專利名稱：一種多頻天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手機(jī)天線，尤其是涉及一種適合內(nèi)置于手機(jī)中的多頻天線。
背景技術(shù)：
隨著無線通信的快速發(fā)展，在無線通信產(chǎn)品中，天線扮演的角色更加重要。尤 其在輕、薄、短、小的趨勢潮流下，天線的高度將影響一個(gè)產(chǎn)品的價(jià)值，而此類無 線通信產(chǎn)品中又大多以平板天線或是外露式單極天線為主要設(shè)計(jì)類型。公知的雙頻
手機(jī)平板天線的厚度大約需7-10 mm，如TW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"，它公開了一種具有輻射金屬片與系統(tǒng)接地面，并使 用于移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM (Global System for Moblie Commu-ni cat ions)及DCS (Digital Cellular System)雙頻操作的內(nèi)藏式手機(jī)天線的例子，使得手機(jī)整體厚 度明顯地超過10 mm。若我們將上述公知的天線技術(shù)應(yīng)用在薄形手機(jī)中(手機(jī)厚度 lOmm左右或更小)，將會面臨天線的厚度過大的問題，而無法真正滿足手機(jī)薄形 化的要求。
本領(lǐng)域中為解決此問題，多改為采用單極天線進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于突出于接地面之 外的外露式單極天線受到接地面影響較小，因此可將天線厚度壓低以達(dá)成薄形手機(jī) 天線的應(yīng)用。
然而無論是平板天線或是單極天線，由于應(yīng)用于手機(jī)內(nèi)部的設(shè)計(jì)空間有限，在 GMS頻帶通常都僅能恰好包含到GSM850操作頻帶；然現(xiàn)今手機(jī)應(yīng)用已朝向多頻化 發(fā)展，傳統(tǒng)倒F形平板天線或是單極天線在有限的空間內(nèi)大多僅能符合GSM/DCS雙 頻需求，不易設(shè)計(jì)出符合多頻帶應(yīng)用需求的天線。

發(fā)明內(nèi)容
因應(yīng)多頻天線的需求日益提高，為提供符合多頻應(yīng)用的手機(jī)天線，我們提出一 種多頻天線，該天線可形成于一支撐基底上，此天線的諧振機(jī)制屬于環(huán)形天線，再 與在適當(dāng)位置上電氣連接的金屬線相配合，可實(shí)現(xiàn)GSM850/900 (820 960MHz)/DCS (1710 1880MHz) /PCS(1850 1990)/UMTS(1920 2170MHz)的五頻操作。本發(fā)明的 天線在低頻部份是環(huán)形天線的半波長諧振模式，這一諧振模式可涵蓋GSM850/900 的操作需求，而高頻部份則是由二個(gè)諧振模式合成的寬帶操作，具體諧振機(jī)制將稍后加以介紹。本發(fā)明的天線的低頻操作頻帶的帶寬約為140 MHz (820 960MHz)， 可涵蓋GSM850/900的操作，而高頻操作頻帶的帶寬約為460 MHz (1700 2170)， 也可涵蓋DCS/PCS/UMTS的操作，符合實(shí)際手機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用需求。
如上所述，本發(fā)明的目的在于提供一種多頻手機(jī)天線，該天線不僅可以實(shí)現(xiàn)適 用于GSM850/900/DCS/PCS/ UMTS操作頻帶的要求，而且本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)簡單、 操作機(jī)制明確，具有產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
