CN101938033A - 无线通信装置 - Google Patents

Abstract

一种无线通信装置，其包括系统接地面与天线本体。系统接地面包括第一接地点、第二接地点与馈入点。馈入点位于第一接地点与第二接地点之间的虚拟中线上。天线本体电性连接第一接地点、第二接地点与馈入点。如此一来，可改善无线通信装置的辐射场型。

Description

无线通信装置

技术领域

本发明是有关于一种无线通信装置，且特别是有关于一种无线通信装置中接地点与馈入点的结构设计。

背景技术

传统的全球定位系统(Global Positioning System，GPS)天线主要是利用平板天线(Patch Antenna)来达成宽辐射场型(Broadside Radiation Pattern)。甚至改变辐射体(Radiator)来调整极化特性。但由于平板天线所需空间过大无法应用在小型化通信产品上，故一般会利用平面倒F型天线(PlanerInverted-F Antenna，PIFA)来缩小天线所占用的尺寸。

PIFA是由一个馈入(Feed)点及一个接地点构成，其良好的辐射特性也可以有效的接收GPS信号。同样的也可以利用对称结构的环形天线(LoopAntenna)。对称性的天线架构可以改善PIFA易受到外在环境及系统接地面的影响的特性，其中外在环境影响例如有音频插座(Audio Jack)、扬声器(Speaker)及屏蔽箱(Shielding Box)..等。然而，对称结构的环形天线所需尺寸也过大，在应用上也受到限制。

在先前技术中，PIFA只用到一个馈入点以及一个接地点，这将会使天线的辐射场型受到周围物件的影响，进而限制辐射场型的分布状况。再者，有些先前技术中，当天线本身无法达到50欧姆阻抗匹配时，会利用匹配电路(Matching Circuit)的机制来达到匹配，但有时候匹配电路无法达到真正的50欧姆阻抗匹配，将导致辐射能量无法有效的传递及增加天线整体设计的困难度。

发明内容

本发明提供一种无线通信装置，可改善天线的辐射场型。

本发明提出一种无线通信装置，其包括系统接地面与天线本体。系统接地面包括第一接地点、第二接地点与馈入点。馈入点位于第一接地点与第二接地点之间的虚拟中线上。天线本体电性连接第一接地点、第二接地点与馈入点。

在本发明的一实施例中，无线通信装置还包括全球定位系统芯片组。全球定位系统芯片组电性连接馈入点。

在本发明的一实施例中，天线本体的第一位置点、第二位置点与第三位置点分别电性连接第一接地点、第二接地点与馈入点，且第三位置点位于第一位置点与第二位置点之间。

在本发明的一实施例中，第一位置点与第三位置点之间的距离可相同于或不同于第二位置点与第三位置点之间的距离。

在本发明的一实施例中，无线通信装置还包括第一导电材料至第三导电材料。第一导电材料电性连接到第一接地点与第一位置点之间。第二导电材料电性连接到第二接地点与第二位置点之间。第三导电材料电性连接到馈入点与第三位置点之间。第一导电材料与第二导电材料的长度相同。

在本发明的一实施例中，馈入点至第一接地点与第二接地点间的距离分别介于1mm至10mm之间。

在本发明的一实施例中，馈入点、第一接地点与第二接地点位于系统接地面的虚拟直线上。在另一实施例中，馈入点、第一接地点与第二接地点分别位于系统接地面的虚拟等腰三角形的三个端点上，且第一接地点与第二接地点分别为虚拟等腰三角形的底边的两个端点。

基于上述，本发明将系统接地面中的馈入点配置在第一接地点与第二接地点之间的虚拟中线上。如此一来可有效地改善天线的辐射场型。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下。

