CN104103893A - 宽频天线装置 - Google Patents

Abstract

一种宽频天线装置，包括一基板，该基板具有一天线区；一第一辐射体，设置于该天线区内，并具有一馈入端与一连接端；以及一第二幅射体，直接连接于该第一辐射体的连接端，其中，该第一辐射体的长边指向该基板，而该第二辐射体的长边则连接该连接端。

Description

宽频天线装置

技术领域

本案关于天线，尤指一种具有小体积的宽频天线装置。

背景技术

现有的单极天线与电路之间的关系，是发射器另外用一鞭型天线将电磁波辐射出去，然而，鞭型天线是突出于电子装置的一个棒状、或长条型物体，一如以往的手机、路由器、数据机上所装置的天线，因此是相当占体积的结构，而且容易损坏，故而在小型化与外型简洁的双重需求下，内藏式天线则成为现今多数无线电产品、尤其是消费性电子产品的主流。

虽然鞭形天线的小形化由来已久，但是因为现代的移动通信装置于使用时的姿势十分多样，且与基站之间的相对位置不固定，再者，移动通信装置在使用时也时常处于移动的状态，因此，天线相对于基站的方向是一直变化的，故而仅仅是小形化的天线并不足以满足移动通信装置的需求。

此外，若以家用的无线路由器、无线分享器而言，由于各建筑的格局不尽相同，且每户的装潢隔间也有差异，因此鞭形天线无法满足所需，虽然有的无线装置的天线是可以调整角度，但毕竟是外露形式的天线，因此仍会受到设置地点影响，亦即设置处邻接的墙壁、天花板、或地板仍会阻碍天线角度的调整，因此也就会使用内藏式的小型化天线，不过此类天线依旧有随角度的不同而讯号强度有异的问题。

因此，申请人有鉴于现有技术的缺点，发明出本案「宽频天线装置」，用于改善上述现有技术手段的缺点。

发明内容

本发明的目的是为了增进天线装置的频宽且维持其较小的尺寸，亦即利用弯曲构造使得天线装置的尺寸可以缩小而不牺牲频宽。利用两个辐射体相互电连接且各自的延伸方向不同，来达到上述既可以保持宽频又可以使天线尺寸缩小的目的。

为了达到上述目的，本发明提供一种宽频天线装置，包括一基板，该基板还包括一天线区与一接地区，该接地区邻近设置于该天线区；该天线区还包括一介质区与一天线本体，利用该介质区将该天线本体与该接地区绝缘；该天线本体还包括一第一辐射体，并具有一馈入端与一连接端；以及一第二辐射体，并具有相对应的两个端点，该第二辐射体与该第一辐射体的连接端电性连接，使得该相对应的两个端点分置于该连接端的两侧，其中，该第一辐射体的该馈入端邻近该接地区，该第二辐射体的该相对应的两个端点中至少一个指向该接地区，且在该天线区内设置一阻抗匹配结构，该阻抗匹配结构邻近该馈入端并与该接地区电性连接。

为了达到上述目的，本发明提供一种宽频天线装置，包括一基板，具有一天线区；一第一辐射体，设置于该天线区内，并具有一馈入端与一连接端；以及一第二辐射体，连接于该第一辐射体的连接端，使得该第二辐射体被该第一辐射体的连接端分成两个辐射区块，其中，该第一辐射体的馈入端指向该基板，该两个辐射区块的宽度相等，但其长度可以是相等或不相等，且在该天线区内设置一阻抗匹配结构，该阻抗匹配结构邻近该馈入端。

为了达到上述目的，本发明亦提供一种宽频天线装置，包括一基板，具有一天线区；一第一辐射体，设置于该天线区内，约略呈一矩形结构，并于该第一辐射体的该矩形结构的两个短边分别具有一馈入端与一连接端；以及一第二幅射体，约略呈另一矩形结构并具有二长边，该第二辐射体的另该矩形结构的任一长边则连接该连接端，使得该第二辐射体被该第一辐射体的连接端分成两个辐射区块，且在该天线区内设置一阻抗匹配结构，该阻抗匹配结构邻近该馈入端，其中该第一辐射体的该长边沿一第一方向延伸，该第二辐射体的该长边沿一第二方向延伸，该第一方向与该第二方向约略呈垂直设置。

