TW202243425A - 天線結構及其製作、組裝與使用方法以及可移動設備 - Google Patents

天線結構及其製作、組裝與使用方法以及可移動設備 Download PDF

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山口泰一
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Abstract

本發明公開一種天線結構及其製作、組裝與使用方法以及可移動設備。天線結構的製作方法包括：透過一天線模擬軟體以得到一天線模擬資訊；依據天線模擬資訊，將一晶片天線與一金屬元件固定在一電路基板上，以得到一天線結構；以及，測試天線結構，以得到天線結構的一天線電性資訊以及一天線場型資訊。金屬元件相距晶片天線的距離不能大於λ/2，金屬元件的全長不能少於λ/8，且金屬元件相對於電路基板的高度不能少於λ/16。藉此，在天線結構所產生的一垂直極化場型的同一方位上，有使用金屬元件的天線結構所產生的一垂直極化增益會大於沒有使用金屬元件的天線結構所產生的一垂直極化增益。

Description

天線結構及其製作、組裝與使用方法以及可移動設備
本發明涉及一種天線結構，特別是涉及一種用於提升垂直極化增益的天線結構及其製作、組裝與使用方法，以及使用天線結構的可移動設備。
現有技術中，使用晶片天線的天線結構只能提供符合需求的水平極化場型（能夠提供較佳的水平極化增益），但是無法獨自提供符合需求的垂直極化場型（無法提供較佳的垂直極化增益），所以使用晶片天線的現有天線結構仍具有可改善空間。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種用於提升垂直極化增益的天線結構及其製作、組裝與使用方法以及可移動設備。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種天線結構的製作方法，其包括：透過一天線模擬軟體，評估一虛擬晶片天線以及一虛擬金屬元件兩者在一虛擬電路基板上的一最佳化位置以及評估虛擬金屬元件的一最佳化尺寸，以得到一天線模擬資訊；依據天線模擬資訊，將一晶片天線與一金屬元件固定在一電路基板上，以得到一天線結構；以及，測試天線結構，以得到天線結構的一天線電性資訊以及一天線場型資訊。其中，當天線結構使用於傳送無線訊號時的工作頻率的波長為λ時，金屬元件相距晶片天線的距離不能大於λ/2，金屬元件的全長不能少於λ/8，且金屬元件相對於電路基板的高度不能少於λ/16。其中，在天線結構所產生的一垂直極化場型的同一方位上，有使用金屬元件的天線結構所產生的一垂直極化增益大於沒有使用金屬元件的天線結構所產生的一垂直極化增益。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種用於提升垂直極化增益的天線結構，天線結構是透過天線結構的製作方法所製成。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種天線結構的組裝方法，其包括：提供一電路基板、一晶片天線以及一金屬元件；以及，將晶片天線與金屬元件固定在電路基板上，以形成一天線結構。其中，當天線結構使用於傳送無線訊號時的工作頻率的波長為λ時，金屬元件相距晶片天線的距離不能大於λ/2，金屬元件的全長不能少於λ/8，且金屬元件相對於電路基板的高度不能少於λ/16。其中，在天線結構所產生的一垂直極化場型的同一方位上，有使用金屬元件的天線結構所產生的一垂直極化增益大於沒有使用金屬元件的天線結構所產生的一垂直極化增益。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種用於提升垂直極化增益的天線結構，天線結構是透過天線結構的組裝方法所製成。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種天線結構的使用方法，其包括：提供一天線結構，天線結構包括一電路基板、設置在電路基板上的一晶片天線以及設置在電路基板上的一金屬元件；以及，透過金屬元件與晶片天線的相互配合，以使得天線結構產生一垂直極化場型。其中，當天線結構使用於傳送無線訊號時的工作頻率的波長為λ時，金屬元件相距晶片天線的距離不能大於λ/2，金屬元件的全長不能少於λ/8，且金屬元件相對於電路基板的高度不能少於λ/16。其中，在天線結構所產生的垂直極化場型的同一方位上，有使用金屬元件的天線結構所產生的一垂直極化增益大於沒有使用金屬元件的天線結構所產生的一垂直極化增益。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種用於提升垂直極化增益的天線結構，天線結構被應用於天線結構的使用方法。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種可移動設備，可移動設備使用一天線結構，天線結構包括一電路基板、設置在電路基板上的一晶片天線以及設置在電路基板上的一金屬元件。其中，當天線結構使用於傳送無線訊號時的工作頻率的波長為λ時，金屬元件相距晶片天線的距離不能大於λ/2，金屬元件的全長不能少於λ/8，且金屬元件相對於電路基板的高度不能少於λ/16。