倒f型天線的製作方法

2023-05-23 04:56:41

專利名稱：倒f型天線的製作方法
技術領域：
本發明系涉及一種倒F型天線(inverted-F antenna)，特別是應用於無線通訊產品上的天線。
背景技術：
隨著近年來無線通訊的快速發展，在產品的各項需求上也逐漸提高，除了達成電氣特性的規格外，在外觀上及實用便利性上也逐漸朝向多元化，因此小型化的內藏式天線成為近來無線產品的主流，而為了達成尺寸的縮小化，往往必須將天線特性做最佳化的調整，才能符合產品無線傳輸特性的基本需求，不過因此造成產品導入量產時間加長，模具開發成本提高等問題。因此如何在有限的環境及空間內，彈性且靈活的控制天線共振頻率，縮短產品導入量產所需時間，減少模具開發費用，已成為新一代內藏式天線設計的重要指標。
目前應用於行動式通訊設備如手機、個人數位助理(PDA)等產品的內藏式天線，通常採用倒F型的天線設計，習知的倒F型天線設計如美國專利第6,727,854 B2號″倒F型平板天線″(參考圖1)，其揭示一種應用於行動手機的內藏式天線，其天線主要輻射金屬片部分，由饋入點15及短路點16出發可大致分為三個電流路徑10、13、14，利用該不同路徑激發出不同的共振頻率，形成雙頻或多頻操作。又如美國專利公告第2003/0103010 A1號″雙頻天線位置″(參考圖2)，其亦揭示一種應用於行動手機的內藏式天線，其天線主要輻射金屬片由饋入點25及短路點26出發，亦可大致區分為兩個電流路徑23及24，分別激發兩個共振模態來達成雙頻操作。
上述倒F型天線設計中，都利用多個路徑的結構，來控制天線操作頻率，不過共同特徵就是必須改變輻射金屬片尺寸來調整天線共振頻率，由於天線屬於輻射元件，周圍環境的任何改變都會對天線共振頻率造成一定程度的影響，此效應在內藏式天線中更是明顯，因而造成天線規格都必須最後才能確認，也使得手機或PDA等手持式無線產品必須因為天線量產模具開發時間較長而延後產品上市時間，而在產品周期十分短的手持式無線通訊產品上，這將是一項十分大的致命傷。

發明內容為解決上述問題，本發明的目的在於提供一種倒F型天線，可藉由兩個介質頻率調整器有效控制天線第一及第二共振頻率。本發明在兩個子輻射金屬片末端分別加入與接地面垂直的低頻、高頻介質頻率調整器，藉由改變該兩個介質頻率調整器的介電常數，來調整天線第一及第二模態的共振頻率，以減少模具修改次數，進而降低天線元件導入生產所需時間及模具開發成本，本發明中一實施例可藉由調整介質頻率調整器的介電常數涵蓋行動通訊GSM900、DCS1800、PCS1900頻帶的系統需求，是極具有產業應用價值的創新設計。
本發明的倒F型天線包含一輻射金屬片，該輻射金屬片包含一饋入點；一短路點；一第一子輻射金屬片，該第一子輻射金屬片具有一起始端及一末端，該起始端位於該輻射金屬片的饋入點及短路點附近，而該末端則以旋繞方式延伸，形成一較長的路徑，且該末端為開路，產生第一(較低)共振模態；第二子輻射金屬片，該第二子輻射金屬片具有一起始端及一末端，其中該起始端與該第一子輻射金屬片的該起始端相連接，而該末端則向該第一子輻射金屬片的末端方向延伸，形成一較短的路徑，且該末端靠近該第一輻射金屬片末端，產生第二(較高)共振模態；一接地面；一低頻介質頻率調整器，位於第一輻射金屬片末端且與接地面相垂直，用以調整第一(較低)共振模態的共振頻率；一高頻介質頻率調整器，位於第二輻射金屬片末端且與接地面相垂直，用以調整第二(較高)共振模態的共振頻率；一介質基底；一饋入金屬片，其一端與該輻射金屬片的該饋入點相連接，另一端則連接至系統訊號源，用以傳輸訊號；及一短路金屬片，其一端與該接地面相連接，另一端則連接至該第二子輻射金屬片的該短路點。
