TW201724657A - 天線裝置及其天線 - Google Patents

Abstract

本發明的天線包括一主輻射體。主輻射體包括一直角彎折部及一延伸部。延伸部延伸自直角彎折部的內側，且延伸部的圖案係呈直角三角形。延伸部的兩邊係連接直角彎折部的內側。如此，本發明係可藉由延伸部的設置，而使輻射電流得以分佈均勻。

Description

天線裝置及其天線

本發明係與天線有關，特別是指一種用於電路板厚度介於1.4-1.6公厘的天線裝置及其天線。

天線設計時對於天線輻射原理需考量的因素眾多，例如，邊際效應、等效長度、共振頻率及等效寬度等，以邊際效應(Fringing Effect)為例，因為平板天線的長度及寬度是有限地長度，所以，平板天線的金屬邊緣會形成邊際場的現象，這個現象就稱為邊際效應，邊際效應最終會影響平板天線的共振頻率。

電場的邊際效應使平板天線的電性長度及寬度會大於實際平板天線的長度及寬度，其中，電場會受到天線寬度、電路板厚度及電路板的介電係數影響。若天線寬度與電路板厚度的比值遠小於1，則邊際效應的影響就會降低。

在考量邊際效應的因素，相同圖案的天線應用於厚度1公厘以下的電路板及應用於厚度1.4公厘以上的電路板就會產生不同的結果。具體來說，針對厚度1公厘以下的電路板設計的天線，直接將天線(天線尺寸固定，即天線寬度固定)轉用至厚度1.4公厘以上電路板時，在邊際效應因素下，電路板厚度及電路板的介電係數就已改變，因此，轉用在厚度1.4公厘電路板上的天線將無法達成在1公厘電路板上的天線效率，甚至共振頻率也會偏移，最終使得轉用的天線無法被應用。

有鑑於上述缺失，本發明的目的在於提供一種天線裝置及其天線，以使輻射電流分佈均勻來提高天線效率。

為達成上述目的，本發明提供一種天線，其包括一主輻射 體。主輻射體包括一直角彎折部及一延伸部。延伸部延伸自直角彎折部的內側，且延伸部的圖案係呈直角三角形。延伸部的兩條直角邊係連接直角彎折部的內側。如此，本發明係可藉由延伸部的設置，而使輻射電流得以分佈均勻。

又，本發明的另一目的是提供一種天線裝置及其天線，以使天線適用於厚度1.4-1.8公厘的電路板。

為達成上述目的，本發明還提供一種天線裝置，其包括一電路板及一天線。電路板具有一頂面及一底面。頂面及底面之間的厚度介於1.4至1.8公厘。天線係形成於電路板的頂面，且包括一主輻射體。主輻射體包括一直角彎折部及一延伸部。延伸部延伸自直角彎折部的內側，且延伸部的圖案係呈直角三角形。延伸部的兩直角邊係連接角直彎折部的內側。

有關本發明所提供之天線裝置及其天線的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

10、30、50‧‧‧天線裝置

11、31、51‧‧‧電路板

111‧‧‧頂面

113‧‧‧底面

115‧‧‧前邊

116‧‧‧後邊

117‧‧‧左側邊

118‧‧‧右側邊

13、33、53‧‧‧天線

131‧‧‧主輻射體

1311‧‧‧直角彎折部

1313、3313、5313‧‧‧延伸部

1315‧‧‧第一連接段

1316‧‧‧第二連接段

1317‧‧‧第三連接段

1318‧‧‧第四連接段

1319‧‧‧第五連接段

133‧‧‧第一短路導體

135‧‧‧第二短路導體

137‧‧‧饋入導體

1371‧‧‧饋入電源

H‧‧‧厚度

L1、L2‧‧‧長度

第1圖是本發明的天線裝置的第一實施例的示意圖。

第2圖是第1圖的俯視圖。

第3圖是本發明的天線裝置的第二實施例的示意圖。

第4圖是本發明的天線裝置的第三實施例的示意圖。

以下，茲配合各圖式列舉對應之較佳實施例來對本發明的天線裝置及其天線的組成構件及達成功效來說明。然各圖式中天線裝置及其天線的構件、尺寸及外觀僅用來說明本發明的技術特徵，而非對本發明構成限制。

