TW201517381A - 具有雙調整機制之小型化天線 - Google Patents

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conductive arm
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Marin Stoytchev
Randell Cozzolino
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Galtronics Corp Ltd
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Abstract

一種天線，包括：至少一組導電臂，包括一第一導電臂及一第二導電臂；一饋入連接部位於第一導電臂上，沿著饋入連接部及第一導電臂之一第一終端之間之第一導電臂定義為一第一電氣長度；一接地連接部位於第二導電臂上，沿著接地連接部及第二導電臂之一第二終端之間之第二導電臂定義為一第二電氣長度，該組導電臂之一共振頻率至少依照第一及第二終端之電容間隔之寬度與第一及第二電氣長度而定，該組導電臂之一總電氣長度係小於或等於對應共振頻率之一波長的一半；以及一平衡至不平衡轉換器，耦合至第一及第二導電臂。

Description

具有雙調整機制之小型化天線
本發明關於天線，特別是關於小型化天線。
習知技術中各種形式之小型化天線。
本發明意欲提供一種改良式而具有雙調整機制之小型化單頻帶與多頻帶天線。
根據本發明一較佳實施例所提供之一種天線包括：至少一組導電臂，其係在一共振頻率輻射，該至少一組導電臂包括具有一第一終端之一第一導電臂以及具有一第二終端之一第二導電臂，該第一及該第二終端之間具有一微小空隙以使兩者之間形成一電容間隔，該電容間隔具有一寬度；一饋入連接部，位於該第一導電臂上，沿著該饋入連接部及該第一終端之間之該第一導電臂定義為一第一電氣長度；一接地連接部，位於該第二導電臂上，沿著該接地連接部及該第二終端之間之該第二導電臂定義為一第二電氣長度，該共振頻率至少依照該電容間隔之該寬度及依照該第一及該第二電氣長度而定，沿著該第一及該第二終端之間之該組導電臂之一總電氣長度係小於或等於對應該共振頻率之一波長的一半；以及一平衡至不平衡轉換器，耦合至該第一及該第二導電臂。
根據本發明一較佳實施例，該至少一組導電臂包括一組導電臂。
根據本發明一較佳實施例，該至少一組導電臂及該平衡至不平衡轉換器包括一整體(unitary)導電元件。
較佳而言，該饋入連接部包括一同軸電纜之一內部導體。
較佳而言，該接地連接部包括該同軸電纜之一外部導體屏蔽。
較佳而言，該電容間隔之該寬度係大於或等於該波長的1/100。
較佳而言，該電容間隔之該寬度係小於或等於該波長的1/10。
較佳而言，該第一電氣長度係小於該第二電氣長度。
較佳而言，該平衡至不平衡轉換器係直接耦合至該饋入連接部及該接地連接部。
較佳而言，該平衡至不平衡轉換器係與該第一導電臂及該第二導電臂一體成型。
較佳而言，該平衡至不平衡轉換器係未與該第一導電臂及該第二導電臂重疊。
或者，該平衡至不平衡轉換器係部分地與該第一導電臂及該第二導電臂之至少一者重疊。
根據本發明另一較佳實施例，該天線具有一二維結構。
或者，該天線具有一三維結構。
較佳而言，該第一導電臂及該第二導電臂之每一者各包括具有均勻厚度(uniform thickness)的線性部(linear portions)。
或者，該第一導電臂及該第二導電臂之至少一者包括至少一非線性部(non-linear portion)。
根據本發明又一較佳實施例，該至少一組導電臂包括一第一組導電臂以及一第二組導電臂。
較佳而言，該第一組導電臂係在一低頻帶共振頻率輻射，該第二組導電臂係在一高頻帶共振頻率輻射。
較佳而言，該第一組導電臂及該第二組導電臂之至少一者係部分地與該平衡至不平衡轉換器重疊。
根據本發明又一較佳實施例，該天線進一步包括在另一頻帶輻射之一第三組導電臂，該另一頻帶係與該低頻帶共振頻率及該高頻帶共振頻率具有一偏移量(offset)。
較佳而言，該天線包括一導電材料形成在一介電基板(dielectric substrate)上。
較佳而言，該天線進一步包括用於將該天線裝設於一主機無線裝置的部件。
100、200、300、400、500、600‧‧‧天線
102‧‧‧導電臂
104、204、304‧‧‧第一導電臂
106、206、306‧‧‧第二導電臂
108、208、308、408、508‧‧‧第一終端
110、210、310、410、510‧‧‧第二終端
112、212、312、412、417、512、517、604‧‧‧電容間隔
114‧‧‧正交彎曲
120、220、320、420、520‧‧‧饋入連接部
122‧‧‧中央核心
124、224、324‧‧‧同軸電纜
126、226、326、426、526‧‧‧接地連接部
128‧‧‧接地金屬屏蔽
140、440‧‧‧平衡至不平衡轉換器結構
240、340‧‧‧平衡至不平衡轉換器結構範圍
