(880MHz-960MHz)、DCS(1710MHz-1880MHz)、PCS(1850MHz-1990MHz)的新型PIFA亦相继地被发表出来。
公元1997年Liu等人发表了一种双频PIFA结构(Dual-frequency planarinverted-F antenna，IEEE transaction on Antenna sand Propagation，Vol.45，No.10，October 1997，pp.1451-1458)。公元2002年Hsiao等人发表了一种具有分支切割的双频PIFA结构(A dual-band planar inverted-F patch antenna witha branch-line slit，Microwave and Optical Technology Letters，Vol.32，No.4，February 202002，pp.310-312)；其后，Hsiao等人于2003年再次发表另一适用于移动通讯装置所使用的GSM/DCS双频PIFA结构(Dual-frequency PIFA witha rolled radiating arm for GSM-DCS operation，in 2003 IEEE Antennas andPropagation Society International Symposium，pp.103-106)。
此外，公元1997年Virga及Rahmat-Samii对如何增加PIFA的操作频宽作了一系列的研究(Low-profile enhanced-bandwidth PIFA antennas for wirelesscommunications packaging，IEEE transaction on Microwave Theory andTechniques，Vol.45，No.10，October 1997，pp.1879-1888)。
公元2002年Chen等人发表了一种应用双共振模态的PIFA结构，其共振点在900MHz与1900MHz，其中1900MHz的部份涵盖了DCS与PCS频带，使该PIFA结构可同时进行三频(GSM/DCS/PCS)操作(Compact PIFA for GSM-DCS-PCS triple-band mobile phone，in 2002 IEEE Antennas and Propagation SocietyInternational Symposium，pp.528-531)。由上述现有技术可知，通过对一导电平面进行不同的切割，即可产生具有不同的电磁特性的PIFA结构，但是要设计出一具有准确共振频率点的三频PIFA结构，往往还需经过反复地设计，或在应该于不同机种的移动通试装置的同时，亦要进行反复地校调。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可内藏于手持式移动通讯装置内部的三频PIFA结构，通过适当安排其辐射组件的外形及相对位置，以达成移动通讯三频操作的要求。
本发明提供一种平面天线结构，包括接地平面、第一平面辐射组件、第二平面辐射组件及第三平面辐射组件。第一平面辐射组件与接地平面相对，第一平面辐射组件具有一第一共振频率，其中第一平面辐射组件具有一第一接地端、一馈入端及其间的一中间段部，第一接地端导线与接地平面连接，馈入点用于输入信号。第二平面辐射组件与接地平面相对，第二平面辐射组件包含连结端以及二自由端，连结端与中间段部连接，第一自由端延伸至第一平面辐射组件的一侧，并与第一接地端及馈入端相隔一第一间隙，其中馈入端、中间段部、连结端及第一平自由端所形成的辐射路径具有一第二共振频率，且第二共振频率较第一共振频率为低。第三平面辐射组件与接地平面相对，第三平面辐射组件具有一第三共振频率，且第三共振频率与第一共振频率及第二共振频率均不相同，其中第三平面辐射组件具有一第二接地端及一第三自由端，第二接地端与接地平面连接，第三自由端环绕第一平面辐射组件及第二平面辐射组件，并与第一平面辐射组件及第二平面辐射组件相隔一第三间隙。
