TWI234901B - Printed inverted-F antenna - Google Patents
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Description
1234901 五、發明說明（1) 發明領域： 本發明係有關於一種以印刷電路板形式設計之倒F型 天線，特別是一種可以縮小天線面積大小以及增加匹配自 由度之改良型印刷式倒F天線。 發明背景： 隨著無線通訊技術的突飛猛進，行動通訊產品已成為 現階段科技產品之主流，包括行動電話、PDA、或是筆記 型電腦等，這些產品在與通訊模組結合之後，不僅可以連 接至區域網路、收發ema 1 1、更可以接收如新聞、股票等 即時資訊，使彼此之間達到資源共享和資料傳輸之功能。 其中倒F型天線因為具有小巧以及輕薄等優點，常被用來 做為行動通訊產品之内裝型天線。 一般而言，倒F型天線分為實體型與虛擬型兩種，所 謂實體型，即是使用一根電線或是平板，並設置饋電接腳 與短路接腳，以製作成外型近似F形狀之倒F型天線；而虛 擬型，則是利用在印刷電路板（PCB)上形成近似F形狀之 .印刷電路，此印刷電路同樣具有饋電接腳與短路接腳且開 路端亦可以接收與發送訊號，具有倒F型天線實體的效 果。
1234901 五、發明說明（2) 請參閱第一圖所示，其為習知技術之印刷式倒F型天 線示意圖，包括一基板1 0、一接地金屬1 1、一長條狀金屬 1 2、一短路接腳1 4、以及一饋電接腳1 6，其中接地金屬 1 1、長條狀金屬1 2、短路接腳1 4、以及饋電接腳1 6均為分 佈於基板1 0上之印刷電路。 接地金屬1 1設有饋電結構1 5，圖示為共平面波導 (c ο p 1 a n a r w a v e g u i d e ; C P W)饋入結構，饋電接腳1 6係 由長條狀金屬1 2向外沿伸並通過饋電結構1 5連接至一匹配 電路（圖中未示），其中，饋電接腳1 6與接地金屬1 1之間 並不互相連接以避免發生短路現象。又長條狀金屬1 2與接 地金屬1 1之間互相平行，而短路接腳1 4係設於長條狀金屬 1 2之一端（短路端）1 8且連接於接地金屬1 0，其與長條狀 金屬1 2之另一端（開路端）1 9係形成開路-短路之結構， 其中開路端與短路端之間的距離係約以四分之一波長為原 則。 由於印刷式倒F形天線的面積大小長久以來一直受長 條狀金屬之長度必須為四分之一波長之限制，使得天線的 長度大小始終被限定在四分之一波長的固定範圍，而無法 有效的縮小，然而現今積體電路内之被動元件已經朝著體 積小型化的趨勢發展，反觀通訊產品的天線體積卻因為受 著訊號的四分之一波長限制之影響，遲遲無法將天線的體
1234901_ 五、發明說明（3) 積予以縮小。有鑑於此，對於從事倒F型天線設計製造與 研發之從業人員而言，均莫不致力於天線結構之改良，以 縮小天線之體積。 發明目的： 本發明之主要目的在於提供一種印刷式倒F天線之裝 置設計，使天線的面積大小得以有效的縮小。 本發明之另一目的在於提供一種印刷式倒F天線之裝 置設計，以增加天線匹配阻抗之自由度。 本發明第一實施例之印刷式倒F天線包括一基板與一 分佈於基板上之印刷電路，此印刷電路包含一接地金屬、 一波浪狀金屬、一短路接腳、以及一饋電接腳。接地金屬 設有饋電結構，波浪狀金屬之延伸方向係與接地金屬平 行，其具有一短路端以及一開路端以形成開路-短路之結 構。'其中短路端利用短路接腳與接地金屬互相連接。饋電 接腳則是由波浪狀金屬之適當位置處向外延伸並通過饋電 結構連接至一匹配電路，其中饋電接腳與接地金屬之間並 不互相接觸以避免發生短路現象。 本發明第二實施例之印刷式倒F天線包括一基板與一 分佈於基板上之印刷電路，此印刷電路包含一接地金屬、
