TW200952253A - Antenna assembly, printed wiring board and device - Google Patents

Description

200952253 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種用於傳輸及/或接收信號的一天線組 合。本發明亦涉及一種包括此一天線組合的印刷配線板 (PWB)，及一種包括此一天線組合或pWB的元件。 【先前技術】 一天線是設計用於傳輸及/或接收無線電、電視、微 波、電話及雷達信號的一轉換器，亦即，—天線將一特定 頻率的電流轉換為電磁波且反之亦然。實體上，一天線是 一個或多個電導體的一配置，其經配置以回應一施加的交 流電壓及相關交流電流而產生一輻射電磁場，或其可被放 置在一電磁場中，因此該場將引起天線中的一交流電流及 在其端子之間的一電壓。 諸如行動電話之攜帶式無線通信電子元件通常包含一天 線，該天線係藉由錫焊或熔接連接至在一印刷配線板上的 電力傳導迹線或接點。該等電子元件的製造商在持續壓力 下必須減小元件的實體尺寸、重量及成本並改良其等電效 施。此低成本需求要求電子元件及其天線應為易於及便宜 地製造及組合者。 為最小化用於-既定波長的一天線的以，一微帶天線 (亦稱作一印刷天線）可用在一攜帶式無線通信電子元件 内。一微帶天線係藉由在有一大於丨的介電常數⑷）之一絕 緣介電基板的一表面的内冑、或其上蝕刻—天線型樣(亦 即，一諧振配線結構）予以製成，其中.一諸如一金屬層之 138170.doc -4- 200952253 連續傳導層接合至形成一接地面的介電基板的相對表面。 此天線因其簡單的一維幾何形狀，而具有一低外形，且 機械上較粗糙、製造及設計上相對便宜。 最常使用的微帶天線是一矩形貼片。該矩形貼片天線大 約是矩形微帶傳輸線的一半波長長區段。當空氣是天線基 板時，矩形微帶天線的長度大約是一自由空間波長的一 半°當利用一介電體裝載天線作為其基板時，天線的長度 隨著基板的相對介電常數之增加而減少。亦即在介電體中 之輻射的波長被縮短1/Vsr的一因數。包括此一介電基板之 一天線可因此被製成為較短達1/Λ/εΓ的一因數。 製造商面對的一進一步挑戰是，提供一種具有能使用不 同無線通信標準同時傳輸及/或接收信號的天線之電子元 件’無線通信標準諸如GPS、Rx分集、W-lan、Wi-Fi、 藍芽（Bluetooth)及UWB，天線亦即一雙帶或多頻帶天線， 其為小型且易於製造及組合。 【發明内容】 本發明的一目的是提供適合雙頻帶或多頻帶應用的—改 良的天線。 此目的係藉由包括有一大於丨的相對介電常數（心)之一介 電基板的一天線組合予以實現。該介電基板包括一第一分 支’其包括-第-天線型樣及用於將該第一天線型樣連接 至一第一接地的一第一接地點。該介電基板亦包括一第二 分支，其包括一第二天線型樣及用於將該第二天線型樣連 接至一第二接地的一第二接地點。—單個介電基板藉此包 138170.doc • 5- 200952253 括兩個隔離的天線型樣，藉此，每個天線型樣係經配置 (同時地或*同時地）以當天線、纟 1合在使用巾時傳輸及/或接 收在一預定頻帶内的信號。 由於其雙/多頻帶能力，此一天線組合可用於將⑽及藍 芽功此性兩者合併於一電子元件中。然而該天線組合可在 下面頻率範圍的-個或多個中被操作：Gps、Rx分集、机颜、 1 Fi藍芽、UWB或任一其他頻率範圍。此外，其小型 尺寸允#設計者將其嵌人電子元件的最小者中。當天線裝 置工間為有限時，此-天線組合亦可替代僅可在某個既定 頻率操作的多個天線，因此提供多個天線裝置之—具有成 本效益及具有空間效益的替代。 