为了达到上述目的，本发明再提供一种用于一电路板的T形宽频天线，包括一横向辐射体；以及一纵向辐射体，该纵向辐射体的顶部是一连接端，该横向辐射体经由该连接端与该纵向辐射体相连，并以该连接端为基准将该横向辐射体分为左臂部与右臂部，且该纵向辐射体的底部是一馈入端，其中该宽频天线是自该电路板的侧边以平行该电路板的平面方向内凹的设于该电路板内，邻近该馈入端的位置还设置一阻抗匹配结构。

为了达到上述目的，本发明又提供一种宽频天线装置，包括一电路板，分为一第一部分与一第二部份，且该第一部份与该第二部份之间的平面方向具有一夹角；以及一天线本体，设置于该第二部份，其中该天线本体还包括各呈长条状的第一辐射体与第二辐射体，该第一辐射体具有一馈入端与一连接端，且该连接端是电性连接至该第二辐射体的长边，使得该第二辐射体被该第一辐射体的连接端分成两个辐射区块，且该电路板的第二部份上还设有一接地区，位于该天线本体的侧方及下方，并还设置一阻抗匹配结构，临近于该馈入端且与该接地区电性连接。

附图说明

图1，为本发明的实施例示意图；

图2，为本发明左右臂不等长的实施例示意图；

图3，为本发明左右臂不等长的另一实施例示意图；

图4，为本发明有弯折角度的电路板的应用示意图；以及

图5，为本发明的尺寸范围示意图。

[图式说明]

1：天线装置

10：电路板

10a：第一部份

10b：第二部份

101：天线区

2：天线

21：第一辐射体

221L：第一长臂

221S：第一短臂

222L：第二长臂

222S：第二短臂

210：馈入端

211：连接端

3：阻抗匹配结构

4：介质

5：接地区

A：夹角

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

以下针对本案的宽频天线装置的各实施例进行描述，请参考附图，但实际的配置及所采行的方法并不必须完全符合所描述的内容，本领域技术人员当能在不脱离本案的实际精神及范围的情况下，做出种种变化及修改。

请参阅图1，为本发明的实施例示意图。其中揭露一宽频天线装置1，包括一基板10，具有一天线区101，内设有一天线2，其包括一第一辐射体21，第一辐射体21按照图1的方向而言，其下端是馈入端210、而上方是连接端211。而本案的天线2还在连接端211上直接连接一第二幅射体22。其中第一、第二辐射体（21、22）均呈长条状，且通常是粗细均匀的长条状，亦可说大致上第一、第二辐射体（21、22）均呈矩形，各具有二长边与二短边。不过为了缩小体积，两者的延伸方向不同，通常两个延伸方向是互相垂直的，亦即，第一辐射体21的长边指向该基板10、或说是第一辐射体21的延伸方向是以远离基板10的方向延伸，而第二辐射体22的长边则连接该连接端211，或说是第一辐射体21的短边连接第二辐射体22的长边。第二幅射体22则亦可说是以第一辐射体21为分界点而分为两个辐射区块，此二辐射区块宽度相等但长度可以相等或不相等。至于馈入端210则可以同轴电缆（coaxial cable）、微带线（microstrip line）、或是共面波导（CPW）（三者图中均未揭露）的方式将射频信号发射到空气中。由此可见，透过两个延伸方向不同的辐射体，因而可以造成两个不同的发射平面，因此，可以说是几乎涵盖了所有的方向。

此外，在天线区101的周围尚可设置接地区（图中未示），并在第二辐射体22与基板10之间设置一阻抗匹配结构3，其延伸方向大致相同于第一辐射体21，且进一步的可将一个阻抗匹配结构3临近设置于馈入端210的其中一侧，亦可将两个阻抗匹配结构3分别临近设置于馈入端210的两侧。此外，在天线区101内，除了第一辐射体21、第二辐射体22、以及阻抗匹配结构3之外的部份则是介质空间4，其内充满介质。至于基板10上的其他部位则通常设置了其他的电子元件（图中未示）。而在天线区101外的基板10上则可以设置金属层，通常就是用以电连接其他电子元件用的铜箔，亦即印刷电路板的铜箔。换言之，在天线区101内不论是有天线2的一侧或是另一侧（即基板10的背面），均不能设置其他金属层、或铜箔之类的结构，亦不能设置其他电子元件。

