CN103259079A - 立体天线及无线通讯装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用设置于一无线通讯装置中的立体天线，其包含一包括一呈实质地L形的接地导体的接地元件、一包括一呈实质地L形的辐射导体的辐射元件、一短路点及一馈入点。接地导体及辐射导体两者共同界定出一U形凹槽。接地导体具有一第一接地段及一自第一接地段弯折地延伸而出的第二接地段，且该第一接地段具有一接地面，且第二接地段具有一电连接短路点的末端部。辐射导体具有一第一辐射段，及一自第一辐射段弯折地延伸而出的第二辐射段，且该第一辐射段具有一面对该接地面的辐射面，且第二辐射段具有电连接馈入点的末端部。

Description

立体天线及无线通讯装置

技术领域

本发明涉及一种天线、无线通讯装置，特别是涉及一种具低姿势的立体天线以及一种包含低姿势的立体天线的无线通讯装置。

背景技术

参阅图1，是美国公告第7,193,566号的平面单极天线(planar monopoleantennas)。

平面单极天线包含一包括一第一表面S1的基板S、一接地部G、一辐射体R及一同轴线W。

接地部G设置于基板S的第一表面S1，并包括一边缘G1，及一自边缘G1内陷的凹槽G2。

辐射体R设置于基板S的第一表面S1，且与接地部G相间隔地自凹槽G2内延伸而出。

同轴线W包括一外导体W1及一内导体W2。外导体W1电连接于凹槽G2的一槽底G21，内导体W2电连接辐射体R相邻于槽底G21的一端部R1。

平面单极天线操作于400～900MHz时，辐射体R的长度L即长达14公分，且平面单极天线的整体长度还需加上接地部G的长度，故整体而言更超过14公分(大于中心频率所对应的四分之一波长)。

参阅图2，种平面形式的单极天线100虽然具有轻薄的优点，可是实际应用为了能有效辐射，就必须直立地设置于一装置B的表面，所以于Z方向不具低姿势(low profile)。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种低姿势的立体天线。

为达上述目的，本发明立体天线包含一接地元件、一辐射元件、一短路点及一馈入点。

接地元件包括一呈实质地L形的接地导体。

接地导体具有一第一接地段及一第二接地段。第一接地段具有一接地面。第二接地段自第一接地段弯折地延伸而出，并具有一末端部。

短路点设置于第二接地段的末端部。

辐射元件包括一呈实质地L形并与接地导体共同界定出一U形凹槽的辐射导体。

辐射导体具有一第一辐射段、一第二辐射段及一槽缝。第一辐射段具有一面对第一接地段的接地面的辐射面。第二辐射段自第一辐射段弯折地延伸而出，并具有一末端部，且第二辐射段的末端部相邻于第二接地段的末端部。

馈入点设置于第二辐射段的末端部。

槽缝将辐射导体切割成分别用以产生一第一共振模态的一第一辐射臂，及一第二共振模态的一第二辐射臂。

馈电元件包括一电连接第二接地段的末端部的第一馈电部，及一电连接第二辐射段的末端部的第二馈电部。

而本发明的第二目的，即在提供一种无线通讯装置。

于是，本发明无线通讯装置包含一系统电路、一立体天线及一馈电元件。

立体天线包括一接地元件、一辐射元件、一短路点及一馈入点。

接地元件具有一呈实质地L形的接地导体，接地导体具有一第一接地段及一第二接地段。第一接地段具有一接地面。第二接地段自第一接地段弯折地延伸而出并具有一末端部。

短路点设置于第二接地段的末端部。辐射元件包括一呈实质地L形并与接地导体两者共同界定出一U形凹槽的辐射导体。

辐射导体具有一第一辐射段、一第二辐射段及一槽缝。第一辐射段具有一面对第一接地段的接地面的辐射面。第二辐射段自第一辐射段弯折地延伸而出并具有一末端部，且第二辐射段的末端部相邻于第二接地段的末端部。

