多频天线的制作方法
【专利摘要】一种多频天线。该多频天线用来收发多个频段的无线信号且包括；接地板，用来提供接地并在第一边形成缺口；第一微带线，大致平行于第一边且其长度大致等于多个频段中一最低频段所对应的无线信号波长的二分之一；连接组件，连接第一边上的一端与第一微带线的一端，以与第一边及第一微带线形成共振腔体；第二微带线，设置于共振腔体内且与第一微带线大致平行，并与第一微带线大致距离第一间距；第三微带线，由接地板的缺口延伸至第二微带线的一端且在缺口与接地板距离第二间距；以及馈入端，形成于缺口内的第三微带线上，用来传递多个频段的无线信号。本发明可利用单一天线本体达到多频特性，并可藉由多个可调因子调整天线特性以满足不同需求。
【专利说明】多频天线
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多频天线，尤指一种具有多频特性和多个可调因子的多频天线。【背景技术】
[0002] 天线用来发射或接收无线电波，以传递或交换无线电信号。一般具有无线通信功 能的电子产品，如笔记本型计算机、个人数字助理（PersonalDigitalAssistant)等，通常 通过内建的天线来访问无线网络。因此，为了让使用者能更方便地访问无线通信网络，理想 天线的带宽应在许可范围内尽可能地增加，而尺寸则应尽量减小，以配合便携式无线通信 器材体积缩小的趋势，将天线整合入便携式无线通信器材中。除此之外，随着无线通信技术 的演进，不同无线通信系统的工作频率可能不同，因此，理想的天线应能以单一天线涵盖不 同无线通信网络所需的频带。
[0003] 在公知技术中，针对多频应用，常见的方式是利用多个天线或多个辐射体(如槽孔 天线的槽孔、双极天线的分支等)，分别收发不同频段的无线信号，造成设计复杂度增加，更 严重的是，随着所需频段的增加，天线的整体尺寸也会跟着增加。若天线的可设置空间较为 受限，甚至可能造成天线间干扰，因而影响天线的正常运作。因此，如何在有限面积下，提供 适用于多频应用的天线，也就成为业界所努力的目标之一。
[0004] 因此，需要提供一种多频天线来解决上述问题。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的主要目的即在于提供一种多频天线，以在有限面积下，达到多频操 作。
[0006] 本发明公开一种多频天线，该多频天线用来收发多个频段的无线信号，该多频天 线包含：一接地板，该接地板用来提供接地，并在一第一边形成有一缺口； 一第一微带线， 该第一微带线大致平行于该接地板的该第一边，该第一微带线的长度大致等于该多个频段 中一最低频段所对应的无线信号波长的二分之一；一连接组件，该连接组件连接该接地板 的该第一边上的一端与该第一微带线的一端，以与该接地板的该第一边及该第一微带线形 成一共振腔体；一第二微带线，该第二微带线设置于该共振腔体内，与该第一微带线大致平 行，并与该第一微带线大致距离一第一间距；一第三微带线，该第三微带线由该接地板的该 缺口延伸至该第二微带线的一端，该第三微带线在该缺口与该接地板距离一第二间距；以 及一馈入端，该馈入端形成于该缺口内的该第三微带线上，用来传递该多个频段的无线信 号。
[0007] 本发明利用了独特的馈入及耦合结构，而可利用单一天线本体达到多频特性，并 可藉由多个可调因子调整天线特性，以满足不同需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图IA为本发明实施例的一多频天线的示意图。
[0009] 图IB至图ID分别为图IA中不同区域的放大示意图。
[0010] 图2为图IA的多频天线的反射损失示意图。
[0011] 图3为图IA的多频天线的辐射效率示意。
[0012] 图4为本发明实施例的一多频天线的示意图。
[0013] 图5为本发明实施例的一多频天线的示意图。
[0014] 图6为本发明实施例的一多频天线的示意图。
[0015] 主要组件符号说明：
[0016] 10、40、50、60 多频天线 A、B、C 区域 100 接地板 102、402 第--微带线 104 连接组件 106 第二微带线 108 第三微带线 110 馈入端 112、114、512、514、612 614 PC配区块 L卜L4 边 CAY 缺口 Dl、D2 长度 1020、！022、4020. 4022、4024 丫.微带线 GP_a、GP-bl、GP_b2 Iiiji1U 1024、4026、4028 间隔 12 共振腔体 GP_1 第--间距 GP_2 第二间距 6120、6122、6140、6i42 J'K块
