CN101740858B - 电波接收用天线、内置该天线的电子装置及天线制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电波接收用天线、内置该天线的电子装置及天线制造方法。具体地，本发明提供一电波接收用的天线及其制造方法，以及一使用此天线的电子装置。此天线包含基板、接地件、金属辐射件、耦合件及信号传输线。基板具有相对的第一表面及第二表面；接地件设置在基板的第一表面上；金属辐射件设置在基板的第二表面上，且与接地件相连接；耦合件设置在基板的第一表面上，并与金属辐射件的投影范围有部分重叠；信号传输线则具有信号线及地线，前者与耦合件相连接，后者则与接地件相连接。本发明的天线具有较小的尺寸及空间需求。

Description

电波接收用天线、内置该天线的电子装置及天线制造方法

技术领域

本发明涉及一种电波接收用的天线、其制造方法以及一种使用此天线的电子装置；具体而言，本发明涉及一种供各式无线局域网络(Wireless LAN)等技术领域使用的天线、其制造方法以及一种使用此天线的电子装置。

背景技术

近年来人们对于无线通信的需求与日俱增，各种无线通信网络标准及相关技术不断推出，以迎合人们对于无线传输在速度和质量上日益严苛的需求。从国际电气和电子工程师学会(IEEE)在802.11中所定义的Wi-Fi无线网络标准，到802.16中所订定的全球互通微波存取技术(WIMAX)标准，无不反映出这样的趋势。

与此同时，对于天线的设计也要相对地加以改进，才能配合新的网络技术来使用。图1所示为美国专利US6861986所公开的传统双频天线。此双频天线包含有第一辐射体1及第二辐射体2，两者均连接于接地面4。信号经由馈入点3以直接馈入方式馈入，以激发第一辐射体1产生高频模态，使其操作中心频率落在5.25GHz。信号直接馈入并可激发第二辐射体2产生低频模态，使其操作中心频率落在2.45GHz。在此传统双频天线中，第二辐射体2的长度约为其操作频率的四分之一波长。

由此可知，为配合低频模态的操作频率，第二辐射体2的长度无法缩减，因此将无法因应各式小型电子装置的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电波接收用的天线及其制造方法，使天线具有较小的尺寸及空间需求。

本发明的另一目的在于提供一种电子装置，该装置具有一个可当作卡榫使用的天线，可固定其外壳的闭合。

本发明的天线包含基板、接地件、金属辐射件、耦合件及信号传输线。基板具有相对的第一表面及第二表面；接地件设置在基板的第一表面上；金属辐射件设置在基板的第二表面上，且与接地件相连接；耦合件设置在基板的第一表面上，并与金属辐射件的投影范围有部分重叠；信号传输线则具有信号线及地线，前者与耦合件相连接，后者则与接地件相连接。

信号传输线以耦合馈入的方式经耦合件激发金属辐射件，藉以形成至少两个频段模态。例如以同轴电缆线作为信号传输线，将其芯线与耦合件相连接，网状导电层则与接地件相连接，再经耦合件以耦合馈入的方式分别激发金属辐射件的一部分或整个金属辐射件，藉以形成高、低两个频段模态。其中的高频段模态可为IEEE802.11a中定义的5GHz的ISM频段，低频段模态则可为IEEE802.11b中定义的2.4GHz的ISM频段。其中金属辐射件的长度可小于低频段模态的中心频率的四分之一波长。

本发明的天线制造方法包含下列步骤：设置接地件于基板的第一表面上；设置金属辐射件于基板的第二表面上，并连接于接地件；设置耦合件于基板的第一表面上，使得耦合件与第二金属臂的投影范围部分相重叠。

