CN101436710B - 指向性天线以及装设指向性天线的携带型电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种指向性天线以及装设指向性天线的携带型电子装置，其具有彼此相邻设计的L型天线主体、L型共振体、以及L型反射体，以设置于基板的角落为佳，利用L型共振体以增益L型天线主体所能发挥的天线效能，利用L型反射体使L型天线主体所传输的信号能指向传送，以发挥远距离信号传输的效果，进一步，利用重力传感器、处理器、以及开关间的相互配合，即使天线所在的电子装置不断的改变方向，指向性天线仍能指向于一个预定方向来收发信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种指向性天线，特别涉及利用于电子装置中的指向性天线以及装设指向性天线的携带型电子装置。
背景技术
指向性天线通常设置于电子装置中或装配在电子装置上，会朝向一预定方向传送或接收电磁波的信号。电子装置的电流信号转换为电磁波后，通过指向性天线传送出去，或是由指向性天线接收来自外部的电磁波，后续转换为电流信号供电子装置应用。由于其具有指向预定方向的特性，较适合于长距离的信号传输，因此常利用于与卫星、或与其它远距离天线间信号的互相传送。
例如，一个具有全球定位系统(GPS)的电子装置，可采用指向性天线来达到效果较佳的远距离信号传输。这类电子装置通常为携带型电子装置，例如为手机这类轻便的电子装置，携带型电子装置可能因使用者或坐、或躺、或卧而有着不同的朝向，而卫星位于重力方向的上方，所以针对天线不断改变方向而又必须指向卫星的问题，是必须加以克服的。
以往，指向性天线效能不佳时，使用者只能手动调整天线方向，以调校至最佳或适用的指向方向，为改善此问题，也有全方向性(或无方向性)的天线设计，免除了手动调整的麻烦，但是通常不适合于远距离的信号传输。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用于电子装置中，可远距离传送信号的指向性天线，进一步此指向性天线还能适当的调整指向，以此得到理想的远距离信号传输效果。进一步，即使在电子装置会改变方向的状态下，也能自动的调整指向性天线指向于一个预定方向，以发挥传输信号的最佳功能。
本发明涉及一种利用于电子装置中的指向性天线以及装设指向性天线的携带型电子装置，设置于一基板上。该指向性天线包含至少一L型天线主体、至少一L型共振体、以及至少一L型反射体。
如上所述的指向性天线，该指向性天线进一步包含一电介质部件，所述L型反射体以及该电介质部件均为一墙板结构，固定于该基板上表面，所述L型天线主体以及所述L型共振体设置于该电介质部件的外侧，所述L型反射体贴附设置于该电介质部件的内侧，并且所述L型天线主体的至少一端固定于该基板的侧向边缘后，朝该基板上方延伸，再转折以邻近并沿着该基板侧向边缘延伸，沿着角落转折后再沿边缘继续延伸，所述L型共振体也固定于该金属基板的侧向边缘后，朝该金属基板上方延伸后，再转折并沿着且邻近所述L型天线主体延伸，以形成所述的L型。
如上所述的指向性天线，其中所述L型天线主体以曲折的结构邻近并沿着该基板侧向边缘延伸，沿着角落转折后再沿边缘继续延伸，以形成所述的L型。
如上所述的指向性天线，其中该指向性天线装设于一携带型电子装置中。
如上所述的携带型电子装置，其中该指向性天线包含一第一指向性天线以及一第二指向性天线，分别设置于该金属基板相对边缘的二角落位置，该第一指向性天线与该第二指向性天线分别各包含一组相对应的L型天线主体、L型共振体、以及L型反射体，对应该第一指向性天线以及该第二指向性天线使该指向性天线包含四开关，分别设置于所述二L型天线主体的四个末端，其中该处理器根据该重力传感器所感应所述L型天线主体朝向该预定方向，以控制所述四开关中的一个开关切换其所在的L型天线主体的一端电性连接该组的馈入点以及接地点，同时并控制其它三个开关切换所述L型天线主体的其它端中断电性连接其它组的馈入点以及接地点，以使该指向性天线指向于该预定方向。
