專利名稱：短路單極天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短路單極天線，特別是一種可多頻操作、小尺寸且適用于可攜式 通訊裝置的短路單極天線。
背景技術(shù)：
隨著無線通訊的蓬勃發(fā)展，各式各樣的無線通訊技術(shù)與產(chǎn)品不斷的進(jìn)步與創(chuàng)新， 其中又以可攜式通訊裝置為最熱門的通訊產(chǎn)品。在可攜式通訊裝置要求輕薄短小且多頻操 作的同時(shí)，可容納天線的空間相對縮減，因此各類多頻天線縮小化技術(shù)不斷被推陳出新，以 適應(yīng)可攜式通訊裝置的市場需求?，F(xiàn)有可攜式通訊裝置的短路單極天線的多頻操作多半利用多共振路徑或是雙共 振路徑方式來實(shí)現(xiàn)，如中國臺灣專利公告號第1254，493號“一種雙頻倒F形天線”及中國 臺灣專利公告號第1276，248號“一種內(nèi)藏式多頻帶天線”，即以雙共振路徑來實(shí)現(xiàn)雙頻或 多頻的操作。不過使用此種雙共振路徑或多共振路徑方式，限制了天線的尺寸縮小幅度，不 易滿足現(xiàn)有可攜式通訊裝置的多頻天線尺寸縮小的要求。因此，有必要提供一種短路單極天線，以改善現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種短路單極天線，其可多頻操作、小尺寸且適用于可攜 式通訊裝置的短路單極天線設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的短路單極天線包含介質(zhì)基板、接地面、輻射部、饋入 部、短路部及電容元件。其中，接地面位于介質(zhì)基板上，且接地面不完全覆蓋介質(zhì)基板。輻射 部位于介質(zhì)基板上，與接地面不互相重疊。輻射部并包含第一金屬部，經(jīng)由多次彎折形成 兩個(gè)相鄰耦合金屬區(qū)段，兩個(gè)相鄰耦合金屬區(qū)段具有耦合間距，此耦合間距小于2mm，且第 一金屬部長度大于天線最低操作頻帶中心頻率的八分之一波長；及第二金屬部，其一端電 氣連接至第一金屬部，另一端為開口端。饋入部位于介質(zhì)基板上，與接地面不互相重疊，其 一端電氣連接至第一金屬部，另一端為天線的饋入點(diǎn)。短路部位于介質(zhì)基板上，與接地面不 互相重疊，其一端電氣連接至第一金屬部，另一端電氣連接至接地面。電容元件位于介質(zhì)基 板上，與接地面互相重疊，其一端電氣連接至天線的饋入點(diǎn)，另一端電氣連接至一信號源。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，第一金屬部與第二金屬部可為等寬度或不等寬度設(shè)計(jì)； 電容元件可以為芯片電容；接地面、輻射部、饋入部及短路部可以使用印刷或蝕刻技術(shù)形成 于介質(zhì)基板的一表面上。本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于，該短路單極天線可以使用單共振路徑實(shí)現(xiàn)涵蓋 GSM850/900/1800/1900/UMTS多頻操作，因此本發(fā)明的天線可以多頻操作且有效地縮小天 線尺寸，非常適合應(yīng)用于可攜式通訊裝置上本發(fā)明構(gòu)造新穎，能提供產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用。







實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖； 實(shí)施例的實(shí)測天線返回?fù)p失圖 實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；及 實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖1為本發(fā)明短路單極天線第 圖2為本發(fā)明短路單極天線第 圖3為本發(fā)明短路單極天線第 圖4為本發(fā)明短路單極天線第 其中，附圖標(biāo)記說明如下 短路單極天線1、3、4 介質(zhì)基板11 接地面12接地面一邊緣121