本发明的天线具有较小的尺寸及空间需求。

附图说明

图1为传统的双频天线的示意图；

图2为本发明一实施例的天线的第一表面示意图；

图3为本发明一实施例的天线的第二表面示意图；

图4为本发明的天线的另一实施例示意图；

图5为本发明一实施例的电子装置的实施例示意图；

图6为本发明的天线的另一实施例示意图；

图7为本发明一实施例的天线制造方法的实施例流程图。

主要组件符号说明：

10基板                      70天线

11第一表面                   71接地件

12第二表面                  711第三表面

20接地件                    712第四表面

30金属辐射件                72金属辐射件

31第一金属臂                 721第一金属臂

311弯折部                   722第二金属臂

32第二金属臂                723连接部

33连接部                    73基板

40耦合件                    731第一表面

50信号传输线                732第二表面

51信号线                    74耦合件

52地线                      75信号传输线

60壳体                            751信号线

61第一壳体                        752地线

62第二壳体                        80卡勾

具体实施方式

本发明提供一种电波接收用的天线、其制造方法以及一使用此天线的电子装置。在较佳实施例中，本发明的天线应用于各式电子装置以供无线信号收发之用。其中，电子装置较佳包含计算机主机板、笔记本型计算机、桌上型计算机、移动电话、个人数字助理(PDA)、电子游戏机等。其所收发的无线信号可能应用于各式无线局域网络及其他需要用到天线的技术领域。

图2所示为本发明的天线的一实施例的示意图。如图2所示，此天线包含基板10、接地件20、金属辐射件30、耦合件40及信号传输线50。基板10较佳是以PET等塑料材料或其他具有介电性的材质制成，例如印刷电路板(PCB)、可挠性电路板(FPC)等，均可用来制作基板10。基板10为一具有厚度的基材，包含相对的两个表面；图2所示为第一表面11的配置实施例，而图3则为相应的第二表面12的配置实施例。两个表面皆可用来承载各类组件。

如图2所示，接地件20设置于基板10的第一表面11上，且较佳为以印刷形成的金属面。耦合件40设置于基板10的第一表面11上，且较佳为以印刷形成的金属面。此外，可依阻抗匹配的需求调整其形状及大小。

如图3所示，金属辐射件30设置于基板10的第二表面12上。在较佳实施例中，金属辐射件30为形成于第二表面12上的金属线或具其他几何形状的金属微带。金属辐射件30较佳以印刷的方式形成于第二表面12上，然而在不同实施例中，也可以用其他方式形成金属辐射件30。金属辐射件30包含有第一金属臂31、第二金属臂32及连接部33。在此实施例中，第一金属臂31及接地件20的投影范围部分重叠，其一端以过孔的方式导通连接于接地件20，另一端则垂直连接于连接部33。然而在不同实施例中，也可以利用比如电磁辐射的方式使第一金属臂31及接地件20相导通。第一金属臂31的长度大于第二金属臂32的长度，并且与第二金属臂32同向分布。同向分布较佳表示两者的分布是接近平行，但允许一定的误差。第一金属臂的宽度则可依阻抗匹配的需求加以调整。第二金属臂32的一端垂直连接于连接部33，另一端则与接地件20之间具保持一个间距，其面积大于耦合件40，且其投影范围与耦合件40部分重叠。重叠面积可决定耦合量，调整该面积的大小可相应地改变天线的操作频带。第一金属臂31经由连接部33与第二金属臂32相连接，使得整个金属辐射件30在较佳实施例中大致呈希腊字Γ形状；其中第一金属臂31与第二金属臂32分别为两侧纵向的长短臂，而连接部33则形成为其间的横向臂。

如图2所示，信号传输线50包含有信号线51及地线52。信号线51跨越接地件20并连接于耦合件40；地线52连接于接地件20。耦合件40、基板10、金属辐射件30、接地件20及信号传输线50所组成的整体构成一个封闭回路。信号传输线50以耦合馈入的方式经耦合件40激发金属辐射件30，藉以形成至少两个频段模态。在较佳实施例中，信号传输线50为一同轴电缆线，其中的芯线与耦合件40相连接，网状导电层则与接地件20相连接，再经耦合件40以耦合馈入的方式分别激发整个金属辐射件30或金属辐射件30的第二金属臂32部分，藉以形成高、低两个频段模态(其中此高、低两个频段模态分别具有一中心频率)。在较佳实施例中，高频段模态为IEEE802.11a中定义的5GHz的ISM频段，低频段模态则为IEEE802.11b中定义的2.4GHz的ISM频段。在较佳实施例中，金属辐射件30与第二金属臂32的长度分别小于高、低频段模态的中心频率所对应的波长的四分之一，在较佳实施例中分别约为高、低频段模态的六分之一至八分之一波长，然而在其他实施例中并不限定于上述的长度。

