CN102916261A - 可降低电磁波特定吸收比率的天线组合 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可降低电磁波特定吸收比率的天线组合，其包含一第一天线、一第二天线及一传输线。该第一天线用以产生一涵盖一操作频带的共振模态，并包括一接地部及一具有一第一馈入部的辐射单元，且该第一馈入部与一同轴电缆线的一芯线的一端部相接触。该第二天线用以产生另一也涵盖该操作频带的共振模态，并包括一接地部及一具有一第二馈入部的辐射单元。该传输线电连接该第一天线的该第一馈入部及该第二天线的该第二馈入部。藉此，当该同轴电缆线传送属于该操作频带中的一信号时，该信号的能量会分散于该第一天线及该第二天线。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线组合，特别是涉及一种可降低电磁波特定吸收比率的天线组合。
背景技术
参阅图1，是一种现有单频的倒F型天线10。该倒F型天线10包含一包括一边缘111的接地部11、一辐射单元12及一同轴电缆线13。
该辐射单元12位于该边缘111的不具有该接地部11的外侧，并包括一第一辐射臂121及一第二辐射臂122。该第一辐射臂121具有一自由端部1211及一馈入端部1212。该第二辐射臂122具有一电连接于该接地部11的该边缘111的短路端部1221及一电连接于该第一辐射臂121的连接端部1222。
该同轴电缆线13包括一具有一端部1311的芯线131及一屏蔽层132，且该芯线131的端部1311电连接于该馈入端部1212，该屏蔽层132则电连接于该接地部11。
当该同轴电缆线13传送一信号至该倒F型天线10时，该信号的能量会经由该辐射单元12辐射出去，而容易使邻近该辐射单元12的一区域9的电磁波特定吸收比率(Specific Absorption Rate，SAR)超过法规。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种可降低电磁波特定吸收比率的天线组合。
于是，本发明的天线组合，包含一馈电单元、一第一天线、一第二天线及一传输线。
该馈电单元包括一同轴电缆线及相间隔排列的一第一馈电部及一第二馈电部，该第一馈电部与该同轴电缆线的一芯线的一端部相接触，该第二馈电部与该同轴电缆线的一屏蔽层相接触。
该第一天线用以产生一涵盖一操作频带的共振模态，并包括一具有一第一馈入部的辐射单元及一接地部，且该第一馈入部与该馈电单元的该第一馈电部电连接，该接地部与该馈电单元的该第二馈电部电连接。
该第二天线用以产生另一也涵盖该操作频带的共振模态，并包括一具有一第二馈入部的辐射单元及一接地部。
该传输线包括一第一连接部及一第二连接部，该第一连接部电连接于该馈电单元的该第一馈电部，该第二连接部电连接于该第二天线的该第二馈入部。
由此，当该同轴电缆线传送属于该操作频带中的一信号时，该信号的能量会分散于该第一天线及该第二天线。
而本发明的另一目的，即在提供另一种可降低电磁波特定吸收比率的天线组合，且该天线组合适用于经由一同轴电缆线与一系统电路间传递信号。
于是，本发明的天线组合，包含一第一天线、一第二天线及一传输线。
该第一天线用以产生一涵盖一操作频带的共振模态，并包括一具有一第一馈入部的辐射单元及一接地部，且该第一馈入部与该同轴电缆线的一芯线的一端部相接触，该接地部与该同轴电缆线的一屏蔽层电连接。
该第二天线用以产生另一也涵盖该操作频带的共振模态，并包括一具有一第二馈入部的辐射单元及一接地部。
该传输线包括一第一连接部及一第二连接部，该第一连接部电连接于该第一天线的该第一馈入部，该第二连接部电连接于该第二天线的该第二馈入部。
