TWI323955B - Smart antenna with adjustable radiation pattern - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種智慧型天線，且特別是有關於一 種可調場型的智慧型天線。 【先前技術】 傳統的智慧型天線技術多利用相位可調式陣列天線來 達成。以一傳統四天線元件的陣列天線為例，當每一天線 元件的相位相差60度’因此輻射波束會移動至2〇度附近。 陣列天線只需動態調整天線前端的移相器（phase s随⑺即 可控制輻射的場型或控制輻射場型零點的角《。然而，可 動態控制的移相器成本居高不下’所以該設計方法的瓶頸 在於設計成本高m陣列天線的間距—般採用半 波長的間距來設計，導致天線不易達成小型化的設計。上 述的種種問騎不利於將智慧型天線應用於f訊家電產品 b 〇 L贫明内容】 據此，本發明提供一種可調場型的智慧型天線。 根據本發明之一實施例，提出—種可調場型的智慧型 4線。此智慧型天線包含以下元件，_、複數個槽型 天線絕緣層、同軸線饋人架構、複數個微帶線、複數個 開關與複數個偏壓電路。其中，複數個槽型天線形成於接 地之金制’這些槽型天線之槽線開口分別朝向不同的方 向。絕緣層之—表面覆蓋上述金屬層。同軸線饋人架構貫 1323955 穿絕緣層而設置且電性連接於金屬層，複數微帶線形成於 絕緣層之另一表面，這些微帶線可分別地饋入射頻訊號至 各槽型天線。複數個開關係用以連接同軸線饋入架構與每 一微帶線。每一偏壓電路電性連接至每一開關，藉以控制 開關的狀態，進而個別調整該些槽型天線的動作狀態，使 得天線輻射場型能夠調整。 因此’本發明的智慧型天線，利用切換複數個槽型天 線的動作狀態，使得天線場型的能夠調整至所需的場型。 此外’此智慧型天線的設計易於小型〖，而能應用於各種 輕薄短小的資訊家電產品上。 【實施方式】 如上所述，本發明提出一種可調場型的智慧型天線， 利用其容易小型化的特點’能應用於各種輕薄短小的資訊 家電產品上。以下將藉由實施例來說明本發明的細節其 中’槽型天線係採用L槽型天線。 請參照圖1，其繪示依照本發明一較佳實施例的一種可 調場型的智慧型天線。此智慧型天線i⑻包含四個l槽型 天線、/A2/A3/A4。四個L槽型天線…/A2/A3/A4形成於一 金屬接地層BL上。請注意，圖丨中央的智慧型天線1〇〇 ^視圖是不緣出絕緣層IL的示意圖。所謂的ι^型天線就 是在接地層BL#刻出L型凹槽的天線义槽型天線的長度 d約等於W4射頻訊號波長^槽型天線的數量可視需求而 變化，並不限於四個。 在本實施例中，四個L槽型天線A "AW、的槽線開 6 知，! 3/〇4分別朝向4不同的方向（例如指自〇、90、180 产甘"°，且槽線開口方向之間的夾角是相等的（90度）。 八他實施例中’智慧型天線可以包含3個L槽型天線， 而槽線開口方向之間的夾角就可以是12〇度。 $慧型天線1〇〇更包含一絕緣層IL覆蓋於金屬接地層 BL上，而其他大部份的天線元件就形成於絕緣層a上的 頂層TL。 一同軸線饋入架構102貫穿絕緣層IL而設置（請參照 圖1内同軸線饋入架構102的剖面圖），且距離每一 l槽型 天'線約相等°同軸線饋人架構包含-同軸線連接器（由 圖面上的探針102a、同軸絕緣層102b以及一金屬1〇2c所 組成）。同軸線連接器可以與一對應的連接器連接，因此射 頻訊號可以從外部經探針102a傳遞至頂層TL或從頂層 經探針102a傳遞至外部。同軸絕緣層1〇2b用以絕緣探針 102a與金屬i〇2c。 冬慧型天線還需要四個微帶線 ML丨/MIVMLVML4(位於頂層TL)，用以連接同軸線饋入架 構102與四個金屬片。微帶線的一端電性連接 至同軸線饋入架構1〇2 ’微帶線的另一端為一矩形金屬片 Rl/IWRVR4。矩形金屬片R^/R^/RVR4位於絕緣層IL上且分 別對應至L槽型天線Ai/AVAs/A4的直角失角。