CN101635384B

CN101635384B - 天线及其具有天线的电子装置

Info

Publication number: CN101635384B
Application number: CN 200810134355
Authority: CN
Inventors: 颜丽真; 李佳典
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Current assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2028-07-24
Also published as: CN101635384A

Abstract

本发明公开一种天线及具有该天线的电子装置。本发明的天线包括：基体，具有第一面及第二面；第一辐射体，设置在第一面上；接地元件，设置在第一面上；馈入结构，设置在第一面上，第一辐射体与馈入结构以及接地元件电性连接；以及第二辐射体，设置在第一面或第二面上，第二辐射体借由耦合感应，而调整第一谐振模式或产生第二谐振模式。

Description

天线及其具有天线的电子装置

技术领域

本发明关于一种天线及具有该天线的电子装置，特别是一种耦合感应的天线及具有该天线的电子装置。

背景技术

随着无线通信技术的发展，人们对于无线通信的需求与日俱增，现今市面上已经出现许多提供无线通信功能的电子产品，例如移动电话、卫星定位系统、个人数字助理以及笔记本电脑等，都已经广泛利用无线通信技术来传递信息。同时，随着愈来愈多的信息通过无线网路来传递，频宽需求亦随之增加。

随着无线通信技术的发展，先前技术已有许多不同操作频段的无线通信技术，例如UWB，WiMAX，WiFi或3G无线通信技术等。因此，为了要符合各种频段的无线通信需求，具有多频的天线已经成为日后技术发展的必然趋势。

而在同时，人们对于的电子产品的要求亦已经越来越要求轻薄短小。使用者已不仅是要求其功能，更要求电子产品须有更轻薄的体积。在此情况之下，电子产品中的无线通信装置的轻薄短小，也同时成为设计时的考虑。

先前技术已公开一种具有宽频效果的渐变三角形单极天线。以下请参考图1A及图1B关于先前技术的天线。如图1A所示，先前技术的天线90具有辐射体91、接地元件92及馈入结构93。由于辐射体91具有渐变三角形的外型，因此具有宽频的效果。然而，先前技术的天线90虽具有宽频效果，但如图1B的电压驻波比(VSWR)所示，天线90仅具有单一谐振模式，其频宽约为40％，中心频率约为5.3GHz，因此天线90并不符合多频的要求。

因此，有必要提供一种操作频宽增加且尺寸缩小的宽频天线，以解决先前技术所存在的问题。

发明内容

鉴于先前技术所存在的问题，本发明提供一种天线及具有该天线的电子装置，以达成增加频宽、增加操作频段以及缩小尺寸的目的。

本发明的电子装置包括无线传输模块与天线。天线与无线传输模块电性连接。天线包括基体、第一辐射体、接地元件、馈入结构以及第二辐射体。其中基体具有第一面及第二面；第一辐射体、接地元件以及馈入结构设置在第一面上；第一辐射体与馈入结构以及接地元件电性连接，而以直接激发方式产生第一谐振模式；以及第二辐射体设置在第一面或第二面上，第二辐射体借由耦合感应，而调整第一谐振模式或产生另一第二谐振模式。

在本发明的一个实施例中，基体为一印刷电路板，并且第一辐射体、接地元件及第二辐射体以印刷方式设置在基体上。

在本发明的一个实施例中，第二辐射体为实质上为矩形形状；第二辐射体设置在第二面上；并且第二辐射体的位置与第一辐射体的相对应位置为至少部分相互重叠。因此第一辐射体可借由电容效应产生阻抗匹配，而调整第一谐振模式。

在本发明的一个实施例中，第二辐射体为实质上为L形形状或U形形状；第二辐射体设置在第二面上；第二辐射体与接地元件电性连接；并且第二辐射体的位置与第一辐射体的相对应位置并未相互重叠。借此第二辐射体可借由耦合感应，而产生第二谐振模式。

在本发明的一个实施例中，本发明包括第三辐射体，第三辐射体设置在第二面上，以借由电容效应产生阻抗匹配，而调整第一谐振模式；并且第三辐射体的位置与第一辐射体的相对应位置为至少部分相互重叠。第二辐射体为实质上为L形或U形形状，第三辐射体为实质上为矩形形状，并且第二辐射体为实质上环绕第三辐射体。