馈入点设置于第二辐射段的末端部。

槽缝将辐射导体切割成分别用以产生一第一共振模态的一第一辐射臂，及一第二共振模态的一第二辐射臂。

馈电元件电连接系统电路及立体天线以传递一射频信号，且包括一电连接立体天线的短路点的第一馈电部，及一电连接立体天线的馈入点的第二馈电部。

本发明的功效在于：通过将接地导体及辐射导体设计成实质地L形并共同界定出U形凹槽，而使立体天线低姿势化。

附图说明

图1是一种现有平面单极天线的示意图；

图2是现有平面单极天线设置于一装置的示意图；

图3是一立体图，说明本发明立体天线的第一较佳实施例；

图4是第一较佳实施例的一顶视图，说明一第三辐射段及一第三接地段的两第一边缘彼此切齐；

图5是第一较佳实施例的一底视图，说明一馈电元件设置于第三接地段的方式；

图6是本发明无线通讯装置的较佳实施例的示意图，说明一第二壳体部是可以绕着一第一壳体部转动；

图7是本发明无线通讯装置的较佳实施例的一立体天线的电压驻波比图；及

图8是本发明无线通讯装置的较佳实施例的一立体天线的辐射效率图。

主要元件符号说明

100   单极天线

S     基板

S1    第一表面

G     接地部

G1    第一边缘

G2    凹槽

G21   槽底

R     辐射体

W     同轴线

W1    外导体

W2    内导体

B     装置

GND   接地元件

RAD   辐射元件

C1    接地导体

C2    辐射导体

S     U形凹槽

S1    开口

1     第一接地边缘

2     第二接地边缘

3     第一接地段

31    接地面

4     第二接地段

41    末端部

411   耦合边缘

5     第三接地段

51    第一边缘

52    第二边缘

6     第一辐射边缘

7     第二辐射边缘

8     第一辐射段

81    辐射面

9     第二辐射段

91    末端部

911   耦合边缘

10    槽缝

101   开口

U1    开口

U2    槽底

12    导电贴布

R1    第一辐射臂

R2    第二辐射臂

R3    第三辐射段

R31   第一边缘

R32   第二边缘

P1    短路点

P2    馈入点

W     馈电元件

W1    第一馈电部

W2    第二馈电部

W3    馈线段

W31   段部

20    壳体

201   第一壳体部

202   第二壳体部

30    系统电路

40    立体天线

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3，本发明立体天线的第一较佳实施例包含一接地元件GND、一辐射元件RAD、一短路点P1、一馈入点P2及一馈电元件W。

接地元件GND是由一金属片体弯曲所形成，并包括一呈实质地L形的接地导体C1。

辐射元件RAD是由一金属片体弯曲所形成，并包括一呈实质地L形的辐射导体C2，且接地导体C1与辐射导体C2共同界定出一具有一开S1的U形凹槽S。

接地导体C1具有一第一接地边缘1、一第二接地边缘2、一第一接地段3及一第二接地段4。第一接地边缘1及第二接地边缘2实质地呈L形。第一接地段3具有一介于第一及第二接地边缘1、2之间的接地面31。第二接地段4自第一接地段3弯折地延伸而出，且介于第一及第二接地边缘1、2之间，并具有一具有一耦合边缘411的末端部41，且短路点P1是设置于第二接地段4的末端部41。

在第一较佳实施例中，接地元件GND还具有一自第一接地边缘1朝U形凹槽S内弯折延伸的第三接地段5，且第三接地段5具有一自U形凹槽S的一槽底朝开口S1延伸的第一边缘51，及一与第一边缘51间隔相对的第二边缘52。第二边缘52可以与第一接地段3相接触而连接，或是不相连接。

辐射导体C2具有一第一辐射边缘6、一第二辐射边缘7、一第一辐射段8、一第二辐射段9及一槽缝10。辐射导体C2的第一及第二辐射边缘6、7实质地呈L形，且接地导体C1的第一接地边缘1及辐射导体C2的第一辐射边缘6两者共同界定出一位于U形凹槽S上的U形，接地导体C1的第二接地边缘2及辐射导体C2的第二辐射边缘7也共同界定出另一个位于U形凹槽S上的U形。

第一辐射段8具有一实质地沿-X方向(参看图3)面对第一接地段3的接地面31的辐射面81，且辐射面81是介于辐射导体C2的第一及第二辐射边缘6、7之间。

第二辐射段9自第一辐射段8弯折地延伸而出，并具有一末端部91，且第二辐射段9的末端部91具有的一耦合边缘911与第二接地段4的末端部41的耦合边缘411两者形状凹凸互补且彼此相邻。在第一较佳实施例中，等耦合边缘411、911彼此间隔约1～2mm，馈入点P2是设置于第二辐射段9的末端部91。

槽缝10呈实质地U形并具有一位于第一辐射段8的开口101，用以将辐射导体C2切割成用以产生一第一共振模态的一第一辐射臂R1，及用以产生一第二共振模态的一第二辐射臂R2，且槽缝10呈现的U形的一开口U1是位于第一辐射段8，槽缝10呈现的U形的一槽底U2是位于第二辐射段9。

在第一较佳实施例中，辐射元件RAD还具有一用以共振出一第三共振模态的第三辐射段R3。第三辐射段R3自辐射导体C2的第二辐射边缘7朝U形凹槽S的开口S1的方向(图3中的-Z方向)弯折延伸，并与第三接地段5间隔地上下重叠(上下方向定义为图3所示的±Y方向)。第三辐射段R3具有一自U形凹槽S的槽底朝开口S1延伸，且与第三接地段5的第一边缘51彼此上下切齐的第一边缘R31，及一与第一边缘R31于X方向间隔排列，并自耦合边缘911延伸而出的第二边缘R32。