本發明藉由該兩個介質頻率調整器的介電常數調整天線第一及第二模態的共振頻率，以降低天線元件導入生產所需時間及模具開發成本，本發明可藉由調整介質頻率調整器的介電常數涵蓋行動通訊GSM900、DCS1800、PCS1900頻帶的系統需求。

圖1為習知倒F型天線一實施例結構圖。
圖2為習知倒F型天線一實施例結構3為本發明天線一實施例結構圖。
圖4為本發明天線一實施例的返回損失實驗結果。
圖5為本發明天線的其他實施例結構圖。
具體實施方式如圖3所示為本發明的倒F型天線的一實施例3，其包含一輻射金屬片30、一接地面31、一低頻介質頻率調整器32(介電常數為20)、一高頻介質頻率調整器33(介電常數為20)、一介質基底34、一饋入金屬片35及一短路金屬片36。該輻射金屬片30具有一饋入點301、一短路點302、一第一子輻射金屬片303、一第二子輻射金屬片305；該第一子輻射金屬片303具有一起始端及一末端，該起始端位於該輻射金屬片30的饋入點301及短路點302附近，而該末端則以旋繞方式延伸，形成一較長的路徑304，且該末端為開路，產生第一(較低)共振模態；該第二子輻射金屬片305具有一起始端及一末端，其中該起始端與該第一子輻射金屬片303的該起始端相連接，而該末端則向該第一子輻射金屬片303的末端方向延伸，形成一較短的路徑306，且該末端靠近該第一輻射金屬片303末端，產生第二(較高)共振模態；該第一子輻射金屬片303及該第二子輻射金屬片305各位於不同的平面，其中該第二子輻射金屬片305位於接地面31的外側邊，分別用以產生該天線的第一(較低頻)及第二(較高頻)操作模態，而該饋入點301及該短路點302則分別位於該第一子輻射金屬片303及第二子輻射金屬片305的起始端，而在兩個輻射金屬片的末端分別加入低頻及高頻介質頻率調整器32、33用以調整天線的共振頻率。
圖4為本發明天線的一實施例3的返回損失實驗結果；圖中曲線41為該天線的第一(較低頻)操作模態，曲線42則為該天線的第二(較高頻)操作模態，由實驗結果可得到此一實施例的該兩個操作模態中心頻率分別約為920MHz及1850MHz，阻抗頻寬於3.5∶1 VSWR(電壓駐波比)定義下，可大於80MHz及280MHz，可滿足行動電話GSM900、DCS1800及PCS1900系統的頻帶需求；曲線43及44則為將兩個介質頻率調整器介電常數更改為36所得的頻率響應結果，由結果可看出天線兩個模態共振頻率分別下降約10MHz及20MHz。
圖5所示為本發明的倒F型天線的另一實施例5，其包含一輻射金屬片50、一接地面51、一低頻介質頻率調整器52(介電常數為20)、一高頻介質頻率調整器53(介電常數為20)、一介質基底54、一饋入金屬片55及一短路金屬片56。該輻射金屬片50具有一饋入點501、一短路點502、一第一子輻射金屬片503、一第二子輻射金屬片505，而該第一子輻射金屬片503及該第二子輻射金屬片505分別以旋繞方式延伸，分別形成一第一及一第二的路徑504、506，該第一子輻射金屬片503及該第二子輻射金屬片505各位於不同的平面，其中該第二子輻射金屬片505位於接地面31的內側邊，分別用以產生該天線的第一(較低頻)及第二(較高頻)操作模態，而該饋入點501及該短路點504則分別位於該第一子輻射金屬片503及第二子輻射金屬片502的起始端，而在兩個輻射金屬片的末端分別加入低頻及高頻介質頻率調整器53、54用以調整天線的共振頻率。
在本發明說明中所述的實施例僅為說明本發明的原理及其功效，而非限制本發明。因此，習於此技術的人士對上述實施例進行的修改也應屬於本發明的保護範圍。
元件符號說明1習知倒F型天線一實施例10電流路徑 14電流路徑15電流路徑 16饋入點17短路點