如上所述的携带型电子装置，该指向性天线进一步包含一电介质部件，其中所述L型反射体以及该电介质部件均为墙板结构，固定于该金属基板上表面，所述L型天线主体以及所述L型共振体设置于该电介质部件的外侧，所述L型反射体贴附设置于该电介质部件的内侧，并且所述L型天线主体固定于该金属基板的侧向边缘后，朝该金属基板上方延伸，再转折以邻近并沿着该金属基板侧向边缘延伸，沿着角落转折后再沿边缘继续延伸，所述L型共振体也固定于该金属基板的侧向边缘后，朝该金属基板上方延伸后，再转折并沿着且邻近所述L型天线主体延伸，以形成所述的L型。
如上所述的携带型电子装置，其中所述L型天线主体以曲折的结构邻近并沿着该基板侧向边缘延伸，沿着角落转折后再沿边缘继续延伸，所述L型共振体也朝该基板上方延伸后，再转折以曲折的结构邻近并沿着所述L型天线主体延伸，沿着该基板角落转折后再沿所述L型天线主体继续延伸，以形成所述的L型。
所述L型天线主体的至少一端固定于该基板，所述L型天线主体邻近并沿着该基板的边缘而设置。
所述L型共振体的至少一端固定于该基板，所述L型共振体沿着并邻近所述L型天线主体延伸以设置。
所述L型反射体固定于该基板，沿着且邻近所述L型天线主体延伸，其中所述L型反射体相比所述L型天线主体以及所述L型共振体，设置于该基板上、下平面的投影方向的较内侧。
特别是，当该指向性天线装设于一携带型电子装置中时，如行车导航或具有全球定位的手机中，特别需要调整天线的指向。
此时，本发明的基板可为一金属基板，所述L型天线主体固定于该基板之处为一接地点，所述L型天线主体的馈入点邻近于该接地点。
所述L型天线主体的两端均固接于该基板而分别各具有一组的馈入点以及接地点。该指向性天线还包含二开关、一重力传感器、以及一处理器。
如上所述的指向性天线，其中该指向性天线进一步包含一第一指向性天线以及一第二指向性天线，分别设置于该基板相对边缘的二角落位置，该第一指向性天线与该第二指向性天线分别各包含一组相对应的L型天线主体、L型共振体、以及L型反射体，对应该第一指向性天线以及该第二指向性天线使该指向性天线包含四开关，分别设置于所述二L型天线主体的四个末端，其中该处理器根据该重力传感器所感应所述L型天线主体朝向该预定方向，以控制所述四开关中的一个开关切换其所在的L型天线主体的一端电性连接该组的馈入点以及接地点，同时并控制其它三个开关切换所述L型天线主体的其它端中断电性连接其它组的馈入点以及接地点，以使该指向性天线指向于该预定方向。
所述二开关分别设置于所述L型天线主体的两端，所述L型天线主体的两端分别通过其中一个开关以连接其中一组的馈入点以及接地点。该重力传感器用以感应所述L型天线主体的朝向。
该处理器根据该重力传感器所感应所述L型天线主体朝向一预定方向，以控制所述二开关中的一个开关切换所述L型天线主体的一端电性连接该组的馈入点以及接地点，同时控制另一个开关切换所述L型天线主体的另一端中断电性连接另一组的馈入点以及接地点，以使该指向性天线指向于该预定方向。
因此，通过本发明利用于电子装置中，可远距离传送信号的指向性天线，以及装设指向性天线的携带型电子装置，利用L型的结构设计，能得到理想的远距离信号传输效果。进一步，利用重力传感器、处理器、以及开关的相互配合，即使在电子装置会改变方向的状态下，也能自动的调整指向性天线指向于一个预定方向，以发挥传输信号的最佳功能。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。
附图说明
图1为本发明指向性天线于基板上优选实施例的俯视图；
图2为本发明指向性天线的立体外观示意图；
图3为本发明指向性天线的特殊实施例的示意图；
图4为本发明具有开关切换功能的指向性天线的关示意图；
图5为本发明指向性天线优选实施例的俯视示意图；以及
图6为图5实施例的关系示意图。
并且，上述附图中的各附图标记说明如下：
30电子装置 32指向性天线
34基板 40、40A L型天线主体
42、42A L型共振体 44L型反射体
46电介质部件 50馈入点
52接地点 60开关
62重力传感器 64处理器
3202第一指向性天线 3204第二指向性天线
具体实施方式
请参阅图1，图1为本发明指向性天线32于基板34上优选实施例的俯视图。本发明的指向性天线32设置于一基板34上，并利用于一电子装置30中，指向性天线32以设置于基板34角落为佳。
请参阅图2，图2为本发明指向性天线32的立体外观示意图。指向性天线32包含至少一L型天线主体40、至少一L型共振体42、以及至少一L型反射体44。
