TWI433394B - 小型化天線 - Google Patents

Description

小型化天線

本發明係指一種小型化天線，尤指一種小尺寸、具優良輻射效率及場型，且可滿足無線通訊系統需求的小型化天線。

天線係用來發射或接收無線電波，以傳遞或交換無線電訊號。一般具無線通訊功能的電子產品，如筆記型電腦、智慧型手機等可攜式無線通訊裝置，通常透過內建之天線來存取無線網路。因此，為了讓使用者能更方便地存取無線通訊網路，理想天線的頻寬應在許可範圍內盡可能地增加，而尺寸則應盡量減小，以將天線整合入可攜式無線通訊裝置中。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種小型化天線。

本發明揭露一種小型化天線，用來收發一射頻訊號，包含有一金屬線，由一第一位置延伸至一第二位置；一絕緣層，由該第一位置延伸至一第三位置，用來包覆該金屬線之該第一位置至該第三位置的部分，該第一位置至該第三位置的長度小於該第一位置至該第二位置的長度；一金屬編織網層，由該第一位置延伸至一第四位置，用來包覆該絕緣層之該第一位置至該第四位置的部分，該第一位置至該第四位置的長度小於該第一位置至該第三位置的長度；以及一接地金屬管，由一第五位置延伸至該第三位置，用來包覆該金屬編織網之該第五位置至該第四位置的部分，及包覆該絕緣層之該第四位置至該第三位置的部分，該第五位置介於該第一位置與該第四位置之間。

請參考第1A圖及第1B圖，第1A圖為本發明實施例一小型化天線10之外觀示意圖，第1B圖為小型化天線10之剖面示意圖。小型化天線10可應用於無線通訊裝置，用來收發波長為λ之射頻訊號，其主要由一金屬線100、一絕緣層102、一金屬編織網104、一接地金屬管106、一保護層108及一訊號端子110所組成。為清楚說明小型化天線10之架構，第1圖中標示了五個位置P1、P2、P3、P4、P5。詳細來說，金屬線100係由位置P1延伸至位置P2，其中金屬線100之位置P1至位置P3的部分可視為訊號線，而位置P3至位置P2的部分則為輻射體。絕緣層102由位置P1延伸至位置P3，用來包覆金屬線100中位置P1至位置P3的部分，其材質可以是鐵弗龍等絕緣材質所製成，但不以此為限。金屬編織網104由位置P1延伸至位置P4，用來包覆絕緣層102中位置P1至位置P4的部分，以提供金屬屏蔽效果。接地金屬管106由位置P5延伸至位置P3，其材質可以是銅等金屬材質，用來接地，其中接地金屬管106之位置P5至位置P4的部分包覆並電性連接於金屬編織網104，而位置P4至位置P3的部分則包覆絕緣層102。保護層108由位置P1延伸至位置P5，用來包覆金屬編織網104之位置P1至位置P5的部分。最後，訊號端子110形成於位置P1，用來收發射頻訊號。

在小型化天線10中，位置P2至位置P3之長度約為波長λ的四分之三，位置P3至位置P5之長度約為波長λ的四分之一，而位置P3至位置P4之長度與位置P4至位置P5之長度皆約略為波長λ的八分之一。此外，在實現小型化天線10時，設計者應根據系統所需，適當調整位置P2至位置P3、位置P3至位置P5、位置P3至位置P4及位置P4至位置P5等各段的長度，並參考實驗或模擬結果，微調各段的長度。舉例來說，當小型化天線10應用於藍牙或無線區域網路系統時，其中心頻率係在2.4GHz附近，因此透過調整各段的長度，可得第2圖至第6圖的實驗結果。其中，第2圖為小型化天線10之電壓駐波比示意圖，第3圖為小型化天線10於不同頻率之天線效率、增益及平均增益之統計表，而第4圖至第6圖則分別為小型化天線10於2.5GHz、2.45GHz及2.4GHz之輻射場型圖。因此，由第2圖至第6圖可知，小型化天線10為一雙極(Dipole)天線，且其操作頻段(以電壓駐波比小於2為例)符合藍牙或無線區域網路系統之需求。

另一方面，由第1A圖及第1B圖可知，小型化天線10係由一電纜線演變而成，其相關製作方法有許多種，以下列舉兩種。

請參考第7A圖至第7E圖，第7A圖至第7E圖為本發明實施例小型化天線10之一製作流程之示意圖。如第7A圖所示，先取得適當長度之電纜線，其由內而外分別為金屬線、絕緣層、金屬編織網及保護層。接著，如第7B圖所示，將電纜線之位置P3至位置P2上的保護層、金屬編織網及絕緣層剝除，而僅留金屬線部分，即輻射體部分。如第7C圖所示，將電纜線之位置P4至位置P3上的保護層及金屬編織網剝除，而留絕緣層及所包覆的金屬線。如第7D圖所示，將電纜線之位置P5至位置P4上的保護層剝除，而留金屬編織網、絕緣層及所包覆的金屬線。最後，如第7E圖所示，將接地金屬管套入電纜線位置P5至位置P3上，並與金屬編織網相接，同時將接地端子套入，以完成小型化天線10。