1234901_ 五、發明說明（4) 一螺旋狀金屬、一短路接腳、以及一饋電接腳。接地金屬 設有饋電結構，螺旋狀金屬係由複數個導孔與複數條金屬 帶所連接而成之扁平狀螺旋結構，此螺旋狀金屬之延伸方 向係平行於接地金屬，其具有一短路端與一開路端以形成 開路-短路之結構。其短路端與接地金屬之間係利用短路 接腳互相連接，饋電接腳則是由螺旋狀金屬之適當位置處 向外延伸並通過饋電結構連接至一匹配電路，其中，饋電 接腳與接地金屬之間並不互相接觸以避免短路現象發生。 本發明之波浪狀金屬與螺旋狀金屬可以使饋電路徑長 度維持在等效之四分之一波長，並同時縮短開路端與短路 端之直線距離，以有效縮小印刷式倒F型天線之面積大 小。另外，本發明之波浪狀金屬與螺旋狀金1屬之結構會形 成電感效應，使印刷式倒F型天線所輸入的阻抗可以作適 當調整以增加天線匹配阻抗之自由度。 詳細說明： 本發明為一種改良型印刷式倒F天線之裝置設計，此 設計可將印刷式倒F天線面積有效縮小，以利於通訊產品 之小型化；並使印刷式倒F天線產生一電感機制，增加調 整匹配阻抗之自由度。以下，將介紹本發明的詳細說明。 請參照第二圖，該圖為本發明第一實施例之改良型印
1234901 五、發明說明（5) 刷式倒F天線示意圖，該天線包括基板2 0、接地金屬2卜 波浪狀金屬2 2、短路接腳2 4、以及饋電接腳2 6，且接地金 屬2 1、波浪狀金屬2 2、短路接腳2 4、以及饋電接腳2 6均為 分佈於基板2 0上之印刷電路。接地金屬2 1設有饋電結構 2 5，波浪狀金屬2 2之沿伸方向平行於接地金屬2 1，為一長 條狀金屬彎折形成之波浪狀結構或由一片金屬以沖壓方式 形成之波浪狀結構，其具有一短路端2 8與一開路端2 9，以 形成開路-短路之結構。其短路端2 8利用短路接腳2 4與接 地金屬2 1互相連接，饋電接腳係由波浪狀金屬2 2之適當位 置處向外延伸並穿過接地金屬2 1之饋電結構2 5連接至一匹 配電路（圖中未示），以產生一匹配阻抗。其中饋電接腳 2 6與接地金屬2 1之間並不互相接觸以避免發生短路現象。 倒F型天線開路端與短路端之距離以四分之一波長為 原則，此四分之一波長之距離即為開路-短路振盪訊號之 等效電流路徑長度，因此在四分之一波長之等效電流路徑 情況下，本實施例之波浪狀金屬可以將長條狀金屬開路端 與短路端之直線距離縮短，以有效縮小印刷式倒F型天線 之面積大小。 另外’波浪狀金屬之波浪狀結構會形成電感效應並產 生内部阻抗，此内部阻抗可以藉由波浪狀結構之波浪數目 及大小作適當改變，使印刷式倒F型天線可以依據所設計 之適用頻帶、接地金屬之形式、以及天線之輸入阻抗作適
第8頁 1234901_ 五、發明說明（6) 當的調整，增加了與匹配電路連接時所形成匹配阻抗之自 由度。
請參照第三圖，該圖為本發明第二實施例之改良型印 刷式倒F天線示意圖，該天線包括一基板3 0、一接地金屬 3 1、一螺旋狀金屬3 2、一短路接腳3 4、以及一饋電接腳 3 6，且接地金屬3 1、螺旋狀金屬3 2、短路接腳3 4、以及饋 電接腳3 6均為分佈於基板3 0上之印刷電路。接地金屬3 1設 有饋電結構3 5，螺旋狀金屬3 2之沿伸方向係平行於接地金 屬3 1，其具有一短路端3 8與一開路端3 9並形成開路-短路 之結構。短路端3 8與接地金屬3 1之間係利用短路接腳3 4互 相連接，饋電接腳3 6則是自螺旋狀金屬3 2之適當位置處向 外延伸並穿過接地金屬3 1之饋電結構3 5連接至一匹配電路 (圖中未示），以產生一匹配阻抗。其中饋電接腳3 6與接 地金屬3 1之間並不互相接觸以避免發生短路現象。 « 螺旋狀金屬3 2係由複數個導孔4 2與複數條金屬帶5 2連 接而成之扁平狀螺旋結構。導孔4 2為貫通基板3 0正面與反 面之金屬引腳，此金屬引腳可為空心導孔或是實心導孔， 而金屬帶5 2則為分佈於基板3 0上正面與反面之帶狀印刷電 路。 倒F型天線開路端與短路端之距離以四分之一波長為 原則，此四分之一波長之距離即為開路-短路振盪訊號之
第9頁 1234901 五、發明說明（7) 等效電流路徑長度，因此在四分之一波長之等效電流路徑 情況下，本實施例之螺旋狀金屬可以縮短長條狀金屬開路 端與短路端間之直線距離，以有效縮小印刷式倒F型天線 之面積大小。
