專利名稱：單極天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單極天線系統(tǒng)，尤其是一種內(nèi)建于移動通信裝 置中的單極天線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分迅猛，是由于基礎(chǔ)半導(dǎo)體工業(yè)及數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，因而帶動通信產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。通信產(chǎn) 業(yè)的三大新興領(lǐng)域移動通信、衛(wèi)星通信以及光纖通信而言，又以移 動通信與個人最息息相關(guān)。隨著通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，應(yīng)用于無線 通信產(chǎn)業(yè)的天線需求也日趨多樣化。無線傳輸功能成為便攜式移動通信裝置的必要設(shè)備，而在產(chǎn)品走 向輕薄短小的趨勢下，如何在有限的空間內(nèi)設(shè)計出適合產(chǎn)品規(guī)格要 求的天線，往往成為影響通信質(zhì)量非常關(guān)鍵的因素。但無論是哪一 類的產(chǎn)品，隱藏式天線都滿足了美觀以及外型設(shè)計靈活等需求，因 此隱藏式天線已有領(lǐng)先外露型天線的趨勢。目前最常見的天線種類包括有以繞線的陶瓷棒以及 PIFA(Planar Inverted F Antenna)天線等。其中，繞線的陶資棒是 通過增加介質(zhì)的介電常數(shù)來減小天線尺寸，或是在主機(jī)板邊緣做一 個環(huán)繞的天線。圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中的移動通信裝置電路板內(nèi)含的PIFA天線 結(jié)構(gòu)示意圖。移動通信裝置電路1包括PIFA天線10、電路板12、 及揚(yáng)聲器(Speaker) 15 。其中，PIFA天線10包括支撐結(jié)構(gòu) (Support) 100、饋線102及天線饋線104;饋線102沿支撐結(jié)構(gòu)100 部分周邊環(huán)繞并貼附于其上，天線饋線104貼附于支撐結(jié)構(gòu)100部 分表面上與饋線102相連接，支撐結(jié)構(gòu)100亦可延伸以用于固定揚(yáng)聲器15,而支撐結(jié)構(gòu)100與電路板12之間也可由天線饋線104加以 固定。雖然，PIFA天線IO的操作長度只有四分之一操作波長，而且在 其架構(gòu)中已經(jīng)包含有接地金屬面，可以降低對模塊中接地金屬面的 敏感度，又因?yàn)槠渲谱鞒杀镜?，而且支撐結(jié)構(gòu)IOO可以直接與電路 板12焊接在一起，所以非常適合用在移動通信裝置中。但其支撐結(jié) 構(gòu)100占有一定的厚度，在移動通信裝置需提供多頻帶服務(wù)的前提 下， 一般支撐結(jié)構(gòu)100高度至少需有7mm，在此高度下移動通信裝置 可大致提供900MHz、 1800 MHz、 1900 MHz及2100 MHz等頻帶信號， 若移動通信裝置希望提供850MHz頻帶的服務(wù)，則支撐結(jié)構(gòu)的高度需 要增加至8 mm或9 mm以上，對于現(xiàn)今移動通信裝置薄型化是一大 阻礙。許多廠商嘗試減小天線尺寸；但是，前者(繞線的陶瓷棒)需要較 大的內(nèi)部空間，后者(PIFA天線)則由于天線與主機(jī)板的接地之間的 間距問題，難以實(shí)現(xiàn)移動通信裝置輕薄短小的趨勢。因此，本發(fā)明 提供一種單極天線系統(tǒng)的設(shè)計，不需占有太多的內(nèi)置空間，使內(nèi)置 天線的尺寸可以縮小，以實(shí)現(xiàn)移動通信裝置輕薄短小的目的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種單極天線系統(tǒng)，應(yīng)用于移動通信裝置 的接收天線中，不占有太多的內(nèi)置空間，使內(nèi)置天線的尺寸可以縮 小，以實(shí)現(xiàn)移動通信裝置輕薄短小的目并內(nèi)置于手機(jī)中。本發(fā)明公開了一種單極天線系統(tǒng)，內(nèi)置于移動通信裝置中，包括 共振器，由柱狀金屬線繞成的具有開口的矩形，具有第一共振路徑 與第二共振路徑，其中，第一共振路徑用于接收較高頻帶的信號， 第二共振路徑用于接收較低頻帶的信號；第一轉(zhuǎn)接頭，連接于第一 共振路徑與第二共振路徑交界處，作為能量饋出的裝置；以及第二轉(zhuǎn)接頭，固定于移動通信裝置的電路板上，用于連接該第一轉(zhuǎn)接頭。 其中，第一轉(zhuǎn)接頭將第一共振路徑與第二共振路徑所接收的信號饋入第二轉(zhuǎn)接頭，再傳輸至移動通信裝置的射頻電路前端。