TW200403886A - Surface-mounted antenna and portable wireless device incorporating the same - Google Patents

Description

200403886 玖、發明說明 [發明所屬之技術領域] 本發明係關於一種可組裝於行動電話、行動無線裝置 之類的面安裝型天線，此種天線的尺寸很小並可以直接安 農於印刷電路板之表面上。詳言之，本發明係有關一種面 女A型天線’藉由增進饋送電極（feeding electrode)與輻射 電極（radiation electrode)間的電耦合，而使饋送電極與輻 射電極非常有效率地耦合本發明並有關一種使用該面安^ 型天線之可移動無線電裝置。 、 [先前技術] 面安裝型天線常使用一種平面倒F天線(pifa)，又浐 作倒F天線’以及一種前端電容饋送倒L天線，這兩種： 寸都能縮小。第4圖為倒F天線構造的概略圖。電 "質體21主要面上形成的導 毛

形成‘射電極22 ’ 一端開路，而接近側面的另一 連接至位於電介質體背面之地極U。 而貝J 送部22a並經由穿孔穿過電介 ：达杯24連接至饋 仏位在與地極23連接之連接點;^近。㈣極23,此構件 倒L天線，如第5圖所示 & 其架構為輻射電極22盥饋;電介質體2 1表面， ，、明疋7干2 4相批、，二 介質體21的背面則提供地極23。隹 '亚琶容性耦合。電 電極22 —端開路，並與饋送桿％ =天線構造中，輻射 則連接地極23。 兒谷性耗合，而另一端 另一端則連接 任-上述天線的輕射電極—端開路 3)4888 200403886 地，並約略具有ΛΜ㈣桑作頻率的波長）的 電極在共振模式下操作並受激磁。輕射電極二；：輕射 決定天線的操作頻率（共振頻率）。較好θ ，的:長度大多 整輻射電極的長度之方式來調整操^頻:’以實質獨立調 在這二種天線中’施行饋送至輻射電極^阻^較好是， 作頻率不相干。 抗匹配能與操 在倒F天線中，輻射電極一 端則連接地（零電愿），㈣射電極與大電旬，另一 接，使饋送桿卻與輻射電極的阻抗匹2 k干在一特定點連 近地極。依此，假如因為調整^酉己，而這連接點則接 饋送桿和相連之饋送點的阻抗極之操作頻率而改變 位置。所以連續性的調整是困難的：屑移動饋送桿上接點 另外在前端電容耦合倒L天線中， 與饋送桿間有一耦合缺口。 輻射電極的開路端 广。較好是，於倒L天線中，可；=由此缺口電容性叙 於操作頻率調整以進行阻抗匹配。曰，整缺口大小而獨立 倒L天線中，當移動輻射元件之門疋’很不利的是，於 操作頻率時，缺口大小也會隨之Z端以改變幸畐射電極的 法與操作頻率的調整完全無關。文。結果阻抗匹配是無 輕合電容值之大小理論上依賴 應。所以，電介質損耗造成麵合1 數與電介質效 此而造成天線損失。更進一步說明疋無法避免的。這因 論上係位於最大電場點。因此，^電容性耦合的部分理 分的電場會與表現在電 紅/佈圍繞在電容性耦合部 _合部分週圍的電介質物互 314888 6 200403886 動合大小會改衫么 A , 芰。也因此阻抗特性也會跟著 再者，饋送番k 曰跟f改變。 ' 盈的頂端（前端）為開路，闵卜|_ + 廣的頻率範圍内皆 口此在~個很 y , 具有高阻抗特性，範圍怂士 4。仏 低的頻率到雯。 U攸比知作頻率更 ^ ’天線易受輸入雜訊月私恭 增加與天線相連之裝置的負載。…及㈣響，並 另外，理論上來說，搞合電容值 寸报敏感。因此，匹— 、耦3之缺口的尺 料^ 寸性很容易因電容缺口的尺, -，而且在製造的過程中也常使產 尺寸而改 [發明内容] 匕配4寸性不同。 本發明之一目的係提供一種小尺 該天線之共振頻率的 、女裝型天線， 或電容性耦合式天線一_叮瓶乃正疋如倒F天線