250‧‧‧末端
260‧‧‧導電片
262‧‧‧孔洞
350‧‧‧非線性頸部
352‧‧‧加寬扇形角部
354‧‧‧裝設孔
356‧‧‧突出部件
402、502‧‧‧第一組低頻帶導電臂
403、503‧‧‧第二組高頻帶導電臂
404、504‧‧‧第一低頻帶導電臂
405、505‧‧‧第二低頻帶導電臂
406、506‧‧‧第三高頻帶導電臂
407、507‧‧‧第四高頻帶導電臂
414、514‧‧‧第三終端
416‧‧‧第四終端
418、419‧‧‧範圍
540‧‧‧平衡至不平衡轉換器
602‧‧‧高頻帶輻射臂
第1圖為根據本發明一較佳實施例所建構實施之一天線的簡化示意圖；第2A、2B以及2C圖分別為根據本發明其它較佳實施例所建構實施第1圖之天線的其它替代架構的簡化示意圖；第3圖為根據本發明另一較佳實施例所建構實施之一天線的簡化示意圖；第4圖為根據本發明又一較佳實施例所建構實施之一天線的簡化示意圖；第5圖為根據本發明又一較佳實施例所建構實施之一天線的簡化示意圖；以及第6圖為根據本發明又一較佳實施例所建構實施之一天線的簡化示意圖。
請參閱第1圖，其為根據本發明一較佳實施例所建構實施之一天線的簡化示意圖。
如第1圖所示，提供之天線100包括至少一組導電臂102，於本實施例中為一組導電臂102，其包括一第一導電臂104以及一第二導電臂106。第一及第二導電臂104與106可以形成一連續(continuous)而整體(unitary)的導電結構，該導電結構具有位於第一導電臂104之一第一終端108的第一末端以及位於第二導電臂106之一第二終端110之一第二終端。第一及第二導電臂104及106較佳地係在具有一相關對應波長的共振頻率(resonant frequency)輻射。
較佳而言，第一及第二導電臂104與106之第一及第二終端108與110之間具有一微小空隙(closely spaced)以使兩者之間形成一電容間隔(capacitive gap)112，第一及第二終端108與110之間的微小空隙可以如第1圖所示，藉由以相互靠近的結構來彎曲第一及第二導電臂104與106而達成，其中第一及第二導電臂104與106各包括一正交彎曲(orthogonal bend)114，或者可以僅彎曲第一及第二導電臂104與106之其中一者以使該其中一者之終端靠近另一導電臂之終端。應理解的是，第一及第二導電臂104與106之其中一者或兩者可以根據天線100之主機裝置的設計需求而包括多個彎曲且可以包括蜿蜒及/或有角度的彎曲。
第一及第二導電臂104與106之第一及第二終端108與110之間的微小空隙及兩者之間其產生的電容間隔112是本發明較佳實施例之優點及特徵，使天線能100極盡的小型化並提供共振頻率之一調整機制，該共振頻率為第一及第二導電臂104與106輻射的頻率，將於稍後詳述。
一饋入連接部(feed connection)120較佳地設置在第一導電臂104上，藉以饋入天線100。一第一電氣長度可以沿著饋入連接部120與第一 終端108之間的第一導電臂104而定義，於第1圖中，饋入連接部120的實施，舉例來說，係為一同軸電纜(coaxial cable)124之一中央核心(central core)122之一接觸點(contact point)。然而，應理解的是，饋入連接部120也可以使用其他饋入排列(feed arrangements)的形式實施，例如習知技術中熟知的微帶(microstrip)饋入排列。
一接地連接部(ground connection)126較佳地設置在第二導電臂106上，藉以使天線100接地。一第二電氣長度可以沿著接地連接部126與第二終端110之間的第二導電臂106而定義，於第1圖中，接地連接部126的實施，舉例來說，係為同軸電纜124之一接地金屬屏蔽(grounded metallic shield)之一接觸點。然而，應理解的是，接地連接部126也可以使用其他的形式實施且不限制為由同軸電纜之接地導體所形成。
從上述描述可輕易地得知天線100包括至少兩輻射臂(radiative arm)，於本實施例為第一輻射臂104及第二輻射臂106，其中一者被饋入，而另一者被接地。於此一方面，天線100有點類似習知包括兩雙極臂(dipole arm)的偶極天線(dipole antenna)。然而，習知偶極天線之雙極臂的末端之兼具有很大的空隙，其目的在於避免偶極輻射效率(dipole radiating efficiency)的衰減(degradation)，而本發明之天線100中，輻射臂104及106之終端108與110之間係為微小空隙，以使兩者之間的電容間隔112產生電容耦合(capacitive coupling)。
