TW202023118A - 手指型天線 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種手指型天線，包括短路部、饋入部、開路部、接地部及共面波導。短路部具有第一端及第二端。饋入部具有第一端及第二端，其中饋入部的第一端耦接於短路部的第一端。開路部包括至少三天線元件，其中各天線元件包括第一端及第二端，各天線元件的第一端透過饋入部相互耦接。共面波導連接於短路部的第二端、饋入部的第二端及接地部。

Description

手指型天線

本發明是有關於一種天線結構，且特別是有關於一種手指型天線。

在天線設計中，一般會運用天線會在四分之一波長共振，同時也在二分之一波長共振的特性來達到雙頻或是多頻的天線設計。然而，用此種方式去設計具有多頻的寬頻天線常常會有匹配不足，或是天線特性不明顯的問題。因此，還需要在天線後面加上其他的元件來達到匹配，而此方式在設計上難度較高，特別是在高頻的部分。

有鑑於此，本發明提供一種手指型天線，其可用以解決上述技術問題。

本發明提供一種手指型天線，包括短路部、饋入部、開路部、接地部及共面波導。短路部具有第一端及第二端。饋入部具有第一端及第二端，其中饋入部的第一端耦接於短路部的第一端。開路部包括至少三天線元件，其中各天線元件包括第一端及第二端，各天線元件的第一端透過饋入部相互耦接。共面波導連接於短路部的第二端、饋入部的第二端及接地部。

在本發明之一實施例中，至少三天線元件包括第一天線元件、第二天線元件、第三天線元件及第四天線元件。第一天線元件的第一端耦接於饋入部的第一端。第二天線元件的第一端耦接於饋入部，且第二天線元件與第一天線元件相距一第一距離。第三天線元件的第一端耦接於饋入部，且第三天線元件與第二天線元件相距一第二距離。第四天線元件的第一端耦接於饋入部，且第四天線元件與第三天線元件相距一第三距離。

在本發明之一實施例中，第一距離介於0.1 mm~5 mm之間。

在本發明之一實施例中，第二距離介於0.1 mm~5 mm之間。

在本發明之一實施例中，第三距離介於0.1 mm~5 mm之間。

在本發明之一實施例中，第一天線元件運作於2.45 GHz的頻段，第二天線元件運作於5.15 GHz的頻段，第三天線元件運作於5.5 GHz的頻段，第四天線元件運作於5.75 GHz的頻段。

在本發明之一實施例中，各天線元件具有一線性結構。

在本發明之一實施例中，至少三天線元件的其中之一更包括一彎曲段。

在本發明之一實施例中，手指型天線印製於一印刷電路板上，且彎曲段因應於印刷電路板的邊緣而彎曲。

基於上述，透過開路部中運作於不同頻段的至少三個天線元件，本發明提出的手指型天線可同時具有多頻段及寬頻的特性，且其後面亦不需另外設置用於達到匹配的其他元件，因此易於設計。

為讓本發明的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。

請參照圖1，其是依據本發明之一實施例繪示的手指型天線結構示意圖。如圖1所示，手指型天線100包括短路部110、饋入部120、開路部130、接地部140及共面波導150。短路部110具有第一端及第二端。饋入部120具有第一端及第二端，其中饋入部120的第一端耦接於短路部110的第一端。共面波導150連接於短路部110的第二端、饋入部120的第二端及接地部140。

在本發明的實施例中，開路部130可包括至少三天線元件，其中各天線元件包括第一端及第二端，各天線元件的第一端透過饋入部120相互耦接。

以圖1為例，開路部130可包括第一天線元件131、第二天線元件132、第三天線元件133及第四天線元件134。在圖1中，第一天線元件131的第一端耦接於饋入部120的第一端。第二天線元件132的第一端耦接於饋入部120，且第二天線元件132與第一天線元件131相距一第一距離D1。第三天線元件133的第一端耦接於饋入部120，且第三天線元件133與第二天線元件132相距一第二距離D2。第四天線元件134的第一端耦接於饋入部120，且第四天線元件134與第三天線元件133相距一第三距離D3。

在本實施例中，第一天線元件131、第二天線元件132、第三天線元件133及第四天線元件134可分別為具有不同長度的線性結構。在本實施例中，透過調整第一天線元件131、第二天線元件132、第三天線元件133及第四天線元件134個別的長度，可讓第一天線元件運作於2.45 GHz，第二天線元件運作於5.15 GHz，第三天線元件運作於5.5 GHz，第四天線元件運作於5.75 GHz。如此一來，手指型天線100即可適於運作在例如IEEE 802.11a、802.11b、802.11g等無線網路標準下，但本發明可不限於此。

