CN101740851B - 环形天线 - Google Patents

Abstract

一种环形天线，包含：基板、第一辐射部、第一连接部、第二连接部及第二辐射部。基板具有第一表面与第二表面。第一辐射部一端设置于第一表面且另一端设置于第二表面，而形成环形。第一连接部具有第一端与第二端，第一端设置于第一表面且接地。第二连接部具有第三端与第四端，第三端设置于第二表面且经由基板耦接于第一辐射部。第二辐射部以滑动方式设置于第一连接部的第二端与第二连接部的第四端之间，用以调整与第一辐射部所形成的环形辐射路径。

Description

环形天线

技术领域

本发明有关一种天线，特别是一种可伸缩的环形天线。 

背景技术

随着科技的进步，无线通讯系统的发展带来生活上诸多便利。其中，无线通讯系统的重要组件之一便是天线。将天线装设于无线通讯装置上，发射器将电压或电流信号转换为无线信号，藉由天线将无线信号以辐射形式在空中传播。另一方面，天线也可接收空中的无线信号，转换为电压或电流后再经由无线通讯装置进行处理，以达到无线传输的目的。 

由于，无线通讯的发展使得手持行动装置，例如：行动电话(mobilephone)、个人数字助理(PDA)或智能型手机(smart phone)等，皆为现代人带来生活上的便利性，而手持行动装置的收讯好坏与天线有着密不可分的关系。由于，天线为传送与接收电磁波的窗口，是收发无线讯号的重要装置，因此天线设计的好坏，关系到无线通讯装置的传输效能。 

然而，随着电子产品逐渐朝向轻薄化与微型化的趋势迈进时，手持行动装置的体积也受到影响而日益缩小。当手持行动装置的体积缩小，同时表示手持行动装置中的天线，所分配到的布局空间将受到限制。在手持行动装置内部有限的空间，所设计出来的天线效率自然会受到影响，而使得天线效率不好，进而影响通讯质量。 

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种环形天线，且该环形天线为可伸缩式。当本发明所提出的环形天线装设于手持行动装置内，可将环形天线利用伸缩的方式来提高天线效率，如此可改善手持装置日益缩小的天线空间而对收讯所造成的影响。 

本发明提出一种环形天线，包含：基板、第一辐射部、第一连接部、第二连接部及第二辐射部。基板具有第一表面与第二表面，且第一表面上具有接地面。第一辐射部一端设置于第一表面且邻近该端的基板具有馈入点，另一端设置于第二表面，而形成环形。第一连接部具有第一端与第二端，第一端设置于第一表面且耦接于接地面。第二连接部具有第三端与第四端，第三端设置于第二表面且经由基板耦接于位于第二表面的第一辐射部的另一端。第二辐射部为U形状，并且一端滑动连接于第一连接部的第二端，另一端滑动连接于第二连接部的第四端，用以调整与第一辐射部所形成的环形辐射路径。 

本发明还提出一种环形天线，包含：基板、第一辐射部、第一连接部、第二连接部、第二辐射部、匹配电路。基板具有第一表面与第二表面与馈入点。第一辐射部一端设置于第一表面且另一端设置于第二表面，而形成环形。第一连接部具有第一端与第二端，第一端设置于第一表面且经由基板而接地。第二连接部具有第三端与第四端，第三端设置于第二表面且经由基板耦接于位于第二表面的第一辐射部的另一端。第二辐射部为U形状，并且一端滑动连接于第一连接部的第二端，另一端滑动连接于第二连接部的第四端，用以调整与第一辐射部所形成的环形辐射路径。匹配电路耦接于第一辐射部，用以匹配第一辐射部与第二辐射部。有关本发明的较佳实施例及其功效，兹配合图式说明如后。 

附图说明

图1A：环形天线的第一实施例示意图(一) 

图1B：环形天线的第一实施例示意图(二) 

图1C：环形天线的第一实施例剖面图 

图2A：环形天线的第二实施例示意图(一) 

图2B：环形天线的第二实施例示意图(二) 

图3A：环形天线延展前S11反射系数的频率响应图 

图3B：环形天线延展后S11反射系数的频率响应图 

主要组件符号说明 

10：第一辐射部 

20：第二辐射部 

22：支撑件 

24：软性印刷电路板 

30：基板 

32：第一表面 

34：第二表面 

40：第一连接部 

41：第一端 

42：第二端 

50：第二连接部 

51：第三端 

52：第四端 

62：第一匹配单元 

64：第二匹配单元 

具体实施方式

请同时参照图1A，为环形天线的第一实施例示意图(一)，与图1C，为环形天线的第一实施例剖面图。本发明所提出的环形天线包含：一第一辐射部10、一第二辐射部20、一基板30、一第一连接部40、一第二连接部50。 

基板30具有一第一表面32与一第二表面34。其中，基板30可为手持行动装置，例如：行动电话、个人数字助理或智能型手机等的印刷电路板(PCB)。第一辐射部10一端设置于第一表面32，且位于该端附近的基板30上具有馈入点(如图2A中所示)，而另一端设置于第二表面34。由图1A中所示可知，第一辐射部10于基板30的第一表面32与第二表面34之间形成环形，且第一辐射部10为固定的设置于基板30，因此第一辐射部10属于固定式环型辐射部。 

