共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線的製作方法

2023-05-27 15:36:46

專利名稱：共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種多頻行動通訊裝置天線，特別是涉及一種具有共面耦 合式饋入的多頻行動通訊裝置天線。
背景技術：
隨著無線通訊的蓬勃發展，使得各式各樣的無線通訊技術與產品不斷 的進步與出現，各式各樣的行動手機也隨之出現，從原本雙頻操作變成多
頻操作，來符合現今手機更多通訊頻帶的需求。原有的傳統倒F形天線在有 限的體積之下，利用單一共振路徑在低頻要達到GSM850/900頻帶操作，是一 項困難的挑戰，如臺灣專利公告號第490， 884號"雙頻倒F形平板天線及 其輻射金屬片"，其揭示一種利用倒F形天線來達成雙頻操作，而該天線設 計在低頻只能涵蓋GSM900頻帶操作。
由此可見，上述現有的多頻行動通訊裝置天線在結構與使用上，顯然 仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決多頻行動通訊裝 置天線存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來 一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品又沒有適切的結構能夠解決 上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。
有鑑於上述現有的多頻行動通訊裝置天線存在的缺陷，本發明人基於 從事此類產品設計製造多年豐富的實務經驗及專業知識，並配合學理的運 用，積極加以研究創新，以期創設一種新型結構的共面耦合式饋入多頻行 動通訊裝置天線，能夠改進一般現有的多頻行動通訊裝置天線，使其更具 有實用性。
為了解決上述的問題，我們提出 一種適用於多頻行動通訊裝置的耦合式 饋^i戔設計，涵蓋GSM850 (824 — 894 MHz) 、 GSM900 (890 — 960 MHz) 、 DCS (1710 — 1880 MHz)、 PCS (1850 一 1990 MHz)及UMTS (1920 — 2170 MHz) 的通訊頻帶的需求。此設計是由 一雙共振路徑的單一天線達成兩個共振頻 帶的寬頻操作，其中低頻頻帶主要是利用共面耦合式饋入降低天線整體的 電感性，使得原先低頻的單 一 共振模態達成雙共振模態的效果以涵蓋 GSM850/900頻帶操作，且天線結構簡單，易於印刷或蝕刻在介質基板的單 一表面上，使得製作成本低廉，故本發明天線適用於行動通訊裝置的需求。
經過不斷的研究、設計，並經反覆試作樣品及改進後，終於創設出確 具實用價值的本發明。

發明內容
本發明的主要目的在於，克服現有的多頻行動通訊裝置天線存在的缺 陷，而提供一種新的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，所要解決的 技術問題是使其提供一種共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線設計，可
以涵蓋GSM850/900、 DCS、 PCS及UMTS頻帶的操作，從而更加適於實用，且 具有產業上的利用價值。
本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據 本發明提出的 一種共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其包括
一介質基板；
一接地面，位於該介質基板的一表面上，具有一短路點，且該短路點 位於該接地面的一邊緣，該邊》彖並位於該介質基板的內部區間；
一輻射部，位於該介質基板的一表面上，且該輻射部位於該接地面的 一邊緣附近，與該接地面不相互重迭；
一短路金屬部，位於該介質基板的一表面上，且與該輻射部同一表 面，其一端電氣連接至該輻射部，另一端電氣連接至該接地面的短路點； 以及
一饋入部，位於該介質基板的一表面上，且與該輻射部同一表面，包含 一第一饋入金屬部，具有一饋入點，為天線的饋入點，該饋入點並連 接至一信號源；
一第二饋入金屬部，其一端連接至該輻射部，該第二饋入金屬部並與 該第 一饋入金屬部之間具有 一特定間距。
本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。
前述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其中所述的該介質基 板為一行動通訊裝置的系統電路板。
前述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其中所述的該輻射部 包含
一第一金屬部，具有至少一次彎折；
一第二金屬部，具有至少一次彎折，並連接至該第一金屬部。
前述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其中所述的該輻射部 及該短路金屬部是以一金屬片衝壓或切割製作而成。
前述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其中所述的該輻射 部、該短路金屬部及該饋入部是以印刷或蝕刻技術形成在該介質基板上。