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的移動通信裝置電路板內(nèi)含的PIFA天線的結(jié) 構(gòu)示意圖；圖2A為根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例的單極天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2B為根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例的移動通信系統(tǒng)電路板含 單極天線系統(tǒng)的示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例的天線系統(tǒng)頻率與駐波比 的波形圖。附圖標(biāo)記"i兌明1移動通信裝置電路10 PIFA天線12電路板15揚(yáng)聲器100支撐結(jié)構(gòu)102饋線104天線饋線2單極天線22矩形共振器24第一轉(zhuǎn)接頭220第一共振路徑222第二共振路徑3移動通信裝置電路板30第二轉(zhuǎn)接頭具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種羊極天線系統(tǒng)設(shè)計，特別是應(yīng)用在移動通信裝置 的接收天線中，不需占有太多的內(nèi)置空間，使內(nèi)置天線的尺寸可以 縮小，以實(shí)現(xiàn)移動通信裝置輕薄短小的目的，并使天線內(nèi)置于移動 通信裝置中。請同時參照圖2A與圖2B,圖2A為根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施 例的單極天線的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2B為根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例 的單極天線系統(tǒng)與移動通信系統(tǒng)電路板的示意圖。單極天線2是由 一圓柱形的金屬銅所制成，具有矩形共振器22與第一轉(zhuǎn)接頭24，移 動通信裝置電路板3上具有第二轉(zhuǎn)接頭30與微帶線 32(microstrip)，用于連接單極天線2中的第一轉(zhuǎn)接頭24,并固定 在移動通信裝置電路板3的一端。在單極天線系統(tǒng)中，矩形共振器22又可分為兩部分，分別是第 一共振路徑220與第二共振路徑222;其中，第一共振路徑220用于 接收較高頻帶的信號，本實(shí)施例中可接收從1710MHz至2170MHz頻 帶之間的信號；第二共振路徑222用于接收較低頻帶的信號，本實(shí) 施例中可接收從824MHz至960MHz頻帶之間的信號。另外，在此實(shí) 施例中，第一共振路徑220與第二共振路徑222的長度約為所接收 的共振頻率所對應(yīng)的波長的四分之一。另外，第一轉(zhuǎn)接頭24連接于第一共振路徑220與第二共振路徑 222交界處，為L型的轉(zhuǎn)接頭，以便于連接第二轉(zhuǎn)接頭30,作為能 量饋出的裝置，將第一共振路徑220與第二共振路徑222所接收的 信號，饋入與移動通信裝置的射頻前端電路相互連接的第二轉(zhuǎn)接頭 30，第二轉(zhuǎn)接頭30又連接微帶線32，并將信號輸入移動通信裝置的 射頻電路前端。依照上文所述，本發(fā)明的矩形共振器22的長、寬分別為10mm 與52mm，具有一個2mm寬的開口，所占的二維面積為10x52 = 520 (mm)，柱狀金屬線的直徑為1. 6mm，第一轉(zhuǎn)接頭24總長度為 11.5mm,其中長軸為8mm、短軸為3. 5mm，另夕卜，共振器22距離電路板3的長度為10mm。本實(shí)施例中的單極天線雖使用圓柱形的金屬銅制成，但并不僅限 于此，只要導(dǎo)電性能良好、電阻率低的金屬材料，如銀、銅或鋁等 均可作為天線的材質(zhì)；同樣地，第一轉(zhuǎn)接頭及第二轉(zhuǎn)接頭亦可使用 上述的導(dǎo)電金屬材料制作；此外，所用的金屬線直徑及共振器的面 積是與移動通信裝置的射頻電路前端互相配合，所以必須針對不同 的電路來設(shè)計單極天線的金屬線直徑及共振器面積。本發(fā)明不限于 此實(shí)施例，僅以此較佳實(shí)施例表示，其中銅線的直徑可進(jìn)一步縮小 或放大，直徑范圍從0. 8mm至2. Omm,而其共振器的長、寬可根據(jù)需 要接收的頻帶范圍的不同而有所變化。圖3為本發(fā)明的一個具體實(shí)施例的天線系統(tǒng)頻率與駐波比的波 形圖。圖中所示為單極天線系統(tǒng)所接收的頻率與駐波比的相對關(guān)系， 在圖中所取樣的8個點(diǎn)表征此天線系統(tǒng)在工作頻率上的駐波比，如 圖中所顯示點(diǎn)1所在的工作頻率為824MHz，駐波比值為2. 0867;點(diǎn) 2所在的工作頻率為960MHz,駐波比^直為1. 7403;點(diǎn)3所在的工作 頻率為1710MHz,駐波比值為2.6254;點(diǎn)4所在的工作頻率為 1880匪z,駐波比值為1.3908;點(diǎn)5所在的工作頻率為1930MHz，駐 波比值為1.8463;點(diǎn)6所在的工作頻率為1990MHz,駐波比值為 2. 2325;點(diǎn)7所在的工作頻率為2010MHz,駐波比值為2. 2900;點(diǎn)8 所在的工作頻率為2170MHz,駐波比值為2.8496。由上述所取的8個取樣點(diǎn)可以知道，本發(fā)明的單極天線系統(tǒng)可以 使移動通信裝備接收的信號覆蓋GSM850/900 /1800/1900以及 UMTS850/1900/2100,并且其天線的損耗值均不大。