CN101192711A - 可携式电子装置及其天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可接收或发射无线信号的可携式电子装置及其天线。该可携式电子装置包括一无线信号模块与一天线，天线与无线信号模块电相连。天线包含一螺旋部、一辐射部、以及一基座。该基座包括彼此电隔离的一接地部与一馈入部。该辐射部是位于螺旋部之内，且辐射部连到馈入部，以及螺旋部连到接地部。

Description

可携式电子装置及其天线

技术领域

本发明涉及一种可携式电子装置及其天线，特别是涉及一种多频天线及其应用的可携式电子装置。

背景技术

由于移动通讯产品的普遍，各种移动装置之间的信号传输均利用无线传输，这也造就了天线的发展。尤其是，现代的移动通讯产品讲求的是轻、薄、短、小，因此，天线的结构也随之小型化。

从天线设计的外观演进过程来看，为了搭配电磁波长度的收发天线，从外露式长型天线，发展至轻薄短小特性，还兼具美观特质的隐藏式天线设计。再从应用面角度来看，由于应用面十分广泛，天线设计就必须配合各系统产品形式做整体设计。因此，不论在天线形状尺寸、电气规格及制造过程中皆充满变化，使得天线种类繁多，形成少量多样的型态。但不论天线外观、尺寸及材质的演进过程如何改变，通讯产品天线设计过程中，不能牺牲掉天线最基本也是最重要的功能，也就是持续提升优异的信号收发品质。

现今的螺旋天线和单极天线其应用大都是单独地使用于电路中，其缺点是无论对于螺旋天线或单极天线而言，都只有单频的效果。此外，虽然目前也有将螺旋天线和单极天线结合的应用，如美国专利公开第2006/0050009A1号(该案主张台湾专利申请第093127158号的国际优先权)，但是由于该现有技术的螺旋天线和单极天线都是由正电馈入，也就是螺旋天线和单极天线都连接到馈入点，连接同一信号线，所以它虽然具有多频的效果，却无接地端短路之故，仍为单一共振故其频宽有限。

发明内容

鉴于现有技术所存在的需要，本发明提供一种可接收或发射无线信号的可携式电子装置及其天线。该可携式电子装置可以是笔记型计算机(laptop)、个人数字助理(PDA)、或手机其中之一，其包括一无线信号模块与一天线，天线与无线信号模块电性相连，例如天线可以系透过一信号线(例如RF缆线)与该无线信号模块电性相连。

该天线包含一螺旋部、一辐射部、以及一基座。基座包括彼此电性隔离之一接地部与一馈入部，例如在该馈入部与该接地部之间设置一第一介电部，且第一介电部可以是选自于一介电材料包括一泡棉、一压克力、一塑料、或一陶瓷至少其中之一。辐射部位于螺旋部之内，且辐射部连到馈入部，以及螺旋部系连到接地部。

在其中之一实施例中，本发明的天线更包括一信号线，该信号线贯穿基座的馈入部并与该幅射部连接。

较佳者，本发明的天线更包含一第二介电部，该第二介电部是位于螺旋部与辐射部之间，以隔开并固定螺旋部与辐射部。其中，该第二介电部是选自于一介电材料包括例如泡棉、压克力、塑料、陶瓷等低介电材料。

再者，本发明的天线更可包含一第三介电部，该第三介电部包覆螺旋部的至少一部分，也就是第三介电部是位于天线的最外面。该第三介电部也可以是选自于一介电材料包括例如泡棉、压克力、塑料、陶瓷等低介电材料。

本发明的螺旋部可以依据不同场形或频段有各种的变化形，例如其可以是片状螺旋部，或者螺旋部的截面可呈圆形、方形、椭圆形、三角形、多角形、或其它类似者。螺旋部的长度，也就是从接地点开始拉直的长度为1/4波长即可，例如为低频(像是2.4GHz)的1/4波长。

相类似地，辐射部也可以依需要而有各种不同的变化形，例如其整体可实质略呈直线、圆锥状、片状、螺旋状、或类似者。当辐射部为片状时，其也可有各种形状，例如方形、三角形或椭圆形等。辐射部的长度，也就是从馈入点开始拉直的长度为1/4波长即可，例如为高频(像是5GHz)的1/4波长。

