CN101540431B

CN101540431B - 多频天线

Info

Publication number: CN101540431B
Application number: CN 200810086864
Authority: CN
Inventors: 邱义泓; 李佳典
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Current assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-03-17
Also published as: CN101540431A

Abstract

本发明提供一种多频天线，至少包含：一接地面，该接地面还包括一第一接地面和一第二接地面；一寄生元件连接该接地面的一侧边，该寄生元件操作于第一频段；一第一辐射体具有一馈入点，该第一辐射体操作于第二频段；一第二辐射体连接该馈入点，该第二辐射体操作于第三频段，其中该第一辐射体和该第二辐射位于该寄生元件与该接地面的该侧边之间；该第二接地面会抬升该寄生元件、该第一辐射体和该第二辐射体共同所处的一平面一高度，其中该平面与该第一接地面不共平面。

Description

多频天线

技术领域

本发明有关一种天线装置，且特别是有关一种可工作于两个或两个以上不同频段的天线装置。

背景技术

随着科技的进步，通讯技术的主战场已渐渐地从有线的通讯技术转移至无线的通讯技术。而在信号的传递媒介上，由以往有形的金属线路(如同轴电缆)改变成以空气为传播介质的无线通讯，而信号进出无线通讯设备的门户便是天线。因此，天线的设计将影响无线通讯设备的通话品质。且随着各种不同通讯协议的发展进而扩展出不同的通讯频带，因此，通过一多频天线来整合各种不同通讯频带对无线通讯的发展更显重要。

2004年11月2日公告的美国专利第6,812,892号揭示了一种多频天线。如图1所示，此多频天线1包括第一辐射部2、第二辐射部3、接地部5、连接部4以及信号馈线6。其中连接部4用以连接第一辐射部2和第二辐射部3。第一辐射部2、第二辐射部3、接地部5及连接部4均设置于同一平面上。第一辐射部2及连接部4构成一个第一平面倒F型天线，工作于第一频带，第二辐射部3和连接部4构成另一平面倒F型天线，工作于较低频带。依此配置实现双频接收或发射。

请参考图2所示为已知多频天线1的电压驻波比测试图，其中在低频时，2.39GHz～2.53GHz，已知多频天线1达成的频宽百分比为5.7％，并不能达到低宽频的效果。因此，形成一种具有低宽频的多频天线及成为追求的目标。

发明内容

因此本发明的目的就是在提供一种具有低宽频的多频天线。

为达到上述的目的，本发明提供一种多频天线，至少包含：一接地面，该接地面还包括一第一接地面和一第二接地面；一寄生元件连接该接地面，该寄生元件操作于第一频段；一第一辐射体具有一馈入点，该第一辐射体操作于第二频段；一第二辐射体连接该馈入点，该第二辐射体操作于第三频段，其中该第一辐射体和该第二辐射体位于该寄生元件与该接地面之间；该第二接地面会抬升该寄生元件、该第一辐射体和该第二辐射体共同所处的一平面一高度，其中该平面与该第一接地面不共平面。

为达到上述的目的，本发明提供一种多频天线，至少包含：一接地面，其中该接地面包括一第一接地面和一第二接地面；一寄生元件连接该第二接地面的一第一侧边，该寄生元件操作于第一频段；一第一辐射体具有一馈入点，该第一辐射体操作于第二频段；一第二辐射体连接该馈入点与该第二接地面的一第二侧边，该第二侧边与该第一侧边邻接，且该第二辐射体操作于第三频段，其中该第二接地面会抬升该第一辐射体和该第二辐射体位置，使得该第一辐射体和该第二辐射体不与该第一接地面同一平面，其中，该寄生元件与该第二接地面所共同构成的一截面呈现出一“ㄈ”字形外观，该第一辐射体和该第二辐射体于该截面的投影位于该“ㄈ”字形范围内。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点能更明显易懂，以下将配合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，其中：

