小型多頻天線及使用該天線的通信裝置的製作方法

2023-05-22 12:05:06 1

專利名稱：小型多頻天線及使用該天線的通信裝置的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種多頻天線及使用該天線的通信裝置，特別是指一種設計在有限空間內使用的小型多頻天線及使用該天線的通信裝置。
背景技術：
如眾所周知，天線的操作頻帶為正比於體積大小，而寬頻天線的設計需較大的體積，例如現有的一種安裝在筆記本電腦供無線寬頻網路傳輸數據的USB外接裝置(USB Dongle)，由於USB外接裝置內的空間狹小，可用來設計天線的面積一般僅能設計成只涵蓋一個頻段的天線，因而，以無線寬頻網路的應用為例，USB外接裝置的小型天線設計面臨的課題如下1.天線須成對設計，這使得每一天線的可用區域更為縮小，其天線設計的難度也隨之增加。2.雙頻甚至三頻或多頻的天線，在狹小的空間如何設計亦須解決。

發明內容
因此，本發明的目的，即在提供一種設計在有限空間內使用的小型多頻天線及使用該天線的通信裝置。於是，本發明小型多頻天線配合一具有一匹配電路及一接地面的基板。該小型多頻天線包括一輻射部，該輻射部包括一饋入段、一耦合臂、一接地段、一連續彎折段及一導體臂。該饋入段連接到該基板的匹配電路；該耦合臂具有一第一固定端、一第一自由端及一第一臂部，該第一固定端自該饋入段分出且該第一臂部與該接地面間隔一預定距離； 該接地段一端連接該接地點。該連續彎折段連接該接地段的另一端，且該連續彎折段與該接地段構成一第一頻帶路徑。該導體臂具有一第二固定端、一第二自由端及一第二臂部，該第二固定端自該連續彎折段分出，且該導體臂與該連續彎折段的一部構成一第二頻帶路徑。 本發明通信裝置包括一發送電路或一接收電路，且該發送電路或該接收電路與前述小型多頻天線電性連接。本發明小型多頻天線及使用該天線的通信裝置的功效在於在有限空間內，利用連續彎折段與接地段構成第一頻帶路徑，及利用導體臂與連續彎折段的一部構成第二頻帶路徑，達成有效利用空間且多頻帶操作的目的。


