TWI395371B - 電子裝置及其天線 - Google Patents

Description

電子裝置及其天線

本發明係有關於一種天線，特別係有關於一種偶極天線。

參照第1圖，其係顯示習知之偶極天線1，包括一第一臂10、一第二臂20、一訊號線31以及一接地線32。該訊號線31電性連接該第一臂10、該接地線32電性連接該第二臂20。偶極天線1用以傳遞一無線訊號，該無線訊號具有一波長λ。

在習知技術中，第一臂10與第二臂20的長度均為λ/4，因此，習知偶極天線1的體積較大。此外，由於習知之偶極天線1的表面電流只有單一路徑，故只有單一模態共振頻率，其頻寬較窄，頻寬利用率僅約為8.15%。

本發明即為了欲解決習知技術之問題而提供之一種天線，包括一訊號線、一接地線、一第一輻射元件以及一第二輻射元件。一第一輻射元件電性連接該訊號線，該第一輻射元件包括一第一U形段部以及一第一延伸段部，該訊號線連接該第一U形段部的一端，該第一延伸段部連接該第一U形段部的另一端，其中，該第一U形段部具有一第一缺口，該第一缺口朝向一第一方向。第二輻射元件電性連接該接地線，該第二輻射元件包括一第二U形段部以及一第二延伸段部，該接地線連接該第二U形段部的一端， 該第二延伸段部連接該第二U形段部的另一端，其中，該第二U形段部具有一第二缺口，該第二缺口朝向該第一方向，該第一U形段部鄰近該第二U形段部。

在本發明之實施例中，透過非等距的彎折方式以及非等寬的線寬，使迂迴電流產生多模態共振，藉此以較小的體積，提供較大的頻寬以及較佳的訊號傳輸效果。

參照第2圖，其係顯示本發明第一實施例之天線100，包括一訊號線101、一接地線102、一第一輻射元件110以及一第二輻射元件120。第一輻射元件110電性連接該訊號線101，該第一輻射元件110包括一第一U形段部111以及一第一延伸段部112。該訊號線101連接該第一U形段部111的一端，該第一延伸段部112連接該第一U形段部111的另一端。該第一U形段部111具有一第一缺口113，該第一缺口113朝向一第一方向(-Y)。第二輻射元件120電性連接該接地線102。該第二輻射元件120包括一第二U形段部121以及一第二延伸段部122，該接地線102連接該第二U形段部121的一端，該第二延伸段部122連接該第二U形段部121的另一端，其中，該第二U形段部具有一第二缺口123，該第二缺口123朝向該第一方向(-Y)。該第一U形段部111鄰近該第二U形段部121。

參照第3a圖，當傳輸一第一無線訊號(高頻訊號)時，該第一U形段部111與該第二U形段部121相耦合以傳輸該第一無線訊號，該第一無線訊號具有一第一訊號波長 λ₁ ，該第一U形段部111的開口深度與線寬和h₁ 約介於λ₁ /3至λ₁ /2之間。第3a圖中的箭頭符號標示電流走向，當傳輸該第一無線訊號時，電流主要集中於該第一U形段部111與該第二U形段部121之上。

參照第3b圖，當傳輸一第二無線訊號(低頻訊號)時，該第二無線訊號透過該第一U形段部111、該第一延伸段部112、該第二U形段部121以及一第二延伸段部122而傳遞，該第二無線訊號具有一第二訊號波長λ₂ ，該第一輻射元件的總長度約為λ₂ /4，，該第二輻射元件的總長度約為λ₂ /4。

再參照第2圖，在上述實施例中，該第二U形段部121的開口深度與線寬和h₂ 略大於該第一U形段部111的開口深度與線寬和h₁ 。

該第一U形段部111包括一第一主耦合部114以及一第一次耦合部115，該第一主耦合部114設於該第一次耦合部115與該訊號線101之間，該第一主耦合部114的線寬大於該第一次耦合部115的線寬。該第一主耦合部114的線寬大於該第二U形段部121的線寬。該第一次耦合部115的線寬小於該第二U形段部121的線寬。該第一缺口113的寬度w₁ 大於該第二缺口123的寬度w₂ 。

該第一U形段部111與該第二U形段部121之間具有一間距G。透過調整該第一U形段部111與該第二U形段部121之間的相對位置，可以控制耦合效果，並避免電流抵消的情況發生。

在上述實施例中，透過非等距的彎折方式以及非等寬 的線寬，使迂迴電流產生多模態共振。在一實施例中，該第一U形段部的開口深度與線寬和h₁ 約為0.4λ₁ ，該第二U形段部的開口深度與線寬和h₂ 約為0.45λ₁ 。該第一主耦合部114的線寬約為0.17λ₁ ，該第一次耦合部115的線寬約為0.05λ₁ ，該第二U形段部121的線寬約為0.1λ₁ 。該第一缺口113的寬度w₁ 約為0.1λ₁ ，該第二缺口123的寬度w₂ 約為0.05λ₁ 。間距G約為0.1λ₁ 。

