TW201042821A - Antenna arrangement, printed circuit board, portable electronic device & conversion kit - Google Patents

Description

201042821 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-天線配置、一印刷電路板、—包括此一 天線配置或印刷電路板之可攜式電子農置（諸如一行動電 話）及一天線配置轉換套件。 【先前技術】 一天線係經設計以傳輸及/或接收無線電、電視、微 〇 波、電話或雷達信號的一轉換器，即—電線將一特定頻率 之電流轉換為電磁波且反之亦然。實體上，一天線係一或 更多個電導體之一配置，該一或更多個導體經配置以回應 於一施加之交流電壓及相關聯之交流電流而產生一輻射電 磁場’或該一或更多個電導體可放置於一電磁場中，使得 該場將在天線中引發一交流電及在介於該天線之端子之間 引發一電壓。 可攜式電子裝置（諸如行動電話）通常包含一天線，該天 ◎ 線藉由焊接或熔焊連接至在一印刷電路板上之導電軌道或 接觸件。此類電子裝置之製造商係在恒定壓力下減少裝置 之實體大小、重量及成本且改良其等電效能。此低成本要 求規定電子裝置及其天線應可簡單及便宜地製造及組裝， 且應盡可能佔用少許空間。 製造商亦希望提供一種電子裝置，該電子裝置具有能夠 同時傳輸及/或接收使用不同無線通信標準（諸如GSM(全球 行動通信系統）、UMTS(通用行動通信系統））及700-960 MHz與1.7-2.7 GHz之一頻率的信號的一天線（即一雙或多 144254.doc 201042821 頻帶天線）。因此，-天線經常具有_調諸單元，該調諸 單元使具有-固定阻抗之收發器匹配於未知、複雜：並； 匹配之-負載（饋線及天線）阻抗，使得可使用天線以接收 及/或傳輸一寬廣的頻率範圍。 但是，-天線之阻抗可受其他因素影響’諸如含有天線 之電子裝置係如何固持（所謂之「頭與手影響」）。當使用 者將其等頭或手固持於一天線輻射體附近時，天：即解 調，造成在預想之操作頻率下不匹配。若一大型金屬组件 (諸如一揚聲器）放置於-天線附近，則此亦可降級天線之 效能。 【發明内容】 本發明之—目標係提供-經改良之天線，該天線適於雙 或多頻帶應用。 此目標可藉由包括具有一共同饋送點之一第一天線分支 與-第二天線分支的-天線配置達成。第一天線分支包括 -弟-導電部分、一第二導電部分及介於第一與第二導電 部分之間的一第—問陣、。穿 卜 弟]隙第—導電部分從第一饋送點延伸 至第間隙之一第一側面且第二導電部分從第一間隙之第 :側面延伸至第一天線分支之末端。複數個電感元件橫跨 第一間隙並聯地連接。選擇電感元件之電感，使得天線配 置之一共振頻率相對岸於Α » + , Τ應於其刼作頻率或達到大小縮減、過 匹配及天線效率提向之目的。因此，電感元件可經配 置以建立具有良好頻寬之多重共振。 已找出此一天線配置以明顯改良天線效能（即天線效率 144254.doc -4- 201042821 及頻寬、總輕射功率（TRP)及總等向靈敏度（ΤΙ⑼。天線配 置具f緊凑設計且即使一金屬組件（灯損耗材料）（諸如- 揚聲益）放置於天線配置附近，因天線配置可配置於—可 攜式電子裝置之底部（頂部亦係可能），所以該天線配置缓 減頭與手景> 響。此外’此一天線配置不要求匹配或切換電 路’此導致縮減製造成本、時間及複雜度。話雖如此，使 用匹配或切換電路亦係可能的。 