其中，在天線結構所產生的一垂直極化場型的同一方位上，有使用金屬元件的天線結構所產生的一垂直極化增益大於沒有使用金屬元件的天線結構所產生的一垂直極化增益。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的一種用於提升垂直極化增益的天線結構及其製作、組裝與使用方法以及可移動設備，其能通過“天線結構包括一電路基板、設置在電路基板上的一晶片天線以及設置在電路基板上的一金屬元件”以及“金屬元件相距晶片天線的距離不能大於λ/2，金屬元件的全長不能少於λ/8，且金屬元件相對於電路基板的高度不能少於λ/16”的技術方案，以使得在天線結構所產生的一垂直極化場型的同一方位上，有使用金屬元件的天線結構所產生的一垂直極化增益會大於沒有使用金屬元件的天線結構所產生的一垂直極化增益。
為使能進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“用於提升垂直極化增益的天線結構及其製作、組裝與使用方法以及可移動設備”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以實行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的圖式僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
[第一實施例]
參閱圖1以及圖5至圖16所示，本發明第一實施例提供一種天線結構的製作方法，其包括：首先，配合圖1以及圖5至圖7所示，透過一天線模擬軟體，評估一虛擬晶片天線以及一虛擬金屬元件兩者在一虛擬電路基板上的一最佳化位置以及評估虛擬金屬元件的一最佳化尺寸，以得到一天線模擬資訊（步驟S100），然後依據天線模擬資訊，將一晶片天線2與一金屬元件3固定在一電路基板1上，以得到一天線結構S（步驟S102）；接著，配合圖1以及圖8至圖16所示，測試天線結構S，以得到天線結構S的一天線電性資訊（如圖8至圖10所示）以及一天線場型資訊（如圖11至圖16所示）（步驟S104）。另外，本發明第一實施例進一步提供一種透過天線結構的製作方法所製作完成的天線結構S，以用於提升天線結構S的垂直極化增益。
參閱圖2以及圖5至圖16所示，本發明第一實施例提供一種天線結構的組裝方法，其包括：首先，如圖2所示，提供一電路基板1、一晶片天線2以及一金屬元件3（步驟S200）；接著，配合圖2以及圖5至圖7所示，將晶片天線2與金屬元件3固定在電路基板1上，以形成一天線結構S（步驟S202）。另外，本發明第一實施例進一步提供一種透過天線結構的組裝方法所製作完成的天線結構S，以用於提升天線結構S的垂直極化增益。
參閱圖3以及圖5至圖16所示，本發明第一實施例提供一種天線結構的使用方法，其包括：首先，配合圖3以及圖5至圖7所示，提供一天線結構S，天線結構S包括一電路基板1、設置在電路基板1上的一晶片天線2以及設置在電路基板1上的一金屬元件3（步驟S300）；接著，配合圖3以及圖11至圖16所示，透過金屬元件3與晶片天線2的相互配合，以使得天線結構S產生一垂直極化場型（步驟S302）。另外，本發明第一實施例進一步提供一種用於提升垂直極化增益的天線結構S，並且天線結構S被應用於天線結構的使用方法。
參閱圖4以及圖5至圖16所示，本發明第一實施例提供一種可移動設備M。可移動設備M使用一天線結構S，並且天線結構S包括一電路基板1、設置在電路基板1上的一晶片天線2以及設置在電路基板1上的一金屬元件3。舉例來說，可移動設備M可為任何一種的交通工具，例如車輛、船舶或者飛機。
值得注意的是，如圖6所示，當天線結構S使用於傳送無線訊號時的工作頻率的波長為λ時，金屬元件3相距晶片天線2的距離D（從晶片天線2的一側端到金屬元件3的一側端的一間隔距離）不能大於λ/2（或者要小於λ/2），金屬元件3的全長L（從金屬元件3的其中一末端延伸到金屬元件3的另外一末端的一延伸距離）不能少於λ/8（或者要大於λ/8），並且金屬元件3相對於電路基板1的高度H（從金屬元件3的底端到金屬元件3的頂端的一垂直距離）不能少於λ/16（或者要大於λ/16）。藉此，配合圖11至圖16所示，在天線結構S所產生的一垂直極化場型的同一方位上（例如同一直線延伸線上或者同一直線延伸方向上），“有使用金屬元件3的天線結構S”所產生的一垂直極化增益（如圖11至圖16的實線所呈現的輪廓）會大於“沒有使用金屬元件3的天線結構S”所產生的一垂直極化增益（如圖11至圖16的虛線所呈現的輪廓）。
舉例來說，在步驟S100中，天線模擬軟體可以是CST、HFSS、Sonnet、XFDTD或者 FEKO等等。另外，虛擬晶片天線以及虛擬金屬元件兩者在虛擬電路基板上的最佳化位置至少可以包括：虛擬晶片天線在虛擬電路基板上的一“晶片天線位置資訊（例如，將虛擬晶片天線放置在虛擬電路基板的任一位置上）”以及虛擬金屬元件在虛擬電路基板上的一“金屬元件位置資訊（例如，將虛擬金屬元件放置在鄰近虛擬晶片天線的位置）”。此外，虛擬金屬元件的最佳化尺寸至少可以包括：虛擬金屬元件的一“形狀資訊（例如，使用柱狀金屬元件（或者只有柱狀金屬元件）、板狀金屬元件（或者只有板狀金屬元件）或者任意形狀的金屬元件）”、虛擬金屬元件相對於虛擬晶片天線的一“距離資訊（例如，金屬元件3相距晶片天線2的距離D可以大約介於λ/4與λ/2之間，或者是少於λ/4）”、虛擬金屬元件的一“全長資訊（例如，金屬元件3的全長L可以大約介於λ/8至2λ之間，或者是大於2λ）”以及虛擬金屬元件相對於虛擬電路基板的一“高度資訊（例如，金屬元件3相對於電路基板1的高度H可以大約介於λ/16至1λ之間，或者是大於2λ）”。也就是說，透過天線模擬軟體所得到的天線模擬資訊至少包括虛擬晶片天線的晶片天線位置資訊、虛擬金屬元件的金屬元件位置資訊以及虛擬金屬元件的形狀資訊、距離資訊、全長資訊與高度資訊。然而，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本發明。