图1所示为已知的多频天线概略图标。

图2所示为已知多频天线的电压驻波比测试图。

图3绘示了根据本发明第一较佳具体实施例的多频天线概略图标。

图4所示为寄生元件在共振时的电流路径。

图5所示为第一辐射体在共振时的电流路径。

图6所为第二辐射体在共振时的电流路径。

图7显示了本发明多频天线在不同频率下的电压驻波比(VSWR)变化。

图8所示为根据本发明第二较佳具体实施例的多频天线概略图标。

图9所示为根据本发明第三较佳具体实施的多频天线概略图标。

图10所示为根据本发明第四较佳具体实施的多频天线概略图标。

图11至图13是本发明多频天线工作在不同频率下X-Y、Y-Z和X-Z平面的辐射场型图。

具体实施方式

图3绘示了根据本发明一较佳实施例的多频天线100概略图标。本发明的多频天线100，包含一寄生元件101、一第一辐射体102、一第二辐射体103、一连接元件104以及一接地面105。其中接地面105的一侧边105a具有一信号接地点107用以连接寄生元件101。第一辐射体102和第二辐射体103则共同连接至一信号馈入点106。

根据本发明的第一实施例，寄生元件101、第一辐射体102与第二辐射体103均成纵长条状，并与接地面105依次排列于同一平面上。寄生元件101排列于最外侧并耦接于信号接地点107，而与接地面105的一侧边105a所形成的外观略呈一“ㄈ”字形并具有朝一特定方向的开口。信号馈入点106的位置靠近此“ㄈ”字形的底端处并靠近接地面105的该侧边105a。第一辐射体102排列于寄生元件101的下方，其中此第一辐射体102与此信号馈入点106连接并朝此特定方向沿展而呈纵长条状。第二辐射体103排列于第一辐射体102的下方，其中此第二辐射体103亦与此信号馈入点106连接并朝此特定方向沿展而呈纵长条状在一实施例中，一连接元件104用以将此第二辐射体103连接至接地面105的侧边105a。换言之，根据本发明的多频天线100的配置，第一辐射体102和第二辐射体103系被包覆于寄生元件101与侧边105a的中。

在一实施例中，本发明的寄生元件101，具有第一端部101a与一第二端部101b，第一端部101a平行于侧边105a并通过第二端部101b连接信号接地点107，其中第一端部101a例如可垂直第二端部101b，第一端部101a、第二端部101b与侧边105a共同形成的外观略呈“ㄈ”字形。第一辐射体102，具有一第三端部102a与第四端部102b，第三端部102a平行于侧边105a并通过第四端部102b连接信号馈入点106。第二辐射体103，具有第五端部103a与第六端部103b，第五端部103a平行于侧边105a并通过第六端部103b连接信号馈入点106。连接元件104用以连接第五端部103a与侧边105a。

信号馈入点106与信号接地点107系连接至一同轴传输线(图中未展示出)，信号馈入点106与同轴传输线的内芯导线连接，而信号接地点107与同轴传输线的金属编织层连接。内芯导线可通过信号馈入点106将电流馈入至第一辐射体102和第二辐射体103，且此馈入电流会通过接地面105、信号接地点107馈入寄生元件101。参阅图4至图6分别描绘了寄生元件101、第一辐射体102和第二辐射体103在共振时的电流路径。如图所示，从信号馈入点106馈入的电流在寄生元件101、第一辐射体102和第二辐射体103上所产生的电流路径401、501与601均是朝同一方向，亦即均是朝洞108的方向，因此，各馈入电流并不会彼此抵销，增加了馈入电流的使用效率。

根据本发明，寄生元件101是用以操作于低频频段，第一辐射体102是用以操作于中频频段，而第二辐射体103是用以操作于高频频段。依此，若本发明的多频天线100系用于WiMAX通讯中，则寄生元件101操作的频段范围从2.3GHz～2.7GHz，第一辐射体102操作的频段范围从3.3GHz～3.8GHz，而第二辐射体103操作的频段范围从5.15GHz～5.85GHz。而在其它的实施例中，亦可通过调整寄生元件101和第一辐射体102的尺寸，使得寄生元件101操作于中频频段，第一辐射体102操作于低频频段。

另一方面，根据本发明的多频天线100结构，寄生元件101可与第一辐射体102产生共振，因此可通过调整寄生元件101或/和第一辐射体102的尺寸，使得寄生元件101和第一辐射体102操作的频段范围结合，而提供成一个宽频段范围，其中此频段的频宽大于寄生元件和第一辐射体原本操作的频段频宽。让此多频天线100从原本操作于三频段，变成操作于双频道。其相关的频宽测量结果请参考图7，图7显示了本发明多频天线100在不同频率下的电压驻波比(VSWR)变化。由图中可看出由于低频频段和中频频段的结合，使得在电压驻波比为2的情况下，其整个频段范围从2.144GHz～3.878GHz，频宽百分比可达57.7％。