本发明提供一种移动通讯装置，包括一壳体、一基板以及上述平面天线结构，其中壳体包括一上壳及一背盖，手机基板设置于上壳及背盖之间，手机基板具有一面向背盖的背面及一面向上壳的正面，进而使上述第一、第二及第三平面辐射组件配合基板所提供的接地平面，发出电磁波。
在一较佳实施例中，第二平面辐射组件具有一第二自由端，第二自由端由第一自由端分支，向连结端延伸，并与连结端相距一第二间隙。又，第一平面辐射组件与该连结端、第一自由端之间形成一围封区域，第二自由端由第一自由端分支，向围封区域延伸。
在另一较佳实施例中，第一平面辐射组件呈ㄇ字形，第一接地端及馈入端是位于中间段部的两侧，第一平面辐射组件的一股与连结端、第一自由端之间形成一围封区域，第二平面辐射组件具有一第二自由端，第二自由端由第一自由端分支，向围封区域延伸。又，第一接地端位于馈入端及第二自由端之间；第二自由端向连结端延伸，并与连结端相距一第二间隙。
其中，本发明平面天线结构的第一平面辐射组件、第二平面辐射组件及第三平面辐射组件位于同一平面上，第三共振频率较第一共振频率高，第一共振频率的范围介于1710MHz至1880MHz，第二共振频率的范围介于880MHz至960MHz，第三共振频率的范围介于1850MHz至1990MHz。
为使本发明的上述目的、特点和优点能更明显易懂，以下特举较佳实施例并配合附图进行详细说明。
图1为本发明平面天线结构的立体图。
图2为本发明移动通讯装置的示意图。
具体实施例方式
图1为本发明平面天线结构的立体图，如图1所示，平面天线结构100包括接地平面10以及位于共同平面的三个平面辐射组件，为了简化图，图1仅显示接地平面10的一部份。
第一平面辐射组件20与接地平面10相对，两者相距一既定距离。第一平面辐射组件20呈ㄇ字形，具有第一共振频率。其中，第一平面辐射组件20具有第一接地端22、馈入端24及其间的一中间段部21，第一接地端22及馈入端24分别位于中间段部21的两侧，且第一接地端22通过第一接地端导线23与接地平面10的接地点gl连接，馈入端24与馈入端导线25连接，馈入端导线25穿过接地平面10上的通孔a1，并连接至馈入点f，用于输入信号。
第二平面辐射组件30与接地平面10相对，两者相距一既定距离，第二平面辐射组件30包含连结端32以及二自由端34，36，其中第一平面辐射组件20的馈入端24、中间段部21、连结端32及第一平自由端36所形成的辐射路径具有一第二共振频率，且第二共振频率较第一共振频率为低。
其次，第二平面辐射组件30的连结端32与第一平面辐射组件20的中间段部21连接，第一自由端34延伸至第一平面辐射组件20的一侧，与第一接地端22及馈入端24相隔一第一间隙d1，并使第一平面辐射组件20的第一接地端22与第二平面辐射组件30的连结端32、第一自由端34之间形成一围封区域50。第二平面辐射组件30的第二自由端36由第一自由端34分支，向围封区域50延伸，并与第一接地端22及馈入端24相互平行，使第一接地端22位于馈入端24及第二自由端26之间，而第二自由端26的前端与连结端32相距一第二间隙d2。
第三平面辐射组件40与接地平面10相对，两者相距一既定距离，第三平面辐射组件40具有一第三共振频率，且第三共振频率与第一共振频率及第二共振频率均不相同。其中第三平面辐射组件30具有一第二接地端42及一第三自由端44，第二接地端42通过第二接地端导线43与接地平面10的接地点g2连接，第三自由端环44绕于第一平面辐射组件20及第二平面辐射组件30四周，并与第一平面辐射组件20及第二平面辐射组件30相隔一第三间隙d3。
由上所述的平面天线结构100中，第三平面辐射组件40构成一寄生路径(Parasitic Path)为一共振子，可加大第一平面辐射组件20的频宽，故上述平面天线结构100的第三共振频率可较第一共振频率为高或是较第一共振频率为低。