天線100在運作時，第一及第二導電臂104與106之第一及第二電氣長度所產生的電感至少有一部分會被極為靠近的第一及第二終端108與110所產生的電容所消除。由於臂的長度、天線電容、臂104與106之末端的空隙，因此天線100輻射的共振頻率至少為天線電感的函數(function)，天線100的共振頻率因此至少依照電容間隔112的寬度與第一及第二導電臂104與106之第一及第二電氣長度而定。藉由調整這些參數可以調整天線100的共振頻率。因此天線100可以描述為具有雙調整機制 (dual-tuning mechanism)，藉此可以透過修改導電臂104與106之第一及第二電氣長度及修改導電臂104與106之終端108與110兩者之間電容耦合的強度來修改共振頻率，習知偶極天線並無上述雙調整機制且天線共振僅依照雙極臂的長度而定，本發明在調整天線100時增加了更大程度的自由。
此外，導電臂104與106之終端108與110之間的微小空隙使得天線能更加小型化，而習知天線中，導電臂彼此之間較佳地具有一最大距離以維持輻射效率。再者，終端108與110的微小空隙會導致在電容間隔112的範圍中建立高度侷限(highly localized)的電磁場，因此集中天線100的近場電磁能量(near-field electromagnetic energy)，並藉此降低天線100之輻射場型(radiation pattern)上相鄰導電結構不想要的影響。
本發明已發現天線100最佳操作是在電容間隔112的寬度大約為1/100λ與1/10λ之間，其中λ為對應天線100之共振頻率的波長。應理解的是，較佳而言，電容間隔112即使做得很小，也不要整個從天線100中消除，以使天線100包括至少兩可描繪的輻射臂(delineable radiative arm)，而其終端108與110不會形成迴路天線結構(loop antenna structure)。
此外，本發明已發現天線100最佳操作是在第一饋入導電臂104的第一電氣長度略小於第二接地導電臂106的第二電氣長度。第一及第二導電臂104與106的電氣長度偏移量(offset in electrical length)可以很細微，例如大約1/10λ，或者較大，例如大約1/3λ，或者為其它任意值。
此外，本發明已發現天線100最佳操作是在沿著該組導電臂102之一總電氣長度，即第一及第二終端108與110之間，係大約小於或等於對應天線之共振頻率的波長的一半。因此天線100為一小型電氣天線且可以輕易地以緊密的結構併入各種無線裝置。
為了使沿著接地金屬屏蔽128不想要的電流最小化以保持天線100的電氣性能，一平衡至不平衡轉換器(balun)結構140較佳地耦合至且與第一及第二導電臂104與106一體成型(integrally formed)。在第1圖中，平衡 至不平衡轉換器結構140的區域係以陰影範圍(hatched region)表示，應理解的是，與平衡至不平衡轉換器結構140作電性操作之天線100的一部分可以不需要精確地與陰影範圍的邊界相對應，陰影範圍的區域通常僅為典型及示例性之用。
平衡至不平衡轉換器結構140可以形成以與第一及第二導電臂104與106交界，並可以輕易地耦合至饋入連接部120與接地連接部126，並因此耦合至第一及第二導電臂104與106。如同對第1圖中平衡至不平衡轉換器結構140、第一及第二導電臂104與106之相對位置的瞭解，平衡至不平衡轉換器結構140可以包括天線100之一分離部，其不與第一及第二導電臂104與106重疊，因此在天線100中並非作為一輻射元件(radiating element)。或者，將於第5圖例示，平衡至不平衡轉換器結構140或其等效可以部分地與第一及第二導電臂104與106之至少一者重疊，因此除了主要阻抗匹配功能外，也可以具有次要的輻射功能。
較佳而言，天線100在操作時，第一及第二導電臂104與106線性地極化輻射(linearly polarized radiation)並在遠場範圍(far-field)輻射。天線100可以在大範圍的輻射頻率中，例如300MHz(Mega Hertz)至80GHz(Giga Hertz)以一單頻帶(single-band)天線的形式操作。在沿著該組導電臂102之總電氣長度，即第一及第二終端108與110之間，大約等於1/2λ時，第一導電臂104之第一電氣長度的範圍可以在0.1λ至0.2λ之間，第二導電臂106之第二電氣長度的範圍可以在0.3λ至0.4λ之間。然而，應理解的是這些電氣特性僅為示例且可以根據電容間隔112的大小輕易地調整，以達成想要的天線調整。
天線100可以形成為一單一的(uniform)金屬元件或可以形成為一導電材料印刷(conductive material printed)、薄板(plated)或沉積(deposited)在一介電基板(dielectric substrate)上，例如印刷電路板基材(printed circuit board substrate)。根據本發明較佳實施例所建構實施之天線可以另外包括裝設部件(mounting features)以便整合在一無線裝置中，將於第3圖詳 述。根據本發明較佳實施例所建構實施之天線可以裝設在一專用介電載體(dedicated dielectric carrier)上以整合在一無線裝置中，或者可以適用於裝設在一金屬機殼(metal chassis)上或其它無線裝置預存在的導電表面。