輻射部13、33、43第一金屬部131、331、431
耦合金屬區(qū)段1311,1312第二金屬部132、332、432 第二金屬部的一支路433饋入部14
天線饋入點(diǎn)141 電容元件15 短路部19 短路部的一端162 信號源18 第一共振模態(tài)21 第三共振模態(tài)23
饋入部的一端142 金屬連接線151,152 短路點(diǎn)161 通孔17 耦合間距19 第二共振模態(tài)2具體實(shí)施例方式為能讓本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容更易于了解，特舉三個(gè)較佳具體實(shí)施例說明如下。請先參考圖1，其為本發(fā)明的短路單極天線第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。短路單極天線1 包含介質(zhì)基板11、接地面12、輻射部13、饋入部14、短路部16與電容元件15。舉例來說，當(dāng) 短路單極天線1應(yīng)用于可攜式通訊裝置時(shí)，介質(zhì)基板11為可攜式通訊裝置的系統(tǒng)電路板。接地面12位于介質(zhì)基板11上，且接地面12覆蓋介質(zhì)基板11表面的一部分，即接 地面12并未完全覆蓋介質(zhì)基板11上。輻射部13位于介質(zhì)基板11上，輻射部13與接地面12不互相重疊。于本實(shí)施例中，接地面12與輻射部13位于介質(zhì)基板11的兩個(gè)相對表面上。但須 注意的是，只要接地面12與輻射部13不互相重疊，接地面12與輻射部13亦可位于介質(zhì)基 板11的相同平面上。輻射部13包含第一金屬部131與第二金屬部132。其中，第一金屬部131經(jīng)由多 次彎折形成兩個(gè)相鄰耦合金屬區(qū)段1311、1312，兩個(gè)相鄰耦合金屬區(qū)段1311、1312具有一 耦合間距19，此耦合間距必須小于2mm，以產(chǎn)生足夠的電容性耦合。第一金屬部131的目的在于形成兩個(gè)相鄰耦合金屬區(qū)段，負(fù)責(zé)使兩個(gè)共振模態(tài)結(jié) 合成一高頻操作頻帶，以涵蓋GSM1800/1900/UMTS三個(gè)通訊頻帶。其中，耦合間距19越小， 越可以使得共振模態(tài)結(jié)合成一高頻操作頻帶。另外，第一金屬部131的線段總長度必須大于天線最低操作頻帶中心頻率的八分 之一波長。在本實(shí)施例中，耦合間距19為等寬。但須注意的是，耦合間距19也可為非等寬。第二金屬部132的一端電氣連接至第一金屬部131，另一端為開口端。其中，第二金屬部132與第一金屬部131的總長度可決定最低共振模態(tài)的頻率。在本實(shí)施例中，第二 金屬部132略呈L形，并且第一金屬部131及第二金屬部132皆分別為等寬度。饋入部14位于介質(zhì)基板11上，其與輻射部13位于相同表面，饋入部14與接地面 12不互相重疊，饋入部的一端142電氣連接至第一金屬部131的耦合金屬區(qū)段1312，另一 端為天線饋入點(diǎn)141。短路部16位于介質(zhì)基板11上，其與輻射部13位于相同表面，短路部16與接地面 12不互相重疊，短路部的一端162電氣連接至第一金屬部131的耦合金屬區(qū)段1312，另一 端為短路點(diǎn)161，其經(jīng)由通孔17電氣連接至接地面12。其中，輻射部13、饋入部14及短路部16可利用印刷或蝕刻技術(shù)形成在介質(zhì)基板上。電容元件15為外接的電路元件，位于介質(zhì)基板11上，其與輻射部13位于相同表 面。電容元件15與接地面12互相重疊，其一端經(jīng)由金屬連接線151電氣連接至天線饋入 點(diǎn)141，另一端經(jīng)由金屬連接線152電氣連接至信號源18。在本實(shí)施例中，電容元件15為 芯片電容。在本實(shí)施例中，接地面12位于介質(zhì)基板11的一平面上，而輻射部13、饋入部14、 短路部16、電容元件15皆在介質(zhì)基板的另一平面上。