专利名称：具有宽频功能的整合式多频天线的制作方法
技术领域：
本发明为 一 种整合式多频天线，尤其是 一 种将多种天线结 构整合，以形成宽频效果的多频天线。
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背景技术：
个人行动通讯在无线电通讯工业中，早己展示了其庞大的 潜力与商机，在其演进过程中，发展出许多的系统，它们所采 用的技术与频道不尽相同，也各自在不同的地区和市场中，占 有 一 席之地，但这个现象也对系统供货商和消费者产生了困扰 15和不便，其中 一 项很重要的 一 点就是不同的系统使用了不同的
频率，比如GSM 8 5 0 、 DCS 1 8 0及 UMTS 。
为了让使用者操作更方便，业界投入大量的人力来开发多 频整合产品，然而其中所需克服的困难中首推天线，天线可说 是无线通讯中的始点与终点，其特性影响到通讯品质的好坏， 20 而天线所要满足的要求包括有
1 .频率及频宽
2 .天线辐射效率及场型的配合
加上近年来电子产品的设计趋势是轻、薄、短、小，连带 5影响到行动通讯产品中的天线也朝向小尺寸及隐藏式设计。平
面倒F型天线(Pl醒r Inverted-F Ante画，PIFA)因天线 操作长度为1 / 4波长，可大幅降低天线尺寸，因此也被广泛 运用在内藏小天线设计。已知技术中，能够工作于单 一 频率的 平面倒F型天线可参考美国专利第5 ， 7 6 4. , 1 9 0号所示， io 尔后，为了使平面倒F型天线可在多频使用，亦发展出在辐射 金属片上设置L形切孔或是U形槽孔，以达到多频操作的目的。
另外 一 种达到多频操作目的的天线则如图1所示，该天线 包括第一辐射部A、第二辐射部B及接地部C，第一辐射部A 与第二辐射部B是分别从接地部C相同端缘的相对二侧缘上延
15 伸出。第 一 辐射部A包括与接地部C平行的第 一 导电片A 1和 连接第 一 导电片A 1与接地部C的第 一 连接部A 2 ，第二辐射 部B包括与接地部C平行的第二导电片B 1和连接第二导电片 B 1与接地部C的第二连接部B 2 。其中，第 一 导电片A 1与第 二导电片B 1是各别自第 一 连接部A 2与第二连接部B 2向同
20—方向延伸设置。
上述天线虽可以形成多频的操作，但是却具有以下的缺 点该第 一 导电片A 1与该第二导电片B 1的距离过近，因此
在低频及高频的频宽皆不足，无法涵盖多个系统频段；同时该 馈入线及馈入点位置靠近该第 一 连接部A 2 ，为传统倒F型天
线架构，其天线频宽有一定上限，无法达成宽频效果。
为解决上述问题，本发明提出了整合式多频天线的创新设 5计，本天线是利用多个天线架构，包含单极天线、倒F型天线 及寄生天线，将其特性及结构作高度的整合，形成 一 创新的天 线设计且同时具有宽频、多频的效果。因此本发明天线除了具 有创新的结构外，并可大幅提升多频天线的频宽，使其包含多 个系统频带，具有极高的产业应用价值。
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发明内容
本发明的主要目的在于提供 一 种具有宽频功能的整合式 多频天线，由多个天线架构高度整合的效果，可使多频天线在
高频处具有宽频的特性，以达到1 5 7 5 — 2 5 0 0 MHz的 15频宽，符合GPS、 DCS、 PCS、 UMTS、 Wi-Fi等系统频宽的使用 需求。
本发明的另 一 目的在于提供 一 种具有宽频功能的整合式 多频天线，由多个天线架构高度整合的效果，可使多频天线在 低频处具有宽频的特性，以达到8 2 4 — 9 6 0 MHz的频宽， 20符合AMPS 、 GSM等系统频宽的使用需求。