参阅图8所示为根据本发明第二较佳具体实施例的多频天线200概略图标。根据本实施例，多频天线200具有一弯折外观的接地面，包括第一接地面205和第二接地面206，其中寄生元件101、第一辐射体102、第二辐射体103和连接元件104通过第二接地面206连接第一接地面205。第二接地面206会抬升寄生元件101、第一辐射体102、第二辐射体103和连接元件104共同所处的平面，造成与第一接地面205不共平面，而使得多频天线200具有一类似台阶的外观。在一实施例中，第一接地面205垂直于第二接地面206，其中第二接地面的高度h为寄生元件101、第一辐射体102、第二辐射体103和连接元件104被抬升的高度。

参阅图9所示为根据本发明第三较佳具体实施的多频天线300概略图标。根据本实施例，多频天线300具有一弯折外观的接地面，包括第一接地面205和第二接地面206，其中第一辐射体102、第二辐射体103和连接元件104通过第二接地面206连接第一接地面205。第二接地面206会抬升第一辐射体102、第二辐射体103和连接元件104共同所处的平面一高度，造成与第一接地面205不共平面，而使得多频天线200具有一类似台阶的外观。于此实施例中，寄生元件301系从第二接地面206不与第二辐射体103连接的一侧边向外延展而出，且寄生元件301与第二接地面206所共同构成的一截面略呈“ㄈ”字形。其中，第一辐射体102和第二辐射体103在此截面上的投影是落在此“ㄈ”字形中。在一实施例中，此寄生元件301包括第一平面301a和第二平面301b，其中第一平面301a和第二平面301b间具有一夹角，在一实施例中，此夹角例如约为90度。第一平面301a、第二平面301b，与第二接地面206所共同构成的一截面呈现出一“ㄈ”字形外观，其中第一平面301a需不低于第一辐射体102上缘110在此截面上的投影。

参阅图10所示为根据本发明第四较佳具体实施的多频天线400概略图标。本实施例与第三实施例最大的差异处在于，根据本实施例的多频天线400配置，第二辐射体103以及连接元件104位于同一平面，但第一辐射体402的一端部和此平面间具有一夹角。在一实施例中，此端部以朝向寄生元件301的方向进行凹折，造成和此平面间具有一夹角，例如，此夹角约为90度，依此实施例，端部的一表面402a面向寄生元件301。在一实施例中，此寄生元件301包括第一平面301a和第二平面301b，与第二接地面206所共同构成的一截面呈现出一“ㄈ”字形外观，其中第一平面301a需不低于第一辐射体402凹折端部的表面402a在此截面上的投影。依此，由于仅需第一平面301a不低于凹折端部的表面402a，因此，可让整个天线装置体积缩小，且由于凹折端部系垂直于截面，因此，可在不影响整体体积的情况下，扩大第一辐射体402的面积，而增加频宽。

图11至图13系本发明多频天线工作在不同频率下X-Y、Y-Z和X-Z平面的辐射场型图，很明显的，本发明的多频天线在各平面均有很平均辐射场型，而达到全向性的要求。

虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出各种等同的改变或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。

Claims

1.一种多频天线，至少包含：

一接地面，该接地面还包括一第一接地面和一第二接地面；

一寄生元件连接该接地面的一侧边，该寄生元件操作于第一频段；

一第一辐射体具有一馈入点，该第一辐射体操作于第二频段；

一第二辐射体连接该馈入点，该第二辐射体操作于第三频段，其中该第一辐射体和该第二辐射体位于该寄生元件与该接地面的该侧边之间；

其特征在于，该第二接地面会抬升该寄生元件、该第一辐射体和该第二辐射体共同所处的一平面一高度，其中该平面与该第一接地面不共平面。

2.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于还包括一连接元件，其中该第二辐射体通过该连接元件与该接地面的该侧边相接。

