CN101515665A - 天线耦合系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的天线耦合系统，包括有一基板；一天线；一第一支撑部，支撑该天线于该基板上；一信号馈入部，形成于该基板上并与该第一支撑部接触；一环体；至少一个以上的第二支撑部，支撑该环体于该基板上，其中该环体是遮蔽该天线，并与该天线保持一预定间距；至少一个以上的接地部，形成于该基板上并与该第二支撑部接触。根据本发明的天线耦合系统，接地部于基板上的位置会影响天线的主辐射波瓣方向，因此可透过接地部的位置来调整天线的主辐射波瓣方向。

Description

天线耦合系统
技术领域
本发明是关于一种天线耦合系统，特别是一种具有金属环以调整场型的天线耦合系统。
背景技术
无线通讯技术的发展使得行动电话的通讯架构由单频、双频而至三频，甚至也有了加入Wi-Fi的四频。而在天线设计上也由外露的方式逐渐转变为内藏的设计。
不过由于通讯的需求，信号强度必须维持在一定的水平之上，但是在手机外型大幅改变，以及天线改为隐藏式的趋势之下，天线的设计势必也要跟着变动，才能提供可接受的信号水平。
目前整合式的产品也越来越多，为了兼顾功能性与体积，具备更小体积的天线设计，也是天线设计者所面临的最大挑战之一。未来的行动电话将可内建三、四个天线，藉以符合包含手机通讯、Wi-Fi、蓝牙、GPS甚至数字电视信号的接收与发射。因此天线与天线之间的搭配组合，并进而避免天线之间互相的干扰，甚至不同应用的天线的整合，都将会是未来技术发展的重点。
平面型倒F天线(Patched Inverse F Antenna，PIFA)是为目前常用的天线结构，请参考图1，为目前手持式通讯设备的内建天线的示意图，通常是将天线1、2设计于手持式通讯设备3上方或者电路板的旁边，以获得更佳的操作频带与辐射效果。这主要是因为使用者会以手持形态使用手持式通讯设备3，通常会是手持式通讯设备3的下方，这一区域通常为按键区。因此为了避免因为手持而造成天线收讯不良，会将天线设计于远离手握范围。
当把天线1、2至于手持式通讯设备3的上方，辐射场型的指向性是往下的方向。由于天线辐射场型取决于天线摆放位置，因此通常难以调整且也无法控制天线的场型方向。
而传统PIFA天线其操作频率决定于天线的物理长度，但在行动通讯设备中的空间有限，无法轻易增加天线空间，因此增加了设计的困难度。
此外，目前有些手持式通讯设备会额外配有镜头，此镜头的周围通常也会有一装饰性的金属环。由于传统PIFA天线对于位置周遭环境相当敏感，若天线上方有遮蔽金属，例如镜头周围的金属环，则因为无法避免金属屏蔽效应，使得天线辐射效果大打折扣。
发明内容
有鉴于此，本发明揭露一种天线耦合系统，该天线耦合系统中具有一环体，使得天线耦合系统中的天线的主辐射波瓣方向可由天线中的组件进行调整。
根据本发明的一实施例的天线耦合系统，包括有一基板；一天线；一第一支撑部，支撑该天线于该基板上；一信号馈入部，形成于该基板上并与该第一支撑部接触；一环体；至少一个以上的第二支撑部，支撑该环体于该基板上，其中该环体是遮蔽该天线，并与该天线保持一预定间距；至少一个以上的接地部，形成于该基板上并与该第二支撑部接触。
根据本发明的另一实施例的天线耦合系统，包括有一基板；一天线；一第一支撑部，支撑该天线于该基板上；一信号馈入部，形成于该基板上并与该第一支撑部接触；一板体，该板体具有至少一个以上的孔洞；一第二支撑部，支撑该板体于该基板上，其中该板体是遮蔽该天线，并与该天线保持一预定间距；一接地部，形成于该基板上并与该第二支撑部接触。
根据本发明的实施例，接地部于基板上的位置会影响天线的主辐射波瓣方向，因此可透过接地部的位置来调整天线的主辐射波瓣方向。
以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明是用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1是为现有技术所揭露的手持式通讯设备与其天线的示意图；
图2是为本发明所揭露的天线耦合系统的第一实施例的结构示意图；
图3是为本发明所揭露的天线耦合系统的第一实施例的侧视图；
图4A与图4B是本发明所揭露的天线耦合系统的第一实施例的不同接地点与信号馈入点的位置；
图4C至图4E是图4A的主辐射波瓣的方向；
图5A与图5B是本发明所揭露的天线耦合系统的第一实施例的不同接地点与信号馈入点的位置；
图5C至图5E是图5A的主辐射波瓣的方向；
图6A与图6B是本发明所揭露的天线耦合系统的第一实施例的不同接地点与信号馈入点的位置；
图6C至图6E是图6A的主辐射波瓣的方向；
图7A与图7B是本发明所揭露的天线耦合系统的第一实施例的不同接地点与信号馈入点的位置；