本發(fā)明天線包含接地面、支撐基底與輻射金屬部。接地面具有第一短路點(diǎn)與 第二短路點(diǎn)；支撐基底之形狀大致為六面體，而其材料可為塑膠或陶瓷或保麗龍或 微波基板材料;而上述的輻射金屬部，附著于該支撐基底表面，而該輻射金屬部包 含第一輻射金屬線、輻射金屬片、第二輻射金屬線與寄生輻射金屬臂。第一輻射 金屬線的形狀大致為環(huán)形，且具有第一端點(diǎn)與第二端點(diǎn)，其中該第一端點(diǎn)為天線的 饋入端，用以連接至手機(jī)系統(tǒng)模組之射頻信號線，而該第二端點(diǎn)則電氣連接至該接 地面的第一短路點(diǎn)；輻射金屬片則電氣連接至該第一輻射金屬線的一個(gè)區(qū)段；第二 輻射金屬線的形狀大致為倒L形，并由該第一輻射金屬線所圍繞，且第二輻射金屬 線的一個(gè)端點(diǎn)電氣連接至該第一輻射金屬線；寄生輻射金屬臂的形狀也大致為倒L 形，并經(jīng)過一次彎折，且寄生輻射金屬臂的一個(gè)端點(diǎn)電氣連接至該接地面的第二短 路點(diǎn)。
本發(fā)明天線如果應(yīng)用于手機(jī)系統(tǒng)中，則接地面為手機(jī)內(nèi)部電路的系統(tǒng)接地面， 其上可配置系統(tǒng)模組與電路元件。
在本發(fā)明中，使用第一輻射金屬線諧振出半波長與全波長諧振模式(分別操作 于1000 MHz以及1800 MHz)，再配合輻射金屬片以及寄生輻射金屬臂，用以延長 第一輻射金屬線的等效諧振路徑，使得第一輻射金屬線的第一諧振模式(半波長模 態(tài))的諧振頻率下降，同時(shí)也配合第二輻射金屬線提供的第三諧振模式，與第一輻 射金屬線的全波長模式合成一寬帶操作。
本發(fā)明的天線的第一諧振模式提供140MHz的操作帶寬，足以涵蓋GSM850/900 的操作需求；第二及第三諧振模式則合并形成寬帶操作，提供帶寬約為460MHz的 操作頻寬，并能涵蓋DCS/PCS/ UMTS的操作需求。
本發(fā)明所提供的天線在需求頻帶(GSM850/900:824 恥0MHz， DCS/PCS/UMTS:1710 2170MHz)內(nèi)的回波損耗都高于6dB，符合實(shí)際應(yīng)用的需求。 同時(shí)本發(fā)明所提供的天線設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，操作機(jī)制明確，經(jīng)由設(shè)計(jì)易于達(dá)成多頻需 求；且組成天線之輻射金屬部可黏著于支撐基底表面，而這種運(yùn)用表面黏著工藝的 天線設(shè)計(jì)方式，可提高天線整體與系統(tǒng)電路板整合之便利性，因此本發(fā)明的天線是 具有應(yīng)用價(jià)值的天線。
將參照附圖，通過本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)介紹，本發(fā)明的上述和其它目的與優(yōu)點(diǎn)將會更加顯而易見。


圖1是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的天線的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的天線的結(jié)構(gòu)圖。 圖3是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的天線的回波損耗測試結(jié)果。 圖4是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的天線的第一諧振模式(880 MHz)的輻射方向圖。
圖5是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的天線的第二諧振模式(1840 MHz)的輻射方向圖。
圖6是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的天線的第三諧振模式(2110 MHz)的輻射方向圖。
圖7是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的天線的低頻操作頻帶增益圖。 圖8是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的天線的高頻操作頻帶增益圖。 圖9是按照本發(fā)明的另一種實(shí)施例的天線的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的多頻天線1的結(jié)構(gòu)圖。多頻天線1包含接 地面11、支撐基底12和輻射金屬部13。上述接地面11具有第一短路點(diǎn)111與第
