CN101093913A - 立体天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种立体天线结构，适于内建在电子装置之中，其包括垂直金属片、环形金属片以及接地金属片。垂直金属片用以产生垂直电流。此外，环形金属片的一末端连接至垂直金属片，且环形金属片环绕于垂直金属片的一侧，用以产生与垂直电流产生全向性辐射场形的水平环状电流。环形金属片具有馈送点，其适于电性连接至信号源。另外，接地金属片的一末端连接至垂直金属片，且环形金属片连接至垂直金属片的末端与接地金属片连接至垂直金属片的末端之间存在一距离。接地金属片的另一末端具有一短路点，且短路点靠拢于馈送点，并适于电性连接至接地端。此立体天线结构可提供良好的通讯效果及稳定的通讯品质。

Description

立体天线结构

技术领域

本发明是有关于一种天线(antenna)，且特别是有关于一种内建于电子装置(electronic apparatus)中的立体天线结构(three-dimensional antenna structure)。

背景技术

随着通讯科技的精进，通讯技术在科技产品的应用上亦日益增加，使得相关的通讯产品日趋多样化，而且近年来消费者对通讯产品的功能要求越来越高，所以许多具有不同设计和功能的通讯产品不断被提出，具有无线通讯的计算机网络产品更是近来的热门趋势。就通讯产品而言，其设计上重要的关键即为天线的设计，因为天线设计品质的良好与否将影响通讯的品质。

一般而言，为了达到天线的水平面全向性，以接收来自各方向的信号，或将信号发送至各个方向，天线通常具有较高的高度，以致于让天线采用外露式的设计。常见的非内藏式天线包括单极天线(monopole antenna)、螺旋天线(helix antenna)及印刷偶极天线(printed dipole antenna)等。然而，为了降低天线的高度或将天线隐藏起来，内藏式天线大多采用平面化的设计。常见的内藏式天线包括微带天线(microstrip antenna)及平面倒F天线(planarinverted F antenna，以下简称PIFA)等。

图1A为现有的一种微带天线的示意图。请参考图1A，微带天线100包括一辐射金属片(radiating patch)110、一馈送同轴电缆(feedcoaxial cable)120、及一接地面(ground plane)130。馈送同轴电缆120的内部核心导线(inner core conductor)的一末端连接至辐射金属片110的一馈送点112，使得辐射金属片110通过由馈送同轴电缆120而连接至一信号源。此外，馈送同轴电缆120的外部屏蔽导体(outer shield conductor)的一末端更连接至接地面130。

图1B为图1A的微带天线其辐射场形的示意图。请参考同时图1A及1B，当微带天线100接收或发送信号时，由于微带天线100的辐射场形为垂向辐射(broadside radiation)(如图1B)，因此微带天线100的具有良好收发信号的区域仅局限于某一区域。更详细地来说，微带天线100的垂直上方是属于较为良好的收发信号区域，而微带天线100的四周就属于较差的收发信号区域。

发明内容

本发明目的是提供一种立体天线结构，用以提供良好的通讯效果及稳定的通讯品质。

为达上述或是其它目的，本发明提出一种立体天线结构，其适于内建在电子装置之中。此立体天线结构包括垂直金属片、环形金属片以及接地金属片。其中，垂直金属片用以产生垂直电流。此外，环形金属片的一末端连接至垂直金属片，且环形金属片环绕于垂直金属片的一侧，用以产生一环状电流，其与垂直电流产生一全向性辐射场形。环形金属片具有一馈送点(feed point)，其适于电性连接至一信号源。另外，接地金属片的一末端连接至垂直金属片，且环形金属片连接至垂直金属片的一末端与接地金属片连接至垂直金属片的一末端之间存在一第一距离。接地金属片的另一末端具有一短路点(shorting point)，且短路点靠拢于馈送点，并适于电性连接至一接地端。

在本发明的一实施例中，远离环形金属片连接至垂直金属片一末端的另一末端与垂直金属片之间存在一第二距离。

在本发明的一实施例中，远离环形金属片连接至垂直金属片一末端的另一末端具有一加宽部，且加宽部的宽度大于环形金属片的其余部分的宽度。

在本发明的一实施例中，垂直金属片、环形金属片及接地金属片是加工自同一材料金属片。

在本发明的一实施例中，立体天线结构更包括一固定金属片，其一侧连接至垂直金属片，并适于固定至一载体上。

在本发明的一实施例中，固定金属片更电性连接至接地端。

在本发明的一实施例中，垂直金属片、环形金属片、接地金属片及固定金属片是加工自同一材料金属片。

在本发明的一实施例中，馈送点通过由连接至一同轴电缆的内部核心导线的一末端来电性连接至一信号源，而短路点是通过由连接至同轴电缆的环绕内部核心导线的一外部屏蔽导体的一末端来电性连接至一接地端。

