CN101304113B - 天线 - Google Patents

Abstract

一种天线，包括一基板、一接地元件、一馈入导体、一第一控制单元以及一第二控制单元。基板包括一第一表面以及一第二表面。接地元件设于所述的第一表面之上，包括一第一部分、一第二部分以及一沟槽。沟槽形成于所述的第一部分与所述的第二部分之间。馈入导体设于所述的第二表面之上，包括一第一导体部，所述的第一导体部延伸跨越所述的沟槽，并耦接至所述的第一部分。第一控制单元设于所述的第二表面之上，包括一第一导线，所述的第一导线延伸跨越所述的沟槽，并耦接至所述的第一部分。第二控制单元设于所述的第二表面之上，包括一第二导线，所述的第二导线延伸跨越所述的沟槽，并耦接至所述的第一部分。

Description

天线

技术领域

本发明有关一种天线，特别是有关一种应用于小型可携式电子装置的天线。

背景技术

在数字家庭的概念中，通过无线局域网络(WLAN)的技术可以将电脑、电视、音响等电子设备连结在一起，以供使用者在家中的各角落存取各种数字内容与实时的多媒体数据。目前无线局域网络(WLAN)的最高传输速度可达到100Mbps以上，但是在实际的居住环境中，受限于多路径衰落的现象，传统采用单天线的无线局域网络(WLAN)系统无法提供稳定的数据传输。分集天线技术可有效解决此问题，但采用天线分集技术来改善通讯质量必须设计两根以上的天线，因此天线将占用无线通讯产品更多的体积，对于小型化的手持设备而言并不实用。

发明内容

本发明即提出一种辐射场型可调整的小型化天线来解决天线体积过大的问题。

本发明的天线包括一基板、一接地元件、一馈入导体、一第一控制单元以及一第二控制单元。基板包括一第一表面以及一第二表面。接地元件设于上述的第一表面之上，上述的接地元件包括一第一部分、一第二部分以及一沟槽。沟槽形成于上述的第一部分与上述的第二部分之间。馈入导体设于上述的第二表面之上，包括一第一导体部，上述的第一导体部延伸跨越上述的沟槽，并耦接上述的第一部分。第一控制单元设于上述的第二表面之上，包括一第一导线，上述的第一导线延伸跨越上述的沟槽，并耦接上述的第一部分。第二控制单元设于上述的第二表面之上，包括一第二导线，上述的第二导线延伸跨越上述的沟槽，并耦接上述的第一部分。

本发明的天线可切换使用第一工作模态以及第二工作模态，以接收不同方向的无线讯号，并获致较佳的讯号传输效果。

附图说明

图1显示本发明实施例的天线的立体图；

图2显示本发明实施例的天线的俯视图；

图3显示本发明实施例的天线与控制器的方块图；

图4a显示第一工作模态下的电流流动情形；

图4b显示第二工作模态下的电流流动情形；

图5a显示本发明实施例的天线于第一工作模态下，于φ＝0°切平面上的辐射场型；以及

图5b显示本发明实施例的天线于第一工作模态下，于φ＝90°切平面上的辐射场型；以及

图5c显示本发明实施例的天线于第二工作模态下，于φ＝0°切平面上的辐射场型；以及

图5d显示本发明实施例的天线于第二工作模态下，于φ＝90°切平面上的辐射场型。

具体实施方式

参照图1，其系显示本发明实施例的天线100，其包括一基板110、一接地元件120、一馈入导体130、一第一控制单元140以及一第二控制单元150。所述的基板110包括一第一表面111以及一第二表面112。所述的接地元件120设于所述的第一表面111的上。所述的馈入导体130、所述的第一控制单元140以及所述的第二控制单元150设于所述的第二表面112之上。

搭配参照图2，所述的接地元件120包括一第一部份121、一第二部分122以及一沟槽123。所述的沟槽123为L形，形成于所述的第一部分121与所述的第二部分122之间，并包括一第一段部1231、一第二段部1232以及一转角处1233，所述的第一段部1231垂直于所述的第二段部1232，所述的转角处1233连接所述的第一段部1231以及所述的第二段部1232。馈入导体130包括一第一导体部131以及一第二导体部132。所述的第一导体部131延伸跨越所述的转角处1233，并穿过所述的基板110，耦接所述的第一部分121。所述的第二导体部132垂直于所述的第一导体部131，穿过所述的基板110，并耦接所述的第二部分122。第一控制单元140包括一第一导线141、一第一二极管142、一第一金属片143、一第一传输线144以及一第一电容145。所述的第一导线141延伸跨越所述的第一段部1231，并穿过所述的基板110，耦接所述的第一部分121。所述的第一二极管142耦接所述的第一导线141以及所述的第一金属片143，所述的第一传输线144耦接所述的第一金属片143，所述的第一电容145耦接所述的第一传输线144以及所述的第二部分122。第二控制单元150包括一第二导线151、一第二二极管152、一第二金属片153、一第二传输线154以及一第二电容155。所述的第二导线151延伸跨越所述的第二段部1232，并穿过所述的基板110，耦接所述的第一部分121。所述的第二二极管152耦接所述的第二导线151以及所述的第二金属片153，所述的第二传输线154耦接所述的第二金属片153，所述的第二电容155耦接所述的第二传输线154以及所述的第二部分122。

