CN100438213C - 垂直式倒f型天线 - Google Patents

Abstract

一种用于无线通讯的天线，其连接于一电路基板，该天线包括有一发射体，用来收发射频信号，该发射体与该电路基板的接地面垂直，一馈入端，延伸自该发射体并连接于该电路基板的信号传输端，以用来传输射频信号，以及一接地端，延伸自该发射体并连接于该电路基板的接地面。

Description

垂直式倒F型天线

技术领域

本发明涉及一种用于无线通讯的天线，特别是涉及一种发射体与接地面垂直的垂直式倒F型天线(perpendicularly-oriented inverted Fantenna，POIFA)。

背景技术

在现代的信息生活中，每个人都希望能随时随地方便地取得有用的信息；而无线通讯器材在使用时不需光纤、电缆就能传输信号，无疑是传递信息的极佳途径。随着技术的演进，各种可携式的无线通讯器材，例如移动电话及个人数字助理(PDA)等，其轻巧便利的特性，也已成为现代人重要的信息交流工具。

在无线通讯器材中，用来发射接收无线电波以传递交换无线电数据信号的天线，无疑是最重要的组件之一。尤其是在现代的可携式无线通讯器材中，不仅天线要轻薄短小，设计上尽量不占用机构布局的空间，以配合可携式无线通讯器材体积缩小的趋势，此外随着无线电数据信号中数据集积的程度(有时以单位时间内传输的位数来衡量)增加，天线运作时频带的频宽(bandwidth)也要随之增加。

请参考图1，图1为一现有倒F平板天线10摆设于一电路基板12上的示意图。天线10为一种单频倒F型平板天线(planar inverted F antenna，PIFA)，其连接于电路基板12，天线10包括有一发射体14，用来接收与发射射频信号，一馈入端16，延伸自发射体14并以垂直方式连接于电路基板12的信号传输端18，用来传输射频信号，以及一接地端20，延伸自发射体14并以垂直方式连接于电路基板12的接地面22。天线10为一种单频天线，其运作方式主要是通过发射体14产生的共振特性来传送及接收射频信号，而发射体14的长度可影响传送及接收射频信号的频率范围，而射频信号于天线10与电路基板12的传入与传出的是通过天线10的馈入端16与电路基板12的信号传输端18的连接。

然而现有天线10在应用上有其限制，举例来说，由于天线10置放于电路基板12之上，且发射体14与电路基板12以平行方式摆设，且因为现有天线10的高度并非可任意地缩小，以达到所需的频宽要求，因此馈入端16与接地端20会造成现有天线10增加一额外的高度需求，连带影响天线10的体积，所以当利用天线10来设计薄型移动电话时会令其困难度提高不少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于无线通讯的垂直式倒F型天线，以解决上述问题。

本发明的目的是这样实现的，即提供一种用于无线通讯的天线，其连接于一电路基板，该天线包括有一发射体，用来收发射频信号，该发射体与该电路基板的接地面垂直，且该发射体设置于该电路基板的侧面，并与该电路基板的侧面具有一间距，一馈入端，以弯角自该发射体的侧缘延伸并连接于该电路基板的信号传输端，用来传输射频信号，以及一接地端，以一弯角自该发射体的下侧缘或上侧缘延伸并连接于该电路基板的接地面。

另外，本发明还提供一种用于无线通讯的单频天线，其连接于一印刷电路板，该天线包括有一发射体，设于该印刷电路板的外侧，用来收发射频信号，该发射体与该印刷电路板的接地面垂直，一馈入端，延伸自该发射体的下缘并连接于该印刷电路板的信号传输端，用来传输射频信号，以及一接地端，延伸自该发射体的下缘并连接于该印刷电路板的接地面。

本发明还提供一种垂直式倒F型天线，其连接于一电路基板，该天线包括有：一发射体，用来收发射频信号，该发射体位于该电路基板之上，且与该电路基板的接地面(ground plane)垂直且与该电路基板间具有一间距；一馈入端，自该发射体的侧缘延伸并连接于该电路基板的信号传输端，用来传输射频信号；以及一接地端，自该发射体的下缘延伸并连接该电路基板的接地面，其中延伸的该馈入端和该接地端具有转折形状，使该发射体与该接地面间具有一间距高度，以避免该发射体直接接触该电路基板，该发射体所在的平面与该电路基板接地面垂直。