天線100可以具有二維(two-dimensional；2D)結構並可以配置為一平面、板狀元件。或者，天線100可以配置為三維(three-dimensional；3D)結構，如同本發明第2A-2C圖所示之替代的較佳實施例，於第2A-2C圖中，天線100可以彎折(folded)以形成天線200，天線200除了是摺疊狀而形成三維天線元件之外，其它相關方面類似於天線100。天線200可以包括一第一導電臂204以及一第二導電臂206，其分別具有一第一終端208以及與第一終端208具有一微小空隙之一第二終端210，第一終端208及第二終端210之間由一微小的電容間隔212所分隔開。天線200可以進一步包括一同軸電纜224所形成之一饋入連接部220、一接地連接部226以及一平衡至不平衡轉換器範圍240連接其中。如第2A圖所示，與電容間隔112的寬度相比，在第一導電臂204之第一終端208範圍的末端250係可以彎折以增加電容間隔212之寬度，因此與天線100之共振頻率相比，天線200能調整共振頻率。當電容間隔形成在非共平面之終端之間時，如電容間隔212所示的例子，電容間隔的寬度可以定義為終端之末端之間的最短直線位移(shortest straight line displacement)。
另外，或者如第2B及2C圖所示，第二導電臂206的一部分及平衡至不平衡轉換器結構範圍240的一部分可以彎折以形成三維天線元件，三維元件可以裝設在一導電結構上，如第2C圖所示之導電片(conductive sheet)260，導電片260可以包括一孔洞262，同軸電纜224可以穿過該孔洞262。應理解的是，如第1-2C圖所示之各種結構的天線100與200僅為示例之用，其它各種二維或三維結構，包括單平面或多平面中具有一或多個銳角及/或鈍角彎折的結構也是可行的且為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知。
進一步應理解的是，雖然第1-2C圖實施例之天線100與200係顯示為包括具有均勻厚度及組成之一線性部，本發明較佳實施例的天線可以包括厚度具有變化的非線性部，例如如第3圖所示之三維的天線300。
如第3圖所示，天線300可以包括一第一導電臂304以及一第二導電臂306，其分別具有一第一終端308以及與第一終端308之間具有一微小空隙之一第二終端310，第一終端308及第二終端310之間由一微小的電容間隔312所分隔開。天線300可以進一步包括一同軸電纜324之一內部導體所形成之一饋入連接部320、同軸電纜324之一外部導電屏蔽(outer conductive shield)所形成之一接地連接部326以及一平衡至不平衡轉換器結構範圍340橋接其中(bridging therebetween)。
天線300可以透過彎折第一終端308以及彎折第二導電臂306的一部分以形成共平面，藉以將天線300配置為三維元件，該共平面是垂直於平衡至不平衡轉換器結構範圍340所定義的平面。第一導電臂304可以包括一非線性頸部(non-linear neck portion)350，在該非線性頸部上350可以設有饋入連接部320。類似地，第二導電臂306可以包括一加寬扇形角部(widened scalloped corner portion)352，其中形成有一裝設孔354。天線300可以進一步包括另外的突出部件(protruding features)356以供天線300裝設在一主機裝置中。
應理解的是，包括各種非線性或非均勻部的天線300於相關方面類似於天線100與200，且其運作可以根據天線100與200的運作。進一步應理解的是，雖然包括非線性或非均勻部係以三維的天線300為圖示，本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以根據天線的設計需求，輕易地修改二維的天線100及/或三維的天線200為包括類似的非線性或非均勻部。
請參閱第4圖，其為根據本發明另一較佳實施例所建構實施之一天線的簡化示意圖。
如第4圖所示，所提供之天線400包括至少一組導電臂，於本 實施例中包括一第一組低頻帶導電臂402以及一第二組高頻帶導電臂403。第一組低頻帶導電臂402可以包括一第一低頻帶導電臂404以及一第二低頻帶導電臂405。第二組高頻帶導電臂403可以包括一第三高頻帶導電臂406以及一第四高頻帶導電臂407。
第一及第二組低頻帶及高頻帶導電臂402與403可以形成一連續而整體的導電結構，該第一組低頻帶導電結構402可以具有位於第一低頻帶導電臂404之一第一終端408的第一末端以及位於第二低頻帶導電臂405之一第二終端410的第二末端。第一及第二低頻帶導電臂404與405較佳係在具有一相關對應波長的低頻帶共振頻率而運作輻射。較佳而言，第一及第二低頻帶導電臂404與405之第一及第二終端408與410之間的微小空隙形成一電容間隔412。
第二組高頻帶導電結構403可以具有位於第三高頻帶導電臂406之一第三終端414的第三末端以及位於第四高頻帶導電臂407之一第四終端416的第四末端。較佳而言，第三及第四高頻帶導電臂406與407係物理地且電性地短於第一及第二低頻帶導電臂404與405，因此較佳係在具有一相關對應波長的高頻帶共振頻率而運作輻射。較佳而言，第三及第四高頻帶導電臂406與407之第三及第四終端414與416之間的微小空隙形成一電容間隔417。