前述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其中所述的該第二饋 入金屬部與該第一饋入金屬部之間的特定間距少於3 mm。
前述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其中所述的該輻射部具有至少 一次彎折，使得該輻射部的部分區間與該接地面垂直。
本發明的目的及解決其技術問題還釆用以下的技術方案來實現。依據
本發明提出的一種共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其包括
一介質基板；
一接地面，位於該介質基板的一表面上，具有一短路點，且該短路點
位於該接地面的一邊緣，該邊緣並位於該介質基板的內部區間；
一輻射部，位於該介質基板的一表面上，且該輻射部位於該接地面的
一邊緣附近，與該接地面不相互重迭；
一短路金屬部，位於該介質基板的一表面上，且與該輻射部同一表
面，其一端電氣連4妄至該輻射部，另 一端電氣連^妄至該4^地面的短;洛點；以
及
一饋入金屬部，位於該介質基板的一表面上，且與該輻射部同一表 面，並具有一饋入點，為天線的饋入點，該饋入點並連接至一信號源，同 時該饋入金屬部與該輻射部之間具有 一 特定間距。
本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。
前述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其中所述的該介質基 板為 一行動通訊裝置的系統電路板。
前述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其中所述的該輻射部 包含
一第一金屬部，具有至少一次彎折；以及
一第二金屬部，具有至少一次彎折，並連接至該第一金屬部。
前述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其中所述的該輻射部 及該短路金屬部是以一金屬片沖壓或切割製作而成。
前述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其中所述的該輻射 部、該短路金屬部及該饋入金屬部是以印刷或蝕刻技術形成在該介質基板 上。
前述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其中所述的該饋入金 屬部與該輻射部之間的特定間距少於3 mm。
本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案 可知，為了達到前述發明目的，本發明的主要技術內容如下
本發明提出一種共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，主要包括 一介質基板、 一接地面、 一輻射部、 一短路金屬部及-Ht入部。該接地面 位於該介質基板的一表面上；該輻射部、該短路金屬部及該饋入部均位於 該介質基板上，且同一表面，並靠近該接地面的一邊緣附近；該短路金屬 部的一端連接至該輻射部，其另一端連接至該接地面；該饋入部包含一第 一饋入金屬部及一第二饋入金屬部，該第一饋入金屬部具有一饋入點，為天線的饋入點，該第二饋入金屬部的一端連接至該輻射部，該第二饋入金 屬部並與該第 一饋入金屬部之間具有 一特定間距。
藉由上述技術方案，本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線至
少具有下列優點
1 、本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線是由 一雙共振路徑的 單一天線達成兩個共振頻帶的寬頻操作，其中低頻頻帶主要是利用共面耦 合式饋入降低天線整體的電感性，使得原先低頻的單一共振模態達成雙共 振模態的效果以涵蓋GSM850/900頻帶操作，且天線結構簡單，易於印刷或 蝕刻在介質基板的單一表面上，使得製作成本低廉，故本發明天線適用於 行動通訊裝置的需求。
2、本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，提供了一種共面耦 合式饋入多頻行動通訊裝置天線設計，可以涵蓋GSM850/900、 DCS、 PCS及 畫TS頻帶的操作。
綜上所述，本發明特殊結構的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天 線，其具有上述諸多的優點及實用價值，並在同類產品中未見有類似的結 構設計及方法公開發表或使用而確屬創新，其不論在產品結構、或功能上皆 有較大的改進，在技術上有較大的進步，並產生了好用及實用的效果，且較 現有的多頻行動通訊裝置天線具有增進的多項功效，從而更加適於實用，而 具有產業的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的 技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例 並配合附圖詳細說明如後。
本發明的具體結構由以下實施例及附圖詳細給出。


