專利名稱：：寬頻天線的制作方法
技術領域：
：本發明是關于一種天線，且特別是有關于一種涵蓋多個通信頻段的寬頻天線。先前技術一般WWAN天線通常以鐵件制作呈3D立體結構的形態，此種立體天線形態的好處是設計空間有三面，彈性大，但壞處是它的結構會因為組裝時不當的外力而導致形變，進而影響到天線的諧振頻率點、頻寬以及輻射效率等。此外，如果還要在原有的設計空間內加入WLAN天線，由于WWAN與WLAN天線兩者之間的間距會影響到彼此的工作效能，因此WWAN及WLAN天線的空間就必須適當分配，以達到天線最佳化。但由于立體結構的天線不穩定性高，所以容易造成天線諧振腔發生變化。所以，如何有效地固定天線，使天線與機構件的連結更為穩固并使其產生寬頻的效果，即成為本發明所意在改進的重點。
發明內容因此，本發明的目的是提出一種結構穩固、易于組裝、價格低廉且適合多頻帶操作的寬頻天線。根據上述及其他目的，本發明提出一種寬頻天線，包括固定件、第一輻射部、寄生耦合部及第二輻射部。第一輻射部設在固定件上，并包括一端具有饋入點的饋入段，以及由饋入段的另一端朝相反方向延伸的第一輻射段及第二輻射段。寄生耦合部設在固定件上，且與第一輻射部的第一輻射段相鄰，并包括接地段，以及由接地段朝第一輻射段延伸以相互耦合的耦合段。第二輻射部設在固定件上，且與第一輻射部的第二輻射段相鄰，并包括本體、由本體相反兩端向外延伸的第三輻射段及第四輻射段、由本體向外延伸的接地段，以及與本體連接的饋入點，其中第三輻射段與第一輻射部的第二輻射段相鄰。本發明的寬頻天線由于結構簡單，易于固定在固定件上，因此電氣特性穩定，結構強固而不易形變，可提高組裝良品率，而且成本低廉，方便機構組裝。并且借由寄生耦合部的接地段延伸出耦合段與第一輻射段產生寄生耦合的設計，可以改善天線的輻射效能，并使寬頻天線產生高效能的WWAN天線作用，而適于多頻帶操作。圖1是本發明寬頻天線的第一優選實施例的形狀構造及設置位置示意圖2是第一實施例的WWAN天線操作在不同頻帶的電壓駐波比數據圖；圖3是第一實施例的WLAN天線操作在不同頻帶的電壓駐波比數據圖；圖4是第一實施例的WWAN天線與WLAN天線的隔離度測量數據圖；圖5~圖11是第一實施例的WWAN天線在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面分別于GSM824MHz、GSM894MHz、GSM960MHz、DCS1710MHz、PCS1880MHz、IMT-20001990MHz以及IMT-20002170MHz頻率時的輻射場型測量數據圖12~圖20，是第一實施例的WLAN天線在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面于2412MHz、2437MHz、2462MHz、4900MHz、5150MHz、5350MHz、5470MHz、5725MHz、5875MHz頻率時的輻射場型測量數據圖21是第一實施例的一變化實施態樣；圖22~圖33是第一實施例的第一輻射部的第一輻射段末端部與寄生耦合部的耦合段的其它可能變化態樣；圖34~圖43是第一實施例的第一輻射部的其它可能變化態樣；圖44是本發明寬頻天線的第二優選實施例的側視圖；圖45是第二實施例的頂視圖46是本發明寬頻天線的第三優選實施例的側視圖；及圖47是第三實施例的頂視圖。主要元件符號說明1、1，、3、5寬頻天線2單面印刷電路板4、6塑料件11、31、51第一輻射部12、32、52寄生耦合部13、33、53第二輻射部110饋入段111饋入點U2、312、512第一輻射段113、313、513第二輻射段114、314、514末端部120螺孔121、321接地段122、322、522耦合段123鎖固段130螺孔131本體132第三輻射段133第四輻射段134接地段135鎖固段136信號饋入點具體實施例方式有關本發明的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考附圖的多個優選實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。