專利名稱：多頻天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明領(lǐng)域本實(shí)用新型關(guān)于一種天線裝置，特別是關(guān)于一種多頻天線裝置背景技術(shù)隨著無(wú)線通訊科技的不斷創(chuàng)新發(fā)展，手機(jī)的使用已成為現(xiàn)代人不可或缺的通訊工具之一，而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)亦蓬勃發(fā)展。作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)裝置及手機(jī)的信號(hào)接收與發(fā)射要件的天線，目前已發(fā)展出各種不同種類及形式，但其最終目的不外乎要涵蓋越廣的輻射電場(chǎng)，以達(dá)到最佳的收發(fā)效果。另外，鑒于攜帶及置放空間的方便性，天線設(shè)計(jì)的趨勢(shì)是越小越好。
ISM(Industrial，Scientific and Medical)頻道為一不需付費(fèi)申請(qǐng)的全球性公眾共用頻帶，其頻譜分布范圍為900MHz、2.4GHz及5GHz。該ISM頻道的2.4GHz的射頻(RF)頻帶，因其頻帶較窄(2.4-2.8435GHz)，目前的使用已超出其負(fù)荷，而造成擁擠的現(xiàn)象。
為求良好的通訊品質(zhì)及較佳的穩(wěn)定性，新制訂的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)定802.11a的U-NII(47CFR15.401)另提出5GHz附近的頻帶以供使用，其中5.150-5.250GHz頻帶限于50Mw以下的輻射功率使用，5.250-5.350GHz頻帶限于250mW以下的輻射功率使用，5.725-5.825GHz頻帶限于1000mW以下的輻射功率使用。802.11a的ISM(47CFR15.247)通訊協(xié)定則規(guī)定于5.725-5.850GHz頻帶限于1000mW以下的輻射功率使用。以上的無(wú)線電波波長(zhǎng)是位于51.30-58.25mm的范圍內(nèi)。另外，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)定802.11b/g ISM(47CFR15.247)規(guī)定2.400-2.4835GHz頻帶限于1000mV以下的輻射功率使用，且其無(wú)線電波波長(zhǎng)是位于120.7-125mm的范圍內(nèi)。
由于目前廣泛使用的2.4GHz與上述5GHz不具有自然二階倍頻諧振的關(guān)系，若一天線必須同時(shí)應(yīng)用2.4GHz及5GHz，其設(shè)計(jì)不像目前手機(jī)使用的900MHz及1800MHz的雙頻天線那樣容易，而仍有相當(dāng)?shù)睦щy度及技術(shù)瓶頸有待克服。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一多頻天線裝置，特別是可應(yīng)用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)裝置，其是利用最小的空間，且可使用于不同頻帶，以達(dá)到多頻帶環(huán)境的應(yīng)用。通過(guò)本實(shí)用新型的多頻天線裝置的應(yīng)用，己存在的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊裝置將不需變換接收及發(fā)射的天線，即可使用于不同的頻帶，而可應(yīng)用于不同的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)裝置規(guī)范。
本實(shí)用新型的多頻天線裝置包含一介電質(zhì)片、一第一金屬箔及兩第二金屬箔。該第一金屬箔是附貼于該介電質(zhì)片的一平面，其包含一第一平板、一第二平板、兩第一長(zhǎng)條及一連接條。該第二平板包含一第一信號(hào)饋入點(diǎn)。該兩第一長(zhǎng)條可電氣連接該第一信號(hào)饋入點(diǎn)，其縱向?yàn)橐坏谝环较颍蚁鄬?duì)于該第二平板互相對(duì)稱。各第一長(zhǎng)條與該第二平板間隔一距離，且各第一長(zhǎng)條的長(zhǎng)度等于該多頻天線裝置使用的第一頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一。該連接條是連接該第一平板及第二平板的相對(duì)側(cè)邊的中央，該第一平板、連接條及第二平板所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)的縱向?yàn)樵摰谝环较?