請參照開路 饋入剖面110’射頻訊號採用開路方式從微帶線的矩形金屬 片Ri/R2/R3/R4饋入L槽型天線Ai/A2/A3/A4或從L槽型天 線Ai/AVA^A4饋入微帶線的矩形金屬片ΐνΐ^/ι^/;^。換言 之’矩形金屬片Ri/IWIWR4與L槽型天線Ai/A2/A3/A4之 1323955 間沒有實體上的電性連接（矩形金屬片與L槽型天線之間的 絕緣層IL上沒有通孔）。 四個開關位於頂層TL)電性連接於微帶線 MIVMLz/MIVML4與同軸線饋入架構102之間。開關 Di/D^D^D4可以是二極體（PINDi〇de)或其它種類開關。在 本實施例中，開關D]/D2/D3/D4是二極體（pin Diode)，且其 P型^電性連接至每一微帶線，而N型端電性連接至同軸 線饋入架構102之探針i〇2a。 四個偏壓電路1〇5(位於頂層TL)電性連接至每一開關 (經由微帶線ML丨/ML2/ML3/ML4)，藉以控制開關 Eh/DVDs/D*的狀態（通路或斷路），進而調整l槽型天線 A〗/A2/A3/A4的動作狀態。例如，當偏壓電路1〇5控制 開關為通路而其他開關為斷路時，L槽型天線Αι就會處於 動作狀態，而其他L槽型天線就會處於不動作狀態。 每一偏壓電路105包含一 1/4射頻訊號波長微帶線 106、一電容1〇8以及一電阻1〇9〇電容1〇8電性連接於1/4 射頻訊號波長微帶線106與金屬接地層BL之間（藉由穿越 導孔108a)。電阻1〇9電性連接於1/4射頻訊號波長微帶線 106與一偏壓（施加於控制電極1〇9a上）之間。電容1〇8與 電阻109是開關Di/D2/D3/D4的過負載保護元件。 請參照接地剖面112，微帶線i〇4a(位於頂層TL)用以 將同軸線饋入架構102穿越接地導孔104電性連接至金屬 接地層BL。微帶線104a的長度約等於1/4射頻訊號波長。 請參照圖2-圖11 ’分別繪示第丨圖的智慧型天線的1〇 種場型圖。當使用者以四個偏壓電路1〇5控制四個開關 1323955

Di/D^D^D4的狀態時，智慧型天線1〇〇能夠產生以下所述 的10種不同場型圖。智慧型天線1〇〇能夠藉由切換至所需 的場型（10種場型其中之一），藉以維持天線較佳的收發效 率〇 請參照圖2，其繪示智慧型天線1〇〇的天線a3動作而 其他天線不動作時的場型圖。 請參照圖3 ’其繪示智慧型天線1〇〇的天線a3/A4動作 而其他天線不動作時的場型圖。 請參照圖4，其繪示智慧型天線1〇〇的天線&動作而 其他天線不動作時的場型圖。 請參照圖5，其繪示智慧型天線1〇〇的天線A"、動作 而其他天線不動作時的場型圖。 請參照圖6，其繪示智慧型天線1〇〇的天線Αι動作而 其他天線不動作時的場型圖。 請參照圖7 ’其繪示智慧型天線1〇〇的天線A"、動作 而其他天線不動作時的場型圖。 請參照圖8，其繪示智慧型天線1〇〇的天線八2動作而 其他天線不動作時的場型圖。 請參照圖9，其繪示智慧型天線1〇〇的天線A〆、動作 而其他天線不動作時的場型圖。 請參照圖ίο，其繪示智慧型天線100的天線Ai/a3動 作而其他天線不動作時的場型圖。 請參照圖11，其繪示智慧型天線100的天線a2/a4動 作而其他天線不動作時的場型圖。 由上述本發明較佳實施例可知，應用本發明的智慧型天 9 換:rL槽型天線的動作狀態，使得天線_ I夠調至-所需的場型。此外，此智慧型天線的設計易於小 型化’而能應用於各種輕薄短小的資訊家電產品上。 、雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 X限定本發明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範_，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。 