TW201419663A - 迴圈式天線 - Google Patents

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Abstract

一種迴圈式天線，適用於一通訊裝置，該迴圈式天線包括一饋入端、一接地端、一環狀迴路、至少一第一微調元件及至少一第二微調元件。該環狀迴路連接至該饋入端及該接地端。該第一微調元件延伸自該環狀迴路且對應於一第一頻段。該第二微調元件延伸自該環狀迴路且對應於一第二頻段。該迴圈式天線透過調整該第一微調元件或該第二微調元件以改變該第一頻段或該第二頻段的頻寬。

Description

迴圈式天線
本發明是有關於一種迴圈式天線，且特別是有關於一種可調整頻寬的迴圈式天線。
通訊裝置的研發往往隨著市場的需求，分階段推出不同通訊版本的機型。舉例而言，無線保真(Wi-Fi)已經是使用者心中普遍且不可或缺的，業界通常會先推出無線保真版本的機種，在接下來的階段才會增加全球行動通訊系統(Global System for Mobile communication,GSM)或是長期演進技術(Long Term Evolution,LTE)的機種。理論上設計者在研發無線保真的機種時會預先留下全球行動通訊系統或是長期演進技術等較低頻段天線的空間，以省下之後重新開模、重新設計外型的時間與成本。
然而，仍有部分機種並未預留低頻天線空間，對於此類機種，設計者在天線的設計上將面臨相當的難度，即便能找出空間來供天線配置，此空間可能並非是完全淨空(沒有線路或是沒有金屬)的區域，因此，可能會有高速訊號線的印刷電路板或是其他金屬元件極度地鄰近天線(例如距離小於5公厘)，在這樣惡劣的環境下，天線種類就變得相對重要。迴圈式天線具有較不易被周遭環境影響的優點。
一般而言，天線之長度是依據其所需要的最小頻率來 決定，以要製作出824兆赫的頻率為例，由於光速為頻率與波長之乘積，將光速值以3 x 108公尺/秒及頻率值以8.24 x 108赫茲帶入後，可得到所需的波長約為0.364公尺。由於迴圈式天線所需的長度為1/2波長，也就是0.182公尺的長度，因此，在通訊裝置內部的有限空間內迴圈式天線的必要長度需滿足0.182公尺。設計者在設計迴圈式天線時通常在通訊裝置內部的絕緣物件上會以彎折或繞行等方式來爭取空間。
圖1是習知之一種迴圈式天線的示意圖。請參閱圖1，習知之迴圈式天線10包括一饋入端12、一接地端14及一環狀迴路16，環狀迴路16連接至饋入端12與接地端14。由於環狀迴路16在打樣完成後其大小難以被調整，如此一來，習知之迴圈式天線100所對應的頻寬即使有落差，也很難被修正。
本發明提供一種迴圈式天線，其可被微調以符合對應的頻寬。
本發明提出一種迴圈式天線，適用於一通訊裝置，該迴圈式天線包括一饋入端、一接地端、一環狀迴路、至少一第一微調元件及至少一第二微調元件。該環狀迴路連接至該饋入端及該接地端。該第一微調元件延伸自該環狀迴路，該第一微調元件對應於一第一頻段。該第二微調元件延伸自該環狀迴路，該第二微調元件對應於一第二頻段。 該迴圈式天線透過調整該至少一第一微調元件或該至少一第二微調元件以改變該第一頻段或該第二頻段的頻寬。
在本發明之一實施例中，上述之該迴圈式天線為一環形天線(loop antenna)。
在本發明之一實施例中，上述之該第一頻段的頻寬範圍在824兆赫與960兆赫之間。
在本發明之一實施例中，上述之該第一頻段包括全球行動通訊系統850/900(Global System for Mobile communication 850/900,GSM 850/900)。
在本發明之一實施例中，上述之該第二頻段的頻寬範圍在1710兆赫與2170兆赫之間。
在本發明之一實施例中，上述之該第二頻段包括數位通訊系統(Digital Communication System,DCS)、個人通訊系統(Personal Communication System,PCS)及通用行動通訊系統(Universal Mobile Telecommunication System,UMTS)。
在本發明之一實施例中，上述之該第一微調元件與該第二微調元件分別包括一電性導體。
在本發明之一實施例中，上述之該電性導體為一電容、一電感或一銅箔。
在本發明之一實施例中，上述之該至少一第一微調元件及該至少一第二微調元件位於該環狀迴路內或延伸至該環狀迴路外。
在本發明之一實施例中，上述之該通訊裝置包括一行 動電話或一平板電腦。