舉例來說，在步驟S102中，依據天線模擬資訊，晶片天線2可以透過焊接而固定在電路基板1的一預定位置上，以使得晶片天線2的兩個端電極可以分別透過兩個焊錫而固定在電路基板1的兩個導電焊墊上，並且使得晶片天線2電性連接於電路基板1。另外，在步驟S102中，依據天線模擬資訊，金屬元件3可以透過焊接、鎖固或者卡固而固定在電路基板1的另一預定位置上，以使得金屬元件3可以透過焊錫、螺絲或者卡固件而固定在電路基板1的至少一導電焊墊上，並且使得金屬元件3電性連接於電路基板1。值得注意的是，金屬元件3可以設置在電路基板1的一上表面101與一下表面102兩者其中之一上且電性連接於電路基板1，並且晶片天線2設置在電路基板1的上表面101上且與金屬元件3彼此分離。另外，金屬元件3相對於電路基板的夾角大約介於85度至95度之間的任意數。然而，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本發明。
舉例來說，配合圖5與圖6所示，晶片天線2被放置在電路基板1的上表面101的一橫向置中位置上（晶片天線位置資訊），並且金屬元件3被放置在電路基板1的上表面101且鄰近晶片天線2的一預定位置上（金屬元件位置資訊）。此外，配合圖5與圖6所示，金屬元件3為直立式柱狀金屬元件（形狀資訊），所以金屬元件3相對於電路基板的夾角剛好是90度。另外，如圖7所示，金屬元件3相距晶片天線2的距離D可以設定為λ/4（距離資訊），金屬元件3的全長L可以設定為λ/8（全長資訊），並且金屬元件3相對於電路基板1的高度H可以設定為λ/8（高度資訊）。藉此，在步驟S104中，配合圖8至圖16所示，依據天線模擬資訊所製作出來的天線結構S經過實際測試後，能夠得到天線結構S的一天線電性資訊（如圖8至圖10所示）以及一天線場型資訊（如圖11至圖16所示）。值得注意的是，不管金屬元件3是選用柱狀金屬元件、板狀金屬元件或者任何形狀的金屬元件，柱狀金屬元件的直徑大小（或者板狀金屬元件的寬度大小與厚度大小），都不太會影響天線結構S的垂直極化場型。
更進一步來說，如圖8所示，圖8為本發明第一實施例所提供“有使用金屬元件3的天線結構S”與“沒有使用金屬元件3的天線結構S”兩者分別在不同頻率下所得到的電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)的曲線圖。舉例來說，當本發明第一實施例對於有使用金屬元件3的天線結構S進行測試時，在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，可分別測得1.3、1.2以及1.4的電壓駐波比。當本發明第一實施例對於沒有使用金屬元件3的天線結構S進行測試時，在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，可分別測得1.3、1.2以及1.3的電壓駐波比。也就是說，在本發明第一實施例中，不管天線結構S是否有使用金屬元件3，在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下都可以得到2以下的電壓駐波比。
更進一步來說，如圖9所示，圖9為本發明第一實施例所提供“有使用金屬元件3的天線結構S”與“沒有使用金屬元件3的天線結構S”兩者分別在不同頻率下所得到的輻射效率(radiation efficiency)的曲線圖。舉例來說，當本發明第一實施例對於有使用金屬元件3的天線結構S進行測試時，在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，可分別測得81%、81%以及79%的輻射效率。當本發明第一實施例對於沒有使用金屬元件3的天線結構S進行測試時，在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，可分別測得82%、82%以及82%的輻射效率。也就是說，在本發明第一實施例中，不管天線結構S是否有使用金屬元件3，在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下都可以得到大於75%的輻射效率。