二短路點(diǎn)112;支撐基底12的形狀大致為六面體，而其材料可為塑膠或陶瓷或保
麗龍或微波基板材料;上述輻射金屬部13附著于該支撐基底12表面上，而該輻射 金屬部13包含第一輻射金屬線14、輻射金屬片15、第二輻射金屬線16與寄生 輻射金屬臂17。第一輻射金屬線14的形狀大致為環(huán)形，并具有第一端點(diǎn)141與第 二端點(diǎn)142，其中該第一端點(diǎn)141為天線的饋入端，用以連接手機(jī)系統(tǒng)模組的射頻 信號線IO，而該第二端點(diǎn)142則電氣連接至該接地面11的第一短路點(diǎn)111;輻射 金屬片15則電氣連接至該第一輻射金屬線14的一個(gè)區(qū)段；第二輻射金屬線16的 形狀大致為倒L形，并由該第一輻射金屬線14所圍繞，且第二輻射金屬線16的端 點(diǎn)161電氣連接至該第一輻射金屬線14;而寄生輻射金屬臂17的形狀也大致為倒 L形，并經(jīng)過一次彎折，且其端點(diǎn)171電氣連接至接地面11的第二短路點(diǎn)112。
上述的本發(fā)明的天線，如果應(yīng)用于手機(jī)系統(tǒng)中，則該接地面11為手機(jī)內(nèi)部電 路之系統(tǒng)接地面，其上可配置系統(tǒng)模組與電路元件。本實(shí)施例的回波損耗測試結(jié)果 如圖3所示。
圖2是按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的多頻天線2的結(jié)構(gòu)圖。多頻天線2與按照第 一實(shí)施例的多頻天線1的結(jié)構(gòu)大體上相同，按照第二實(shí)施例的多頻天線2也包含接地面ll、支撐基底12與輻射金屬部13，只是輻射金屬部13的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施 例的多頻天線1略有不同，多頻天線2的輻射金屬部13不具有寄生輻射金屬臂， 其余與第一實(shí)施例的多頻天線1相同。
圖3是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的多頻天線1的回波損耗實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果。本實(shí) 驗(yàn)選擇下列尺寸進(jìn)行測試接地面ll的尺寸為40 x 75 mm2，天線所占面積為40 x 10 x 5 mm3，該天線由支撐基底(保麗龍材料)12與附著于該支撐基底12表面的 輻射金屬部13所構(gòu)成。輻射金屬部13為天線的主體，主要包含第一輻射金屬線 14、輻射金屬片15、第二輻射金屬線16與寄生輻射金屬臂17。第一輻射金屬線 14大致環(huán)繞成一環(huán)形，線寬約為0.5ram，而總長度則約為100 mm，其兩端分別為 天線的饋入端141與短路端142，該饋入端141連接至射頻信號線10，而該短路端 142則連接至接地面11的第一短路點(diǎn)111;輻射金屬片15的尺寸為40 x 15 mm2， 彎折成高度為5 mm的倒L形，并且電氣連接至該第一輻射金屬線14的一個(gè)區(qū)段； 第二輻射金屬線16的寬度為5咖，而長度約為20 mm，其形狀大致為一倒L形， 并由第一輻射金屬線14所環(huán)繞，且第二輻射金屬線16的端點(diǎn)161電氣連接至該第 一輻射金屬線14靠近饋入端141的位置上，且該端點(diǎn)161距離天線的饋入端141 的距離小于20mm;寄生輻射金屬臂17為寬度為1 mra的金屬臂，長度約為11 mm， 并經(jīng)過一次彎折，其端點(diǎn)171電氣連接至該接地面11的第二短路點(diǎn)112。