附图说明

图1A是依照本发明的第一实施例的一种无线通信装置的示意图。

图1B是图1A的一种天线的辐射场型的示意图。

图2A是依照本发明的第一实施例的另一种无线通信装置的示意图。

图2B是图2A的一种天线的辐射场型的示意图。

图3A是依照本发明的第一实施例的又一种无线通信装置的示意图。

图3B是图3A的一种天线的辐射场型的示意图。

图4A是依照本发明的第二实施例的一种无线通信装置的示意图。

图4B是图4A的一种天线的辐射场型的示意图。

图5A是依照本发明的第三实施例的一种无线通信装置的示意图。

图5B是图5A的一种天线的辐射场型的示意图。

图6A是依照本发明的第四实施例的一种无线通信装置的示意图。

图6B是图6A的一种天线的辐射场型的示意图。

图7是依照本发明的第五实施例的一种无线通信装置的示意图。

图8是依照本发明的第六实施例的一种无线通信装置的示意图。

图9是依照本发明的第七实施例的一种无线通信装置的示意图。

图10是依照本发明的第八实施例的一种无线通信装置的示意图。

主要元件符号说明

10～19：无线通信装置

20：天线本体

30：系统接地面

P1～P3：位置点

C1～C3：导电材料

G1、G2：接地点

F1：馈入点

CL1～CL3：虚拟中线

X、Y、Z：座标轴

θ、ψ：角度

具体实施方式

传统的PIFA只用到一个馈入点以及一个接地点，其辐射场型不佳。有鉴于此，本发明实施例的系统接地面包括第一接地点、第二接地点与馈入点。馈入点位于第一接地点与第二接地点之间的虚拟中线上，且彼此间具有一特定的位置关系。天线本体电性连接第一接地点、第二接地点与馈入点。因此可有效地改善天线的辐射场型，尤其是针对GPS的收发信号。下面将参考附图详细阐述本发明的实施例，附图举例说明了本发明的示范实施例，其中相同标号指示同样或相似的步骤。

第一实施例

图1A是依照本发明的第一实施例的一种无线通信装置的示意图，其中可包括智能型手机、PDA、GPS装置、Smartbook、Netbook、Notebook、UMPC...等等，只要是可用以收发GPS信号的装置均可为其中的一实施例。请参照图1A，在本实施例中，无线通信装置10以移动电话(Mobile Phone)为例进行说明，主要用以改善上述装置内GPS信号的辐射场型，使其具有更快速的定位及较佳的通信品质。无线通信装置10可包括系统接地面30与天线本体20。系统接地面30例如可以是印刷电路板的平面。天线本体20例如可以配置在一基板上。在本实施例中，系统接地面30与天线本体20不在同一平面上。系统接地面30可包括接地点G1、G2与馈入点F1。

值得一提的是，馈入点F1位于接地点G1与G2之间的虚拟中线CL1上，换句话说，在虚拟中线CL1上的任一点到接地点G1与G2间为等距离。馈入点F1可电性连接全球定位系统的芯片组(未示出)。天线本体20电性连接接地点G1、G2与馈入点F1。更具体地说，在本实施例中，接地点G1是通过导电材料C1电性连接至天线本体20的位置点P1。接地点G2是通过导电材料C2电性连接至天线本体20的位置点P2。馈入点F1是通过导电材料C3电性连接至天线本体20的位置点P3。其中导电材料C1的长度等于导电材料C2的长度，且上述的导电材料可以是金属弹片(Spring)、顶针(Pogo Pin)或其它可导电的线材，其目的均是令天线本体20与接地点G1、G2彼此间电性连接。而馈入点F1至接地点G1、G2的距离分别例如是介于1mm至10mm之间，但本发明并不以此为限。在其他实施例中，本领域技术人员也可依其需求改变馈入点F1至接地点G1、G2的距离。

