TW200414603A - An inverted-F antenna - Google Patents

Description

200414603 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種倒F形天線（i n v e r t e d - F a n t e η n a )，特別是應用在無線通訊產品上的天線。 【先前技術】 隨著無線通訊的蓬勃發展，各式的通訊產品與技術如 雨後春筍般的出現，也因此無線通訊產品逐漸成為人類生 活中的一部分。而由於無線通訊產品其可擺放天線的空間 都相當狹小，尤其是須要置放於產品機殼内部的内藏式天 線，因此天線的尺寸與性能便成為影響產品好壞的重要關 鍵之一。 倒F形天線是目前常被用於當作内藏式天線的一種設 計，例如内藏於手機、個人數位助理（P D A， p e r s ο n a 1 digital assistant)、筆記型電腦等產品上。而目前習知 應用於無線通訊產品的倒F形天線主要可分為兩種：一種 是將天線設置在系統的接地面正上方並佔據了一定大小的 接地面空間（如中華民國專利第1 5 7 1 2 7號，專利名稱為π雙 頻倒F形平板天線及輻射金屬片”）；另一種則是置放於系 統接地面的上方邊緣處，並距離接地面上緣一固定的高度 (如中華民國專利第1 6 0 9 5 4號，專利名稱為π雙頻倒F型天 線π )，而此類天線的高度通常較大，因此在應用於内藏式

200414603

五、發明說明（2) 天線時，常會佔據產品機殼内較大的空間。為解決此一問 題，在本發明中我們提出一種倒F形天線的創新設計，不 僅可滿足GSM( 8 9 0 -9 6 0 MHz)及DCS( 1 7 1 0 - 1 8 8 0 MHz)雙頻帶 操作，且其具有非常低姿勢（8 mm高度）的優點，特別適合 當作内藏式天線，達成美化產品外觀的目的。 【内容】 如上所述，本發明之目的在於提供一種倒F形天線的 創新設計。本發明天線包含：一輻射金屬臂，由一個具有 至少一狹縫的輻射金屬片捲成一柱狀結構而形成，該狹縫 由該輻射金屬片之一邊緣延伸至該輻射金屬片之内部，使 該輻射金屬片形成一較長及一較短之電流路徑，分別用於 產生該天線之第一（低頻）及第二（高頻）操作模態；一接地 面，包含一短路點及一接地點；一短路金屬線，具有一饋 入點，且該短路金屬線一端連接至該輻射金屬臂，另一端 則連接至該接地面之短路點；及一饋入同軸線，用以傳輸 訊號，該同軸線具有一中心導線及一外層接地導體，該中 心導線連接至該短路金屬線之饋入點，而該外層接地導體 則連接至該接地面之接地點。在本項設計中，我們可以藉 由調整該狹縫延伸的路徑，改變該較長及該較短之電流路 徑，以得到適當的共振頻率；調整該短路金屬線上饋入點 及該接地面上短路點的位置，得到良好的阻抗匹配。由以 上特性，我們即可以輕易設計出適用於GSM及DCS雙頻帶操

200414603 五、發明說明（3) 作的天線。 【實施方式】 參考第卜3圖，本發明之倒F形天線一實施例1包含： 一輻射金屬臂1 0，由一個具有至少一狹縫1 1 3的輻射金屬 片1 1捲成一柱狀結構而形成；一接地面1 3，包含一短路點 1 3 1及一接地點1 3 2，該接地面1 3可以為單一金屬片或以印 刷技術形成於一微波介質基板上；一短路金屬線1 2為一倒 L形，具有一饋入點1 2 1，且該短路金屬線1 2 —端連接至該 輻射金屬臂1 0，另一端則連接至該接地面1 3之短路點 1 3 1 ;及一饋入同軸線1 4，用以傳輸訊號，該同軸線1 4具 有一中心導線1 4 1及一外層接地導體1 4 2，該中心導線1 4 1 連接至該短路金屬線1 2之饋入點1 2 1，而該外層接地導體 1 4 2則連接至該接地面1 3之接地點1 3 1。在本項設計中，如 第3圖所示，該狹縫1 1 3由該輻射金屬片1 1之一邊緣延伸至 該輻射金屬片1 1之内部，使該輻射金屬片1 1被大致分成一 較長之子輻射金屬片1 1 1及一較短之子輻射金屬片11 2，而 該較長之子輻射金屬片11 1上之較長電流路徑1 6及該較短 之子輻射金屬片1 1 2上之較短電流路徑1 7，則分別用於產 生該天線之第一（低頻）及第二（高頻）操作模態，且該較長 電流路徑1 6之長度接近該第一（低頻）操作模態共振頻率的 1 / 4波長，而該較短電流路徑1 7之長度則接近該第二（高 頻）操作模態共振頻率的1 / 4波長。另外如第2圖所示，該