【具体实施方式】
[0017] 请参考图IA至图1D，图IA为本发明实施例的一多频天线10的示意图，图IB至 图ID分别为图IA中区域A、B、C的放大示意图。多频天线10可用来收发多个频段的无线 信号，其包含有一接地板100、一第一微带线102、一连接组件104、一第二微带线106、一第 三微带线108、一馈入端110以及匹配区块112、114。接地板100用来提供接地，其大致呈 矩形，包含四边Ll?L4,并在第一边Ll形成有一缺口CAV。第一微带线102大致平行于接 地板100的第一边L1，且其长度Dl大致等于所收发的无线信号中最低频段的无线信号的波 长的二分之一。此外，在此实施例中，第一微带线102由子微带线1020、1022所构成，两者 相距一间距GP_a;换个角度来说，第一微带线102形成有一间距为GP_a的间隔1024,而将 第一微带线102区分为子微带线1020及1022。连接组件104连接接地板100的第一边Ll 上的一端与第一微带线102的一端，以与接地板100的第一边Ll及第一微带线102形成一 共振腔体12。第二微带线106设置于共振腔体12内，与第一微带线102大致平行，并与第 一微带线102大致距离一第一间距GP_1。第三微带线108则由接地板100的缺口CAV延 伸至第二微带线106的一端，且第三微带线108在缺口CAV与接地板100距离一第二间距 GP_2。馈入端110则形成于缺口CAV内的第三微带线108上，用来传递无线信号。另一方 面，匹配区块112、114分别由接地板100的第一边Ll及第一微带线102向共振腔体12延 伸，用来调整多频天线10的阻抗匹配或场型高低角度等特性。
[0018] 由上述可知，第三微带线108在缺口CAV处与接地板100形成一共平面波导 (coplanarwaveguide,CPW)架构，并直接连接（电性连接)第二微带线106。换言之，第三微 带线108可视为一共平面波导馈入结构转换为一微带线结构的架构，用以将馈入端110的 信号传输至第二微带线106。因此，缺口CAV相对于第一边Ll的位置、第三微带线108在缺 口CAV与接地板100的第二间距GP_2等将相关于多频天线10的工作频带、辐射效率等特 性。举例来说，第二间距GP_2大小与第三微带线108至接地板100的阻抗大小成反比，即 距离越近，阻抗越大，在此情形下，可适当设定第二间距GP_2的大小，使第三微带线108至 接地板100的阻抗介于连接于馈入端110的传输线的阻抗(如50Ω)与第二微带线106的 天线辐射阻抗(如177Ω)之间，例如60Ω?100Ω。
[0019] 进一步地，第三微带线108将电流导通至第二微带线106后，第二微带线106可产 生水平方向的电流，以激发一频段。另外，第二微带线106可与第一微带线102产生耦合作 用，以产生由第二微带线106至第一微带线102的垂直方向的电流，使得第二微带线106与 第一微带线102间的耦合作用可激发另一频段。换言之，第二微带线106的长度D2、第二微 带线106与第一微带线102的第一间距GP_1、第二微带线106在共振腔体12的位置(如相 对于第一微带线102的位置）等，皆相关于多频天线10的工作频带、辐射效率等特性。
[0020] 此外，由第二微带线106耦合至第一微带线102的电流会导通至接地板100,使得 共振腔体12可产生共振而激发出另一频段。因此，第一微带线102的长度Dl将影响多频 天线10的工作频带、辐射效率等特性。另一方面，由于第一微带线102被间隔1024区分为 子微带线1020、1022,而子微带线1020、1022间再通过耦合作用导通电流，因此间隔1024的 间距GP_a或位置亦相关于多频天线10的工作频带、辐射效率等。此外，匹配区块112、114 用以调整匹配情形或场型高低角度等，其位置、形状等可适当调整，以符合系统所需。