本发明是由下述技术特征来实现上述目的，本发明 一 种具 有宽频功能的整合式多频天线，其特征在于，包含
- -接地面；
一馈入线，具有 一 正端信号导线与 一 负端信号导线，该负 端信号导线与该接地面电性连接； 5 —第 一 金属辐射体，其包含 一 辐射臂及- 一 馈入金属片，该
辐射臂位于该接地面的 一 侧边并水平且悬空于接地面设置，而 该馈入金属片垂直于接地面设置，其 一 端与该辐射臂垂直连
接，另 一 端则与该馈入线的正端信号导线相连接；
一第二金属辐射体水平且悬空于接地面设置，具有 一 起始 10端及 一 末端，该起始端邻近于该第 一 金属辐射体的辐射臂，且 与该辐射臂距离 一 间隙，而该末端则向远离该辐射臂的方向延 伸；
一接地金属辐射体垂直于接地面设置，其 一 端与该接地面 相连接，另一端则与该第二金属辐射体的末端相连接；及
15 —寄生金属辐射体水平且悬空于接地面设置，其一端与该 接地金属辐射体相连接，另 一 端则朝向远离该接地金属辐射体 方向延伸。
其中该第 一 金属辐射体的辐射臂与该第二金属辐射体的 起始端大致位于同--水平面。
20 其中该第 一 金属辐射体的辐射臂与该第二金属辐射体的
起始端位于不同的水平面，且该第二金属辐射体的起始端离接 地面较远。
其中该寄生金属辐射体与第二金属辐射体可夹 一 钝角。 其中该第 一 金属辐射体的辐射臂具有 一 侧翼而整体为一
近似L的形状。
其中该寄生金属辐射体具有一侧翼而整体为一近似L的
5 形状。
其中该第二金属辐射体为圆柱状结构。
其中该第二金属辐射体的起始端的宽度大于末端的宽度。
另外该寄生金属辐射体与该接地金属辅射体形成 一 寄生
天线结构，可用以产生该天线的第二高频模态；该第二高频模 10态与该第一高频模态合成一宽频模态，可大幅提升高频频宽。
本发明中该第 一 金属辐射体除可形成 一 单极天线结构外， 同时也具有该倒F型天线信号馈入的功能，且该寄生天线与该 倒F型天线为共享该接地金属辐射体，因此本发明为多种天线 结构高度整合的整合式天线并达到更佳的天线特性，为具有高 !5创新性及进步性的设计。
为使审査员进 一 步了解本发明的内容，以下结合实施例及
如后，其中
20 图1为已知多频天线立体示意图。图2为本发明第 一 实施例的天线立体图。
图3为是本发明第 一 实施例天线的返回损失(Return loss)测量图。
5 图4为本发明的第二实施利的天线立体图。
图5为本发明的第三实施例的天线立体图。
图6为本发明的第四实施例的天线立体图。
图7为本发明的第五实施例的天线立体图。
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具体实施例方式
请参阅图2 ，是本发明的第 一 实施例，具有宽频功能的整 合式多频天线，其包含一接地面2 1 、 一馈入线2 2 、 一第一 金属辐射体2 3 、 一第二金属辐射体2 4 、 一接地金属辐射体 2 5及 一 寄生金属辐射体2 6 。其中该馈入线2 2 ，具有 一 正
15端信号导线2 2 1与 一 负端信号导线2 2 2 ，该负端信号导线 2 2 2与该接地面2 1电性连接。而该第一金属辐射体2 3包 含一辐射臂2 3 1及一馈入金属片2 3 2 ，该辐射臂2 3 1位 于该接地面2 1的 一 侧边并水平且悬空于接地面2 1设置，即 未与该接地面2 1相接触，且该辐射臂2 3 1亦可具有- 侧翼
20 2 3 3而呈现 一 倒L状的形式，而该馈入金属片2 3 2垂直于 接地面2 1设置，其 一 端与该辐射臂2 3 1相连接，另- 一 端则