，且該第一平板、第二平板及連接條的長(zhǎng)度的總和等于該多頻天線裝置使用的第二頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一。該兩第二金屬箔是附貼于該平面，其相對(duì)于該第一方向互相對(duì)稱，且與該第一金屬箔于一第二方向相隔一距離，該第二方向是垂直于該第一方向。各第二金屬箔包含一第二長(zhǎng)條及一第三長(zhǎng)條。該第二長(zhǎng)條可電氣連接至一第二信號(hào)饋入點(diǎn)，其縱向?yàn)樵摰谝环较?，且其長(zhǎng)度等于該多頻天線裝置使用的第二頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一。該第三長(zhǎng)條可電氣連接至一第二信號(hào)饋入點(diǎn)，其縱向?yàn)樵摰谝环较颍移溟L(zhǎng)度等于該多頻天線裝置使用的第一頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一。
上述第一頻率屬ISM 5GHz頻帶，第二頻率屬ISM 2.4GHz頻帶。
本實(shí)用新型可達(dá)成的功效舉例來(lái)說(shuō)，該多頻天線裝置可裝設(shè)于一筆記本型電腦作為無(wú)線傳輸?shù)氖瞻l(fā)裝置。假設(shè)原本一公司的存取橋接器(access point)使用的頻帶為ISM 2.4GHz，而另一公司的存取橋接器使用的頻帶為ISM 5GHz，本實(shí)用新型的多頻天線裝置即可銜接兩不同通訊協(xié)定的要求，而進(jìn)行兩公司間的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸。


本實(shí)用新型將依照后附圖式加以說(shuō)明，其中
圖1是本實(shí)用新型的多頻天線裝置的側(cè)視圖；圖2顯示本實(shí)用新型的多頻天線裝置的第一及第二金屬箔的俯視圖；圖3是本實(shí)用新型的多頻天線裝置及其導(dǎo)線的組合示意圖；圖4(a)及圖4(b)是本實(shí)用新型的多頻天線裝置于2.4GHz的輻射電場(chǎng)場(chǎng)形圖；圖5(a)及圖5(b)是本實(shí)用新型的多頻天線裝置于2.5GHz的輻射電場(chǎng)場(chǎng)形圖；圖6(a)及圖6(b)是本實(shí)用新型的多頻天線裝置于5.25GHz的輻射電場(chǎng)場(chǎng)形圖；及圖7(a)及圖7(b)是本實(shí)用新型的多頻天線裝置于5.5GHz的輻射電場(chǎng)場(chǎng)形圖。
元件符號(hào)說(shuō)明10多頻天線裝置 12第一金屬箔14第二金屬箔 16介電質(zhì)片121第一平板122第二平板123第一長(zhǎng)條124第一連接片125連接條141第二長(zhǎng)條142第三長(zhǎng)條143第二連接片102、104固定孔 30導(dǎo)線
具體實(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型的多頻天線裝置10的側(cè)視圖，其是將一第一金屬箔12及兩個(gè)第二金屬箔14附貼于一介電質(zhì)片16上，且該第一金屬箔12及第二金屬箔14彼此間隔一距離。該介電質(zhì)片16的厚度介于0.3-0.5mm，該第一金屬箔12及第二金屬箔14的厚度介于0.025-0.03mm。
該第一金屬箔12及第二金屬箔14的俯視圖如圖2所示。該第一金屬箔12包含一第一平板121、一第二平板122、兩個(gè)第一長(zhǎng)條123、兩個(gè)第一連接片124及一連接條125。該連接條125用于連接該第一平板121及第二平板122相鄰的側(cè)邊。在此先將該第一平板121、連接條125及第二平板122所構(gòu)成結(jié)構(gòu)的縱向設(shè)為一第一方向，以便于以下的說(shuō)明。該兩個(gè)第一長(zhǎng)條123的縱向?yàn)樵摰谝环较?，分置于該第二平?22兩側(cè)，且其靠近第二金屬箔14的端部分別利用該第一連接片124而連接于該第二平板122的靠近第二金屬箔14的端部?jī)蓚?cè)，而形成一對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。該第一長(zhǎng)條123、第一連接片124及第二平板122之間形成朝向該第一平板121的開口。該開口的寬度，即該第一長(zhǎng)條123及第二平板122的距離小于2mm。