由此，当该同轴电缆线传送属于该操作频带中的一信号时，该信号的能量会分散于该第一天线及该第二天线。
本发明的功效在于该被传送的信号的能量不仅只集中于该第一天线，而是分散于该第一天线及该第二天线，所以可以降低该天线组合的电磁波特定吸收比率。
附图说明
图1是一种现有倒F型天线的示意图；
图2是本发明一种可以降低电磁波特定吸收比率的天线组合的第一较佳实施例的一基板的一第一表面的示意图；
图3是该第一较佳实施例的该基板的一第二表面的示意图；
图4是该第一较佳实施例的示意图，说明该第一较佳实施例包含一同轴电缆线；
图5是该第一较佳实施例设置于一背板的示意图，说明该较佳实施例的一接地部与该背板的一接地部相接触；
图6是该第一较佳实施例的电压驻波比图；
图7是一单体天线的示意图；
图8是本发明一种可以降低电磁波特定吸收比率的天线组合的一第二较佳实施例的示意图，说明该第二较佳实施例不包含该同轴电缆线；
图9是本发明一种可以降低电磁波特定吸收比率的天线组合的第三较佳实施例的一基板的一第一表面的示意图；
图10是该第三较佳实施例的该基板的一第二表面的示意图；
图11是该第三较佳实施例的示意图；
图12是该第一较佳实施例的SAR的强度分布模拟图；及
图13是该单体天线的SAR的强度分布模拟图。
主要元件符号说明
10 倒F型天线
11 接地部
111 边缘
12 辐射单元
121 第一辐射臂
1211 自由端部
1212 馈入端部
122 第二辐射臂
1221 短路端部
1222 连接端部
13 同轴电缆线
131 芯线
1311 端部
132 屏蔽层
20 天线组合
2 基板
21 第一表面
22 第二表面
23 第一贯孔部
24 第二贯孔部
25 第三贯孔部
26 螺孔
27 第四贯孔部
28 金属环片
30 单体天线
3 馈电单元
31 同轴电缆线
311 芯线
3111 端部
312 屏蔽层
313 接头
32 第一馈电部
33 第二馈电部
4 第一天线
41 辐射单元
411 第一馈入部
412 短路部
413 第一辐射臂
4131 自由端部
414 第二辐射臂
42 接地部
5 第二天线
51 辐射单元
511 第二馈入部
512 短路部
513 第一辐射臂
5131 自由端部
514 第二辐射臂
52 接地部
6 传输线
61 第一连接部
62 第二连接部
7 接地单元
71 边缘
8 背板
81 接地部
82 固定元件
9 区域
L 直线
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的三个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。
在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
参阅图2至图4，是本发明一种可降低电磁波特定吸收比率的天线组合20的第一较佳实施例。该天线组合20包含一基板2、一馈电单元3、一第一天线4、一第二天线5及一传输线6。
该基板2为一绝缘材质制成，可以是一玻璃纤维板，该基板2包括一第一表面21、一第二表面22、一第一贯孔部23、一第二贯孔部24、一第三贯孔部25、多个螺孔26、多个分别对应该等螺孔26的第四贯孔部27、及多个分别对应该等螺孔26的金属环片28。
该馈电单元3包括一五十欧姆的同轴电缆线31及位于该基板的该第二表面22且相间隔排列的一第一馈电部32与一第二馈电部33，该第一馈电部31与该同轴电缆线31的一芯线311的一端部3111以焊接的方式相接触，该第二馈电部33与该同轴电缆线31的一屏蔽层312也是以焊接的方式相接触。
