CN102771009B - 地线辐射天线 - Google Patents

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Abstract

本发明披露一种地线辐射天线。在此，该地线辐射天线提供一辐射体形成电路以及一馈入电路，该辐射体形成电路被形成为具有一简单结构，该简单结构使用一电容性元件，该馈入电路适用于所提供的辐射体形成电路。如此一来，该天线的结构变得更简单且该天线的尺寸变得更小。藉此，该天线的制造制程得以简化，进而大大降低制造成本。

Description

地线辐射天线
技术领域
本发明是关于一种天线，更具体而言，是关于一种利用一无线通讯终端机(wireless communication terminal)的地线辐射的地线辐射天线。
背景技术
天线为一种自空气中接收射频(radio frequency；RF)信号至一无线通讯终端机中的装置，或为一种自移动通讯终端机内将射频信号传送至空气中的装置。换言之，天线为无线通讯中的一必要的元件。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资料量增大，移动通讯终端机需要更强效能的天线。
因此，提出地线辐射天线以满足此种需求。于此，地线辐射天线使用地线来辐射射频信号。更具体而言，一现有技术天线的一辐射体设置有一单独的辐射体，其于移动通讯终端机的内部或的外部占据一大的体积。然而，借由使用该地线作为辐射体(该地线实质上是设置于一无线通讯终端机中)，可在地线辐射天线中显著缩减天线的尺寸。
然而，甚至在地线辐射天线中，辐射体亦无法借由仅使用地线而完全发挥作用。因此，地线辐射天线额外地设置有一单独的辐射元件，该单独的辐射元件与该地线一起执行辐射体的作用。
因此，现有技术的地线辐射天线的缺点在于，因辐射元件具有一大的体积以及一复杂的结构，地线辐射天线的尺寸变大且天线的制造制程变得非常复杂。
发明内容
本发明的目的
本发明的一目的是提供一种地线辐射天线，该地线辐射天线具有一非常简单的结构且亦表现出优异的辐射效能。
本发明的技术解决方案
基于地线天线本身的特性，本发明提供一种使用一电容性元件的辐射体形成电路，该电容性元件可代替具有一复杂结构的辐射元件。
另外，本发明亦提供一种馈入线路(或馈入电路)，该馈入线路可最大化辐射效能并同时具有一简单结构。
如上所述，借由使用各具有一显著简化的结构的一辐射体形成电路以及一馈入电路来制造天线，本发明能提供一种尺寸缩小且表现出优异辐射效能的天线。
本发明的效果
根据本发明的地线辐射天线的优点在于，该天线是由一非常简单的结构构成，借此能够缩小该天线的尺寸。
此外，因其结构简单，根据本发明的地线辐射天线可简化制造制程，借此能够显著降低制造成本。
此外，根据本发明的地线辐射天线可具有一宽频带以及一多频带(multi-band)的特性，并可提供使用者优异的辐射效能。
附图说明
图1例示根据本发明一第一实施例的一使用地线辐射的天线；
图2例示根据本发明一第二实施例的一使用地线辐射的天线；
图3例示根据本发明一第三实施例的一使用地线辐射的天线；
图4例示根据本发明一第四实施例的一使用地线辐射的天线；
图5例示根据本发明一第五实施例的一使用地线辐射的天线；
图6例示根据本发明一第六实施例的一使用地线辐射的天线；
图7例示根据本发明一第七实施例的一使用地线辐射的天线；
图8例示根据本发明一第八实施例的一使用地线辐射的天线；以及
图9例示根据本发明一第九实施例的一使用地线辐射的天线。
具体实施方式
在现有技术的天线中，试图借由为天线单独地配备一用于地线辐射的辐射元件、并借由改变该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，申请人发现，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，具有电容的电容器与具有电感的电感器应同时存在以形成一共振。本案申请人亦发现，因地线提供产生共振所需的电感，故仅需要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，可配置一具有一简单结构的辐射体来将电容器连接至地线，并可提供一使用上述辐射体的天线。
图1例示根据本发明一第一实施例的一使用地线辐射的天线。
参照图1，根据本发明第一实施例的使用地线辐射的天线包含一馈入部120、一馈入源12、一地线10、一第一导线11、一第一元件13、一第二导线12a、一第二元件15、一第三导线12b、一电容性元件17、一第四导线14a以及一第五导线14b，其中馈入部120是由一馈入源12与一馈入传输线180构成。