基於上述，在天線的研發階段或微調階段中，由於工廠端打樣出來的該迴圈式天線可能未能符合所需之該第一頻段或該第二頻段的頻寬而需要被調整，本發明之該迴圈式天線藉由在該環形迴路上對該第一頻段與該第二頻段影響較劇烈的位置設置該第一微調元件與該第二微調元件。相較於製作後難以調整其大小的該環形迴路，該第一微調元件或該第二微調元件較容易被調整，以方便工程師來驗證及修正該迴圈式天線。當該第一微調元件與該第二微調元件為銅箔等電性導體時，設計者可藉由調整銅箔的長度及寬度加以控制共振的頻段，以使頻寬符合需求。當該第一微調元件與該第二微調元件為電容或電感等電性導體時，設計者可藉由改變電容或電感的電荷數值等方式來調整頻寬。此外，經實驗可知，本發明之該迴圈式天線可應用於統稱為五頻的無線通訊系統(全球行動通訊系統850/900、數位通訊系統、個人通訊系統及通用行動通訊系統)。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖2是依照本發明之一實施例之一種迴圈式天線的示意圖。請參閱圖2，本實施例之迴圈式天線100適用於一通訊裝置。該通訊裝置可為一行動電話或一平板電腦，但 該通訊裝置之種類不以此為限制。該迴圈式天線100包括一饋入端110、一接地端120、一環狀迴路130、至少一第一微調元件140及至少一第二微調元件150。
該環狀迴路130連接至該饋入端110及該接地端120。該第一微調元件140延伸自該環狀迴路130，該第一微調元件140對應於一第一頻段。該第二微調元件150延伸自該環狀迴路130，該第二微調元件150對應於一第二頻段。該迴圈式天線100透過調整該至少一第一微調元件140或該至少一第二微調元件150以改變該第一頻段或該第二頻段的頻寬。
在本實施例中，該迴圈式天線100為一環形天線，但該迴圈式天線100之種類不以此為限制，只要包括該環狀迴路的天線即可。此外，如圖2所示，該第一微調元件140的數量為一個，該第二微調元件150的數量為三個，但該第一微調元件140及該第二微調元件150的數量主要是視該第一頻段與該第二頻段所需要的頻寬範圍而異，而該第一微調元件140及該第二微調元件150所設置於該環狀迴路130上的位置則是視在該環狀迴路130上何處對該第一頻段與該第二頻段影響較劇烈而異，該第一微調元件140及該第二微調元件150之數量與位置並不以圖2為限制。
在天線的研發階段或微調階段中，由於工廠端打樣出來的該迴圈式天線100可能未能符合所需之該第一頻段或該第二頻段的頻寬而需要被調整，在本實施例中，可先藉由在該環形迴路130上量測那些位置是對該第一頻段與該 第二頻段影響較劇烈的位置後，在對該第一頻段影響較劇烈的位置上設置該第一微調元件140，並且在對該第二頻段影響較劇烈的位置上設置該第二微調元件150。該第一微調元件140與該第二微調元件150分別包括一電性導體。在本實施例中，該電性導體為一銅箔，銅箔可先預留較長的長度。製作出上述的該迴圈式天線100後，便可再對此迴圈式天線100進行該第一頻段與該第二頻段的量測。
若實際上所量測出該迴圈式天線100的該第一頻段或該第二頻段偏移至較高頻的位置，而需要將該第一頻段或該第二頻段往低頻的方向移動時，則可透過將該第一微調元件140或該第二微調元件150的銅箔加長或加寬的方式來降低該第一頻段或該第二頻段的頻率範圍。相反地，若實際上所量測出的該第一頻段或該第二頻段偏移至較低頻的位置，而需要將該第一頻段或該第二頻段往高頻的方向移動時，則可透過將該第一微調元件140或該第二微調元件150的銅箔裁短或變窄的方式來提高該第一頻段或該第二頻段的頻率範圍。
也就是說，本實施例之該迴圈式天線100在調整至該第一頻段與該第二頻段的共振點時不需去改變該環形迴路130的大小，只要調整該第一微調元件140或該第二微調元件150的長度即可。如此一來，該迴圈式天線100在研發階段與微調階段都有利於設計者在短時間內進行設計變更，大幅地增加了該迴圈式天線100的可微調性及方便 性。此外，在其他實施例中，該電性導體亦可為一電容或一電感，設計者可藉由改變電容或電感的電荷數值等方式來調整該第一頻段與該第二頻段之頻寬與阻抗匹配。
