CN101692514B - 可携式电子装置及其多频天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可接收或发射无线讯号的可携式电子装置及其多频天线。该可携式电子装置包括一无线讯号模块与一多频天线，多频天线与无线讯号模块电性相连。多频天线包含一螺旋元件及一同轴缆线。同轴缆线位于该螺旋元件之内。螺旋元件包括彼此邻接的一第一螺旋部与一第二螺旋部，而同轴缆线包括一接地部与一辐射部。第一螺旋部包覆接地部，且第一螺旋部与接地部彼此相连。辐射部位于该第二螺旋部之内，且辐射部与第二螺旋部彼此相隔离。

Description

可携式电子装置及其多频天线

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讯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讯号收发品质。

现今的螺旋元件和辐射元件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元件或辐射元件而言，都只有单频的效果。此外，本案申请人于2006年11月7日提出中国台湾专利申请第095141199号，其揭露一种结合螺旋元件或辐射元件的多频天线，而且该多频天线是将辐射元件连到馈入部并将螺旋元件连到接地部，而使辐射元件产生的共振为高频(例如5GHz)，而螺旋元件产生的共振为低频(例如2.4GHz)。然而，在中国台湾第095141199号专利申请案中，该多频天线也包括一基座，以达成固定辐射元件与螺旋元件，并达成电性接地与馈入。

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讯号的可携式电子装置及其多频天线，该可携式电子装置可以是笔记型电脑(laptop)、个人数字助理(PDA)、或手机。本发明的可携式电子装置包括一无线讯号模块与一多频天线，多频天线与无线讯号模块电性相连，以达成接收或发射无线讯号。

本发明的多频天线包含一螺旋元件及一同轴缆线。同轴缆线位于该螺旋元件之内。螺旋元件包括彼此邻接的一第一螺旋部与一第二螺旋部，而同轴缆线包括一接地部与一辐射部。第一螺旋部包覆接地部，且第一螺旋部与接地部彼此相连，例如利用焊接方式使第一螺旋部与接地部彼此相连。在本实施例中，辐射部位于该第二螺旋部之内，且辐射部与第二螺旋部彼此相隔离。

辐射部包括一隔绝层以及一缆线芯，且该隔绝层包覆缆线芯。该接地部则包括一金属网，且该金属网包覆隔绝层。该同轴缆线更包含一绝缘层，该绝缘层包覆金属网。辐射部的长度可为1/4波长，例如为高频(像是5GHz)的1/4波长。

在辐射部的至少一部分与第二螺旋部的至少一部分之间可更包含一介电部，由此隔离辐射部与第二螺旋部，以避免造成不当干扰。该介电部可以是绝缘体，例如包括泡棉、压克力、塑胶或陶瓷等的低介电值的绝缘体。

在一实施例中，多频天线进一步包含一接地元件，且该接地元件包括一包覆部。第一螺旋部实质包覆该金属网，接地元件的包覆部则包覆该第一螺旋部，以使该接地部与该第一螺旋部同时接地。

本发明的第二螺旋部依据不同场形或频段有各种的变化形，例如第二螺旋部的截面可实质约呈圆形、方形、椭圆形、三角形、或多角形。螺旋元件影响低频共振，第二螺旋部的长度，也就是从接地处开始，其拉直的长度为1/4波长即可，例如其长度可为低频(像是2.4GHz)的1/4波长。换言之，经过螺旋缩短长度之后，第二螺旋部未经拉直的长度约为0.08～0.12的波长。

在其中另一实施例，多频天线同样包含一螺旋元件与一同轴缆线，然而与上述实施例不同在于辐射部的一端部与该第二螺旋部的一端部彼此相连，例如将辐射部的端部与该第二螺旋部的端部彼此焊接在一起。本实施例的多频天线，在接地之前产生螺旋路径，因此可大幅缩小整体的天线尺寸。也就是，在本实施例中，频率共振可依据辐射部的长度与第二螺旋部的拉直长度比，加以调整，以获得所欲得的频率范围。

在另一实施例中，第二螺旋部可进一步包含一固定部，该固定部缠绕辐射部的端部，以使该辐射部的端部与第二螺旋部的端部彼此相连。或者，该第二螺旋部的该端部略呈直角。

由于此等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1A为依据本发明的多频天线，显示其中的一实施例的分解示意图；