该第一天线4用以产生一涵盖一PCS(Personal Communication Service)900操作频带(1850～1990MHz)的共振模态，并包括位于该基板2的该第一表面21的一辐射单元41及一接地部42。该辐射单元41具有一第一馈入部411、一电连接于该接地部42的短路部412、一第一辐射臂413及一第二辐射臂414。该第一辐射臂413是从该第一馈入部411延伸而出并具有一自由端部4131。该第二辐射臂414是从该短路部412延伸再电连接于该第一辐射臂413。该位于该第一表面21的第一馈入部411是经由该基板2的第一贯孔部23电连接位于该第二表面22的馈电单元3的该第一馈电部32，该接地部42则是经由该基板2的该第二贯孔部24电连接该位于该第二表面22的馈电单元3的第二馈电部33。此外，经由改变该第二辐射臂414与该第一辐射臂413相接触的位置，就可以调整从该第一馈入部411所量得的该第一天线4的一输入阻抗R1。在本较佳实施例中，该输入阻抗R1实质地为该同轴电缆线31的阻抗的两倍(即为100欧姆)。
该第二天线5用以产生另一也涵盖该PCS 900的操作频带的共振模态，并包括一辐射单元51及一接地部52。该辐射单元51具有一第二馈入部511、一短路部512、一第一辐射臂513及一第二辐射臂514。该第一辐射臂513位于该基板2的第一表面21并从该短路部512延伸而出且具有一自由端部5131，该第二辐射臂514位于该基板2的第二表面22并从该第二馈入部511延伸而出，再经由该基板2的第三贯孔部25电连接位于该第一表面21的该第一辐射臂513。此外，该第二天线5的该接地部52与该第一天线4的该接地部42共同界定出一位于该基板2的该第一表面21的接地单元7，该接地单元7是一金属片并具有一边缘71。该第一天线4的该辐射单元41及该第二天线5的该辐射单元51是位于该边缘71的不具有该接地单元7的外侧，并沿着一平行该边缘71的直线L间隔排列。经由改变该第二辐射臂514与该第一辐射臂513相接触的位置，就可以调整从该第二馈入部511所量得的该第二天线5的一输入阻抗R2。在本较佳实施例中，该输入阻抗R2实质地为该五十欧姆的同轴电缆线31的阻抗的两倍(即为100欧姆)。
该传输线6是形成于该基板2的一微带线，并包括均位于该基板2的第二表面22的一第一连接部61及一第二连接部62。该第一连接部61电连接于该馈电单元3的该第一馈电部32，该第二连接部62电连接于该第二天线5的该第二馈入部511。此外，该传输线6实质地延伸长度为该操作频带的中心频率所对应的波长的四分之一，该传输线6的阻抗是根据该第一天线4的输入阻抗R1及该第二天线5的输入阻抗R2而决定，该传输线6的阻抗RT的计算方法为
所以在本较佳实施例中，该传输线6的阻抗实质地为100欧姆。
参阅图2至图5，该天线组合20可以被固定于一包含一接地部81的背板8(例如平板电脑的背板)。该基板2的该等螺孔26是沿着该接地单元7的边缘71间隔排列。该等第四贯孔部27是分别环绕该等螺孔26并电连接该接地单元7及该金属环片28。该基板2是被多个分别穿伸于该等金属环片28及该等螺孔26的固定元件82锁接于该背板8，且该天线组合20的该接地单元7与该背板8的该接地部81是相接触而电连接。在本实施例中，该背板8的该接地部81的尺寸为19×13cm2。
参阅图5及图6，是该天线组合20被固定于该背板8，并从该同轴电缆线31的一接头313所量得的电压驻波比(VSWR)图。由图6中显示该天线组合20于PCS 900的操作频带内均具有VSWR＜2的良好的阻抗匹配特性。
参阅图7，是一种单体天线30，该单体天线30是将本提案的天线组合20(见图4)移除该传输线6及该第二天线5的该辐射单元51后的一种态样。此外，该单体天线30的输入阻抗R1还被调整为50欧姆以便与该五十欧姆的同轴电缆线31相匹配。该单体天线30用以作为该天线组合20的对照组。
