TWI437759B - 電磁波發射／接收裝置 - Google Patents

Description

電磁波發射/接收裝置

本發明係有關於一種電路板結構，並且是尤有關於一種電磁波發射/接收裝置。

在各種電子設備中，無論是手持式或固定式電子設備，以天線等電磁波發射/接收裝置將電流信號轉換成電磁波或將接收到的電磁波轉換成電流信號，而跟其他電子設備或其他電路進行訊號傳輸與溝通已是廣泛利用的技術。其主要的技術原理是使交流電流在導體中流動產生輻射並伴隨產生可變磁場，以產生電場，使得部份的電場與磁場會遠離此帶電流導體而產生由電場與磁場組成的電磁波向外輻射，當接收電磁波時，導體在前進中的電磁波裡即會被電場與磁場所包圍，而產生出感應電流以達到接收的效果。

因此，目前也已變化出許多形式的天線結構設計，如第一圖至第四圖所示的傳統天線各種架構，主要都是在發射層的部分作出不同的圖形設計。其中第一圖到第三圖所示的傳統天線1、2、3皆是由接地層11、絕緣層12及圖形化的導體層13由下而上層疊組成，第四圖的天線4則是由導體層13、絕緣層12及接地層11由下而上層疊組成。第一圖的導體層13經圖形化製程製作出微帶線131與發射片132的結構，經由微帶線131接收電磁波發射訊號以從發射片132發射。第二圖顯示的傳統天線2的結構是由在接地層11開設出一線形凹槽111，並與導體層13圖形化製作出垂直於線形凹槽111的導體振子133所組成。第三圖顯示的傳統天線3上的圖形化導體層13是形成曲折的微帶線134，而第四圖的導體層13則是經由圖形化製程作出微帶線135的結構，並在其上的接地層11對應微帶線135垂直開設出一縫隙112。然而，從第一圖至第四圖之各種天線架構中可以得知接地層11的設置僅是用以提供電流迴路，並且須在發射層13與接地層11之間間隔相當的距離，以激勵出電磁場，如此侷限了目前對於天線結構設計的可能性。

本發明之一目的是跳脫出傳統設計電磁波發射/接收裝置的窠臼，提供嶄新的電磁波發射/接收裝置結構設計。

本發明之另一目的是透過旁設於發射導體的接地導體增加電磁波發射/接收裝置對電磁波的發射或接收效率，而提供更為優異的電磁波發射/接收裝置。

依據本發明，提供一種電磁波發射裝置，包括：至少一發射導體、一接地層及至少一接地導體。發射導體電性連接一發射源以接收一發射訊號，接地層電性連接一接地電位，此接地層是垂直性地層疊於前述的發射導體，接地導體經由至少一導孔電性連接接地電位，此接地導體更沿著發射導體的外圍設置於發射導體的旁側。

依據本發明，提供一種電磁波接收裝置，包括：至少一接收導體、一接地層及至少一接地導體。接收導體接收一電磁波訊號，接地層電性連接一接地電位，此接地層是垂直性地層疊於前述的接收導體，接地導體經由至少一導孔電性連接接地電位，接地導體並沿著接收導體的外圍設置於接收導體的旁側。

因此，藉由設置於發射導體外圍旁側的接地導體所形成的電流迴路，作為電磁波輻射/接收的傳播路徑，可增進電磁波發射/接收裝置對電磁波的發射或接收效率，而提供更為優異的電磁波發射/接收裝置。

為進一步說明各實施例，本發明乃提供有圖式。此些圖式乃為本發明揭露內容之一部分，其主要係用以說明實施例，並可配合說明書之相關描述來解釋實施例的運作原理。配合參考這些內容，本領域具有通常知識者應能理解其他可能的實施方式以及本發明之優點。圖中的元件並未按比例繪製，而類似的元件符號通常用來表示類似的元件。

首先，請一併參考第五圖及第六圖，其中第五圖為顯示本發明第一實施例用作發射/接收電磁波之電磁波發射/接收裝置之結構示意圖，第六圖為第五圖AA線段處的剖面示意圖。如第五圖中所示，本實施例的電磁波發射/接收裝置是製作於一電路板上，並以包括三層結構，由下而上分別是一接地層、一絕緣層及一導體層的電路板為例，然而無須限制於此，亦可以其他類別或形式的載體製作，如：亦可以使用僅有一導體層之單層電路板或其他類型的印刷電路板或基板。其次，本實施例雖單一實施態樣的結構以供發射/接收電磁波，而同時作為電磁波發射裝置及電磁波發射裝置之用，然而本發明並不限於此，本發明亦可以其他的實施方式或變化完成電磁波發射裝置或電磁波接收裝置。