在本发明的一实施例中，馈送点及短路点之间存在一第三距离，其实质上等于同轴电缆的内部核心导线暴露于外部屏蔽导体以外的长度，并使得馈送点及短路点之间的等效电阻值实质上等于一预设电阻值。

在本发明的一实施例中，预设电阻值为50欧姆。

本发明的立体天线结构乃是通过由垂直金属片及环形金属片所分别产生的垂直电流及环状电流来产生全向性的辐射场形，故可提供良好的通讯效果及稳定的通讯品质。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1A为现有的一种微带天线的示意图；

图1B为图1A的微带天线其辐射场形的示意图；

图2A为本发明的一实施例的一种立体天线结构的示意图；

图2B为图2A的立体天线结构其辐射场形的示意图；

图3为图2A的馈送点及短路点连接于同轴电缆的示意图。

100：微带天线

110：辐射金属片

112：馈送点

120：馈送同轴电缆

130：接地面

200：立体天线结构

210：垂直金属片

220：环形金属片

222、224、232、234：末端

224a：加宽部

226：馈送点

230：接地金属片

236：短路点

240：固定金属片

A：同轴电缆

A1：内部核心导线

A2：外部屏蔽导体

A3：绝缘层

A4：保护层

C：载体

S：信号源

D1：第一距离

D2：第二距离

D3：第三距离

具体实施方式

图2A为本发明的一实施例的一种立体天线结构的示意图。请参考图2A，本实施例的立体天线结构200适于内建在电子装置之中，以接收或发送电子信号。立体天线结构200包括一垂直金属片210、一环形金属片220及一接地金属片230。

垂直金属片210用以产生垂直电流。在本实施例中，垂直金属片210可固定于一载体C上，此载体C例如是电子装置中的一电路板。此外，垂直金属片210可以焊接、贴附或是插置等方式固定于载体C上。

环形金属片220环绕于垂直金属片210的一侧。环形金属片220的一末端222连接至垂直金属片210，而环形金属片220的另一末端224是位于远离环形金属片220连接至垂直金属片210的末端222的地方，且末端224与垂直金属片210之间会存在着一第二距离D2。此外，环形金属片220具有一馈送点226，且馈送点226适于电性连接至一信号源S。在本实施例中，环形金属片220的末端224更可具有一加宽部224a，且加宽部224a的宽度大于环形金属片220的其余部分的宽度。

接地金属片230的一末端232连接至垂直金属片210，且环形金属片220连接至垂直金属片210的末端222与接地金属片230连接至垂直金属片210的末端232之间，存在着第一距离D1。此外，接地金属片230的另一末端234具有一短路点236，且短路点236靠拢于馈送点226，并适于电性连接至一接地端。

在本实施例中，馈送点226与短路点236可通过由一同轴电缆A(如图3所示)，以分别电性连接至信号源S及接地端，且馈送点226与短路点236之间存在着一第三距离D3。

图3为图2A的馈送点及短路点连接于同轴电缆的示意图。请同时参考图2A及图3，同轴电缆A具有一内部核心导线A1、一外部屏蔽导体A2、一绝缘层A3及一保护层A4。外部屏蔽导体A2环绕内部核心导线A1，而绝缘层A3配置于内部核心导线A1及外部屏蔽导体A2之间，且保护层A4包覆住外部屏蔽导体A2。

环状金属片220的馈送点226即是连接至内部核心导线A1的一末端，以电性连接至信号源S。此外，接地金属片220的短路点236则是连接至外部屏蔽导体A2的一末端，以电性连接至接地端。

值得注意的是，一部分的内部核心导线A1会暴露于外部屏蔽导体A2以外，且暴露于外部屏蔽导体A2以外的内部核心导线A1长度大致上会等于第三距离D3，并且使馈送点226与短路点236之间的等效电阻实质上等于一预设电阻值。在本实施例中，此预设电阻值为信号传输的一般标准规格，即为50欧姆。