在其他實施例中，本領域具通常知識者亦可依據所需的頻段來調整圖1中各天線元件的長度。概略而言，由於天線元件會在1/4波長的長度共振，因此在決定天線元件工作的頻段之後，即可相應地推得所需的天線元件長度。

此外，在一實施例中，為了弭平第一天線元件131、第二天線元件132、第三天線元件133及第四天線元件134彼此之間的干擾，本發明更基於相關的實驗結果得出了合適的第一距離D1、第二距離D2及第三距離D3的數值範圍。在不同的實施例中，第一距離D1可介於0.1 mm~5 mm 之間，第二距離D2可介於0.1 mm~5 mm之間，而第三距離D3可介於0.1 mm~5 mm 之間。

請參照圖2，其是依據圖1繪示的返回損失圖。如圖1所示，當第一天線元件131、第二天線元件132、第三天線元件133及第四天線元件134分別運作於2.45GHz、5.15GHz、5.5GHz及5.75GHz的頻段時，所預估的返回損失圖（return loss）應會如圖2所示地具有2.4GHz及5GHz等兩個頻段。由圖2可看出，5GHz的寬頻將會由3個頻段共同組成，其分別對應於第二天線元件132、第三天線元件133及第四天線元件134。

由上可知，透過開路部130所包括的至少三天線元件，本發明提出的手指型天線可具有多頻（例如2.4GHz及5GHz）及寬頻的特性，且其後面不需另行設置用於達到匹配的電路元件，從而可降低實現上的困難度，並易於設計。

在本發明之一實施例中，手指型天線100可設置於一無線通訊裝置（例如手機、無線耳機等，但不限於此）內，用以收發相關的射頻信號。並且，在一實施例中，手指型天線100可直接印製於一印刷電路板（printed circuit board，PCB）上，藉以讓相關製造廠商不需再另行添購其他的天線，從而降低實現上成本。

詳細而言，在習知無線通訊裝置所使用的RF通訊模組中，其搭配的天線，大多都需另外花錢添購，並需再透過電路上的調整使天線元件的工作頻段符合RF通訊模組的需求。在此情況下，將因產生額外的開銷而使得實現的成本增加。

然而，由於本發明提出的手指型天線100可在生產時就印在PCB板上，如此便可不需額外添購天線元件，從而達到降低生產成本的效果。並且，也不需再透過電路上的調整來達到RF模組的需求。

在一實施例中，若所需的工作頻段較低，則可能使得相應的天線元件呈現較長的態樣，因而可能較不適於設置在例如無線耳機等具有相對較小體積的無線通訊裝置中。為此，本發明更相應地在圖1的基礎上提出了結構上的改善，以讓所提出的手指型天線能夠適用於較小體積的無線通訊裝置中。相關說明如下所示。

請參照圖3及圖4，其中圖3是依據圖1繪示的另一手指型天線結構示意圖，而圖4是基於圖3繪示的各頻段返回損失圖。在本實施例中，手指型天線300的架構大致與圖1中的手指型天線100相同。為便於說明，以下將假設手指型天線300的第一天線元件131、第二天線元件132、第三天線元件133及第四天線元件134分別運作於2.45GHz、5.15GHz、5.5GHz及5.75GHz的頻段，但本發明可不限於此。

由於第一天線元件131工作的頻段較低，因而會相應地具有較長的長度。在此情況下，相較於圖1，圖3中的第一天線元件131可額外設置有彎曲段131a。然而，從圖4可看出，即便圖3的第一天線元件131中存在彎曲段131a，手指型天線300仍能保持其多頻（例如，2.4GHz及5GHz）及寬頻的特性。換言之，本發明提出的手指型天線在設計上具備良好的彈性，從而更適於設置在體積較小的無線通訊裝置中。以下將輔以圖5作進一步說明。

請參照圖5，其是依據本發明之一實施例繪示的無線通訊裝置的PCB示意圖。在本實施例中，PCB 500例如可應用於無線耳機、手機等無線通訊裝置中，且PCB 500上可印製有圖3所示的手指型天線300。如圖5所示，為了配合無線通訊裝置的外殼態樣，PCB 500的邊緣可能會相應地設計為具有曲線段500a。然而，由於手指型天線300的第一天線元件131中存在彎曲段131a，因此，相較於圖1的手指型天線100，手指型天線300更適於設置在上述無線通訊裝置中。

並且，由先前實施例的教示可知，即便存在彎曲段131a，手指型天線300仍能保持其多頻（例如，2.4GHz及5GHz）及寬頻的特性。為佐證此論點，本發明另提供對於設置於PCB 500上的手指型天線300所量測的返回損失圖，如下圖6A及圖6B所示。

