TWI436528B - 單極天線及其應用之通訊裝置 - Google Patents

Description

單極天線及其應用之通訊裝置

本發明係有關於一種單極天線及其應用之通訊裝置，特別是有關於一種微小化立體單極天線及其應用之行動通訊裝置。

隱藏式天線愈來愈流行並且廣泛的應用在行動通訊裝置(例如手機)中，而目前隱藏式天線至少包括有平面倒F型天線(Planner Inverted F Antenna,PIFA)以及單極天線(Monopole Antenna)二種型式。

平面倒F型天線(PIFA)設置在行動通訊裝置中，須與電路板相隔一既定的垂直距離，並且在平面倒F型天線以及電路板之間不可設置其他電子元件，然而由於行動通訊裝置的體積通常很小，連帶會限制到天線的體積以及前述的垂直距離，使得平面倒F型天線在頻寬、輻射效率、以及增益等各方面的效能皆受到大幅影響。

單極天線與平面倒F型天線相類似，其在行動通訊裝置中須與電路板相隔一既定的距離，只不過此既定距離係為水平方向的距離。另外，在單極天線以及電路板之間同樣不可設置其他電子元件，也就是說在單極天線以及電路板之間須設置一淨空區(Clearance Zone)，而此淨空區內不可設置電子元件，以避免對單極天線造成不良的影響。通常來說，單極天線所需要的淨空區至少在15mm以上，這對行動通訊裝置狹小的內部空間而言，其佔據了相當大的空間距離。

有鑑於此，本發明提供一種單極天線，僅需6.8mm的淨空區，遠較習知單極天線所需的淨空區為小，而所節省多出來的空間，則可以安排設置其他的電子元件，或者可進一步的縮小行動通訊裝置的體積。

本發明之單極天線包括一饋入部、一連接部、一第一輻射體以及一第二輻射體，其中饋入部與一平面夾一銳角，連接部由饋入部延伸而出，且大致上垂直於上述平面，第一輻射體由連接部延伸而出，第二輻射體亦由連接部延伸而出。

在本發明之其中一實施例中，上述銳角大約為30°。

在本發明之另一實施例中，第二輻射體包括一第一長條部，且此第一長條部大致上平行於第一輻射體。

在本發明之又一實施例中，第一輻射體距離第二輻射體之第一長條部大約1mm。

在本發明之又一實施例中，第一輻射體較第二輻射體之第一長條部為寬。

在本發明之又一實施例中，第一輻射體的寬度大約為2mm。

在本發明之又一實施例中，第二輻射體之第一長條部的寬度大約為0.8mm。

在本發明之又一實施例中，第二輻射體更包括一第二長條部，由第一長條部朝向饋入部而延伸。

在本發明之又一實施例中，第二輻射體之第二長條部大致上平行於第一輻射體。

在本發明之又一實施例中，單極天線的材質為磷青銅。

本發明同時提供一種通訊裝置，其包括一電路板以及一單極天線，其中單極天線包括一饋入部、一連接部、一第一輻射體以及一第二輻射體，饋入部係電性連接於電路板並與電路板夾一銳角，連接部由饋入部延伸而出且大致上垂直於電路板，第一輻射體係由連接部延伸而出，第二輻射體亦由連接部延伸而出。

在本發明之又一實施例中，上述銳角大約為30°。

在本發明之又一實施例中，第二輻射體包括一第一長條部，第一長條部大致上平行於第一輻射體。

在本發明之又一實施例中，第一輻射體距離第二輻射體之第一長條部大約1mm。

在本發明之又一實施例中，第一輻射體較第二輻射體之第一長條部為寬。

在本發明之又一實施例中，第一輻射體的寬度大約為2mm。

在本發明之又一實施例中，第二輻射體之第一長條部的寬度大約為0.8mm。

在本發明之又一實施例中，第二輻射體更包括一第二長條部，由第一長條部朝向饋入部而延伸。

在本發明之又一實施例中，第二輻射體之第二長條部大致上平行於第一輻射體。

在本發明之又一實施例中，此通訊裝置更包括一天線座，且單極天線固定在天線座上。

在本發明之又一實施例中，天線座的材質為塑膠。

在本發明之又一實施例中，單極天線係以超音波熱熔方式固定在天線座上。

在本發明之又一實施例中，單極天線係設置在通訊裝置的底部。

在本發明之又一實施例中，電路板距離通訊裝置其中一邊大約6.8mm。

在本發明之又一實施例中，此通訊裝置更包括一螺絲，將單極天線的饋入部固定在電路板上。

在本發明之又一實施例中，單極天線的材質為磷青銅。

上述的單極天線之操作頻段可涵蓋824－894MHz、880－960MHz、1710－1880MHz以及1850－1990MHz四個頻段，經實驗後發現，此單極天線僅僅需要6.8mm的淨空區，其遠較習知單極天線所需的淨空區為小，而所節省多出來的空間，則可以安排設置其他的電子元件，或者可進一步的縮小行動通訊裝置的體積。