參閱圖l所示，其示出本發明的寬頻天線的第一優選實施例，本實施例的寬頻天線1是制作在僅單面印刷銅箔的單面印刷電路板2上，并包括第一輻射部ll、寄生耦合部12及第二輻射部13。第一輻射部11包括由印刷電路板2的底邊向上延伸且一端(下端)具有饋入點111的饋入段110,以及由饋入段110的另一端(上端)朝相反方向(左右方向)橫向延伸的第一輻射段112及第二輻射段113,而構成可操作在雙頻段的單極天線結構。其中，第一輻射段112的長度大于第二輻射段113，且第一輻射段112的末端部114向下彎折并朝遠離饋入段110的方向延伸。寄生耦合部12與第一輻射部11的第一輻射段112相鄰，并包括縱向延伸而與系統接地面(圖未顯示)接地的接地段121，以及由接地段121的頂端朝第一輻射段112延伸的耦合段122，且耦合段122的末端與第一輻射段112的末端部114為間隔地部分重疊，以與第一輻射段112產生寄生耦合，且經由將第一輻射段112上的電磁能量耦合到寄生耦合部13上，使得第一輻射部11與寄生耦合部12共同構成可操作在多頻帶的WWAN天線。且考慮實際制程，耦合段122的末端與第一輻射段112的末端部114之間的間距只要控制在0.5mm至3mm的范圍內，即能有效控制耦合量，而達到天線阻抗匹配的目的。因此，基于上述WWAN天線結構，只要針對所需的操作頻段，對第一輻射部11和寄生耦合部12的長、寬進行適當調整設計，將使寬頻天線1的操作頻段可以涵蓋3G(824MHz960MHz，17102170MHz)、GPS(1565MHz1585MHz)以及DVB-H(1670MHz1675MHz)，而具有WWAN天線功能。此外，寄生耦合部12的接地段121還包括朝遠離耦合段122方向延伸的鎖固段123，鎖固段123位于印刷電路板2的左端且其上設有螺孔120,可供螺絲穿設，以將印刷電路板2鎖固在電子裝置(例如筆記本電腦)的機殼上。且由于利用接地段121做為鎖固機構并成為寄生耦合部12的一部分，不但解決傳統鎖固件成為接地面會影響天線輻射場型的問題，并可改善天線的輻射效能，使天線尺寸可以縮小化。第二輻射部13與第一輻射部11的第二輻射段113相鄰，并包括本體131、由本體131的相反兩端向外延伸的第三輻射段132和第四輻射段133、由本體131向下延伸的接地段134、設置于本體131的右下端的信號饋入點136、以及設置于印刷電路板2的右端的另一鎖固段135。其中，接地段134的末端沿印刷電路板2的底邊向右延伸而與鎖固段135連接，且鎖固段135上設有螺孔130，可供螺絲穿設，以將印刷電路板2鎖固在電子裝置(例如筆記本電腦)的機殼上。再者，第三輻射段132由本體131向上連續彎折延伸并與第一輻射部11的第二輻射段113相鄰，第四輻射段133由本體131向外橫向彎折延伸，且第三輻射段132的長度大于第四輻射段133，而構成可操作在兩個頻段的平面倒F型(PIFA)天線結構。因此，借由調整第三輻射段132的操作頻段在2400MHz~2488MHz，及調整第四輻射段133的操作頻段在4900MHz5875MHz，第二輻射部13即可成為工作在WLAN802.11a/b/g無線通信系統的天線。參見圖2及圖3所示，其示出對本實施例的寬頻天線1的WWAN天線(即第一輻射部12與寄生耦合部13的組合)及WLAN天線(即第二輻射部14)進行電壓駐波比(VSWR)的實驗測量結果，WWAN天線在頻率824MHz960MHz和1565MHz2170MHz之間，以及WLAN天線在24002488MHz和49005875MHz之間測量到的總輻射功率(TRP)及輻射效能數據如表1所列。由實驗結果可知，寬頻天線1的WWAN天線以及WLAN天線操作在上述頻段時，其電壓駐波比值都在3以下(遠低于3)，某些頻段的電壓駐波比值甚至在2以下，因此符合天線輻射效能的要求。再參見圖4所示，借由本發明寬頻天線1的天線結構設計，在WWAN天線和WLAN天線同時存在同一設計空間(即同一印刷電路板的有限面積)的情況下，WWAN天線和WLAN天線間仍擁有良好的隔離度(Isolation)(隔離度小于-10dB),因此可以有效減少寬頻天線1的WWAN天線和WLAN天線工作時相互干擾的程度。