参阅图12及图13，分别是以DASY4的SEMCAD软体模拟该天线组合20(见图4)及该单体天线30(见图7)的SAR的强度分布图。从两者的比较可以得知该天线组合20所传送的信号的能量较该单体天线30所传送的信号的能量分散。所以可以推论该天线组合20相较于该单体天线30具有可将传送的信号的能量分散进而降SAR的功效。
此外，表1还根据该天线组合20及该单体天线30分别列出实际量测的辐射效率、总辐射功率、每一克(公克)的SAR及每10克平均的SAR。
表1：
表1显示本提案的天线组合20与相对照的该单体天线30是基于几乎相同的辐射效率及总辐射功率的比较基准下再量得每一克及每十克平均的SAR，所以可以排除该天线组合20相较该单体天线30具有较低的SAR的结果是来自于能量损耗或阻抗不匹配的因素。该天线组合20于PCS 900的系统频带中的SAR均低于1.6mW/g的一规范，所以该天线组合20适用于采用该规范的国家的通讯产品。
参阅图8，是本发明一种可降低电磁波特定吸收比率的天线组合20的第二较佳实施例。该第二较佳实施例包含该第一较佳实施例中除了该同轴电缆线31以外的所有组件。
参阅图9至图11，是本发明一种可降低电磁波特定吸收比率的天线组合的第三较佳实施例，该第三较佳实施例与该第一较佳实施例的差异在于该第一天线4的结构，及该第一天线4与该馈电单元3及该传输线6的连接方式，故以下仅就该第一天线4的结构及连接方式作说明，其余的部分可参考图2至图4的该第一较佳实施例。
该第一天线4用以产生一涵盖一PCS(Personal Communication Service)900的操作频带(1850～1990MHz)的共振模态，并包括一辐射单元41及一接地部42。该辐射单元41具有一第一馈入部411、一短路部412、一第一辐射臂413及一第二辐射臂414。该第一辐射臂413位于一基板2的一第二表面22，并从该第一馈入部411延伸而出，且具有一自由端部4131。该第二辐射臂414位于该基板2的一第一表面21，并从该短路部412延伸而出再经由一第一灌孔部23电连接于该第一辐射臂413。该第一馈入部411与该同轴电缆线31的一芯线311的一端部3111相接触，该同轴电缆线31的一屏蔽层312与一位于该第二表面22的第二馈电单元33相接触再经由一第二贯孔部24电连接于该接地部42。此外，经由改变该第二辐射臂414与该第一辐射臂413相接触的位置，就可以调整从该第一馈入部411所量得的该第一天线4的一输入阻抗R1，且在本较佳实施例中，该输入阻抗R1实质地为该五十欧姆同轴电缆线31的阻抗值的两倍(即为100欧姆)。此外，一传输线6的一第一连接部61与该第一天线4的该第一馈入部411是直接相接触而电连接。
综上所述，当该同轴电缆线31传送属于该操作频带中的该信号至该天线组合20时，该信号的能量会分散于该天线组合20中的该第一天线4及该第二天线5，而得以降低该天线组合20的SAR，故确实能达成本发明的目的。
以上所述的仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (11)
1.一种可降低电磁波特定吸收比率的天线组合，包含：
馈电单元，包括同轴电缆线及相间隔排列的第一馈电部及第二馈电部，该第一馈电部与该同轴电缆线的芯线的一端部相接触，该第二馈电部与该同轴电缆线的一屏蔽层相接触；
第一天线，用以产生一涵盖一操作频带的共振模态，并包括具有第一馈入部的辐射单元及接地部，且该第一馈入部与该馈电单元的该第一馈电部电连接，该接地部与该馈电单元的该第二馈电部电连接；
第二天线，用以产生另一也涵盖该操作频带的共振模态，并包括具有第二馈入部的辐射单元及接地部；及