附图说明

图1A为先前技术的天线的示意图。

图1B为先前技术的天线的电压驻波比(VSWR)关系图。

图2A为第一实施例的天线的正面示意图。

图2B为第一实施例的天线的背面示意图。

图2C为第一实施例的天线的电压驻波比(VSWR)关系图。

图3A为第二实施例的天线的正面示意图。

图3B为第二实施例的天线的背面示意图。

图3C为第二实施例的天线的电压驻波比(VSWR)关系图。

图3D为第二实施例的天线的变化形式的示意图。

图4A为第三实施例的天线的正面示意图。

图4B为第三实施例的天线的背面示意图。

图4C为第三实施例的天线的电压驻波比(VSWR)关系图。

图4D为第三实施例的天线的变化形式的正面示意图。

图4E为第三实施例的天线的变化形式的背面示意图。

图5A为第四实施例的天线的正面示意图。

图5B为第四实施例的天线的背面示意图。

图5C为第四实施例的天线的电压驻波比(VSWR)关系图。

图5D为第四实施例的天线的变化形式的正面示意图。

图5E为第四实施例的天线的变化形式的背面示意图。

图6为本发明的电子装置的系统方块图。

主要元件符号说明

先前技术：

辐射体91

接地元件92

馈入结构93

本发明：

天线10、20、30、40

基体11、21、31、41

第一面110、210、310、410

第二面112、212、312、412

第一辐射体12、22、32、42

接地元件13、23、23’、33、33’、43、43’

馈入结构14、24、34、44

第二辐射体16、25、35、45

第三辐射体36、46

电子装置60

无线信号模块61

具体实施方式

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合附图，作详细说明如下。

以下请一并参考图2A至2C关于本发明的第一实施例的天线的相关示意图。其中图2A为第一实施例的天线的正面示意图；图2B为第一实施例的天线的背面示意图；并且图2C为第一实施例的天线的电压驻波比(VSWR)关系图。

如图2A及图2B所示，依据本发明的第一实施例的天线10具有基体11、第一辐射体12、接地元件13、馈入结构14及第二辐射体16。基体11具有第一面110及第二面112，其中第一辐射体12、接地元件13及馈入结构14设置在基体11的第一面(即正面)110；第二辐射体16设置在基体11的第二面(即背面)112。

基体11可为一种FR4(Flame Retardant 4)等级的玻璃纤维印刷电路板，以符合一般电子产品的设计要求；并且第一辐射体12、接地元件13及第二辐射体16以印刷方式设置在基体11上，但本发明并不以此为限。

如图2A所示，第一辐射体12具有倒三角型的外形，但本发明并不以此为限。任何形状的辐射体，例如梯形，均可为本发明的第一辐射体12。如图2B所示，第二辐射体16具有矩形的外形，但本发明并不以此为限。任何形状的辐射体，例如三角形、五角形等均可为本发明的第二辐射体16。

第一辐射体12与馈入结构14以及接地元件13电性连接，并且本发明并不限定采用任何电性连接方式。举例而言，第一辐射体12与接地元件13可以通过一连接元件(图未示)而电性连接，但本发明并不以此为限。馈入结构14具有馈入点(图未示)，馈入点为与一馈入线(图未示)电性连接，用以传输一电性信号至第一辐射体12。第一辐射体12可供以直接激发方式产生第一谐振模式。馈入线可为RF Cable等电缆，但本发明并不以此为限。

如图2A及图2B所示，第二辐射体16位于第二面112上的位置与第一辐射体12位于第一面110上所投射的相对应位置为至少部分相互重叠。天线10借由第一辐射体12与第二辐射体16相互重叠的堆叠电容效应，而耦合感应，产生阻抗匹配，而调整第一谐振模式，使得本发明的天线10与先前技术的天线90相比较有更好的宽频效果。

图2C显示天线10在不同频率的电压驻波比(VSWR)。借由观察图2C中VSWR测量值在2以下的频率得知，天线10所产生的第一谐振模式的频率约为3.6GHz到5.6GHz之间。其中心频率约为：(3.6GHz+5.6GHz)/2＝4.6GHz；其频宽约为：(5.6GHz-3.6GHz)/4.6GHz＝43％。由此可知，与先前技术的天线90相比较，本发明的第一实施例的天线10在较低频段产生谐振模式，并且天线10有较宽广的频宽。

以下请一并参考图3A至3D关于本发明的第二实施例的天线的相关示意图。其中图3A为第二实施例的天线的正面示意图；图3B为第二实施例的天线的背面示意图；图3C为第二实施例的天线的电压驻波比(VSWR)关系图；并且图3D为第二实施例的天线的变化形式的示意图。

如图3A及图3B所示，依据本发明的第二实施例的天线20具有基体21、第一辐射体22、接地元件23及23’、馈入结构24及第二辐射体25。基体具21有第一面210及第二面212，其中第一辐射体22、接地元件23及馈入结构24设置在基体21的第一面(即正面)210；第二辐射体25及接地元件23’设置在基体21的第二面(即背面)212。