3.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于该寄生元件与该接地面的该侧边形成的外观略呈“ㄈ”字形且具一开口。

4.根据权利要求3所述的多频天线，其特征在于该寄生元件、该第一辐射体和该第二辐射体上所形成的电流路径方向均朝向该开口。

5.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于该第一接地面和该第二接地面间具一夹角。

6.根据权利要求5所述的多频天线，其特征在于该夹角为90度。

7.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于该寄生元件，还包括一第一端部与一第二端部，该第一端部平行于该侧边并通过该第二端部连接该接地面的该侧边。

8.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于该第一辐射体，具有一第三端部与一第四端部，该第三端部平行于该接地面的该侧边并通过该第四端部连接该馈入点。

9.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于该第二辐射体，具有一第五端部与一第六端部，该第五端部平行于该接地面的该侧边并通过该第六端部连接该馈入点。

10.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于该第一频段为2.3GHz～2.7GHz。

11.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于该第二频段为3.3GHz～3.8GHz。

12.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于该第三频段为5.15GHz～5.85GHz。

13.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于可通过调变该寄生元件和/或该第一辐射体外观结合该第一频段与该第二频段而为一第四频段，其中该第四频段的频宽大于该第一频段与该第二频段。

14.一种多频天线，至少包含：

一接地面，其中该接地面包括一第一接地面和一第二接地面；

一寄生元件连接该第二接地面的一第一侧边，该寄生元件操作于第一频段；

一第二辐射体连接该馈入点与该第二接地面的一第二侧边，该第二侧边与该第一侧边邻接，且该第二辐射体操作于第三频段，其中该第二接地面会抬升该第一辐射体和该第二辐射体位置，使得该第一辐射体和该第二辐射体不与该第一接地面同一平面，

其中，该寄生元件与该第二接地面所共同构成的一截面呈现出一“ㄈ”字形外观，该第一辐射体和该第二辐射体于该截面的投影位于该“ㄈ”字形范围内。

15.根据权利要求14所述的多频天线，其特征在于该第二辐射体通过一连接元件与该第二侧边相接。

16.根据权利要求14所述的多频天线，其特征在于该寄生元件还包括一第一平面与一第二平面，该第一平面通过该第二平面连接该第一侧边，该第一平面于一截面的位置不低于该第一辐射体一上缘于该截面的投影位置。

17.根据权利要求16所述的多频天线，其特征在于该第一平面平行于该第二接地面。

18.根据权利要求16所述的多频天线，其特征在于该第一平面与该第二平面间具一夹角。

19.根据权利要求18所述的多频天线，其特征在于该夹角为90度。

20.根据权利要求14所述的多频天线，其特征在于该寄生元件、该第一辐射体和该第二辐射体上所形成的电流路径方向均朝同一方向。

21.根据权利要求14所述的多频天线，其特征在于该第一辐射体，具有一第一端部与一第二端部，该第一端部平行于该第二侧边并通过该第二端部连接该馈入点。

22.根据权利要求21所述的多频天线，其特征在于该第一端部与该第二端部间具一角度，使得该第一端部朝向该寄生元件的方向凹折。

23.根据权利要求22所述的多频天线，其特征在于该角度为90度，该第一端部平行于该寄生元件。

24.根据权利要求22所述的多频天线，其特征在于在该截面上，该寄生元件不低于该第一端部于该截面的投影。

25.根据权利要求14所述的多频天线，其特征在于该第二辐射体，具有一第三端部与一第四端部，该第三端部平行于该第二侧边并通过该第四端部连接该馈入点。

26.根据权利要求14所述的多频天线，其特征在于该第一频段为2.3GHz～2.7GHz。

27.根据权利要求14所述的多频天线，其特征在于该第二频段为3.3GHz～3.8GHz。

28.根据权利要求14所述的多频天线，其特征在于该第三频段为5.15GHz～5.85GHz。

29.根据权利要求14所述的多频天线，其特征在于可通过调变该寄生元件和/或该第一辐射体外观结合该第一频段与该第二频段而为一第四频段，其中该第四频段的频宽大于该第一频段与该第二频段。

30.根据权利要求14所述的多频天线，其特征在于该第一接地面和该第二接地面间具一夹角。

31.根据权利要求30所述的多频天线，其特征在于该夹角为90度。