Ο Ο J據，發明之—實施例，第二天線分支包括—第一導電 部分A、第二導電部分及介於該等第一與第二導電部分之間 的一第二間隙’其中複數個電感元件橫跨第二間隙並聯地 連接°請注意第二天線分支並不一定需要包括一間隙及橫 跨間隙並聯地連接的複數個電感元件。若天線饋電位於支 撐該天線饋電之基板的邊角中，則可移除第二天線分支。 根據本發明之另一實施例，第—天線分支長於第二天線 分支或二者大體上具有相同長度。 根據本發明之一進一步實施例，第一天線分支之第二導 電部分包括視情況而定為不同長度之複數個導電路徑。 根據本發明之-實施例，第一天線分支之第二導電部分 至少部分包括—曲折導電路徑(諸如一線形曲折型樣或一 螺旋導電路徑)，即第二導電部分可包括複數個不同部分 且其任何部分可經配置以便增加支樓導電部分之基板的該 導電部分每單位長度的長度。 根據本發明之另一實施例，天線配置包括-接地點及連 接至該接地點之-寄生輻射體分支。寄生輕射體分支增強 I44254.doc 201042821 低頻帶信號及高頻帶信號之接收。因&，天線配置將具有 比-習知天線更寬之頻寬及一更好之接收能力。寄生輻射 -支直接連接至一接地點以容許天線配置保持較小尺度 及適於在一可攜式裝置中使用。 又 根據本發明之—進_步實施例，天線配置包括一接地點 =連接於該接地點與無論何處沿著第一天線分支之間的一 導電路徑以用於匹配㈣。可使用此—導電路徑以同時建 立低頻帶共振或高頻帶共振。應注意「接地點」並無不要 為.’-έ而甚至可為含有天線配置之一電子裝置的一組件 的表面或至少部分。應注意根據本發明之天線配置可包 括一或更多個接地點。 日根據本發明之—實施例，電感元件係具有至少—線圈或 晶片電感器或任何其他種類電感器之線繞元件，或可將能 篁儲存於由通過-磁場之電流建立的該磁中之任何其他 被動式電組件。 根據本發明之一實施例，天線配置係經配置以傳輸以傳 輸及/或接收在以下頻率範圍之一者或更多者或所有頻率 範圍内的頻率：7._ MHz、824_894 MHz、88〇_96〇 MHz > 1710-1850 MHz . 1820-1990 MHz ^ 1920-1990 MHz、^20-2^ MHz、2500-2700 MHz。 應注意複數個電感元件可以一天線配置之一整體部分來 販售或以-套件之部分來販售，可使用該套件以轉換一天 線配置以便適於雙或多頻帶應用或進—步雙或多頻帶應 用。例如’包括至少-導電部分及並聯連接之複數個電感 144254.doc * 6 - 201042821 元件的-轉換套件可出售至使用者以使現有之天線配置被 轉換，使得含有天線配置之—電子裝置可接收及/或傳輸 或更夕個不同頻率之旮號。例如，此一套件可壓印於一 . S板上（諸如—SIM+)’當—行動電話之使用者出國旅行 .到（例如）具有一不同無線通信標準之一國家時，該基板係 可移除地連接至一行動電話。或者’此一套件可永久連結 至一天線配置。 〇 纟發明亦係關於一印刷電路板’該印刷電路板可包括根 據本發明之實施例的一天線配置。 本發明進一步係關於一可攜式電子裝置，該可攜式電子 裝置包括根據本發明之實施例的任一項的一天線配置或一 印席j電路板。可攜式電子裝置可為一行動通信裝置（諸如 一订動電話），其中當行動電話在實用中時，該天線配置 較佳地係配置於行動通信裝置之底部以最佳化通話位置效 此（該通話位置效能包含天線效率、TRP、TIS及比吸收率 O (SAR)助聽器相容性（HAC))來減少不可避免之手影響。 但是’亦可將天線配置配置於一行動通信裝置之頂部。 【實施方式】 ’下文將藉由非限制實例、參考附圖而進一步解釋本發 明。 圖1 a繪示根據本發明之一實施例的一天線配置10。