图1B为依据图1A的实施例，显示其组装完成之后的立体示意图；

图1C为依据本发明的多频天线，显示具有介电部的另一实施例立体示意图；

图2A为依据图1A的实施例，显示具有接地元件的另一实施例立体示意图；

图2B为依据图2A的实施例，显示其等效电路示意图；

图3为依据图2A的实施例，显示其频率与电压驻波比(Voltage StandingWave Ratio，VSWR)的实际测量图。

图4A为依据本发明的多频天线，显示其中的另一实施例的立体示意图；

图4B为依据图4A的实施例，显示其等效电路示意图；

图5为依据图4A的实施例，显示其频率与电压驻波比(VSWR)的实际测量图；

图6A为依据本发明的多频天线，显示其中的再一实施例的立体示意图；

图6B为依据本发明的多频天线，显示其中的再一实施例的立体示意图；

图6C为依据图6B的多频天线，显示其俯视图。图7A-图7C为依据本发明的多频天线，举例说明螺旋元件各种可能的变化；

图8A与图8B为依据本发明的多频天线，举例说明螺旋元件其他可能的变化；

图9为依据本发明的可携式电子装置，显示装设有多频天线与无线讯号模块相连的局部示意图。

图10A与图10B为本发明的可携式电子装置，其包含有本发明的多频天线的示意图。

主要元件符号说明：

多频天线10、10a、10b、40、40a、80a、80b

螺旋元件11、41、41a、41b、71a、71b、714c、81a、81b

同轴缆线12、42、82

第一螺旋部111、411、411a、411b、711、811

第二螺旋部112、412、412a、412b、712a、812a、812b

第二螺旋端部412b’

固定部412a’

接地部121

辐射部122、422、822

介电部13

结合部S

缆线芯12a       隔绝层12b

金属网12c       绝缘层12d

接地元件14      包覆部141

无线讯号模块90

可携式电子装置1a、1b

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，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

请参考图1A，本发明的多频天线10包含一螺旋元件11及一同轴缆线12。螺旋元件11包括彼此邻接的一第一螺旋部111与一第二螺旋部112。同轴缆线12包括一接地部121与一辐射部122。

请同时参考图1A与图1B，第一螺旋部111包覆该接地部121，辐射部122位于该第二螺旋部112之内，接地部121与第一螺旋部111彼此相连，例如利用焊接使接地部121与第一螺旋部111彼此相连，且辐射部122与第二螺旋部112彼此相隔离。所以在本实施例中，第二螺旋部112的螺旋直径大于第一螺旋部111。

请回到图1A，较佳者，同轴缆线12包括一缆线芯12a、一隔绝层12b、一金属网12c以及一绝缘层12d；隔绝层12b包覆该缆线芯12a、金属网12c包覆该隔绝层12b，以及绝缘层12d包覆该金属网12c。在本实施例中，该辐射部122包括一隔绝层12b以及一缆线芯12a，例如辐射部122可以剥除同轴缆线12的金属网12c与绝缘层12d。接地部121则包括金属网12c、隔绝层12b以及缆线芯12a，且该金属网12c包覆隔绝层12b，例如接地部121可以剥除同轴缆线12的绝缘层12d。辐射部的长度可为1/4波长，例如为高频(像是5GHz)的1/4波长。

第二螺旋部112的长度，也就是从接地处开始，其拉直的长度为1/4波长即可，例如其长度可为低频(像是2.4GHz)的1/4波长。换言之，经过螺旋缩短长度之后，第二螺旋部未经拉直的长度约为0.08～0.12的波长。

请参考图1C，在一实施例中，多频天线10a更包含一介电部13。该介电部13位于辐射部122的至少一部分与该第二螺旋部112的至少一部分之间，由此隔离辐射部122与第二螺旋部112，以避免造成不当干扰。该介电部13可以是绝缘体，例如包括泡棉、压克力、塑胶或陶瓷等的低介电值的绝缘体。

通常多频天线10、10a将会被组装至一电子装置(以下将有详细说明)，在本实施例中，可利用结合部S，例如通过螺丝(未显示)将多频天线10、10a锁附到电子装置(以下将有详细说明)，以达成接地部121与第一螺旋部111彼此相连接地。

然而，电子装置的外壳机构并非金属，则难以利用结合部S锁附螺丝，而达成接地部121与第一螺旋部111的接地。请参考图2A，在另一实施例中，多频天线10b可进一步包含一接地元件14，以利用该接地元件14达成接地部121与第一螺旋部111的接地。该接地元件14包括一包覆部141。如上述实施例，该第一螺旋部111实质包覆该金属网12c。该包覆部141包覆该第一螺旋部111，以使该接地部121与该第一螺旋部111同时接地。