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表1參見圖5圖11所示，其示出本實施例的寬頻天線1的WWAN天線在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面分別于GSM824MHz、GSM894MHz、GSM960MHz、DCS1710MHz、PCS1880MHz、IMT-20001990MHz以及IMT-20002170MHz頻率時的輻射場型測量結果。再參見圖12~圖20，其示出本實施例的寬頻天線1的WLAN天線在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面于2412MHz、2437MHz、2462MHz、4900MHz、5150MHz、5350MHz、5470MHz、5725MHz、5875MHz頻率時的輻射場型測量結果。由圖5圖20所示的測量結果可知，本實施例的寬頻天線1的WWAN天線及WLAN在各操作頻率的測量平面上均產生大致全向性的輻射場型，能夠滿足系統同時應用WWAN及WLAN通信時的操作需求。由以上說明可知，本實施例的寬頻天線1的優點在于結構簡單，尺寸容易調整及設計，并且易于制作在單面印刷電路板2上，因此成本低廉，而且方便機構組裝。此外，寬頻天線1由于制作在印刷電路板2上，所以除了天線的制程穩定精細，可使天線電氣特性穩定外，并可增強天線結構的穩定性，而使天線不易形變并可提高天線組裝良率。再者，借由寄生耦合部12的接地段121與系統接地面連接，并由接地段121延伸出耦合段122與第一輻射段112產生寄生耦合的設計，可使寬頻天線1產生高效能的WWAN天線作用，而適于多頻帶操作。另外，借由調整第一輻射段112與耦合段122之間的間隙，可改變兩者的耦合量，而使寬頻天線1的頻寬及效能比一般的雙頻PIFA天線更佳。此外，寬頻天線1將WWAN天線及WLAN天線設置在同一設計空間中而仍使WWAN天線和WLAN天線之間擁有良好的隔離度。再參見圖21所示，其示出本實施例的一變化實施態樣，圖21呈現的寬頻天線l，與圖1所示的寬頻天線1的結構相似，不同處僅在于寬頻天線1，的第一輻射部構造是寬頻天線1的第一輻射部構造的反向，且寬頻天線1，的寄生耦合部與第二輻射部的設置位置相對調。參見圖22~圖33，是本實施例寬頻天線1的第一輻射部11的第一輻射段112末端部114與寄生耦合部12的耦合段122的其它可能變化態樣。只要第一輻射段112末端部114與寄生耦合部12的耦合段122兩者之間的間距是控制在0.5mm至3mm的范圍內，即能有效控制耦合量，達到天線阻抗匹配的目的，而產生寄生耦合的效果。再參見圖34圖43,是本實施例寬頻天線1的第一輻射部11的其它可能變化態樣，且對應于圖34~圖43的第一輻射部11的構造變化，寄生耦合部12的耦合段122形狀可以如圖1維持不變或做適當的相對改變以與第一輻射部12產生寄生耦合的作用。此外，本實施例的寬頻天線1除了以平面的二維結構制作在印刷電路板2上以確保穩固不易變形之外，如圖44及圖45所示，在本發明寬頻天線的第三優選實施例中，寬頻天線3亦可以利用鐵片或銅板設計成立體的三維結構并固定在一塑料件4上，而同樣能達到穩固不易變形的效果。其中，寬頻天線3的第一輻射部31固定在塑料件4的背面，且其第一輻射段312的末端部314由塑料件4背面朝前面彎折延伸。寄生耦合部32的接地段321固定在塑料件4的一側邊，耦合段322由接地段321朝第一輻射段312延伸且固定在塑料件4的背面，并與第一輻射段312的末端部314相間隔且部分重疊以產生寄生輛合，且兩者之間距只要控制在0.5mm至3mm的范圍內，即可有效控制耦合量，達到天線阻抗匹配的目的。且第二輻射部33被適當地固定在塑料件4上而位于第一輻射部31的第二輻射段313的前方并與第二輻射段313相間隔地部分重疊，使得寬頻天線3同時具有WWAN天線及WLAN天線的功能。當然上述三維結構的寬頻天線3亦可借由穿層走線的方式制作在一雙面印刷電路板上，使寬頻天線3的第一輻射部31與寄生耦合部32之間相間隔地部分重疊以產生寄生耦合效應而構成一WWAN天線，同時組合具有WLAN天線功能的第二輻射部33，使寬頻天線3達到適合多頻帶操作的功效與目的。