由图1C中所示可知，第一连接部40具有一第一端41与一第二端42，其中第一端41设置于第一表面32且位于第一端41的第一表面32上具有接地面(图中未示)，使第一端41耦接于接地面。第二连接部50具有一第三端51与一第四端52，第三端51设置于第二表面34且耦接于第一辐射部10。其中，第一连接部40可采用弹性顶针(pogo pin)的设计方式，使第一连接部40耦接第二辐射部20之处(亦即第二端42)为顶针，如此可让第二辐射部20与第一连接部40藉由顶针而电性导通。同样的，第二连接部50也可采用弹性顶针的设计方式，使第二连接部50耦接第二辐射部20之处(亦即第四端52)为顶针，如此可让第二辐射部20与第二连接部50藉由顶针而电性导通。 

第二辐射部20是以滑动方式设置于第一连接部40的第二端42与第二连接部50的第四端52之间。由图1A中所示可知，第二辐射部20可在第一连接部40与第二连接部50之间伸缩滑动，因此相对于第一辐射部20属于固定式环型辐射部，而第二辐射部20便属于移动式环型辐射 部。 

请同时参照图1A与图1B，由两图比较可知，图1A为第二辐射部20伸缩之前的环形天线示意图，而图1B为第二辐射部20伸缩之后的环形天线示意图。于此，第二辐射部20与第一辐射部10两者可共同形成整体环形天线的环形辐射路径，而藉由滑动第二辐射部20可用以调整环形辐射路径。如图1A拉伸之前的环形天线，其环形辐射路径较短，而图1B拉伸之后的环形天线，其环形辐射路径较长。 

上述的第二辐射部20可包含：一支撑件22与一软性印刷电路板(flexible printed circuit，FPC)24。支撑件22由非金属导体的材质所构成。相对的，软性印刷电路板24由金属导体的材质所构成。如图1A中所示，软性印刷电路板24贴附于支撑件22靠近第一连接部40与第二连接部50之侧。由于，支撑件22并非导体为单纯用以支撑软性印刷电路板24，因此即使软性印刷电路板24贴附于支撑件22，两者也不会产生讯号的干扰。 

天线的特性中，当辐射部的电气长度越长，所产生的天线效能会越好，但由于天线所装设的通讯装置的空间有限，因此无法无限的扩展辐射部的电气长度。因此，本发明提出第一辐射部10与第二辐射部20的电气长度其最佳者至少为1/4波长(λ)。 

请参照图2A，该图所示为环形天线的第二实施例示意图(一)。于第二实施例中更包含一匹配电路，于此匹配电路可包含一第一匹配单元62与一第二匹配单元64。 

首先，简单说明匹配(match)的功用。每一天线皆具有其工作频率点，举例说明，假设天线的理想工作频率点为2.4GHz，但有时天线实际产生的工作频率点位在2.35GHz或2.45GHz等，此时偏离正常工作频率点2.4GHz的2.35GHz或2.45GHz即为频偏点。而匹配电路便可用以修 正频偏点，使频偏点可调整回所需的正常工作频率点。于此，第一匹配单元62与第二匹配单元64可由电容或电感等组件所组成，其中电容可将工作频率往高频方向调整，而电感可将工作率往低频方向调整。此外，匹配电路也具有使环形天线可达到50奥姆阻抗匹配的功用。 

于此，第一匹配单元62设置于基板30，耦接至基板30上的馈入点，用以匹配第一辐射部10与第二辐射部20。第二匹配单元64设置于第二辐射部20的软性印刷电路板24上，当环形辐射路径为最大时(亦即第二辐射部20滑动拉伸至最大时)，第二匹配单元64与第一匹配单元62共同匹配第一辐射部10与第二辐射部20。 

第一匹配单元62用来匹配尚未拉出的第二辐射部20与第一辐射部10所组成的拉伸前的环形天线。请续参照图2A，第二辐射部20尚未拉出，其所形成拉伸前环形天线的环形辐射路径，图中以虚线绘制其讯号流向。首先，讯号由馈入点流向第一匹配单元62，之后沿着第一辐射部10由第一表面32流到第二表面34，再藉由第二连接部50流向第二辐射部20，此时由于第二辐射部20尚未拉出，因此讯号不会流经第二匹配单元64，而直接沿着第二辐射部20流往第一表面32，最后流向第一连接部40而接地，完成拉伸前环形天线的第一操作频率的环形辐射路径。 