L型天线主体40的至少一端固定于基板34，L型天线主体40邻近并沿着基板34的边缘而设置。如图，L型天线主体40的一端固定于基板34的侧向边缘后，朝基板34上方延伸，再转折以邻近并沿着基板34侧向边缘延伸，沿着角落转折后再沿边缘继续延伸，以形成所述的L型。
其中，L型天线主体40自固定于基板34处朝基板34上方延伸再转折后，沿着并保持一预定间距邻近于基板34，当L型天线主体40应用于具有全球定位系统(Global Positioning System；GPS)的随车或随身装置中时，受装置中空间的限制，该预定间距介于3mm至5mm的范围间为佳。若装设在笔记型计算机中，则可以设计更大的天线尺寸以及更大的预定间距，以产生更佳的辐射效率。
L型共振体42的至少一端固定于基板34，L型共振体42沿着并邻近L型天线主体40延伸以设置。如图，L型共振体42固定于基板34的侧向边缘后，朝基板34上方延伸，再转折并沿着且邻近L型天线主体40延伸，后续也于角落处转折成L型，以此对L型天线主体40共振而增益L型天线主体40的信号传送效果。
L型反射体44固定于基板34，如图，L型反射体44为一墙板结构，固定于基板34上表面，沿着且邻近L型天线主体40延伸，其中L型反射体44相比L型天线主体40以及L型共振体42，设置于基板34上、下平面的投影方向的较内侧，以此反射L型天线主体40的电磁波，使此L型天线主体40于接收及发射信号均具有指向的效果。
为了使指向性天线32稳固设置于基板34上，指向性天线32进一步还可以包含一电介质部件46。如图所示，L型天线主体40以及L型共振体42设置于电介质部件46的外侧，L型反射体44设置于电介质部件46的内侧。
以图中为例，馈入点50与接地点52均在右侧边缘，以随身式全球定位系统所需的指向性天线32所测得的实验值，则当Φ角为0度，θ角自0至180度(自X-Z平面移动)时，指向性天线32于应用频率1575.42MHz所产生的增益效果如下表：
由上表可知，θ角在45度以下有优异的增益效果(dBm)，至少θ角于60度以下都还有正值的增益效果(dBm)，直到θ角于60度以上增益效果(dBm)才转变为负值，显示指向性天线32有指向Z方向的效果。
此外，请参阅图3，图3为本发明指向性天线32的特殊实施例的示意图。如前述的指向性天线32，其中L型天线主体40A朝基板34上方延伸后，再转折后可以曲折的结构邻近并沿着基板34侧向边缘延伸，沿着角落转折后再沿边缘继续以曲折的结构延伸，以形成如图示般的L型，即使以此曲折结构的形状成形，仍不脱离本发明所述L型的范围。
为配合此L型天线主体40A，图3的L型共振体42A也可为曲折的结构。L型共振体42A朝基板34上方延伸后，再转折以曲折的结构邻近并沿着L型天线主体40A延伸，沿着基板34角落转折后再沿L型天线主体40A继续延伸，以形成所述的L型。当指向性天线32的设计受限于空间上的限制时，可以采用此法使整个指向性天线32发挥本发明特征的效果，并能收缩于局限的空间中。
进一步说明，当指向性天线32装设于一携带型电子装置30中时，如行车导航或具有全球定位功能的手机中，特别需要调整指向。请参阅图4，图4为本发明具有开关60切换功能的指向性天线32的关系示意图。
此时，基板34可为一金属基板34，L型天线主体40固定于基板34之处为一接地点52，L型天线主体40的馈入点50邻近于接地点52。
L型天线主体40的两端均固接于基板34而分别各具有一组的馈入点50以及接地点52。指向性天线32还包含二开关60、一重力传感器62、以及一处理器64。
所述二开关60分别设置于L型天线主体40的两端，L型天线主体40的两端分别通过其中一个开关60以连接其中一组的馈入点50以及接地点52。重力传感器62利用重力方向的原理，用以感应L型天线主体40的朝向。
处理器64根据重力传感器62所感应L型天线主体40朝向一预定方向，以控制所述二开关60中的一个开关60切换L型天线主体40的一端电性连接该组的馈入点50以及接地点52，同时并控制另一个开关60切换L型天线主体40的另一端中断电性连接另一组的馈入点50以及接地点52，以使指向性天线32指向于该预定方向。