再者，为了加强天线的效果，本发明的天线可进一步包含一负载部，该负载部是位于螺旋部或辐射部其中之一的端部。

更进一步而言，本发明的螺旋部也是接地部的寄生原件，利用辐射部产生的共振(例如高频)，以耦合能量的方式激发寄生的螺旋部，使寄生的螺旋部产生另一共振(例如低频)，而此被激发的模态能够提供足够的频宽供系统使用。由于此各天线能够同时涵盖多个频段所须求的频宽，再加上设计结构简单、制作成本低廉，因此极具有产业的应用价值。

附图说明

图1为依据本发明的天线而显示其中之一实施例的立体示意图；

图1A为依据图1的实施例而显示其VSWR的实际测量图；

图1B为依据图1的实施例而显示其效能图；

图2为依据本发明的天线而显示其中之一实施例的立体示意图；

图2A为依据图2的实施例而显示其透过信号线连接无线信号模块的设计示意图；

图3A-图5B为依据图1的实施例而显示其增加第二介电部与第三介电部的各种实施例的组装及完成立体示意图；

图6为依据本发明的天线而显示其中另一实施例的立体示意图；

图7为依据本发明的天线而显示其中另一不同实施例的立体示意图；

图7A为依据图7的实施例而显示其回馈损失(return loss)的实际测量图；

图8-图12为依据本发明的天线而显示其它各种不同实施例的立体示意图；

图13A-图13C为本发明的可携式电子装置，其包含有本发明的天线的示意图。

主要元件符号说明

天线1、1a-1k

螺旋部11、11a、11b、11c

辐射部12、12a、12b、12c、12d

基座13、13a、13b  接地部131

馈入部132、132a、132b

信号线20   无线信号模块21

第一介电部133

第二介电部14、14a、14b

第三介电部15、15a、15b

固定部151  负载部17-19

可携式电子装置9a-9c

具体实施方式

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

请参考图1，本发明的天线1包含一螺旋部11、一辐射部12、以及一基座13。该基座13包括一接地部131与一馈入部132，且接地部131与馈入部132彼此相隔离，例如基座13可以是多层电路板，利用不同层电性连接以达成隔离接地部131与馈入部132。

或者在另一实施例中，基座13无需是多层电路板，而在接地部131与馈入部132之间设置一第一介电部133，第三介电部133可以是选自于一介电材料，例如包括一泡棉、一压克力、一塑料、或一陶瓷至少其中之一的低介电材料，由此使接地部131与馈入部132彼此互相电性隔离。

辐射部11是位于螺旋部12之内，且辐射部12连到馈入部132，以及螺旋部11连到接地部131。举例而言，辐射部12产生的共振为高频(例如5GHz)，而螺旋部11产生的共振为低频(例如2.4GHz)。

其中：表1为依据图1的实施例而显示其在x-y平面的平均增益值。

频段	平均增益
		2400(MHz)	-1.06(dB)
2450(MHz)	-1.23(dB)
		2500(MHz)	-1.95(dB)
4900(MHz)	-3.23(dB)
		5150(MHz)	-2.58(dB)
5250(MHz)	-2.78(dB)
		5350(MHz)	-2.93(dB)
5470(MHz)	-2.82(dB)
		5647.5(MHz)	-2.84(dB)
5825(MHz)	-3.32(dB)
		5875(MHz)	-3.48(dB)

图1A为依据上述图1的实施例，显示其效能与电压驻波比(VoltageStanding Wave Ratio，VSWR)的实际测量图。由图1A可明显看出，本发明的天线1无论在低频或在高频时的电压驻波比都很好。此外，请参考表1，其为依据图1的实施例，显示其在x-y平面的平均增益值。由表1可得，本发明的天线，其在2.4GHz的频段，平均增益值都大于-2.0dB，明显地高于业界需求的-4.0dB；而且在5.0GHz附近的频段，平均增益值亦都大于-3.5dB，亦明显地高于业界需求的-5.0dB。再者，由图1B所示的效能图，亦明显地显示效能都在50％以上。

请同时参考图2与图2A，天线1a更包括一信号线20，信号线20可连到无线信号模块21，例如WLAN无线信号模块，通过无线信号模块21处理天线1a接收或发射的无线信号。在本实施例中，信号线20贯穿基座13a的馈入部132a并与该幅射部连接，亦即辐射部12与信号线20相连的馈入点F就位于馈入部132a。换言之，螺旋部11连到接地(负极)，而辐射部12直接连到信号线20(正极)。在本实施例中，螺旋部11与基座13a连接形成接地，例如，该基座13a可以是金属，以使天线1a成本更为低廉。