請參照圖6A，其是依據圖5繪示的各頻段返回損失圖。在圖6A中，右上角所標示的頻率例如是RF通訊模組在2.4GHz頻段中所採用的低、中、高等工作點（分別對應於編號1、2、3）。由圖6A可看出，這三個工作點皆落入所設計的頻寬中。

請參照圖6B，其是依據圖5繪示的各頻段返回損失圖。在圖6B中，右上角所標示的頻率例如是RF通訊模組在5GHz頻段中所採用的低、中、高等工作點（分別對應於編號1、2、3）。由圖6B可看出，這三個工作點同樣皆落入所設計的頻寬中。

由此可知，本發明提出的手指型天線除了具有多頻及寬頻的特性之外，還可視需求而設置有彎曲段，因而在設計上具備較佳的彈性。

綜上所述，透過開路部所包括的至少三天線元件，本發明提出的手指型天線可具有多頻（例如2.4GHz及5GHz）及寬頻的特性，且其後面不需另行設置用於達到匹配的電路元件，從而可降低實現上的困難度，並易於設計。

並且，由於本發明提出的手指型天線可在生產時就印在PCB板上，如此便可不需額外添購天線元件，從而達到降低生產成本的效果。並且，也不需再透過電路上的調整來達到RF模組的需求。

再者，本發明提出的手指型天線還可依據需求而適應性地設置有彎曲段，因而在設計上具備良好的彈性，從而更適於設置在體積較小的無線通訊裝置中。

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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、300:手指型天線110:短路部120:饋入部130:開路部131:第一天線元件131a:彎曲段132:第二天線元件133:第三天線元件134:第四天線元件140:接地部150:共面波導500:PCB500a:曲線段D1:第一距離D2:第二距離D3:第三距離

圖1是依據本發明之一實施例繪示的手指型天線結構示意圖。 圖2是依據圖1繪示的各頻段返回損失圖。 圖3是依據圖1繪示的另一手指型天線結構示意圖。 圖4是基於圖3繪示的各頻段返回損失圖。 圖5是依據本發明之一實施例繪示的無線通訊裝置的PCB示意圖。 圖6A是依據圖5繪示的各頻段返回損失圖。 圖6B是依據圖5繪示的各頻段返回損失圖。

100:手指型天線

110:短路部

120:饋入部

130:開路部

131:第一天線元件

132:第二天線元件

133:第三天線元件

134:第四天線元件

140:接地部

150:共面波導

D1:第一距離

D2:第二距離

D3:第三距離

Claims (9)

1. 一種手指型天線，包括： 一短路部，具有第一端及第二端； 一饋入部，具有第一端及第二端，其中該饋入部的第一端耦接於該短路部的第一端； 一開路部，包括至少三天線元件，其中各該天線元件包括第一端及第二端，各該天線元件的該第一端透過該饋入部相互耦接； 一接地部；以及 一共面波導，連接於該短路部的第二端、該饋入部的第二端及該接地部。
2. 如申請專利範圍第1項所述的手指型天線，其中該至少三天線元件包括： 一第一天線元件，其中該第一天線元件的第一端耦接於該饋入部的第一端； 一第二天線元件，其中該第二天線元件的第一端耦接於該饋入部，且該第二天線元件與該第一天線元件相距一第一距離； 一第三天線元件，其中該第三天線元件的第一端耦接於該饋入部，且該第三天線元件與該第二天線元件相距一第二距離；以及 一第四天線元件，其中該第四天線元件的第一端耦接於該饋入部，且該第四天線元件與該第三天線元件相距一第三距離。
3. 如申請專利範圍第2項所述的手指型天線，其中該第一距離介於0.1 mm~5 mm之間。
4. 如申請專利範圍第2項所述的手指型天線，其中該第二距離介於0.1 mm~5 mm之間。
5. 如申請專利範圍第2項所述的手指型天線，其中該第三距離介於0.1 mm~5 mm之間。
6. 如申請專利範圍第2項所述的手指型天線，其中該第一天線元件運作於2.45 GHz的頻段，該第二天線元件運作於5.15 GHz的頻段，該第三天線元件運作於5.5 GHz的頻段，該第四天線元件運作於5.75 GHz的頻段。
7. 如申請專利範圍第1項所述的手指型天線，其中各該天線元件具有一線性結構。
8. 如申請專利範圍第1項所述的手指型天線，其中該至少三天線元件的其中之一更包括一彎曲段。
9. 如申請專利範圍第8項所述的手指型天線，其中該手指型天線印製於一印刷電路板上，且該彎曲段因應於該印刷電路板的邊緣而彎曲。

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