榼可獨立執行的，但土於RR 能克服電容性耦合式天 奄月之天線 、大線的缺點。本發 供一種使用該面安裝型 目的係提 攻i天線之可移動無線 為了達到上述之目的 4日# 衣置 包括： 的，根據本發明，提供一天線，其 電介質體； 地極，設於該電介質體之第一面； 輻射電極，具有保持開路之第一# 二端； *及連接至地極之第 饋送端，設於該電介質體之第一表面上· 饋送電極，具有連接至饋 上，以及 之繁·^山，$少浐、、，千 昂一端及連接至地極 之一，至^…極的第一部份與 才 方向(elongated direct]〇n)平行延伸 ，。勺長度的 不接觸的情形下使 314888 200403886 幸s射電極感應搞合並受激磁。 於此架構中，一電源饋送訊號輸入至饋送端，使流入 地極之電流在接地點（饋送電極的第二端）為最大電流。此 電流所發展出來的磁場會使輻射.電極與饋送電極平行的那 部分感應產生另一電流。接著，輻射電極與饋送電極磁耦 合並受磁激。該耦合可以簡單且不影響操作頻率之情況下 獨立調整，其方式係將饋送電極的寬度設計的較大，並調 整饋送電極與饋送端耦合之部分的寬度。 饋送電極的第一部份之電長度大約等於天線操作頻率 波長的四分之一為佳。 依此形態時，可達到較足夠的感應耦合。 饋送電極的一部份延長至輻射電極第一端附近，使兩 者間建立一電容性耦合為佳。 依此形態，饋送電極能與輻射電極磁耦合且電容性耦 合，使搞合穩定。 根據本發明，亦提供一種可移動無線電裝置，包括設 有無線電通訊電路的電路板，以及上述之天線安裝於該可 移動無線電裝置。 根據本發明，藉由主動的運用感應耦合饋送電極與輻 射電極，操作頻率的調整及阻抗匹配調整能獨立執行，且 比倒F天線或前端電容饋送倒L天線都來的簡單。更甚， 本發明成功地克服電容性耦合的缺點，並提供一種性能優 越，穩定性高，尺寸小的面安裝型天線。因此，此種天線 可安裝於尺寸有限的可移動無線電裝置，如行動電話。在 314888 200403886 此’此種孓 「一 天、，泉成為一高性能的天線。 [貫施方式；} g η 1Α圖和；1R交佳實施例將配合所附之圖示來作說明。 型天線構批之圖係顯示本發明之第-較佳實施例之面安 地極4位;側透視圖與底側透視圖。結構為電介質 ^ p„ . 電介質材料製成之電介質體I至> & 、 一糕開路而文 玍夕的一面 姊1由+ 端接至地極4之輻射電極2俘α於午 月豆1中或電介質體的表面上。饋送端3“立」6又衣電介： 面之電介質I# ;與地極4同> 、且 但與地極4不相連。癸、篆命 連接輻射電極 貝I电極3用來電个 其-表面。 ^饋运端^係位於電介質體！中心 3 —端與料端3a連接 連接。饋送電極3之設計為至 另-端與地極‘ 度方向平行。平行 。^人輻射電極2 订的口Ρ为則與輻射雷 々食 接觸的情況下使輻射電極2受激磁。。感應耦合，在不 :《.田射電極2的尺寸能、，全曰 數大的物質來作為電介質體丨全|夏使用電介質常 _-W〇2<Mg〇Ca〇 、可能使用㈣，如 等於3〇或更高。電介質體4以由^相對電介質常數約 成單元主體。戋者^ 由电介質物質，如^ 6 忒者，可以用適當的 ， 貝如陶瓷製 疊層與燒結而成電介質ft i。另—、：磚膜，如陶瓷薄片， ，的環氧破璃積層板來形成電介質^擇係使用具有導電薄 芽通訊且材料沾4a W 、^】。