CN103811848A

CN103811848A - 回圈式天线

Info

Publication number: CN103811848A
Application number: CN201210440949.4A
Authority: CN
Inventors: 刘建昇; 洪玮璐; 张圣鑫
Original assignee: Askey Computer Corp
Current assignee: Askey Computer Corp
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明提供一种回圈式天线，适用于一通信设备，该回圈式天线包括一馈入端、一接地端、一环形回路、至少一第一微调元件及至少一第二微调元件。该环形回路连接至该馈入端及该接地端。该第一微调元件延伸自该环形回路且对应于一第一频段。该第二微调元件延伸自该环形回路且对应于一第二频段。该回圈式天线通过调整该第一微调元件或该第二微调元件以改变该第一频段或该第二频段的带宽。

Description

回圈式天线

技术领域

本发明涉及一种回圈式天线，尤其涉及一种可调整带宽的回圈式天线。

背景技术

通信设备的研发往往随着市场的需求，分阶段推出不同通信版本的机型。举例而言，无线保真(Wi-Fi)已经是使用者心中普遍且不可或缺的，业界通常会先推出无线保真版本的机型，在接下来的阶段才会增加全球移动通信系统(Global System for Mobile communication，GSM)或是长期演进技术(LongTerm Evolution，LTE)的机型。理论上设计者在研发无线保真的机型时会预先留下全球移动通信系统或是长期演进技术等较低频段天线的空间，以省下之后重新开模、重新设计外型的时间与成本。

然而，仍有部分机型并未预留低频天线空间，对于此类机型，设计者在天线的设计上将面临相当的难度，即便能找出空间来供天线配置，此空间可能并非是完全净空(没有线路或是没有金属)的区域，因此，可能会有高速信号线的印刷电路板或是其他金属元件极度地邻近天线(例如距离小于5毫米)，在这样恶劣的环境下，天线种类就变得相对重要。回圈式天线具有较不易被周围环境影响的优点。

一般而言，天线的长度是依据其所需要的最小频率来决定，以要制作出824兆赫(MHz)的频率为例，由于光速为频率与波长的乘积，将光速值以3×10⁸米/秒及频率值以8.24×10⁸赫兹带入后，可得到所需的波长约为0.364米。由于回圈式天线所需的长度为1/2波长，也就是0.182米的长度，因此，在通信设备内部的有限空间内回圈式天线的必要长度需满足0.182米。设计者在设计回圈式天线时通常在通信设备内部的绝缘物件上会以弯折或绕行等方式来争取空间。

图1是现有技术的一种回圈式天线的示意图。请参见图1，现有技术的回圈式天线10包括一馈入端12、一接地端14及一环形回路16，环形回路16连接至馈入端12与接地端14。由于环形回路16在打样完成后其大小难以被调整，如此一来，现有技术的回圈式天线10所对应的带宽即使有落差，也很难被修正。

发明内容

本发明提供一种回圈式天线，其可被微调以符合对应的带宽。

本发明提供一种回圈式天线，适用于一通信设备，该回圈式天线包括一馈入端、一接地端、一环形回路、至少一第一微调元件及至少一第二微调元件。该环形回路连接至该馈入端及该接地端。该第一微调元件延伸自该环形回路，该第一微调元件对应于一第一频段。该第二微调元件延伸自该环形回路，该第二微调元件对应于一第二频段。该回圈式天线通过调整该至少一第一微调元件或该至少一第二微调元件以改变该第一频段或该第二频段的带宽。

在本发明的一实施例中，上述的该回圈式天线为一环形天线(loopantenna)。

在本发明的一实施例中，上述的该第一频段的带宽范围在824兆赫与960兆赫之间。

在本发明的一实施例中，上述的该第一频段包括全球移动通信系统850/900(Global System for Mobile communication 850/900，GSM 850/900)。

在本发明的一实施例中，上述的该第二频段的带宽范围在1710兆赫与2170兆赫之间。

在本发明的一实施例中，上述的该第二频段包括数字通信系统(DigitalCommunication System，DC S)、个人通信系统(Personal Communication System，PCS)及通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System，UMTS)。

