專利名稱：倒f型天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系涉及一種倒F型天線(inverted-F antenna)，特別是應(yīng)用于無(wú)線通訊產(chǎn)品上的天線。
背景技術(shù)：
隨著近年來(lái)無(wú)線通訊的快速發(fā)展，在產(chǎn)品的各項(xiàng)需求上也逐漸提高，除了達(dá)成電氣特性的規(guī)格外，在外觀上及實(shí)用便利性上也逐漸朝向多元化，因此小型化的內(nèi)藏式天線成為近來(lái)無(wú)線產(chǎn)品的主流，而為了達(dá)成尺寸的縮小化，往往必須將天線特性做最佳化的調(diào)整，才能符合產(chǎn)品無(wú)線傳輸特性的基本需求，不過(guò)因此造成產(chǎn)品導(dǎo)入量產(chǎn)時(shí)間加長(zhǎng)，模具開(kāi)發(fā)成本提高等問(wèn)題。因此如何在有限的環(huán)境及空間內(nèi)，彈性且靈活的控制天線共振頻率，縮短產(chǎn)品導(dǎo)入量產(chǎn)所需時(shí)間，減少模具開(kāi)發(fā)費(fèi)用，已成為新一代內(nèi)藏式天線設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)。
目前應(yīng)用于行動(dòng)式通訊設(shè)備如手機(jī)、個(gè)人數(shù)位助理(PDA)等產(chǎn)品的內(nèi)藏式天線，通常采用倒F型的天線設(shè)計(jì)，習(xí)知的倒F型天線設(shè)計(jì)如美國(guó)專利第6,727,854 B2號(hào)″倒F型平板天線″(參考圖1)，其揭示一種應(yīng)用于行動(dòng)手機(jī)的內(nèi)藏式天線，其天線主要輻射金屬片部分，由饋入點(diǎn)15及短路點(diǎn)16出發(fā)可大致分為三個(gè)電流路徑10、13、14，利用該不同路徑激發(fā)出不同的共振頻率，形成雙頻或多頻操作。又如美國(guó)專利公告第2003/0103010 A1號(hào)″雙頻天線位置″(參考圖2)，其亦揭示一種應(yīng)用于行動(dòng)手機(jī)的內(nèi)藏式天線，其天線主要輻射金屬片由饋入點(diǎn)25及短路點(diǎn)26出發(fā)，亦可大致區(qū)分為兩個(gè)電流路徑23及24，分別激發(fā)兩個(gè)共振模態(tài)來(lái)達(dá)成雙頻操作。
上述倒F型天線設(shè)計(jì)中，都利用多個(gè)路徑的結(jié)構(gòu)，來(lái)控制天線操作頻率，不過(guò)共同特征就是必須改變輻射金屬片尺寸來(lái)調(diào)整天線共振頻率，由于天線屬于輻射元件，周圍環(huán)境的任何改變都會(huì)對(duì)天線共振頻率造成一定程度的影響，此效應(yīng)在內(nèi)藏式天線中更是明顯，因而造成天線規(guī)格都必須最后才能確認(rèn)，也使得手機(jī)或PDA等手持式無(wú)線產(chǎn)品必須因?yàn)樘炀€量產(chǎn)模具開(kāi)發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)而延后產(chǎn)品上市時(shí)間，而在產(chǎn)品周期十分短的手持式無(wú)線通訊產(chǎn)品上，這將是一項(xiàng)十分大的致命傷。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種倒F型天線，可藉由兩個(gè)介質(zhì)頻率調(diào)整器有效控制天線第一及第二共振頻率。本發(fā)明在兩個(gè)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(zhì)頻率調(diào)整器，藉由改變?cè)搩蓚€(gè)介質(zhì)頻率調(diào)整器的介電常數(shù)，來(lái)調(diào)整天線第一及第二模態(tài)的共振頻率，以減少模具修改次數(shù)，進(jìn)而降低天線元件導(dǎo)入生產(chǎn)所需時(shí)間及模具開(kāi)發(fā)成本，本發(fā)明中一實(shí)施例可藉由調(diào)整介質(zhì)頻率調(diào)整器的介電常數(shù)涵蓋行動(dòng)通訊GSM900、DCS1800、PCS1900頻帶的系統(tǒng)需求，是極具有產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價(jià)值的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
本發(fā)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(diǎn)；一短路點(diǎn)；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，該起始端位于該輻射金屬片的饋入點(diǎn)及短路點(diǎn)附近，而該末端則以旋繞方式延伸，形成一較長(zhǎng)的路徑，且該末端為開(kāi)路，產(chǎn)生第一(較低)共振模態(tài)；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(chǎn)生第二(較高)共振模態(tài)；一接地面；一低頻介質(zhì)頻率調(diào)整器，位于第一輻射金屬片末端且與接地面相垂直，用以調(diào)整第一(較低)共振模態(tài)的共振頻率；一高頻介質(zhì)頻率調(diào)整器，位于第二輻射金屬片末端且與接地面相垂直，用以調(diào)整第二(較高)共振模態(tài)的共振頻率；一介質(zhì)基底；一饋入金屬片，其一端與該輻射金屬片的該饋入點(diǎn)相連接，另一端則連接至系統(tǒng)訊號(hào)源，用以傳輸訊號(hào)；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(diǎn)。