地线10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(printed circuit board；PCB)中，使用者装置(或终端机)运作所需的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10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，所述其他实施例将于下文予以详细说明。
根据本发明的第一实施例，馈入部120、第一导线11、第一元件13、第二导线12a、第二元件15以及第三导线12b共同地作为一馈入电路而运作以激发天线，俾可借由天线辐射体而辐射一射频信号。另外，第四导线14a、电容性元件17以及第五导线14b协同地(共同地)作为一天线辐射体形成电路(antennaradiator-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，根据本发明的第一实施例，馈入部120、第一导线11、第一元件13、第二导线12a、第二元件15以及第三导线12b共同地作为馈入电路而运作，且根据馈入电路(或馈入线路)的馈入而定，第四导线14a、电容性元件17以及第五导线14b共同地作为天线辐射体形成电路而运作，天线辐射体形成电路能够辐射射频信号。
根据本发明的第一实施例，第一元件13可为一电感元件、一电容性元件或一简单导线。此外，第二元件15亦可为一电感元件、一电容性元件或一简单导线。
此时，若第一元件13为一电容性元件，则第一导线11、第一元件13、第二导线12a、第二元件15以及第三导线12b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，根据本发明第一实施例的天线可具有宽频带特性。
根据本发明的第一实施例，馈入部120是由一共面波导(coplanarwaveguide；CPW)构成。然而，除共面波导之外，在本发明中亦可配备各种其他类型的馈入部。该特性同等地适用于本发明的其他实施例。
根据本发明的第一实施例，馈入电路是配置于一净空区(clearance area)100内。净空区100为使用者终端机地线10内的被移除区域。
根据本发明的第一实施例，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的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。
同时，根据本发明的第一实施例，为获得一特定电容，可使用多个元件的一组合代替电容性元件13。举例而言，可使用一电容性元件与一电感元件的一组合结构代替电容性元件13。
此外，在下文所述的本发明的其他实施例中，为获得一特定电容，可使用多个元件的一组合代替电容性元件。举例而言，可使用一电容性元件与一电感元件的一组合结构代替电容性元件。
图2例示根据本发明一第二实施例的一使用地线辐射的天线。
参照图2，根据本发明第二实施例的使用地线辐射的天线包含一馈入部220、一地线20、一第一导线21、一第一元件23、一第二导线22a、一第二元件25、一第三导线22b、一第三元件27、一第四导线24a、一第五导线24b、一电容性元件29以及一第六导线22c，其中馈入部220是由一馈入源22以及一馈入传输线280构成。
根据本发明的第二实施例，馈入部220、第一导线21、第一元件23、第二导线22a、第二元件25以及第三导线22b共同地作为一馈入电路而运作以激发天线，俾可借由天线辐射体辐射一射频信号。同时，第四导线24a、第三元件27以及第五导线24b协同地(共同地)作为一第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。此外，第一导线21、第一元件23、第二导线22a、电容性元件29以及第六导线22c共同地作为一第二天线辐射体形成电路而运作。借由设置有多个辐射体形成电路，根据本发明第二实施例的天线可具有多频带特性。
增加第三导线22b及第二元件25是用于达成阻抗匹配。
根据本发明的第二实施例，第一元件23可为一电感元件、一电容性元件或一简单导线。第二元件25可为一电感元件或一简单导线。同时，第三元件27可为一电感元件、一电容性元件或一简单导线。
根据本发明的第二实施例，馈入电路是配置于一净空区200内。净空区200为使用者终端机地线20内的被移除区域。
根据本发明的第二实施例，较佳使电容性元件为一集总电路元件，例如一芯片电容器。然而，除芯片电容器之外，在本发明的第二实施例中亦可使用一具有一常规的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。
图3例示根据本发明一第三实施例的一使用地线辐射的天线。