在一较佳实施例中，各平面辐射组件的长度约为对应共振频率点的波长的四分之一，第一共振频率的范围介于1710MHz至1880MHz(DCS 1800)，第二共振频率的范围介于880MHz至960MHz(EGSM 800)，第三共振频率的范围介于1850MHz至1990MHz(PCS1900)，因此，此平面天线结构可适用于传统多频的移动通讯系统中。
图2为本发明移动通讯装置的示意图，为方便说明起见，以下以一移动电话200为使用实例。
如图2所示，移动电话200包括壳体110、基板120以及上述平面天线结构100。其中壳体110包括一上壳111及一背盖112，基板120则设置于上壳111及背盖112之间，基板120具有一面向背盖112的背面124以及一面向上壳111的正面122，本发明使用手机基板120所提供的接地平面10，而使上述平面天线结构100的第一、第二及第三平面辐射组件20-40，发出不同频带的电磁波。
第一平面辐射组件20以及第二平面辐射组件30形成二相反迭合的倒F形结构，第一平面辐射组件20的第一接地端22与馈入端24的间距为第四间隙d4，第二平面辐射组件30的第二自由端36与第一接地端22的间距为第五间隙d5，第二自由端36与第二平面辐射组件30连结端32与第一自由端34间的中间区段的间距为第六间隙d6。具体说，当将本发明的平面天线结构100应用于不同机种的移动电话时，因不同移动电话的基板、接地平面以及壳体的材质、形状会各不相同，因此平面天线结构100的共振频率以及增益分布会产生偏移，故可通过调整第四间隙d4、第一接地端22及馈入端24间导电区域的宽度，以改变第一共振频率点与频宽，亦或是通过调整第二自由端36在围封区域50中的位置(改变第五间隙d5及第六间隙d6的宽度)、导电区域的宽度，以改变第二共振频率点与频宽。
其次，第三平面辐射组件40在上述平面天线结构100中亦为一共振子(Radiator)，可通过改变第三平面辐射组件40或是第三间隙d3的宽度，调整第一共振频率的频宽，使平面天线结构100可同时涵盖E-GSM、GSM1800、GSM1900等三个频带，使移动通讯装置达到三频传输的功能。
此外，本发明的平面天线结构100只要在外形不变的情形下，适当更改各辐射组件的尺寸、宽度以及间距，亦可适用于其它频带，应用于其它通讯装置，如IEEE802.11.b及802.11.a等需要操作在双频带的无线通信装置。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟系本技术的人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出种种的等效的改变或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。
权利要求
1.一种平面天线结构，包括一接地平面；一第一平面辐射组件，与该接地平面相对，且该第一平面辐射组件具有一第一共振频率，其中该第一平面辐射组件具有一第一接地端、一馈入端及其间之一中间段部，该第一接地端与该接地平面连接，该馈入端用于输入信号；一第二平面辐射组件，与该接地平面相对，该第二平面辐射组件具有一连结端及一第一自由端，该连结端与该中间段部连接，该第一自由端延伸至该第一平面辐射组件的一侧，并与该第一接地端及该馈入端相隔一第一间隙，其中该馈入端、该中间段部、该连结端及该第一平自由端所形成的辐射路径具有一第二共振频率；以及一第三平面辐射组件，与该接地平面相对，该第三平面辐射组件具有一第三共振频率，且该第三共振频率与该第一共振频率及该第二共振频率均不相同，其中该第三平面辐射组件具有一第二接地端及一第三自由端，该第二接地端与该接地平面连接，该第三自由端环绕该第一平面辐射组件及该第二平面辐射组件，并与该第一平面辐射组件及该第二平面辐射组件相隔一第三间隙。
2.如权利要求1所述的平面天线结构，其特征在于该第二平面辐射组件具有一第二自由端，该第二自由端由该第一自由端分支，向该连结端延伸，并与该连结端相距一第二间隙。
3.如权利要求2所述的平面天线结构，其特征在于该第一平面辐射组件与该连结端、该第一自由端之间形成一围封区域，该第二自由端由该第一自由端分支，向该围封区域延伸。