該天 線配置10包括用於低頻帶與高頻帶二者之一第一較長天線 分支12及用於高頻帶及/或低頻帶之一第二較短天線分支 14，其等具有經配置以饋送一電流至第一與第二天線分支 144254.doc 201042821 12、14之一末端的—單個共同饋送點16。第一天線分支^ 包括第一導電部分12a、一第二導電部分12b及介於該等 第一與第二導電部分心、12b之間的一第一間隙18，其中 複數個電感7G件20橫跨第一間隙丨8並聯地 :天線分支12之第一與第二導電部分―。例= 等電感元件20可用作—低通過濾器且藉此防止高頻率信號 跨越過第一間隙1 8。 電感元件可為具有至少—線圈或晶片電感器或任何其他 種類之電感II的線繞元件，料線繞^件直接㈣於支樓 天線配置10之-印刷電路板或基板上。第一與第二天線分 支12、14可包括—導電膜，該導電膜安置於包括介電材料 之一基板或印刷電路板上。 僅兩個電感元件20已繪示於圖解說明之實例中，但根據 本發明之一天線配置10可包括橫跨第一間隙18連接之任何 數量的電感元件20。因已發現複數個電感元件能以其中横 跨一間隙而被連接之-單個電感元件所不能達成之方式來 大體上改良一天線配置之效能，戶斤以附隨之申請專利範圍 敘述複數個電感元件。 在圖解說明之實施例中的第二天線分支14包括一第一導 電部分〗4a、一第二導電部分14b及介於該等第一與第二導 電部分Ua、14b之間的-第二間隙22，其 件-橫跨第二間隙酬地連接。請注意第二天線= 不一定需要包括-間隙及橫跨間隙並聯地連接的複數個電 感元件。此外，第二天線分支可以任何適當之方向（且並 144254.doc 201042821 不一定以在圖Ia及1b中所示之方式）安排線路。若天線饋 電並不位於支撐該天線饋電之基板的邊角中，則可移除第 一天線分支。 • 天線配置ίο亦包括-接地點或平面24(諸如安置於支撐 A線配置10之-基板的—表面上的—導體膜）及連接至該 接地點24之-寄生輕射體分支26。一導電路徑28亦連接於 接地點24與第-天線分支12之間。應注意天線配置可包括 〇 可接地、連接至一饋送點的一額外寄生分支，或該額外寄 生分支用作-第三天線分支之功能。額外寄生分支之長度 將取決於希望改良之共振頻率且該帛外寄生分支之存在提 供一額外參數以更好地控制匹配。 此一天線配置可與一最佳化LC匹配拓撲組合以實現一七 個頻帶匹配之天線。即此一天線配置可經組態以傳輸及/或 接收至多七個頻帶之頻率，例如該七個頻帶具有以下頻 率：700-800 MHz、824_894 MHz、議_96〇 MHz、i7i〇_ 〇 !850 MHz > 1820-1990 MHz ^ 1920-1990 MHz > 1920-2170 MHz、2500-2700 MHz。因介於接地平面24與第一天線分 支12之末端之間的距離可經配置為非常小的，所以天線配 置係緊湊的。一組件（諸如在天線配置下面的金屬板或 PCB)可作為一接地平面，且如此此一天線配置可包含於一 薄且緊湊或小型化之電子裝置（諸如一行動電話）中。 圖lb繪示在圖ia中所示之天線配置的一替代實施例，在 該圖ib中導電路徑28與寄生輻射體分支26之位置已相互交 換。 144254.doc 201042821 在圖la與ib中所示之天線配置僅為一天線配置結構之/ 實例。例如，天線配置可具有一 U型結構，其中第一與第 天’·泉刀支可經配置以橫跨一印刷電路板之頂部/底部邊 緣及側邊緣延伸，例如其中，組件（諸如一揚聲器或相機） 可放置於U型天線配置結構内。 天線分支12、14之第一及/或第二導電部分並不一定需 要為直線^體。圖2續·示根據本發明之—天線配置1 〇之一 第天線为支12的不同實施例。