图1A、图1B、图1C、图2A的实施例，其等效电路示意图即如图2B所示两边都接地，也就是同轴缆线12与螺旋元件11皆接地。

再者，请参考图3的频率与电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)的实际测量图，其依据图2A的实施例所获得的实际测量。由图3可明显看出，本发明的多频天线无论在低频(例如2G)或在高频(例如5G)时的电压驻波比都很好。

本发明的另一实施例的多频天线，请参考图4A，该多频天线40也包括螺旋元件41与同轴缆线42。螺旋元件41包括彼此邻接的一第一螺旋部411与一第二螺旋部412。同轴缆线42位于螺旋元件41之内，且该同轴缆线42包括一接地部421与一辐射部422。第一螺旋部411包覆该接地部421，且该接地部421与该第一螺旋部411彼此相连，例如利用焊接相连。与上述实施例的差别在于，在本实施例中，辐射部422的端部与第二螺旋部412的端部彼此相连，例如将第二螺旋部412的端部弯折之后焊接到辐射部422的端部。

相类似地，在本实施例中，也可利用一介电部13隔离辐射部422与第二螺旋部412。此外，虽然图未显示，在本实施例中，多频天线40也可包含一接地元件(图未显示)，以使接地部121与第一螺旋部111达成接地。

图4A的实施例，其等效电路示意图即如图4B所示者，也就是在接地之前，可先形成一段螺旋环路(1oop)，由此缩小多频天线40的整体尺寸。

请参考图5的频率与电压驻波比(VSWR)的实际测量图，其依据图4A的实施例所获得的实际测量。由图5可明显看出，本发明的多频天线无论在低频(例如2G)或在高频(例如5G)时的电压驻波比亦都很好。

要将辐射部422的端部与第二螺旋部412的端部彼此相连，除了上述的焊接方式，也可使第二螺旋部412的端部缠绕辐射部422；请参考图6A，第二螺旋部412a可进一步包含一固定部412a’，该固定部412a’缠绕辐射部422的端部，以使辐射部422的端部与第二螺旋部412a的端部彼此相连。

亦或者，请参考图6B，第二螺旋部412b也可以利用特殊结构加强螺旋元件41b与同轴缆线42之间的结合。例如，请同时参考图6C的螺旋元件41b，第二螺旋部412b的端部412b’可略呈直角，因此第二螺旋部412b的端部412b’与同轴缆线42的辐射部422之间的结合(例如可利用焊接方式加以结合)，通过第二螺旋部412b的端部412b’结构，可使螺旋元件41b与同轴缆线42之间的结合较为强化，且制作工艺更为简单。

除此之外，本发明的多频天线10、10a、10b、40或40a的螺旋元件，其第二螺旋部虽然都是同一直径，但是也可有各式变化。请参考图7A至图7C，螺旋元件71a、71b或71c的第二螺旋部712a、712b或712c可以有着不同的直径变化，例如由小至大、由大至小或者不同的组合。

再者，本发明的多频天线10、10a、10b、40或40a的螺旋元件，其第二螺旋部虽然图示都是圆形，然其并非用以限制本发明。本发明的螺旋元件可以依据不同场形或频段而有各种的变化形；例如请参考图8A与图8B，螺旋元件81a或81b的第二螺旋部812a或812b也可以是方形或椭圆形。螺旋元件的截面实质约可呈圆形、方形、椭圆形、三角形、多角形、或其他类似者(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元件，因此未在此多赘述。

在本发明的各实施例，螺旋元件11、41、41a、71a、71b、71c、81a或81b的线径可约为0.7mm，第二螺旋部的截面最大螺旋直径约为4.5±0.5mm。第二螺旋部的两螺旋之间的间隔可约为2.8±0.5mm。

总而言之，本发明的螺旋元件，利用辐射部产生的共振(高频)，以耦合能量的方式激发螺旋元件，使螺旋元件产生另一共振(低频)，而且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。

本发明更揭示另一实施例为一种可携式电子装置。请参考图9，可携式电子装置可以是笔记型电脑(如图10A与图10B所示)、个人数字助理(图未显示)或手机(图未显示)。可携式电子装置包括一无线讯号模块90与一多频天线(例如上述的多频天线10、10a、10b、40、40a、80a或80b)。为了简化说明，以下将仅以笔记型电脑1a、1b及多频天线10为代表说明。