再者，基座13或13a还可被折迭成各种形状，以符合实际组装到其它装置(例如笔记型计算机)的需求，也或者仅在基座13或13a的表面涂覆黏着剂，直接将天线1或1a贴附到其它装置。

在一较佳实施例中，请参考图3A，本发明的天线1b更包含一第二介电部14，该第二介电部14位于螺旋部11与辐射部12之间，以隔开并固定螺旋部11与辐射部12。其中，该第二介电部14选自于一介电材料，例如泡棉、压克力、塑料、陶瓷、或其它类似者等的低介电材料。

再者，天线1b更可包含一第三介电部15，该第三介电部15包覆螺旋部11的至少一部分，也就是第三介电部15位于天线1b的最外面。该第三介电部15也可以是选自于一介电材料，例如泡棉、压克力、塑料、陶瓷等或其它类似者的低介电材料。

请同时参考图4A与4B及图5A与5B，第二介电部14a、14b与第三介电部15a、15b的尺寸也可随不同设计而有各种变化，例如图4A与4B所示即为第三介电部15a恰可完全包覆螺旋部11，且更多包含一固定部151，可供锁附螺丝或其它类似者，将天线1c组装到其它应用装置(例如笔记型计算机)。

请参考图6，不同于图1所示的信号线20的连接方式，图6的实施例显示的是将信号线20连到基座13b的另一侧，也就是利用基座13b的不同设计，可使辐射部12的馈入点F位在基座13b的另一面。本发明的图式并非用以限制本发明，相对地，其用以说明本发明的可能实施例。

请参考图7，在本发明的一实施例，螺旋部11a可以是片状螺旋部，例如宽度W为3.85mm，两螺旋之间的间隔S为3.4mm，两螺旋中点之间的间距P为3.4mm。图7A依据图7的实施例，实际测量回馈损失(return loss)的图例，从图7A的实际测量图中，可明显地看出本发明图7的实施例的天线1f，其回馈损失在2.4GHz与5GHz附近明显地非常低，也就是能量损失很少。

此外，本发明的螺旋部可以依据不同场形或频段有各种的变化形，例如其可以是片状螺旋部(如图7所示)，或者螺旋部的截面可呈圆形、方形、椭圆形、三角形、多角形、或其它类似者(图未显示)；实际上可利用金属线缠绕柱状体，只要该柱状体为圆柱状、锥状、长方柱状、椭圆柱状、三角柱状或多角柱状即可达成不同形状的螺旋部，因此未在此多赘述。只要螺旋部的长度，也就是从接地点开始拉直的长度为所需频率的1/4波长即可，例如为低频(像是2.4GHz)的1/4波长。例如，图8所示即为另一螺旋部11b的实施例，也就是螺旋部11b略呈锥状。

相类似地，辐射部也可以依需要而有各种不同的变化形，例如其整体可呈直线(如图1所示)、圆锥状(如图8所示)、片状、螺旋状、或类似者。请参考图9，当辐射部12b为螺旋状时，天线1h可视为由两个螺旋部所组成。当辐射部为片状时，其也可有各种形状，例如方形、三角形或椭圆形等(图未显示)。辐射部的长度，也就是从馈入点开始拉直的长度为所需频率的1/4波长即可，例如为高频(像是5GHz)的1/4波长。

请参考图10到图12，为了加强天线的效果，本发明的天线1i、1j或1k可进一部包含一负载部17、18或19。例如，在图10与图11中，负载部17、18分别位在辐射部17、18的一端，如图10与图11所示，负载部17、18可以有各种不同形状的变化。或者，在图12中，负载部19位于螺旋部11c。换言之，负载部17、18或19可位于螺旋部11c或辐射部12c、12d其中之一的端部，以更有效地激发辐射能量。

综而言之，本发明的螺旋部也是接地部的寄生原件，利用辐射部产生的共振(高频)，以耦合能量的方式激发寄生的螺旋部，使寄生的螺旋部产生另一共振(低频)，而此被激发的模态能够提供足够的频宽供系统使用。由于此等天线能够同时涵盖多个频段所需求的频宽，再加上设计结构简单、制作成本低廉，因此极具有产业的应用价值。