图1B是图1A的一种天线的辐射场型的示意图。

表一是图1B辐射场型的数据

请合并参照图1A、图1B与表一，对于无线通信装置10来说，辐射场型越大，通信品质则越好。换句话说，表一中Power(dBm)的值越大(就数学观点而言，例如：-1＞-4＞-7＞-10)，其通信品质越好。本实施例的天线本体20电性连接了馈入点F1与接地点G1、G2，且馈入点F1位于接地点G1与G2之间的虚拟中线CL1上。此作法可使辐射场型的各角度不会出现明显的弱信区(Null)，也称哑点，所谓的弱信区就是天线本体20在某方位的某个角度出现较差的增益(Gain)值。在本实施例中，以较严格的标准来看，当Power(dBm)的值低于-8时(一般业界通常以-12为标准)，就以弱信区看待。

在表一中，各角度中增益值最差的位于在θ角度90、ψ角度240，但其增益值也有-7.4并不至于形成弱信区。因此，本实施例的无线通信装置10在实际应用上可在各角度都能收到卫星信号，而不易有部分角度接收不到卫星信号的问题。

相对地来说，天线本体若仅电性连接了一个馈入点与一个接地点，会使辐射场型形成弱信区。举例说明如下，图2A是依照本发明的第一实施例的另一种无线通信装置的示意图。图2B是图2A的一种天线的辐射场型的示意图。

表二是图2B辐射场型的数据

请合并参照图1A、图2A、图2B与表二，无线通信装置11与无线通信装置10相类似。不同之处在于，无线通信装置11省略了无线通信装置10的导电材料C2与接地点G2。值得注意的是，此作法会使辐射场型形成弱信区，例如θ角度45、ψ角度60与75附近(如表二中网底所示)。由此可知，图1A的无线通信装置10确实能有效改善辐射场型。

又例如，图3A是依照本发明的第一实施例的又一种无线通信装置的示意图。图3B是图3A的一种天线的辐射场型的示意图。

表三是图3B辐射场型的数据

请合并参照图1A、图3A、图3B与表三，无线通信装置12与无线通信装置10相类似。不同之处在于，无线通信装置12省略了无线通信装置10的导电材料C1与接地点G1。值得注意的是，此作法会使辐射场型形成弱信区，例如θ角度45、ψ角度60附近以及θ角度90、ψ角度225(如表三中网底所示)。由此可知，图1A的无线通信装置10确实能有效改善辐射场型。

再将图2A、图2B、表二图与图3A、图3B、表三做比较，我们可以很清楚地看出，在图2B中，天线的场型分布出现了一个明显的弱信区，而接地点G2在此天线的功能主要是为了达到50欧姆的阻抗匹配；但在图3B中我们发现整个天线的辐射场型都改变了，出现了两个很明显的弱信区，故接地点G1的功能不但可以微调50欧姆的阻抗匹配，还是主要影响辐射场量分布的主因。

虽然上述实施例中已经对无线通信装置描绘出了一个可能的型态，但所属技术领域中具有通常知识者应当知道，各厂商对于无线通信装置的设计都不一样，因此本发明的应用当不限制于此种可能的型态。换句话说，只要是系统接地面中的馈入点配置在第一接地点与第二接地点之间的虚拟中线上，就已经是符合了本发明的精神所在。以下再举几个实施例以便本领域具有通常知识者能够更进一步的了解本发明的精神，并实施本发明。

第二实施例

在图1A的实施例中，系统接地面30的馈入点F1、接地点G1与G2虽配置在同一虚拟直线上，但其仅是一种选择实施例，本发明并不以此为限。在其他实施例中，本领域技术人员也可依其需求改变馈入点F1、接地点G1与G2的配置位置。举例来说，图4A是依照本发明的第二实施例的一种无线通信装置的示意图，其中导电材料C1的长度等于导电材料C2的长度，且导电材料C1与C2的长度均大于导电材料C3的长度。另外在系统接地面上，馈入点F1、接地点G1与G2三者是配置在一虚拟等腰三角形的三个端点上，且接地点G1与G2为虚拟等腰三角形的底边的两个端点。图4B是图4A的一种天线的辐射场型的示意图。