再參見圖46及圖47，是本發明寬頻天線的第三優選實施例，與上述第二實施例不同的是，本實施例的寬頻天線5的第一輻射部51與寄生耦合部52的耦合段522均設在塑料件6的頂面，且第一輻射段512的末端部514由頂面向下彎折延伸至耦合段522的末端下方且與耦合段522部分重疊，以與耦合段522產生寄生耦合。且第二輻射部53設在第一輻射部51的第二輻射段513下方。上述寬頻天線3、5的第一、第二輻射部和寄生耦合部除了可一前一后或一上一下設置之外，亦可以一前一后搭配一上一下的方式設置，例如第一輻射部的第一輻射段與寄生耦合部的耦合段是一前一后配置，而第一輻射部的第二輻射段則與第二輻射部一上一下配置，或者第一輻射部的第一輻射段與寄生耦合部的耦合段是一上一下配置，則第一輻射部的第二輻射段則與第二輻射部一前一后配置。惟以上所述者，僅為本發明的優選實施例而已，當不能以此限定本發明實施的范圍，即大凡依本發明說明內容所作的簡單的等效變化與修飾，均仍屬本發明的范圍內。權利要求1.一種寬頻天線，包括一固定件；一第一輻射部，設在該固定件上，并包括一端具有一饋入點的一饋入段，以及由該饋入段另一端朝相反方向延伸的一第一輻射段及一第二輻射段；一寄生耦合部，設在該固定件上，且與該第一輻射部的第一輻射段相鄰，并包括一接地段，以及由該接地段朝該第一輻射段延伸以相互耦合的一耦合段；及一第二輻射部，設在該固定件上，且與該第一輻射部的第二輻射段相鄰，并包括一本體、由該本體相反兩端向外延伸的一第三輻射段及一第四輻射段、由該本體向外延伸的一接地段，以及與該本體連接的一饋入點，其中該第三輻射段與該第一輻射部的第二輻射段相鄰。2.根據權利要求1所述的寬頻天線，其中該寄生耦合部的耦合段與該第一輻射段相間隔地部分重疊，且兩者之間的間距界于0.5mm3mm。3.根據權利要求2所述的寬頻天線，其中該寄生耦合部的耦合段末端與第一輻射段的一末端部間隔地部分重疊，以將該第一輻射段上的電磁能量耦合到該寄生耦合部上，使得該第一輻射部與該寄生耦合部共同構成一頻寬包括3G、GPS及DVB-H等頻帶的WWAN天線。4.根據權利要求1所述的寬頻天線，其中該第二輻射部為一頻寬包括802.1la/b/g的WLAN天線。5.根據權利要求1所述的寬頻天線，其中該固定件是一單面印刷電路板，且該第一輻射部、該寄生耦合部及該第二輻射部形成于該單面印刷電路板上。6.根據權利要求5所述的寬頻天線，其中該第一輻射部的接地段還包括朝遠離該耦合段方向延伸設于該印刷電路板一端的一鎖固段，且該鎖固段上設有一供螺絲穿設的螺孔，以將該印刷電路板鎖固在一電子裝置的機殼上。7.根據權利要求6所述的寬頻天線，其中該第二輻射部還包括設在該印刷電路板另一端的一鎖固段，該接地段連接該鎖固段，且該鎖固段上設有一供螺絲穿設的螺孔，以將該印刷電路板鎖固在該電子裝置的機殼。8.根據權利要求1所述的寬頻天線，其中該固定件是一塑料件，且該第一輻射部、第二輻射部及寄生耦合部是以鐵片或銅板制成立體的三維結構并固定在該塑料件上。9.根據權利要求1所述的寬頻天線，其中該固定件是一雙面印刷電路板，且該第一輻射部的第一輻射段借由穿層走線而與該寄生耦合部的耦合段相間隔地部分重疊以產生寄生耦合效應而構成一WWAN天線。全文摘要一種寬頻天線，包括固定件以及設在此固定件上的第一輻射部、寄生耦合部及第二輻射部。第一輻射部具有朝相反方向延伸的第一輻射段及第二輻射段。寄生耦合部的耦合段與第一輻射段相鄰，并相間隔地部分重疊而與該第一輻射段相互耦合，以共同構成頻寬涵蓋3G、GPS及DVB-H的WWAN天線。第二輻射部與第一輻射部的第二輻射段相鄰，并構成頻寬涵蓋802.11a/b/g的WLAN天線。本發明的寬頻天線由于結構簡單且固定在固定件上，因此天線電氣特性穩定，結構強固而不易形變，方便機構組裝，而且由于寄生耦合部的接地段延伸出耦合段與第一輻射段產生寄生耦合，可以改善天線的輻射效能，并使寬頻天線產生高效能的WWAN天線作用，而適于多頻帶操作。文檔編號H01Q9/30GK101414705SQ200710152488公開日2009年4月22日申請日期2007年10月15日優先權日2007年10月15日發明者廖志威,方啟印,蔡調興,邱建評申請人:廣達電腦股份有限公司