附图说明

图1为现有倒F平板天线摆设于电路基板上的示意图；

图2为个人数字助理的功能方块示意图；

图3与图4为本发明第一实施例的垂直式倒F型天线示意图；

图5为本发明第二实施例的垂直式倒F型天线示意图；

图6为本发明第三实施例的垂直式倒F型天线示意图。

具体实施方式

请参阅图2，图2为本发明的精神实施于一个人数字助理2的功能方块示意图。个人数字助理2包括一处理模块3，用来主控个人数字助理2的操作，一存储装置4，用来储存个人数字助理2的数据，存储装置4可为各种储存格式的储存媒体，例如CF、SD或MMC等格式的快闪式内存。而为了要实现无线通讯的功能，个人数字助理2另包括一无线通讯模块5，其设有一基频电路6，一射频电路7，以及一天线8。处理模块3可读取存储装置4的数据并进行处理，再将处理过后的电子通讯信号传送至基频电路6，而基频电路6便可将处理模块3传来的电子通讯信号编码为适当的基频信号，再传输至射频电路7，由射频电路7将基频信号调变后以射频的方式通过天线8发射出去；而射频电路7也可通过天线8接收射频信号，将其解调为基频信号，再由基频电路6将其解编为通讯信号后回传至处理模块3，而处理模块3便可将传送过来的电子通讯信号进行处理再储存至存储装置4，便可达到无线通讯传输数据的功能。

而关于本发明的垂直式倒F型天线的应用，请参考图3。图3为本发明第一实施例的垂直式倒F型天线24示意图，天线24连接于一印刷电路板26之上，天线24包括有一发射体28，其安装于印刷电路板26的外侧，用来接收与发射射频信号，一馈入端30，延伸自发射体28连接于印刷电路板26的一信号传输端32，以用来传输射频信号，而信号传输端32可从无线通讯设备的射频电路7接收射频信号再将信号传送至天线24发射出去，或从天线24接收射频信号再将信号传送至无线通讯设备的射频电路7以进行信号解调的工作。天线24另包括一接地端34，延伸自发射体28连接于印刷电路板26上的一接地面36。天线24为一种单频天线，其运作方式主要是通过发射体28产生的共振特性来传送及接收射频信号，而发射体28的长度可影响传送及接收射频信号的频率范围，例如若本发明的天线24为一四分之一波长天线，则发射体28长度即约为所传输的射频信号的四分之一波长。天线24另包括一延伸板38，其延伸自发射体28侧边，其功能为具有电容负载(capacitive loading)的效果，可减少发射体28所需的有效长度，而达到接收相同频率的射频信号，举例而言，在四分之一波长天线中若加入延伸板38，则发射体28的长度便可小于四分之一波长，进而达到节省天线长度的功效。而射频信号于天线24的传入与传出乃经由天线24的馈入端30与印刷电路板26的信号传输端32的连接。

本发明的第一实施例是应用在蓝芽(Blue tooth)技术或是无线局域网络(802.11b)，而其应用频率是介于2400-2483.5MHz。在图3中发射体28与印刷电路板26的接地面36互相垂直，发射体28长度L1约为26mm，宽度d3约为1-6mm，对应于一可为天线24传送或接收无线电信号的频率，且发射体28与印刷电路板26距离d1为0.5-2mm，发射体28与印刷电路板26之间保留间距是为了避免发射体28接触印刷电路板26，而导致短路的情形发生，并且可以通过调整距离d1而获得所需频宽。而馈入端30与接地端34相距的距离d2则约为3.0mm，调整d2的距离则可调整该天线的阻抗匹配。馈入端30与接地端34都延伸于发射体28的下缘且位于发射体28的同侧，与印刷电路板26相连接。而馈入端30与接地端34也可分别连接于发射体28的下缘或上缘，请参阅图4，图4即为一馈入端31连接于发射体28的上缘，而接地端34连接于发射体28的下缘的示意图。图4为馈入端31与接地端34的各种不同摆设变化中的其中一示意图，而馈入端31与接地端34也可连接于发射体28的同侧或异侧，于此便不再绘制其它摆设变化的示意图。

而在本实施例中，由于天线24的发射体28置放于印刷电路板26的外侧，且发射体28与印刷电路板26以垂直方式摆设，故此摆设方式较不会占用印刷电路板26的机构配置空间，可空出发射体28的侧边的印刷电路板26上的组件摆设空间。