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例 月b更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下： 圖1繪示依照本發明一較佳實施例的一種可調場型的 智慧型天線；以及 圖2-圖11分別繪示第丨圖的智慧型天線的丨〇種場型 圖0 【主要元件符號說明】 A1 : L槽型天線 A2 : L槽型天線 A3 : L槽型天線 A4 : L槽型天線 d :長度 ML!:微帶線 ML2 :微帶線 ML3 :微帶線 BL :金屬接地層 IL :絕緣層 1〇〇 :智慧型天線 102 :同軸線饋入架構 102a :探針 102b :同軸絕緣層 l〇2c :金屬 104 :接地導孔 1323955 ml4 :微帶線 104a :微帶線 D,： 開關 105 ： 偏壓電路 D2 : 開關 106 ： 微帶線 d3 : 開關 108 ： 電容 D4 : 開關 108a :導孔 TL ： 頂層 109 ： 電阻 Ri ： 矩形金屬片 109a :控制電極 R2 : 矩形金屬片 110 ： 開路饋入剖面 R3 : 矩形金屬片 112 ： 接地剖面 R4 : 矩形金屬片 Ch : 槽線開口 0 2 · 槽線開口 〇3 ： 槽線開口 04 : 槽線開口 11

Claims (1)

1323955 申請專利範固 1.-種可調場型的智慧型天線，至少包含： 一金屬層，係接地； 複數個槽里天線，形成於該金屬層，其中該些槽型天 線之槽線開口分別朝向不同的方向； —絕緣層’其-表面覆蓋該金屬層； 同軸線饋入架構’貫穿該絕緣層而設置且電性連接 於該金屬層； 複數個微帶線，係形成於該絕緣層之另一表面，該此 微帶線可分別地饋人射頻訊號至該些槽型天線； — 複數個開關，係用以電性連接該同軸線饋入架構與每 一該微帶線；以及 複數個偏壓電路，分別地電性連接至每一該開關，藉 以控制該些開關的狀態’進而個別調整該些槽型天線的動 作狀態，以改變天線輻射場型。 2.如申請專利範圍第1項所述之可調場型的智慧型天 線，其中該些槽型天線之槽線開口方向之間的夾角是相等 的。 3.如申請專利範圍第1項所述之可調場型的智慧型天 線’其中該些槽型天線為L槽型天線。 12 1323955 雄，4二申請專利範圍第3項所述之可調場型的智慧型天 線，、中該些L槽型天線係共平面。 申請專利範圍第4項所述之可調場型的智慧型天 線、、中該些L槽型天線包含槽線開口方向分別指向〇、 9〇、180和270度之四個該L槽型天線。 峻：申請專利範圍帛1項所述之可調場型的智慧型天 線八中该同軸線饋入架構至每一兮祥刑 地 可 β糟型天線的距離約相 4。 7.如申請專利範圍第1項 項所述之可調場型的智慧型天 線，其中該些開關為二極體。 8 甘如巾請專利範圍第7項所述之可調場型的智慧型天 線’其中該些二極體的Ρ型端電性連接至每—該微帶線， 該些二極體的Ν型端電性連接至該同轴線饋入架構。 9·如申請專利_ 1項所述之可調場型的智慧型天 線，其中射頻訊號採用開路方式從每—該槽型天線饋入每 一該微帶線。 10.如申請專利範圍第1項所、+.— 同軸絕緣層 ^所述之可調場型的智慧型 天線’其中該同軸線饋入架構包含—& 含卞、 13 ^外層金屬’該同軸絕緣層係隔離該探針與外層金屬， 以探針連接於該開關’該外層金屬電性連接於該金屬層。 U.如申請專利範圍第1項所述之可調場型的智慧型 =線，其中該微帶線的一端電性連接至該開關該微帶線 、另-端為-矩形金屬#，該矩形金屬片位於該絕緣層上 且對應至該槽型天線。 α如申請專利範圍第！項所述之可調場型的智慧型 天線，其中該絕緣層更包含-微帶線和—接地導孔用以將 該同軸線饋人架構電性連接至該金㈣，該微帶線的長度 約1 / 4射頻訊號波長。 13. 如甲請專利 1心心3碉場型的智慧型 天線，其中每一該偏壓電路包含_ ι/4射頻訊號波長微帶 線、-電容以及-電阻，該電容電性連接於該Μ射頻訊 號波長微帶線與該金屬層之間，該電阻電性連接於該^ 射頻訊號波長微帶線與一偏壓之間。 ^ 14.如申請專利範圍第1項所述之可調場型的智慧型 天線，其中每一該槽型天線的長度約等 . 寻於1/4射頻訊號波 長0