CN202352824U - 单极天线及电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种单极天线及电子装置。该单极天线用于一电子装置，该单极天线包括：一接地组件，该接地组件电性连接于一地端；一辐射组件，该辐射组件包括一第一辐射部及一第二辐射部，该辐射组件用来收发一第一频段的无线信号；一耦合组件，该耦合组件电性连接于该辐射组件的该第二辐射部，用来收发一第二频段的无线信号；以及一馈入组件，该馈入组件电性连接于该辐射组件的该第二辐射部与该接地组件之间，用来传送该第一频段及该第二频段的无线信号。本实用新型可绕曲辐射组件，并藉由新增耦合组件于其中，产生高频频段的耦合效应，达到所需的低频及高频带宽，且具有较小尺寸。

Description

单极天线及电子装置
技术领域
本实用新型涉及一种单极天线及电子装置，尤指一种可增加耦合组件以达到所需带宽且具有较小尺寸的单极天线及电子装置。 
背景技术
由于近年来无线通信的蓬勃发展，对于无线通信的需求与日俱增，愈来愈多的信息通过无线网络来传递，各式的手机、全球定位系统、蓝牙耳机及其外围产品都会需要灵敏及内建的天线。再加上随着笔记本型计算机及平板计算机技术的进步，对产品外观以及其轻、薄、短、小的要求逐渐提高，天线空间亦随之压缩。 
一般而言，消费型通信装置通常使用双极天线(Dipole Antenna)或单极天线(Monopole Antenna)，来进行无线信号的收发。双极天线由两根弯折的半波长金属线构成，在许多场合显得体积太大，并且其差动馈入的方式也是缺点之一。单极天线是一种由双极天线衍生而来的天线，其仅具有一根金属线，另一边藉由广大的接地面产生镜像效应，而形成与双极天线雷同的天线场型。因此，单极天线的金属线仅需要四分之一波长的长度，所需空间较双极天线小。 
请参考图1，图1为公知的一单极天线10的示意图。单极天线10由垂直于一接地组件100的一金属线辐射组件102所形成，并经由一馈入组件104馈入无线射频(Radio-Frequency，RF)信号。只要将辐射组件102剪裁成辐射频率的四分之一波长的长度，即可完成单极天线10的设计。因此，其简单的物理特性不仅容易设计，并且具有低廉的制造成本，使得单极天线广泛地应用于具有无线通信功能的电子产品中。 
然而，虽然公知的单极天线具有简易设计与低成本的特点，但其设计上灵活性较低，仅有一以辐射频率为中心的辐射频段；又由于目前对天线空间的限制要求，单极天线必须具有辐射频段的四分之一波长的长度，不易缩小尺寸。因此，如何改善上述缺点已成为业界所努力的目标。 
实用新型内容
因此，本实用新型的主要目的在于提供一种单极天线及电子装置。 
本实用新型公开一种单极天线，该单极天线用于一电子装置，该单极天线包含：一接地组件，该接地组件电性连接于一地端；一辐射组件，该辐射组件包含一第一辐射部及一第二辐射部，该辐射组件用来收发一第一频段的无线信号；一耦合组件，该耦合组件电性连接于该辐射组件的该第二辐射部，用来收发一第二频段的无线信号；以及一馈入组件，该馈入组件电性连接于该辐射组件的该第二辐射部与该接地组件之间，用来传送该第一频段及该第二频段的无线信号。
本实用新型还公开一种电子装置，该电子装置包含：一单极天线，该单极天线包含：一接地组件，该接地组件电性连接于一地端；一辐射组件，该辐射组件包含一第一辐射部及一第二辐射部，该辐射组件用来收发一第一频段的无线信号；一耦合组件，该耦合组件电性连接于该辐射组件的该第二辐射部，用来收发一第二频段的无线信号；以及一馈入组件，该馈入组件电性连接于该辐射组件的该第二辐射部与该接地组件之间，用来传送该第一频段及该第二频段的无线信号；以及一射频处理单元，该射频处理单元耦接于该单极天线的该馈入组件，用来处理该第一频段及该第二频段的无线信号。 
本实用新型可绕曲辐射组件，并藉由新增耦合组件于其中，产生高频频段的耦合效应，以达到所需的低频及高频带宽，且具有较小尺寸。 
附图说明
图1为公知的一单极天线的示意图。 
图2为本实用新型实施例的一单极天线的示意图。 
图3为图2的单极天线的一电压驻波比的示意图。 
图4为本实用新型实施例的一单极天线的示意图。 
图5为本实用新型实施例的一单极天线的示意图。 
图6为本实用新型实施例的一单极天线的示意图。 
图7为本实用新型实施例的一电子装置的示意图。 
主要组件符号说明： 
10、20、40、50、60    单极天线 
100、200              接地组件 
102、202              辐射组件 
104、204              馈入组件 
202                   长边 
202                   短边 
206、506、606         耦合组件 
2020                  第一辐射部 
2022                  第二辐射部 
θ                    夹角 
70                    电子装置 
700            射频处理单元 
具体实施方式
请参考图2，图2为本实用新型实施例的一单极天线20的示意图。单极天线20适用于具有无线通信功能的电子产品，如移动电话、笔记本型计算机、平板计算机及个人数字助理等。单极天线20包含有一接地组件200、一辐射组件202、一馈入组件204及一耦合组件206。接地组件200电性连接地端，用来提供接地。辐射组件202由一第一辐射部2020及一第二辐射部2022所构成，用来收发两个相异频段的无线信号。耦合组件206电性连接于辐射组件202的第二辐射部2022，藉此产生与第一辐射部2020间的耦合效应，以增加单极天线20在高频辐射频带的带宽及其辐射效率。 