请参阅图2，为本发明左右臂不等长的实施例示意图。其中揭露基板10在四个角落的其中之一划出一天线区101，以图2而言是在基板10的左上角，因此天线区101的右侧则仍予以保留。在天线区101内设有一天线2，天线2还区分为一第一辐射体21，大致上是一长条状物体，且在两端中的一端，以横向方向延伸出一第一短臂221S以及一第一长臂221L，以图2的方向而言是自第一辐射体21的上端向左延伸出该第一短臂221S、并向右延伸出该第一长臂221L，且正对着接地区5。由此可知，第一短臂221S以及第一长臂221L两者就是图1说明中所述的两个辐射区块在两者宽度相等但长度互异的时候的实施例。此外，在第一辐射体21的两侧还设置了一阻抗匹配结构3，以减少无线电传输的杂讯并可减少对基板10上其他的电子元件（图中未示）的干扰，且接地区5与阻抗匹配结构3电性连接。

请参阅图3，为本发明左右臂不等长的另一实施例示意图。其中揭露基板10在四个角落的其中之一划出一天线区101，以图3而言是在基板10的左上角，因此天线区101的右侧则仍予以保留。在天线区101内设有一天线2，天线2还区分为一第一辐射体21，大致上是一长条状物体，且在两端中的一端，以横向方向延伸出一第二短臂222S以及一第二长臂222L，以图2的方向而言是自第一辐射体21的上端向左延伸出该第二长臂222L、并向右延伸出该第二短臂222S，且正对着接地区5。由此可知，第二短臂222S以及第二长臂222L两者就是图1说明中所述的两个辐射区块在两者宽度相等但长度互异的时候的实施例。此外，在第一辐射体21的两侧的其中一侧设置了一阻抗匹配结构3，以减少无线电传输的杂讯并可减少对基板10上其他的电子元件（图中未示）的干扰。当然，亦可在第一辐射体21的两侧各设置一个阻抗匹配结构3，且阻抗匹配结构3亦与接地区5电性连接。

请继续参阅图2与图3，由于本发明的天线相当主要的目的之一就在于要缩小体积，故原则上天线区101是内缩式的规划，亦即在一个原始边界完整的基板10的四个角落、或四个边，向基板10内侧划出一区域、即天线区101，并在此区域内设置本发明的天线。由于本发明的天线是应用于移动通信装置、或是小型化的家用无线数据机、无线路由器等，因此，电路板上的空间要充分使用，故而基板10上剩余的部份，以图2或图3而言尤其是基板10右上角落的部份仍会被规划来设置电子元件（图中未揭示），因此需要在天线区101的右侧与下方规画一接地区5，以免干扰到基板10其他区域的电子元件。不过也由于有接地区5，因此对于驻波比（VSWR）就有限制，原则上在兼顾频宽与避免元件毁损的情形下，驻波比小于三是比较理想的，而在驻波比小于三的前提之下，以图2的实施例较佳，亦即以较长的辐射体（第一长臂221L）指向接地区5是比较好的。具体而言可以说是当图2与图3两者的频宽相同时，图2所产生的驻波比较图3者小，换言之，在同样的驻波比比值时，图2的频宽较图3者广。不过在实际应用时仍应以具体的需求为主，且不论是图2或图3的实施例，均能达到本案缩小体积的目的，且还能够提供更广泛的电磁波涵盖范围。