更進一步來說，如圖10所示，圖10為本發明第一實施例所提供“有使用金屬元件3的天線結構S”與“沒有使用金屬元件3的天線結構S”兩者分別在不同頻率下所得到的峰值增益(peak gain)的曲線圖。舉例來說，當本發明第一實施例對於有使用金屬元件3的天線結構S進行測試時，在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，可分別測得1.8 dBi、1.9 dBi以及2.1 dBi的峰值增益。當本發明第一實施例對於沒有使用金屬元件3的天線結構S進行測試時，在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，可分別測得3.2 dBi、3.2 dBi以及3 dBi的峰值增益。也就是說，在本發明第一實施例中，不管天線結構S是否有使用金屬元件3，在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下都可以得到大於1.5 dBi的峰值增益。
更進一步來說，配合圖11與圖12所示，圖11為本發明第一實施例所提供“有使用金屬元件3的天線結構S”與“沒有使用金屬元件3的天線結構S”兩者分別操作於6239.6 MHz時在Y-Z平面的垂直極化場型的示意圖，並且圖12為本發明第一實施例所提供“有使用金屬元件3的天線結構S”與“沒有使用金屬元件3的天線結構S”兩者分別操作於6239.6 MHz時在X-Y平面的垂直極化場型的示意圖。舉例來說，如圖11所示，天線結構S操作於6239.6 MHz時，在天線結構S的Y-Z平面所產生的垂直極化場型的同一方位上（例如同一直線延伸線上），有使用金屬元件3的天線結構S所產生的一垂直極化增益P1大於沒有使用金屬元件3的天線結構S所產生的一垂直極化增益P2至少10 dB以上。如圖12所示，天線結構S操作於6239.6 MHz時，在天線結構S的X-Y平面所產生的垂直極化場型的同一方位上（例如同一直線延伸線上），有使用金屬元件3的天線結構S所產生的一垂直極化增益P1大於沒有使用金屬元件3的天線結構S所產生的一垂直極化增益P2至少10 dB以上。
更進一步來說，配合圖13與圖14所示，圖13為本發明第一實施例所提供“有使用金屬元件3的天線結構S”與“沒有使用金屬元件3的天線結構S”兩者分別操作於6489.6 MHz時在Y-Z平面的垂直極化場型的示意圖，並且圖14為本發明第一實施例所提供“有使用金屬元件3的天線結構S”與“沒有使用金屬元件3的天線結構S”兩者分別操作於6489.6 MHz時在X-Y平面的垂直極化場型的示意圖。舉例來說，如圖13所示，天線結構S操作於6489.6 MHz時，在天線結構S的Y-Z平面所產生的垂直極化場型的同一方位上（例如同一直線延伸線上），有使用金屬元件3的天線結構S所產生的一垂直極化增益P1大於沒有使用金屬元件3的天線結構S所產生的一垂直極化增益P2至少10 dB以上。如圖14所示，天線結構S操作於6489.6 MHz時，在天線結構S的X-Y平面所產生的垂直極化場型的同一方位上（例如同一直線延伸線上），有使用金屬元件3的天線結構S所產生的一垂直極化增益P1大於沒有使用金屬元件3的天線結構S所產生的一垂直極化增益P2至少10 dB以上。
更進一步來說，配合圖15與圖16所示，圖15為本發明第一實施例所提供“有使用金屬元件3的天線結構S”與“沒有使用金屬元件3的天線結構S”兩者分別操作於6739.6 MHz時在Y-Z平面的垂直極化場型的示意圖，並且圖16為本發明第一實施例所提供“有使用金屬元件3的天線結構S”與“沒有使用金屬元件3的天線結構S”兩者分別操作於6739.6 MHz時在X-Y平面的垂直極化場型的示意圖。舉例來說，如圖15所示，天線結構S操作於6739.6 MHz時，在天線結構S的Y-Z平面所產生的垂直極化場型的同一方位上（例如同一直線延伸線上），有使用金屬元件3的天線結構S所產生的一垂直極化增益P1大於沒有使用金屬元件3的天線結構S所產生的一垂直極化增益P2至少10 dB以上。如圖16所示，天線結構S操作於6739.6 MHz時，在天線結構S的X-Y平面所產生的垂直極化場型的同一方位上（例如同一直線延伸線上），有使用金屬元件3的天線結構S所產生的一垂直極化增益P1大於沒有使用金屬元件3的天線結構S所產生的一垂直極化增益P2至少10 dB以上。
[第二實施例]
參閱圖17所示，本發明第二實施例提供一種用於提升垂直極化增益的天線結構S，其包括：一電路基板1、設置在電路基板1上的一晶片天線2以及設置在電路基板1上的一金屬元件3。由圖17與圖7的比較可知，本發明第二實施例與第一實施例最大的差異在於：在第二實施例中，金屬元件3設置在電路基板1的一下表面102上且電性連接於電路基板1。也就是說，晶片天線2與金屬元件3可以分別設置在電路基板1的兩相反表面（上表面101與下表面102）上。
更進一步來說，當天線結構S使用於傳送無線訊號時的工作頻率的波長為λ時，金屬元件3相距晶片天線2的距離D不能大於λ/2，金屬元件3的全長L不能少於λ/8，並且金屬元件3相對於電路基板1的高度H不能少於λ/16。藉此，在天線結構S所產生的一垂直極化場型的同一方位上，“有使用金屬元件3的天線結構S”所產生的一垂直極化增益會大於“沒有使用金屬元件3的天線結構S”所產生的一垂直極化增益。
值得注意的是，本發明第二實施例所提供的天線結構S可進一步包括設置在電路基板1的一上表面101上的另一金屬元件（如圖7所示的金屬元件3）。也就是說，本發明第二實施例可以提供兩個金屬元件3，並且兩個金屬元件3可以分別設置在電路基板1的上表面101與下表面102上。
[第三實施例]