在本发明的一实施例中，上述的该第一微调元件与该第二微调元件分别包括一电性导体。

在本发明的一实施例中，上述的该电性导体为一电容、一电感或一铜箔。

在本发明的一实施例中，上述的该至少一第一微调元件及该至少一第二微调元件位于该环形回路内或延伸至该环形回路外。

在本发明的一实施例中，上述的该通信设备包括一移动电话或一平板电脑。

基于上述，在天线的研发阶段或微调阶段中，由于工厂端打样出来的该回圈式天线可能未能符合所需的该第一频段或该第二频段的带宽而需要被调整，本发明的该回圈式天线通过在该环形回路上对该第一频段与该第二频段影响较剧烈的位置设置该第一微调元件与该第二微调元件。相较于制作后难以调整其大小的该环形回路，该第一微调元件或该第二微调元件较容易被调整，以方便工程师来验证及修正该回圈式天线。当该第一微调元件与该第二微调元件为铜箔等电性导体时，设计者可通过调整铜箔的长度及宽度加以控制共振的频段，以使带宽符合需求。当该第一微调元件与该第二微调元件为电容或电感等电性导体时，设计者可通过改变电容或电感的电荷数值等方式来调整带宽。此外，经实验可知，本发明的该回圈式天线可应用于统称为五频的无线通信系统(全球移动通信系统850/900、数字通信系统、个人通信系统及通用移动通信系统)。

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，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是现有技术的一种回圈式天线的示意图；

图2是本发明的一实施例的一种回圈式天线的示意图；

图3是图2的回圈式天线的特性图；

图4是本发明的另一实施例的一种回圈式天线的示意图；

图5A至图5C是本发明的又一实施例的一种回圈式天线设置在通信设备内部的不同视角的示意图。

附图标记说明：

10：现有技术的回圈式天线；

12：馈入端(feed)；

14：接地端(ground)；

16：环形回路；

100、200、300：回圈式天线；

110、310：馈入端；

120、320：接地端；

130、230、330：环形回路；

140、240、340：第一微调元件；

150、250、350：第二微调元件。

具体实施方式

图2是本发明的一实施例的一种回圈式天线的示意图。请参见图2，本实施例的回圈式天线100适用于一通信设备。该通信设备可为一移动电话或一平板电脑，但该通信设备的种类不以此为限制。该回圈式天线100包括一馈入端110、一接地端120、一环形回路130、至少一第一微调元件140及至少一第二微调元件150。

该环形回路130连接至该馈入端110及该接地端120。该第一微调元件140延伸自该环形回路130，该第一微调元件140对应于一第一频段。该第二微调元件150延伸自该环形回路130，该第二微调元件150对应于一第二频段。该回圈式天线100通过调整该至少一第一微调元件140或该至少一第二微调元件150以改变该第一频段或该第二频段的带宽。

在本实施例中，该回圈式天线100为一环形天线，但该回圈式天线100之种类不以此为限制，只要包括该环形回路的天线即可。此外，如图2所示，该第一微调元件140的数量为一个，该第二微调元件150的数量为三个，但该第一微调元件140及该第二微调元件150的数量主要是视该第一频段与该第二频段所需要的带宽范围而异，而该第一微调元件140及该第二微调元件150所设置在该环形回路130上的位置则是视在该环形回路130上何处对该第一频段与该第二频段影响较剧烈而异，该第一微调元件140及该第二微调元件150的数量与位置并不以图2为限制。

在天线的研发阶段或微调阶段中，由于工厂端打样出来的该回圈式天线100可能未能符合所需的该第一频段或该第二频段的带宽而需要被调整，在本实施例中，可先通过在该环形回路130上测量哪些位置是对该第一频段与该第二频段影响较剧烈的位置后，在对该第一频段影响较剧烈的位置上设置该第一微调元件140，并且在对该第二频段影响较剧烈的位置上设置该第二微调元件150。该第一微调元件140与该第二微调元件150分别包括一电性导体。在本实施例中，该电性导体为一铜箔，铜箔可先预留较长的长度。制作出上述的该回圈式天线100后，便可再对此回圈式天线100进行该第一频段与该第二频段的测量。