該第一金屬箔12及第二金屬箔14是保持一間隔距離，該間隔距離小于2mm。該兩個(gè)第二金屬箔14于第一方向互相對(duì)稱，各第二金屬箔14包含一第二長(zhǎng)條141、一第三長(zhǎng)條142及一第三連接片143。該第二長(zhǎng)條141及第三長(zhǎng)條142的縱向是為該第一方向，且其一端利用該第二連接片143相連接。該第二長(zhǎng)條141及該第三長(zhǎng)條142的間隔小于2mm。
本實(shí)用新型的多頻天線的設(shè)計(jì)是利用半波長(zhǎng)偶極(Half-WaveDipole)天線的原理，即將該第一金屬箔12及第二金屬箔14的有效使用部分的長(zhǎng)度制成使用頻率的相對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的四分之一。首先將圖2中各元件的左右尺寸定義為長(zhǎng)度，上下尺寸定義為寬度，以便于以下的說(shuō)明。由于該連接條125于信號(hào)傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生一等效電感，因?yàn)樵摰刃щ姼械母锌?πfL(f為頻率，L為電感值)會(huì)隨著頻率增加而加大。假設(shè)該多頻天線裝置10是設(shè)計(jì)應(yīng)用于ISM頻帶2.4GHz及5GHz，當(dāng)頻率為5GHz時(shí)，該等效電感的感抗因頻率的增加而增大，造成該第一平板121及第二平板122間形成諧振開路(斷路)。因此該多頻天線裝置10的該第一平板121等于備而不用，其天線接收與發(fā)射輻射能量的部位出現(xiàn)于圖2中的A03、A04及B03、B04位置，即實(shí)際僅使用該第一長(zhǎng)條123及該第三長(zhǎng)條142。該連接條125的寬度相較于該第一平板121及第三平板122的寬度不可太大，以避免造成過(guò)小的等效電感，而減低諧振開路的效果。該連接條125的寬度以小于該第二平板122的寬度的十分之一為佳，本實(shí)施例以小于1mm為宜。
當(dāng)該多頻天線裝置10應(yīng)用于ISM頻帶2.4GHz時(shí)，由于頻率較低導(dǎo)致較低的感抗，此時(shí)該連接條125的位置將形成諧振短路(通路)，故此時(shí)其有效長(zhǎng)度等于該第一平板121、連接條125及第二平板122的長(zhǎng)度相加(即第一金屬箔12的總長(zhǎng)度)，其約等于該第三長(zhǎng)條141的長(zhǎng)度。此時(shí)，天線接收與發(fā)射輻射能量的部位出現(xiàn)于圖2中的A01、A02及B01、B02位置。至于該第一金屬箔12及該第二長(zhǎng)條141的實(shí)際長(zhǎng)度可由下列公式(1)取得λ=cf*ϵr---(1)]]>其中λ為波長(zhǎng)；c為光速，其約等于3×1011mm；f為頻率；εr為介電質(zhì)片16的介電系數(shù)。
若頻率f為2.4GHz，而該介電質(zhì)片16的介電系數(shù)εr為1.69，將其代入(1)式，可得在2.4GHz頻率下的相對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)λ的四分之一為24mm，此即該第一平板121、連接條125及第二平板122的總長(zhǎng)及該第二長(zhǎng)條141的長(zhǎng)度。實(shí)際上，由于該第一平板121、連接條125及第二平板122組成的幾何形狀不同于該第二長(zhǎng)條141，故其介電系數(shù)εr的計(jì)算會(huì)略有差異，可能造成兩者尺寸的些微差異。
若將頻率f以5.25GHz，而該介電質(zhì)片16的介電系數(shù)εr為1.69代入(1)式，可得在5.25GHz頻率下相對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)λ的四分之一約為11mm，其即為該第一長(zhǎng)條123及第三長(zhǎng)條142的長(zhǎng)度。
該第二平板14包含一第一信號(hào)饋入點(diǎn)A05，作為該第一金屬箔12的信號(hào)傳輸之用。另一第二信號(hào)饋入點(diǎn)B05則介于兩第三長(zhǎng)條141之間，作為該第二金屬箔14的信號(hào)傳輸之用。
參照?qǐng)D3，該多頻天線裝置10可于該第一及第二信號(hào)饋入點(diǎn)A05、B05電氣連接一導(dǎo)線30，該兩個(gè)第二金屬箔14中間所留的空隙即用于容納該導(dǎo)線30。另外，該多頻天線裝置10的第一平板121及第二平板122亦可分別包含兩固定孔102、104以作為固定之用。
該第一金屬箔12及第二金屬箔14可由銅、金或其它金屬組成。該介電質(zhì)片16的介電系數(shù)是介于1至4.55之間，其可由玻璃纖維組成，例如FR-4。