请参阅图4，为本发明有弯折角度的电路板的应用示意图。图4揭露了一宽频天线装置1，包括一电路板10，此电路板10是一种有弯折的电路板，亦即可以区分为两个部份的电路板，本案中，电路板10还分为第一部份10a与第二部份10b，两者间具有一夹角A，亦可说第二部份10b是由原本平坦的方向、以夹角A向上折起、立起。而在第二部份10b上还设有一天线本体2，天线本体2还包括各呈长条状的第一辐射体21与第二辐射体22，两个辐射体的连接大致呈T字，亦即，其中一个辐射体的短边连接到另一辐射体的长边。以图4而言，即第一辐射体21的短边连接第二辐射体22的长边，且第一辐射体21靠近电路板的短边即是馈入端210（请配合图1），而相对的另一短边则是连接端211（请配合图1），也就是连接第二辐射体22的一端。此外，若如图4一样，将天线区101设于第二部份10b的角落，则第二部份10b剩余处即可以设置其他的电子元件（图中未揭示），故而，在第二部份10b靠近、围绕着天线2的地方则设有接地区5，用以吸收部份的电磁波。当然，亦可在第一辐射体21的两侧、及临近于馈入端210（请配合图1）的位置、设置至少一个阻抗匹配结构3，且阻抗匹配结构3亦与接地区5电性连接。更进一步的，阻抗匹配结构3可以在临近馈入端的两侧各设置一个，且与接地区5电性连接。

请参阅图5，为本发明的尺寸范围示意图。其中主要是界定天线与周围的电路板之间的关系，而尺寸的单位则以λg表示，1λg则表示当驻波比比值（VSWR）小于三时（VSWR<3.0），工作频段的中心频率波于介质中走一个波长的距离。其中，天线2呈一T字状，下方直的部份是第一辐射体21、而在上方横的部份则是第二辐射体22，且在第一辐射体21两侧各设有呈长条状的阻抗匹配结构3，其延伸方向大致与第一辐射体21相同，而阻抗匹配结构3的长度为第一长度L1，是大于0λg而小于0.25λg（0<L1<0.25λg）。

请继续参阅图5，其中第二辐射体22上缘向下距离接地区5的距离为第一距离D1，是大于0.166λg而小于0.375λg（0.166λg<D1<0.375λg）。又，第二辐射体22的长度为第二长度L2，介于0.13λg至0.375λg之间（0.13λg<L2<0.375λg）。

请继续参阅图5，若天线区101是自一电路板10的边缘向内规划出的一区域，则通常就必须在天线2的左右两侧与下方设置接地区5，亦即在天线2与电路板10之间需要有接地区5，其中，在第二辐射体22的左侧与接地区5的距离为第二距离D2，最短自0.01756λg始，最长则无限制。又，在第二辐射体22的右侧与接地区5的距离为第三距离D3，最短自0.166λg始，最长则无限制。不过，由于左右两端的最短距离不同，在空间限制情况允许的情形下，第二、第三距离（D2、D3）原则上最短自0.166λg始。

综上所述，本发明「宽频天线装置」就是让两个长条状的辐射体连接起来，两者直接在结构上连接，也因此有电性连接，且以各自的长轴方向而言，两者连接是相对呈一角度，并以其中一个辐射体的短边作为一连接端、连接到另一辐射体的长边，使天线整体大致上呈现一T字的外形，其中一个幅射体可以另一辐射体为分界点而分为两个辐射区块，此二辐射区块宽度相等但长度可以相等或不相等。由此可见，既可大幅度的缩小原始的鞭形天线的长度、还可以增加电磁波的辐射方向，这是因为两个辐射体摆放的方位不同所致，亦即，两辐射体由于是以具角度的方向连接起来，故而各自的辐射方向也是呈该角度的交会。由于电磁波的发射方向垂直于长条形辐射体的长边，因此，T字的顶部的辐射体的电磁波发射方向是以其自身为轴以径向发射，由图1来看就是向上下发射，而T字的下部的辐射体的电磁波发射方向亦是以其自身为轴以径向发射，由图1来看就是向左右发射，透过本发明的呈T字的形状的天线，可以相当彻底的涵盖到各个方向的电磁波的收发，故而以移动通信装置如手机、平板电脑而言，即使于使用时的姿势十分多样、且时常处于移动的状态，因此虽然天线相对于基站的方向是一直变化的，但透过本发明的天线仍能有效接收、发射信号。另外，若以家用的无线路由器、无线分享器而言，虽然各建筑的格局不尽相同，且每户的装潢隔间也有差异，但只要使用了本发明所述的天线装置，即使设置处邻接的墙壁、天花板、或地板仍不会阻碍本发明的天线的电磁波发射。由此可见，本发明透过互呈一夹角连接的长条状辐射体构造，使得天线装置的尺寸可以缩小而不牺牲频宽。利用两个辐射体相互电连接且各自的延伸方向不同，来达到上述既可以保持宽频又可以使天线尺寸缩小的目的，可见本发明对于无线电装置与天线装置，均具有莫大的贡献。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的全部或部分步骤可以使用计算机程序流程来实现，所述计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在相应的硬件平台上（如系统、设备、装置、器件等）执行，在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用集成电路来实现，这些步骤可以被分别制作成一个个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元可以采用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，也可以分布在多个计算装置所组成的网络上。