多频天线10与无线讯号模块90电性相连，例如多频天线10可以透过一同轴缆线12与该无线讯号模块90电性相连。如图9所示，多频天线10通过螺丝SC锁附在可携式电子装置的外壳，因此如果可携式电子装置的外壳是高介电值材料，则如上所述，多频天线10可由此达成接地，而无需多加接地元件。但若可携式电子装置的外壳是低介电值材料，则多频天线10需多加接地元件(如图2A所示标号14)，以达成接地。

请参考图10A与图10B，如图所示，多频天线10可以是放置在可携式电子装置的任何位置或角落，而且多频天线10也可以水平或垂直或其他任何角度放置在可携式电子装置。可携式电子装置(例如1a或1b)包含有多频天线10，因此可通过多频天线10达成发射或接收无线讯号的功能，其中多频天线10的位置不限于如图10A～图10B所示者，也就是多频天线10的放置位置可视可携式电子装置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者为准。

Claims (42)

1.一种多频天线，其包含：

一螺旋元件，其包括彼此邻接的一第一螺旋部与一第二螺旋部；以及

一同轴缆线，其位于该螺旋元件之内，该同轴缆线包括一接地部与一辐射部，该第一螺旋部包覆该接地部，且该接地部与该第一螺旋部彼此相连，该辐射部位于该第二螺旋部之内，且该辐射部与该第二螺旋部彼此相隔离。

2.如权利要求1所述的多频天线，其中该辐射部包括一隔绝层以及一缆线芯，且该隔绝层包覆该缆线芯。

3.如权利要求2所述的多频天线，其中该接地部包括一金属网，且该金属网包覆隔绝层。

4.如权利要求3所述的多频天线，进一步包含一接地元件，且该接地元件包括一包覆部，其中该第一螺旋部实质是包覆该金属网，该接地元件的该包覆部包覆该第一螺旋部，以使该接地部与该第一螺旋部同时接地。

5.如权利要求3所述的多频天线，其中该同轴缆线更包含一绝缘层，且其中该绝缘层包覆该金属网。

6.如权利要求1所述的多频天线，更包含一介电部，该介电部位于该辐射部的至少一部分与该第二螺旋部的至少一部分之间。

7.如权利要求6所述的多频天线，其中该介电部是绝缘体。

8.如权利要求7所述的多频天线，其中该介电部包括泡棉、压克力、塑胶或陶瓷。

9.如权利要求1所述的多频天线，其中该第二螺旋部的截面实质约呈圆形、方形、椭圆形、三角形、或多角形。

10.一种多频天线，其包含：

一螺旋元件，其包括彼此邻接的一第一螺旋部与一第二螺旋部；以及

一同轴缆线，其位于该螺旋元件之内，该同轴缆线包括一接地部与一辐射部，该第一螺旋部包覆该接地部，且该接地部与该第一螺旋部彼此相连，该辐射部位于该第二螺旋部之内，且该辐射部的一端部与该第二螺旋部的一端部彼此相连。

11.如权利要求10所述的多频天线，其中该辐射部包括一隔绝层以及一缆线芯，且该隔绝层包覆该缆线芯。

12.如权利要求11所述的多频天线，其中该接地部包括一金属网，且该金属网包覆该隔绝层。

13.如权利要求12所述的多频天线，进一步包含一接地元件，且该接地元件包括一包覆部，其中该第一螺旋部实质包覆该金属网，该接地元件的该包覆部包覆该第一螺旋部，以使该接地部与该第一螺旋部同时接地。