當夭έΦ γ 、 6相對介質常數約等於， 、·袭仏用於藍 寸為]2】_(長）χ (寬> 電介質體的尺 叫。當材料的相對電介 3M888 9 UJ)000 質常數約為8時，電介質體的尺 至 15mmx 3mmX 2麵。理想的:7mmx 6mm (垂直的長度）。電介質體！ ： ▼决定電介質體的長度 板形。 ^ :通常為實心長方形或平 在此實施例+，位於電介質 寬度W大約與電介質體1相-^ 、面之幸S射電極2的 I因為輻射電極2的寬度越寬 兔介質體1最好是很寬， 第2圖會提到，輻射電極）白、$ '員可知'性越廣。之後參照 寬度。電介質體上可❹可^窄過電介質體i的 幸S射電極2可包夾在A声中旦^的架構。依此情形下， 輻射電極2 —端保留成開路而不裸露在電介質體的表面。 側面並連接至位於電介質俨另一端延伸至電介質體丨之 中，將輻射電極2之—^ ^ 1背面的地極4。在理想頻帶 方向來測量：L1+L2二〜到另-端、的長度(從長度的 與電介質俨Ί * 疋為約又/4的命且ώ ^ 卜丨貝肢1之相對電 4的电長度。電長度係 £r成正比）。這表 '书數^的平方根成反比（盘 質常數，則實際長度可;：電介質體】具有-個大的電介 饋送電極3與輕射1，。 说號。如第1圖例中，：二2磁輕合至饋送部係用於傳遞 达端3a延伸至電 貝达電極3由電介質體}背面 位於年A 男'體1之也丨r 位方、毛介質體].上的 側面13,再延伸至幸畐射電極7 的—電介質體】之側面U。與電介質…之側面U正對面 電極2之長度的方h饋送電極3平行的部分3b盥 介質體]的底面並與地=。輪射電極之-端延伸至電 目接。該饋送電極3的平行 ]〇 314888 200403886 分3b與輻射電極2磁耦合。平行部分長度，由輻射電極2 的開路端2a量起，約為；l /4 (L3+L4)。依此長度，輻射電 極2與饋送電極3磁耦合的程度係足夠使輻射電極2受^ 激。如有必要，長度（L3+L4)可小於λ/4。 /、一 ▲ 〜叫叫 丄U 丄节貝功：電極 ： 的平行部分3b與輻射電極2位於電介質冑！之面為不同 面。但是，本發明不限於此種架構。 ° 例如本發明之筮-曰, 月之弟一取佳貫施例中顯示於第2圖 射電極2並無延伸至餐_ 田 γ主正個電介質體i的寬度，所以饋 極3和幸5射電極2平；^毛 干仃之部份可與輻射電極2 體！的同-面。在此實 〜質 射電極2平行 u 3的-部份與輻 伸亚位於電介質體1同一面，以另仏 介質體1之侧面lb6i]S ^ v 以及位於電 、另一部伤，係為平行部分 供饋送電極3與輻射_ 刀3b用以提 /、季田射電極2間的磁耦合。 之側面lb上的饋送 方、包，丨質體1 、甩極。的部分可移到幸 同一側面（第2圖中的 1田射电極2所在的 表面） 為使本古穿明〇 口 2圖則參照與第—最 D “早明瞭，第 _ 男、施例類似或等同之位罟二 子，不再重複累述。 置的荃考數 再者，如第^同+ 圖中的第三實施例，饋 形成於電介質體丨的 、毛極3可以只 則參照與第一最佳每月間早明瞭第3圄 取乜，'施例類似或等同 布」圖 不再重才复？ it L 位置的參考拿全1 冉铋累这。如_此說明未圖^ 亏數子， 可包夾在電介質體"1 ’饋送電極3 份形成於電…“，饋送電極3之平 …表面韓射電極2垂直相鄰。