如第1及2圖所示，該圖是本發明的天線裝置10的第一實施例的示意圖。本發明的天線裝置10包括一電路板11及一天線13。電路 板11具有一頂面111、一底面113、一前邊115、一後邊116、一左側邊117及一右側邊118。頂面111及底面113之間的厚度H介於1.4至1.8公厘。天線13形成於電路板的頂面111，且包括一主輻射體131。主輻射體131包括一直角彎折部1311、一延伸部1313、一第一連接段1315、一第二連接段1316、一第三連接段1317、一第四連接段1318及一第五連接段1319。延伸部1313延伸自直角彎折部1311的內側，且延伸部1313的圖案係呈直角三角形。直角彎折部1311的內側於圖中係以虛線表示，但實際上虛線是不存在，又直角彎折部1311的內側是指90度夾角的地方，換言之，虛線構成的夾角是90度。延伸部1313中與直角相鄰的兩條直角邊連接直角彎折部1311的內側。簡言之，直角彎折部1311及延伸部1313係一體成型的金屬導體。

其中，第一及第二連接段1315、1316係分別延伸自直角彎折部1311兩端，第一連接段1315係鄰近電路板11的右側邊118且平行，第二連接段1316係與電路板11的前邊115平行。第四連接段1318緊鄰電路板11的左側邊117，且與左側邊117平行。第三連接段1317係自第二連接段1316的終端延伸至第四連接段1318的底端，第三連接段1317的線寬係大於第二連接段1316的線寬。第五連接段1319係自第四連接段1318的頂端向電路板11的右側邊118延伸，第五連接段1319的終端係緊鄰電路板11的右側邊118。第五連接段1319係與電路板11的前邊115平行，且與第二連接段1316及第三連接段1317也是平行關係。由於主輻射體131的第一至第五連接段1315-1319可以是其他形狀及配置，因此主輻射體131的形狀及組成係不以本實施例所繪為限。

本發明的天線13還包括一第一短路導體133、一第二短路導體135及一饋入導體137。第一短路導體133自第一連接段1315的一端向右延伸，且垂直於第一連接段1315。第二短路導體135延伸自第一短路導體133一端，且垂直於第一短路導體133，並與電路板11的右側邊118平行。其中，第一短路導體133、第二短路導體135及主輻射體131是一體成型的金屬導體。饋入導體137係自第一連接段1315的該端向左延伸，且正對第一短路導體133。饋入導體137有一饋入電源1371。如此，饋入電源1371的電流流過饋入導體137及第一連接段1315的方向會與第二短路導體 135的電流流出方向呈垂直關係。其中，上述的方向上、下、左及右係隨天線裝置擺放角度而有差異，因此，方向係不以上述所述為限。

於此實施例中，延伸部1313的兩邊的長度L1、L2是等長的，且長度介於0.5至1.2公厘，換言之，延伸部1313是等腰三角形。圖中，長度L1、L2是利用邊界線來做為尺寸線，以指示長度L1、L2的兩端；因此，邊界線不是天線13的輪廓。

如此，本發明的天線13可藉由延伸部1313來使輻射電流的分佈均勻，從而獲得天線13效率提升。

如第3及4圖所示，這兩圖分別是本發明的天線裝置30、50的第二及三實施例的示意圖。第二及三實施例中天線裝置分別包括一電路板31、51及一天線33、53。電路板31、51的厚度及條件係與第一實施例相同，於此不再贅述。天線33、53結構大致也與第一實施例相同，故不贅述相同部分。天線33、53不同的地方在於，天線33、53的延伸部3313、5313的兩邊長度L1、L2不等長，形成直角三角形，兩邊的長度L1、L2分別是介於0.5至1.2公厘。

以上，說明了本發明的天線的三種結構，但實務上，天線的延伸部也可以是其他的尺寸及形狀，故不以本發明提出的三種結構為限。隨後，說明本發明的天線的設計原理及達成的功效。

本發明是以電路板的介電係數等於4.2，及厚度1.6公厘的電路板為設計基準。當改採電路板的介電係數等於4.2，及厚度0.6公厘的電路板來設計與前述設計基準相同條件的天線時，厚度0.6公厘的電路板需另考量厚度1公厘空氣的介電係數(空氣的介電係數為1)，因此，0.6公厘的電路板與1公厘空氣所得到的介電係數係小於4.2，其中，介電係數的演算方式已為本領域所週知，故不贅述。

所以，若將介電係數小於4.2的數值代入公式(1)，公式(1)的C代表光速(speed of light)、ε ₀代表介電係數(permittivity of free space)、μ ₀代表導磁係數(permeability)，由於介電係數變小，因此將使得光速增加，隨後將光速代入公式(2)，公式(2)的代表f共振頻率(resonant frequency)、λ代表波長(wavelength)，即可發現共振頻率發生偏 移。

f=C/λ 公式(2)