參閱圖18所示，本發明第三實施例提供一種用於提升垂直極化增益的天線結構S，其包括：一電路基板1、設置在電路基板1上的一晶片天線2以及設置在電路基板1上的一金屬元件3。由圖18與圖7的比較可知，本發明第三實施例與第一實施例最大的差異在於：在第三實施例中，金屬元件3具有固定在電路基板1上的一固定部31以及連接於固定部31且向上延伸的一延伸部32，並且金屬元件3的固定部31可以透過焊接、鎖固或者卡固的方式而固定在電路基板1上。
更進一步來說，當天線結構S使用於傳送無線訊號時的工作頻率的波長為λ時，金屬元件3相距晶片天線2的距離D不能大於λ/2，金屬元件3的全長（圖未示）不能少於λ/8，並且金屬元件3相對於電路基板1的高度H不能少於λ/16。藉此，在天線結構S所產生的一垂直極化場型的同一方位上，“有使用金屬元件3的天線結構S”所產生的一垂直極化增益會大於“沒有使用金屬元件3的天線結構S”所產生的一垂直極化增益。
[第四實施例]
參閱圖19所示，本發明第四實施例提供一種用於提升垂直極化增益的天線結構S，其包括：一電路基板1、設置在電路基板1上的一晶片天線2以及設置在電路基板1上的一金屬元件3。由圖19與圖7的比較可知，本發明第四實施例與第一實施例最大的差異在於：在第四實施例中，金屬元件3具有一第一垂直段321以及一第一水平段322。第一垂直段321垂直於電路基板1，並且第一水平段322從第一垂直段321朝向遠離晶片天線2的方向水平延伸。
更進一步來說，當天線結構S使用於傳送無線訊號時的工作頻率的波長為λ時，金屬元件3相距晶片天線2的距離D不能大於λ/2，金屬元件3的全長（圖未示）不能少於λ/8，並且金屬元件3相對於電路基板1的高度H不能少於λ/16。藉此，在天線結構S所產生的一垂直極化場型的同一方位上，“有使用金屬元件3的天線結構S”所產生的一垂直極化增益會大於“沒有使用金屬元件3的天線結構S”所產生的一垂直極化增益。
[第五實施例]
參閱圖20所示，本發明第五實施例提供一種用於提升垂直極化增益的天線結構S，其包括：一電路基板1、設置在電路基板1上的一晶片天線2以及設置在電路基板1上的一金屬元件3。由圖20與圖7的比較可知，本發明第五實施例與第一實施例最大的差異在於：在第五實施例中，金屬元件3具有一第一垂直段321、一第一水平段322、一第二垂直段323、一第二水平段324以及一第三垂直段325。第一垂直段321垂直於電路基板1，第一水平段322從第一垂直段321朝向遠離晶片天線2的方向水平延伸，第二垂直段323從第一水平段322向上延伸且垂直於第一水平段322，第二水平段324從第二垂直段323朝向靠近晶片天線2的方向水平延伸，並且第三垂直段325從第二水平段324向上延伸且垂直於第二水平段324。
更進一步來說，當天線結構S使用於傳送無線訊號時的工作頻率的波長為λ時，金屬元件3相距晶片天線2的距離D不能大於λ/2，金屬元件3的全長（圖未示）不能少於λ/8，並且金屬元件3相對於電路基板1的高度H不能少於λ/16。藉此，在天線結構S所產生的一垂直極化場型的同一方位上，“有使用金屬元件3的天線結構S”所產生的一垂直極化增益會大於“沒有使用金屬元件3的天線結構S”所產生的一垂直極化增益。
值得注意的是，本發明第五實施例所提供的天線結構S可以省略第三垂直段325或者同時省略第二水平段324與第三垂直段325兩者，以形成另一種用於提升垂直極化增益的天線結構S。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的一種用於提升垂直極化增益的天線結構S及其製作、組裝與使用方法以及可移動設備M，其能通過“天線結構S包括一電路基板1、設置在電路基板1上的一晶片天線2以及設置在電路基板1上的一金屬元件3”以及“金屬元件3相距晶片天線2的距離D不能大於λ/2，金屬元件3的全長L不能少於λ/8，且金屬元件3相對於電路基板1的高度H不能少於λ/16”的技術方案，以使得在天線結構S所產生的一垂直極化場型的同一方位上，有使用金屬元件3的天線結構S所產生的一垂直極化增益會大於沒有使用金屬元件3的天線結構S所產生的一垂直極化增益。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
M:可移動設備 S:天線結構 1:電路基板 101:上表面 102:下表面 2:晶片天線 3:金屬元件 31:固定部 32:延伸部 321:第一垂直段 322:第一水平段 323:第二垂直段 324:第二水平段 325:第三垂直段 D:距離 L:全長 H:高度 P1, P2:垂直極化增益
圖1為本發明第一實施例的天線結構的製作方法的流程圖。
圖2為本發明第一實施例的天線結構的組裝方法的流程圖。
圖3為本發明第一實施例的天線結構的使用方法的流程圖。
圖4為本發明第一實施例的可移動設備的功能方塊圖。
圖5為本發明第一實施例的天線結構的立體示意圖。
圖6為本發明第一實施例的天線結構的部分俯視示意圖。
圖7為本發明第一實施例的天線結構的側視示意圖。
圖8為本發明第一實施例所提供有使用金屬元件的天線結構與沒有使用金屬元件的天線結構兩者分別在不同頻率下所得到的電壓駐波比的曲線圖。
圖9為本發明第一實施例所提供有使用金屬元件的天線結構與沒有使用金屬元件的天線結構兩者分別在不同頻率下所得到的輻射效率的曲線圖。
圖10為本發明第一實施例所提供有使用金屬元件的天線結構與沒有使用金屬元件的天線結構兩者分別在不同頻率下所得到的峰值增益的曲線圖。