详细来说，辐射组件202的第一辐射部2020包含一长边2021及一短边2023，短边2023的一端电性连接于长边2021，另一端电性连接于第二辐射部2022。长边2021与短边2023大致呈垂直，以倒L的形式环绕第二辐射部2022周围。如此一来，可增加第一辐射部2020对接地组件200间的等效电容，使单极天线20上的电流可经由等效电容流回接地组件200，因此增加单极天线20的辐射效率。另一方面，辐射组件202的第二辐射部2022呈一蜿蜒状，以在有限空间下具有单极天线20辐射低频频段所需的电气长度。耦合组件206沿着平行长边2021的方向延伸，电性连接于第二辐射部2022，由于连接的位置处于高频辐射频段所需的电气长度的距离处，因此可增加单极天线20在高频辐射频段的带宽及辐射效率。简单来说，单极天线20藉由绕曲辐射组件202，以在有限空间中，符合低频频段所需的等效电气长度，并藉由增加耦合组件206，增加高频频段的带宽及辐射效率。因此，单极天线20不仅具有小尺寸，同时亦可达到高低频段皆良好的的天线效能。 
关于单极天线20的天线效能，请参考图3及表1。图3为图2的单极天线20的一电压驻波比(voltage standing wave ratio，VSWR)的示意图，表1为图2的单极天线20的天线效率对应各工作频率的示意图。如图3所示，单极天线20在低频频带(824MHz～960MHz)可具有的电压驻波比小于3，而在高频频带(1710MHz～1950MHz)可具有电压驻波比小于2的良好匹配，并且电压驻波比小于3的带宽约由1700MHz～2100MHz，达到400MHz的带宽。如表1所示，单极天线20在低频频带的效率皆可达到50％以上，而在高频频带的效率皆可达到38％以上。由图3及表1可知，单极天线20可在低频及高频频段同时具有良好的匹配以及辐射效率。 
表1 
  频率MHz   效率％   频率MHz   效率％   频率MHz   效率％   頻率MHz   效率％
  820   53   1710   54   1860   50   2020   39
  830   53   1720   55   1870   50   2030   41
  840   55   1730   56   1880   50   2040   39
  850   55   1740   55   1890   49   2050   42
  860   54   1750   57   1900   46   2060   44
  870   55   1760   58   1910   45   2070   45
  880   56   1770   58   1920   43   2080   47
  890   50   1780   57   1930   41   2090   48
  900   50   1790   55   1940   40   2100   49
  910   52   1800   56   1950   38   2110   47
  920   54   1810   56   1960   38   2120   47
  930   56   1820   54   1970   40   2130   47
  940   54   1830   52   1980   40   2140   47
  950   55   1840   52   1990   39   2150   48
  960   56   1850   51   2010   40   2160   46
              2170   46
因此，本实用新型的主要目的在于适当地将单极天线20绕曲以适应有限的天线空间，使其具有辐射频段的四分之一波长的等效电气长度，并增加耦合组件于高频频段的等效四分之一波长处，以产生一耦合效应，增加高频频段的天线匹配及带宽。本领域普通技术人员应当可以据以进行修饰或变化，而不限于此。举例来说，可适当增加或减少第一辐射部2020中的长边2021及短边2023的长度，或是增加或减少第二辐射部2022绕折的数量，如此可增加单极天线20的等效电气长度，使得单极天线20可适用于更低频的频段，例如长期演进(Long Term Evolution，LTE)等需要较低工作频率的通信系统，或者使单极天线20可应用于更高频的频段，例如无线局域网络(Wireless Local Area Network，WLAN)及全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WIMAX)等需要较高工作频率的通信系统。除此之外，第一辐射部2020的长边2021可配合空间设计具有至少一转折；再者，单极天线20的尺寸、材质等未有所限，本领域普通技术人员应当根据系统所需，适当调整，使之符合工作频段的需求。 
值得注意的是，如图2所示，长边2021及短边2023的边缘形状呈一弧度曲线，如此不仅充分利用天线空间，同时也符合无线通信装置的外形设计。因此，为了将天线设置于有限的空间，增加或是维持天线的效能，可适当地改变辐射组件202的长边2021的宽度或弧度。另外，长边2021及短边2023间的夹角亦可呈任意的角度，例如，请参考图4，图4为本实用新型实施例的一单极天线40的示意图。由于图4与图2结构相似，故相同组件以相同符号表示。图4与图2不同之处在于，长边2021及短边2023间的一夹角θ大于90度。在此情况下，为保持耦合组件206与长边2021的耦合效应，亦可同时调整耦合组件206的形状，使其与长边2021维持平行。请参考图5，图5为本实用新型实施例的一单极天线50的示意图。如图5所示，耦合组件506与长边2021呈平行，与短边2023夹该夹角θ。如此一来，可维持耦合组件506与长边2021间对高频频段的耦合效应的特性，亦增加单极天线设计的灵活性。 