另外，不同的通訊裝置可能具有不同的內部空間可供該迴圈式天線配置，在本實施例中，該第一微調元件140位於該環狀迴路130內，該第二微調元件150延伸至該環狀迴路130外，但該第一微調元件140及該第二微調元件150相對於該環狀迴路130的位置並不以此為限制。此外，該迴圈式天線100之該饋入端110與該接地端120的位置、該環狀迴路130的粗細、該第一微調元件140及該第二微調元件150相對於該環狀迴路130的位置、長度及尺寸也會對應不同的通訊裝置而改變。但只要該迴圈式天線100可利用該第一微調元件140及該第二微調元件150來調整該第一頻段與該第二頻段的頻寬即可。
目前天線應用於行動通訊的頻段包括有全球行動通訊系統850/900(Global System for Mobile communication 850/900,GSM 850/900)，其頻段為824兆赫(MHz)至960兆赫；數位通訊系統(Digital Communication System,DCS)，其頻段為1710兆赫至1880兆赫；個人通訊系統(Personal Communication System,PCS)，其頻段為850兆赫至1990兆赫以及通用行動通訊系統(Universal Mobile Telecommunication System,UMTS)，其頻段為1920兆赫至2170兆赫。
圖3是圖2之迴圈式天線的特性圖。請參閱圖3，橫 軸代表頻率，其單位為兆赫(MHz)。縱軸代表反射損失(Return Loss)，其單位為分貝(dB)。如圖3所示，本實施例之迴圈式天線100的該第一頻段的頻寬範圍在824兆赫與960兆赫之間。本實施例之迴圈式天線100的該第二頻段的頻寬範圍在1710兆赫與2170兆赫之間。
該第一頻段包括全球行動通訊系統850/900(Global System for Mobile communication,GSM 850/900)。表1是實測圖2之迴圈式天線的第一頻段的頻率-效率表。實際測量本實施例之該迴圈式天線的該第一頻段後可得到表1的測試結果，如下表所示，該第一頻段的頻率在824兆赫至940兆赫之間的效率約在45%至64.9%之間，其顯示了本實施例之該迴圈式天線100在該第一頻段具有良好的效率。
該第二頻段包括數位通訊系統(Digital Communication System,DCS)、個人通訊系統(Personal Communication System,PCS)及通用行動通訊系統(Universal Mobile Telecommunication System,UMTS)。表2是實測圖2之迴圈式天線的第二頻段的頻率-效率表。實際測量本實施例之該迴圈式天線100的第二頻段後可得到表2的測試結果，如下表所示，第二頻段的頻率在1710兆赫至2170兆赫之間的效率約在37.4%至75.4%，代表本實施例之該迴圈式天線100在該第二頻段亦具有良好的效 率。
根據上述實測結果可知，本實施例之該迴圈式天線100可應用於統稱為五頻的無線通訊系統(全球行動通訊系統850/900、數位通訊系統、個人通訊系統及通用行動通訊系統)。
圖4是依照本發明之另一實施例之一種迴圈式天線的示意圖。請參閱圖4，圖4之該迴圈式天線200與圖2之該迴圈式天線100的主要差異在於，在圖4中，該第一微調元件240延伸至該環狀迴路230外，且該些第二微調元件250分別位於該環狀迴路230內。該第一微調元件240與該些第二微調元件250的配置方式可視該通訊裝置內部的空間等因素而異，在其他實施例中，該第一微調元件240與該第二微調元件250亦可同於該環狀迴路230內或是同於該環狀迴路230外。或是，該些第二微調元件240亦可部份位於該環狀迴路230內，另一部份位於該環狀迴路230外。該第一微調元件240及該第二微調元件250相對於該環狀迴路230的位置並不以此為限制。
圖5A至圖5C是依照本發明之又一實施例之一種迴圈式天線設置於通訊裝置內部的不同視角的示意圖。請參閱圖5A至圖5C，此為將該迴圈式天線300設置在通訊裝置 (例如是行動電話)內部的示意圖。由於通訊裝置內部能夠用來容納該迴圈式天線300的空間較為狹小，該迴圈式天線300隨著通訊裝置內部的構造彎折貼附而位於不同平面。在圖5A中可見，該環狀迴路330連接至該饋入端310及該接地端320。該第一微調元件340延伸自該環狀迴路330。圖5B及圖5C顯示出另外兩個視角，該些第二微調元件350延伸於該環狀迴路330並貼附於其他平面上。上述僅為其中一個迴圈式天線設置於通訊裝置內部的實施例，迴圈式天線設置於通訊裝置內部的配置方式並不以此為限制。
