CN102696146A - 使用电容的地线辐射体 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种地线辐射体，其使用地线的电感产生共振。本发明的地线辐射体有效地使用地线的电感，因此在一天线仅仅使用地线辐射体且地线辐射体具有电容性元件耦合至地线的配置的情况下，本发明的地线辐射体可作为该天线的辐射体运作。据此，本发明提供一种天线的辐射体，其具有大幅简化的配置，以降低天线的制造成本，并大幅减缩天线的尺寸。

Description

使用电容的地线辐射体

技术领域

本发明是关于一种用以构成一地线辐射天线的地线辐射体，更具体而言，是关于一种可简化地线辐射天线的结构的地线辐射体。

背景技术

天线为一种可将存在于空气中的射频（radio frequency；RF）信号接收至一使用者终端机中的装置，或为一种可将存在于使用者终端机内的信号传送至外部的装置。换言之，天线为一种用于无线通讯的基本元件。近来，存在使移动通讯终端机轻薄化且配备有一更细小的天线结构的需求。此外，随着借由无线通讯所收发的数据量增大，目前要求移动通讯终端机配备有能提供更强效能的天线。

因此，目前已有提出利用使用者装置本身的地线辐射的天线作为一种用于满足此种需求的装置。更具体而言，当借由利用使用者装置的地线作为辐射体的一部分而构成天线时，可显著减小在天线内占据最大空间量的辐射体的尺寸，进而有助于使天线的尺寸的减缩。

如上所述，欧洲专利第1962372号为利用使用者装置的地线作为辐射体的现有地线辐射天线。该专利提出一种当一使用者装置的主体由可相互分离的二子本体（sub-body）构成（例如为一折叠型使用者装置）时且当每一子本体皆借由一电性装置（例如FPCB）彼此连接时，借由使用该使用者装置的地线来设计一天线的技术。

根据上述欧洲专利，在主体由二单独的子本体构成的折叠型使用者装置中，在该二子本体之间插入一电容器，该电容器用于调整一电导体内的共振频率，该电导体是为达成一电感耦合而提供。

因此，上述天线的缺点在于，该天线仅可用于一由二单独的子本体构成的使用者装置（即折叠型使用者装置或移动终端机）中。此外，因用于电感耦合的电导体的长度被预先确定为具有一固定长度，故天线的结构变得更加复杂，并且上述天线可适用的装置的范围亦非常有限。

图1例示一现有地线辐射天线的一实例性结构的总体视图。

参照图1，现有地线辐射天线10配备有一辐射元件11，辐射元件11是用于支持并达成地线辐射，如图1所示。更具体而言，辐射元件11为一复杂结构，其由介电质（dielectric substance）以及导线构成。因此，为制造此种复杂结构，需要高的成本以及一复杂的制造制程。此外，除辐射元件11之外，地线辐射天线亦由电感器以及电容器12a、12b及12c构成，等电感器以及电容器12a、12b及12c是用于执行阻抗匹配以及辐射效能控制。

因此，尽管现有技术的地线辐射天线使用地线作为辐射元件，然而天线仍需要设置一单独的辐射元件，单独的辐射元件具有一复杂结构。因此，现有技术的地线辐射天线的缺点在于，为实作上述辐射元件，需要较高的制造成本。此外，随着天线的辐射体的结构变得更加复杂，会对小型化的使用者装置造成限制。