第7A圖至第7E圖之製作流程係以線段為順序，另一種方式是以層為順序來製成小型化天線10。請參考第8A圖至第8E圖，第8A圖至第8E圖為本發明實施例小型化天線10之另一製作流程之示意圖。如第8A圖所示，先取得適當長度之電纜線。接著，如第8B圖所示，將電纜線之位置P5至位置P2上的保護層剝除，使金屬編織網裸露。如第8C圖所示，將位置P4至位置P2的金屬編織網剝除，使絕緣層裸露。如第8D圖所示，將位置P3至位置P2的絕緣層剝除，使金屬線裸露。最後，如第8E圖所示，將接地金屬管套入電纜線位置P5至位置P3上，並與金屬編織網相接，同時將接地端子套入，以完成小型化天線10。

需注意的是，第7A圖至第7E圖或第8A圖至第8E圖係用來說明小型化天線10之可行製作流程，而此等製作流程應係本領域具通常知識者參考小型化天線10之結構所能輕易完成者。然而，不限於此，其它製作方式，如由內而外依序形成小型化天線10等，亦是可行之方法。

本發明之主要目的在於利用習知電纜線製作雙極之小型化天線10，因此輻射本體為直徑約2.5 mm之金屬線，可符合小尺寸之需求。更重要的是，由實驗結果(如第2圖至第6圖所示)可以得證，本發明之小型化天線10於操作頻帶中具有優良的輻射效率及場型，可有效接收或發送射頻訊號。除此之外，由於電纜線之阻抗一般設計為50歐姆，可使小型化天線10具有良好的匹配效果，更有利於系統整合。同時，小型化天線10不需轉接座的設計，可減少轉接座所造成的能量損失，進一步提升效能。

綜上所述，本發明之小型化天線係利用傳統電纜線而製成，除符合小尺寸之需求外，同時具優良的輻射效率及場型，可滿足無線通訊系統之要求。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10．．．天線

100．．．金屬線

102．．．絕緣層

104．．．金屬編織網

106．．．接地金屬管

108．．．保護層

110．．．訊號端子

P1、P2、P3、P4、P5．．．位置

第1A圖為本發明實施例一小型化天線之外觀示意圖。

第1B圖為第1A圖之小型化天線之剖面示意圖。

第2圖為第1A圖之小型化天線之電壓駐波比示意圖。

第3圖為第1A圖之小型化天線於不同頻率之天線效率、增益及平均增益之統計表。

第4圖至第6圖分別為第1A圖之小型化天線於2.5GHz、2.45GHz及2.4GHz之輻射場型圖。

第7A圖至第7E圖為第1A圖之小型化天線之一製作流程之示意圖。

第8A圖至第8E圖為第1A圖之小型化天線之另一製作流程之示意圖。

10．．．天線

100．．．金屬線

102．．．絕緣層

104．．．金屬編織網

106．．．接地金屬管

108．．．保護層

110．．．訊號端子

P1、P2、P3、P4、P5．．．位置

Claims (9)

1. 一種小型化天線，用來收發一射頻訊號，包含有：一金屬線，由一第一位置延伸至一第二位置；一絕緣層，由該第一位置延伸至一第三位置，用來包覆該金屬線之該第一位置至該第三位置的部分，該第一位置至該第三位置的長度小於該第一位置至該第二位置的長度；一金屬編織網，由該第一位置延伸至一第四位置，用來包覆該絕緣層之該第一位置至該第四位置的部分，該第一位置至該第四位置的長度小於該第一位置至該第三位置的長度；以及一接地金屬管，由一第五位置延伸至該第三位置，用來包覆該金屬編織網之該第五位置至該第四位置的部分，及包覆該絕緣層之該第四位置至該第三位置的部分，該第五位置介於該第一位置與該第四位置之間。
2. 如請求項1所述之小型化天線，其中該第三位置至該第二位置之長度約等於該射頻訊號的四分之三波長。
3. 如請求項1所述之小型化天線，其中該第五位置至該第三位置之長度約等於該射頻訊號的四分之一波長。
4. 如請求項1所述之小型化天線，其中該第五位置至該第四位置之長度約等於該射頻訊號的八分之一波長。
5. 如請求項1所述之小型化天線，其中該第四位置至該第三位置之長度約等於該射頻訊號的八分之一波長。
6. 如請求項1所述之小型化天線，其中該接地金屬管電性連結於該金屬編織網之該第五位置至該第四位置的部分。
7. 如請求項1所述之小型化天線，其中該金屬線之阻抗為50歐姆。
8. 如請求項1所述之小型化天線，其另包含一訊號端子，形成於該第一位置。
9. 如請求項1所述之小型化天線，其另包含一保護層，由該第一位置延伸至第五位置，用來包覆該金屬編織網之該第一位置至該第五位置的部分。