但須注意的是，接地面12、輻射部13、 饋入部14、短路部16、電容元件15也可全部位于介質(zhì)基板11的相同平面上。接著請參考圖2，其為本發(fā)明的短路單極天線第一實(shí)施例的實(shí)測天線返回?fù)p失圖。 在本發(fā)明的第一實(shí)施例中選擇下列尺寸來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)量測介質(zhì)基板11長度約為110mm、寬 度約為60mm ；接地面12長度約為100mm、寬度約為60mm ；第一金屬部131長度約為73mm，寬 度約為1mm，并具有一耦合間距19，該耦合間距約為0. 8mm ；第二金屬部132長度約為40mm， 寬度約為1mm。饋入部14長度約為2mm，寬度約為1. 5mm ；短路部16長度約為2mm，寬度約 為Imm ；電容元件15使用一芯片電容，其電容值約為3. 3pF。由所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在6dB天線返回?fù)p失的定義之下，其第一(最低)共振模態(tài) 21足以涵蓋GSM850/900兩個(gè)通訊頻帶，而第二及第三共振模態(tài)22、23則合成一寬帶涵蓋 GSM1800/1900/UMTS三個(gè)通訊頻帶，因此本發(fā)明天線能多頻操作于GSM850/900/1800/1900/ UMTS五個(gè)頻帶，符合現(xiàn)今通訊頻帶的需求。接著請參考圖3，其為本發(fā)明天線第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。短路單極天線3包含介質(zhì) 基板11、接地面12、輻射部33、饋入部14、短路部16與電容元件15。其中輻射部33包含第 一金屬部331及第二金屬部332。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的差別在于，在本實(shí)施例中，第 一金屬部331及第二金屬部332的寬度可為一漸進(jìn)式變化形成的不等寬結(jié)構(gòu)，利用寬度的 變化來調(diào)整天線匹配，以微調(diào)天線的各個(gè)共振模態(tài)的位置，如此可增加天線設(shè)計(jì)的彈性及 自由度。另外，饋入部14其寬度亦可為漸進(jìn)式變化形成的不等寬或較寬結(jié)構(gòu)，使饋入電流 較為平緩，可使天線獲得較佳的阻抗匹配。接著請參考圖4，其為本發(fā)明天線第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。短路單極天線4包含介 質(zhì)基板11、接地面12、輻射部43、饋入部14、短路部16與電容元件15。其中輻射部43并 包含第一金屬部431與第二金屬部432，第二金屬部432還包括支路433。在本實(shí)施例中， 除了多加入第二金屬部432的支路433之外，其它結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相同。在第三實(shí)施例 中，利用此多加入的支路433以更增加一共振路徑，可以得到更多頻操作，尤其是可增加高頻頻寬。綜上所述，本發(fā)明的短路單極天線的機(jī)構(gòu)是利用外加電容元件以有效降低短路單 極天線直接饋入時(shí)的高電感性，而使天線第一(最低)共振模態(tài)達(dá)到良好的阻抗匹配，進(jìn) 而可以有效涵蓋GSM850/900頻帶；再利用調(diào)整天線兩相鄰耦合金屬區(qū)段的長度大于天線 第一共振模態(tài)中心頻率的八分之一波長，使此耦合金屬區(qū)段的長度涵蓋天線操作在其第 二及第三共振模態(tài)時(shí)的表面電流零點(diǎn)位置(在此位置，對應(yīng)之電場強(qiáng)度為最大值)，在此 條件下，此耦合金屬區(qū)段可以提供天線第三共振模態(tài)大的電容性電抗而使第三共振模態(tài) 降頻，同時(shí)可使天線第二共振模態(tài)達(dá)到良好的匹配，進(jìn)而使此第二及第三共振模態(tài)結(jié)合成 可涵蓋高頻GSM1800/1900/UMTS的寬帶。