圖1為本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線一實施例結構圖。 圖2為本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線一實施例的返回 損失量測結果。
圖3為本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線一實施例在859 MHz的輻射場型圖。
圖4為本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線一實施例在925 MHz的輻射場型圖。
圖5為本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線一實施例在l"5 匪z的輻射場型圖。
圖6為本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線一實施例在1920 MHz的輻射場型圖。圖7為本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線一實施例在2045 MHz的輻射場型圖。
圖8為本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線第一其他實施例 結構圖。
圖9為本共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線天線第二其他實施例 結構圖。
1:本發明天線一實施例
8:本發明天線第一其他實施例
9:本發明天線第二其他實施例
11:介質基板
12:接地面
120:接地面的一邊緣
121:接地面的短路點
13、 83、 93:輻射部
131、 831、 931 :輻射部的短路點
132、 832、 932 :第一金屬部
133、 833、 933 :第二金屬部
134、 834、 934 :第一金屬部與第二金屬部的連接點
14、 84、 94:短路金屬部
15、 85:饋入部
151、 851:第一饋入金屬部
152、 852:饋入點
153、 853:第二饋入金屬部
154、 854:第一饋入金屬部與第二饋入金屬部的特定間距 16:信號源
21:低頻頻帶 22:高頻頻帶 801:折彎 95:饋入金屬部
951:饋入金屬部與輻射部的特定間距 952:饋入點
具體實施例方式
為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功 效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的共面耦合式饋入多頻 行動通訊裝置天線其具體實施方式
、結構及其功效，詳細說明如後。本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其包含 一介質基 板； 一接地面，位於該介質基板的一表面上，具有一短路點，且該短路點位 於該接地面的一邊緣，該邊緣並位於該介質基板的內部區間； 一輻射部，是 由一單一金屬片沖壓或切割而成，亦可以使用印刷或蝕刻技術形成在該介
質基板上，並位於該介質基板的一表面上，且該輻射部位在該接地面的一 邊緣附近，與該接地面不相互重迭； 一短路金屬部，與該輻射部可由一單 一金屬片衝壓或切割而成，亦可以使用印刷或蝕刻技術形成在該介質基板 上，並與該輻射部位於同一表面，其一端並電氣連接至該輻射部，另一端電 氣連接至該接地面的短路點；及一饋入部，位於該介質基板的一表面上，並 與該輻射部位於同一表面，包含 一第一饋入金屬部，具有一饋入點，為天 線的饋入點，該饋入點並連接至一信號源； 一第二饋入金屬部，其一端連 接至該輻射部，該第二饋入金屬部並與該第一饋入金屬部之間具有一特定 間距。該饋入部並可以使用一單一饋入金屬部，直接與該輻射部的間相隔 一特定間距，達成耦合式激發該輻射部的功效。
在本項發明天線中，該輻射部並包含 一 第 一 金屬部及一第二金屬 部，均共振在四分之一波長模態，其中該第一金屬部所激發者為天線的高 頻頻帶，而該第二金屬部所激發者為低頻頻帶，利用共面耦合式饋入，我 們可以降低低頻頻帶(第二金屬部的四分之一波長共振模態)的實部阻抗 值，並調整該第二饋入金屬部與該第 一饋入金屬部之間的特定間距來有效 地增加電容性，以降低低頻頻帶(第二金屬部的四分之一波長共振模態)的 電感性，使得該四分之一波長共振頻率點附近額外增加了天線輸入阻抗的 虛部零點，再藉由適當地調整該短路金屬部的尺寸，即可達到良好的阻抗 匹配，進而該輻射部在低頻頻帶達成雙共振模態的效果，可以涵蓋無線廣 域網路(WWAN)所需的全球行動通訊系統(GSM850， 824 — 894 MHz)以及 (GSM900, 890 — 960 MHz)的頻帶，而高頻頻帶為該第 一金屬部所激發的 一寬頻模態，可以涵蓋數位通訊系統(DCS， 1710 _ 1880 MHz)、個人通訊 服務系統(PCS， 1850 — 1990 MHz)及第三代行動通訊(UMTS, 1920 — 2170 MHz)的三個頻帶。
請參閱圖1所示，圖1是本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天 線實施例1的結構示意圖。