3)4888 200403886 如第1圖之例，餹 + 怎貝运電極3係名鲈Γ 的對面。當饋送電拯。β 4 、在幸田射毛極2開路端2a 兩者間的電容性_合會 一 DX# —&大距離時， /、罪饋送電；1¾ q ώ + 靡端2一對面的部分係 立…在輪射電極 此’兩者間的耦合更A 主要的耦合。因 口 <為穩定。因 # 獨立調整而不干涉铲、、，+ ^ 3耦3的程度可以 卞/饋延電極3的操作 電極3的電流密度及 手 口為k入饋迗 ' 兩者間的磁耦合可藉由喇敕#命π 3與輻射電極2之間 由调正饋迗电極 间的距離來控制。 地極4幾乎佔掉電 邮 . ;丨貝月豆1的整個面，除了一部份為 饋迗端3a所佔，該面係 ^ δ ^ ^ 有輻射電極2之面的對面。地 極4、輪射电極2、以及館译+ ^ &毛極J可以簡單的藉由轉印或 真工沉和及疋圖案的方式將 了守兒潯Μ，如一銀薄膜，形成 於電介質體1之預定表面卜 ^ 上。另一方法則係將如導電線或 鋼板之類的排放在電介曾，，^ 兒）丨貝月豆1上。然後在上述情況下，這 ‘些具有導電薄片之電介質薄板，如輻射電極2、饋送電極 3、地極、或其中任一則於電介質體丨中形成。 就像 根據上述之結構，從饋送端3a送來的一電源饋送訊號 是饋送電極3的電流，並在地極4相連之處為最大電 流。藉此電流而形成之磁場在饋送電極3與輻射電極2平 行的部分（第1圖中A和B區域）感生出一電流j。接著， 輻射電極2受激磁而發射出訊號至空中。而當接收到一訊 號時，此訊號看起來就如同在饋送端中。意指，輻射電極 2受激磁並與饋送電極3相磁耦合，因而形成天線的作用。 .本發明之面安裝型天線係藉線列之平行部分來磁感應 12 314888 200403886 耦合。因此，本發明之天線理論上不會因為電介質損耗 有耦合損耗，也不會因鄰近之電介質物質而產生耦合 動。因為饋运電㉟3的一端接地，纟低頻率的區域，阻抗 會固定车一低值。依此，天線的性能穩定且不受靜電影變二 搞合缺口之尺寸比電容性搞合更不易影響磁感應：：：所 以，特性的穩定不受尺寸變異的影響，也因此本發明之 線很適合量產。 71 ,Α 丨幵』崎峒 2; 、，近，因此最大電流會出現在饋送電極3與地極4的相 接處。因此，將饋送電極3與㈣電極2之開路端^之間 t距離變大，則饋送電極3與輻射電極2間的電耦合大^ 刀來自於磁感應耦合。些許電容性耦合仍存在但仍沪辟 因為電介質損耗而造成的耗合損耗，以及因鄰近之二 :貝:產生耦合的變動。彼等之間的耦合可分散實施於較 -’域。結果係此種天線具有優良穩定的•合且 耦合控制。 Π + :::電話或可移動式終端裝置的機殼中裝入一具有傳 幸刖力-的電路及其它功能的電路板。本 =於電路板上。如果是這樣的話，移除電二:; 編之接地導體’並於天線前方至少具有一部分之機 叙，防止電磁波通過此處。呈 ^ ^ ，、有孩…構之無線電裝置將擁 有良好的天線特性、尺寸小，以及高性能。 已，：::上所敘述者僅為舉例用以說明本發明的實施例而 非用以限制本發明的可實施範圍，舉凡熟悉本發明 314888 13 200403886 技術人士，在未脫離本發明的精神與技術原理下所做的 切修飾與更改皆屬於以下申請專利範圍所涵蓋者。 [圖式簡單說明；] 、特徵以及優點能更顯 圖式，而予詳細說明， 為讓本發明之目的和其他目的 而易酸，上述車父佳實施例，配合所附 所附圖式之内容簡述如下： 月之第較佳實施例之面安裝型 弟1A圖係顯示本發 天線的上側透視圖。 弟1B圖係顯示第1 a 圖。 圖之面安裝型天線的底側透視 弟2圖係顯示本於明 第—条 令^月之弟一季乂佳貫施例之面安 線的透視圖。 第3圖係顯示本發明之第三較 線的透視圖。 心例之面安裝型天 歌！ 4A圖係顯示習知技術之反L型天線的透視圖。 第4B圖係顯示習知技術之反 ☆ ^ 空天線的側剖視圖。 弟5圖係样員示習知技術之反p I天線的透視圖。 la、 2a 3 3b 2 1 22a 1 電介質體 2 輪射電極 2b 輻射電極之側邊 3a 饋送端 4 地極 ““ 射電極 電介質體1之側面 〜射電極之開路端 績送電極 讀送電極的平行部分 電介質體 讀送邹

14 314888 200403886 23 地極 A、 B 磁 場 區 域 L1 、L2 輻 射 電 極 長 L3 、L4 饋 % %/ 迗 電 極 平 W 輻射 極 的 見 度 2 4 饋送桿 I 感應電流 度 行部分之長度

Claims (1)

1. 2ϋ〇4〇3886 也申請專利範圍： 1 · 一種天線，包括： 電介質體； 地極，設於該電介質 輻射電極，具保技扣 表面， 第二端； ’、、#路之第一端及連接至該地極之 饋送端，設於該電介質體之第一 饋送電極，具有連接至> _ 乂 ，以 該地朽ρ 接至该饋送端之第一端及連接至 電極的長度的方向平行' 份與該輕射 μ + 1曱以不接觸的情形Τ' 去兮_ 2 射電極感應耦合並受激磁。 〖月形下使^ 如申請專利範圍第i項之天線， 部份延長至該輕射電極 ；中錢达電極的- 容性轉合。 …而附近，而於其間建立一電

   = 範圍第1項之天線’其中，該饋送電極的第 —€長度實^於天線操作頻率波長的四分L 一種可移動式無線電裝置，包括： 安裝有無線電傳輪電 圍第1項之天線。"路之-路板和如申請專利範 314888 16