参照图3，根据本发明第三实施例的使用地线辐射的天线包含一馈入部320、一地线30、一第一导线31a、一第一元件35、一第二导线31b、一第一电容性元件33、一第三导线34a、一第四导线34b、一第二元件37、一第五导线34c、一第六导线36a、一第二电容性元件39、一第七导线36b、一第八导线38a、一第三元件390以及一第九导线38b，其中馈入部320是由一馈入源32以及一馈入传输线380构成。
根据本发明的第三实施例，馈入部320、第一导线31a、第一元件35、第二导线31b、第四导线34b、第一电容性元件33以及第三导线34a共同地作为一第一馈入电路而运作以激发天线，从而可借由天线辐射体辐射一射频信号。
此外，第一导线31a、第一元件35、第二导线31b、第四导线34b、第一电容性元件33以及第三导线34a实际上协同地(共同地)作为一第一天线辐射体形成电路而运作，天线辐射体形成电路能够辐射射频信号。
更具体而言，根据本发明的第三实施例，第一导线31a、第一元件35、第二导线31b、第四导线34b、第一电容性元件33以及第三导线34a不仅为天线的馈入电路的部分，且亦为一辐射体形成电路的部分。
另外，馈入部320、第一导线31a、第一元件35、第六导线36a、第二电容性元件39以及第七导线36b共同地作为一第二馈入电路而运作以激发天线，俾可借由天线辐射体辐射一射频信号。
此外，第一导线31a、第一元件35、第六导线36a、第二电容性元件39以及第七导线36b协同地(共同地)作为一第二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，根据本发明的第三实施例，第一导线31a、第一元件35、第六导线36a、第二电容性元件39以及第七导线36b不仅为天线的馈入电路的部分，且亦为一辐射体形成电路的部分。
同时，第八导线38a、第三元件390以及第九导线38b共同地作为一第三天线辐射体形成电路而运作。
因具有一三个天线辐射体形成电路，根据本发明第三实施例的天线可达成一多频带特性。
同时，第五导线34c及第二元件37是为达成阻抗匹配而增加的元件。
根据本发明的第三实施例，第一元件35可为一电感元件、一电容性元件或一简单导线。此外，第二元件37可为一电感元件或一简单导线。
根据本发明的第三实施例，馈入电路是配置于一净空区300内。净空区300为使用者终端机地线30内的一被移除区域。
根据本发明的第三实施例，较佳使电容性元件为一集总电路元件，例如一芯片电容器。然而，除芯片电容器之外，在本发明的第三实施例中亦可使用一具有一常规的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。
图4例示根据本发明一第四实施例的一使用地线辐射的天线。
尽管根据本发明第四实施例的天线具有与根据本发明第一实施例的天线相同的结构，然而天线的一部分是形成于净空区400中，且天线的另一部分是形成于净空区400之外。净空区400为使用者终端机地线40内的一被移除区域。
图5例示根据本发明一第五实施例的一使用地线辐射的天线。
尽管根据本发明第五实施例的天线具有与根据本发明第一实施例的天线相同的结构，然而在根据本发明第五实施例的天线中未形成有一单独的净空区。此外，根据本发明第五实施例的天线是配置于一未被地线50环绕的区域中。
图6例示根据本发明一第六实施例的一使用地线辐射的天线。尽管根据本发明第六实施例的天线具有与根据本发明第二实施例的天线相同的结构，然而天线的一部分是形成于净空区600中，且天线的另一部分是形成于净空区600的外部。净空区600为使用者终端机地线60内的一被移除区域。
图7例示根据本发明一第七实施例的一使用地线辐射的天线。
尽管根据本发明第七实施例的天线具有与根据本发明第二实施例的天线相同的结构，然而在根据本发明第七实施例的天线中未形成有一单独的净空区。此外，根据本发明第七实施例的天线是配置于一未被地线环绕的区域中。
图8例示根据本发明一第八实施例的一使用地线辐射的天线。
尽管根据本发明第八实施例的天线具有与根据本发明第一实施例的天线相同的基本结构，然而净空区的形状不同于根据本发明第一实施例的天线。
更具体而言，根据本发明第一实施例的天线的净空区的三侧被地线环绕，并且净空区仅有一侧为开口。然而，根据本发明第八实施例的天线的净空区800的全部四侧皆被地线80环绕。
图9例示根据本发明一第九实施例的一使用地线辐射的天线。
尽管根据本发明第九实施例的天线具有与根据本发明第二实施例的天线相同的基本结构，然而净空区的形状不同于根据本发明第二实施例的天线。
更具体而言，根据本发明第二实施例的天线的净空区的三侧被地线环绕，并且净空区仅有一侧为开口的。然而，根据本发明第九实施例的天线的净空区900的全部四个侧皆被地线90环绕。