表四是图4B辐射场型的数据

请合并参照图1A、图4A、图4B与表四，无线通信装置13与无线通信装置10相类似。不同之处在于，无线通信装置13中系统接地面30的馈入点F1、接地点G1与G2并不在同一直线上，但馈入点F1仍位于接地点G1与G2之间的虚拟中线CL1上。值得注意的是，图4B的辐射场型也没有明显的弱信区。换句话说，无线通信装置13可达成与无线通信装置10相类似的功效。

第三实施例

又例如，图5A是依照本发明的第三实施例的一种无线通信装置的示意图，其中导电材料C1的长度等于导电材料C2的长度，且导电材料C1与C2的长度均小于导电材料C3的长度。另外，在系统接地面上，馈入点F1、接地点G1与G2三者是配置在一虚拟等腰三角形的三个端点上，且接地点G1与G2为虚拟等腰三角形的底边的两个端点。图5B是图5A的一种天线的辐射场型的示意图。

表五是图5B辐射场型的数据

请合并参照图1A、图5A、图5B与表五，无线通信装置14与无线通信装置10相类似。不同之处在于，无线通信装置14中系统接地面30的馈入点F1、接地点G1与G2并不在同一直线上，但馈入点F1仍位于接地点G1与G2之间的虚拟中线CL1上。值得注意的是，图5B的辐射场型也没有明显的弱信区。换句话说，无线通信装置14可达成与无线通信装置10相类似的功效。

第四实施例

在图1A的实施例中，馈入点F1至接地点G1、G2的距离仅是一种选择实施例。本领域技术人员也可依其需求改变馈入点F1至接地点G1、G2的距离。例如图6A是依照本发明的第四实施例的一种无线通信装置的示意图，且馈入点F1、接地点G1与G2配置在同一虚拟直线上，其中导电材料C1的长度等于导电材料C2的长度，且导电材料C1与C2的长度均大于导电材料C3的长度。图6B是图6A的一种天线的辐射场型的示意图。

表六是图6B辐射场型的数据

请合并参照图1A、图6A、图6B与表六，无线通信装置15与无线通信装置10相类似。不同之处在于，馈入点F1至接地点G1、G2的距离。值得注意的是，图6B的辐射场型也没有明显的弱信区。换句话说，无线通信装置15可达成与无线通信装置10相类似的功效。

第五实施例

在图1A的实施例中，接地点G1、G2及其虚拟中线CL1的位置以及导电材料C1、C2与C3的长度仅是一种选择实施例，本发明并不以此为限。本领域技术人员也可依其需求改变接地点G1、G2及其虚拟中线CL1的位置以及导电材料C1、C2与C3的长度。例如图7是依照本发明的第五实施例的一种无线通信装置的示意图。请合并参照图1A与图7，无线通信装置16与无线通信装置10相类似。不同之处在于，无线通信装置16的导电材料C1、C2与C3的长度并不相同，其中导电材料C1的长度大于导电材料C3的长度，且导电材料C3的长度大于导电材料C2的长度。另外，无线通信装置16的接地点G1、G2及其虚拟中线CL2的位置也不同于无线通信装置15。值得注意的是，在无线通信装置16中，馈入点F1仍位于接地点G1与G2之间的虚拟中线CL2上。如此一来，无线通信装置16亦可达成与无线通信装置10相类似的功效。

第六实施例

又例如，图8是依照本发明的第六实施例的一种无线通信装置的示意图。请合并参照图1A与图8，无线通信装置17与无线通信装置10相类似。不同之处在于，无线通信装置17的导电材料C1、C2与C3的长度以及接地点G1、G2及其虚拟中线CL3的位置。值得注意的是，在无线通信装置17中，馈入点F1仍位于接地点G1与G2之间的虚拟中线CL3上。如此一来，无线通信装置17亦可达成与无线通信装置10相类似的功效。