第一組低頻帶導電臂402之第一及第二終端408與410之間的微小空隙及第二組高頻帶導電臂403之第三及第四終端414與416之間的微小空隙及其產生的低頻帶及高頻帶的電容間隔412與417是本發明較佳實施例之優點及特徵，使天線能400極盡的小型化並提供第一組低頻帶及第二組高頻帶導電臂402與403之共振頻率之，將於稍後詳述。
低頻帶的電容間隔412的形成可以藉由以相互靠近的結構來彎曲第一及第二低頻帶導電臂404與405而達成。類似地，高頻帶的電容間隔417的形成可以藉由以相互靠近的結構來彎曲第三及第四高頻帶導電臂 406與407而達成。或者，可以僅彎曲第一及第二低頻帶導電臂404與405之其中一者及僅彎曲第三及第四高頻帶導電臂406與407之其中一者以使該其中一者之終端靠近對應導電臂之終端。應理解的是，第一至第四導電臂404、405、406與407之至少一者可以根據天線400之主機裝置的設計需求而包括多個彎曲且可以包括蜿蜒及/或有角度的彎曲。
應理解的是，雖然基於清楚描述的目的，第一組及第二組導電臂402與403於此已作區分，但是第一組低頻帶導電臂402及第二組高頻帶導電臂403可以部分地重疊。因此第一低頻帶導電臂404及第三高頻帶導電臂406可以共用範圍418的一部分，第二低頻帶導電臂405及第四高頻帶導電臂407可以共用範圍419的一部分。
一饋入連接部420較佳地設置在第一及第三導電臂404與406上的範圍418內，藉此饋入天線400。一第一電氣長度可以沿著饋入連接部420與第一終端408之間的第一導電臂404而定義。一接地連接部426較佳地設置在第二及第四導電臂405與407上的範圍419內，藉此使天線400接地。一第二電氣長度可以沿著接地連接部426與第二終端410之間的第二導電臂405而定義。相對地，一第三電氣長度可以沿著饋入連接部420與第三終端414之間的第三導電臂406而定義，一第四電氣長度可以沿著接地連接部426與第四終端416之間的第四導電臂407而定義。
從上述描述應理解除了天線400包括兩組輻射臂402與403，而天線100包括一組輻射臂102之外，天線400與天線100在有關方面類似。因此，天線400可以運作為一雙頻帶天線(dual-band antenna)，其在低頻帶及高頻帶輻射，而天線100較佳地運作為單頻帶天線(single band antenna)。饋入及接地連接部420與426可以實施為一同軸電纜之一內部導體及一外部導體或其它饋入及接地連接部，例如習知技術中熟知的微帶連接(microstrip connections)。
從上述描述可以輕易地得知天線400包括兩組輻射臂，於本 實施例中包括第一組低頻帶輻射臂402及第二組高頻帶輻射臂403。每一組臂402與403各包括饋入臂404與406及另一對應的接地臂405與407。在此方面，天線400之每一組輻射臂402與403有點類似習知包括兩雙極臂的偶極天線。然而，習知偶極天線之雙極臂的末端之間具有很大的間隔，其目的在於避免偶極輻射效率的衰減，而本發明之天線400中，第一組低頻帶輻射臂402之終端408與410之間及第二組高頻帶輻射臂403之終端414與416之間分別具有微小空隙，以使電容間隔412與417產生電容耦合。
天線400在運作時，第一及第二低頻帶導電臂404與405之第一及第二電氣長度所產生的電感至少有一部分會被極為靠近的第一及第二終端408與410所產生的電容所消除。由於低頻帶的臂的長度、天線電容、臂404與405之末端的空隙，因此天線400輻射的低頻帶共振頻率至少為天線電感的函數。
天線400的低頻帶共振頻率因此至少依照電容間隔412的寬度與第一及第二導電臂404與405之第一及第二電氣長度而定。藉由調整這些參數可以調整天線400的低頻帶共振頻率。因此天線400可以描述為具有低頻帶雙調整機制，藉此可以透過修改導電臂404與405之電氣長度及修改導電臂404與405之終端408與410之間電容耦合的強度來修改共振頻率，習知偶極天線並無上述雙調整機制且天線共振僅依照雙極臂長度而定，本發明在調整天線400時增加了更大程度的自由。
類似地，第三及第四高頻帶導電臂406與407之第三及第四電氣長度所產生的電感至少有一部分會被極為靠近的第三及第四終端414與416所產生的電容所消除。由於高頻帶的臂的長度、天線電容、臂406與407之末端的空隙，因此天線400輻射的高頻帶共振頻率至少為天線電感的函數。
天線400的高頻帶共振頻率因此至少依照電容間隔417的寬度與第三及第四導電臂406與407之第三及第四電氣長度而定。藉由調整這 些參數可以調整天線400的高頻帶共振頻率。因此天線400可以描述為具有高頻帶雙調整機制，藉此可以透過修改導電臂406與407之電氣長度及修改導電臂406與407之終端414與416之間電容耦合的強度來修改共振頻率，習知偶極天線並無上述雙調整機制且天線共振僅依照雙極臂長度而定，本發明在調整天線400時增加了更大程度的自由。