参照图3，所述的馈入导体130、所述的第一控制单元140以及所述的第二控制单元150均耦接一控制器200。所述的控制器200根据所述的馈入导体130所反馈的讯号传输效果，调制所述的第一控制单元140以及所述的第二控制单元150，以使所述的天线100以一第一工作模态或是一第二工作模态进行讯号传输。

参照图4a，当所述的天线100处于所述的第一工作模态时，控制器200将一外加电压施加于所述的第一传输线144上，所述的第一二极管142导通，感应的电流如图4a所示。参照图4b，当所述的天线100处于所述的第二工作模态时，控制器200将一外加电压施加于所述的第二传输线154上，所述的第二二极管152导通，感应的电流如图4b所示。

由于本发明实施例的天线分别具有第一工作模态以及第二工作模态，可提供两种不同的感应电流流动方向，因此将产生两种不同的辐射场型。当其中一个工作模态接收的信号不佳时，可切换至另一模态以获致较佳的无线通讯效果。参照图5a，其显示本发明的天线于第一工作模态下，于φ＝0°切平面上的辐射场型，以极坐标图(polar chart)表示；图5b为于φ＝90°切平面上的辐射场型。参照图5c，其显示本发明的天线于第二工作模态传输无线讯号时，于φ＝0°切平面上的辐射场型；辐射场型于φ＝90°切面的极坐标图(polar chart)；图5d为于φ＝90°切平面上的辐射场型。由图5a、图5b以及图5c与图5d可知，本发明实施例的天线可切换使用第一工作模态以及第二工作模态，辐射特性全然不同，因此可接收不同极化特性的信号，已获致较佳的讯号传输效果。

再参照图2，所述的第一金属片143大致上呈正方形，其功能等效为一电容，宽度w₁可利用下列公式决定：

$w_1=\frac{1}{2\mathrm{\πf}}\sqrt{\frac{d}{{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r{L}_{d1}}}---\left(1\right)$

，其中f代表无线讯号的工作频率，d为所述的基板的厚度，ε₀代表空气的介电常数(permittivity)，ε_r代表所述的基板的介电系数，L_d1为所述的第一二极管的等效接脚电感。所述的第二金属片153大致上呈正方形，宽度w₂可利用下列公式决定：

$w_2=\frac{1}{2\mathrm{\πf}}\sqrt{\frac{d}{{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r{L}_{d2}}}---\left(2\right)$

，其中f代表无线讯号的工作频率，d为所述的基板的厚度，ε_r代表所述的基板的介电系数，L_d2为所述的第二二极管的等效接脚电感。第一金属片143与第二金属片153亦可利用一般的电容器取代。应用电容取代时，电容的另一端必须连接至第二部分122。

第二导体部132的长度约为λ/4，其中λ代表无线讯号的工作频率于槽线导波结构中的波长。

在上述实施例中，所述的第一导线141与所述的第一导体部131之间的距离等同于所述的第二导线151与所述的第一导体部131之间的距离。借此，切换使用第一工作模态以及第二工作模态时，两工作模态的频率相同，但具有不同的辐射场型。然而，在一变型例中，所述的第一导线与所述的第一导体部之间的距离可不同于所述的第二导线与所述的第一导体部之间的距离，借此，可以用于传输两种频率的无线讯号。

虽然本发明已以具体的较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，仍可作出种种等同的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的为准。

Claims (24)

1.一种天线，其特征是所述的天线包括：

一基板，包括一第一表面以及一第二表面；

一接地元件，设于所述的第一表面之上，所述的接地元件包括：

一第一部分；

一第二部分；以及

一沟槽，所述的沟槽为L形，形成于所述的第一部分与所述的第二部分之间，并包括一第一段部、一第二段部以及一转角处，所述的第一段部垂直于所述的第二段部，所述的转角处连接所述的第一段部以及所述的第二段部；

一馈入导体，设于所述的第二表面之上，包括一第一导体部，所述的第一导体部延伸跨越所述的转角处，并穿过所述的基板，耦接所述的第一部分；

一第一控制单元，设于所述的第二表面之上，包括一第一导线，所述的第一导线延伸跨越所述的第一段部，并穿过所述的基板，耦接所述的第一部分；以及

一第二控制单元，设于所述的第二表面之上，包括一第二导线，所述的第二导线延伸跨越所述的第二段部，并穿过所述的基板，耦接所述的第一部分。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征是，所述的馈入导体还包括一第二导体部，所述的第二导体部垂直于所述的第一导体部，穿过所述的基板，并耦接所述的第二部分。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征是，所述的第二导体部的长度约为λ/4，λ代表无线讯号的波长。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征是，当所述的天线处于一第一工作模态时，所述的第一导线导通，当所述的天线处于一第二工作模态时，所述的第二导线导通。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征是，所述的第一控制单元还包括一第一二极管、一第一金属片、一第一传输线以及一第一电容，所述的第一二极管耦接所述的第一导线以及所述的第一金属片，所述的第一传输线耦接所述的第一金属片，所述的第一电容耦接所述的第一传输线以及所述的第二部分。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征是，当处于所述的第一工作模态时，一外加电压施加于所述的第一传输线之上。