如上所述，本发明的各该第一实施例、第四实施例、第五实施例以及第八实施例皆属于一具有相同基本连接的天线群组。然而，根据净空区的形状、根据天线的一部分或整个天线是否形成于净空区中、以及根据天线是否形成于净空区之外而定，各该第一实施例、第四实施例、第五实施例以及第八实施例可被形成为具有一不同的形状。因此，借由形成其中二侧被地线环绕且二侧向外开口的一净空区，并借由将此种结构应用于本发明的每一实施例，天线可被形成为具有除附图所示形状以外的各种不同的形状。
因此，其中二侧向外开口的净空区亦可应用于各属于相同天线群组的本发明第二实施例、第六实施例以及第七实施例。
产业适用性
本发明的天线适用于一移动终端机。

Claims (20)

1.一种地线辐射天线，包含：
一地线，配置于一无线通讯终端机的一印刷电路板上；
一净空区，形成于该印刷电路板的一区域，该地线在该区域中的一部分被移除，该净空区的一或二侧是开口的且其它侧是被该地线环绕的；
一馈入电路，位于该净空区内且连接至该地线，并由一馈入部、一第一元件、一第二元件以及一导线构成，该导线连接该馈入部、该第一元件以及该第二元件；以及
一辐射体形成电路，由一电容性元件构成，并借由该电容性元件的二端直接连接至该地线。
2.如权利要求1所述的地线辐射天线，其特征在于，该第一元件为一电感元件、一电容性元件以及一导线其中之一。
3.如权利要求1所述的地线辐射天线，其特征在于，该第二元件为一电感元件、一电容性元件以及一导线其中之一。
4.如权利要求1所述的地线辐射天线，其特征在于，该电容性元件为一集总电路元件。
5.如权利要求4所述的地线辐射天线，其特征在于，该集总电路元件为一芯片电容器。
6.如权利要求1所述的地线辐射天线，其特征在于，该电容性元件为一电容器，该电容器具有一常规的电容性结构。
7.如权利要求1所述的地线辐射天线，其特征在于，该辐射体形成电路是位于一净空区内。
8.如权利要求1所述的地线辐射天线，其特征在于，该辐射体形成电路是位于该净空区外。
9.如权利要求1所述的地线辐射天线，其特征在于，该馈入电路及该辐射体形成电路是突出于该地线外。
10.一种地线辐射天线，包含：
一地线，配置于一无线通讯终端机的一印刷电路板上；
一净空区，形成于该印刷电路板的一区域，该地线在该区域中的一部分被移除，该净空区的一或二侧是开口的且其它侧是被该地线环绕的；
一第一电路部，连接至该地线，并由一馈入部、一第一元件、一电容性元件以及一导线构成，该导线连接该馈入部、该第一元件与该电容性元件；
一第二电路部，连接至该地线，并由该馈入部、该第一元件、一第二元件以及一导线构成，该导线连接该馈入部、该第一元件与该第二元件；以及
一第三电路部，由一第三元件构成，并借由该第三元件的二端直接连接至该地线。
11.如权利要求10所述的地线辐射天线，其特征在于，该第一元件为一电感元件、一电容性元件以及一导线其中之一。
12.如权利要求10所述的地线辐射天线，其特征在于，该第二元件为一电感元件以及一导线其中之一。
13.如权利要求10所述的地线辐射天线，其特征在于，该电容性元件为一集总电路元件。
14.如权利要求13所述的地线辐射天线，其特征在于，该集总电路元件为一芯片电容器。
15.如权利要求10所述的地线辐射天线，其特征在于，该第一电路部、该第二电路部及该第三电路部是位于一净空区内。
16.如权利要求10所述的地线辐射天线，其特征在于，该第一电路部及该第二电路部是位于该净空区内，且其中该第三电路部是位于该净空区外。
17.如权利要求10所述的地线辐射天线，其特征在于，该第一电路部、该第二电路部及该第三电路部是突出于该地线外。
18.一种地线辐射天线，包含：
一地线，配置于一无线通讯终端机的一印刷电路板上；
一净空区，形成于该印刷电路板的一区域，该地线在该区域中的一部分被移除，该净空区的一或二侧是开口的且其它侧是被该地线环绕的；
一第一电路部，连接至该地线，并由一馈入部、一第一元件、一第一电容性元件以及一导线构成，该导线连接该馈入部、该第一元件以及该第一电容性元件；
一第二电路部，连接至该地线，并由该馈入部、该第一元件、一第二电容性元件、一第二元件以及一导线构成，该导线连接该馈入部、该第一元件、该第二电容性元件以及该第二元件；
一阻抗匹配部，用以将该第一元件、该第一电容性元件及该第二电容性元件连接至该地线；以及
一辐射体形成电路，由一电容性元件构成，并借由该电容性元件的二端直接连接至该地线；
其中，该第一电路部及该第二电路部是为二馈入电路，所述馈入电路系作为辐射体形成电路而运作。
19.如权利要求18所述的地线辐射天线，其特征在于，该第一元件为一电感元件、一电容性元件以及一导线其中之一。
20.如权利要求18所述的地线辐射天线，其特征在于，该第二元件为一电感元件以及一导线其中之一。
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