图2B为图2A的立体天线结构其辐射场形的示意图。请同时参考图2A及图2B，当立体天线结构200运作时，环形金属片220会产生一水平的环状电流，而此水平的环状电流会与垂直金属片210所产生的垂直电流作用产生一全向性辐射场形(如图2B图)。相较于现有的微带天线所具有的垂向辐射的辐射场形(如图1B图)而言，立体天线结构200的全向性辐射场形提供较大的收发信号范围，因此本实施例的立体天线结构200具有较良好的通讯效果及较稳定的通讯品质。

在本实施例中，更可通过由改变末端222与末端232之间的第一距离D1、末端224与垂直金属片210之间的第二距离D2、或末端224的加宽部224a的宽度，来调整立体天线结构200的辐射场形，以获得良好的收发信号效果。此外，同时水平移动馈送点226以及短路点236的位置，也可以达到调整立体天线结构200辐射场形的目的。另外，更可通过由改变环形金属片220的长度来调整立体天线结构200所收发的信号频率。

在本实施例中，垂直金属片210、环形金属片220及接地金属片230可从同一材料金属片加工而形成。也就是说，垂直金属片210、环形金属片220及接地金属片230可为一体成型，而不需再使用焊接、锁附或贴合等方式将垂直金属片210、环形金属片220及接地金属片230相互连接在一起，故可节省立体天线结构200的制作成本。

请再参考图2A，为了让立体天线结构200能够稳固地固定于载体C上，立体天线结构200更可包括一固定金属片240，其一侧连接至垂直金属片210。固定金属片240可与垂直金属片210、环形金属片220及接地金属片230从同一材料金属片加工而形成。因此，立体天线结构200可通过由固定金属片240而稳固地固定于载体C上。在本实施例中，固定金属片240更可以焊接、贴合或锁附等方式固定于载体C上。当固定金属片240电性连接至接地端时，固定金属片240更可作为立体天线结构200的一辅助接地端。

综上所述，本发明的立体天线结构乃是利用垂直金属片所产生的垂直电流，与环形金属片所产生的水平环状电流作用以形成全向性的辐射场形，用以提供较大的收发信号范围，因而具有良好的通讯效果及稳定的通讯品质。

除此之外，当本发明的立体天线结构配设于一电子装置时，由于立体天线结构的接地金属片不需与电子装置的接地端连接，因此立体天线结构在电子装置中的配设位置可作弹性地调整。

虽然本发明已以一实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种立体天线结构，适于内建在一电子装置之中，其特征在于，该立体天线结构包括：

一垂直金属片，用以产生一垂直电流；

一环形金属片，其一末端连接至该垂直金属片，并环绕于该垂直金属片的一侧，用以产生一环状电流，其与该垂直电流产生一全向性辐射场形，且该环形金属片具有一馈送点，其适于电性连接至一信号源；以及

一接地金属片，其一末端连接至该垂直金属片，且该环形金属片的该末端与该接地金属片的该末端之间存在一第一距离，而该接地金属片的另一末端具有一短路点，其靠拢于该馈送点，并适于电性连接至一接地端。

2.如权利要求1所述的立体天线结构，其特征在于，所述该环形金属片的远离该末端的另一末端与该垂直金属片之间存在一第二距离。

3.如权利要求1所述的立体天线结构，其特征在于，所述该环形金属片的远离该末端的另一末端具有一加宽部，其宽度大于该环形金属片的其余部分的宽度。

4.如权利要求1所述的立体天线结构，其特征在于，所述该垂直金属片、该环形金属片及该接地金属片是加工自同一材料金属片。

5.如权利要求1所述的立体天线结构，其特征在于，更包括：

一固定金属片，其一侧连接至该垂直金属片，并适于固定至一载体上。

6.如权利要求5所述的立体天线结构，其特征在于，所述该固定金属片电性连接至该接地端。

7.如权利要求5所述的立体天线结构，其特征在于，所述该垂直金属片、环形金属片、接地金属片及固定金属片是加工自同一材料金属片。

8.如权利要求1所述的立体天线结构，其特征在于，所述该馈送点通过由连接至一同轴电缆的一内部核心导线的一末端来电性连接至一信号源，而该短路点是通过由连接至该同轴电缆的环绕该内部核心导线的一外部屏蔽导体的一末端来电性连接至一接地端。

9.如权利要求8所述的立体天线结构，其特征在于，所述该馈送点及该短路点之间存在一第三距离，其实质上等于该同轴电缆的该内部核心导线暴露于该外部屏蔽导体以外的长度，并使得该馈送点及该短路点之间的等效电阻值实质上等于一预设电阻值。

10.如权利要求9所述的立体天线结构，其特征在于，所述该预设电阻值为50欧姆。

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