第二实施例与第一实施例不同的是，在第二实施例中，第二辐射体25与接地元件23’电性连接，并且第二辐射体25借由接地元件23’而与位于第一面210的接地元件23电性连接。此外，第二辐射体25位于第二面212上的位置与第一辐射体22位于第一面上210所投射的相对应位置并未相互重叠。

因此，第二辐射体25为一种由接地元件23延伸的寄生辐射体，借此可使天线20借由耦合激发方式产生第二谐振模式，使得本发明的天线20与先前技术的天线90及第一实施例的天线10相比较而言，具有多频的效果。

如图3B所示，第二辐射体25为L形的外形，但本发明并不以此为限。任何形状的辐射体，例如U形，均可为本发明的第二辐射体25。

图3C显示天线20在不同频率的电压驻波比(VSWR)。借由观察图3C中VSWR测量值在2以下的频率得知，天线20在频率约为4.7GHz到6.0GHz之间产生第一谐振模式；而在较低频处，即频率约为2.8GHz到3.0GHz之间产生第二谐振模式。由此可知，与先前技术的天线90及第一实施例的天线10相比较而言，第二实施例的天线20具有多频的效果，可同时产生两个谐振模式。

此外，如图3D所示，第二辐射体25并不以设置在第二面(即背面)212为限，第二辐射体25也可以设置在第一面210上，而直接与接地元件23电性连接，如此仍能达成本发明的效果。

以下请一并参考图4A至4E关于本发明的第三实施例的天线的相关示意图。其中图4A为第三实施例的天线的正面示意图；图4B为第三实施例的天线的背面示意图；图4C为第三实施例的天线的电压驻波比(VSWR)关系图；图4D为第三实施例的天线的变化形式的正面示意图；并且图4E为第三实施例的天线的变化形式的背面示意图。

如图4A及图4B所示，依据本发明的第三实施例的天线30具有基体31、第一辐射体32、接地元件33及33’、馈入结构34、第二辐射体35及第三辐射体36。基体31具有第一面310及第二面312，其中第一辐射体32、接地元件33及馈入结构34设置在基体31的第一面(即正面)310；第二辐射体35、接地元件33’及第三辐射体36设置在基体31的第二面(即背面)312。

第三实施例与第二实施例不同的是，在第三实施例中，本发明的天线30进一步具有第三辐射体36，并且第二辐射体35实质上环绕第三辐射体36。

如图4A及图4B所示，第三辐射体36位于第二面312上的位置与第一辐射体32位于第一面310上所投射的相对应位置为至少部分相互重叠；并且第二辐射体35位于第二面312上的位置与第一辐射体32位于第一面上310所投射的相对应位置并未相互重叠。天线30借由第一辐射体32与第三辐射体36相互重叠的堆叠电容效应，而耦合感应，产生阻抗匹配，而产生第一谐振模式；并且借由第二辐射体35以耦合激发方式产生第二谐振模式，使得本发明的天线30与先前技术的天线90、第一实施例的天线10及第二实施例的天线20相比较而言，有更好的宽频效果及多频效果。

如图4B所示，第二辐射体35为L形的外形，第三辐射体36为矩形形状，但本发明并不以此为限。任何形状的辐射体，均可为本发明的第二辐射体35或第三辐射体36。

图4C显示天线30在不同频率的电压驻波比(VSWR)。借由观察图4C中VSWR测量值在2以下的频率得知，天线30在低频处的第一谐振模式及在高频处的第二谐振模式与第二实施例的天线20相比较而言，频宽明显改善。

此外，如图4D及4E所示，第二辐射体35并不以设置在第二面(即背面)312为限，第二辐射体35也可以设置在第一面310上，而直接与接地元件33电性连接，如此仍能达成本发明的效果。

以下请一并参考图5A至5E关于本发明的第四实施例的天线的相关示意图。其中图5A为第四实施例的天线的正面示意图；图5B为第四实施例的天线的背面示意图；图5C为第四实施例的天线的电压驻波比(VSWR)关系图；图5D为第四实施例的天线的变化形式的正面示意图；并且图5E为第四实施例的天线的变化形式的背面示意图。

如图5A及图5B所示，依据本发明的第四实施例的天线40具有基体41、第一辐射体42、接地元件43及43’、馈入结构44、第二辐射体45及第三辐射体46。基体41具有第一面410及第二面412，其中第一辐射体42、接地元件43及馈入结构44设置在基体41的第一面(即正面)410；第二辐射体45、接地元件43’及第三辐射体46设置在基体41的第二面(即背面)412。