應注意，兩個隔離的天線型樣亦可經配置（同時地或不 同時地天線组合在使用中時傳輸及/或接收在相同預 定頻帶内的信號。 ，VU意田根據本發明的任一實施例的天線組合被包含 古如行動電話的小型攜帶式通信元件中時，其僅部 分地促成由元件傳輸或接收的無線電波的傳輸或接收。該 ^的諸如其機设、其電池或一印刷配線板的其他大型、 電力傳導的組件亦會影響無線電信號的傳輸及/或接收。 /天線、！合的天線型樣是以這樣一方式電容地及/或電感 也耦〇至集體塊，使得全部的天線（亦即天線組合及集體 塊)具有所需阻抗。因此，通常被認為一「天線」的組件 實際上係作為用於該等集體塊的一激發器並因此已被定名 為 天線組合」而不是一「天線」。然而，在此文件中 138170.doc 200952253 的措辭「天線」企圖包含可被認為「天線組合」而不是 「天線」的組件。 根據本發明的一實施例’該介電基板包括兩個以上分 支，藉此每個分支包括一天線型樣及用於將該天線型樣連 . 接至一單獨接地的一單獨接地點。 ，根據本發明的另一實施例，該等分支係經配置自一共同 點延伸。 八 ❹ 根據本發明的一進一步實施例，第一分支及第二分支、 或包括兩個以上分支的該介電基板的兩個分支，係經配置 以形成一 L形狀。此正交定位提供在兩個天線型樣之間的 良好的隔離。此外，一L形狀的介電基板可被安裝在一印 刷配線板(PWB)的一角落中，因此促進於該天線組合的安 裝。然而，一介電基板可包括相對於若干相鄰分支或—相 鄰分支定位於任一角度的分支。 根據本發明之實施例，每個天線型樣包括用於將該天 • ㈣樣連接至―饋送線（亦即，用於將信號能量自-信號 源傳送至該天線組合的一媒介）的一饋送點，且該饋送點 較佳地（但並非必要）係定位於一分支的一末稍端。 根據本發明的另一實施例，該等接地點係位於第一分支 ’及第二分支、或該介電基板的兩個或兩個以上分支的接合 處。 二根據本發明的一進一步實施例，該介電基板包括—陶 瓷、具有一高導磁性（μ)的諸如鐵氧體之材料、或具有一 大於1的相對介電常數（ε〇之任一其他材料。 八 138170.doc 200952253 根據本發明的一進一步實施例，該介電基板之至少兩個 分支具有不㈣㈣介電常數⑹，料，根縣發明的 一種天線組合的該介電基板的相對介電常數（心)在整體該 介電基板内為均勻或不均勻。可視需要調整每個分支、或 該介電基板的任何數量的分支的相對介電常數（Sr)，例如 藉由將不同數量或一不同類型的陶瓷粉末嵌入於在介電基 板製造上構成一分支的部分之一聚合物基質中。 根據本發明的一實施例，每個天線型樣、或包括兩個以 上分支的一介電基板的兩個分支係經配置以當天線組合在 使用中時傳輸及/或接收在一不同頻帶内的信號。另一選 擇為，每個天線型樣或包括兩個以上分支的—介電基板之 至少兩個分支，可經配置以傳輸及/或接收在相同頻帶内 的信號，以便增加在一特定頻帶内的通信頻道的數量。 根據本發明的另一實施例，該介電基板包括經配置以形 成一τ形狀的三個分支。另一選擇為，該介電基板包括經 配置以形成十字形的四個分支，藉此每個分支相對於與其 相鄰的分支被正交地定位。 本發明亦涉及一種包括一天線的一印刷配線板（PWB)， 其包括根據本發明的任一實施例的一天線組合。一pwB可 包括根據本發明的相同、或不同實施例的複數個天線組 合0 印刷配線板、或PWB(亦稱作印刷電路板（peg))之措 辭，企圖指任何可撓性或非可撓性、平面的或非平面的、 實質上非電力傳導的基板，其係用於機械地支撐至少一個 138170.doc 200952253 微晶片或其他電子組件、及/或電力地連接支撐在其上的 組件及/或使用蝕刻/印刷/雕刻或在其上提供的其他手段之 傳導路徑而與其連接的組件。 根據本發明的一實施例，該天線組合係在該介電基板之 . 