按照這 一設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行實(shí)際操作與測試，由于第一輻射金屬線14為環(huán)形結(jié)構(gòu)，其可產(chǎn)生 一個(gè)半波長和一個(gè)全波長諧振模式，這兩個(gè)諧振模式的中心頻率分別位于1000 MHz 以及1800 MHz上；再配合該輻射金屬片15以及該寄生輻射金屬臂17 (二者的功 能皆為延長該第一輻射金屬線的等效諧振路徑)，可使該第一輻射金屬線14的第一 諧振模式(半波長模式)的共振頻率下降，此諧振模式提供140 MHz的操作帶寬，并 足以涵蓋GSM850/900的操作需求；同時(shí)第二輻射金屬線16則提供2100 MHz上的 附加諧振模式，可與第一輻射金屬線14的第二諧振模式(全波長模式)合并，提供 帶寬約為460 MHz的寬頻操作帶寬，并可涵蓋DCS/PCS/UMTS的操作需求。本發(fā)明 的天線在手機(jī)應(yīng)用需求頻帶(GSM850/900: 824 960MHz, DCS/PCS/UMTS: 1710 2170MHz)內(nèi)的回波損耗都高于6dB，符合實(shí)際應(yīng)用的需求。
圖4為按照本發(fā)明第一實(shí)施例的多頻天線l在880MHz上的輻射方向圖。如圖所 示，由第一輻射金屬線配合輻射金屬片與寄生輻射金屬臂二者，所諧振出的半波長 模式的輻射方向圖，與傳統(tǒng)單極天線或平板天線在頻率上諧振時(shí)的輻射方向圖相 似，都為甜甜圈形狀的輻射方向圖。
圖5為按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的多頻天線l在1840MHz上的輻射方向圖。如圖 所示，由第一輻射金屬線配合輻射金屬片與寄生輻射金屬臂二者，所諧振出的全波 長模式的輻射方向圖，受到本發(fā)明天線的接地面長度(75 mm)的影響，這一輻射方向圖與傳統(tǒng)手機(jī)天線諧振于1800 MHz上時(shí)的蝴蝶狀輻射方向圖不同，在x-y平面上 無凹陷點(diǎn)，同時(shí)在此平面上具有接近全向的輻射方向圖。
圖6是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的多頻天線l在2110MHz上的輻射方向圖。如圖 所示，由第二輻射金屬線所諧振出的第三諧振模式的輻射方向圖，也因?yàn)楸景l(fā)明的 天線的接地面長度為75 mm，從而這一輻射方向圖與傳統(tǒng)手機(jī)天線諧振于2000 MHz 上時(shí)的蝴蝶狀輻射方向圖不同，在x-y平面內(nèi)無凹陷點(diǎn)，同時(shí)在此平面上也具有接 近全向的輻射方向圖。綜合圖5與圖6的高頻諧振模式的輻射方向圖測試結(jié)果可知， 本發(fā)明的天線的輻射方向圖與傳統(tǒng)手機(jī)天線操作于高頻時(shí)的蝴蝶狀方向圖相比，具 有減少輻射方向圖凹陷點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
圖7是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的多頻天線1在低頻操作頻帶內(nèi)的天線增益圖， 在GSM850/900頻帶內(nèi)的天線增益約為-2. 7 -0. 6dBi，而圖8是高頻(DCS/PCS/UMTS) 操作頻帶內(nèi)的天線增益圖，在DCS/PCS/UMTS頻帶內(nèi)的增益約為-1.7 3.5dBi，整體 而言都符合實(shí)際應(yīng)用的需求。此外，本發(fā)明的天線適合于各種不同接地面尺寸的移 動(dòng)通信產(chǎn)品，而在接地面的尺寸采用40 x 100 mm2時(shí)，所獲得的天線增益可更高。 另就第二實(shí)施例的多頻天線2而言，在其輻射金屬部13略微不同于第一實(shí)施例的多 頻天線l的情況下，如果使用40 x 100咖2的接地面尺寸，也能獲得至少三個(gè)諧振 模式，以提供至少五頻的操作，實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施例的多頻天線l相同的效果。