图4所示为本发明的天线的另一个实施例。如图4所示，此实施例与图2的实施例的不同在于金属辐射件30上的第一金属臂31具有一个用来增加第一金属臂31的长度的弯折部311。藉由增加第一金属臂31的长度，可使得低频段模态的低频中心频率往更低的频率移动。此外，为配合设计需要，可同时增加多个弯折部以增加第一金属臂31长度调整的灵活性。

图5所示为本发明的电子装置的一实施例的示意图。如图5所示，此电子装置包含壳体60、天线70及卡勾80。壳体60包含相对的第一壳体61及第二壳体62。在较佳实施例中，壳体60为笔记本型计算机的外壳，第一壳体61为其上盖，第二壳体62则为其本体。然而在不同实施例中，电子装置亦可为移动电话、个人数字助理、移动娱乐装置或其他需要进行无线通信的装置。

如图5所示，天线70设置于该第一壳体61的边缘。如图6所示，天线70包含有接地件71、金属辐射件72、基板73、耦合件74及信号传输线75。接地件71包含相对的第三表面711及第四表面712。第三表面711紧贴于第一壳体61；第四表面712上则有金属辐射件72垂直延伸而出。金属辐射件72包含第一金属臂721、第二金属臂722及连接部723。在此实施例中，第一金属臂721的一端垂直连接于接地件71，另一端则垂直连接于连接部723，其长度大于第二金属臂722的长度，并且与第二金属臂722同向分布。同向分布意指原则上两者接近平行，但允许一定的误差。第二金属臂722的一端垂直连接于连接部723，另一端则与接地件71之间具保持一个间距。第一金属臂721经由连接部723与第二金属臂722相连接，使得整个金属辐射件72在较佳实施例中大致呈希腊字Γ形状。

基板73为一具有厚度的基材，包含相对的第一表面731及第二表面732，两个表面皆可用来承载各类组件。如图6所示，基板73的第二表面732接合于金属辐射件72的第二金属臂722。基板73较佳是以PET等塑料材料或其他具有介电性的材质制成，例如印刷电路板、可挠性电路板等，均可用来制作基板73。耦合件74设置于基板73的第一表面731上，且较佳为以印刷形成的金属面。此外，可依阻抗匹配的需求调整其形状及大小。第二金属臂722的面积大于耦合件74，且其投影范围隔着基板73而与耦合件74部分重叠。重叠面积可决定耦合量，调整该面积的大小可相应地改变天线的操作频带。

如图7所示，信号传输线75包含有信号线751及地线752。信号线751连接于耦合件740；地线752连接于接地件71的第四表面712。耦合件74、基板73、金属辐射件72、接地件71及信号传输线75所组成的整体构成一个封闭回路。信号传输线75以耦合馈入的方式经耦合件74激发金属辐射件72，藉以形成至少两个频段模态。在较佳实施例中，信号传输线75为一同轴电缆线，其中的芯线与耦合件74相连接，网状导电层则与接地件71相连接，再经耦合件74以耦合馈入的方式分别激发金属辐射件72的第二金属臂722部分或整个金属辐射件72，藉以形成高、低两个频段模态(其中此高、低两个频段模态分别具有一中心频率)。在较佳实施例中，高频段模态为IEEE802.11a中定义的5GHz的ISM频段，低频段模态则为IEEE802.11b中定义的2.4GHz的ISM频段。在较佳实施例中，金属辐射件72与第二金属臂722的长度分别小于高、低频段模态的中心频率所对应的波长的四分之一，在较佳实施例中约分别为高、低频段模态的六分之一至八分之一波长，然而在其他实施例中并不限定于上述的长度。