第四实施例与第三实施例不同的是，在第四实施例中，本发明的天线40以U形的第二辐射体45取代第三实施例的L形的第二辐射体35。

图5C显示天线40在不同频率的电压驻波比(VSWR)。借由观察图5C中VSWR测量值在2以下的频率得知，天线40在低频处的第一谐振模式的操作频段约为2.3GHz到2.7GHz之间；并且在高频处的第二谐振模式的操作频段约为3.3GHz到5.85GHz之间。因此，借由第二辐射体45的外形改变，本发明的第四实施例的天线即可应用在操作频段介于2.3GHz到2.7GHz及3.3GHz到3.8GHz之间的微波访问全球互通(Worldwide Interoperability forMicrowave Access，WiMAX)天线的操作频段。

此外，如图5D及5E所示，第二辐射体45并不以设置在第二面(即背面)412为限，第二辐射体45也可以设置在第一面410上，而直接与接地元件43电性连接，如此仍能达成本发明的效果。

最后，请参考图6关于本发明的电子装置的系统方块图。在本发明的一个实施例中，电子装置60可为移动电话、卫星定位系统、个人数字助理以及笔记本电脑等移动装置，但本发明并不以此为限。如图6所示，本发明的电子装置60包括天线40及无线信号模块61。电子装置60可利用RF Cable(图未示)馈入到天线40并与无线信号模块61电性连接，以借由无线信号模块61来处理天线40的信号，例如发射或接收信号。如此一来，电子装置60就可以借由天线40接收或者传送无线信号到其他的装置(图未示)，以达到无线通信的目的。

此处需注意的是，电子装置60并不以具有天线40为限。本发明亦可依照需求，以本发明的天线10、20或30其中任一种天线取代天线40，以接收或者传送不同频段的无线信号。

综上所陈，本发明无论就目的、手段及功效，均显示其迥异于传统技术的特征，但应注意的是，上述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求书所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims

1.一种天线，包括：

一基体，具有相对的一第一面及一第二面；

一第一辐射体，设置在该第一面上，可供以直接激发方式产生一第一谐振模式；

一接地元件，设置在该第一面上；

一馈入结构，设置在该第一面上，该第一辐射体与该馈入结构以及该接地元件电性连接；

一第二辐射体，设置在该第二面上且对应于该第一面上的该第一辐射体，该第二辐射体借由耦合感应而调整该第一谐振模式，该第二辐射体与该接地元件电性连接而产生一第二谐振模式；以及

一第三辐射体，该第三辐射体设置在该第二面上，以借由电容效应产生阻抗匹配，而调整该第一谐振模式；并且该第三辐射体的位置与该第一辐射体的相对应位置为至少部分相互重叠，

其中该第二辐射体实质上为L形或U形形状，该第三辐射体实质上为矩形形状，并且该第二辐射体为实质上环绕该第三辐射体。

2.根据权利要求1所述的天线，其中该基体为一印刷电路板，并且该第一辐射体、该接地元件及该第二辐射体以印刷方式设置在该基体上。

3.根据权利要求1所述的天线，其中该第二辐射体以借由电容效应产生阻抗匹配，而调整该第一谐振模式。

4.根据权利要求3所述的天线，其中该第二辐射体的位置与该第一辐射体的相对应位置为至少部分相互重叠。

5.根据权利要求1所述的天线，其中该第二辐射体的位置与该第一辐射体位置的相对应位置并未相互重叠。

6.一种具有天线的电子装置，具有一无线传输的功能，包括一无线传输模块以及一天线，该无线传输模块与该天线电性连接，该天线包括：

一基体，具有相对的一第一面及一第二面；

一接地元件，设置在该第一面上；

一第三辐射体，该第三辐射体设置在该第二面上，以借由电容效应产生阻抗匹配，而调整该第一谐振模式；并且该第三辐射体位于该第二面上的位置与该第一辐射体位于该第一面上的位置为至少部分相互重叠，

7.根据权利要求6所述的电子装置，其中该基体为一印刷电路板，并且该第一辐射体、该接地元件及该第二辐射体以印刷方式设置在该基体上。

8.根据权利要求6所述的电子装置，其中该第二辐射体以借由电容效应产生阻抗匹配，而调整该第一谐振模式。

9.根据权利要求8所述的电子装置，其中该第二辐射体位于该第二面上的位置与该第一辐射体位于该第一面上的位置为至少部分相互重叠。

10.根据权利要求6所述的电子装置，其中该第二辐射体位于该第二面上的位置与该第一辐射体位于该第一面上的位置并未相互重叠。