參照第4圖，其係顯示本發明第一實施例之天線的傳輸效果，其有效頻段約介於1.05GHz~1.18GHz以及2.7GHz~3.0GHz之間，頻寬利用率為11.6%~10.5%。相較於習知技術，本發明以較小的體積，提供較大的頻寬以及較佳的訊號傳輸效果。

參照第5a、5b圖，其係顯示本發明之第二實施例之電子裝置200，其特點在於具有一支撐結構210以及一天線100’，該天線100’係以印刷的方式形成於該支撐結構210之上。天線100’的結構大致上與第一實施例之天線100相同。支撐結構210包括一第一主支撐面211、一第二主支撐面212、一第一側支撐面221、一第二側支撐面222以及一第三側支撐面223。該第一主支撐面211平行於該第二主支撐面212。該第一側支撐面221大致上垂直於該第一主支撐面211。該第二側支撐面222大致上垂直於該第一主支撐面211以及該第一側支撐面221。該第三側支撐面223大致上與該第二側支撐面222相反。

該第一U形段部111與該第二U形段部121均為於該第一主支撐面211之上。該第一延伸段部112從該第一主 支撐面211延伸經過該第二側支撐面222、該第一側支撐面221而至該第二主支撐面212。該第二延伸段部122從該第一主支撐面211延伸經過該第三側支撐面223而至該第二主支撐面212。

參照第5a圖，該第一延伸段部112具有一第一延伸耦合部116，該第一延伸耦合部116延伸於該第一側支撐面221之上，並耦合該第一U形段部111的中央部分(頂部)。

參照第6圖，其係顯示本發明第二實施例之天線的傳輸效果，其有效頻段約介於824~960MHz(低頻)以及1710~2500MHz(高頻)之間，低頻部分的頻寬利用率為15.24%，高頻部分的頻寬利用率為37.53%。相較於第一實施例，第二實施例之天線的體積更為縮小，且訊號傳遞效果更佳。此外，參照第7a、7b圖，第7a圖係顯示第二實施例之天線於低頻模態的XY平面場形圖，第7b圖係顯示第二實施例之天線於高頻模態的XY平面場形圖，應用本發明第二實施例之天線，意外的在XY平面場形圖會得到具有全向性的輻射場形。

本發明之第二實施例之電子裝置200可以為外接式網卡元件，或是其他無線型式的電子裝置。

第8圖係顯示本發明第三實施例之天線310，第9圖係顯示本發明第四實施例之天線320。由第8、9圖可知，該第一延伸段部以及該第二延伸段部的形狀可以任意變化，以配合不同的訊號傳輸需求，例如改變輻射場形或變化傳輸頻段。

在上述實施例中，該第一U形段部與該第二U形段部 大致上位於同平面之上，然其並未限制本發明，在一實施例中，該第一U形段部與該第二U形段部亦可以位於不同平面之上，並彼此相耦合而提供多模態共振。

雖然本發明已以具體之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，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。

1‧‧‧天線

10‧‧‧第一臂

20‧‧‧第二臂

31‧‧‧訊號線

32‧‧‧接地線

100、100’‧‧‧天線

101‧‧‧訊號線

102‧‧‧接地線

110‧‧‧第一輻射元件

111‧‧‧第一U形段部

112‧‧‧第一延伸段部

113‧‧‧第一缺口

114‧‧‧第一主耦合部

115‧‧‧第一次耦合部

116‧‧‧第一延伸耦合部

120‧‧‧第二輻射元件

121‧‧‧第二U形段部

122‧‧‧第二延伸段部

123‧‧‧第二缺口

200‧‧‧電子裝置

210‧‧‧支撐結構

211‧‧‧第一主支撐面

212‧‧‧第二主支撐面

221‧‧‧第一側支撐面

222‧‧‧第二側支撐面

223‧‧‧第三側支撐面

第1圖係顯示習知之偶極天線；第2圖係顯示本發明第一實施例之天線；第3a圖係顯示本發明第一實施例之天線在傳輸一第一無線訊號時的共振情形；第3b圖係顯示本發明第一實施例之天線在傳輸一第二無線訊號時的共振情形；第4圖係顯示本發明第一實施例之天線的訊號傳輸效果；第5a、5b圖係顯示本發明第二實施例之天線的立體圖；第6圖係顯示本發明第二實施例之天線的訊號傳輸效果；第7a圖係顯示第二實施例之天線於低頻模態的XY平面場形圖；第7b圖係顯示第二實施例之天線於高頻模態的XY平面場形圖第8圖係顯示本發明第三實施例之天線；以及 第9圖係顯示本發明第四實施例之天線。

100‧‧‧天線

101‧‧‧訊號線

102‧‧‧接地線

110‧‧‧第一輻射元件

111‧‧‧第一U形段部

112‧‧‧第一延伸段部

113‧‧‧第一缺口

114‧‧‧第一主耦合部

115‧‧‧第一次耦合部

120‧‧‧第二輻射元件

121‧‧‧第二U形段部

122‧‧‧第二延伸段部

123‧‧‧第二缺口

Claims (15)