以图4例而言，假设所述预定方向为Z方向，也表示Z方向为指向人造卫星的方向，即重力方向的上方方向。当重力传感器62通过重力方向感应到L型天线主体40如图朝向Z方向，此时，处理器64控制右边的开关60切换L型天线主体40右边末端电性连接该组的馈入点50以及接地点52，并控制上方的开关60切换L型天线主体40上方末端中断电性连接另一组的馈入点50以及接地点52，以此使指向性天线32朝向Z方向指向。
请参阅图5，图5为本发明指向性天线32优选实施例的俯视示意图。如前述的指向性天线32，其中指向性天线32进一步包含一第一指向性天线3202以及一第二指向性天线3204，分别设置于基板34相对边缘的二角落位置。
请参阅图6，图6为图5实施例的关系示意图。第一指向性天线3202与第二指向性天线3204分别各包含一组相对应的L型天线主体40、L型共振体42、以及L型反射体44。
对应第一指向性天线3202以及第二指向性天线3204使指向性天线32包含四开关60，分别设置于所述二L型天线主体40的四个末端。其中，处理器64根据重力传感器62所感应所述L型天线主体40朝向该预定方向，以控制所述四开关60中的一个开关60切换其所在的L型天线主体40的一端电性连接该组的馈入点50以及接地点52，同时并控制其它三个开关60切换所述L型天线主体40的其它端中断电性连接其它组的馈入点50以及接地点52，以使指向性天线32指向于该预定方向。
以图6例而言，假设所述预定方向为Z方向，也表示Z方向为指向人造卫星的方向，即重力方向的上方方向。当重力传感器62通过重力方向感应到L型天线主体40如图朝向Z方向，此时，处理器64控制第一指向性天线3202右边的开关60切换L型天线主体40右边末端电性连接该组的馈入点50以及接地点52，并控制第一指向性天线3202上方的开关60以及第二指向性天线3204左方及下方的开关60切换所相邻L型天线主体40的末端中断电性连接另一组的馈入点50以及接地点52，以此使指向性天线32朝向Z方向指向。
因此，通过本发明利用于电子装置30中，可远距离传送信号的指向性天线32，以及装设指向性天线32的携带型电子装置30，利用L型的结构设计，能得到理想的远距离信号传输效果。进一步，利用重力传感器62、处理器64、以及开关60的相互配合，即使在电子装置30会改变方向的状态下，也能自动的调整指向性天线32指向于一个预定方向，以发挥传输信号的最佳功能。
通过以上优选具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的优选具体实施例来对本发明的范围加以限制。相反地，其目的是希望能包括各种改变及具相等性的安排于本发明所要申请的权利要求的范围内。
Claims (9)
1.一种指向性天线，该指向性天线设置于一基板，该基板为一金属基板；该指向性天线包含：
至少一L型天线主体，所述L型天线主体的至少一端固定于该基板，所述L型天线主体邻近并沿着该基板的边缘而设置，所述L型天线主体固定于该基板之处为一接地点，所述L型天线主体的馈入点邻近于该接地点，所述L型天线主体的两端均固接于该基板而分别各具有一组的馈入点以及接地点；
至少一L型共振体，所述L型共振体的至少一端固定于该基板，所述L型共振体沿着并邻近所述L型天线主体延伸以设置；以及
至少一L型反射体，所述L型反射体固定于该基板，沿着且邻近所述L型天线主体延伸，其中所述L型反射体相比所述L型天线主体以及所述L型共振体，设置于该基板上、下平面的投影方向的较内侧；
二开关，所述二开关分别设置于所述L型天线主体的两端，所述L型天线主体的两端分别通过其中一个开关以连接其中一组的馈入点以及接地点；
一重力传感器，用以感应所述L型天线主体的朝向；以及
一处理器，根据该重力传感器所感应所述L型天线主体朝向一预定方向，以控制所述二开关中的一个开关切换所述L型天线主体的一端电性连接该组的馈入点以及接地点，同时并控制另一个开关切换所述L型天线主体的另一端中断电性连接另一组的馈入点以及接地点，以使该指向性天线指向于该预定方向。
2.如权利要求1所述的指向性天线，该指向性天线进一步包含一电介质部件，所述L型反射体以及该电介质部件均为一墙板结构，固定于该基板上表面，所述L型天线主体以及所述L型共振体设置于该电介质部件的外侧，所述L型反射体贴附设置于该电介质部件的内侧，并且所述L型天线主体的至少一端固定于该基板的侧向边缘后，朝该基板上方延伸，再转折以邻近并沿着该基板侧向边缘延伸，沿着角落转折后再沿边缘继续延伸，所述L型共振体也固定于该金属基板的侧向边缘后，朝该金属基板上方延伸后，再转折并沿着且邻近所述L型天线主体延伸，以形成所述的L型。