14.如权利要求12所述的多频天线，其中该同轴缆线更包含一绝缘层，且其中该绝缘层包覆该金属网。

15.如权利要求10所述的多频天线，更包含一介电部，该介电部位于该辐射部的至少一部分与该第二螺旋部的至少一部分之间。

16.如权利要求15所述的多频天线，其中该介电部是绝缘体。

17.如权利要求16所述的多频天线，其中该介电部包括泡棉、压克力、塑胶或陶瓷。

18.如权利要求10所述的多频天线，其中该第二螺旋部的截面实质约呈圆形、方形、椭圆形、三角形、或多角形。

19.如权利要求10所述的多频天线，其中该第二螺旋部进一步包含一固定部，该固定部缠绕该辐射部的端部，以使该辐射部的该端部与该第二螺旋部的该端部彼此相连。

20.如权利要求10所述的多频天线，其中该第二螺旋部的该端部略呈直角。

21.一种可携式电子装置，其包括一无线讯号模块与一多频天线，该多频天线与该无线讯号模块电性相连，由此接收或发射无线讯号，其特征在于该多频天线包含：

一螺旋元件，其包括彼此邻接的一第一螺旋部与一第二螺旋部；以及

一同轴缆线，其位于该螺旋元件之内，该同轴缆线包括一接地部与一辐射部，该第一螺旋部包覆该接地部，且该接地部与该第一螺旋部彼此相连，该辐射部位于该第二螺旋部之内，且该辐射部与该第二螺旋部彼此相隔离。

22.如权利要求21所述的可携式电子装置，其中该可携式电子装置为一笔记型电脑(laptop)、一个人数字助理(PDA)、或一手机。

23.如权利要求21所述的可携式电子装置，其中该辐射部包括一隔绝层以及一缆线芯，且该隔绝层包覆该缆线芯。

24.如权利要求23所述的可携式电子装置，其中该接地部包括一金属网，且该金属网包覆该隔绝层。

25.如权利要求24所述的可携式电子装置，其中该多频天线进一步包含一接地元件，且该接地元件包括一包覆部，其中该第一螺旋部实质包覆该金属网，该接地元件的该包覆部包覆该第一螺旋部，以使该接地部与该第一螺旋部同时接地。

26.如权利要求24所述的可携式电子装置，其中该同轴缆线更包含一绝缘层，且该绝缘层包覆该金属网。

27.如权利要求21所述的可携式电子装置，其中该多频天线更包含一介电部，该介电部位于该辐射部的至少一部分与该第二螺旋部的至少一部分之间。

28.如权利要求27所述的可携式电子装置，其中该介电部是绝缘体。

29.如权利要求28所述的可携式电子装置，其中该介电部包括泡棉、压克力、塑胶或陶瓷。

30.如权利要求21所述的可携式电子装置，其中该第二螺旋部的截面实质约呈圆形、方形、椭圆形、三角形、或多角形。

31.一种可携式电子装置，其包括一无线讯号模块与一多频天线，该多频天线与该无线讯号模块电性相连，由此接收或发射无线讯号，其特征在于该多频天线包含：

一螺旋元件，其包括彼此邻接的一第一螺旋部与一第二螺旋部；以及

一同轴缆线，其位于该螺旋元件之内，该同轴缆线包括一接地部与一辐射部，该第一螺旋部包覆该接地部，且该接地部与该第一螺旋部彼此相连，该辐射部位于该第二螺旋部之内，且该辐射部的一端部与该第二螺旋部的一端部彼此相连。

32.如权利要求31所述的可携式电子装置，其中该可携式电子装置为一笔记型电脑(laptop)、一个人数字助理(PDA)、或一手机。

33.如权利要求31所述的可携式电子装置，其中该辐射部包括一隔绝层以及一缆线芯，且该隔绝层包覆该缆线芯。

34.如权利要求33所述的可携式电子装置，其中该接地部包括一金属网，且该金属网包覆该隔绝层。

35.如权利要求34所述的可携式电子装置，其中该多频天线进一步包含一接地元件，且该接地元件包括一包覆部，其中该第一螺旋部实质包覆该金属网，该接地元件的该包覆部包覆该第一螺旋部，以使该接地部与该第一螺旋部同时接地。

36.如权利要求34所述的可携式电子装置，其中该同轴缆线更包含一绝缘层，且该绝缘层包覆该金属网。

37.如权利要求31所述的可携式电子装置，其中该多频天线更包含一介电部，该介电部位于该辐射部的至少一部分与该第二螺旋部的至少一部分之间。

38.如权利要求37所述的可携式电子装置，其中该介电部是绝缘体。

39.如权利要求38所述的可携式电子装置，其中该介电部包括泡棉、压克力、塑胶或陶瓷。

40.如权利要求31所述的可携式电子装置，其中该第二螺旋部的截面实质约呈圆形、方形、椭圆形、三角形、或多角形。

41.如权利要求31所述的可携式电子装置，其中该第二螺旋部进一步包含一固定部，该固定部缠绕该辐射部的端部，以使该辐射部的该端部与该第二螺旋部的该端部彼此相连。

42.如权利要求31所述的可携式电子装置，其中该第二螺旋部的该端部略呈直角。

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