与该馈入线2 2的正端信号导线2 2 1相连接，用以传输电气 信号；该第 一 金属辐射体2 3构成 一 单极天线结构，用以产生 该天线的第一高频模态。另外该第二金属辐射体2 4水平且悬 空于接地面2 1设置并具有 一 起始端2 4 1及 一 末端2 4 2 , 5该起始端2 4 1邻近于该第 一 金属辐射体2 3的该辐射臂2 3 1 ，且与该辐射臂2 3 1距离 一 间隙，而该末端2 4 2则向 远离该辐射臂2 3 1的方向延伸，同时该起始端2 4 1与该辐 射臂2 3 1大致位于同 一 平面上；而该接地金属辐射体2 5垂 直于接地面2 1设置，其 一 端与该接地面2 1相连接，另 一 端
10则与该第二金属辐射体2 4的末端2 4 2相连接。在此结构中 该第二金属辐射体2 4由该第 一 金属辐射体2 3的该辐射体 2 3 1将电气信号耦合馈入至该起始端2 4 1 ，并配合该接地 金属辐射体2 5形成 一 倒F型天线结构，用以产生该天线的低 频模态。此外该寄生金属辐射体2 6水平且悬空于接地面2 1
15设置，其 一 端与该接地金属辐射体2 5及该第二金属辐射体2 4的末端2 4 2相连接，另一端则朝向远离该接地金属辐射体 2 5方向延伸，该寄生金属辐射体2 6与该接地金属辐射体2 5形成 一 寄生天线结构，用以产生该天线的第二高频模态，同 时与该第 一 高频模态合成 一 宽频模态。
20 如图3所示，是为本发明第 一 实施例的具有宽频功能的整
合式多频天线的信号返回损失(Return loss)测量图，由该 图可知，本天线可产生三个操作模态，低频模态3 1其频宽可
涵盖AMPS ( 8 2 4 — 8 9 4MHz)及GSM ( 8 8 0 — 9 6 0 MHz )的系统频宽需求，第 一 高频模态3 2与第二高频模态3 3合成一宽频模态，其频宽可涵盖GPS ( 1 5 7 5MHz)、 DCS (17 10—1880MHz)、 PCS (1850—1990 5MHz)、 UMTS ( 1 9 2 0 — 2 1 7 0 MHz)及Wi-Fi ( 2 4 0 0 —2 5 0 0 MHz)的系统频宽需求，天线特性十分优异。
如图4所示为本发明的第二实施例，包含 -接地面4 1 、 一馈入线4 2及- 一 第 一 金属辐射体4 3 、 一第二金属辐射体4 4 、 二接地金属辐射体4 5及 一 寄生金属辐射体4 6 。其中该 10馈入线4 2 ，具有一正端信号导线4 2 1与 一 负端信号导线4
2 2 ，该负端信号导线4 2 2与该接地面4 1电性连接。而该 第 一 金属辐射体4 3包含 一 辐射臂4 3 1及 一 馈入金属片4
3 2 ，该辐射臂4 3 1位于该接地面4 1的 一 侧边并水平且悬 空于接地面4 1设置，即未与该接地面4 1相接触，而该馈入
15金属片4 3 2垂直于接地面4 1设置，其 一 端与该辐射臂4 3 1相连接，另 一 端则与该馈入线4 2的正端信号导线4 2 1相 连接，用以传输电气信号；该第 一 金属辐射体4 3构成 一 单极 天线结构，用以产生该天线的第 一 高频模态。该第二金属辐射 体4 4水平且悬空于接地面4 1设置并具有 一 起始端4 4 1
20及 一 末端4 4 2 ，该起始端4 4 1邻近于该第-- 金属辐射体4 3的该辐射臂4 3 1 ，且与该辐射臂4 3 1距离 间隙，而该 末端4 4 2则向远离该辐射臂4 3 1的方向延伸，同时该起始
端4 4 1与该辐射臂4 3 1位于不同的水平面，且该第二金属 辐射体4 4的起始端4 4 1离接地面4 1较远；而该两接地金 属辐射体4 5垂直于接地面4 1设置，其 一端皆与该接地面4
1相连接，另一端则分别与该第二金属辐射体4 4的该末端4 54 2及该寄生金属辐射体4 6相连接；而该寄生金属辐射体4
6水平且悬空于接地面4 1设置，其一端与该接地金属辐射体