若实际上所测量出该回圈式天线100的该第一频段或该第二频段偏移至较高频的位置，而需要将该第一频段或该第二频段往低频的方向移动时，则可通过将该第一微调元件140或该第二微调元件150的铜箔加长或加宽的方式来降低该第一频段或该第二频段的频率范围。相反地，若实际上所测量出的该第一频段或该第二频段偏移至较低频的位置，而需要将该第一频段或该第二频段往高频的方向移动时，则可通过将该第一微调元件140或该第二微调元件150的铜箔裁短或变窄的方式来提高该第一频段或该第二频段的频率范围。

也就是说，本实施例的该回圈式天线100在调整至该第一频段与该第二频段的共振点时不需去改变该环形回路130的大小，只要调整该第一微调元件140或该第二微调元件150的长度即可。如此一来，该回圈式天线100在研发阶段与微调阶段都有利于设计者在短时间内进行设计变更，大幅地增加了该回圈式天线100的可微调性及方便性。此外，在其他实施例中，该电性导体也可为一电容或一电感，设计者可通过改变电容或电感的电荷数值等方式来调整该第一频段与该第二频段的带宽与阻抗匹配。

另外，不同的通信设备可能具有不同的内部空间可供该回圈式天线配置，在本实施例中，该第一微调元件140位于该环形回路130内，该第二微调元件150延伸至该环形回路130外，但该第一微调元件140及该第二微调元件150相对于该环形回路130的位置并不以此为限制。此外，该回圈式天线100的该馈入端110与该接地端120的位置、该环形回路130的粗细、该第一微调元件140及该第二微调元件150相对于该环形回路130的位置、长度及尺寸也会对应不同的通信设备而改变。但只要该回圈式天线100可利用该第一微调元件140及该第二微调元件150来调整该第一频段与该第二频段的带宽即可。

目前天线应用于移动通信的频段包括有全球移动通信系统850/900(Global System for Mobile communication 850/900，GSM 850/900)，其频段为824兆赫至960兆赫；数字通信系统(Digital Communication System，DCS)，其频段为1710兆赫至1880兆赫；个人通信系统(Personal CommunicationSystem，PCS)，其频段为850兆赫至1990兆赫以及通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System，UMTS)，其频段为1920兆赫至2170兆赫。

图3是图2的回圈式天线的特性图。请参见图3，横轴代表频率，其单位为兆赫(MHz)。纵轴代表回波损耗(Return Loss)，其单位为分贝(dB)。如图3所示，本实施例的回圈式天线100的该第一频段的带宽范围在824兆赫与960兆赫之间。本实施例的回圈式天线100的该第二频段的带宽范围在1710兆赫与2170兆赫之间。

该第一频段包括全球移动通信系统850/900(Global System for Mobilecommunication，GSM 850/900)。表1是实测图2的回圈式天线的第一频段的频率-效率表。实际测量本实施例的该回圈式天线的该第一频段后可得到表1的测试结果，如下表所示，该第一频段的频率在824兆赫至940兆赫之间的效率约在45％至64.9％之间，其显示了本实施例的该回圈式天线100在该第一频段具有良好的效率。

表1实测图2的回圈式天线的第一频段的频率-效率表

频率(兆赫)	824	836	849	862	869	880	894	900	915	925	940
												效率(百分比)	53.8	54.9	56.4	57.2	57.6	58.9	60.4	61.6	64.9	61.4	45.0

该第二频段包括数字通信系统(Digital Communication System，DCS)、个人通信系统(Personal Communication System，PCS)及通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System，UMTS)。表2是实测图2的回圈式天线的第二频段的频率-效率表。实际测量本实施例的该回圈式天线100的第二频段后可得到表2的测试结果，如下表所示，第二频段的频率在1710兆赫至2170兆赫之间的效率约在37.4％至75.4％，代表本实施例的该回圈式天线100在该第二频段也具有良好的效率。

表2实测图2的回圈式天线的第二频段的频率-效率表

频率(兆赫)	1710	1730	1750	1770	1785	1805	1840	1850	1880	1910	1920
												效率(百分比)	54.8	48.3	47.4	48.7	50.7	51.5	58.4	61.9	67.5	70.9	71.8
频率(兆赫)	1930	1950	1960	1980	1990	2010	2018	2025	2110	2140	2170
												效率(百分比)	71.4	73.2	75.4	70.2	66.9	66.1	65.2	63.1	45.5	37.4	38.5