[0021] 由上述可知，第一微带线102的长度D1、第二微带线106的长度D2、第一微带线 102与第二微带线106的第一间距GP_1、第二微带线106在共振腔体12的位置(如相对于 第一微带线102的位置)、缺口CAV相对于第一边Ll的位置、第三微带线108在缺口CAV与 接地板100的第二间距GP_2、匹配区块112U14的位置或形状等可调因子，皆相关于多频 天线10的工作频带、辐射效率等参数，可藉此适度调整多频天线10的特性。换言之，多频 天线10在单一天线本体下，满足多频需求，藉此可避免公知技术需增加天线整体尺寸的缺 点。
[0022] 举例来说，针对北美智能电表，其通信需求需符合CDMA2000、WCDMA、GSM的通信标 准，故需涵盖的频段多达八个。其中，低频段介于824MHz与960MHz之间，依照通信系统细 分应用有CDMABC0-CELL(824MHz?849MHz用于传输，869MHz至 894MHz用于接收)、WCDMA B5-CELL( 824MHz?849MHz用于上链路，869MHz?894MHz用于下链路)、GSM850( 824MHz? 849MHz用于上链路，869MHz?894MHz用于下链路)、GSM900 (880MHz?915MHz用于上链 路，925-960MHZ用于下链路）；高频段介于1710MHz?2170MHz，其频率依照通信系统共涵 盖CDMABCl-PCS(1850MHz?1990MHz)、CDMABCl-PCS(1850MHz?1910MHz用于传输， 1930MHz?1990MHz用于接收)、WCDMAB1-MT( 1920MHz?1980MHz用于上链路，2110MHz? 2170MHz用于下链路)、WCDMAB2-PCS( 1850MHz?1910MHz用于上链路，1930MHz?1990MHz 用于下链路)、GSMDCS( 1710MHz?1785MHz用于上链路，1805MHz?1875MHz用于下链路)， GSMPCS(1850MHz?1910MHz用于上链路，1930MHz?1990MHz用于下链路）。针对如此大 范围的应用，公知技术需利用多个天线或多个辐射体(如槽孔天线的槽孔、双极天线的分支 等）以达到此需求，因而造成天线整体尺寸跟着增加。相比之下，本发明仅需调整长度D1、 长度D2、第一间距GP_1、第二微带线106在共振腔体12的位置（如相对于第一微带线102 的位置)、缺口CAV相对于第一边Ll的位置、第二间距GP_2、匹配区块112、114的位置或形 状等，即可达到如图2所示的反射损失（ReturnLoss)示意图及图3所示的福射效率示意。 由图2及图3可知，藉由调整多个可调因子后，多频天线10可满足多频段及抗噪声干扰的 需求，因而适用于北美智能电表的通信需求，且不需额外增加辐射体，可避免整体面积的增 力口。此外，图2包含多个曲线，其代表藉由调整可调因子后多频天线10可达到的反射损失， 以显示本发明的设计灵活性。
[0023] 需注意的是，图IA的多频天线10为本发明的实施例，除前述的可调因子外，本领 域的普通技术人员应当可以据以作不同的修饰，而不限于此。举例来说，在多频天线10中， 第一微带线102仅包含单一间隔1024,其可控制零点的产生；然而，不限于此，第一微带线 102所包含的间隔数、间隔位置、间隔宽度等皆可适度调整。例如，图4为本发明实施例的 一多频天线40的示意图。多频天线40与图IA的多频天线10的架构相同，故相同组件沿 用相同符号表示。多频天线40与多频天线10的不同处在于，多频天线40的一第一微带线 402由子微带线4020、4022、4024所构成，彼此相距间距GP_bl、GP_b2 ;换个角度来说，第一 微带线402形成有间距为GP_bl、GP_b2的间隔4026、4028,而将第一微带线402区分为子 微带线 4020、4022、4024。
[0024] 另外，匹配区块112U14用以调整匹配情形，其位置、形状等可适当调整。例如，图 5及图6分别为本发明实施例多频天线50、60的示意图。多频天线50、60与图IA的多频天 线10的架构相同，故相同组件沿用相同符号表示。多频天线50、60与多频天线10的不同 处在于，多频天线50的匹配区块512、514呈阶梯状，而多频天线60的匹配区块612、614则 分别包含子区块6120、6122、6140、6142，其皆符合本发明的范畴。