由上述说明可知，当第二辐射部20尚未拉出时，讯号所流经的环形辐射路径仅会经过第一匹配单元62，因此当环形天线拉伸前，是由第一匹配单元62来执行匹配的动作。 

请参照图2B为环形天线的第二实施例示意图(二)。第二匹配单元64用来匹配第二辐射部20拉出后，第二辐射部20与第一辐射部10所组成的环形天线。图2B中第二辐射部20已拉出，此时第一辐射部10与第二辐射部20所形成的环形天线的环形辐射路径，同样以虚线绘制其讯号流向。首先，讯号由馈入点流向第一匹配单元62，之后沿着第一辐射部 10由第一表面32流到第二表面34，藉由第二连接部50流向第二辐射部20，此时由于第二辐射部20已拉出，因此讯号会流经第二匹配单元64，再沿着第二辐射部20流往第一表面32，最后流向第一连接部40而接地，完成拉伸后环形天线的第二操作频率的环形辐射路径。 

由上述说明可知，当第二辐射部20拉出后，讯号所流经的环形辐射路径会同时经过第一匹配单元62与第二匹配单元64，因此当环形天线伸缩后，会由第一匹配单元62与第二匹配单元64共同来执行匹配的动作。 

请同时参照图3A与图3B分别为环形天线延展前与延展后，S11反射系数的频率响应图。于此所称的延展前与延展后，即为第二辐射部20伸缩前与伸缩后。图3A以环形天线延展前，环形辐射路径为13.7公分为例，所得的实验图形，且假设所需的工作频率为2.442GHz。由图3A右上角可看出实验所得的数据为：在2.442GHz，环形天线测得-12.36dB。相对的，图3B以环形天线延展后，环形辐射路径为26公分为例，所得的实验图形，同样假设所需的工作频率为2.442GHz。由图3B右上角可看出实验所得的数据为：在2.442GHz，天线测得-15.89dB。由此可知，当环形天线经延展后可得到较佳的dB值。 

此外，同样以图3A与图3B的条件，实验所得的天线效率，当环形天线延展前的天线效率为81.07％，而当环形天线延展后的天线效率提升为92.42％。由此，可清楚得知，藉由本发明所提出的可伸缩式的环形天线，可在手持装置日益缩小的空间内用以提升天线效率。 

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (12)

1.一种环形天线，包含：

一基板，具有一第一表面与一第二表面，且该第一表面上具有一接地面；

一第一辐射部，一端设置于该第一表面且邻近该端的该基板具有一馈入点，另一端设置于该第二表面，而形成一环形；

一第一连接部，具有一第一端与一第二端，该第一端设置于该第一表面且耦接于该接地面；

一第二连接部，具有一第三端与一第四端，该第三端设置于该第二表面且经由该基板耦接于位于该第二表面的该第一辐射部的该另一端；

及

一第二辐射部，为U形状，并且一端滑动连接于该第一连接部的该第二端，另一端滑动连接于该第二连接部的该第四端，用以调整与该第一辐射部所形成的一环形辐射路径。

2.如权利要求1所述的环形天线，其特征在于：该第二辐射部包含：

一支撑件，为非金属导体；及

一软性印刷电路板(FPC)，贴附于该支撑件，且为金属导体。

3.如权利要求1所述的环形天线，其特征在于：该第一连接部包含一弹性顶针(pogo pin)。

4.如权利要求1所述的环形天线，其特征在于：该第二连接部包含一弹性顶针(pogo pin)。

5.如权利要求1所述的环形天线，其特征在于：更包含：

一第一匹配单元，设置于该基板，并耦接至该馈入点，用以匹配该第一辐射部与该第二辐射部。

6.如权利要求5所述的环形天线，其特征在于，更包含：

一第二匹配单元，设置于该第二辐射部，当该环形辐射路径为最大时，与该第一匹配单元共同匹配该第一辐射部与该第二辐射部。

7.一种环形天线，包含：

一基板，具有一第一表面、一第二表面与一馈入点；

一第一辐射部，一端设置于该第一表面且另一端设置于该第二表面，而形成一环形；

一第一连接部，具有一第一端与一第二端，该第一端设置于该第一表面且经由该基板而接地；

一第二连接部，具有一第三端与一第四端，该第三端设置于该第二表面且经由该基板耦接位于该第二表面的该第一辐射部的该另一端；

一第二辐射部，为U形状，并且一端滑动连接于该第一连接部的该第二端，另一端滑动连接于该第二连接部的该第四端，用以调整与该第一辐射部所形成的一环形辐射路径；及

一匹配电路，耦接于该第一辐射部与该第二辐射部，用以匹配该第一辐射部与该第二辐射部。

8.如权利要求7所述的环形天线，其特征在于：该第二辐射部，包含：

一支撑件，为非金属导体；及

一软性印刷电路板(FPC)，贴附于该支撑件，且为金属导体。

9.如权利要求7所述的环形天线，其特征在于：该第一连接部包含一弹性顶针(pogo pin)。

10.如权利要求7所述的环形天线，其特征在于：该第二连接部包含一弹性顶针(pogo pin)。

11.如权利要求7所述的环形天线，其特征在于：该匹配电路包含：

一第一匹配单元，设置于该基板，并耦接至该馈入点处，用以匹配该第一辐射部与该第二辐射部。

12.如权利要求11所述的环形天线，其特征在于，更包含：

一第二匹配单元，设置于该第二辐射部，当该环形辐射路径为最大时，与该第一匹配单元共同匹配该第一辐射部与该第二辐射部。

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