1. 一種天線，包括：一訊號線；一接地線；一第一輻射元件，電性連接該訊號線，該第一輻射元件包括一第一U形段部以及一第一延伸段部，該訊號線連接該第一U形段部的一端，該第一延伸段部連接該第一U形段部的另一端，其中，該第一U形段部具有一第一缺口，該第一缺口朝向一第一方向；以及一第二輻射元件，電性連接該接地線，該第二輻射元件包括一第二U形段部以及一第二延伸段部，該接地線連接該第二U形段部的一端，該第二延伸段部連接該第二U形段部的另一端，其中，該第二U形段部具有一第二缺口，該第二缺口朝向該第一方向，該第一U形段部鄰近該第二U形段部，當傳輸一第一無線訊號時，該第一U形段部與該第二U形段部相耦合以傳輸該第一無線訊號，該第一無線訊號具有一第一訊號波長λ₁ ，該第一U形段部的開口深度與線寬和約介於λ₁ /3至λ₁ /2之間，其中，該第一延伸段部具有一第一延伸耦合部，該第一延伸耦合部平行並耦合該第一U形段部的中央部分。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天線，其中，該第二U形段部的開口深度與線寬和大於該第一U形段部的開口 深度與線寬和。
3. 如申請專利範圍第1項所述之天線，其中，該第一U形段部包括一第一主耦合部以及一第一次耦合部，該第一主耦合部設於該第一次耦合部與該訊號線之間，該第一主耦合部的線寬大於該第一次耦合部的線寬。
4. 如申請專利範圍第3項所述之天線，其中，該第一主耦合部的線寬大於該第二U形段部的線寬。
5. 如申請專利範圍第4項所述之天線，其中，該第一次耦合部的線寬小於該第二U形段部的線寬。
6. 如申請專利範圍第1項所述之天線，其中，該第一缺口的寬度大於該第二缺口的寬度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之天線，其中，當傳輸一第二無線訊號時，該第二無線訊號透過該第一U形段部、該第一延伸段部、該第二U形段部以及一第二延伸段部而傳遞，該第二無線訊號具有一第二訊號波長λ₂ ，該第一輻射元件的總長度約為λ₂ /4，，該第二輻射元件的總長度約為λ₂ /4。
8. 一電子裝置，包括：一支撐結構；以及一天線，設於該支撐結構之上，該天線包括：一訊號線；一接地線； 一第一輻射元件，電性連接該訊號線，該第一輻射元件包括一第一U形段部以及一第一延伸段部，該訊號線連接該第一U形段部的一端，該第一延伸段部連接該第一U形段部的另一端，其中，該第一U形段部具有一第一缺口，該第一缺口朝向一第一方向；以及一第二輻射元件，電性連接該接地線，該第二輻射元件包括一第二U形段部以及一第二延伸段部，該接地線連接該第二U形段部的一端，該第二延伸段部連接該第二U形段部的另一端，其中，該第二U形段部具有一第二缺口，該第二缺口朝向該第一方向，該第一U形段部鄰近該第二U形段部，當傳輸一第一無線訊號時，該第一U形段部與該第二U形段部相耦合以傳輸該第一無線訊號，該第一無線訊號具有一第一訊號波長λ₁ ，該第一U形段部的開口深度與線寬和約介於λ₁ /3至λ₁ /2之間，其中，該支撐結構具有一第一主支撐面，其中，該第一U形段部以及該第二U形段部均形成於該第一主支撐面之上；其中，該第一延伸段部具有一第一延伸耦合部，該第一延伸耦合部平行並耦合該第一U形段部的中央部分。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電子裝置，其中，該第一U形段部包括一第一主耦合部以及一第一次耦合部，該第一主耦合部設於該第一次耦合部與該訊號線之間，該 第一主耦合部的線寬大於該第一次耦合部的線寬。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電子裝置，其中，該第一主耦合部的線寬大於該第二U形段部的線寬。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中，該第一次耦合部的線寬小於該第二U形段部的線寬。
12. 如申請專利範圍第8項所述之電子裝置，其中，當傳輸一第二無線訊號時，該第二無線訊號透過該第一U形段部、該第一延伸段部、該第二U形段部以及一第二延伸段部而傳遞，該第二無線訊號具有一第二訊號波長λ₂ ，該第一輻射元件的總長度約為λ₂ /4，，該第二輻射元件的總長度約為λ₂ /4。
13. 如申請專利範圍第8項所述之電子裝置，其中，該支撐結構更具有一第一側支撐面，該第一側支撐面大致上垂直於該第一主支撐面，該第一延伸耦合部形成於該第一側支撐面之上。
14. 如申請專利範圍第13項所述之電子裝置，其中，該支撐結構更具有一第二側支撐面以及一第二主支撐面，該第一延伸段部從該第一主支撐面延伸經過該第二側支撐面、該第一側支撐面而至該第二主支撐面，該第一主支撐面平行於該第二主支撐面，該第二側支撐面大致上垂直於該第一主支撐面以及該第一側支撐面。
15. 如申請專利範圍第14項所述之電子裝置，其中， 該支撐結構更具有一第三側支撐面，該第二延伸段部從該第一主支撐面延伸經過該第三側支撐面而至該第二主支撐面，該第三側支撐面大致與該第二側支撐面相反。