其中，導磁係數與天線的輻射電流有關，因此，本發明的天線於主輻射體的直角彎折部內側增加延伸部的三角形結構，而使輻射電流分佈均勻進而改變邊際效應(Fringing Effect)，讓共振頻往高頻移動並使天線效率提升，如此本發明的天線係可有效應用於厚度1.4-1.8公厘的電路板。

上述各實施例中，天線的共振頻率是以2.4G為例，但實務中共振頻率也可以是其他頻段，故不以2.4G為限。此外，本發明的天線可有效讓位在直角彎折部上的輻射電流分佈更為均勻，因此，本發明的天線係不限於配置在電路板上。

最後，再次強調，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

10‧‧‧天線裝置

11‧‧‧電路板

111‧‧‧頂面

113‧‧‧底面

115‧‧‧前邊

116‧‧‧後邊

117‧‧‧左側邊

118‧‧‧右側邊

13‧‧‧天線

131‧‧‧主輻射體

1311‧‧‧直角彎折部

1313‧‧‧延伸部

1315‧‧‧第一連接段

1316‧‧‧第二連接段

1317‧‧‧第三連接段

1318‧‧‧第四連接段

1319‧‧‧第五連接段

133‧‧‧第一短路導體

135‧‧‧第二短路導體

137‧‧‧饋入導體

1371‧‧‧饋入電源

H‧‧‧厚度

L1、L2‧‧‧長度

Claims (10)

1. 一種天線，包括：一主輻射體，包括一直角彎折部及一延伸部，該延伸部延伸自該直角彎折部的內側，且該延伸部的圖案係呈直角三角形，該延伸部的兩條直角邊係連接該直角彎折部的內側。
2. 如申請專利範圍第1項所述的天線，其中，該延伸部的兩直角邊的長度分別是介於0.5公厘到1.2公厘之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述的天線，其中，該延伸部的兩直角邊係等長。
4. 如申請專利範圍第1項所述的天線，其中，該主輻射體還包括一第一連接段、一第二連接段、一第三連接段、一第四連接段及一第五連接段，該第一連接段及該第二連接段分別延伸自該直角彎折部的兩端，該第三連接段係自該第二連接段的終端延伸至該第四連接段的底端，該第五連接段係自該第四連接段的頂端向右延伸，該第五連接段與該第二連接段及該第三連接段平行。
5. 如申請專利範圍第4項所述的天線，還包括一第一短路導體、一第二短路導體及一饋入導體，該第一短路導體自該第一連接段的一端向右延伸，且垂直於該第一連接段，該第二短路導體係延伸自該第一短路導體的一端，且垂直於該第一短路導體，該饋入導體係自該第一連接段的該端向左延伸，且正對該第一短路導體。
6. 一種天線裝置，包括：一電路板，具有一頂面及一底面，該頂面及該底面之間的厚度介於1.4至1.8公厘；及一天線，係形成於該電路板的頂面，且包括一主輻射體，該主輻射體包括一直角彎折部及一延伸部，該延伸部延伸自該直角彎折部的內側，且該延伸部的圖案係直角三角形，該延伸部的兩直角邊係連接該直角彎折部 的內側。
7. 如申請專利範圍第6項所述的天線裝置，其中，該延伸部的兩直角邊的長度分別是介於0.5公厘到1.2公厘之間。
8. 如申請專利範圍第6項所述的天線裝置，其中，該延伸部的兩直角邊係等長。
9. 如申請專利範圍第6項所述的天線裝置，其中，該電路板包括一前邊、一後邊、一左側邊及一右側邊，該主輻射體還包括一第一連接段、一第二連接段、一第三連接段、一第四連接段及一第五連接段，該第一連接段及該第二連接段分別延伸自該直角彎折部的兩端，該第一連接段係與該電路板的右側邊平行，該第二連接段係與該電路板的前邊平行，該第四連接段緊鄰該電路板的左側邊，且與該左側邊平行，該第三連接段係自該第二連接段的終端延伸至該第四連接段的底端，該第五連接段係自該第四連接段的頂端向該電路板的右側邊延伸，該第五連接段的終端係緊鄰該電路板的右側邊。
10. 如申請專利範圍第9項所述的天線裝置，其中，該天線還包括一第一短路導體、一第二短路導體及一饋入導體，該第一短路導體自該第一連接段的一端向右延伸，且垂直於該第一連接段，該第二短路導體係延伸自該第一短路導體的一端，且垂直於該第一短路導體，該饋入導體係自該第一連接段的該端向左延伸，且正對該第一短路導體。