更具体而言，由于对地线辐射的基本现象缺乏理解并为达成地线辐射而使用一过于复杂的结构，故在现有技术的地线辐射天线中，制造成本升高且制造制程变得更加复杂。

发明内容

本发明的目的

本发明的一目的是借由消除具有一复杂结构的辐射元件并借由使用更简单的元件达成地线辐射体来提供一种制造制程更加简化、天线结构更加细小且制造成本显著降低的地线辐射体。

本发明的技术解决方案

本发明的另一目的是借由利用一电容器的电容以及一电感器的电感而提供一种结构非常简单的地线辐射体。

另外，本发明的另一目的是提供一种地线辐射体，地线辐射体仅使用一电容性元件来运作，而无需任何单独的辐射元件。

本发明的效果

在此，本发明可提供一种结构非常简单并表现出优异的辐射效能的地线辐射天线。此外，根据本发明，借由简化辐射体的结构，可最小化制造成本，并可更加简化制造制程。

附图说明

图1例示一现有技术的地线辐射天线的一实例性结构的总体视图；

图2例示根据本发明一第一实施例的一地线辐射体；

图3例示根据本发明一第二实施例的一地线辐射体；

图4例示根据本发明一第三实施例的一地线辐射体；

图5例示一基于一馈入至地线辐射体的频率的实例性电流分布；

图6例示根据本发明的一地线天线的结构图，在地线天线中，一地线辐射体与一馈入电路被构成为一体；

图7例示根据本发明的一使用一天线辐射体的天线；以及

图8例示根据本发明的一地线天线的结构图，其中一地线辐射体与一馈入电路是单独构成。

具体实施方式

为提供一种表现出优异的辐射效能并同时相对于现有技术的地线辐射天线具有一更简单结构的地线辐射体改良形式，经过反复地进行全面研究，基于一能达成地线辐射的地线辐射元件的基本原理而设计出本发明。

在现有技术的天线中，试图借由为天线单独配备一用于地线辐射的辐射元件、并借由改变辐射元件的构造或结构来提高辐射效能。更具体而言，试图借由利用一电容器及一电感器组合成一兼具电感及电容的元件来实现一辐射体。

然而，本案申请人能够发现，当利用地线的电感时，仅借由将电容器连接至地线便可制成一优异的地线辐射元件，而无须使用一由一复杂结构构成的单独元件。

为用作天线的辐射元件，应同时存在具有电容的电容器与具有电感的电感器以形成共振。本案申请亦发现，因地线提供产生共振所需的电感，故仅需使用电容器及地线便可执行辐射元件的功能，而无须配备一用于提供电感的单独元件。

然而，现有技术的地线辐射体无法有效利用地线所提供的电感。因此，在现有技术中，试图借由配置具有一复杂结构且兼具电容及电感的元件来产生共振。

相反，根据本发明，借由能够有效利用地线本身所提供的电感，可借由配置一具有一简单结构的辐射体而将电容器连接至地线，进而引发共振。

在此，尽管提到仅利用地线本身的电感，然而更具体而言，此表示大部分电感存在于地线内。举例而言，电感亦可存在于用于将电容器连接至地线的导线中。因此，根据本发明，地线的电感表示一包括地线的电感与一导线的电感二者的电感。

在此，尽管可在一地线印刷电路板（printed circuit board；PCB）上使用一具有一常规电容性结构的电容器，然而更佳是使用一芯片电容器。

图2例示根据本发明一第一实施例的一地线辐射体。如图2所示，根据本发明第一实施例的地线辐射体包含一地线区20、一第一导线22以及一第二导线24，其中第一导线22将地线区20连接至一电容器23、一电容器23，第二导线24则连接地线区20与电容器23。

此时，第一导线22、第二导线24以及电容器23是形成于一净空区（clearance area）200上。于此，净空区为使用者终端机地线中被移除的区域。

根据本发明，因可借由利用电容器23的电容来控制一共振频率，故可提供一能够轻易地控制共振频率且具有一宽频带特性的天线。

图3例示根据本发明一第二实施例的一地线辐射体。如图3所示，根据本发明第二实施例的地线辐射体包含一地线区30、一第一导线32以及一第二导线34，其中第一导线32将地线区30连接至一电容器33，第二导线34则连接地线区30与电容器33。

本发明的第二实施例是关于一种用于构成地线辐射体而无需于一地线印刷电路板上形成一净空区的结构。

图4例示根据本发明一第三实施例的一地线辐射体。如图4所示，根据本发明第三实施例的地线辐射体包含一地线区40、一第一导线42以及一第二导线44，其中第一导线42将地线区40连接至一第一电容器43、一第一电容器43，以及第二导线44则连接地线区40与第一电容器43。第一电容器43与地线40的此种连接可形成一第一电流回路（electric current loop）410。

作为另外一种选择，根据本发明第三实施例的地线辐射体包含一地线区40、一第三导线46、一第二电容器47以及一第四导线48，其中第三导线46将地线区40连接至第二电容器47，第四导线48则连接地线区40与第二电容器47。第二电容器47与地线区40的此种连接可形成一第二电流回路420。

此外，除第一电流回路410以及第二电流回路420外，一第三电流回路430亦可形成于根据本发明第三实施例的地线辐射体中。于此，第三电流回路430流经第一电容器43以及第二电容器47。