其主要包括 一介質基板11; 一接地面12，位於該介質基板11的一 表面上，具有一短路點121,且該短路點121位於該接地面12的一邊 緣120,該邊緣120並位於該介質基板11的內部區間； 一輻射部13,是由 一單一金屬片沖壓或切割而成，亦可以使用印刷或蝕刻技術形成在該介質 基板11上，並位於該介質基板11的一表面上，且該輻射部13位於該接地 面12的一邊緣120附近，與該接地面12不相互重迭，包含 一第一金屬部132，具有至少一次彎折； 一第二金屬部133,具有至少一次彎折，並連 接至該第一金屬部132; —短路金屬部14，與該輻射部13可由一單一金屬 片沖壓或切割而成，亦可以使用印刷或蝕刻技術形成在該介質基板11上，且 與該輻射部13同一表面，其一端電氣連接至該輻射部13，另一端電氣連接 至該接地面12的短路點121;及一饋入部15,可以使用印刷或蝕刻技術形 成在該介質基板ll上，且與該輻射部13同一表面，包含 一第一饋入金 屬部151，具有一饋入點152，為天線的饋入點152，該饋入點152並連接 至一信號源16; —第二饋入金屬部153，其一端連接至該輻射部13，該第 二饋入金屬部153並與該第一饋入金屬部151之間具有一特定間距154。
請參閱圖2所示，圖2是本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天 線的實施例1的返回損失量測結果。
本發明在實施例1中選擇下列尺寸進行量測介質基板ll長度約為110 隱、寬度約為60 mm;接地面12長度約為100 mm、寬度約為60 mm;輻射 部13，包含第一金屬部132長度約為40 mm (約為1900 MHz的四分之一 波長)、寬度約為1 mm，第二金屬部133長度約為83 mm (約為900 MHz的 四分之一波長)，寬度約為1 ■;短路金屬部14長度約為3 mm、寬度約為 1 mm;饋入部15，包含 一第一饋入金屬部151長度約為22 mm，寬度約 為0. 3 mm; —第二饋入金屬部153長度約為20隱、寬度約為0. 6 mm，該 第二饋入金屬部153並與該第一饋入金屬部151之間具有一特定間距154 約為1.0 mm。由所得實驗結果，在6 dB返回損失的定義下，其低頻頻帶 21足以涵蓋無線廣域網路(WWAN)的GSM850/900頻帶，而高頻頻帶22涵蓋 DCS、 PCS及UMTS的三個頻帶。另，該特定間距154亦可最寬到約3 mm,再 調整其他饋入部15的相關尺寸，亦可達到如第2圖相似的結果。
請參閱圖3、圖4、圖5、圖6及圖7所示，是本發明共面耦合式饋入 多頻行動通訊裝置天線較佳實施例的分別在859、 925 、 1795、 1920及2045 MHz的輻射場型圖，其天線增益分別為1. 20, 1.97、 2.29、 2. 64及2. 02 dBi。由所得的結果，本發明天線無論低頻操作頻帶或高頻操作頻帶皆能符 合行動通訊產品的使用需求。
請參閱圖8所示，是本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線的 第一其他實施例8的結構圖，其中該輻射部13具有至少一次彎折801，使 得該輻射部13的部分區間與該接地面12大致垂直，可以藉此縮小天線在 行動通訊裝置內所需求的空間，其他天線結構與實施例1相似。本發明的 實施例8亦能獲得與實施例1相似的結果，符合行動通訊產品的使用需求。
請參閱圖9所示，是本發明共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線的 第二其他實施例9的結構圖，其中一輻射部93，是由一單一金屬片衝壓或 切割而成，亦可以使用印刷或蝕刻技術形成在該介質基板11上，並位於該介質基板11的一表面上，且該輻射部93位於該接地面12的一邊緣120附 近，與該接地面12不相互重迭，包含 一第一金屬部932，具有至少一次彎 折； 一第二金屬部933，具有至少一次彎折，並連接至該第一金屬部932; — 短路金屬部94，與該輻射部93可由一單一金屬片沖壓或切割而成，亦可以使 用印刷或蝕刻技術形成在該介質基板11上，且與該輻射部93同一表面，其 一端電氣連接至該輻射部93，另一端電氣連接至該接地面12的短路點 121; —饋入金屬部95，可以使用印刷或蝕刻技術形成在該介質基板ll 上，且與該輻射部93同一表面，並具有一饋入點952,為天線的饋入點 952，該饋入點952並連接至一信號源16,同時該饋入金屬部95與該輻射 部93之間具有一特定間距951，該特定間距951亦可最寬達到約3 mm。實 施例9主要使用一單一饋入金屬部95直接與該輻射部93之間相隔一特定 間距951，達成耦合式激發該輻射部93的功效。實施例9亦能獲得與實施 例l相似的結果，符合行動通訊產品的使用需求。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式 上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發 明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利 用上述揭示的方法及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實 施例，但是凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對 以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術 方案的範圍內。