根据上述实测结果可知，本实施例的该回圈式天线100可应用于统称为五频的无线通信系统(全球移动通信系统850/900、数字通信系统、个人通信系统及通用移动通信系统)。

图4是本发明的另一实施例的一种回圈式天线的示意图。请参见图4，图4的该回圈式天线200与图2的该回圈式天线100的主要差异在于，在图4中，该第一微调元件240延伸至该环形回路230外，且该些第二微调元件250分别位于该环形回路230内。该第一微调元件240与该些第二微调元件250的配置方式可视该通信设备内部的空间等因素而异，在其他实施例中，该第一微调元件240与该第二微调元件250也可同在该环形回路230内或是同在该环形回路230外。或是，该些第二微调元件240也可部份位于该环形回路230内，另一部份位于该环形回路230外。该第一微调元件240及该第二微调元件250相对于该环形回路230的位置并不以此为限制。

图5A至图5C是本发明的又一实施例的一种回圈式天线设置在通信设备内部的不同视角的示意图。请参间图5A至图5C，此为将该回圈式天线300设置在通信设备(例如是移动电话)内部的示意图。由于通信设备内部能够用来容纳该回圈式天线300的空间较为狭小，该回圈式天线300随着通信设备内部的构造弯折贴附而位于不同平面。在图5A中可见，该环形回路330连接至该馈入端310及该接地端320。该第一微调元件340延伸自该环形回路330。图5B及图5C显示出另外两个视角，该些第二微调元件350延伸于该环形回路330并贴附于其他平面上。上述仅为其中一个回圈式天线设置于通信设备内部的实施例，回圈式天线设置于通信设备内部的配置方式并不以此为限制。

综上所述，在天线的研发阶段或微调阶段中，由于由工厂端打样出来的该回圈式天线可能未能符合所需的该第一频段或该第二频段的带宽而需要被调整，本发明的该回圈式天线通过在该环形回路上对该第一频段与该第二频段影响较剧烈的位置设置该第一微调元件与该第二微调元件。相较于制作后难以调整其大小的该环形回路，该第一微调元件或该第二微调元件较容易被调整，以方便工程师来验证及修正该回圈式天线。当该第一微调元件与该第二微调元件为铜箔等电性导体时，设计者可通过调整铜箔的长度及宽度以使带宽符合需求。当该第一微调元件与该第二微调元件为电容或电感等电性导体时，设计者可通过改变电容或电感的电荷数值等方式来调整带宽。此外，经实验可知，本发明的该回圈式天线可应用于统称为五频的无线通信系统(全球移动通信系统850/900、数字通信系统、个人通信系统及通用移动通信系统)。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种回圈式天线，适用于通信设备，其特征在于，该回圈式天线包括：

馈入端；

接地端；

环形回路，连接至该馈入端及该接地端；

至少一第一微调元件，延伸自该环形回路，该至少一第一微调元件对应于一第一频段；以及

至少一第二微调元件，延伸自该环形回路，该至少一第二微调元件对应于一第二频段，其中：

该回圈式天线通过调整该至少一第一微调元件或该至少一第二微调元件以改变该第一频段或该第二频段的带宽。

2.根据权利要求1所述的回圈式天线，其特征在于，其中该第一频段的带宽范围在824兆赫与960兆赫之间。

3.根据权利要求1所述的回圈式天线，其特征在于，其中该第一频段包括全球移动通信系统850/900。

4.根据权利要求1所述的回圈式天线，其特征在于，其中该第二频段的带宽范围在1710兆赫与2170兆赫之间。

5.根据权利要求1所述的回圈式天线，其特征在于，其中该第二频段包括数字通信系统、个人通信系统及通用移动通信系统。

6.根据权利要求1所述的回圈式天线，其特征在于，其中该第一微调元件与该第二微调元件分别包括电性导体。

7.根据权利要求6所述的回圈式天线，其特征在于，其中该电性导体为电容、电感或铜箔。

8.根据权利要求1所述的回圈式天线，其特征在于，其中该至少一第一微调元件及该至少一第二微调元件位于该环形回路内或延伸至该环形回路外。

9.根据权利要求1所述的回圈式天线，其特征在于，其中该通信设备包括移动电话或平板电脑。