第一天線分支12之一第二 導電郤分12b可至少部分包括一曲折導電路徑3〇，諸如在 圖2a-2c中所示之一線形曲折型樣或—鋸齒形型樣，以便 增加支撐第二導電部分12b之基板的該第二導電部分i2b每 單位長度之長度。或者或此外，第一天線分支12之一第二 導電部分12b可包括如在圖2d中所示之複數個導電路徑 32，該複數個路徑32可具有不同長度或相同長度且可具有 任何形式（諸如線形或曲折）。此外，第一天線分支12之一 第二導體部分12b可至少部分包括如在圖2e中所示之一螺 旋導電路徑34。圖2f繪示一第一天線分支12，該第一天線 分支12之第二導電部分1213包括複數個導電路徑，其中 電感元件20橫跨間隙並聯地連接於在圖解說明之實施例中 的第—導電部分12a與第二導電部分之兩個導電^^32之 間。 玉 請注意第一天線分支之第一導電部分12a可具有任何形 式，例如該第一導電部分12a可至少部分包括—曲折導電 路徑。 U4254.doc -10- 201042821 圖3繪不根據本發明之—實施例的一天線配置1〇如何配 置於一印刷電路板36上。一第一天線臂14從一饋送點16沿 著印刷電路板36之一頂表面、印刷電路板36之—第—側表 面及接著印刷電路板36之一第二側表面延伸。一第二天線 臂從一饋送點16沿著印刷電路板36之一頂表面與一側表面 延伸。圖解說明之天線配置亦包括連接至天線配置之—接 地點24的一寄生輻射體分支％。天線配置可位於一揚聲器 ❹ 38附近。應注意一天線分支12、14或其等之一部分n 12b、14a、14b並非全然需要折疊或彎曲，或非全然需要 如在圖3中所圖解說明之折疊或彎曲。 圖4繪示一可攜式電子裝置4〇(即一行動電話），該可攜 式電子裝置40包括根據本發明之一實施例的一内置天線配 置1〇或-印刷電路板36。天線配置1G係配置於行動電話4〇 之底部40b，使得當行動電話在實用中時，天線配置心 效能並不受由於頭影響之不利影響。 〇 1圖5繪示根據本發明之一天線總成1〇的一最佳化匹配型 態”如在圖5中所示，複數個電感器及/或電容器組件们可 連接於天線配置10、天線配置之共同饋送㈣與兩個接地 24之間。可使用—高頻率底盤模式激發網路椒激發高頻 率底盤模式且可使用-低頻率底盤模式激發網路私以激發 低頻率底盤模式。因此可以一緊湊方式建立低於及高於天 線配置I 0之一共振頻率的額外模式。 』在申請專利範圍之範内的本發明的進—步修改對於一 熟練人員係顯而易見的。 I44254.doc • 1】- 201042821 【圖式簡單說明】 圖1 a & i b示意性地繪示根據本發明之實施例的兩個天線 總成； 之不同實施例之一天線總 圖2示意性地繪示根據本發明 成的一第一天線分支； 圖3示意性地繪示根據本發明之 實施例的一印刷電路 板； 圖4示意性地繪示根據本發明 < 地上 分Θ之—實施例的一可攜式電 子裝置；及 撲 圖5繪示根據本發明之—天線總成的-最佳化匹配拓 應注意圖式並不按照比例繪制曰或 且為了清晰起見，放大某 些特徵之尺度。 ' 【主要元件符號說明】 10 天線配置 12 第一天線分支 12a 第一天線分支之第一 導電部分 12b 第一天線分支之第二 導電部分 14 第二天線分支/第 二線臂 14a 弟二天線分支之第一 導電部分 14b 第二天線分支之第― 導電部分 16 饋送點 18 第一間隙 20 電感元件 144254.doc •12- 201042821 22 第二間隙 24 接地點 26 寄生輻射體分支 28 導電路徑 30 曲折導電路徑 32 導電路徑 36 印刷電路板 38 揚聲器 40 可攜式電子裝置/行動電話 40b 行動電話/行動通信裝置之底部 42 電感器/電容器組件 44 高頻率底盤模式激發網路 46 低頻率底盤模式激發網路 〇 144254.doc -13-