此外，上述之單極天線可利用磷青銅為材質製成，其特性穩定且成本低廉，經超音波熱熔固定於塑膠天線座上，能有效降低整體機構上之複雜度。

此外，上述之單極天線的饋入部可利用螺絲直接鎖固於電路板上，組裝快速、簡單且穩定性高，即使行動通訊裝置不慎掉落撞擊到地面，單極天線也不易從電路板上鬆脫。

此外，上述之單極天線可設置在行動通訊裝置的底部，使其遠離通話接收器(Receiver)，能大幅降低人體對輻射能量的吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)。

為使本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

請同時參閱第1圖以及第2圖，行動通訊裝置20(例如手機)包括一電路板22、一單極天線26以及一天線座24。其中，電路板22上設置有複數個電子元件221以及223，且電路板22在水平方向(y方向)上與通訊裝置20之底邊202的距離為D₁ ，於是在電路板22以及通訊裝置20的底邊202之間形成一淨空區206，用於設置天線座24。在本實施例中，單極天線26係以磷青銅(Phosphor Bronze)為材質，天線座24則是由塑膠所製成，而單極天線26係利用超音波熱熔(Ultrasonic Heat Staking)的方式固定在天線座24上。

單極天線26包括一饋入部261、一連接部262由饋入部261延伸而出、一第一輻射體263由連接部262延伸而出、以及一第二輻射體264同樣由連接部262延伸而出，以上單極天線26的各部位詳述如下：單極天線26的饋入部261係電性連接於電路板22的饋入點(未圖示)，並且利用螺絲28加以鎖固。請參閱第3A圖，電路板22大致可被視為位於一水平面上(虛線表示者)，而單極天線26的饋入部261與電路板22所在之水平面之間具有一夾角θ₁ ，在本實施例中，此夾角θ₁ 大約為30°，為一銳角。

請再參閱第2圖，連接部262同時連接饋入部261、第一輻射體263以及第二輻射體264，須注意連接部262的延伸方向大致上垂直於電路板22。

第一輻射體263係用於處理1710－1880MHz以及1850－1990MHz之高頻訊號，請參閱第3B圖，在本實施例中，第一輻射體263的寬度大約為2mm。

第二輻射體264較第一輻射體263為長，係用於處理824－894MHz以及880－960MHz之低頻訊號，第二輻射體264包括一第一長條部2642以及一第二長條部2644，其中第一長條部2642係由連接部262延伸而出且大致上平行於第一輻射體263，第二長條部2644係由第一長條部2642朝向饋入部261延伸，如第3C圖所示，第一輻射體263以及第二輻射體264的第一長條部2642之間距離D₂ 很小，以產生耦合效應來提升輻射效率，在本實施例中，此距離D₂ 大約為1mm。另外，第一輻射體263的寬度W₁ 大於第二輻射體264之第一長條部2642的寬度W₂ ，在本實施例中，第一輻射體263的寬度W₁ 大約為2mm，而第一長條部2642的寬度W₂ 大約為0.8mm。

本發明提供一種微小化立體單極天線，其操作頻段可涵蓋824－894MHz、880－960MHz、1710－1880MHz以及1850－1990MHz四個頻段，經實驗後發現，此單極天線僅需要6.8mm的淨空區，遠較習知單極天線所需的淨空區為小，而所節省多出來的空間，則可以安排設置其他的電子元件，或者可進一步的縮小行動通訊裝置的體積。

此外，本發明之單極天線可利用磷青銅為材質製成，其特性穩定且成本低廉，經超音波熱熔固定於塑膠天線座24上，能有效降低整體機構上之複雜度。

此外，本發明之單極天線26的饋入部261可利用螺絲28直接鎖固於電路板22上，組裝快速、簡單且穩定性高，即使行動通訊裝置20不慎掉落撞擊到地面，單極天線26也不易從電路板22上鬆脫。

此外，本發明之單極天線26可設置在行動通訊裝置20的底部，使其遠離通話接收器(Receiver)，能大幅降低人體對輻射能量的吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何其所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，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。