3.如权利要求1所述的指向性天线，其中所述L型天线主体以曲折的结构邻近并沿着该基板侧向边缘延伸，沿着角落转折后再沿边缘继续延伸，以形成所述的L型。
4.如权利要求1所述的指向性天线，其中该指向性天线装设于一携带型电子装置中。
5.如权利要求1所述的指向性天线，其中该指向性天线包含一第一指向性天线以及一第二指向性天线，分别设置于该基板相对边缘的二角落位置，该第一指向性天线与该第二指向性天线分别各包含一组相对应的L型天线主体、L型共振体、以及L型反射体，对应该第一指向性天线以及该第二指向性天线使该指向性天线包含四开关，分别设置于所述二L型天线主体的四个末端，其中该处理器根据该重力传感器所感应所述L型天线主体朝向该预定方向，以控制所述四开关中的一个开关切换其所在的L型天线主体的一端电性连接该组的馈入点以及接地点，同时并控制其它三个开关切换所述L型天线主体的其它端中断电性连接其它组的馈入点以及接地点，以使该指向性天线指向于该预定方向。
6.一种携带型电子装置，该携带型电子装置包含：
一指向性天线，二开关，一重力传感器，以及一处理器；
其中该指向性天线装设于一携带型电子装置中的金属基板上，包含：
至少一L型天线主体，所述L型天线主体的两端固定于该金属基板之处分别为一接地点，所述L型天线主体的二馈入点分别邻近于所述二接地点，所以所述L型天线主体的两端分别各具有一组的馈入点以及接地点，其中所述L型天线主体邻近并沿着该金属基板的边缘而设置，
至少一L型共振体，所述L型共振体的至少一端固定于该金属基板，所述L型共振体沿着并邻近所述L型天线主体延伸以设置，以及
至少一L型反射体，所述L型反射体固定于该金属基板，沿着且邻近所述L型天线主体延伸，其中所述L型反射体相比所述L型天线主体以及所述L型共振体，设置于该基板上、下平面的投影方向的较内侧；
其中所述二开关分别设置于所述L型天线主体的两端，所述L型天线主体的两端分别通过其中一个开关以连接其中一组的馈入点以及接地点；
其中所述重力传感器用以感应所述L型天线主体的朝向；
其中所述处理器根据该重力传感器所感应所述L型天线主体朝向一预定方向，以控制所述二开关中的一个开关切换所述L型天线主体的一端电性连接该组的馈入点以及接地点，同时并控制另一个开关切换所述L型天线主体的另一端中断电性连接另一组的馈入点以及接地点，以使该指向性天线指向于该预定方向。
7.如权利要求6所述的携带型电子装置，其中该指向性天线包含一第一指向性天线以及一第二指向性天线，分别设置于该金属基板相对边缘的二角落位置，该第一指向性天线与该第二指向性天线分别各包含一组相对应的L型天线主体、L型共振体、以及L型反射体，对应该第一指向性天线以及该第二指向性天线使该指向性天线包含四开关，分别设置于所述二L型天线主体的四个末端，其中该处理器根据该重力传感器所感应所述L型天线主体朝向该预定方向，以控制所述四开关中的一个开关切换其所在的L型天线主体的一端电性连接该组的馈入点以及接地点，同时并控制其它三个开关切换所述L型天线主体的其它端中断电性连接其它组的馈入点以及接地点，以使该指向性天线指向于该预定方向。
8.如权利要求6所述的携带型电子装置，该指向性天线进一步包含一电介质部件，其中所述L型反射体以及该电介质部件均为墙板结构，固定于该金属基板上表面，所述L型天线主体以及所述L型共振体设置于该电介质部件的外侧，所述L型反射体贴附设置于该电介质部件的内侧，并且所述L型天线主体固定于该金属基板的侧向边缘后，朝该金属基板上方延伸，再转折以邻近并沿着该金属基板侧向边缘延伸，沿着角落转折后再沿边缘继续延伸，所述L型共振体也固定于该金属基板的侧向边缘后，朝该金属基板上方延伸后，再转折并沿着且邻近所述L型天线主体延伸，以形成所述的L型。
9.如权利要求6所述的携带型电子装置，其中所述L型天线主体以曲折的结构邻近并沿着该基板侧向边缘延伸，沿着角落转折后再沿边缘继续延伸，所述L型共振体也朝该基板上方延伸后，再转折以曲折的结构邻近并沿着所述L型天线主体延伸，沿着该基板角落转折后再沿所述L型天线主体继续延伸，以形成所述的L型。
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