綜上所述，在天線的研發階段或微調階段中，由於由工廠端打樣出來的該迴圈式天線可能未能符合所需之該第一頻段或該第二頻段的頻寬而需要被調整，本發明之該迴圈式天線藉由在該環形迴路上對該第一頻段與該第二頻段影響較劇烈的位置設置該第一微調元件與該第二微調元件。相較於製作後難以調整其大小的該環形迴路，該第一微調元件或該第二微調元件較容易被調整，以方便工程師來驗證及修正該迴圈式天線。當該第一微調元件與該第二微調元件為銅箔等電性導體時，設計者可藉由調整銅箔的長度及寬度以使頻寬符合需求。當該第一微調元件與該第二微調元件為電容或電感等電性導體時，設計者可藉由改變電容或電感的電荷數值等方式來調整頻寬。此外，經實驗可知，本發明之該迴圈式天線可應用於統稱為五頻的無線通訊系統(全球行動通訊系統850/900、數位通訊系統、 個人通訊系統及通用行動通訊系統)。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧習知之迴圈式天線
12‧‧‧饋入端
14‧‧‧接地端
16‧‧‧環狀迴路
100、200、300‧‧‧迴圈式天線
110、310‧‧‧饋入端
120、320‧‧‧接地端
130、230、330‧‧‧環狀迴路
140、240、340‧‧‧第一微調元件
150、250、350‧‧‧第二微調元件
圖1是習知之一種迴圈式天線的示意圖。
圖2是依照本發明之一實施例之一種迴圈式天線的示意圖。
圖3是圖2之迴圈式天線的特性圖。
圖4是依照本發明之另一實施例之一種迴圈式天線的示意圖。
圖5A至圖5C是依照本發明之又一實施例之一種迴圈式天線設置於通訊裝置內部的不同視角的示意圖。
100‧‧‧迴圈式天線
110‧‧‧饋入端
120‧‧‧接地端
130‧‧‧環狀迴路
140‧‧‧第一微調元件
150‧‧‧第二微調元件

Claims (9)

  1. 一種迴圈式天線，適用於一通訊裝置，該迴圈式天線包括：一饋入端(feed)；一接地端(ground)；一環狀迴路，連接至該饋入端及該接地端；至少一第一微調元件，延伸自該環狀迴路，該至少一第一微調元件對應於一第一頻段；以及至少一第二微調元件，延伸自該環狀迴路，該至少一第二微調元件對應於一第二頻段，其中：該迴圈式天線透過調整該至少一第一微調元件或該至少一第二微調元件以改變該第一頻段或該第二頻段的頻寬。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之迴圈式天線，其中該第一頻段的頻寬範圍在824兆赫(MHz)與960兆赫之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之迴圈式天線，其中該第一頻段包括全球行動通訊系統850/900(Global System for Mobile communication 850/900,GSM 850/900)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之迴圈式天線，其中該第二頻段的頻寬範圍在1710兆赫與2170兆赫之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之迴圈式天線，其中該第二頻段包括數位通訊系統(Digital Communication System,DCS)、個人通訊系統(Personal Communication System,PCS)及通用行動通訊系統(Universal Mobile Telecommunication System,UMTS)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之迴圈式天線，其中該第一微調元件與該第二微調元件分別包括一電性導體。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之迴圈式天線，其中該電性導體為一電容、一電感或一銅箔。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之迴圈式天線，其中該至少一第一微調元件及該至少一第二微調元件位於該環狀迴路內或延伸至該環狀迴路外。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之迴圈式天線，其中該通訊裝置包括一行動電話或一平板電腦。
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