如图5所示，卡勾80设置于该第二壳体62对应于天线70的边缘，可在第一壳体61平行覆盖于第二壳体62上时，与设置于第一壳体61上的金属辐射件72相卡合。卡勾80较佳是卡合于金属辐射件72的连接部723上；但亦可在不同设计下卡合于第一金属臂721或第二金属臂722上。在较佳实施例中，金属辐射件72可设置于笔记本型计算机的上盖，以作为卡榫使用；卡勾80则可设置于本体部分，与作为卡榫的金属辐射件72相配合，作为固定上盖及本体的闭合之用。笔记本型计算机的上、下盖开启使用时，金属辐射件72则可发挥天线的功用。

图7所示为本发明的天线制造方法的一实施例的流程图。步骤91包含设置接地件于基板的第一表面上。在较佳实施例中，接地件为以印刷形成的金属面。

步骤92包含设置金属辐射件于基板的第二表面上，并连接于接地件。在较佳实施例中，金属辐射件为形成于第二表面上的金属线或具其他几何形状的金属微带。金属辐射件较佳是以印刷的方式形成于第二表面上，然而在不同实施例中，也可以用其他方式形成金属辐射件。金属辐射件包含有第一金属臂、第二金属臂及连接部。在较佳实施例中，第一金属臂及接地件的投影范围部分重叠，其一端以过孔的方式导通连接于接地件，另一端则垂直连接于连接部，其长度大于第二金属臂的长度，并且与第二金属臂同向分布。同向分布意指原则上两者接近平行，但允许一定的误差。第一金属臂的宽度则可依阻抗匹配的需求加以调整；第二金属臂的一端垂直连接于连接部，另一端则与接地件之间具保持一个间距，其面积大于耦合件，且其投影范围与耦合件部分重叠。重叠面积可决定耦合量，调整该面积的大小可相应地改变天线的操作频带。第一金属臂经由连接部与第二金属臂相连接，使得整个金属辐射件在较佳实施例中大致呈希腊字Γ形状。此外，在较佳实施例中，步骤92还可将第一金属臂的一部分以弯折的方式设置于基板的第一表面上，用以增加第一金属臂的长度，使得低频段模态的低频中心频率往更低的频率移动。此外，为配合设计需要，可同时增加多个弯折部以增加第一金属臂长度调整的灵活性。

步骤93包含设置耦合件于基板的第一表面上，使得耦合件与第二金属臂的投影范围部分相重叠。在较佳实施例中，耦合件为以印刷形成的金属面，并且可依阻抗匹配的需求调整其形状及大小。此外，步骤93还包含将信号传输线中的信号线连接于耦合件，以及将信号传输线中的地线连接于接地件。信号传输线以耦合馈入的方式经耦合件激发金属辐射件，藉以形成至少两个频段模态。在较佳实施例中，信号传输线可为一同轴电缆线，其中的芯线与耦合件相连接，网状导电层则与接地件相连接，再经耦合件以耦合馈入的方式分别激发金属辐射件的第二金属臂部分或整个金属辐射件，藉以形成高、低两个频段模态(其中此高、低两个频段模态分别具有一中心频率)。其中的高频段模态为IEEE802.11a中定义的5GHz的ISM频段，低频段模态则为IEEE802.11b中定义的2.4GHz的ISM频段。此外，在较佳实施例中，金属辐射件与第二金属臂的长度分别小于高、低频段模态的中心频率所对应的波长的四分之一，在较佳实施例中分别约为高、低频段模态的六分之一至八分之一波长，然而在其他实施例中并不限定于上述的长度。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必须指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含在权利要求书的精神及范围内的修改及等同设置均包含于本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种天线，所述天线用于一电子装置，所述电子装置包括一壳体，所述壳体包括一第一壳体和一第二壳体，所述天线包括：