Claims (1)

1. 201042821 七、申請專利範圍： I 一種天線配置（10)，該天線配置（1〇)包括具有一共同饋 送點（16)的一第一天線分支（12)與一第二天線分支（14)， 其中該第一天線分支（12)包括—第一導電部分（12a)、一 第一導電部分（12b)及介於該等第一與第二導電部分 〇2a、12b)之間的一第一間隙（18)，其中複數個電感元件 (2〇)橫跨該第一間隙（18)並聯地連接. 如明求項1之天線配置（丨〇)，其中該第二天線分支（丨4)包 =★第導電部分（14a)、一第二導電部分（14b)及介於該 等第與第二導電部分（14a、14b)之間的一第二間隙 ()〃中複數個電感元件（20)橫跨該第二間隙（22)並聯 地連接。 士哨求項1或2之天線配置(1〇)，其中該第一天線分支 );°亥第一天線分支（14)或大體上兩者具有相同長 〇 4. 之天線配置⑽，其中該第一天線分支 λ之4第—導電部分（12b)包括複數個導電路徑（32)。 5 · 如請求項4夕工站nr 〃-己置（1〇)，其中該複數個導電路徑（32) 具有不同長度。 6. 如請求項1？ ⑽之該第;之電:線配置⑽，其中該第-天線分支 徑（ 。刀（12b)至少部分包括-曲折導電路 崤如一線形曲折型樣。 7. 如請求項][戋2 叫之該第1 置⑽，其中該第—天線分支 ―’電部分（12b)至少部分包括_螺旋導電路 144254.doc 201042821 徑（34)。 8. 如請求項！或2之天線配置（1〇)，其中該天線配置⑽包 括接地點（24)及連接至該接地點（24)之-寄生辕射體 分支（26)。 9. 如5青求項1或2之天線配置（1〇)，其中該天線配置（10)包 括接地點（24)及連接於該接地點（24)與該第一天線分 支（12)之間的—導電路徑（28)。 10·如。月求項之天線配置⑽卜其中該等電感元件（2〇) 係具有至少一線圈或晶片電感器或任何其他種類之電感 益的線繞元件。 U ·如明求項1或2之天線配置（1 〇)，其中該天線配置（1 〇)係 經配置以傳輸及/或接收在以下頻率範圍之一者或更多者 或所有頻率範圍内的頻率：7〇〇_8〇〇 mHz ' 824-894 MHz、880-960 MHz、1710-1850 MHz、1820-1990 MHZ、1920-1990 MHz、1920-2170 MHz、2500-2700 MHz。 12. 一種印刷電路板（36)，其中該印刷電路板（36)包括如前 述請求項中任一項的一天線配置（10)。 13. 一種可攜式電子裝置（40)，其中該可攜式電子裝置（40) 包括如請求項1至11中任一項的一天線配置（10)或如請求 項12之一印刷電路板（36)。 14. 如請求項13之可攜式電子裝置（4〇)，其中該可攜式電子 裝置（40)係一行動通信裝置，諸如一行動電話。 15_如請求項14之可攜式電子裝置（4〇)，其中當該行動電話 144254.doc 201042821 在使用中時，該天線配置（10)係配置於該行動通信裝置 之底部（40b)。 16. —種用於轉換一天線配置（1 〇)以便適於雙或多頻帶應用 或進一步雙或多頻帶應用之套件，其中該套件包括一導 電部分（12b、14b)及並聯地連接之複數個電感元件 (20)，該等電感元件（20)係經配置以連接至一天線配置 (10)之一天線分支（12、14)的一導電部分（12b、14b)。

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