20．．．行動通訊裝置

22．．．電路板

24．．．天線座

26．．．單極天線

28．．．螺絲

202．．．底邊

206．．．淨空區

221．．．電子元件

223．．．電子元件

261．．．饋入部

262．．．連接部

263．．．第一輻射體

264．．．第二輻射體

2642．．．第一長條部

2644．．．第二長條部

D₁ ．．．距離

D₂ ．．．距離

W₁ ．．．寬度

W₂ ．．．寬度

θ₁ ．．．夾角

第1圖係依據本發明顯示一行動通訊裝置的背面；第2圖係第1圖之行動通訊裝置的立體分解圖；第3A圖係由第2圖之x方向觀察單極天線的平面圖；第3B圖係由第2圖之y方向觀察單極天線的平面圖；第3C圖係由第2圖之z方向觀察單極天線的平面圖。

20．．．行動通訊裝置

22．．．電路板

24．．．天線座

26．．．單極天線

28．．．螺絲

202．．．底邊

206．．．淨空區

221．．．電子元件

223．．．電子元件

261．．．饋入部

262．．．連接部

263．．．第一輻射體

264．．．第二輻射體

2642．．．第一長條部

2644．．．第二長條部

D₁ ．．．距離

Claims (26)

1. 一種單極天線，包括：一饋入部，與一水平面之間具有一銳角；一連接部，由該饋入部延伸而出，且大致上垂直於該水平面；一第一輻射體，沿平行於該水平面的方向由該連接部延伸而出；一第二輻射體，沿平行於該水平面的方向由該連接部延伸而出。
2. 如申請專利範圍第1項所述的單極天線，其中，該銳角大約為30°。
3. 如申請專利範圍第1項所述的單極天線，其中，該第二輻射體包括一第一長條部，且該第一長條部大致上平行於該第一輻射體。
4. 如申請專利範圍第3項所述的單極天線，其中，該第一輻射體距離該第二輻射體之該第一長條部大約1mm。
5. 如申請專利範圍第3項所述的單極天線，其中，該第一輻射體較該第二輻射體之該第一長條部為寬。
6. 如申請專利範圍第3項所述的單極天線，其中，該第一輻射體的寬度大約為2mm。
7. 如申請專利範圍第3項所述的單極天線，其中，該第二輻射體之該第一長條部的寬度大約為0.8mm。
8. 如申請專利範圍第3項所述的單極天線，其中，該第二輻射體更包括一第二長條部，由該第一長條部朝向該 饋入部延伸。
9. 如申請專利範圍第8項所述的單極天線，其中，該第二輻射體之該第二長條部大致上平行於該第一輻射體。
10. 如申請專利範圍第1項所述的單極天線，其中，該單極天線的材質為磷青銅。
11. 一種通訊裝置，包括：一電路板，位於一水平面；一單極天線，包括一饋入部、一連接部、一第一輻射體以及一第二輻射體，其中該饋入部電性連接於該電路板並與該水平面之間具有一銳角，該連接部由該饋入部延伸而出且大致上垂直於該水平面，該第一輻射體係由該連接部延伸而出，該第二輻射體亦由該連接部延伸而出。
12. 如申請專利範圍第11項所述的通訊裝置，其中，該銳角大約為30°。
13. 如申請專利範圍第11項所述的通訊裝置，其中，該第二輻射體包括一第一長條部，該第一長條部大致上平行於該第一輻射體。
14. 如申請專利範圍第13項所述的通訊裝置，其中，該第一輻射體距離該第二輻射體之該第一長條部大約1mm。
15. 如申請專利範圍第13項所述的通訊裝置，其中，該第一輻射體較該第二輻射體之該第一長條部為寬。
16. 如申請專利範圍第13項所述的通訊裝置，其中，該第一輻射體的寬度大約為2mm。
17. 如申請專利範圍第13項所述的通訊裝置，其中，該第二輻射體之該第一長條部的寬度大約為0.8mm。
18. 如申請專利範圍第13項所述的通訊裝置，其中，該第二輻射體更包括一第二長條部，由該第一長條部朝向該饋入部延伸。
19. 如申請專利範圍第18項所述的通訊裝置，其中，該第二輻射體之該第二長條部大致上平行於該第一輻射體。
20. 如申請專利範圍第11項所述的通訊裝置，其更包括一天線座，其中該單極天線係固定在該天線座上。
21. 如申請專利範圍第20項所述的通訊裝置，其中，該天線座的材質為塑膠。
22. 如申請專利範圍第20項所述的通訊裝置，其中，該單極天線係以超音波熱熔方式固定在該天線座上。
23. 如申請專利範圍第11項所述的通訊裝置，其中，該單極天線係設置在該通訊裝置的底部。
24. 如申請專利範圍第11項所述的通訊裝置，其中，該電路板距離該單極天線之間的淨空區大約為6.8mm。
25. 如申請專利範圍第11項所述的通訊裝置，其更包括一螺絲，用以將該單極天線的饋入部固定在該電路板上。
26. 如申請專利範圍第11項所述的通訊裝置，其中，該單極天線的材質為磷青銅。