请参考图5，图5为本发明第二实施例的垂直式倒F型天线40示意图，第二实施例的组件大抵与第一实施例的组件相同，故图3相关各组件的号码仍继续沿用至图5。天线40连接于印刷电路板26之上，天线40包括有发射体28，其安装于印刷电路板26的外侧，用来接收与发射射频信号，馈入端30，延伸自发射体28连接于印刷电路板26的信号传输端32，用来传输射频信号，以及接地端34，延伸自发射体28连接于印刷电路板26的接地面36。

而第二实施例各组件的作用功能与第一实施例相同，在此便不再详述，不同之处在于第二实施例的馈入端30与接地端34都延伸在发射体28的上缘，而非第一实施例的延伸于发射体28的下缘，故发射体28则不若第一实施例形成于印刷电路板26的外侧上方，而如图5所示位于印刷电路板26的外侧与印刷电路板26侧边相对之处，而发射体28与印刷电路板26也仍然保留一距离d1以避免发射体28接触印刷电路板26，而导致短路的情形发生，并且可以通过调整距离d1而获得所需频宽。而第二实施例的空间布局则可避免因发射体28高度而造成额外增加体积的缺憾。

请参考图6，图6为本发明第三实施例的垂直式倒F型天线42示意图，天线42连接于印刷电路板26之上，天线42包括有发射体28，其安装于印刷电路板26的上侧，用来接收与发射射频信号，一馈入端44，延伸自发射体28连接于印刷电路板26的信号传输端32，用来传输射频信号，以及一接地端46，延伸自发射体28连接于印刷电路板26上的接地面36。

而第三实施例各组件的作用功能与第一实施例相同，在此便不再详述，不同之处在于第三实施例的天线42是全部安装于印刷电路板26的上侧，且馈入端44与接地端46都延伸于发射体28的下缘，但馈入端44与接地端46可具有转折的形状，其各设有一距离为d4的高度，以避免发射体28直接接触印刷电路板26，而导致短路的情形发生，并且可以通过调整距离d1而获得所需频宽。而第三实施例的空间布局也可于印刷电路板26的侧边已无余裕空间时，提供作为空间摆设的另一选择。

与现有技术相比，本发明的天线发射体以垂直方式安装于电路基板的上侧或外侧，而此摆设方式比现有的平面摆设方式更不会占用电路基板的机构配置空间，况且天线的发射体以直立于电路基板的外侧方式摆设可减少因电路基板屏蔽所造成的影响，故若将本发明的天线应用于现今轻薄短小的无线行动通讯设备，实为一可行且优于现有倒F型平板天线的替代方案。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种用于无线通讯的天线，其连接于一电路基板，该天线包括有：

一发射体，用来收发射频信号，该发射体与该电路基板的接地面(ground plane)垂直，且该发射体设置于该电路基板的侧面，并与该电路基板的侧面具有一间距；

一馈入端，以一弯角自该发射体的侧缘延伸并连接于该电路基板的信号传输端，用来传输射频信号；以及

一接地端，以一弯角自该发射体的下侧缘或上侧缘延伸并连接于该电路基板的接地面。

2.如权利要求1所述的天线，其中该发射体安装于该电路基板的外侧上方或侧边相对之处。

3.如权利要求1所述的天线，其中该馈入端与该接地端连接于该发射体的同侧。

4.如权利要求1所述的天线，其中该馈入端与该接地端连接于该发射体的异侧。

5.如权利要求1所述的天线，其另包括一延伸板，自该发射体的侧缘延伸。

6.如权利要求1所述的天线，其中该馈入端自该发射体的上缘延伸。

7.如权利要求1所述的天线，其中该馈入端自该发射体的下缘延伸。

8.如权利要求1所述的天线，其中该天线为一单频天线，且该发射体的长度相当于其所传输的射频信号的四分之一波长。

9.如权利要求1所述的天线，其中该电路基板为一印刷电路板。

10.如权利要求1所述的天线，该天线为一垂直式倒F型天线。

11.一种垂直式倒F型天线，其连接于一电路基板，该天线包括有：

一发射体，用来收发射频信号，该发射体位于该电路基板之上，且与该电路基板间具有一间距；

一馈入端，自该发射体的下缘延伸并连接于该电路基板的信号传输端，用来传输射频信号；以及

一接地端，自该发射体的下缘延伸并连接该电路基板的接地面，

其中延伸的该馈入端和该接地端具有转折形状，使该发射体与该接地面间具有一间距高度，以避免该发射体直接接触该电路基板，该发射体所在的平面与该电路基板接地面垂直。

Images