上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的计算机可读取存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种宽频天线装置，包括：

一基板，具有一天线区及一接地区，该接地区邻近设置于该天线区；

一第一辐射体，设置于该天线区内，并具有一馈入端与一连接端；以及

一第二幅射体，连接于该第一辐射体的连接端，使得该第二辐射体被该第一辐射体的连接端分成两个辐射区块，其中，该第一辐射体的馈入端邻近该接地区，且在该天线区内设置一阻抗匹配结构，该阻抗匹配结构邻近该馈入端并与接地区相连。

2.如权利要求1所述的装置，还包括一介电物质，填充于该天线区内，该介电物质将该第一辐射体及该第二辐射体与该接地区绝缘。

3.如权利要求1所述的装置，其中该天线区是向该基板内的方向凹入而设置的。

4.如权利要求1所述的装置，其中该两个辐射区块的宽度相等，长度为相等或不相等。

5.如权利要求1所述的装置，其中该两个辐射区块中至少一个指向该接地区。

6.一种用于一电路板的T形宽频天线，包括：

一横向辐射体；以及

一纵向辐射体，其中该纵向辐射体的顶部是一连接端，该横向辐射体经由该连接端与该纵向辐射体相连，并以该连接端为基准将该横向辐射体分为左臂部与右臂部，且该纵向辐射体的底部是一馈入端，该宽频天线是自该电路板的侧边以平行该电路板的平面方向内凹的设于该电路板内，且邻近该馈入端的位置还设置有一阻抗匹配结构。

7.如权利要求6所述的天线，还包括一接地区，设置于邻近该T形宽频天线的电路板。

8.如权利要求7所述的天线，其中该左臂部与该右臂部中的任一较另一者更长。

9.如权利要求7所述的天线，其中在邻近该左臂部或该右臂部其中之一的电路板上，设置一接地区。

10.如权利要求9所述的天线，其中在邻近该馈入端的电路板上，设置该接地区，且该接地区与该阻抗匹配结构电性连接。

11.一种宽频天线装置，包括：

一电路板，分为一第一部分与一第二部份，且该第一部份与该第二部份之间的平面方向具有一夹角；以及

一天线本体，设置于该第二部份，其中该天线本体还包括各呈长条状的第一辐射体与第二辐射体，该第一辐射体具有一馈入端与一连接端，且该连接端是电性连接至该第二辐射体的长边，使得该第二辐射体被该第一辐射体的连接端分成两个辐射区块，且位于该天线本体临近于该馈入端的一侧方还设置一阻抗匹配结构，且该电路板的第二部份上还设有一接地区与该阻抗匹配结构电性连接，该接地区至少邻接该第二辐射体的一短边与该馈入端。

12.一种宽频天线装置，包括：

一基板，具有一天线区；

一第一辐射体，设置于该天线区内，呈矩形并具有二短边，并于呈矩形的该第一辐射体的两个短边分别具有一馈入端与一连接端；

一第二幅射体，设置于该天线区内，呈矩形并具有二长边，该第二辐射体的一长边连接该连接端，使得该第二辐射体被该连接端分成两个辐射区块；以及

一阻抗匹配结构，设置于该天线区并邻近该馈入端，其中该第一辐射体的一长边沿一第一方向延伸，该第二辐射体的该长边沿一第二方向延伸，该第一方向与该第二方向互相垂直。