图7C至图7E是图7A的主辐射波瓣的方向；
图8是本发明所揭露的天线耦合系统的第一实施例的不同金属环内径与电压驻波比；
图9是本发明所揭露的天线耦合系统的第一实施例的不同金属环外径与电压驻波比；
图10是本发明所揭露的天线耦合系统的第一实施例的环体与天线耦合系统不同间距的电压驻波比；
图11是为本发明所揭露的天线耦合系统的第二实施例的结构示意图；
图12是为本发明所揭露的天线耦合系统的第二实施例的侧视图；
图13是为本发明所揭露的天线耦合系统的第二实施例的共振频率图。
其中，附图标记：
1 天线              2 天线
3 手持式通讯设备    10 基板
11 天线             12 第一支撑部
13 信号馈入点       14 环体
15 第二支撑部       16 接地点
16A 接地点          16B 接地点
16C 接地点          16D 接地点
20 曲线             21 曲线
22 曲线          23 曲线
24 曲线          25 曲线
26 曲线          27 曲线
28 曲线          30 基板
31 天线          32 第一支撑部
33 信号馈入点    34 环体
35 第二支撑部    36 接地点
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟悉相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟悉相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
请参考图2，是为本发明所揭露的天线耦合系统的第一实施例的结构示意图。图3是为侧视图。
图中所示的天线11是由一第一支撑部12的第一端与天线连接，第二端与基板连接，第一支撑部12支撑于基板10上。信号馈入点13是形成于基板10上，与第一支撑部12的第二端相连接，信号馈入点13用以将信号由第一支撑部12传递至天线或者传递天线所接收的信号。环体14是由第二支撑部15支撑于基板10上。第二支撑部15的第一端与环体14连接，第二端与基板连接。接地点16是形成于基板10上，与第二支撑部15的第二端相连接。在此实施例中，环体14是为一封闭的环体。
如图3所示，第二支撑部15的长度是大于第一支撑部12的长度，以使环体14可覆盖于天线11正上方，并使得环体14与天线11之间保持一预定间距。
在此实施例中，环体14是为圆形环体。在另一实施例中，可使用多边形环体，例如三角形环体、矩形环体。在又一实施例中，可使用不规则的多边形环体。
在一实施例中，可使用一平板取代环体14，板体中可形成有多个孔洞。板体可为圆形板体、或者多边形板体或者不规则的多边形板体。
根据本发明的实施例，接地点16是为单点形式的接地结构，在其它实施例中，亦可使用两个以上的第二支撑部配合两个以上的接地点以形成多点接地的形式。在又一实施例中，可将接地点16以平板方式形成。
根据本发明的实施例，在环体14可覆盖于天线正上方的前提下，可任意地设置第二支撑部15的位置，当然接地点16的位置也随着第二支撑部15改变。根据本发明的实施例，当接地点16的位置改变时，天线的辐射场型也会改变，因此，可透过调整接地点16的位置来改变主辐射波瓣的方向。
根据本发明的实施例，也可调整环体的内径或者外径尺寸以调整天线的共振频率，在本发明中，环体14的内径与天线的共振频率成反向的关系。亦即当天线尺寸不变的条件下，环体14内径越小共振频率越高。外径越大，共振频率越低。
根据本发明的实施例，也可调整环体与天线的间距以调整天线的共振频率。在本发明中，环体与天线的间距与天线的共振频率成反向关系。
请参考图4A与图4B，接地点16A与信号馈入点13分别设置于环体14的径向的两侧。其主辐射波瓣的方向如图4C至图4E所示。请参考图5A与图5B，接地点16B是相邻于天线但不与信号馈入点13相邻。其主辐射波瓣的方向如图5C至图5E所示。
请参考图6A与图6B，接地点16C是相邻于信号馈入点13。其主辐射波瓣的方向如图6C至图6E所示。请参考图7A与图7B，接地点16D与信号馈入点13分别设置于环体14的不同径向的一侧。其主辐射波瓣的方向如图7C至图7E所示。
由上面的图式可知，透过不同的接地点16(A/B/C/D)设计，确实可以调整主辐射波瓣的方向。
根据本发明的实施例，亦可调整环体的尺寸以及环体与天线的间距使得天线工作于所需的频段。
请参考图8，为改变金属环内径的电压驻波比(Voltage Standing WaveRatio，VSWR)比较图。曲线20是为环体14内径为4mm时的VSWR，曲线21是为环体14内径为5mm时的VSWR，曲线22是为环体14内径为6mm时的VSWR。由图中可知，当天线尺寸不变的条件下，环体14内径越小共振频率越高。