一基板，包括相对的一第一表面及一第二表面；

一接地件，设置于所述基板的所述第一表面上，所述接地件包括一第三表面和一第四表面，所述第三表面紧贴于所述第一壳体；

一金属辐射件，设置于所述基板的所述第二表面上且包括一第一金属臂、一第二金属臂及一连接部，其中所述第一金属臂及所述第二金属臂至少部分同向分布，所述第一金属臂的长度大于或等于所述第二金属臂的长度，所述第一金属臂连接于所述接地件，所述连接部的两端分别连接于所述第一金属臂及所述第二金属臂，并实质上横跨于所述第一金属臂及所述第二金属臂间的空间；

一耦合件，设置于所述第一表面上，其中所述耦合件与所述第二金属臂的投影范围部分重叠；以及

一信号传输线，包括一信号线及一地线，其中所述信号线连接于所述耦合件，所述地线则连接于所述接地件；

其中，所述第二金属臂的面积大于所述耦合件的面积；

其中，所述第一金属臂及所述接地件的投影范围部分重叠，所述基板包括一过孔结构，形成于所述接地件及所述第一金属臂投影范围重叠的部分间，所述第一金属臂及所述接地件通过所述过孔结构互相连接；

其中，所述金属辐射件经所述信号传输线以一耦合方式激发所述金属辐射件，以选择性形成至少一第一频段模态及一第二频段模态；

其中，所述金属辐射件垂直延伸出所述第四表面；并且

其中，所述耦合件、所述基板、所述金属辐射件、所述接地件及所述信号传输线所组成的整体构成一个封闭回路，所述第一频段模态具有一第一中心频率以及对应于所述第一中心频率的一第一波长，所述第二频段模态具有一第二中心频率以及对应于所述第二中心频率的一第二波长，所述金属辐射件与所述第二金属臂的长度分别小于所述第一波长和所述第二波长的四分之一。

2.如权利要求1所述的天线，其中所述第一金属臂具有至少一弯折部。

3.如权利要求1所述的天线，其中所述连接部连接于所述第一金属臂及所述第二金属臂其中至少其一的端部。

4.如权利要求1所述的天线，其中所述第一金属臂及所述第二金属臂实质上相平行。

5.如权利要求1所述的天线，其中所述第二金属臂及所述接地件之间具有一间距。

6.如权利要求1所述的天线，其中所述第二金属臂的长度实质上相等于所述第一波长的六分之一至八分之一。

7.如权利要求1所述的天线，其中所述金属辐射件的总长度实质上相等于所述第二波长的六分之一至八分之一。

8.一种电子装置，所述电子装置包括一壳体，所述壳体包括一第一壳体和一第二壳体，并且包括一天线，其中所述天线包括：

一基板，包括相对的一第一表面及一第二表面；

一接地件，设置于所述基板的所述第一表面上，所述接地件包括一第三表面和一第四表面，所述第三表面紧贴于所述第一壳体；

一金属辐射件，设置于所述基板的所述第二表面上且包括一第一金属臂、一第二金属臂及一连接部，其中所述第一金属臂及所述第二金属臂至少部分同向分布，所述第一金属臂的长度大于或等于所述第二金属臂的长度，所述第一金属臂连接于所述接地件，所述连接部的两端分别连接于所述第一金属臂及所述第二金属臂并实质上横跨于所述第一金属臂及所述第二金属臂间的空间；

一耦合件，设置于所述第一表面上，其中所述耦合件与所述第二金属臂的投影范围部分重叠；以及

一信号传输线，包括一信号线及一地线，其中所述信号线连接于所述耦合件，所述地线则连接于所述接地件；

其中，所述第二金属臂的面积大于所述耦合件的面积；

其中，所述第一金属臂及所述接地件的投影范围部分重叠，所述基板包括一过孔结构，形成于所述接地件及所述第一金属臂投影范围重叠的部分间，所述第一金属臂及所述接地件通过所述过孔结构互相连接；