馈电元件W包括一电连接短路点P1的第一馈电部W1，及一电连接馈入点P2的第二馈电部W2。

举例来说，但不以此为限，馈电元件W可以是五十欧姆的同轴电缆线，第一馈电部W1是同轴电缆线的外导体，第二馈电部W2是同轴电缆线的内导体；或者，馈电元件W也可以是微带线(micro-strip line)的型式，第一馈电部W1是作为参考地(ground)的导体，第二馈电部W2是与作为参考地的导体相间隔设置的条状导体。

理想上来说，馈电元件W所用以传输的一射频信号的能量是沿着馈电元件W传递，而非经由馈电元件W辐射而出，但实际应用时，馈电元件W仍会将射频信号的一部分的能量辐射而出，使得馈电元件W与第一辐射臂R1两者的电长度和反比于第一共振模态的共振频率；同理，馈电元件W与第二辐射臂R2两者的电长度和是反比于第二共振模态的共振频率，馈电元件W与第三辐射段R3两者的电长度和也反比于第三共振模态的共振频率。

参考图4及图5，另一较佳实施例的立体天线还包括一电连接于接地元件GND的导体贴布12，用以将馈电元件W如图4所示地粘附于接地元件GND的第三接地段5，且导体贴布12与第一馈电部W1之间是被一非导电体隔开。非导电体可以例如是同轴电缆线的用以包覆外导体的一塑胶绝缘层。导电贴布12可经由影响馈电元件W上的能量分布，进而调整立体天线的阻抗匹配，以及抑制上述非理想状况下馈电元件W所产生的辐射能量。

更进一步地，馈电元件W还包括一也用以调整阻抗匹配而绕成环形的馈线段W3，且馈线段W3的一段部W31是夹设于导电贴布12及接地元件GND的第三接地段5之间。

参阅图3及图6，本发明无线通讯装置的较佳实施例包含一壳体20、一系统电路30及第一较佳实施例的立体天线40。

壳体20包括相连接的一第一壳体部201及一第二壳体部202，且第一壳体部201固定时，第二壳体部202可绕着第一壳体部201转动。

系统电路30是设置于第一壳体部201中，立体天线40是设置于第二壳体部202中。

馈电元件W是穿设于第一及第二壳体部201、202，且电连接系统电路30及短路与馈路点P1、P2以传递一射频信号。

而值得注意的是，立体天线40可以是先由金属片或导电软板制成再装设于壳体20中，或是直接形成于壳体202的一表面上，总结的来说，立体天线40的组件只要能维持实质相同的形状且可导电即可，而无需限制只能为板、片、薄膜或是形成于壳体的导电层等的其中一者，而是可以视产品的需求选择不同的形成方式。

参阅图3及图7，当上述较佳实施例的立体天线共振时，第一辐射臂R1用以产生涵盖一第一频带(824～896MHz，CDMA BC0-CELL)的第一共振模态，第二辐射臂R2用以产生涵盖一第二频带(1575.42±1.024MHz，GPS)的第二共振模态，且第三辐射段R3用以产生涵盖一第三频带(1850～1990MHz，CDMABC1-PCS)的第三共振模态。

并且，由第一频带、第二频带及第三频带范围内的电压驻波比均低于3的结果还可得证：上述较佳实施例的立体天线不但可达到低姿势的功效，还能避免因立体结构彼此辐射能量相互干扰而产生阻抗不匹配的问题。

参阅图8，第一、第二及第三频带不但具有良好(电压驻波比均低于3)的阻抗匹配，更具有良好的辐射效率(高于-4dB)。

综上所述，接地导体C1及辐射导体C2是设计成实质地L形以降低Z方向的高度(见图3及图7)，并将第一及第二辐射导体C1、C2配置成界定出U形凹槽S的立体结构，且不额外增加Z方向的高度地将第三辐射段R3及第三接地段5朝U形凹槽S内弯折，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 (18)

1.一种立体天线，包含：

接地元件，包括呈L形的接地导体，该接地导体具有：

第一接地段，具有接地面，

第二接地段，自该第一接地段弯折地延伸而出，并具有一末端部，及

短路点，设置于该第二接地段的该末端部；及

辐射元件，包括呈L形并与该接地导体共同界定出一U形凹槽的辐射导体，该辐射导体具有：

第一辐射段，具有面对该第一接地段的该接地面的辐射面，

第二辐射段，自该第一辐射段弯折地延伸而出，并具有末端部，且该第二辐射段的该末端部相邻于该第二接地段的该末端部，

馈入点，设置于该第二辐射段的该末端部，及

槽缝，将该辐射导体切割成分别用以产生一第一共振模态的一第一辐射臂，及一第二共振模态的一第二辐射臂。

2.根据权利要求1所述的立体天线，其中，该接地导体还具有呈L形的第一接地边缘及第二接地边缘，该辐射导体还具有呈L形的第一辐射边缘及第二辐射边缘，且该第一接地边缘及该第一辐射边缘共同呈一U形，该第二接地边缘及该第二辐射边缘也共同呈另一U形，该接地面介于该第一及第二接地边缘之间，该辐射面介于该第一及第二辐射边缘之间，该接地元件还包括自接地导体该第一接地边缘朝该U形凹槽内弯折延伸的第三接地段。