4 5相连接，另 一 端则朝向远离该接地金属辐射体4 5方向延 伸。在此结构中，该第二金属辐射体4 4藉由该第 一 金属辐射 体4 3的该辐射体4 3 1将电气信号耦合馈入至该起始端4
o 4 1 ，并配合该接地金属辐射体4 5形成 一 倒F型天线结构， 用以产生该天线的低频模态；而该寄生金属辐射体4 6与该接 地金属辐射体4 5形成 一 寄生天线结构，用以产生该天线的第 二高频模态，该第 一 高频模态与该第二高频模态可合成 一 宽频 模态。同时在本发明中可将该两接地金属辐射体整合为单 一 接
i5 地金属辐射体，即上述该两天线结构，倒F型天线及寄生天线 共享 一 接地金属辐射体4 5 ，如此可有效整合两天线结构，除 了使天线制作更简单，且亦有縮小天线尺寸的优点。
请参阅图5 ，是本发明的第三实施例，具有宽频功能的整 合式多频天线，其包含 一 接地面5 1 、 一馈入线5 2 、 一第--
20金属辐射体5 3 、 一第二金属辐射体5 4 、 一接地金属辐射体
5 5及 一 寄生金属辐射体5 6 。其中该馈入线5 2 ，具有 一 正 端信号导线5 2 1与 一 负端信号导线5 2 2 ，该负端信号导线5 2 2与该接地面5 1电性连接。而该第 一 金属辐射体5 3包
含一辐射臂5 3 1及一馈入佥属片5 3 2 ，该辐射臂5 3 1位 子该接地面5 1的 一 侧边并水平且悬空于接地面5 1设置，即 未与该接地面5 .1相接触，且该辐射臂5 3 1亦可具有 一 侧翼
5 5 3 3而呈现 一 倒L状的形式，而该馈入金属片5 3 2垂直于 接地面2 1设置，其- 一 端与该辐射臂5 3 1相连接，另 一 端则 与该馈入线5 2的正端信号导线5 2 1相连接，用以传输电气 信号；该第 一 金属辐射体5 3构成 一 单极天线结构，用以产生 该天线的第一高频模态。另外该第二金属辐射体5 4水平且悬
10空于接地面5 1设置并具有一起始端5 4 1及--末端5 4 2 ， 该起始端5 4 1邻近于该第 一 金属辐射体5 3的该辐射臂5 3 1 ，且与该辐射臂5 3 1距离 一 间隙，而该末端5 4 2则向 远离该辐射臂5 3 1的方向延伸，同时该起始端5 4 1与该辐 射臂5 3 1位于不同的水平面，且该第二金属辐射体5 4的起
15始端5 4 l离接地面5 1较远；而该接地金属辐射体5 5垂直 于接地面5 1设置，其 一 端与该接地面5 1相连接，另 一 端则 与该第二金属辐射体5 4的末端5 4 2相连接。在此结构中， 该第二金属辐射体5 4由该第 一 金属辐射体5 3的辐射体5 3 1将电气信号耦合馈入至该起始端5 4 1 ，并配合该接地金
20 属辐射体5 5形成 一 倒F型天线结构，用以产生该天线的低频 模态。此外该寄生金属辐射体5 6水平且悬空于接地面5 1设 置，其 一 端与该接地金属辐射体5 5及该第二金属辐射体5 4的末端5 4 2相连接，另 一 端则朝向远离该接地金属辐射体5 5方向延伸，该寄生金属辐射体5 6与该接地金属辐射体5 5 形成 一 寄生夭线结构，用以产生该天线的第二高频模态，同时
与该帛--■高频模态合成 一 宽频模态。
请参阅图6 ，是本发明的第四实施例，具有宽频功能的整
合式多频天线，其包含一接地面6 1 、 一馈入线6 2 、 一第一
金属辐射体6 3 、 一第二金属輻射体6 4 、---接地金属辐射体
6 5及—一寄生金属辐射体6 6 。其中该馈入线6 2 ，具有…正
端信号导线6 2 1与 一 负端信号导线6 2 2 ，该负端信号导线
io 6 21与该接地面6 1电性连接。而该第 一 金属辐射体6 3包
含一辐射臂6 3 1及 一 馈入金属片6 3 2 ，该辐射臂6 3 1位
于该接地面6 1的 一 侧边并水平且悬空于接地面6 1设置，即