请参考图9，为改变环体14外径的VSWR比较图。曲线23是为环体14外径为10mm时的VSWR，曲线24是为环体14外径为9mm时的VSWR，曲线25是为环体14外径为8mm时的VSWR。由图中可知，当天线尺寸不变的条件下，外径越大，共振频率越低。
请参考图10，为环体与天线不同间距的VSWR比较图。曲线26是为环体与天线相距0.5mm时的VSWR，曲线27是为环体与天线相距1.0mm时的VSWR，曲线28是为环体与天线相距1.5mm时的VSWR。由图中可知，间距越大的时候，共振频率越低。
请参考图11，是为本发明所揭露的天线耦合系统的结构示意图的第二实施例。图12是为侧视图。
图中所示的天线31是由一第一支撑部32的第一端与天线连接，第二端与基板连接，第一支撑部32支撑于基板30上。信号馈入点33是形成于基板30上，与第一支撑部32的第二端相连接，信号馈入点33用以将信号由第一支撑部32传递至天线或者传递天线所接收的信号。环体34是由第二支撑部35支撑于基板30上。第二支撑部35的第一端与环体34连接，第二端与基板连接。接地点36是形成于基板30上，与第二支撑部35的第二端相连接。环体34是为一非封闭的环体。在一实施例中是为一C形环。
如图12所示，第二支撑部35的长度是大于第一支撑部32的长度，以使环体34可覆盖于天线正上方，并使得环体34与天线31之间保持一预定间距。
请参考图13，是为第二实施例的共振频率图，由图中可知，使用非封闭的环体可形成双频的天线效果。在此实施例中，环体34是为圆形环体。在另一实施例中，可使用多边形环体，例如三角形环体、矩形环体。在又一实施例中，可使用不规则的多边形环体。
在又一实施例中，可使用一平板取代环体34，板体中可形成有多个孔洞。板体可为圆形板体、或者多边形板体或者不规则的多边形板体。
以上的实施例中，天线11、31是为单一的辐射体，在本发明中的实施例中。在其它的实施例中，亦可使用多辐射体的结构。
当将本发明所揭露的天线耦合是统应用于手持式通讯装置时，可透过适当的机构设计，以镜头旁边的金属环作为第一实施例与第二实施例的天线中的环体，并透过不同的接地点位置来调整天线的场型。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种天线耦合系统，其特征在于，包括：
一基板；
一天线；
一第一支撑部，支撑该天线于该基板上；
一信号馈入部，形成于该基板上并与该第一支撑部接触；
一环体；
至少一个以上的第二支撑部，支撑该环体于该基板上，其中该环体是遮蔽该天线，并与该天线保持一预定间距；
至少一个以上的接地部，形成于该基板上并与该第二支撑部接触。
2.根据权利要求1所述的天线耦合系统，其特征在于，其中该环体是为一封闭金属环或非封闭金属环。
3.根据权利要求1所述的天线耦合系统，其特征在于，其中该第二支撑部的长度大于该第一支撑部的长度。
4.根据权利要求1所述的天线耦合系统，其特征在于，其中该环体的内径与该天线的共振频率成反向关系。
5.根据权利要求1项的天线耦合系统，其特征在于，其中该环体的外径与该天线的共振频率成反向关系。
6.根据权利要求1所述的天线耦合系统，其特征在于，其中该环体与该天线的间距与该天线的共振频率成反向关系。
7.根据权利要求1所述的天线耦合系统，其特征在于，其中该接地部是为一单点形式的接地结构或一平板结构。
8.根据权利要求1所述的天线耦合系统，其特征在于，其中该天线具有一辐射单元或一个以上的辐射单元。
9.一种天线耦合系统，其特征在于，包括：
一基板；
一天线；
一第一支撑部，支撑该天线于该基板上；
一信号馈入部，形成于该基板上并与该第一支撑部接触；
一板体，该板体具有至少一个以上的孔洞；
一第二支撑部，支撑该板体于该基板上，其中该板体是遮蔽该天线，并与该天线保持一预定间距；
一接地部，形成于该基板上并与该第二支撑部接触。
10.根据权利要求9所述的天线耦合系统，其特征在于，其中该板体的内径与该天线的共振频率成反向关系。
11.根据权利要求9所述的天线耦合系统，其特征在于，其中该板体的外径与该天线的共振频率成反向关系。
12.根据权利要求9所述的天线耦合系统，其特征在于，其中该板体与该天线的间距与该天线的共振频率成反向关系。
13.根据权利要求9所述的天线耦合系统，其特征在于，其中该接地部是为一单点形式的接地结构或一平板结构。
14.根据权利要求9所述的天线耦合系统，其特征在于，其中该天线具有一辐射单元或一个以上的辐射单元。
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