本發(fā)明天線因此可以使用單共振路徑實(shí)現(xiàn)涵蓋 GSM850/900/1800/1900/UMTS多頻操作，因此本發(fā)明天線可以多頻操作且有效的縮小天線 尺寸，非常適合應(yīng)用于可攜式通訊裝置上。綜上所述，本發(fā)明無論目的、手段及功效，均具有迥異于現(xiàn)有技術(shù)的特征。但須注 意，上述實(shí)施例僅為例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā) 明的權(quán)利保護(hù)范圍應(yīng)以所附的權(quán)利要求書的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種短路單極天線，包含一介質(zhì)基板；一接地面，位于該介質(zhì)基板上，且該接地面不完全覆蓋該介質(zhì)基板；一輻射部，位于該介質(zhì)基板上，該輻射部與該接地面不互相重疊，其中該輻射部包含一第一金屬部，經(jīng)由多次彎折形成兩個(gè)相鄰耦合金屬區(qū)段，所述兩個(gè)相鄰耦合金屬區(qū)段具有一耦合間距，該耦合間距小于2mm，且該第一金屬部的總長度大于該天線最低操作頻帶中心頻率的八分之一波長；以及一第二金屬部，該第二金屬部的一端電氣連接至該第一金屬部，該第二金屬部的另一端為開口端；一饋入部，位于該介質(zhì)基板上，該饋入部與該接地面不互相重疊，該饋入部的一端電氣連接至該第一金屬部，該饋入部的另一端為一天線饋入點(diǎn)；一短路部，位于該介質(zhì)基板上，該短路部與該接地面不互相重疊，該短路部的一端電氣連接至該第一金屬部，該短路部的另一端電氣連接至該接地面；以及一電容元件，位于該介質(zhì)基板上，該電容元件與該接地面重疊，該電容元件的一端電氣連接至該天線饋入點(diǎn)，該電容元件的另一端電氣連接至一信號源。
2.如權(quán)利要求1所述的短路單極天線，其中該介質(zhì)基板為一可攜式通訊裝置的系統(tǒng)電 路板。
3.如權(quán)利要求1所述的短路單極天線，其中該輻射部、該饋入部及該短路部以印刷或 蝕刻技術(shù)形成于該介質(zhì)基板上。
4.如權(quán)利要求1所述的短路單極天線，其中該電容元件為一芯片電容。
5.如權(quán)利要求1所述的短路單極天線，其中該第一金屬部及該第二金屬部為等寬度或 不等寬度。
6.如權(quán)利要求1所述的短路單極天線，其中該第二金屬部還具有至少一條支路。
7.如權(quán)利要求1所述的短路單極天線，其中該饋入部為等寬度或不等寬度。
8.如權(quán)利要求1所述的短路單極天線，其中該接地面位于該介質(zhì)基板的一平面上，該 輻射部、該饋入部、該短路部與該電容元件位于該介質(zhì)基板的另一平面上。
9.如權(quán)利要求1所述的短路單極天線，其中該接地面、該輻射部、該饋入部、該短路部 與該電容元件皆位于該介質(zhì)基板的一平面上。
全文摘要
本發(fā)明的短路單極天線主要包含介質(zhì)基板、接地面、輻射部、饋入部、短路部及電容元件。接地面位于介質(zhì)基板上，不完全覆蓋介質(zhì)基板。輻射部位于介質(zhì)基板上，與接地面不互相重疊。輻射部并包含第一金屬部，經(jīng)多次彎折形成兩個(gè)相鄰耦合金屬區(qū)段，兩個(gè)相鄰耦合金屬區(qū)段具有耦合間距，第一金屬部長度大于天線最低操作頻帶中心頻率的八分之一波長；及第二金屬部，其一端電氣連接至第一金屬部，另一端為開口端。饋入部位于介質(zhì)基板上，其一端電氣連接至第一金屬部，另一端為天線的饋入點(diǎn)。短路部位于介質(zhì)基板上，其一端電氣連接至第一金屬部，另一端電氣連接至接地面。電容元件位于介質(zhì)基板上，其一端電氣連接至天線的饋入點(diǎn)，另一端電氣連接至信號源。
文檔編號H01Q5/01GK101989677SQ200910164438
公開日2011年3月23日 申請日期2009年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日
發(fā)明者翁金輅, 陳淑娟 申請人:宏碁股份有限公司