请参考图13A至图13C，本发明的可携式电子装置可以是笔记型计算机(1aptop)9a、个人数字助理(PDA)9c、或手机9b其中之一。可携式电子装置包括一无线信号模块(例如图2A所示的无线信号模块21)与一天线(例如上述的天线1、1a-1k)。为了简化说明，以下将仅以天线1为代表说明，天线1与无线信号模块21电性相连，例如天线1可以通过一信号线20(例如RF缆线)与该无线信号模块20电性相连。这些可携式电子装置9a、9b或9c都分别包含有天线1，因此可通过天线1达成发射或接收无线信号的功能，其中天线1的位置不限于如图13A～图13C所示者，也就是天线1的位置可视可携式电子装置9a、9b或9c的设计而位于不同的位置。

虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，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应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (27)

1.一种天线，其包含：

一基座，其包括彼此互相电性隔离的一接地部与一馈入部；

一螺旋部，与该接地部连接；以及

一辐射部，设置于该螺旋部内，且该辐射部与该馈入部连接。

2.如权利要求1所述的天线，其中该幅射部的形状为选用自包括直线、圆锥状、片状、或螺旋状至少其中之一。

3.如权利要求1所述的天线，更包括一第一介电部设置于该馈入部与该接地部之间。

4.如权利要求3所述的天线，其中该第一介电部选自于一介电材料包括一泡棉、一压克力、一塑料、或一陶瓷至少其中之一。

5.如权利要求1所述的天线，更包括一信号线，该信号线贯穿该基座的馈入部并与该幅射部连接。

6.如权利要求1所述的天线，更包含一第二介电部，该第二介电部位于该螺旋部与该辐射部之间。

7.如权利要求6所述的天线，其中该第二介电部是选自于一介电材料包括一泡棉、一压克力、一塑料、或一陶瓷至少其中之一。

8.如权利要求1所述的天线，更包含一第三介电部，该第三介电部包覆该螺旋部的至少一部分。

9.如权利要求8所述的天线，其中该第三介电部是选自于一介电材料包括一泡棉、一压克力、一塑料、或一陶瓷至少其中之一。

10.如权利要求1所述的天线，其中该螺旋部是片状螺旋线。

11.如权利要求1所述的天线，其中该螺旋部的截面呈圆形、方形、椭圆形、三角形、或多角形其中之一。

12.如权利要求1所述的天线，更包含一负载部设置于该幅射部的一端。

13.如权利要求1所述的天线，更包含一负载部设置于该螺旋部的一端。

14.一种可携式电子装置，是可接收或发射无线信号，包括：

一无线信号模块；以及

一天线，与该无线信号模块电性相连，且该天线包含：

一基座，其包括彼此互相电性隔离的一接地部与一馈入部；

一螺旋部，与该接地部连接；以及

一辐射部，设置于该螺旋部内，且该辐射部与该馈入部连接。

15.如权利要求14所述的可携式电子装置，其中该可携式电子装置为笔记型计算机(laptop)、个人数字助理(PDA)、或手机其中之一。

16.如权利要求14所述的可携式电子装置，其中该天线的该幅射部的形状为选用自包括直线、圆锥状、片状、或螺旋状至少其中之一。

17.如权利要求14所述的可携式电子装置，其中该天线更包括一第一介电部设置于该馈入部与该接地部之间。

18.如权利要求17所述的可携式电子装置，其中该第一介电部选自于一介电材料包括一泡棉、一压克力、一塑料、或一陶瓷至少其中之一。

19.如权利要求14所述的可携式电子装置，其中该天线更包括一信号线，该信号线贯穿该基座的馈入部并与该幅射部连接。

20.如权利要求14所述的可携式电子装置，该天线更包含一第二介电部，该第二介电部位于该螺旋部与该辐射部之间。

21.如权利要求20所述的可携式电子装置，其中该第二介电部是选自于一介电材料包括一泡棉、一压克力、一塑料、或一陶瓷至少其中之一。

22.如权利要求14所述的可携式电子装置，该天线更包含一第三介电部，该第三介电部包覆该螺旋部的至少一部分。

23.如权利要求22所述的可携式电子装置，其中该第三介电部是选自于一介电材料包括一泡棉、一压克力、一塑料、或一陶瓷至少其中之一。

24.如权利要求14所述的可携式电子装置，其中该螺旋部是片状螺旋线。

25.如权利要求14所述的可携式电子装置，其中该螺旋部的截面呈圆形、方形、椭圆形、三角形、或多角形其中之一。

26.如权利要求14所述的可携式电子装置，其中该天线更包含一负载部设置于该幅射部的一端。

27.如权利要求14所述的可携式电子装置，其中该天线更包含一负载部设置于该螺旋部的一端。

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