本發(fā)明藉由該兩個(gè)介質(zhì)頻率調(diào)整器的介電常數(shù)調(diào)整天線第一及第二模態(tài)的共振頻率，以降低天線元件導(dǎo)入生產(chǎn)所需時(shí)間及模具開(kāi)發(fā)成本，本發(fā)明可藉由調(diào)整介質(zhì)頻率調(diào)整器的介電常數(shù)涵蓋行動(dòng)通訊GSM900、DCS1800、PCS1900頻帶的系統(tǒng)需求。
圖1為習(xí)知倒F型天線一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
圖2為習(xí)知倒F型天線一實(shí)施例結(jié)構(gòu)3為本發(fā)明天線一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
圖4為本發(fā)明天線一實(shí)施例的返回?fù)p失實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖5為本發(fā)明天線的其他實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式如圖3所示為本發(fā)明的倒F型天線的一實(shí)施例3，其包含一輻射金屬片30、一接地面31、一低頻介質(zhì)頻率調(diào)整器32(介電常數(shù)為20)、一高頻介質(zhì)頻率調(diào)整器33(介電常數(shù)為20)、一介質(zhì)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(diǎn)301、一短路點(diǎn)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，該起始端位于該輻射金屬片30的饋入點(diǎn)301及短路點(diǎn)302附近，而該末端則以旋繞方式延伸，形成一較長(zhǎng)的路徑304，且該末端為開(kāi)路，產(chǎn)生第一(較低)共振模態(tài)；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(chǎn)生第二(較高)共振模態(tài)；該第一子輻射金屬片303及該第二子輻射金屬片305各位于不同的平面，其中該第二子輻射金屬片305位于接地面31的外側(cè)邊，分別用以產(chǎn)生該天線的第一(較低頻)及第二(較高頻)操作模態(tài)，而該饋入點(diǎn)301及該短路點(diǎn)302則分別位于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(gè)輻射金屬片的末端分別加入低頻及高頻介質(zhì)頻率調(diào)整器32、33用以調(diào)整天線的共振頻率。
圖4為本發(fā)明天線的一實(shí)施例3的返回?fù)p失實(shí)驗(yàn)結(jié)果；圖中曲線41為該天線的第一(較低頻)操作模態(tài)，曲線42則為該天線的第二(較高頻)操作模態(tài)，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得到此一實(shí)施例的該兩個(gè)操作模態(tài)中心頻率分別約為920MHz及1850MHz，阻抗頻寬于3.5∶1 VSWR(電壓駐波比)定義下，可大于80MHz及280MHz，可滿足行動(dòng)電話GSM900、DCS1800及PCS1900系統(tǒng)的頻帶需求；曲線43及44則為將兩個(gè)介質(zhì)頻率調(diào)整器介電常數(shù)更改為36所得的頻率響應(yīng)結(jié)果，由結(jié)果可看出天線兩個(gè)模態(tài)共振頻率分別下降約10MHz及20MHz。
圖5所示為本發(fā)明的倒F型天線的另一實(shí)施例5，其包含一輻射金屬片50、一接地面51、一低頻介質(zhì)頻率調(diào)整器52(介電常數(shù)為20)、一高頻介質(zhì)頻率調(diào)整器53(介電常數(shù)為20)、一介質(zhì)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(diǎn)501、一短路點(diǎn)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各位于不同的平面，其中該第二子輻射金屬片505位于接地面31的內(nèi)側(cè)邊，分別用以產(chǎn)生該天線的第一(較低頻)及第二(較高頻)操作模態(tài)，而該饋入點(diǎn)501及該短路點(diǎn)504則分別位于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(gè)輻射金屬片的末端分別加入低頻及高頻介質(zhì)頻率調(diào)整器53、54用以調(diào)整天線的共振頻率。
在本發(fā)明說(shuō)明中所述的實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非限制本發(fā)明。因此，習(xí)于此技術(shù)的人士對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行的修改也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