4.如权利要求2所述的平面天线结构，其特征在于该第一平面辐射组件呈ㄇ字形，该第一接地端及该馈入端位于该中间段部的两侧。
5.如权利要求4所述的平面天线结构，其特征在于该第一平面辐射组件的一股与该连结端、该第一自由端之间形成一围封区域，该第二自由端由该第一自由端分支，向该围封区域延伸。
6.如权利要求5所述的平面天线结构，其特征在于该第一接地端位于该馈入端及该第二自由端之间。
7.如权利要求5所述的平面天线结构，其特征在于该第二自由端向该连结端延伸，并与该连结端相距一第二间隙。
8.如权利要求1所述的平面天线结构，其特征在于该第一平面辐射组件、该第二平面辐射组件及该第三平面辐射组件位于同一平面上。
9.如权利要求1所述的平面天线结构，其特征在于该第三共振频率较该第一共振频率高，且该第二共振频率较该第一共振频率为低。
10.如权利要求1所述的平面天线结构，其特征在于该第一共振频率的范围介于1710MHz至1880MHz。
11.如权利要求1所述的平面天线结构，其特征在于该第二共振频率的范围介于880MHz至960MHz。
12.如权利要求1所述的平面天线结构，其特征在于该第三共振频率的范围介于1850MHz至1990MHz。
13.一种平面天线结构，包括一接地平面；一第一平面辐射组件，与该接地平面相对，且该第一平面辐射组件具有一第一共振频率，其中该第一平面辐射组件具有一第一接地端、一馈入端及其间的一中间段部，该第一接地端与该接地平面连接，该馈入端用于输入信号；以及一第二平面辐射组件，与该接地平面相对，该第二平面辐射组件具有一连结端、一第一自由端及一第二自由端，该连结端与该中间段部连接，该第一自由端延伸至该第一平面辐射组件的一侧，并与该第一接地端及该馈入端相隔一第一间隙，该第二自由端由该第一自由端分支，向该连结端延伸，并与该连结端相距一第二间隙，其中该馈入端、该中间段部、该连结端及该第一平自由端所形成的辐射路径具有一第二共振频率。
14.一种平面天线结构，包括一接地平面；一第一平面辐射组件，与该接地平面相对，且该第一平面辐射组件具有一第一共振频率，其中该第一平面辐射组件呈ㄇ字形，其具有一中间段部及位于两侧的一第一接地端与一馈入端，该第一接地端与该接地平面连接，该馈入端用于输入信号；以及一第二平面辐射组件，与该接地平面相对，该第二平面辐射组件具有一连结端及一第一自由端，该连结端与该中间段部连接，该第一自由端延伸至该第一平面辐射组件的一侧，并与该第一接地端及该馈入端相隔一第一间隙，其中该馈入端、该中间段部及、该连结端及该第一平自由端所形成的辐射路径具有一第二共振频率。
15.一种移动通讯装置，包括一壳体，包括一上壳及一背盖；一天线基板，设置于该上壳及该背盖之间，该天线基板具有一面向该背盖的背面及一面向该上壳的正面，其中该天线基板具有一接地平面；一平面天线结构，包括一第一平面辐射组件，与该接地平面相对，且该第一平面辐射组件具有一第一共振频率，其中该第一平面辐射组件具有一第一接地端、一馈入端及其间的一中间段部，该第一接地端与该接地平面连接，该馈入端用于输入信号；一第二平面辐射组件，与该接地平面相对，该第二平面辐射组件具有一连结端及一第一自由端，该连结端与该中间段部连接，该第一自由端延伸至该第一平面辐射组件的一侧，并与该第一接地端及该馈入端相隔一第一间隙，其中该馈入端、该中间段部、该连结端及该第一平自由端所形成的辐射路径具有一第二共振频率；以及一第三平面辐射组件，与该接地平面相对，该第三平面辐射组件具有一第三共振频率，且该第三共振频率与该第一共振频率及该第二共振频率均不相同，其中该第三平面辐射组件具有一第二接地端及一第三自由端，该第二接地端与该接地平面连接，该第三自由端环绕该第一平面辐射组件及该第二平面辐射组件，并与该第一平面辐射组件及该第二平面辐射组件相隔一第三间隙。
16.如权利要求15所述的移动通讯装置，其特征在于该第二平面辐射组件具有一第二自由端，该第二自由端由该第一自由端分支，向该连结端延伸，并与该连结端相距一第二间隙。