圖1是一立體圖，說明本發明通信裝置的優選實施例是一 USB無線網卡；圖2是一示意圖，說明本發明小型多頻天線的優選實施例；
圖3是一示意圖，說明小型多頻天線的接地段與連續彎折段構成第一頻帶路徑；圖4是一示意圖，說明小型多頻天線的導體臂與第二轉折段構成第二頻帶路徑；圖5是一示意圖，說明小型多頻天線藉由調整第一距離、第二距離及第三距離以決定兩個模態的頻率而結合成一較寬的頻帶；圖6(a)及圖6(b)是一曲線圖，說明左側輻射部及右側輻射部的電壓駐波比數據測量結果；及圖7(a)至圖15(b)分別為本優選實施例的小型多頻天線在X_Y平面、Χ_Ζ平面及 Y-Z 平面當無線信號的頻率為 2300MHz、2350MHz、2400MHz、2500MHz、2600MHz、2700MHz、
3300MHz-.3600MHz及3800MHz的輻射場型測量結果。
主要元件符號說明
1、1，輻射部
10小型多頻天線
100USB無線網卡
101第一頻帶路徑
102第二頻帶路徑
11接地段
12連續彎折段
120第一端
121第一轉折段
1211,1221連接部
122第二轉折段
123第二端
124交會點
13耦合臂
131第一固定端
132第一自由端
133第一臂部
14導體臂
141第二固定端
142第二自由端
143第二臂部
15饋入段
5基板
51接地面
511接地點
61發送電路
62接收電路
63匹配電路
9筆記本電腦
具體實施例方式有關本發明的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考附圖的優選實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。參閱圖1，本發明通信裝置的優選實施例是一 USB無線網卡100，可連接一筆記本電腦9，藉由如圖2的一小型多頻天線10與外界的無線通信設備進行例如無線區域網 (WLAN)及全球微波互聯接入(WiMAX)的無線數據傳輸服務。參閱圖1及圖2，USB無線網卡100內部元件包括一基板5，基板5表面布設有前述小型多頻天線10、一接地面51、一發送電路61、一接收電路62及一匹配電路63，其中，小型多頻天線10具有二輻射部1、1』，各輻射部1、1』具有相同元件且為對稱設計，為方便說明起見，以其中一輻射部1詳述其功能原理如下，另一輻射部1』的功能原理亦相同，不再重複贅述。參閱圖2，輻射部1包括一接地段11、一連續彎折段12、一耦合臂13、一導體臂14 及一饋入段15 ；其中，接地面51具有一接地點511，接地段11 一端連接到接地點511，連續彎折段12具有一第一端120、一第一轉折段121、一第二轉折段122及一第二端123 ；第一端120連接接地段11相對於接地點511的另一端，而第二端123連接饋入段15，饋入段15 則連接到基板5上的匹配電路63。配合圖2及圖3，第一轉折段121及第二轉折段122均大體為L型，且第一端120 連接接地段11相反於接地的另一端，第一轉折段121 —端連接第一端120而另一端連接第二轉折段122，第二轉折段122則連接第一轉折段121及第二端123 ；接地段11與連續彎折段12構成一第一頻帶路徑101。藉由調整第一頻帶路徑101的總長度可控制此第一頻帶模態，本優選實施例中， 第一頻帶路徑101的總長度約為(或小於)3. 5GHz真空波長的四分之一(quarter)。配合圖2及圖4，導體臂14具有一第二固定端141、一第二自由端142及一第二臂部143，導體臂14的第二固定端141自第一轉折段121及第二轉折段122的交會點124分出且導體臂14與第二轉折段122構成一第二頻帶路徑102，控制導體臂14長度可控制第二頻帶模態。本優選實施例中，第二頻帶路徑102的總長度約為(或小於)2. 5GHz真空波長的四分之一。參閱圖5，第一轉折段121的連接部1211及第二轉折段122的連接部1221大體為平行且二者之間的距離為一第一距離w;另外，耦合臂13的長度為一第二距離L，具有一第一固定端131、一第一自由端132及一介於第一固定端131及第一自由端132之間的第一臂部133，第一固定端131自饋入段15分出且第一臂部133與接地面51間隔一第三距離g。左側輻射部1』或右側輻射部1先藉由調整第一距離w以決定兩個模態的頻率，也就是調整第一距離w的大小可使第一頻帶與第二頻帶相互接近而結合成一較寬的頻帶；而藉由調整第二距離L及第三距離g，使耦合強度增加，也可使頻帶加寬；再利用匹配電路63 達到最佳化的阻抗匹配；發送電路61為調製無線信號再發送至外界，及接收電路62自外界接收無線信號再解調，而無線信號的頻帶涵蓋無線區域網的無線數據傳輸操作頻帶2. 4 至2. 5GHz，及全球微波互聯接入的無線數據傳輸操作頻帶2. 3至2. 4GHz、2. 5至2. 7GHz、及 3. 3 至 3. 8GHz 頻段。參閱圖6，圖6(a)為圖2的左側輻射部1』的電壓駐波比(VSWR)數據測量結果，圖 6(b)為圖2的右側輻射部1的電壓駐波比(VSWR)數據的曲線圖，由圖中可知，本發明的小型多頻天線10的頻率從2. 3至2. 7GHz以及3. 3至3. 8GHz均可小於2. 5 1。如表1及表2所示，無論是左側輻射部1』或右側輻射部1的應用頻帶內的效率都大於35%。表 權利要求
1.一種小型多頻天線，配合一具有一匹配電路及一接地面的基板，包括至少一輻射部，包括一饋入段，連接到該基板的匹配電路，一耦合臂，具有一第一固定端、一第一自由端及一第一臂部，該第一固定端自該饋入段分出且該第一臂部與該接地面間隔一預定距離，一接地段，一端連接該接地點，一連續彎折段，連接該接地段的另一端，且該連續彎折段與該接地段構成一第一頻帶路徑，及一導體臂，具有一第二固定端、一第二自由端及一第二臂部，該第二固定端自該連續彎折段分出，且該導體臂與該連續彎折段的一部構成一第二頻帶路徑。
2.根據權利要求1所述的小型多頻天線，其中，該連續彎折段具有一連接該接地段另一端的第一端、一連接該第一端的第一轉折段、一連接該第一轉折段的第二轉折段，及一連接該第二轉折段的第二端；該導體臂的第二固定端自該第一轉折段及該第二轉折段的交會點分出且該導體臂與該第二轉折段構成該第二頻帶路徑。
3.根據權利要求2所述的小型多頻天線，其中，該輻射部的數量為二，各該輻射部分別負責發送及接收無線信號。
4.根據權利要求2所述的小型多頻天線，其中，該第一轉折段的連接部及第二轉折段的連接部大體為平行且相距為一第一距離，且該第一距離界定該第一頻帶與該第二頻帶的頻率使二者成一較寬的頻帶。
5.根據權利要求2所述的小型多頻天線，其中，該耦合臂具有一第一固定端、一第一自由端及一第一臂部，該耦合臂的長度為一第二距離，該第一固定端自該饋入段分出，該第一臂部與該接地面間隔一第三距離，且該第二距離及該第三距離界定該第一頻帶與該第二頻帶的頻率使二者成一較寬的頻帶。
6.一種通信裝置，包括權利要求1至5中任一的小型多頻天線，且包括與該小型多頻天線電性連接的一發送電路及/或一接收電路。
7.根據權利要求6所述的通信裝置，其為一USB無線網卡。
8.根據權利要求6所述的通信裝置，該發送電路及/或該接收電路處理的無線信號為涵蓋無線區域網及全球微波互聯接入的無線數據傳輸操作頻帶。
全文摘要
一種小型多頻天線，包括至少一輻射部；輻射部包括一饋入段、一耦合臂、一接地段、一連續彎折段及一導體臂。饋入段連接到基板的匹配電路；連續彎折段連接接地段，且連續彎折段與接地段構成一第一頻帶路徑；導體臂自連續彎折段分出，且導體臂與連續彎折段的一部構成一第二頻帶路徑。本發明小型多頻天線可克服空間局限，且工作頻帶可涵蓋滿足無線區域網(WLAN)的操作頻段及全球微波互聯接入(WiMAX)的三個操作頻段。
文檔編號H01Q5/00GK102263326SQ201010189638
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月24日 優先權日2010年5月24日
發明者吳曉薇, 翁豐仁, 邱建評, 顏一平 申請人:廣達電腦股份有限公司