此外，第一組及第二組導電臂402與403各別之終端408與410之間及終端414與416之間所具有的微小空隙使得天線400能小型化，而習知天線中，導電臂彼此之間較佳地具有一最大距離以維持輻射效率。再者，終端之間的微小空隙會導致在電容間隔412與417的範圍中建立高度侷限的電磁場，因此集中天線400的近場低頻帶及高頻帶電磁能量，並藉此降低天線400之輻射場型上相鄰導電結構不想要的影響。
本發明已發現天線400最佳操作是在電容間隔412與417的寬度大約為1/100λ與1/10λ之間，其中對於電容間隔412，λ為對應天線400之低頻帶共振頻率的波長，對於電容間隔417，λ為對應天線400之高頻帶共振頻率的波長。應理解的是，較佳而言，電容間隔412與417即使做得很小，電容間隔412與417也不要從天線400中消除，以使天線400的臂不會形成迴路天線結構。
此外，本發明已發現天線400最佳操作是在第一饋入低頻帶導電臂404的第一電氣長度略小於第二接地低頻帶導電臂405的第二電氣長度，且第三饋入高頻帶導電臂406的第三電氣長度略小於第四接地高頻帶導電臂407的第四電氣長度。第一及第二導電臂404與405的電氣長度偏移量以及第三及第四導電臂406與407的電氣長度偏移量可以很細微，例如大約1/10λ，或者較大，例如大約1/3λ，或者為其它任意值。
此外，本發明已發現天線400最佳操作是在沿著第一組導電臂402之一總電氣長度，即第一及第二終端408與410之間，係大約小於或等於對應天線之低頻帶共振頻率的波長的一半，以及沿著第二組導電臂403之 一總電氣長度，即第三及第四終端414與416之間，係大約小於或等於對應高頻帶共振頻率的波長的一半。因此天線400為一小型電氣天線且可以輕易地以緊密的結構併入各種無線裝置。
為了使天線400的電氣性能最佳化，一平衡至不平衡轉換器結構440較佳地耦合至且與第一組及第二組導電臂402與403一體成型。平衡至不平衡轉換器結構440的區域在第4圖中係以陰影範圍表示，應理解的是，與平衡至不平衡轉換器結構440作電性操作之天線400的一部分可以不需要精確地與陰影範圍的邊界相對應，陰影範圍的區域通常僅為典型及示例性之用。
平衡至不平衡轉換器結構440可以形成以與饋入連接部420及接地連接部426交界，並可以輕易地與其連接。如同對第4圖中平衡至不平衡轉換器結構440、第一組及第二組導電臂402與403之相對位置的理解，平衡至不平衡轉換器結構440可以包括天線400之一分離部，其不與第一組及第二組導電臂402與403重疊，因此在天線400中並非作為一輻射元件。
或者，如第5圖所示之一較佳實施例的天線，平衡至不平衡轉換器結構440可以部分地與導電臂404、405、406與407之其中一者重疊，因此除了主要阻抗匹配功能外，也可以具有次要的輻射功能。
請參閱第5圖，其為根據本發明又一較佳實施例所建構實施之一天線的簡化示意圖。
如第5圖所示，所提供之天線5大致在相關方面與天線400類似且包括一第一組低頻帶導電臂502以及一第二組高頻帶導電臂503，第一組低頻帶導電臂502包括一第一低頻帶導電臂504以及一第二低頻帶導電臂505，第二組高頻帶導電臂503包括一第三高頻帶導電臂506以及一第四高頻帶導電臂507。本較佳實施例之天線500的有利特徵是第四高頻帶導電臂507係整合至天線之平衡至不平衡轉換器結構，將於稍後詳述，而天線400之平衡至不平衡轉換器結構440係未與天線的臂重疊且相對形成一分離部。
第一低頻帶導電臂504之一第一終端508可以位於接近第二低頻帶導電臂505之一第二終端510之處，以在兩者之間形成一低頻帶的電容間隔512。第三高頻帶導電臂506之一第三終端514可以位於接近第四高頻帶導電臂507，以在兩者之間形成一高頻帶的電容間隔517。
天線500較佳地由一饋入連接部520饋入，且由一接地連接部526接地。天線500的阻抗係透過包括一平衡至不平衡轉換器540來改善，平衡至不平衡轉換器540較佳地係與高頻帶導電臂507的一部分一體成型。因此，與高頻帶電容間隔417係定義在高頻帶導電臂406與407之開端式(open-ended)的終端之間的天線400相比，天線500的高頻帶電容間隔517係定義在高頻帶導電臂506之開端式的終端514及整合至平衡至不平衡轉換器540之部分導電臂507之間。天線500的其它特徵及優點可參閱關於天線400的描述。
較佳而言，天線400與500在運作時，第一組及第二組低頻帶及高頻帶導電臂402與403、502與503線性地極化輻射並在遠場範圍傳送。天線400與500可以在大範圍的輻射頻率中，例如300MHz-80GHz，以雙頻帶天線的形式操作。應理解的是，雖然圖示之天線400與500係配置為二維元件，該等天線可以根據天線主機裝置的設計需求而輕易地彎折以配置為三維元件。