第七实施例

本领域技术人员也可依其需求改变导电材料的配置方式，借以使导电材料的长度一致。图9是依照本发明的第七实施例的一种无线通信装置的示意图。请合并参照图8与图9，无线通信装置18与无线通信装置17相类似。不同之处在于，无线通信装置18利用曲折方式配置导电材料C2，借以使导电材料C1与C2的长度相同，且导电材料C1的长度与导电材料C2的长度均大于导电材料C3的长度。如此一来，无线通信装置18亦可达成与无线通信装置17相类似的功效。

第八实施例

在图1A的实施例中，位置点P1～P3的位置及其间距仅是一种选择实施例，本发明并不以此为限。本领域技术人员也可依其需求改变位置点P1～P3的位置及其间距。举例来说，图10是依照本发明的第八实施例的一种无线通信装置的示意图。请合并参照图1A与图10，无线通信装置19与无线通信装置10相类似。不同之处在于，无线通信装置19的位置点P1～P3的位置及其间距。本实施例借由改变位置点P1～P3的位置及其间距可改善天线本体20的阻抗匹配情形。换句话说，位置点P1、P3之间的距离以及位置点P2、P3之间的距离可依据天线本体20的阻抗匹配情形而定。如此一来，无线通信装置19不但可达成与无线通信装置10相类似的功效，而且还可改善天线本体20的阻抗匹配问题。

换句话说，本发明的实施例可有效地改善GPS天线的收讯效果。当GPS天线本身无法达到50欧姆(Ω)阻抗匹配以及在辐射场型中出现弱信区时，在不改变辐射本体及匹配电路的情况下，本发明的实施例可借由调整两个接地点相对于馈入点位置的方式，在不改变辐射本体及匹配电路的情况下，来可适性地改善传统PIFA天线易受环境影响其辐射场型的缺点。

综上所述，本发明的无线通信装置中系统接地面中的馈入点配置在第一接地点与第二接地点之间的虚拟中线上，因此可有效改善天线的辐射场型。此外本发明的实施例通过改变第一接地点、第二接地点与馈入点分别连接至天线本体的位置点，可改善天线本体的阻抗匹配问题。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种无线通信装置，包括：

一系统接地面，其包括；

一第一接地点；

一第二接地点；以及

一馈入点，位于该第一接地点与该第二接地点之间的一虚拟中线上；以及

一天线本体，电性连接该第一接地点、该第二接地点与该馈入点。

2.根据权利要求1所述的无线通信装置，还包括：

一全球定位系统芯片组，电性连接该馈入点。

3.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中该天线本体的一第一位置点、一第二位置点与一第三位置点分别电性连接该第一接地点、该第二接地点与该馈入点，且该第三位置点位于该第一位置点与该第二位置点之间。

4.根据权利要求3所述的无线通信装置，其中，该第一位置点与该第三位置点之间的距离相同于该第二位置点与该第三位置点之间的距离。

5.根据权利要求3所述的无线通信装置，其中该第一位置点与该第三位置点之间的距离不同于该第二位置点与该第三位置点之间的距离。

6.根据权利要求3所述的无线通信装置，其中该第一位置点与该第二位置点之间的距离以及该第二位置点与该第三位置点之间的距离是依据该天线本体的阻抗匹配情形而定。

7.根据权利要求3所述的无线通信装置，还包括：

一第一导电材料，电性连接到该第一接地点与该第一位置点之间；

一第二导电材料，电性连接到该第二接地点与该第二位置点之间；以及

一第三导电材料，电性连接到该馈入点与该第三位置点之间，

其中该第一导电材料与该第二导电材料的长度相同。

8.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中该馈入点至该第一接地点与该第二接地点间的距离分别介于1mm至10mm之间。

9.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中该馈入点、该第一接地点与该第二接地点位于该系统接地面的一虚拟直线上。

10.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中该馈入点、该第一接地点与该第二接地点分别位于该系统接地面的一虚拟等腰三角形的三个端点上，且该第一接地点与该第二接地点分别为该虚拟等腰三角形的一底边的两个端点。

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