未与该接地面6 1相接触，而该馈入金属片6 3 2垂直于接地
面61设置，其 一 端与该辐射臂6 3 1相连接，另 一 端则与该
15馈入线6 2的正端信号导线6 2 1相连接，用以传输电气信 号；该第 一 金属辐射体6 3构成 一 单极天线结构，用以产生该 天线的第一高频模态。另外该第二金属辐射体6 4水平且悬空 于接地面6 1设置并具有 一 起始端6 4 1及- 末端6 4 2 ，该 起始端6 4 1邻近于该第 一 金属辐射体6 3的该辐射臂6 3
20 1 ，且与该辐射臂6 3 1距离 一 间隙，而该末端6 4 2则向远 离该辐射臂6 3 1的方向延伸，同时该起始端6 4 1与该辐射 臂6 3 1位于不同的水平面，并该第二金属辐射体6 4的起始
端6 4 .1离接地面6 1较远，且该第二金属辐射体6 2大致为 一圆柱状结构；而该接地金属辐射体6 5垂直于接地面6 l设 置，其一端与该接地面6 1相连接，另一端则与该第二佥属辐 射体6 4的该末端6 4 2相连接。在此结构中该第二金属辐射 5 体6 4由该第 一 金属辐射体6 3的该辐射体6 3 1将电气信 号耦合馈入至该起始端6 4 1 ，并配合该接地金属辐射体6 5 形成 一 倒F型天线结构，用以产生该天线的低频模态。此外该 寄生金属辐射体6 6水平且悬空于接地面6 1设置，其 一 端与 该接地金属辅射体6 5及该第二金属辐射体6 4的末端6 4
10 2相连接，另 一 端则朝向远离该接地金属辐射体6 5方向延 伸，该寄生金属辐射体6 6与该接地金属辐射体6 5形成 一 寄 生天线结构，用以产生该天线的第二高频模态，同时与该第一 高频模态合成一宽频模态。
请参阅图7 ，是本发明的第五实施例，具有宽频功能的整
15合式多频天线，其包含 一 接地面7 1 、 一馈入线7 2 、 一第一 金属辐射体7 3 、 一第二金属辐射体7 4 、 一接地金属辐射体 7 5及 一 寄生金属辐射体7 6 。其中该馈入线7 2 ，具有 一 正 端信号导线7 2 1与 一 负端信号导线7 2 2 ，该负端信号导线 7 2 2与该接地面7 1电性连接。而该- 第 一 金属辐射体7 3
20 包含 一 辐射臂7 3 1及 一 馈入金属片7 3 2 ，该辐射臂7 3 1 位于该接地面71的一侧边并水平且悬空于接地面71设置， 即未与该接地面7 1相接触，且该辐射臂7 3 1亦可具有 一 侧
翼7 3 3而呈现 一 倒L状的形式，而该馈入金属片7 3 2垂直 于接地面7 1设置，其一端与该辐射臂7 3 1相连接，另一端 则与该馈入线7 2的正端信号导线7 2 l相连接，用以传输电 气信号；该第一金属辐射体7 3构成一单极天线结构，用以产 5生该天线的第一高频模态。另外该第二金属辐射体7 4水平且 悬空于接地面7 1设置并具有 一 起始端7 4 1及 一 末端7 4 2 ，该起始端7 4 1邻近于该第 一 金属辐射体7 3的该辐射臂 7 3 1 ，且与该辐射臂7 3 1距离 一 间隙，而该末端7 4 2则 向远离该辐射臂7 3 1的方向延伸，同时该起始端7 4 .1与该
10辐射臂7 3 1位于不同的水平面，并该第二金属辐射体7 4的 起始端7 4 1离接地面7 1较远，且该起始端7 4 1的宽度大 于该末端7 4 2;而该接地金属辐射体7 5垂直亍接地面7 1 设置，其--端与该接地面7 1相连接，另 一 端则与该第二金属 辐射体7 4的末端7 4 2相连接。在此结构中该第二金属辐射
15体7 4由该第 一 金属辐射体7 3的该辐射体7 3 1将电气信 号耦合馈入至该起始端7 4 1 ，并配合该接地金属辐射体7 5 形成 一 倒F型天线结构，用以产生该天线的低频模态。此外该 寄生金属辐射体7 6水平且悬空于接地面7 1设置，其 一 端与 该接地金属辐射体7 5及该第二金属辐射体7 4的末端7 4