圖9是按照本發(fā)明的另一種實(shí)施例的天線9的結(jié)構(gòu)圖。按照這種實(shí)施例的天線9 與第一實(shí)施例的多頻天線1的整體結(jié)構(gòu)大致相同，但這種實(shí)施例的天線9的輻射金屬 部與第一實(shí)施例的多頻天線l的輻射金屬部在結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)上略有不同。按照本實(shí)施例 的天線9的輻射金屬部包含第一輻射金屬線14、輻射金屬片15、第二輻射金屬線 16與寄生輻射金屬臂17;其中第一輔射金屬線14與輻射金屬片15的形狀與配置都與 第一實(shí)施例的多頻天線l相似，只是第二輻射金屬線96的形狀為直線，同時(shí)寄生輻 射金屬臂97也為直線形狀(未經(jīng)彎折)，然而其配置方式仍與第一實(shí)施例的多頻天線 l的配置方式相似。上述的另一種實(shí)施例，也可順利諧振出至少三個(gè)諧振模式，提 供至少五頻的操作，并達(dá)成與第一實(shí)施例的多頻天線l同樣的效果。
綜合上述的說明，本發(fā)明的天線的結(jié)構(gòu)簡單，操作機(jī)制明確，組成天線的輻射 金屬部可表面黏著于支撐基底表面上，而這種采用表面黏著工藝的天線設(shè)計(jì)概念， 可提高天線整體與系統(tǒng)電路板整合的便利性，因此本發(fā)明的天線具有很高的產(chǎn)業(yè)應(yīng) 用價(jià)值。
前面所介紹的實(shí)施方式，僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能由此限定本發(fā)明的 范圍。
權(quán)利要求
1. 一種多頻天線，包含接地面，至少具有一短路點(diǎn)；支撐基底；及輻射金屬部，附著于該支撐基底表面，并包含第一輻射金屬線，大致為環(huán)形，具有第一端點(diǎn)與第二端點(diǎn)，其中該第一端點(diǎn)為天線的饋入端，而該第二端點(diǎn)則電氣連接至該接地面的短路點(diǎn)；輻射金屬片，電氣連接至該第一輻射金屬線之一個(gè)區(qū)段；和第二輻射金屬線，由第一輻射金屬線所圍繞，且第二輻射金屬線的一個(gè)端點(diǎn)電氣連接到第一輻射金屬線上。
2. 如權(quán)利要求1所述的多頻天線，其特征在于，該接地面具有第一短路點(diǎn)與第 二短路點(diǎn)，而該第一輻射金屬線的第二端點(diǎn)電氣連接到接地面的第一短路點(diǎn)，且輻 射金屬部此外還具有寄生輻射金屬臂，該寄生輻射金屬臂的一個(gè)端點(diǎn)電氣連接到接 地面的第二短路點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求1所述的多頻天線，其特征在于，該接地面為手機(jī)內(nèi)部電路的系 統(tǒng)接地面。
4. 如權(quán)利要求1所述的多頻天線，其特征在于，該第一輻射金屬線的第一端點(diǎn) 為天線的饋入端，并連接至手機(jī)系統(tǒng)模組的射頻信號線。
5. 如權(quán)利要求1所述的多頻天線，其特征在于，該支撐基底的材料是從由塑膠、 保麗龍、陶瓷及微波基板材料所組成的組中選取的。
6. 如權(quán)利要求1所述的多頻天線，其特征在于，該支撐基底的形狀大致為六面體。
7. 如權(quán)利要求1所述的多頻天線，其特征在于，該第二輻射金屬線的形狀大致 為倒L形。
8. 如權(quán)利要求1所述的多頻天線，其特征在于，該第二輻射金屬線的形狀為直 線形。
9. 如.權(quán)利要求2所述的多頻天線，其特征在于，該寄生輻射金屬臂的形狀大致 為倒L形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多頻天線，包括接地面、支撐基底以及輻射金屬部；接地面具有第一短路點(diǎn)與第二短路點(diǎn)；輻射金屬部附著于支撐基底表面，并包括第一輻射金屬線、輻射金屬片、第二輻射金屬線以及寄生輻射金屬臂；第一輻射金屬線的一個(gè)端點(diǎn)為天線的饋入端，另一個(gè)端點(diǎn)則電氣連接至接地面的第一短路點(diǎn)，而輻射金屬片則電氣連接至第一輻射金屬線的一個(gè)區(qū)段；第二輻射金屬線由第一輻射金屬線所環(huán)繞，第二輻射金屬線的一端電氣連接至第一輻射金屬線；寄生輻射金屬臂的一端則電氣連接至接地面的第二短路點(diǎn)。
文檔編號H01Q1/22GK101471484SQ20071030136
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者翁金輅, 郗韻文 申請人:耀登科技股份有限公司;中山大學(xué)