如上所述，因所述多个电流回路会使得在多频带（multi-band）中发生共振，故在本发明中可构成一具有一多频带的天线。

图5例示一实例性电流分布，该实例性电流分布是基于一馈入至地线辐射体的频率。

图5（a）显示当馈入一最低频率时的电流分布。图5（b）显示当馈入一中间频率时的电流分布。此外，图5（c）显示当馈入一最高频率时的电流分布。参照图5，显而易见，随着所馈入频率的电位降低，电流的分布变宽。

参照图5，即使电容器的电容为固定的，电流分布亦会随所馈入频率的电位而变化。最终，地线所提供的电感亦可变化，并可在一更宽频带中出现一共振。因此，已知本发明可作为一具有宽频带特性的天线辐射体而运作。

天线是由一用于辐射一射频信号的天线辐射体以及一用于馈入所欲辐射的信号的馈入电路（或馈入线路）构成。以下将详细阐述根据本发明各种实施例的由地线辐射体与馈入电路组合构成的天线。

图6例示根据本发明的一地线辐射天线的结构图，在地线辐射天线中，一地线辐射体与一馈入电路被构成为一体。

参照图6，根据本发明一实施例的使用天线辐射体的地线辐射天线包含一馈入部620、一地线60、一第一导线61、一第二导线64a、一电容性元件63以及一第三导线64b，其中馈入部620是由一馈入源62以及一馈入传输线68构成。

馈入部620、第一导线61、电容性元件63以及第二导线64a共同地作为一馈入电路而运作以激发天线辐射，从而可借由天线辐射体而辐射一射频信号。另外，第一导线61、电容性元件63以及第二导线64a协同地（共同地）作为一天线辐射体形成电路（antenna radiator-forming circuit）而运作，天线辐射体形成电路能够确实地辐射射频信号。

更具体而言，在根据本发明该实施例的天线中，第一导线61、电容性元件63以及第二导线64a为天线的馈入电路的一部分，且亦可为辐射体形成电路的一部分。

同时，为达成阻抗匹配而增加第三导线64b。

根据本发明的该实施例，较佳使电容性元件为一集总电路元件（lumpedcircuit element），例如一芯片电容器。然而，除芯片电容器之外，在本发明的第一实施例中亦可使用一具有一常规电容性结构的电容性元件。此外，电容性元件可由一单一电容器构成，或可借由将二或更多个电容器彼此连接而构成。

在此，天线辐射体是指一单元（或位置），射频信号辐射主要发生于单元（或位置）中。此外，馈入电路（或馈入线路）是指一用于提供一射频信号的电路，目的是使地线天线作为使用者装置的天线而运作。因此，所用术语“馈入电路”并非表示一点也不发生射频信号辐射。然而，因大部分辐射是借由地线辐射体而发生，故将天线辐射体称为地线辐射体。该原理同等地适用于本发明的其他实施例。

如本发明的该实施例中所述，当使用本发明的辐射体时，可达成一结构简单且具有优异的辐射效率的天线，而无须单独地配置一具有一复杂结构的辐射元件。

图7例示根据本发明的一使用一天线辐射体的天线。

参照图7，根据本发明的利用地线辐射的天线包含一馈入部720、一馈入源72、一地线70、一第一导线71、一第一元件73、一第二导线72a、一第二元件75、一第三导线72b、一电容性元件77、一第四导线74a以及一第五导线74b，其中馈入部720是由一馈入源72以及一馈入传输线780构成。

地线70于一通讯装置例如一移动通讯使用者终端机（或使用者装置）内提供一参考电压。一般而言，较佳使一使用者终端机地线形成于一印刷电路板（PCB）中，使用者装置（或终端机）的运作所需的各电路装置在印刷电路板中相互组合。根据本发明，除提供参考电压外，地线70亦执行天线的一地线辐射体的功能。该特性同等地适用于本发明的其他实施例，这些其他实施例将于下详述。

根据本发明的该实施例，馈入部720、第一导线71、第一元件73、第二导线72a、第二元件75以及第三导线72b共同地作为一馈入电路而运作以激发天线辐射，从而可借由天线辐射体而辐射一射频信号。另外，第四导线74a、电容性元件77以及第五导线74b共同地作为一天线辐射体形成电路而运作，天线辐射体形成电路能够确实地辐射射频信号。