[0025] 上述图4至图6的多频天线40、50、60皆由多频天线10所衍生，用以除前述可调因 子(长度Dl、D2、间距GP_1、GP_2、第二微带线106在共振腔体12的位置、缺口CAV的位置） 夕卜，其他尚可用来调整天线特性的可调因子。除此之外，其他如接地板100的面积或形状、 连接组件104的形状、长度、宽度等皆可进一步应用以调整天线特性。此外，在前述实施例 中，缺口CAV用以形成共平面波导架构，其半圆形的形状可配合贯穿孔（Via)的应用，使第 三微带线108与接地板100维持等距离，并具有方便制作的优点；然而，不限于此，缺口CAV 的形状亦可以是常见的四边形或其他形状，而第三微带线108位于缺口CAV的部分的形状 可对应缺口CAV的形状调整，仍符合本发明的范畴。
[0026] 另外，关于多频天线10、40、50、60的实现方式，其材质可使用软式印刷电路板或 是薄型印刷电路板制成并组装于天线载具上，再与所应用的装置(如智能电表）作结合；另 夕卜，亦可利用导电涂料材料进行涂布或使用印刷、激光雕刻技术设置于载具上，其天线载具 材质可为丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（AcrylonitrileButadieneStyrene,ABS)，也可 利用玻璃纤维强化环氧树脂（Fiberglassreinforcedepoxyresin,FR4)制成的印刷电路 板，或聚酰亚胺（Polyimide)制成的可挠性薄片基板（FlexibleFilmSubstrate),甚至可 整合于电路的一部分，以减少所占据的空间。
[0027] 在公知技术中，针对多频应用，常见的方式是利用多个天线或多个辐射体(如槽孔 天线的槽孔、双极天线的分支等)，分别收发不同频段的无线信号，除了造成设计复杂度增 力口，更严重的是，随着所需频段的增加，天线的整体尺寸也会跟着增加。而且，若天线的可设 置空间较为受限，甚至可能造成天线间干扰，因而影响天线的正常运作。相比之下，本发明 所提供的多频天线，利用了独特的馈入及耦合结构，而可利用单一天线本体达到多频特性， 并可藉由多个可调因子调整天线特性，以满足不同需求。
【权利要求】
1. 一种多频天线，该多频天线用来收发多个频段的无线信号，该多频天线包括： 一接地板，该接地板用来提供接地，并在一第一边形成有一缺口； 一第一微带线，该第一微带线大致平行于该接地板的该第一边，该第一微带线的长度 大致等于该多个频段中一最低频段所对应的无线信号波长的二分之一； 一连接组件，该连接组件连接该接地板的该第一边上的一端与该第一微带线的一端， 以与该接地板的该第一边及该第一微带线形成一共振腔体； 一第二微带线，该第二微带线设置于该共振腔体内，与该第一微带线大致平行，并与该 第一微带线大致距离一第一间距； 一第三微带线，该第三微带线由该接地板的该缺口延伸至该第二微带线的一端，该第 三微带线在该缺口与该接地板距离一第二间距；以及 一馈入端，该馈入端形成于该缺口内的该第三微带线上，用来传递该多个频段的无线 信号。
2. 如权利要求1所述的多频天线，该多频天线还包括至少一匹配区块，由该接地板的 该第一边或该第一微带线向该共振腔体延伸，用来调整该多频天线的信号匹配情形。
3. 如权利要求1所述的多频天线，其中该第三微带线大致垂直于该第二微带线。
4. 如权利要求1所述的多频天线，其中位于该缺口内的一部分的该第三微带线的形状 对应于该缺口的形状。
5. 如权利要求1所述的多频天线，其中该缺口大致呈半圆形。
6. 如权利要求1所述的多频天线，其中该第一微带线形成有至少一间隔，该至少一间 隔将该第一微带线区分为多个线段。
7. 如权利要求6所述的多频天线，其中该至少一间隔的数量、每一间隔的宽度或形成 于该第一微带线的位置相关于该多频天线的至少一辐射参数。
8. 如权利要求1所述的多频天线，其中该缺口在该第一边的位置、该第一微带线的长 度、该第一间距、该第二微带线的长度、该第二微带线在该共振腔体的位置及该第二间距相 关于该多频天线的至少一辐射参数。
【文档编号】H01Q21/30GK104425899SQ201310368112
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】陈毅山, 林佳宏, 黄宥钧, 萧兴隆 申请人:启碁科技股份有限公司