传输线，包括第一连接部及第二连接部，该第一连接部电连接于该馈电单元的该第一馈电部，该第二连接部电连接于该第二天线的该第二馈入部；
由此，当该同轴电缆线传送属于该操作频带中的一信号时，该信号的能量会分散于该第一天线及该第二天线。
2.根据权利要求1所述的天线组合，其中，该第一天线的该辐射单元还具有电连接于该第一天线的该接地部的短路部，该第二天线的该辐射单元还具有电连接于该第二天线的该接地部的短路部。
3.根据权利要求2所述的天线组合，其中，该第一天线的该接地部及该第二天线的该接地部共同界定出一接地单元，且该接地单元是一金属片并具有一边缘，该第一天线的该辐射单元及该第二天线的该辐射单元位于该边缘的不具有该接地单元的外侧并沿着一平行该边缘的直线间隔排列。
4.根据权利要求3所述的天线组合，还包含基板，该基板包括第一表面、第二表面、第一贯孔部及第二贯孔部，该馈电单元于该第二表面上，该接地单元及该第一天线的该辐射单元位于该第一表面，且该位于该第一表面的第一天线的第一馈入部是经由该第一贯孔部电连接位于该第二表面的馈电单元的第一馈电部，该接地单元则是经由该第二贯孔部电连接该位于该第二表面的馈电单元的第二馈电部。
5.根据权利要求4所述的天线组合，其中，该第一天线的该辐射单元还包括第一辐射臂及第二辐射臂，该第一辐射臂是从该第一馈入部延伸而出并具有一自由端部，该第二辐射臂是从该短路部延伸再电连接于该第一辐射臂。
6.根据权利要求5所述的天线组合，其中，该基板还包括第三贯孔部，该第二天线的该辐射单元还具有位于该基板的第一表面的第一辐射臂及位于该基板的第二表面的第二辐射臂，且该第一辐射臂是从该第二天线的该短路部延伸而出并具有一自由端部，该第二辐射臂是从位于该第二表面的该第二馈入部延伸而出，再经由该第三贯孔部电连接位于该第一表面的该第二天线的该第一辐射臂。
7.根据权利要求4所述的天线组合，其中，该传输线是形成于该基板的一微带线，该传输线的该第一连接部及该第二连接部均位于该基板的该第二表面，该传输线实质地延伸长度为该操作频带的中心频率所对应波长的四分之一。
8.根据权利要求4所述的天线组合，其中，该基板还包括多个螺孔，使该基板可以被多个分别穿伸于该多个螺孔的固定元件锁接于一包含接地部的背板，且该天线组合的该接地单元与该背板的该接地部是相接触而电连接。
9.根据权利要求4所述的天线组合，其中，该基板还包括多个螺孔、多个位于该基板的第二表面并分别对应该多个螺孔的金属环片，及多个分别环绕该多个螺孔并电连接该金属环片及该接地单元的第四贯孔部，该基板被多个分别穿伸于该多个金属环片及该多个螺孔的固定元件锁接于一包含接地部的背板，且该天线组合的该接地单元与该背板的该接地部是相接触而电连接。
10.一种可降低电磁波特定吸收比率的天线组合，适用于经由一同轴电缆线与一系统电路间传递信号，该天线组合包含：
第一天线，用以产生一涵盖一操作频带的共振模态，并包括具有第一馈入部的辐射单元及接地部，且该第一馈入部与该同轴电缆线的芯线的一端部相接触，该接地部与该同轴电缆线的一屏蔽层电连接；
第二天线，用以产生另一也涵盖该操作频带的共振模态，并包括具有第二馈入部的辐射单元及接地部；及
传输线，包括第一连接部及第二连接部，该第一连接部电连接于该第一天线的该第一馈入部，该第二连接部电连接于该第二天线的该第二馈入部；
由此，当该同轴电缆线传送属于该操作频带中的一信号时，该信号的能量会分散于该第一天线及该第二天线。
11.根据权利要求10所述的天线组合，其中，该第一天线的该接地部与该第二天线的该接地部相电连接，且该第一天线的该辐射单元还具有电连接于该第一天线的该接地部的短路部，该第二天线的该辐射单元还具有一电连接于该第二天线的该接地部的短路部。
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