更具体而言，根据本发明的该实施例，馈入部720、第一导线71、第一元件73、第二导线72a、第二元件75以及第三导线72b共同地作为馈入电路而运作，并且第四导线74a、电容性元件77以及第五导线74b共同地作为天线的一辐射元件而运作，辐射元件是根据馈入电路的馈入而辐射射频信号。

根据本发明的该实施例，第一元件73可为一电感元件、一电容性元件或一简单导线。另外，第二元件75亦可为一电感元件、一电容性元件或一简单导线。

此时，在第一元件73为一电容性元件的情形中，第一导线71、第一元件73、第二导线72a、第二元件75以及第三导线72b可共同地作为馈入电路而运作，且亦可共同地作为辐射体形成电路而运作。此外，根据本发明该实施例的天线可具有多频带特性。

图8例示根据本发明的一地线天线的结构图，在地线天线中，一地线辐射体与一馈入电路是单独构成。

参照图8，根据本发明的使用天线辐射体的地线辐射天线包含一馈入部820、一地线80、一第一导线81、一第二导线84a、一第一电容性元件83、一第三导线84b、一第四导线86a、一第二电容性元件85以及一第五导线86b，其中馈入部820是由一馈入源82与一馈入传输线88构成。

根据本发明的该实施例，馈入部820、第一导线81、第二导线84a以及第一电容性元件83共同地作为一馈入电路而运作以激发天线辐射，俾可借由天线辐射体而辐射一射频信号。另外，第一导线81、第一电容性元件83以及第二导线84a共同地作为一天线辐射体形成电路而运作，天线辐射体形成电路能够确实地辐射射频信号。

更具体而言，在根据本发明该实施例的天线中，第一导线81、第一电容性元件83以及第二导线84a为天线的馈入电路的一部分，且亦可为天线辐射体形成电路的一部分。

同时，为达成阻抗匹配而增加第三导线84b。

此外，第四导线86a、第二电容性元件85以及第五导线86b共同地作为另一天线辐射体形成电路而运作。

因此，一兼作为天线辐射体与馈入电路而运作的第一辐射体形成电路、以及一仅作为天线辐射体形成电路而运作的第二辐射体形成电路同时存在于根据本发明的地线辐射体天线中。图8所示根据本发明该实施例的天线对应于图6所示地线辐射体天线的结构，但更包含一天线辐射体形成电路。更具体而言，根据本发明的该实施例，天线辐射体形成电路可被实现为具有一与馈入电路分离的结构。

如上所述，当配置根据本发明的使用一辐射体的天线时，无论辐射体与馈入电路是否成型为一体、或辐射体与馈入电路是否分别单独地成型，均可实现一结构非常简单并同时提供优异的辐射效率的天线，而无须配置一具有一复杂结构的辐射元件。

除本发明的上述实施例外，还可借由将根据本发明的辐射体与各种形式的馈入电路相组合而实现各种地线辐射天线。

Claims (13)

1.于一天线的辐射体借由一设备的一地线辐射射频信号，一天线辐射体包含：

一地线，配置于一装置的一印刷电路板上；以及

一电容器，直接连接至该地线。

2.如权利要求1所述的天线辐射体，其特征在于，该电容器是形成于一净空区中。

3.如权利要求1所述的天线辐射体，其特征在于，该电容器为一集总电路元件。

4.如权利要求3所述的天线辐射体，其特征在于，该集总电路元件为一芯片电容器。

5.如权利要求1所述的天线辐射体，其特征在于，该电容器为一具有一常规的电容性结构的电容器。

6.于一天线的辐射体借由一设备的一地线辐射一射频信号，一天线辐射体包含：

一地线，提供一电感；以及

一电容性元件，与该地线的该电感产生一共振。

7.如权利要求6所述的天线辐射体，其特征在于，该电容器是形成于一净空区中。

8.如权利要求6所述的天线辐射体，其特征在于，该电容性元件为一集总电路元件。

9.如权利要求8所述的天线辐射体，其特征在于，该集总电路元件为一芯片电容器。

10.如权利要求6所述的天线辐射体，其特征在于，该电容性元件为一具有一常规的电容性结构的电容器。

11.如权利要求6所述的天线辐射体，其特征在于，该电容性元件直接连接至该地线。

12.如权利要求6所述的天线辐射体，其特征在于，引起该共振的一频率是取决于该电容性元件的一电容。

13.如权利要求6所述的天线辐射体，其特征在于，该地线的该电感是随根据各频率而产生于该地线上的电流的一分布而变化。

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