本發(fā)明的單極天線系統(tǒng)，架設(shè)在移動通信裝置電路板的一端，可 有效覆蓋多個頻帶范圍，又不同于現(xiàn)有技術(shù)中的PIFA天線架構(gòu)，需 加裝一個支撐結(jié)構(gòu)，因此可有效降低移動通信裝置的整體高度，以 實(shí)現(xiàn)天線內(nèi)置于行動通訊裝置中，且又可維持行移動通信裝置輕薄 短小的目的。本發(fā)明雖以較佳實(shí)例說明如上，但是其并非用來限定本發(fā)明精神與發(fā)明實(shí)體僅止于上述實(shí)施例。對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，很容易 了解并利用其它組件或方式來產(chǎn)生相同的功效。所以，在不脫離本 發(fā)明之精神與范圍內(nèi)所作的修改，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種單極天線系統(tǒng)，用于內(nèi)置于移動通信裝置中，該單極天線系統(tǒng)包括共振器，該共振器是由一柱狀金屬線繞成的具有開口的矩形，具有第一共振路徑與第二共振路徑，其中，該第一共振路徑用于接收較高頻帶的信號，該第二共振路徑用于接收較低頻帶的信號；第一轉(zhuǎn)接頭，連接于該第一共振路徑與該第二共振路徑交界處，作為能量饋出的裝置；以及第二轉(zhuǎn)接頭，固定于該移動通信裝置的電路板上，用于連接該第一轉(zhuǎn)接頭，其中，該第一轉(zhuǎn)接頭將該第一共振路徑與該第二共振路徑所接收的信號饋入該第二轉(zhuǎn)接頭，再傳輸至該移動通信裝置的射頻電路前端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單極天線系統(tǒng)，其中，該金屬線材質(zhì) 為銅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單極天線系統(tǒng)，其中，該第一共振路徑 的長度為所接收的頻帶所對應(yīng)的波長的四分之一 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單極天線系統(tǒng)，其中，該第二共振路徑 的長度為所接收的頻帶所對應(yīng)的波長的四分之一。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單極天線系統(tǒng)，其中，該第一轉(zhuǎn)接頭或 該第二轉(zhuǎn)接頭是由銅制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單極天線系統(tǒng)，其中，該移動通信裝置 為移動電話。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單極天線系統(tǒng)，其中，該移動通信裝 置為個人數(shù)字助理(PDA)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單極天線系統(tǒng)，其中，該柱狀金屬線 的直4圣范圍為0.8mm至2.0mm。
9. 一種移動通信裝置的天線系統(tǒng)，包括 單極天線系統(tǒng)，該單極天線系統(tǒng)包括共振器、第一轉(zhuǎn)接頭與第二轉(zhuǎn)接頭，其中，該共振器是由金屬線制成的具有開口的矩形，具 有第一共振路徑與一第二共振路徑，該第一轉(zhuǎn)接頭連接于該第一共 振路徑與該第二共振路徑交界處，將該第 一共振路徑與該第二共振路徑所接收的信號饋入該第二轉(zhuǎn)接頭；以及射頻電路及其匹配電路，用于補(bǔ)償該單極天線系統(tǒng)的損耗，并 處理該單極天線系統(tǒng)所接收的該信號。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的移動通信裝置的天線系統(tǒng)，其中，該 第一共振路徑是用于接收較高頻帶的信號。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的移動通信裝置的天線系統(tǒng)，其中，該 第二共振路徑是用于接收較低頻帶的信號。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單極天線系統(tǒng)，內(nèi)置于一個移動通信裝置中，包括一個共振器，以柱狀金屬線繞成一個具有開口形狀的矩形，具有一個第一共振路徑和一個第二共振路徑，其中，第一共振路徑是用于接收較高頻帶的信號，第二共振路徑用于接收較低頻帶的信號；一個第一轉(zhuǎn)接頭，連接于第一共振路徑于第二共振路徑交界處，作為能量饋出的裝置；以及一個第二轉(zhuǎn)接頭，固定在移動通信裝置的電路板上，用于連接所述第一轉(zhuǎn)接頭。其中，第一轉(zhuǎn)接頭將第一共振路徑于第二共振路徑所接收的信號饋入第二轉(zhuǎn)接頭，再傳輸?shù)揭苿油ㄐ叛b置的射頻電路前端。
文檔編號H01Q9/04GK101257146SQ20071008449
公開日2008年9月3日 申請日期2007年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日
發(fā)明者曾榮冠, 趙俞婷 申請人:英華達(dá)股份有限公司