為了增加天線400與500覆蓋的頻帶的數量，該等天線可以修改成包括額外多組具有各種電氣及物理長度的輻射臂，因此能在各種頻帶運作。舉例來說，如第6圖所示之天線600，天線500可以修改成包括另一組高頻帶輻射臂602，其包括一對具有微小間隙的終端的輻射臂，以於終端之間形成另一電容間隔604，因此與天線500相比，天線600提供另一高頻帶共振，該另一高頻帶共振較佳地與天線500之低頻帶與高頻帶共振具有一偏移量(offset)。
雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本 發明，本發明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，當可作各種之更動與潤飾，因此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。
100‧‧‧天線
102‧‧‧導電臂
104‧‧‧第一導電臂
106‧‧‧第二導電臂
108‧‧‧第一終端
110‧‧‧第二終端
112‧‧‧電容間隔
114‧‧‧正交彎曲
120‧‧‧饋入連接部
122‧‧‧中央核心
124‧‧‧同軸電纜
126‧‧‧接地連接部
128‧‧‧接地金屬屏蔽
140‧‧‧平衡至不平衡轉換器結構

Claims (22)

  1. 一種天線，包括：至少一組導電臂，其係在一共振頻率輻射，該至少一組導電臂包括具有一第一終端之一第一導電臂以及具有一第二終端之一第二導電臂，該第一及該第二終端之間具有一微小空隙以使兩者之間形成一電容間隔，該電容間隔具有一寬度；一饋入連接部，位於該第一導電臂上，沿著該饋入連接部及該第一終端之間之該第一導電臂定義為一第一電氣長度；一接地連接部，位於該第二導電臂上，沿著該接地連接部及該第二終端之間之該第二導電臂定義為一第二電氣長度，該共振頻率至少依照該電容間隔之該寬度及依照該第一及該第二電氣長度而定，沿著該第一及該第二終端之間之該組導電臂之一總電氣長度係小於或等於對應該共振頻率之一波長的一半；以及一平衡至不平衡轉換器，耦合至該第一及該第二導電臂。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之天線，其中該至少一組導電臂包括一組導電臂。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之天線，其中該至少一組導電臂及該平衡至不平衡轉換器包括一整體(unitary)導電元件。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之天線，其中該饋入連接部包括一同軸電纜之一內部導體。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述之天線，其中該接地連接部包括該同軸電纜之一外部導體屏蔽。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之天線，其中該電容間隔之該寬度係大於或等於該波長的1/100。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述之天線，其中該電容間隔之該寬度係小於或等於該波長的1/10。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述之天線，其中該第一電氣長度係小於該第二電氣長度。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述之天線，其中該平衡至不平衡轉換器係直接耦合至該饋入連接部及該接地連接部。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述之天線，其中該平衡至不平衡轉換器係與該第一導電臂及該第二導電臂一體成型。
  11. 根據申請專利範圍第9項所述之天線，其中該平衡至不平衡轉換器係未與該第一導電臂及該第二導電臂重疊。
  12. 根據申請專利範圍第9項所述之天線，其中該平衡至不平衡轉換器係部分地與該第一導電臂及該第二導電臂之至少一者重疊。
  13. 根據申請專利範圍第1項所述之天線，其具有一二維結構。
  14. 根據申請專利範圍第1項所述之天線，其具有一三維結構。
  15. 根據申請專利範圍第1項所述之天線，其中該第一導電臂及該第二導電臂之每一者各包括具有均勻厚度(uniform thickness)的線性部(linear portions)。
  16. 根據申請專利範圍第1項所述之天線，其中該第一導電臂及該第二導電臂之至少一者包括至少一非線性部(non-linear portion)。
  17. 根據申請專利範圍第1項所述之天線，其中該至少一組導電臂包括一第一組導電臂以及一第二組導電臂。
  18. 根據申請專利範圍第17項所述之天線，其中該第一組導電臂係在一低頻帶共振頻率輻射，該第二組導電臂係在一高頻帶共振頻率輻射。
  19. 根據申請專利範圍第17項所述之天線，其中該第一組導電臂及該第二組導電臂之至少一者係部分地與該平衡至不平衡轉換器重疊。
  20. 根據申請專利範圍第18項所述之天線，進一步包括在另一頻帶輻射之一第三組導電臂，該另一頻帶係與該低頻帶共振頻率及該高頻帶共振頻率具有一偏移量(offset)。