至少一個分支沿著PWB的一個邊緣延伸的情況下被定位。 另一選擇為，天線組合係在該介電基板的一個分支沿著 PWB的一邊緣延伸及該介電基板的另一分支沿著pwB的另 ❹一邊緣延伸的情況下被定位於PCB的一角落中。在PCB的 一角落中定位一天線組合促進於一天線的製造及組合。然 而—天線組合可位於一 PWB上的任一位置。 根據本發明的另一實施例，該pWB包括一接地面及用於 至接地面及至該天線組合的接地點連接的複數個接地墊， 藉此在每個接地墊與該接地面之間的連接包含一不同的電 谷及/或電感耦合，亦即’ 一不同的£(：負載，使得該天線 組合的每個天線型樣實現一不同諧振頻率，並因此當天線 ® 、’且《在使用中時傳輸及/或接收在一不同頻帶内的信號。 另 k擇為，在母個接地墊與該接地面之間的連接包含相 • 同的電容及/或電感耦合，使得天線組合的天線型樣之至 v兩個實現相同諧振頻率，且因此當天線組合在使用中時 傳輸及/或接收在相同頻帶内的信號，以便增加在一特定 頻帶内的通信頻道數量。 應注意，任何數量的頻帶可使用根據本發明的天線组合 或PWB予以實施。 根據本發明的—進—步實施例，該天線組合係與pWB 一 138170.doc 200952253 體形成#此包含一天線組合的一完整pwb的製造可被整 合至-個製造步驟中’藉此減少組合時間、成本及複雜 性。 本發月亦涉及種包括根據本發明的任一實施例的一天 線組合或根據本發明的任—實施例的—印刷配線板的一元 件。該電子s件可為-攜帶式或非攜帶式元件，諸如一電 話、媒體播放機、個人通信系統(PCS)終端機、個人資料 助理(PDA)、膝上型電腦、掌上接收器、相機、電視、雷 達或包含經設計用於傳輸及/或接收無線電、電視、微 波、電話及/或雷達信號的一轉換器的任一應用器具。然 而根據本發明的天線組合及PCB係企圖特定地使用，但不 排除用於高頻率無線電設備。 本發明將在下文巾經由非㈣實例參相加*意性圖式 被進一步解釋。 應注意，未必按比例製圖且某些特徵的尺寸可為了 清楚而被誇大。 【實施方式】 圖1顯示一印刷配線板（PWB)10 ’其包括一位於其一角 落中的天線組合12。該天線組合12包括具有一大於丨的相 對介電常數㈨）之一單層或多層介電基板14。例如，該介 電基板14可包括一 PTFE(聚四a乙烯）/玻璃纖維複合物或 具有一大於1及多達20或更大的相對介電常數（er)之任何其 他適當的介電材料。 在說明的實施例中的該介電基板14被顯示為一矩形塊。 138170.doc -10· 200952253 然而應注意該介電基板14可為任一形狀並可有任何數量的 分支。例如一介電基板14或一介電基板的一分支可為正方 . 形、圓形、三角形或橢圓形截面或具有任何其他規則或不 規則幾何形狀。例如，一介電基板14可具有一圓柱形狀， • 一螺旋狀天線型樣被沈積在該圓柱形狀上。 . 一 PWB 10及一天線組合Η可被一體地形成為—單一單 元。另-選擇為，-天線組合12可藉由任何習知的諸如鎖 ❹ 焊或點焊的方法被安裝在一 PWB 10上。 圖2是在圖i中顯示的該pwB 1〇的右下角的一俯視圖。 該介電基板的第-分支14a包括諸如一螺旋狀 在圖丨或2中)的一第一天線型樣，並具有—第—預= 度及寬度以提供所需天線功能性，及用於將該第一天線型 樣連接至一第一接地18a的一第一接地點16a。該介電基板 的該第二分支14b包括一第二天線型樣（未顯示在圖匕或？中） 並具有-第二預定電長度及寬度以提供所需天線功能性及 # 用於將該第二天線型樣連接至一第二接地1 8b的一第二接 地點16b❶該等天線型樣可使用例如一微影術提供在介電 基板上/内部’且其等之電長度可在信號譜振頻率下被設 疋對應於波長的某一部分，諸如一半波長。 