另一方面，耦合组件206所连接的位置亦不限于图2中所示的位置。举例来说，请参考图6，图6为本实用新型实施例的一单极天线60的示意图。由于图6与图2结构相似，故相同组件以相同符号表示。如图6所示，图6与图2不同之处在于，图6的一耦合组件 606电性连接于第二辐射部2022的另一转折处，可改变单极天线60在高频频段的耦合效应。换句话说，在较短的电气长度的距离处，增加耦合组件606，可将单极天线60耦合的频段往更高频的频率偏移，即高于1700MHz的频段。当然，耦合组件206的数量亦无所限制，耦合组件206、606可同时存在于单极天线60中，因此可增加耦合的频段。如此一来，亦可增加单极天线的设计灵活性，使其符合实际应用所需的工作频段。 
因此，在实际应用上，可将单极天线20内建于一电子装置70，如图7所示，电子装置70可以是具有无线通信功能的电子产品，如移动电话、笔记本型计算机、平板计算机及个人数字助理等。电子装置70包含有单极天线20以及一射频处理单元700，射频处理单元700耦接于单极天线20，用来处理单极天线20收发的无线信号。值得注意的是，射频处理单元700可对单极天线20收发的无线信号进行降频、解调、解码等动作，亦可根据实际应用需求，处理不同频段的射频信号，如无线广域网络(Wireless Wide Area Network，WWAN)、无线局域网络或全球互通微波存取等通信协议。而单极天线20则搭配射频处理单元700的处理频段，相应地调整其天线特性，以符合实际应用所需的工作频段。如此一来，电子装置70可应用在不同的无线通信电子产品，并且由于单极天线20的灵活化的设计，可进一步缩减天线体积，以符合现今对电子产品轻、薄的外观趋势。 
综上所述，在公知技术中，虽然单极天线具有简易设计及成本低廉的特点，但其设计上灵活性较低且不易缩小尺寸。相比之下，本实用新型的单极天线20可绕曲辐射组件，并藉由新增耦合组件于其中，产生高频频段的耦合效应，以达到所需的低频及高频带宽，且具有较小尺寸。 
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡是根据本实用新型权利要求书的范围所作的等同变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。 

Claims (14)

1.一种单极天线，该单极天线用于一电子装置，该单极天线包括：
一接地组件，该接地组件电性连接于一地端；以及
一辐射组件，其特征在于，该辐射组件包括一第一辐射部及一第二辐射部，该辐射组件用来收发一第一频段的无线信号；
该单极天线还包括一耦合组件，该耦合组件电性连接于该辐射组件的该第二辐射部，用来收发一第二频段的无线信号；以及
一馈入组件，该馈入组件电性连接于该辐射组件的该第二辐射部与该接地组件之间，用来传送该第一频段及该第二频段的无线信号。
2.如权利要求1所述的单极天线，其特征在于，该辐射组件的该第一辐射部包括：
一长边；
一短边，该短边的一端电性连接于该长边，另一端电性连接于该第二辐射部。
3.如权利要求2所述的单极天线，其特征在于，该长边与该短边大致呈垂直。
4.如权利要求2所述的单极天线，其特征在于，该长边及该短边的宽度相关于该电子装置的一外形。
5.如权利要求2所述的单极天线，其特征在于，该耦合组件由该第二辐射部沿该长边延伸。
6.如权利要求1所述的单极天线，其特征在于，该辐射组件的该第二辐射部呈一蜿蜒状。
7.如权利要求1所述的单极天线，其特征在于，该第二频段高于该第一频段。
8.一种电子装置，该电子装置包括：
一单极天线，该单极天线包括：
一接地组件，该接地组件电性连接于一地端；以及
一辐射组件，其特征在于，该辐射组件包括一第一辐射部及一第二辐射部，该辐射组件用来收发一第一频段的无线信号；
该单极天线还包括一耦合组件，该耦合组件电性连接于该辐射组件的该第二辐射部，用来收发一第二频段的无线信号；以及
一馈入组件，该馈入组件电性连接于该辐射组件的该第二辐射部与该接地组件之间，用来传送该第一频段及该第二频段的无线信号；以及
一射频处理单元，该射频处理单元耦接于该单极天线的该馈入组件，用来处理该第一频段及该第二频段的无线信号。
9.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，该辐射组件的该第一辐射部包括：
一长边；
一短边，该短边的一端电性连接于该长边，另一端电性连接于该第二辐射部。
10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该长边与该短边大致呈垂直。
11.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该长边及该短边的宽度相关于该电子装置的一外形。
12.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该耦合组件由该第二辐射部沿该长边延伸。
13.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，该辐射组件的该第二辐射部呈一蜿蜒状。
14.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，该第二频段高于该第一频段。
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