20 2相连接，另一端则朝向远离该接地金属辐射体7 5方向延伸 并于尾端可具有 一 侧翼7 6 1而呈 - 倒L状形式，该寄生金属 辐射体7 6与该接地金属辐射体7 5形成 寄生天线结构，用 以产生该天线的第二高频模态，同时与该第 一高频模态合成--. 宽频模态。
本发明己符合专利条件，具有新颖性、进步性与产业应用 价值，实施例并非用以局限本发明的范围，任何熟悉此技术者 所作的各种更动与润饰，在不脱离本发明的精神和范围内，均 在本发明的创作内容范围之内。
权利要求
1、一种具有宽频功能的整合式多频天线，其特征在于，包含一接地面；一馈入线，具有一正端信号导线与一负端信号导线，该负端信号导线与该接地面电性连接；一第一金属辐射体，其包含一辐射臂及一馈入金属片，该辐射臂位于该接地面的一侧边并水平且悬空于接地面设置，而该馈入金属片垂直于接地面设置，其一端与该辐射臂垂直连接，另一端则与该馈入线的正端信号导线相连接；一第二金属辐射体水平且悬空于接地面设置，具有一起始端及一末端，该起始端邻近于该第一金属辐射体的辐射臂，且与该辐射臂距离一间隙，而该末端则向远离该辐射臂的方向延伸；一接地金属辐射体垂直于接地面设置，其一端与该接地面相连接，另一端则与该第二金属辐射体的末端相连接；及一寄生金属辐射体水平且悬空于接地面设置，其一端与该接地金属辐射体相连接，另一端则朝向远离该接地金属辐射体方向延伸。
2 、如权利要求1项所述的具有宽频功能的整合式多频天 线，其特征在于，其中该第- 一 金属辐射体的辐射臂与该第二金 属辐射体的起始端大致位于同 一 水平面。
3 、如权利要求1项所述的具有宽频功能的整合式多频天线，其特征在于，其中该第一金属辐射体的辐射臂与该第二金 属辐射体的起始端位于不同的水平面，且该第二金属辐射体的 起始端离接地面较远。
4 、如权利要求1项所述的具有宽频功能的整合式多频天线，其特征在于，其中该寄生金属辐射体与第二金属辐射体可 夹 一 钝角。
5 、如权利要求1项所述的具有宽频功能的整合式多频天线，其特征在于，其中该第-- 金属辐射体的辐射臂具有 一 侧翼 而整体为 一 近似L的形状。
6 、如权利要求1项所述的具有宽频功能的整合式多频天 线，其特征在于，其中该寄生金属辐射体具有一侧翼而整体为 —近似L的形状。
7 、如权利要求1项所述的具有宽频功能的整合式多频天 线，其特征在于，其中该第二金属辐射体为圆柱状结构。
8 、如权利要求1项所述的具有宽频功能的整合式多频天 线，其特征在于，其中该第二金属辐射体的起始端的宽度大于 末端的宽度。
全文摘要
一种具有宽频功能的整合式多频天线，包含一接地面、一馈入线、一第一金属辐射体、一第二金属辐射体、一接地金属辐射体及一寄生金属辐射体。其中第一金属辐射体与馈入线的信号正端连接，产生一第一高频模态。同时由第一金属辐射体将能量耦合馈入至第二金属辐射体及寄生金属辐射体，配合接地金属辐射体，可分别产生一低频及一第二高频模态，以形成宽频的效果，本发明利用多天线整合的结构，使多频天线具有足够的频宽，以符合AMPS(824-894MHz)/GSM(880-960MHz)/GPS(1575MHz)/DCS(1710-1880MHz)/PCS(1850-1990MHz)/UMTS(1920-2170MHz)/Wi-Fi(2400-2500MHz)的系统需求。
文档编号H01Q13/00GK101114733SQ200610099569
公开日2008年1月30日 申请日期2006年7月28日 优先权日2006年7月28日
发明者林育庆, 白云帆, 萧富仁, 蓝纯青, 邱宗文 申请人:连展科技电子(昆山)有限公司