200414603 五、發明說明（4) 輻射金屬片11首先以印刷（printing)或蝕刻（etching)技 術形成在一軟性印刷電路板（flexible printed ck⑼it board)上，再捲成一柱狀結構並固定在保麗龍（f〇am)或塑 膠15上而形成该輕射金屬臂。 第4圖疋本發明天線一實施例丨的返回損失實驗量測結 果’·在本實施例中，該輻射金屬臂1〇其長度約為35 mm， 天線向度離接地面1 3之上緣約為8 mm，該較長之電流路徑 1 6其長度約為8 0 mm ;該較短之電流路徑丨7其長度約為4 〇 _，而該接地面13為一單一金屬片，其寬度及長度分別為 70 ππη及lOOjnm，該尺寸約為一PDA手機（PDA_ph〇ne)接地 面之大小，该饋入點1 2 1與該短路點1 3 1之距離約為1 〇 mm。由所得實驗結果，第一（低頻）操作模態4丨中心頻率位 於約9 2 5 Μ Η z，第二（高頻）操作模態4 2中心頻率位於約 1800 MHz，在電壓駐波比（vsWR)小於2.5的定義下，其操 作模態足夠涵蓋GSM( 8 9 0 - 9 6 0 MHz)及 DCS( 1 7 1 0 - 1 8 80 MHz) 兩個頻段。 第5圖為本發明天線輻射金屬片之其他實施例結構 圖。在實施例（a)圖中該輻射金屬片具有一狹縫5丨由該輻 射金屬片之一邊緣延伸至該輻射金屬片之内部，使該輻射 金屬片形成該較長56及該較短57之電流路徑，分別用於產 生該天線i之第一（低頻）41及第二（高頻）4 2操作模態；在 (b)圖中4狹縫51具有一第一支路狹縫511及一第二支路狹 縫512 \該狹縫51及該第二支路狹縫512用於產生該較短之 電流路徑57，而該三狹縫51，511及512則用於產生該較長

200414603 五、發明說明（5) 之電流路徑5 6 ;而在（c )圖中該輻射金屬片則具有兩狹縫 5 1及52，該狹縫5 1用於產生該較短之電流路徑57，而該兩 狹縫5 1及52則用於產生該較長之電流路徑56。 第6圖為本發明天線短路金屬線6 1之其他實施例結構 圖。在實施例（a)圖中，該短路金屬線6 1為一樓梯狀，具 有三個約為9 0度之折彎，在（b)圖中則為一由饋入點6 2往 右延伸之垂直婉蜒路徑，而在（c)圖中則為一由饋入點6 2 往下延伸的水平蜿蜒路徑。 以上說明中所述之實施例僅為說明本發明之原理及其 功效，而非限制本發明。因此，習於此技術之人士可在不 違背本發明之精神對上述實施例進行修改及變化。本發明 之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

第11頁 200414603 圖式簡單說明 第圖第第 構 結 之 緣 上 面 地 接一 於 置 例 施 實一 線 天 明 發 本 為 圖 之 面 平 為 gm 展 臂 屬 金 射 輻 J5I 之 例 施 實 结卩一 面 彳線 J天 之明 圖 1發 第本 為為 圖圖 圖 構 結第 圖 果 結 測 量 驗 實 失 損 回 返 之 例 施 實一 線 天 明 發 本 為 圖 圖圖 構構 結結 例例 施施 實實 他他 其其 片線 屬屬 金金 射路 輻短 之之 線線 天天 明明 發發 本本 為為 圖圖 5 6 第第 明 說 # 符 件 元 例 施 實 1 線 天 形 F 倒 之 明 發 本

11 IX

11 oo 1X 1X 1X 2 2 3 3 3 4 11 11 11 11 11 11 占 占占 金金金"!面!!.1同 長短縫入路地 較較狹α饋；2短接h 輻輻 短接 饋 臂片 子子 之之 圖 構 結 之 面 平 為 af、 am 展 臂 屬片片 金屬屬 射金金 輻射射 J3I Juw— 線 屬 線 轴

第12頁 200414603 圖式簡單說明 1 4 1 :中心導線 1 4 2 :外層接地導體 15 保 麗龍（f 〇 a m ) 或 塑 膠 16 較 長之電流 路 徑 17 較 短之電流 路 徑 41 : 第 一（低頻） 操 作 模 態 42 : 第 二（南頻） 操 作 模 態 51 :狹縫 5 1 1 :第一支路狹縫 5 1 2 :第二支路狹縫 5 2 :狹縫 5 6 :較長之電流路徑 5 7 :較短之電流路徑 61 :短路金屬線 6 2 :饋入點

第13頁

Claims (1)

1. 200414603 六、申請專利範圍 1. 一種倒F形天線，包含： 一輻射金屬臂，由一個具有至少一狹縫的輻射金屬片捲 成一柱狀結構而形成，該狹縫由該輻射金屬片之一邊 緣延伸至該輻射金屬片之内部，使該輻射金屬片形成 一較長及一較短之電流路徑，分別用於產生該天線之 第一（低頻）及第二（高頻）操作模態； 一接地面，包含一短路點及一接地點； 一短路金屬線，具有一饋入點，且該短路金屬線一端連 接至該輻射金屬臂，另一端則連接至該接地面之短路 點；及 一饋入同軸線，用以傳輸訊號，該同軸線具有一中心導 線及一外層接地導體，該中心導線連接至該短路金屬 線之饋入點，而該外層接地導體則連接至該接地面之 接地點。 2. 如申請專利範圍第1項之倒F形天線，其中該較長電流路 徑之長度接近該第一（低頻）操作模態共振頻率的1 / 4波 長，而該較短電流路徑之長度則接近該第二（高頻）操作 模態共振頻率的1 / 4波長。 3 ·如申請專利範圍第1項之倒F形天線，其中該輻射金屬臂 以印刷或蝕刻技術形成在一軟性印刷電路板上，再捲成 一柱狀結構而形成。

   200414603

   第15頁