其中，所述金属辐射件经所述信号传输线以一耦合方式激发所述金属辐射件，以选择性形成至少一第一频段模态及一第二频段模态；

其中，所述金属辐射件垂直延伸出所述第四表面；并且

其中，所述耦合件、所述基板、所述金属辐射件、所述接地件及所述信号传输线所组成的整体构成一个封闭回路，所述第一频段模态具有一第一中心频率以及对应于所述第一中心频率的一第一波长，所述第二频段模态具有一第二中心频率以及对应于所述第二中心频率的一第二波长，所述金属辐射件与所述第二金属臂的长度分别小于所述第一波长和所述第二波长的四分之一。

9.如权利要求8所述的电子装置，其中所述天线设置于所述第一壳体的边缘；所述电子装置还包括一卡勾，设置于所述天线的边缘，供选择性地卡合于所述金属辐射件。

10.如权利要求8所述的电子装置，其中所述第一金属臂具有至少一弯折部。

11.如权利要求8所述的电子装置，其中所述连接部连接于所述第一金属臂及所述第二金属臂其中至少其一的端部。

12.如权利要求8所述的电子装置，其中所述第一金属臂及所述第二金属臂实质上相平行。

13.如权利要求8所述的电子装置，其中所述第二金属臂及所述接地件之间具有一间距。

14.如权利要求8所述的电子装置，其中所述第二金属臂的长度实质上相等于所述第一波长的六分之一至八分之一。

15.如权利要求8所述的电子装置，其中所述金属辐射件的总长度实质上相等于所述第二波长的六分之一至八分之一。

16.一种天线的制造方法，包括下列步骤：

设置一接地件于一基板的一第一表面上；

设置一金属辐射件于所述基板的一第二表面上并连接于所述接地件，其中所述第二表面相对于所述第一表面，且所述金属辐射件包括一第一金属臂、一第二金属臂及一连接部，所述第一金属臂及所述第二金属臂至少部分互相平行，所述第一金属臂的长度大于或等于所述第二金属臂的长度，所述连接部的两端分别连接于所述第一金属臂及所述第二金属臂并实质上横跨于所述第一金属臂及所述第二金属臂间的空间；

设置一耦合件于所述第一表面上，使所述耦合件及所述第二金属臂的投影范围部分重叠，以耦合方式经所述耦合件激发所述金属辐射件，选择性形成至少一第一频段模态及一第二频段模态；

其中，所述第二金属臂的面积大于所述耦合件的面积；

其中，所述第一金属臂及所述接地件的投影范围部分重叠，所述基板包括一过孔结构，形成于所述接地件及所述第一金属臂投影范围重叠的部分间，所述第一金属臂及所述接地件通过所述过孔结构互相连接；

其中，所述天线用于一电子装置，所述电子装置包括一壳体，所述壳体包括一第一壳体和一第二壳体，所述接地件包括一第三表面和一第四表面，所述第三表面紧贴于所述第一壳体，所述金属辐射件垂直延伸出所述第四表面；

其中，所述金属辐射件激发步骤包括将一信号传输线的一信号线连接于耦合件；以及将所述信号传输线的一地线连接于所述接地件；并且

其中，所述耦合件、所述基板、所述金属辐射件、所述接地件及所述信号传输线所组成的整体构成一个封闭回路，所述第一频段模态具有一第一中心频率以及对应于所述第一中心频率的一第一波长，所述第二频段模态具有一第二中心频率以及对应于所述第二中心频率的一第二波长，所述金属辐射件与所述第二金属臂的长度分别小于所述第一波长和所述第二波长的四分之一。

17.如权利要求16所述的制造方法，其中所述金属辐射件设置步骤包括：

将所述第一金属臂及所述第二金属臂以相同方向延伸；

将所述连接部连接于所述第一金属臂及所述第二金属臂其中至少其一的端部。

18.如权利要求16所述的制造方法，其中所述金属辐射件设置步骤还包括下列步骤：

在所述基板形成至少一所述过孔结构；

使部分所述第一金属臂及所述接地件的投影范围互相重叠于所述过孔结构的位置；以及

通过所述过孔结构将所述第一金属臂连接于所述接地件。

19.如权利要求16所述的制造方法，其中所述金属辐射件设置步骤包括：

将部分所述第一金属臂以弯折方式设置于所述基板的所述第一表面上。