圖11為本發明第一實施例所提供有使用金屬元件的天線結構與沒有使用金屬元件的天線結構兩者分別操作於6239.6 MHz時在Y-Z平面的垂直極化場型的示意圖。
圖12為本發明第一實施例所提供有使用金屬元件的天線結構與沒有使用金屬元件的天線結構兩者分別操作於6239.6 MHz時在X-Y平面的垂直極化場型的示意圖。
圖13為本發明第一實施例所提供有使用金屬元件的天線結構與沒有使用金屬元件的天線結構兩者分別操作於6489.6 MHz時在Y-Z平面的垂直極化場型的示意圖。
圖14為本發明第一實施例所提供有使用金屬元件的天線結構與沒有使用金屬元件的天線結構兩者分別操作於6489.6 MHz時在X-Y平面的垂直極化場型的示意圖。
圖15為本發明第一實施例所提供有使用金屬元件的天線結構與沒有使用金屬元件的天線結構兩者分別操作於6739.6 MHz時在Y-Z平面的垂直極化場型的示意圖。
圖16為本發明第一實施例所提供有使用金屬元件的天線結構與沒有使用金屬元件的天線結構兩者分別操作於6739.6 MHz時在X-Y平面的垂直極化場型的示意圖。
圖17為本發明第二實施例的天線結構的側視示意圖。
圖18為本發明第三實施例的天線結構的側視示意圖。
圖19為本發明第四實施例的天線結構的側視示意圖。
圖20為本發明第五實施例的天線結構的側視示意圖。

Claims (15)

  1. 一種天線結構的製作方法，其包括： 透過一天線模擬軟體，評估一虛擬晶片天線以及一虛擬金屬元件兩者在一虛擬電路基板上的一最佳化位置以及評估所述虛擬金屬元件的一最佳化尺寸，以得到一天線模擬資訊； 依據所述天線模擬資訊，將一晶片天線與一金屬元件固定在一電路基板上，以得到一天線結構；以及 測試所述天線結構，以得到所述天線結構的一天線電性資訊以及一天線場型資訊； 其中，當所述天線結構使用於傳送無線訊號時的工作頻率的波長為λ時，所述金屬元件相距所述晶片天線的距離不能大於λ/2，所述金屬元件的全長不能少於λ/8，且所述金屬元件相對於所述電路基板的高度不能少於λ/16； 其中，在所述天線結構所產生的一垂直極化場型的同一方位上，有使用所述金屬元件的所述天線結構所產生的一垂直極化增益大於沒有使用所述金屬元件的所述天線結構所產生的一垂直極化增益。
  2. 如請求項1所述的天線結構的製作方法， 其中，所述虛擬晶片天線以及所述虛擬金屬元件兩者在所述虛擬電路基板上的所述最佳化位置包括所述虛擬晶片天線在所述虛擬電路基板上的一晶片天線位置資訊以及所述虛擬金屬元件在所述虛擬電路基板上的一金屬元件位置資訊； 其中，所述虛擬金屬元件的所述最佳化尺寸包括所述虛擬金屬元件的一形狀資訊、所述虛擬金屬元件相對於所述虛擬晶片天線的一距離資訊、所述虛擬金屬元件的一全長資訊以及所述虛擬金屬元件相對於所述虛擬電路基板的一高度資訊； 其中，所述天線模擬資訊包括所述虛擬晶片天線的所述晶片天線位置資訊、所述虛擬金屬元件的所述金屬元件位置資訊以及所述虛擬金屬元件的所述形狀資訊、所述距離資訊、所述全長資訊與所述高度資訊； 其中，所述金屬元件設置在所述電路基板的一上表面與一下表面兩者其中之一上且電性連接於所述電路基板，且所述晶片天線設置在所述電路基板的所述上表面上且與所述金屬元件彼此分離； 其中，所述金屬元件為板狀或者柱狀，且所述金屬元件相對於所述電路基板的夾角介於85度至95度之間； 其中，所述金屬元件具有固定在所述電路基板上的一固定部以及連接於所述固定部且向上延伸的一延伸部，且所述金屬元件的所述固定部透過焊接、鎖固或者卡固而固定在所述電路基板上； 其中，所述金屬元件相距所述晶片天線的距離介於λ/4與λ/2之間，所述金屬元件的全長介於λ/8至2λ之間，且所述金屬元件相對於所述電路基板的高度介於λ/16至1λ之間。
  3. 一種用於提升垂直極化增益的天線結構，所述天線結構是透過如請求項1所述的天線結構的製作方法所製成； 其中，在所述天線結構所產生的一垂直極化場型的同一方位上，有使用所述金屬元件的所述天線結構所產生的一垂直極化增益大於沒有使用所述金屬元件的所述天線結構所產生的一垂直極化增益； 其中，所述金屬元件設置在所述電路基板的一上表面與一下表面兩者其中之一上且電性連接於所述電路基板，且所述晶片天線設置在所述電路基板的所述上表面上且與所述金屬元件彼此分離； 其中，所述金屬元件為板狀或者柱狀，且所述金屬元件相對於所述電路基板的夾角介於85度至95度之間； 其中，所述金屬元件具有固定在所述電路基板上的一固定部以及連接於所述固定部且向上延伸的一延伸部，且所述金屬元件的所述固定部透過焊接、鎖固或者卡固而固定在所述電路基板上； 其中，所述金屬元件相距所述晶片天線的距離介於λ/4與λ/2之間，所述金屬元件的全長介於λ/8至2λ之間，且所述金屬元件相對於所述電路基板的高度介於λ/16至1λ之間； 其中，所述天線結構在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，分別測得1.3、1.2以及1.4的電壓駐波比； 其中，所述天線結構在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，分別測得81%、81%以及79%的輻射效率； 其中，所述天線結構在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，分別測得1.8 dBi、1.9 dBi以及2.1 dBi的峰值增益。