  21. 根據申請專利範圍第1項所述之天線，其包括一導電材料形成在一介電基板(dielectric substrate)上。
  22. 根據申請專利範圍第1項所述之天線，進一步包括用於將該天線裝設於一主機無線裝置的部件。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3314697B1 (en) * 2015-11-10 2021-04-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Dual band slot antenna
CN108288750B (zh) * 2017-01-10 2021-10-22 摩托罗拉移动有限责任公司 具有至少部分横跨在臂的开口端之间的间隙的馈线导体的天线系统
TWI629836B (zh) * 2017-01-11 2018-07-11 智易科技股份有限公司 雙頻偶極天線與電子系統
CN112042057B (zh) * 2018-04-13 2023-05-30 株式会社村田制作所 天线装置
CN113366700A (zh) * 2019-02-01 2021-09-07 株式会社村田制作所 天线模块和搭载有天线模块的通信装置
US11909090B2 (en) * 2019-09-30 2024-02-20 Parsec Technologies, Inc. Antenna system
US11283149B2 (en) 2019-09-30 2022-03-22 Parsec Technologies, Inc. Antenna system
CN112909505B (zh) * 2019-12-27 2022-04-12 华为技术有限公司 一种天线及电子设备
TWI731792B (zh) * 2020-09-23 2021-06-21 智易科技股份有限公司 具有雙頻天線的傳輸結構
CN111952724B (zh) * 2020-09-28 2022-11-08 西安电子科技大学 天线模组及电子设备
US20240128644A1 (en) * 2022-08-10 2024-04-18 Parsec Technologies, Inc. Antenna systems

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5867131A (en) * 1996-11-19 1999-02-02 International Business Machines Corporation Antenna for a mobile computer
US7053846B2 (en) * 2003-10-27 2006-05-30 Harris Corporation Spherical ring antenna
WO2009141817A2 (en) * 2008-05-19 2009-11-26 Galtronics Corporation Ltd. Conformable antenna
US8723750B2 (en) * 2009-09-14 2014-05-13 World Products, Inc. Optimized conformal-to-meter antennas
WO2011154954A2 (en) 2010-06-09 2011-12-15 Galtronics Corporation Ltd. Directive antenna with isolation feature
WO2013000069A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Sierra Wireless, Inc. Compact antenna system having folded dipole and/or monopole
TWI497831B (zh) * 2012-11-09 2015-08-21 Wistron Neweb Corp 偶極天線及射頻裝置
US9385433B2 (en) * 2013-01-30 2016-07-05 Galtronics Corporation, Ltd. Multiband hybrid antenna

Also Published As

Publication number Publication date
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US20150102974A1 (en) 2015-04-16
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WO2015056261A1 (en) 2015-04-23

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