3.根据权利要求2所述的立体天线，其中，该辐射元件还包括自该辐射导体的该第二辐射边缘朝该U形凹槽的一开口的方向弯折延伸，并与该第三接地段间隔地上下重叠的一第三辐射段。

4.根据权利要求3所述的立体天线，其中，该第三接地段及该第三辐射段各自具有自该U形凹槽的槽底朝该U形凹槽的该开口延伸的第一边缘，且该第三接地段及该第三辐射段的该多个第一边缘彼此上下切齐。

5.根据权利要求1所述的立体天线，其中，该槽缝具有位于该第一辐射段的开口。

6.根据权利要求1所述的立体天线，其中，该槽缝呈实质地U形。

7.根据权利要求6所述的立体天线，其中，该槽缝呈现的U形的一开口是位于该第一辐射段，该槽缝呈现的U形的一槽底是位于该第二辐射段。

8.根据权利要求1所述的立体天线，其中，该第二辐射段的该末端部与该第二接地段的该末端部各自具有一耦合边缘，且该两个耦合边缘彼此间隔相邻且凹凸互补。

9.根据权利要求1所述的立体天线，其中，该立体天线还包含馈电元件，且该馈电元件包括电连接该短路点的第一馈电部，及电连接该馈入点的第二馈电部。

10.一种无线通讯装置，包含：

系统电路；

立体天线，包括：

接地元件，具有呈L形的接地导体，该接地导体具有：

第一接地段，具有接地面，

第二接地段，自该第一接地段弯折地延伸而出并具有末端部，及

短路点，设置于该第二接地段的该末端部；

辐射元件，包括呈L形并与该接地导体共同界定出一U形凹槽的辐射导体，该辐射导体具有：

第一辐射段，具有面对该第一接地段的该接地面的辐射面，

第二辐射段，自该第一辐射段弯折地延伸而出并具有末端部，且该第二辐射段的该末端部相邻于该第二接地段的该末端部，

馈入点，设置于该第二辐射段的该末端部，及

槽缝，将该辐射导体切割成分别用以产生一第一共振模态的一第一辐射臂，及一第二共振模态的一第二辐射臂；及

馈电元件，电连接该系统电路及该立体天线以传递一射频信号，且包括电连接该立体天线的该短路点的第一馈电部，及电连接该立体天线的该馈入点的第二馈电部。

11.根据权利要求10所述的无线通讯装置，其中，该接地导体还具有呈L形的第一接地边缘及第二接地边缘，该辐射导体还具有实质地呈L形的第一辐射边缘及第二辐射边缘，且该第一接地边缘及该第一辐射边缘共同呈一U形，该第二接地边缘及该第二辐射边缘也共同呈另一U形，该接地面介于该第一及该第二接地边缘之间，该辐射面介于该第一及该第二辐射边缘之间，该接地元件还包括自该第一接地边缘朝该U形凹槽内弯折延伸的第三接地段。

12.根据权利要求11所述的无线通讯装置，其中，该立体天线的该辐射元件还包括自该第二辐射边缘朝该U形凹槽的一开口的方向弯折延伸，并与该第三接地段间隔地上下重叠的一第三辐射段。

13.根据权利要求12所述的无线通讯装置，其中，该立体天线的该第三接地段及该第三辐射段各自具有自该U形凹槽的槽底朝该开口延伸的第一边缘，且该第三接地段及该第三辐射段的该多个第一边缘彼此上下切齐。

14.根据权利要求10所述的无线通讯装置，其中，该立体天线的该槽缝具有位于该第一辐射段的开口。

15.根据权利要求10所述的无线通讯装置，其中，该立体天线的该槽缝呈U形。

16.根据权利要求15所述的无线通讯装置，其中，该立体天线的该槽缝呈现的U形的一开口是位于该第一辐射段，该槽缝呈现的U形的一槽底是位于该第二辐射段。

17.根据权利要求10所述的无线通讯装置，其中，该立体天线的该第二辐射段的该末端部与该第二接地段的该末端部各自具有耦合边缘，且该两个耦合边缘彼此间隔相邻且凹凸互补。

18.根据权利要求10所述的无线通讯装置，其中，该立体天线的该馈电元件与该第一辐射臂两者的电长度和反比于该第一共振模态的共振频率。

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