權利要求
1、一種共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其特徵在於其包括一介質基板；一接地面，位於該介質基板的一表面上，具有一短路點，且該短路點位於該接地面的一邊緣，該邊緣並位於該介質基板的內部區間；一輻射部，位於該介質基板的一表面上，且該輻射部位於該接地面的一邊緣附近，與該接地面不相互重迭；一短路金屬部，位於該介質基板的一表面上，且與該輻射部同一表面，其一端電氣連接至該輻射部，另一端電氣連接至該接地面的短路點；以及一饋入部，位於該介質基板的一表面上，且與該輻射部同一表面，包含一第一饋入金屬部，具有一饋入點，為天線的饋入點，該饋入點並連接至一信號源；一第二饋入金屬部，其一端連接至該輻射部，該第二饋入金屬部並與該第一饋入金屬部之間具有一特定間距。
2、 根據權利要求1所述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其 特徵在於其中所述的該介質基板為 一行動通訊裝置的系統電路板。
3、 根據權利要求1所述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其 特徵在於其中所述的該輻射部包含一第一金屬部，具有至少一次彎折；一第二金屬部，具有至少一次彎折，並連接至該第一金屬部。
4、 根據權利要求1所述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其 特徵在於其中所述的該輻射部及該短路金屬部是以一金屬片沖壓或切割制 作而成。
5、 根據權利要求1所述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其 特徵在於其中所述的該輻射部、該短路金屬部及該饋入部是以印刷或蝕刻 技術形成在該介質基板上。
6、 根據權利要求1所述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其 特徵在於其中所述的該第二饋入金屬部與該第 一饋入金屬部之間的特定間 距少於3 mm。
7、 根據權利要求1所述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其 特徵在於其中所述的該輻射部具有至少一次彎折，使得該輻射部的部分區 間與該4妻地面垂直。
8、 一種共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其特徵在於其包括 一介質基板；一接地面，位於該介質基板的一表面上，具有一短路點，且該短路點位於該接地面的一邊緣，該邊緣並位於該介質基板的內部區間；一輻射部，位於該介質基板的一表面上，且該輻射部位於該接地面的一邊^J寸近，與該^接地面不相互重迭；一短路金屬部，位於該介質基板的一表面上，且與該輻射部同一表面，其一端電氣連接至該輻射部，另一端電氣連接至該接地面的短路點；以及一饋入金屬部，位於該介質基板的一表面上，且與該輻射部同一表面，並具有一饋入點，為天線的饋入點，該饋入點並連接至一信號源，同時該饋入金屬部與該輻射部之間具有 一特定間距。
9、 根據權利要求8所述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其特徵在於其中所述的該介質基板為一行動通訊裝置的系統電路板。
10、 根據權利要求8所述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其特徵在於其中所述的該輻射部包含一第一金屬部，具有至少一次彎折；以及一第二金屬部，具有至少一次彎折，並連接至該第一金屬部。
11、 根據權利要求8所述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其特徵在於其中所述的該輻射部及該短路金屬部是以一金屬片衝壓或切割製作而成。
12、 根據權利要求8所述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其特徵在於其中所述的該輻射部、該短路金屬部及該饋入金屬部是以印刷或蝕刻技術形成在該介質基板上。
13、 根據權利要求8所述的共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，其特徵在於其中所述的該饋入金屬部與該輻射部之間的特定間距少於3 mm。
全文摘要
本發明是關於一種共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線，主要包括一介質基板、一接地面、一輻射部、一短路金屬部及一饋入部。該接地面位於該介質基板的一表面上；該輻射部、該短路金屬部及該饋入部均位於該介質基板上，且同一表面，並靠近該接地面的一邊緣附近；該短路金屬部的一端連接至該輻射部，其另一端連接至該接地面；該饋入部包含一第一饋入金屬部及一第二饋入金屬部，該第一饋入金屬部具有一饋入點，為天線的饋入點，該第二饋入金屬部的一端連接至該輻射部，該第二饋入金屬部並與該第一饋入金屬部之間具有一特定間距。
文檔編號H01Q5/00GK101582532SQ200810096979
公開日2009年11月18日 申請日期2008年5月12日 優先權日2008年5月12日
發明者翁金輅, 黃智鴻 申請人:宏碁股份有限公司