應注意根據本發明的任一實施例的一天線組合的第—分 支14a及第一刀支1仆可為分支或未分支，亦即，該等分支 可自身包括分支。 藉此，每個天線型樣經配置以當天線組合在使用中時同 時地或不同時地傳輸及/或接收在一預定頻帶内的信繞。 138170.doc -11- 200952253 例如’每個天線型樣可經配置以當天線組合在使用中時傳 輸及/或接收在相同、或不同頻帶内的信號。 在說明的實施例中’該等單獨接地點i 8a、1扑係位於第 一分支14a及第二分支14b的接合處。每個天線型樣亦包括 用於將每個天線型樣連接至一單獨饋送線（未顯示）的一饋 送點20a、20b ’其中該等饋送點2〇a、2〇b係位於圖2中說 明的貫施例中的該等分支丨4a、i 4b的末稍端。應注意，該 等接地點16a、16b及該等饋送點2〇a、2〇b不一定位於該介 電基板14的頂面或位於如圖2中顯示的該介電基板14的每 個分支14a、14b的終端，而可位於在該介電基板14中/上 及沿著介電基板14的任何位置。 一介電基板14可包括經配置以自一共同點延伸的兩個以 上刀支。例如，該介電基板可包括經配置以形成一 τ形狀 的二個分支或其可包括經配置以形成十字形的四個分支， 其中每個分支相對於與其相鄰的分支被正交地定位。然 而，该介電基板的該等分支未必相對於與其相鄰的分支/ 複數分支被正交地定位，而可相對於彼此以任何角度被配 置。 圖3顯示在圖1及圖2中說明的該pwB 1〇的頂面。該 1 〇包括一接地面22及諸如金屬迹線的複數個接地墊24&、 24b，該等接地墊係用於至該接地面22及至該天線組合 的該等接地點16a、16b的連接。該等接地墊24a、2朴可被 提供在該等PWB 10的表面上或可使用介電間隔物懸在該 接地面22上方。在每個接地墊24&、2仆與該接地面22之間 J38J70.doc -12- 200952253 的連接26a、26b包含一不同的電容及/或電感耦合，亦 即，一不同的LC負載，使得該天線組合丨2的每個天線型樣 此夠實現不同的5皆振頻率，並因此當天線組合在使用中時 傳輸及/或接收在一不同頻帶内的信號。 圖4顯示根據本發明的一實施例的一電子元件28，亦即 一行動電話。該電子元件28包括根據本發明的任一實施例 的一天線組合12或一印刷配線板1〇(未顯示在圖4中）。

❹ 熟習者將顯而易知在請求項的範缚内的本發明的進一步 修飾。例如，一 PWB可包括電路以使得一使用者在不同天 線組合之間或一天線組合的不同天線型樣之間轉換，並藉 此選擇使用中的傳輸的及/或接收的信號的頻帶及通信頻 道的數量。 【圖式簡單說明】 圖1顯示根據本發明的一實施例的一印刷配線板； 圖2是根據本發明的一實施例的一天線組合的一俯視 圖； 圖3顯示根據本發明的一實施例的一印刷電路板的頂 面；及 圖4顯示根據本發明的一實施例的一電子元件。 【主要元件符號說明】 10 印刷配線板 10a 印刷配線板一邊緣 10b 印刷配線板另一邊緣 12 天線組合 138170.doc -13- 200952253 14 介電基板 14a 第一分支 14b 第二分支 16a 接地點 16b 接地點 18a 接地 18b 接地 20a 饋送點 20b 饋送點 22 接地面 24a 接地塾 24b 接地墊 26a 連接 26b 連接 28 電子元件 138170.doc

Claims (1)