2習知倒F型天線一實施例20電流路徑 24電流路徑25饋入點 26短路點3本發明的倒F型天線一實施例30輻射金屬片 301饋入點302短路點 303第一子輻射金屬片304較長的路徑 305第二子輻射金屬片306較短的路徑 31接地面32低頻介質頻率調整器 33高頻介質頻率調整器34介質基底 35饋入金屬片36短路金屬片4本發明天線一實施例的返回損失41第一(較低頻)操作模態 42第二(較高頻)操作模態43第一(較低頻)操作模態(低頻、高頻介質頻率調整器介電常數為36)44第二(較高頻)操作模態(低頻、高頻介質頻率調整器介電常數為36)5本發明的倒F型天線一實施例50輻射金屬片 501饋入點502短路點 503第一子輻射金屬片504較長的路徑 505第二子輻射金屬片
506較短的路徑 51接地面52低頻介質頻率調整器 53高頻介質頻率調整器54介質基底 55饋入金屬片56短路金屬片
權利要求
1.一種倒F形天線，其特徵在於包含一輻射金屬片，該輻射金屬片包含一饋入點；一短路點；一第一子輻射金屬片，該第一子輻射金屬片具有一起始端及一末端，該起始端位於該輻射金屬片的饋入點及短路點附近，而該末端則以旋繞方式延伸，形成一較長的路徑，且該末端為開路，產生較低的第一共振模態；及一第二子輻射金屬片，該第二子輻射金屬片具有一起始端及一末端，其中該起始端與該第一子輻射金屬片的該起始端相連接，而該末端則向該第一子輻射金屬片的末端方向延伸，形成一較短的路徑，且該末端靠近該第一輻射金屬片末端，產生較高的第二共振模態；一接地面；一低頻介質頻率調整器，位於第一輻射金屬片末端且與接地面相垂直，用以調整第一共振模態的共振頻率；一高頻介質頻率調整器，位於第二輻射金屬片末端且與接地面相垂直，用以調整第二共振模態的共振頻率；一介質基底；一饋入金屬片，其一端與該輻射金屬片的該饋入點相連接，另一端則連接至系統訊號源，用以傳輸訊號；及一短路金屬片，其一端與該接地面相連接，另一端則連接至該第二子輻射金屬片的該短路點。
2.如權利要求1所述的倒F型天線，其特徵在於該低頻介質調整器的相對介電常數介於10~150之間。
3.如權利要求1所述的倒F型天線，其特徵在於該高頻介質調整器的相對介電常數介於10~150之間。
4.如權利要求1所述的倒F型天線，其特徵在於該介質基底為微波介質。
5.如權利要求1所述的倒F型天線，其特徵在於該第一子輻射金屬片及該第二子輻射金屬片各位於不同的平面。
6.如權利要求5所述的倒F型天線，其特徵在於該第二子輻射金屬片位於接地面的外側邊。
7.如權利要求5所述的倒F型天線，其特徵在於該第二子輻射金屬片位於接地面的內側邊。
全文摘要
本發明系關於一種倒F型天線，其包含一輻射金屬片、一接地面、一低頻介質頻率調整器、一高頻介質頻率調整器、一介質基底、一饋入金屬片及一短路金屬片。其中該輻射金屬片具有一饋入點、一短路點、第一子輻射金屬片及一第二子輻射金屬片，而該第一子輻射金屬片及該第二子輻射金屬片分別以旋繞方式延伸，形成兩路徑，分別用以產生該天線的第一(較低頻)及第二(較高頻)操作模態，且在該兩個子輻射金屬片末端分別加入與接地面垂直的低頻、高頻介質頻率調整器，藉由該兩個介質頻率調整器的介電常數調整天線第一及第二模態的共振頻率，以降低天線元件導入生產所需時間及模具開發成本，本發明可藉由調整介質頻率調整器的介電常數涵蓋行動通訊GSM900、DCS1800、PCS1900頻帶的系統需求。
文檔編號H01Q3/00GK1929202SQ20051010361
公開日2007年3月14日 申請日期2005年9月6日 優先權日2005年9月6日
發明者楊美卿, 蕭富仁, 邱宗文, 陳志帆 申請人:連展科技(深圳)有限公司