圖4(a)、圖5(a)、圖6(a)及圖7(a)分別表示該多頻天線裝置10于2.4GHz、2.5GHz、5.25GHz及5.5GHz的輻射電場(chǎng)場(chǎng)形圖，其中該多頻天線裝置10的方向是平放于紙面，其電場(chǎng)單位為dBi。
圖4(b)、圖5(b)、圖6(b)及圖7(b)分別表示該多頻天線裝置10于2.4GHz、2.5GHz、5.25GHz及5.5GHz的輻射電場(chǎng)場(chǎng)形圖，其中該多頻天線裝置10的方向是垂直該紙面，其電場(chǎng)單位為dBi。
由上述于不同頻率的場(chǎng)形圖可知，該多頻天線裝置10為一全向場(chǎng)型(Omni)天線，且于各種不同的頻率下均具有相當(dāng)優(yōu)良的電波輻射效果。
本實(shí)用新型的上述實(shí)施例是以簡(jiǎn)單的矩形或長(zhǎng)條形構(gòu)件組成，然實(shí)際上亦可制成其他形狀，例如將該第一長(zhǎng)條、第三長(zhǎng)條制成波浪狀。只要天線長(zhǎng)度符合使用頻率的相對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的四分之一，仍應(yīng)為本實(shí)用新型所涵蓋。
因?yàn)楸緦?shí)用新型的多頻天線裝置10可應(yīng)用于ISM 5GHz的頻帶，猶如發(fā)明背景中所述，該ISM 5GHz實(shí)際上依其協(xié)定又可細(xì)分為三個(gè)頻帶，故本實(shí)用新型可符合多頻通訊的需求，故稱為多頻天線裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已公開如上，然而熟悉本項(xiàng)技術(shù)的人士仍可能基于本實(shí)用新型的教示及公開而作種種不背離本實(shí)用新型精神的替換及修飾。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所公開者，而應(yīng)包括各種不背離本實(shí)用新型的替換及修飾，并為以下的申請(qǐng)專利范圍所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種多頻天線裝置，至少具有頻率較高的第一頻率和頻率較低的第二頻率，其特征在于包含(a)一介電質(zhì)片；(b)一第一金屬箔，設(shè)于該介電質(zhì)片的表面，包含一第一平板；一第二平板，包含一第一信號(hào)饋入點(diǎn)；兩個(gè)第一長(zhǎng)條，其長(zhǎng)度等于該第一頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一；兩個(gè)第一連接片，用于連接該兩個(gè)第一長(zhǎng)條和該第二平板；及一連接條，用于連接該第一平板及第二平板，且該第一平板、連接條及第二平板的長(zhǎng)度總和等于該第二頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一；以及(c)兩第二金屬箔，設(shè)于該介電質(zhì)片的表面，且與該第一金屬箔保持一間隔，該第二金屬箔包含一第二長(zhǎng)條，其長(zhǎng)度等于該第二頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一；一第三長(zhǎng)條，其長(zhǎng)度等于該第一頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一；及一第二連接片，用于連接該第二長(zhǎng)條和該第三長(zhǎng)條。
2.如權(quán)利要求1的多頻天線裝置，其特征在于該第一連接片用于連接該第二平板的一側(cè)邊及該第一長(zhǎng)條的一端部，使該第一長(zhǎng)條、第一連接片及第二平板的交接處形成一朝向該第一平板的開口。
3.如權(quán)利要求1的多頻天線裝置，其特征在于該第二連接片的一端電氣連接至一第二信號(hào)饋入點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1的多頻天線裝置，其特征在于該第一頻率屬ISM5GHz頻帶，該第二頻率屬ISM 2.4GHz頻帶。
5.如權(quán)利要求1的多頻天線裝置，其特征在于該第一頻率及第二頻率所對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的四分之一是利用以下公式推得λ=cf*ϵr]]>其中λ為波長(zhǎng)；c為光速；f為頻率；εr為介電質(zhì)片的介電系數(shù)。
6.如權(quán)利要求1的多頻天線裝置，其特征在于該連接條的寬度小于1mm。
7.如權(quán)利要求1的多頻天線裝置，其特征在于該連接條的寬度小于該第二平板寬度的十分之一。