1. 200952253 七、申請專利範圍： 1. 一種天線組合（12)’其包括具有一大於1的相對介電常數 (sr)之一介電基板（14) ’該介電基板（14)包括一第一分支 (14a)，其包括一第一天線型樣及用於將該第一天線型樣 連接至一第一接地（18a)的一第一接地點（16a)，其中該介 電基板（14)亦包括一第二分支（14b)，其包括一第二天線 型樣及用於將該第二天線型樣連接至一第二接地（18b)的 一第一接地點（16b) ’藉此每個天線型樣經配置以當該天 線組合（12)在使用中時傳輸及/或接收在一預定頻帶内的 信號。 2. 如請求項1之天線組合（12)，其中該介電基板（14)包括兩 個以上分支（14a，14b)，藉此每個分支包括一天線型樣 及用於將該天線型樣連接至一單獨接地（18a，18b)的一 單獨接地點（16a，16b)。 3. 如請求項1或2之天線組合（12)，其中該等分支（14a，Mb) 係經配置以自一共同點延伸。 4. 如請求項1或2之天線組合（12)，其中該第一分支及該第 二分支（14a，14b)、或包括兩個以上分支的該介電基板 (14)的兩個分支係經配置以形成一 l形狀。 5 ·如研求項1或2之天線組合（12)，其中每個天線型樣包括 用於將該天線型樣連接至一饋送線的一饋送點（2〇a， 2〇b) ’且该饋送點（2〇a，2〇b)被定位於一分支的一末稍 端。 6.如明求項1或2之天線組合（12)，其中該等接地點（丨6a， 138170.doc 200952253 16b)被定位於該第一分支及該第二分支（丨如，1扑）、或 該介電基板（14)的兩個或兩個以上分支的接合處。 7.如凊求項1或2之天線組合（12)，其中該介電基板（14)包 括一陶瓷。 8·如請求項1或2之天線組合（12)，其中該介電基板（14)之 至少兩個分支（14a ’ 14b)具有不同的相對介電常數（Sr)。 9·如請求項1或2之天線組合（12)，其中每個天線型樣係經 配置以當該天線組合（12)在使用中時傳輸及/或接收在一 不同頻帶内的信號。 1〇_如請求項2之天線組合（12)，其中該介電基板（14)包括經 配置以形成一 T形狀的三個分支。 11. 如請求項2之天線組合（12)，其中該介電基板（14)包括經 配置以形成十字形的四個分支，藉此每個分支相對於與 其相鄰的分支係正交地定位。 12. —種包括一天線的印刷配線板（PwB)( 10)，其中其包括 如先前請求項中任一項之天線組合（12)。 13. 如請求項12之印刷配線板（PWB)(10)，當依附於請求項！ 至10中任一項時，其十該天線組合（12)係以該介電基板 (14)之至少一個分支（1物，丨朴）沿著該PWB(10)的一邊緣 (10a，10b)延伸之方式被定位。 14. 如請求項12之印刷配線板（PWB)(10)，當依附於請求項i 至9中任一項時，其中該天線組合（12)係以該介電基板 (14)的一分支（14a)沿著該PWB(IO)的一邊緣（10a)延伸， 及該介電基板（14)的另一分支（14b)沿著該PWB( 10)的另 138170.doc 200952253 一邊緣（10b)延伸之方式被定位在該PCB(10)的一角落 中。 1 5.如請求項12至14中任一項之印刷配線板（PWB)( 10)，其 中其包括一接地面（22)及複數個接地墊（24a，24b)，該複 數個接地墊（24a ’ 24b)係用於至該接地面（22)及至該天線 組合（12)的該等接地點（16a，16b)之連接，藉此介於每個 接地墊（24a，24b)與該接地面（22)之間的該連接（26a， 26b)包含一不同的電容及/或電感耦合，亦即，一不同的 LC負載，以使得該天線組合（12)的每個天線型樣當該天 線組合（12)在使用中時傳輸及/或接收在一不同頻帶内的 信號。 1 6.如請求項12至14中任一項之印刷配線板（pwb)( 1 〇)，其 中該天線組合（12)係與該PWB(10)—體形成。 17. —種諸如一攜帶式電子元件之元件（28)，其中該元件包 括如請求項1至11中任一項之天線組合（12)或如請求項12 至1 6中任一項之一印刷配線板（1 〇)。 138170.doc