另外，螺旋狀金屬之扁平螺旋狀結構會形成電感效 應，而產生内部阻抗，此内部阻抗並可以藉由螺旋狀結構 之螺旋數目及大小作適當改變，使印刷式倒F型天線可以 依據所設計之適用頻帶、接地金屬之形式、以及天線之輸 入阻抗作適當的調整，增加了與匹配電路連接時所形成匹 配阻抗之自由度。 綜合以上所述，本發明改良型印刷式倒F天線與習知 技術相比較具有下列之優點： a. 本發明利用波浪狀金屬及螺旋狀金屬之結構，使等效 電流路徑長度維持在之四分之一波長，得以使印刷式倒F 型天線有效縮小其面積大小。 « b. 本發明利用波浪狀金屬及螺旋狀金屬所形成之電感效 應，使印刷式倒F型天線之輸入阻抗得以作適當調整，增 加天線匹配阻抗之自由度。 當然，以上所述僅為本發明之改良型印刷式倒F天線 之較佳實施例，並非用以限制本發明之實施範圍，任何熟 習該技藝者在不違背本發明之精神所做之修改均應屬於本
第10頁 1234901 五、發明說明（8) 發明之範圍，因此本發明之保護範圍當以下列所述之申請 專利範圍作為依據。 圓·· 1234901 圖式簡單說明 第一圖係習知技術之印刷式倒F天線之示意圖。 第二圖係本發明改良型印刷式倒F型天線第一實施例之示 意圖。 第三圖係本發明改良型印刷式倒F型天線第二實施例之示 意圖。 圖號說明： 基板-1 0 2 0 3 0 長條狀金屬-1 2 饋電結構-1 5 2 5 3 5 短路端-18 28 38 波浪狀金屬-2 2 金屬引腳-42 接地金屬-1 1 21 31 短路接腳-1 4 2 4 3 4 饋電接腳-1 6 2 6 3 6 開路端-19 29 39 螺旋狀金屬-3 2 金屬帶-5 2
第12頁
Claims (1)
1234901 六、申請專利範圍 1 . 一種印刷式倒F天線，包括： 一基板，係用於製作印刷板電路之底材； 一接地金屬，係形成於該基板上； 一波浪狀金屬，係形成於該基板上且其所沿伸之方向 係平行於該接地金屬，又該波浪狀金屬更具有一短路端與 一開路端； 一短路接腳，係分別用以連接波浪狀金屬之短路端與 該接地金屬；以及 一饋電接腳，係由該波浪狀金屬之適當位置處向外沿 伸，並連接一匹配電路。 2 .如申請專利範圍第1項所述之印刷式倒F天線，該接地金 屬、波浪狀金屬、短路接腳以及饋電接腳均利用印刷電路 之方式形成於該基板上。 3. 如申請專利範圍第1項所述之印刷式倒F天線，該開路端 與該短路端之等效電流路徑長度係形成約為四分之一波長 之開路-短路結構。 4. 如申請專利範圍第1項所述之印刷式倒F天線，該波浪狀 金屬之波浪狀結構可產生電感效應，以形成一内部阻抗並 增加天線輸入阻抗調整之自由度。
第13頁 1234901 六、申請專利範圍 5.如申請專利範圍第1項所述之印刷式倒F天線，該饋電接 腳係與一匹配電路電性連接以產生匹配阻抗。 6 . —種印刷式倒F天線，包括： 一基板，係用於製作印刷板電路之底材； 一接地金屬，係形成於該基板上； 一螺旋狀金屬，係形成於該基板上且其所沿伸之方向 係平行於該接地金屬，又該螺旋狀金屬更具有一短路端與 一開路端； 一短路接腳，係分別用以連接螺旋狀金屬之短路端與 該接地金屬；以及 一饋電接腳，係由該螺旋狀金屬之適當位置處向外沿 伸，並連接一匹配電路； 其中，該螺旋狀金屬係為複數個導孔，與複數條金屬 帶所連接而成之扁平狀螺旋結構。 7. 如申請專利範圍第6項所述之印刷式倒F天線，該接地金 屬、螺旋狀金屬、短路接腳以及饋電接腳均利用印刷電路 之方式形成於該基板上。 8. 如申請專利範圍第6項所述之印刷式倒F天線，該開路端 與該短路端之等效電流路徑長度係形成約為四分之一波長 之開路-短路結構。
第14頁 1234901_ 六、申請專利範圍 9 .如申請專利範圍第6項所述之印刷式倒F天線，該導孔係 為貫通該基板正面與反面之空心金屬引腳。 1 0 .如申請專利範圍第6項所述之印刷式倒F天線，該導孔 係為貫通該基板正面與反面之實心金屬引腳。 1 1.如申請專利範圍第6項所述之印刷式倒F天線，該金屬 帶係為分佈於該基板上正面與反面之帶狀印刷電路。 1 2 .如申請專利範圍第6項所述之印刷式倒F天線，該螺旋 狀金屬之扁平螺旋狀結構可產生電感效應，以形成一内部 阻抗並增加天線輸入阻抗調整之自由度。 1 3 .如申請專利範圍第6項所述之印刷式倒F天線，該饋電 接腳係與一匹配電路電性連接以產生匹配阻抗。
第15頁
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