17.如权利要求16所述的移动通讯装置，其特征在于该第一平面辐射组件与该连结端、该第一自由端之间形成一围封区域，该第二自由端由该第一自由端分支，向该围封区域延伸。
18.如权利要求16所述的移动通讯装置，其特征在于该第一平面辐射组件呈ㄇ字形，该第一接地端及该馈入端是位于该中间段部的两侧。
19.如权利要求18所述的移动通讯装置，其特征在于该第一平面辐射组件的一股与该连结端、该第一自由端之间形成一围封区域，该第二自由端由该第一自由端分支，向该围封区域延伸。
20.如权利要求19所述的移动通讯装置，其特征在于该第一接地端位于该馈入端及该第二自由端之间。
21.如权利要求19所述的移动通讯装置，其特征在于该第二自由端向该连结端延伸，并与该连结端相距一第二间隙。
22.如权利要求15所述的移动通讯装置，其特征在于该第一平面辐射组件、该第二平面辐射组件及该第三平面辐射组件位于同一平面上。
23.如权利要求15所述的移动通讯装置，其特征在于该第三共振频率较该第一共振频率高。
24.如权利要求15所述的移动通讯装置，其特征在于该第一共振频率的范围介于1710MHz至1880MHz。
25.如权利要求15所述的移动通讯装置，其特征在于该第二共振频率的范围介于880MHz至960MHz。
26.如权利要求15所述的移动通讯装置，其特征在于该第三共振频率的范围介于1850MHz至1990MHz。
27.一种移动通讯装置，包括一壳体，包括一上壳及一背盖；一天线基板，设置于该上壳及该背盖之间，该天线基座具有一面向该背盖的背面及一面向该上壳的正面，其中该天线基板具有一接地平面位于该正面上；一平面天线结构，包括一第一平面辐射组件，与该接地平面相对，且该第一平面辐射组件具有一第一共振频率，其中该第一平面辐射组件具有一第一接地端、一馈入端及其间的一中间段部，该第一接地端与该接地平面连接，该馈入端用于输入信号；以及一第二平面辐射组件，与该接地平面相对，该第二平面辐射组件具有一连结端、一第一自由端及一第二自由端，该连结端与该中间段部连接，该第一自由端延伸至该第一平面辐射组件的一侧，并与该第一接地端及该馈入端相隔一第一间隙，该第二自由端由该第一自由端分支，向该连结端延伸，并与该连结端相距一第二间隙，其中该馈入端、该中间段部、该连结端及该第一平自由端所形成的辐射路径径具有一第二共振频率。
28.一种移动通讯装置，包括一壳体，包括一上壳及一背盖；一天线基板，设置于该上壳及该背盖之间，该天线基板具有一面向该背盖的背面及一面向该上壳的正面，其中该天线基板具有一接地平面；一平面天线结构，包括一第一平面辐射组件，与该接地平面相对，且该第一平面辐射组件具有一第一共振频率，其中该第一平面辐射组件呈ㄇ字形，其具有一中间段部及位于两侧的一第一接地端与一馈入端，该第一接地端与该接地平面连接，该馈入端用于输入信号；以及一第二平面辐射组件，与该接地平面相对，该第二平面辐射组件具有一连结端及一第一自由端，该连结端与该中间段部连接，该第一自由端延伸至该第一平面辐射组件的一侧，并与该第一接地端及该馈入端相隔一第一间隙，其中该馈入端、该中间段部、该连结端及该第一平自由端所形成的辐射路径具有一第二共振频率。
全文摘要
一种平面天线结构包括接地平面及三个具有不同共振频率的平面辐射组件。一第一平面辐射组件与接地平面相对，并具有一第一接地端、一馈入端及其间的一中间段部，第一接地端导线与接地平面连接，馈入点用于输入信号。一第二平面辐射组件与接地平面相对，并具有连结端、第一自由端及第二自由端，连结端与中间段部连接，第一自由端延伸至第一平面辐射组件的一侧，并与第一接地端及馈入端相隔一第一间隙。一第三平面辐射组件与接地平面相对，并具有一第二接地端及一第三自由端，第二接地端导线与接地平面连接，第三自由端环绕第一平面辐射组件及第二平面辐射组件，并与其第一平面辐射组件及第二平面辐射组件相隔一第三间隙。
文档编号H01Q1/24GK1753248SQ20041008263
公开日2006年3月29日 申请日期2004年9月22日 优先权日2004年9月22日
发明者陈明丰 申请人:华硕电脑股份有限公司