7.根据权利要求4所述的天线，其特征是，所述的第一控制单元更包括一第一二极管、一第一电容器、一第一传输线以及一第一电容，所述的第一二极管耦接 所述的第一导线以及所述的第一电容器，所述的第一传输线耦接所述的第一电容器，所述的第一电容耦接所述的第一传输线以及所述的第二部分。

8.根据权利要求4所述的天线，其特征是，所述的第二控制单元还包括一第二二极管、一第二金属片、一第二传输线以及一第二电容，所述的第二二极管耦接所述的第二导线以及所述的第二金属片，所述的第二传输线耦接所述的第二金属片，所述的第二电容耦接所述的第二传输线以及所述的第二部分。

9.根据权利要求8所述的天线，其特征是，当处于所述的第二工作模态时，一外加电压施加于所述的第二传输线之上。

10.根据权利要求4所述的天线，其特征是，所述的第二控制单元更包括一第二二极管、一第二电容器、一第二传输线以及一第二电容，所述的第二二极管耦接所述的第二导线以及所述的第二电容器，所述的第二传输线耦接所述的第二电容器，所述的第二电容耦接所述的第二传输线以及所述的第二部分。

11.根据权利要求1所述的天线，其特征是，所述的第一导线与所述的第一导体部之间的距离等同于所述的第二导线与所述的第一导体部之间的距离。

12.根据权利要求1所述的天线，其特征是，所述的第一导线与所述的第一导体部之间的距离不同于所述的第二导线与所述的第一导体部之间的距离。

13.一种天线，其特征是所述的天线包括：

一基板，包括一第一表面以及一第二表面；

一接地元件，设于所述的第一表面之上，所述的接地元件包括：

一第一部分；

一第二部分；以及

一沟槽，形成于所述的第一部分与所述的第二部分之间；

一馈入导体，设于所述的第二表面之上，包括一第一导体部，所述的第一导体部延伸跨越所述的沟槽，并耦接所述的第一部分；

一第一控制单元，设于所述的第二表面之上，包括一第一导线，所述的第一导线延伸跨越所述的沟槽，并耦接所述的第一部分；以及

一第二控制单元，设于所述的第二表面之上，包括一第二导线，所述的第二导线延伸跨越所述的沟槽，并耦接所述的第一部分。

14.根据权利要求13所述的天线，其特征是，所述的馈入导体还包括一第二导体部，所述的第二导体部垂直于所述的第一导体部，穿过所述的基板，并耦接所述的第二部分。 

15.根据权利要求14所述的天线，其特征是，所述的第二导体部的长度约为λ/4，λ代表无线讯号的波长。

16.根据权利要求13所述的天线，其特征是，当所述的天线处于一第一工作模态时，所述的第一导线导通，当所述的天线处于一第二工作模态时，所述的第二导线导通。

17.根据权利要求16所述的天线，其特征是，所述的第一控制单元还包括一第一二极管、一第一金属片、一第一传输线以及一第一电容，所述的第一二极管耦接所述的第一导线以及所述的第一金属片，所述的第一传输线耦接所述的第一金属片，所述的第一电容耦接所述的第一传输线以及所述的第二部分。

18.根据权利要求17所述的天线，其特征是，当处于所述的第一工作模态时，一外加电压施加于所述的第一传输线之上。

19.根据权利要求16所述的天线，其特征是，所述的第一控制单元更包括一第一二极管、一第一电容器、一第一传输线以及一第一电容，所述的第一二极管耦接所述的第一导线以及所述的第一电容器，所述的第一传输线耦接所述的第一电容器，所述的第一电容耦接所述的第一传输线以及所述的第二部分。

20.根据权利要求16所述的天线，其特征是，所述的第二控制单元还包括一第二二极管、一第二金属片、一第二传输线以及一第二电容，所述的第二二极管耦接所述的第二导线以及所述的第二金属片，所述的第二传输线耦接所述的第二金属片，所述的第二电容耦接所述的第二传输线以及所述的第二部分。

21.根据权利要求20所述的天线，其特征是，当处于所述的第二工作模态时，一外加电压施加于所述的第二传输线之上。

22.根据权利要求16所述的天线，其特征是，所述的第二控制单元更包括一第二二极管、一第二电容器、一第二传输线以及一第二电容，所述的第二二极管耦接所述的第二导线以及所述的第二电容器，所述的第二传输线耦接所述的第二电容器，所述的第二电容耦接所述的第二传输线以及所述的第二部分。

23.根据权利要求13所述的天线，其特征是，所述的第一导线与所述的第一导体部之间的距离等同于所述的第二导线与所述的第一导体部之间的距离。

24.根据权利要求13所述的天线，其特征是，所述的第一导线与所述的第一导体部之间的距离不同于所述的第二导线与所述的第一导体部之间的距离。 

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