  4. 一種天線結構的組裝方法，其包括： 提供一電路基板、一晶片天線以及一金屬元件；以及 將所述晶片天線與所述金屬元件固定在所述電路基板上，以形成一天線結構； 其中，當所述天線結構使用於傳送無線訊號時的工作頻率的波長為λ時，所述金屬元件相距所述晶片天線的距離不能大於λ/2，所述金屬元件的全長不能少於λ/8，且所述金屬元件相對於所述電路基板的高度不能少於λ/16； 其中，在所述天線結構所產生的一垂直極化場型的同一方位上，有使用所述金屬元件的所述天線結構所產生的一垂直極化增益大於沒有使用所述金屬元件的所述天線結構所產生的一垂直極化增益。
  5. 如請求項4所述的天線結構的組裝方法， 其中，所述天線結構透過一天線模擬軟體的評估而得到一虛擬晶片天線以及一虛擬金屬元件兩者在一虛擬電路基板上的一最佳化位置以及所述虛擬金屬元件的一最佳化尺寸； 其中，所述虛擬晶片天線以及所述虛擬金屬元件兩者在所述虛擬電路基板上的所述最佳化位置包括所述虛擬晶片天線在所述虛擬電路基板上的一晶片天線位置資訊以及所述虛擬金屬元件在所述虛擬電路基板上的一金屬元件位置資訊； 其中，所述虛擬金屬元件的所述最佳化尺寸包括所述虛擬金屬元件的一形狀資訊、所述虛擬金屬元件相對於所述虛擬晶片天線的一距離資訊、所述虛擬金屬元件的一全長資訊以及所述虛擬金屬元件相對於所述虛擬電路基板的一高度資訊； 其中，所述天線模擬資訊包括所述虛擬晶片天線的所述晶片天線位置資訊、所述虛擬金屬元件的所述金屬元件位置資訊以及所述虛擬金屬元件的所述形狀資訊、所述距離資訊、所述全長資訊與所述高度資訊； 其中，所述金屬元件設置在所述電路基板的一上表面與一下表面兩者其中之一上且電性連接於所述電路基板，且所述晶片天線設置在所述電路基板的所述上表面上且與所述金屬元件彼此分離； 其中，所述金屬元件為板狀或者柱狀，且所述金屬元件相對於所述電路基板的夾角介於85度至95度之間； 其中，所述金屬元件具有固定在所述電路基板上的一固定部以及連接於所述固定部且向上延伸的一延伸部，且所述金屬元件的所述固定部透過焊接、鎖固或者卡固而固定在所述電路基板上； 其中，所述金屬元件相距所述晶片天線的距離介於λ/4與λ/2之間，所述金屬元件的全長介於λ/8至2λ之間，且所述金屬元件相對於所述電路基板的高度介於λ/16至1λ之間。
  6. 一種用於提升垂直極化增益的天線結構，所述天線結構是透過如請求項4所述的天線結構的組裝方法所製成； 其中，所述金屬元件設置在所述電路基板的一上表面與一下表面兩者其中之一上且電性連接於所述電路基板，且所述晶片天線設置在所述電路基板的所述上表面上且與所述金屬元件彼此分離； 其中，所述金屬元件為板狀或者柱狀，且所述金屬元件相對於所述電路基板的夾角介於85度至95度之間； 其中，所述金屬元件具有固定在所述電路基板上的一固定部以及連接於所述固定部且向上延伸的一延伸部，且所述金屬元件的所述固定部透過焊接、鎖固或者卡固而固定在所述電路基板上； 其中，所述金屬元件相距所述晶片天線的距離介於λ/4與λ/2之間，所述金屬元件的全長介於λ/8至2λ之間，且所述金屬元件相對於所述電路基板的高度介於λ/16至1λ之間； 其中，所述天線結構在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，分別測得1.3、1.2以及1.4的電壓駐波比； 其中，所述天線結構在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，分別測得81%、81%以及79%的輻射效率； 其中，所述天線結構在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，分別測得1.8 dBi、1.9 dBi以及2.1 dBi的峰值增益。
  7. 一種天線結構的使用方法，其包括： 提供一天線結構，所述天線結構包括一電路基板、設置在所述電路基板上的一晶片天線以及設置在所述電路基板上的一金屬元件；以及 透過所述金屬元件與所述晶片天線的相互配合，以使得所述天線結構產生一垂直極化場型； 其中，當所述天線結構使用於傳送無線訊號時的工作頻率的波長為λ時，所述金屬元件相距所述晶片天線的距離不能大於λ/2，所述金屬元件的全長不能少於λ/8，且所述金屬元件相對於所述電路基板的高度不能少於λ/16； 其中，在所述天線結構所產生的所述垂直極化場型的同一方位上，有使用所述金屬元件的所述天線結構所產生的一垂直極化增益大於沒有使用所述金屬元件的所述天線結構所產生的一垂直極化增益。