8.如權(quán)利要求1的多頻天線裝置，其特征在于該第一長(zhǎng)條及該第二平板的間隔小于2mm。
9.如權(quán)利要求1的多頻天線裝置，其特征在于該第二長(zhǎng)條及該第三長(zhǎng)條的間隔小于2mm。
10.如權(quán)利要求1的多頻天線裝置，其特征在于該第一金屬箔與第二金屬箔的距離小于2mm。
11.如權(quán)利要求1的多頻天線裝置，其特征在于該第一金屬箔與第二金屬箔是由銅箔組成。
12.如權(quán)利要求1的多頻天線裝置，其特征在于該第一金屬箔與第二金屬箔的厚度介于0.025-0.03mm。
13.如權(quán)利要求1的多頻天線裝置，其特征在于該介電質(zhì)片的厚度介于0.3-0.5mm。
14.如權(quán)利要求1的多頻天線裝置，其特征在于該介電質(zhì)片是由玻璃纖維組成。
15.如權(quán)利要求1的多頻天線裝置，其特征在于該介電質(zhì)片的介電系數(shù)是介于1至4.55之間。
16.一種多頻天線裝置，至少具有頻率較高的第一頻率和頻率較低的第二頻率，其特征在于包含一介電質(zhì)片；一第一金屬箔，設(shè)于該介電質(zhì)片的表面，包含一第一平板及兩個(gè)第一長(zhǎng)條，其中該兩個(gè)第一長(zhǎng)條的長(zhǎng)度等于該第一頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一，該第一平板至該兩個(gè)第一長(zhǎng)條的端部的長(zhǎng)度等于該第二頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一，且在第一頻率時(shí)該第一平板和該兩個(gè)第一長(zhǎng)條是處于電開路狀態(tài)，而在第二頻率時(shí)該第一平板和該兩個(gè)第一長(zhǎng)條是處于電連通狀態(tài)；以及一第二金屬箔，設(shè)于該介電質(zhì)片的表面，且與該第一金屬箔保持一問(wèn)隔，該第二金屬箔至少包含一第二長(zhǎng)條及一連接至該第二長(zhǎng)條的第三長(zhǎng)條，其中該第二長(zhǎng)條的長(zhǎng)度等于該第二頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一，該第三長(zhǎng)條的長(zhǎng)度等于該第一頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一。
17.如權(quán)利要求15的多頻天線裝置，其特征在于該介電質(zhì)片的厚度介于0.3-0.5mm。
18.如權(quán)利要求15的多頻天線裝置，其特征在于該第一頻率屬ISM 5GHz頻帶，該第二頻率屬ISM 2.4GHz頻帶。
19.如權(quán)利要求15的多頻天線裝置，其特征在于該第一平板是通過(guò)一寬度小于1mm的連接條連接至該兩個(gè)第一長(zhǎng)條，其中該連接條在該第一頻率時(shí)處于電開路狀態(tài)。
專利摘要本實(shí)用新型公開一多頻天線裝置，其包含一介電質(zhì)片、一第一金屬箔及兩第二金屬箔。該第一金屬箔及第二金屬箔均附貼于該介電質(zhì)片的一平面。該第一金屬箔包含一第一平板、一第二平板、兩第一長(zhǎng)條及一連接條。各第一長(zhǎng)條的長(zhǎng)度等于該多頻天線裝置使用的第一頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一。該連接條是連接該第一平板及第二平板的相對(duì)側(cè)邊的中央。該第一平板、第二平板及連接條的長(zhǎng)度的總和等于該多頻天線裝置使用的第二頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一。各第二金屬箔包含一第二長(zhǎng)條及一第三長(zhǎng)條。該第二長(zhǎng)條的長(zhǎng)度等于該多頻天線裝置使用的第二頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一。該第三長(zhǎng)條的長(zhǎng)度等于該多頻天線裝置使用的第一頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一。
文檔編號(hào)H01Q5/01GK2618310SQ0228744
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2002年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月27日
發(fā)明者李南麟 申請(qǐng)人:展駿電通科技股份有限公司