元件符號(hào)說(shuō)明1習(xí)知倒F型天線一實(shí)施例10電流路徑 14電流路徑15電流路徑 16饋入點(diǎn)17短路點(diǎn)
2習(xí)知倒F型天線一實(shí)施例20電流路徑 24電流路徑25饋入點(diǎn) 26短路點(diǎn)3本發(fā)明的倒F型天線一實(shí)施例30輻射金屬片 301饋入點(diǎn)302短路點(diǎn) 303第一子輻射金屬片304較長(zhǎng)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(zhì)頻率調(diào)整器 33高頻介質(zhì)頻率調(diào)整器34介質(zhì)基底 35饋入金屬片36短路金屬片4本發(fā)明天線一實(shí)施例的返回?fù)p失41第一(較低頻)操作模態(tài) 42第二(較高頻)操作模態(tài)43第一(較低頻)操作模態(tài)(低頻、高頻介質(zhì)頻率調(diào)整器介電常數(shù)為36)44第二(較高頻)操作模態(tài)(低頻、高頻介質(zhì)頻率調(diào)整器介電常數(shù)為36)5本發(fā)明的倒F型天線一實(shí)施例50輻射金屬片 501饋入點(diǎn)502短路點(diǎn) 503第一子輻射金屬片504較長(zhǎng)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(zhì)頻率調(diào)整器 53高頻介質(zhì)頻率調(diào)整器54介質(zhì)基底 55饋入金屬片56短路金屬片
權(quán)利要求
1.一種倒F形天線，其特征在于包含一輻射金屬片，該輻射金屬片包含一饋入點(diǎn)；一短路點(diǎn)；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，該起始端位于該輻射金屬片的饋入點(diǎn)及短路點(diǎn)附近，而該末端則以旋繞方式延伸，形成一較長(zhǎng)的路徑，且該末端為開(kāi)路，產(chǎn)生較低的第一共振模態(tài)；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(chǎn)生較高的第二共振模態(tài)；一接地面；一低頻介質(zhì)頻率調(diào)整器，位于第一輻射金屬片末端且與接地面相垂直，用以調(diào)整第一共振模態(tài)的共振頻率；一高頻介質(zhì)頻率調(diào)整器，位于第二輻射金屬片末端且與接地面相垂直，用以調(diào)整第二共振模態(tài)的共振頻率；一介質(zhì)基底；一饋入金屬片，其一端與該輻射金屬片的該饋入點(diǎn)相連接，另一端則連接至系統(tǒng)訊號(hào)源，用以傳輸訊號(hào)；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(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的倒F型天線，其特征在于該低頻介質(zhì)調(diào)整器的相對(duì)介電常數(shù)介于10~150之間。
3.如權(quán)利要求1所述的倒F型天線，其特征在于該高頻介質(zhì)調(diào)整器的相對(duì)介電常數(shù)介于10~150之間。
4.如權(quán)利要求1所述的倒F型天線，其特征在于該介質(zhì)基底為微波介質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1所述的倒F型天線，其特征在于該第一子輻射金屬片及該第二子輻射金屬片各位于不同的平面。
6.如權(quán)利要求5所述的倒F型天線，其特征在于該第二子輻射金屬片位于接地面的外側(cè)邊。
7.如權(quán)利要求5所述的倒F型天線，其特征在于該第二子輻射金屬片位于接地面的內(nèi)側(cè)邊。
全文摘要
本發(fā)明系關(guān)于一種倒F型天線，其包含一輻射金屬片、一接地面、一低頻介質(zhì)頻率調(diào)整器、一高頻介質(zhì)頻率調(diào)整器、一介質(zhì)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(diǎn)、一短路點(diǎn)、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(chǎn)生該天線的第一(較低頻)及第二(較高頻)操作模態(tài)，且在該兩個(gè)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(zhì)頻率調(diào)整器，藉由該兩個(gè)介質(zhì)頻率調(diào)整器的介電常數(shù)調(diào)整天線第一及第二模態(tài)的共振頻率，以降低天線元件導(dǎo)入生產(chǎn)所需時(shí)間及模具開(kāi)發(fā)成本，本發(fā)明可藉由調(diào)整介質(zhì)頻率調(diào)整器的介電常數(shù)涵蓋行動(dòng)通訊GSM900、DCS1800、PCS1900頻帶的系統(tǒng)需求。
文檔編號(hào)H01Q3/00GK1929202SQ20051010361
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日
發(fā)明者楊美卿, 蕭富仁, 邱宗文, 陳志帆 申請(qǐng)人:連展科技(深圳)有限公司