  8. 如請求項7所述的天線結構的使用方法， 其中，所述天線結構透過一天線模擬軟體的評估而得到一虛擬晶片天線以及一虛擬金屬元件兩者在一虛擬電路基板上的一最佳化位置以及所述虛擬金屬元件的一最佳化尺寸； 其中，所述虛擬晶片天線以及所述虛擬金屬元件兩者在所述虛擬電路基板上的所述最佳化位置包括所述虛擬晶片天線在所述虛擬電路基板上的一晶片天線位置資訊以及所述虛擬金屬元件在所述虛擬電路基板上的一金屬元件位置資訊； 其中，所述虛擬金屬元件的所述最佳化尺寸包括所述虛擬金屬元件的一形狀資訊、所述虛擬金屬元件相對於所述虛擬晶片天線的一距離資訊、所述虛擬金屬元件的一全長資訊以及所述虛擬金屬元件相對於所述虛擬電路基板的一高度資訊； 其中，所述天線模擬資訊包括所述虛擬晶片天線的所述晶片天線位置資訊、所述虛擬金屬元件的所述金屬元件位置資訊以及所述虛擬金屬元件的所述形狀資訊、所述距離資訊、所述全長資訊與所述高度資訊； 其中，所述金屬元件設置在所述電路基板的一上表面與一下表面兩者其中之一上且電性連接於所述電路基板，且所述晶片天線設置在所述電路基板的所述上表面上且與所述金屬元件彼此分離； 其中，所述金屬元件為板狀或者柱狀，且所述金屬元件相對於所述電路基板的夾角介於85度至95度之間； 其中，所述金屬元件具有固定在所述電路基板上的一固定部以及連接於所述固定部且向上延伸的一延伸部，且所述金屬元件的所述固定部透過焊接、鎖固或者卡固而固定在所述電路基板上； 其中，所述金屬元件相距所述晶片天線的距離介於λ/4與λ/2之間，所述金屬元件的全長介於λ/8至2λ之間，且所述金屬元件相對於所述電路基板的高度介於λ/16至1λ之間。
  9. 一種用於提升垂直極化增益的天線結構，所述天線結構被應用於如請求項7所述的天線結構的使用方法； 其中，所述金屬元件設置在所述電路基板的一上表面與一下表面兩者其中之一上且電性連接於所述電路基板，且所述晶片天線設置在所述電路基板的所述上表面上且與所述金屬元件彼此分離； 其中，所述金屬元件為板狀或者柱狀，且所述金屬元件相對於所述電路基板的夾角介於85度至95度之間； 其中，所述金屬元件具有固定在所述電路基板上的一固定部以及連接於所述固定部且向上延伸的一延伸部，且所述金屬元件的所述固定部透過焊接、鎖固或者卡固而固定在所述電路基板上； 其中，所述金屬元件相距所述晶片天線的距離不能大於λ/2，所述金屬元件的全長不能少於λ/8，且所述金屬元件相對於所述電路基板的高度不能少於λ/16； 其中，所述天線結構在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，分別測得1.3、1.2以及1.4的電壓駐波比； 其中，所述天線結構在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，分別測得81%、81%以及79%的輻射效率； 其中，所述天線結構在6239.6 MHz、6489.6 MHz以及6739.6 MHz的工作頻率下，分別測得1.8 dBi、1.9 dBi以及2.1 dBi的峰值增益。
  10. 一種可移動設備，所述可移動設備使用一天線結構，所述天線結構包括一電路基板、設置在所述電路基板上的一晶片天線以及設置在所述電路基板上的一金屬元件； 其中，當所述天線結構使用於傳送無線訊號時的工作頻率的波長為λ時，所述金屬元件相距所述晶片天線的距離不能大於λ/2，所述金屬元件的全長不能少於λ/8，且所述金屬元件相對於所述電路基板的高度不能少於λ/16； 其中，在所述天線結構所產生的一垂直極化場型的同一方位上，有使用所述金屬元件的所述天線結構所產生的一垂直極化增益大於沒有使用所述金屬元件的所述天線結構所產生的一垂直極化增益。
  11. 如請求項10所述的可移動設備， 其中，所述金屬元件設置在所述電路基板的一上表面與一下表面兩者其中之一上且電性連接於所述電路基板，且所述晶片天線設置在所述電路基板的所述上表面上且與所述金屬元件彼此分離； 其中，所述金屬元件為板狀或者柱狀，且所述金屬元件相對於所述電路基板的夾角介於85度至95度之間； 其中，所述金屬元件具有固定在所述電路基板上的一固定部以及連接於所述固定部且向上延伸的一延伸部，且所述金屬元件的所述固定部透過焊接、鎖固或者卡固而固定在所述電路基板上； 其中，所述金屬元件相距所述晶片天線的距離介於λ/4與λ/2之間，所述金屬元件的全長介於λ/8至2λ之間，且所述金屬元件相對於所述電路基板的高度介於λ/16至1λ之間。
  12. 如請求項10所述的可移動設備，其中，所述金屬元件具有一第一垂直段以及一第一水平段，所述第一垂直段垂直於所述電路基板，且所述第一水平段從所述第一垂直段朝向遠離所述晶片天線的方向水平延伸。
  13. 如請求項10所述的可移動設備，其中，所述金屬元件具有一第一垂直段、一第一水平段以及一第二垂直段，所述第一垂直段垂直於所述電路基板，所述第一水平段從所述第一垂直段朝向遠離所述晶片天線的方向水平延伸，且所述第二垂直段從所述第一水平段向上延伸且垂直於所述第一水平段。
  14. 如請求項10所述的可移動設備，其中，所述金屬元件具有一第一垂直段、一第一水平段、一第二垂直段以及一第二水平段，所述第一垂直段垂直於所述電路基板，所述第一水平段從所述第一垂直段朝向遠離所述晶片天線的方向水平延伸，所述第二垂直段從所述第一水平段向上延伸且垂直於所述第一水平段，且所述第二水平段從所述第二垂直段朝向靠近所述晶片天線的方向水平延伸。
  15. 如請求項10所述的可移動設備，其中，所述金屬元件具有一第一垂直段、一第一水平段、一第二垂直段、一第二水平段以及一第三垂直段，所述第一垂直段垂直於所述電路基板，所述第一水平段從所述第一垂直段朝向遠離所述晶片天線的方向水平延伸，所述第二垂直段從所述第一水平段向上延伸且垂直於所述第一水平段，所述第二水平段從所述第二垂直段朝向靠近所述晶片天線的方向水平延伸，且所述第三垂直段從所述第二水平段向上延伸且垂直於所述第二水平段。
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