本實施例的電磁波發射/接收裝置5包括彼此垂直性地層疊的一接地層51、一絕緣層52及一導體層53。接地層51與導體層53較佳是以金屬等良好導電材料製作，其中接地層51電性連接一接地電位。絕緣層52則是電性絕緣物質，設置於接地層51與導體層53之間。導體層53上經圖形化製程製作出線形的至少一接地導體531及至少一發射導體532，接地導體531是沿著發射導體532的一側設置，如：設置於水平方向的側向。雖然此實施例僅繪示一接地導體531，本發明亦可在發射導體532另一旁側設置另一接地導體(圖中未示)。接地導體531及發射導體532的形狀、長度、延伸方向亦可為其他型態，然而接地導體531與發射導體532之間較佳是相隔有一預定距離，且發射導體532較佳至少與部分接地導體531平行，使得發射導體532與接地導體531具有互相面對的重疊部分，且發射導體532與接地導體531的重疊部分之間無其它訊號線。

接地導體531上可經由至少一導孔531A電性連接於接地層51，從而電性連接於接地電位，其中導孔531A可設置於接地導體531的端緣處。在此是以一個導孔531A為例，因此導孔531A是設置在接地導體531的一端，使得另一端是一開路端。發射導體532電性連接一發射源，如：一交流電流源，其操作頻率是對應於其電流方向轉換的頻率。在本實施例中，因接地導體531是開路的接地設計，導孔531A的數目與接地導體531或發射導體532的長度會影響其是否可產生諧振現象。因此通常是依據發射源的電子特性，如：操作頻率等來設計導孔531A的數目與接地導體531或發射導體532的長度。比如說，若接地導體531的長度設計為對應至發射源操作頻率的四分之一波長時，則可在發射源操作頻率四分之一波長的倍數上產生諧振現象，此時接地導體531的阻抗是大於空氣的阻抗，故依據阻抗不匹配原理，駐波的能量將是以輻射發散的方式消散，如此即可在接地導體531與發射導體532之間可激勵出電磁場，將從發射源接收到的發射訊號以電磁波的形式發射出去。當接地導體531的諧振頻率是對應於發射訊號之操作頻率時，即可獲得最佳的輻射功效。

此外，導孔531A的數目則是設置的越多時，也會使得產生的諧振頻率點更高。請參考第九圖，其為顯示本發明之一實施例之電磁波發射/接收裝置之阻抗與頻率相關的諧振特性的表圖。如第九圖所示，標號A對應至導孔531A數目為一個時的諧振特性，標號B對應至導孔531A數目為兩個時的諧振特性，而標號C對應至導孔531A數目為五個時的諧振特性。由圖中可清楚得知導孔531A的數目越多時確實會造成諧振頻率點更高，如：僅有一個導孔531A時，諧振頻率約是1.7GHz，當有兩個導孔531A時，諧振頻率會落到約3.3GHz左右，因此可依據發射源的操作頻率而設計出對應數目的導孔531A。此外，因接地導體531連接至接地電位而形成電流迴路，而形成較佳的輻射傳播路徑，故而增加輻射傳播的效率。

請參考第十圖，其為顯示本發明之一實施例之電磁波發射/接收裝置之輻射傳播強度的表圖。圖中是分別以0.2、0.6及1GHz操作頻率為發射源測量傳統與本發明實施例之輻射強度，從圖中可以清楚得知，無論是以0.2、0.6或1GHz操作頻率之任一者作為發射源，依據本發明所提供實施例的電磁波發射/接收裝置的輻射傳播效率X確實優於傳統天線的輻射傳播效率Y。

另外請一併參考第七圖及第八圖，其中第七圖為顯示本發明另一較佳實施例的電磁波發射/接收裝置6之結構示意圖，第八圖為第七圖BB線段處的剖面示意圖。如第七圖及第八圖所示，本實施例與第五圖所示的實施例不同之處主要在於第五圖的實施例的發射導體532與接地導體531是位在相同層中，而本實施例的發射導體與接地導體是分別位在鄰近層中。如第七圖及第八圖所示，電磁波發射/接收裝置6包括垂直層疊的一接地層61、一第一絕緣層62A、一第二絕緣層62B、一第一導體層63A及一第二導體層63B。第一導體層63A形成於第一絕緣層62A的表面上，並形成線形接地導體631，第一導體層63A上方形成第二絕緣層62B。接著，第二導體層63B形成於第二絕緣層62B的表面上，並形成線形發射導體632。較佳地，接地導體631是夾於第一絕緣層62A與第二絕緣層62B之間，並位於發射導體632的外側，如：接地導體631的投影是位於發射導體632的水平方向的側向。接地導體631可藉由導孔631A與接地層61連接，從而電性連接一接地電位。接地層61下方亦可選擇性地層疊有其他結構，如：另一或多個絕緣層或導體層，然而無須限制於此處舉出的範例。導孔631A的數目與接地導體631或發射導體632的長度如前所述可對應發射源的操作頻率作適性調整，以最佳化輻射強度。

是故，由上述中可以得知，本發明藉由設置於發射導體外側的接地導體所形成的電流迴路，作為電磁波輻射/接收的傳播路徑，可增進電磁波發射/接收裝置對電磁波的發射或接收效率，而提供更為優異的電磁波發射/接收裝置。

上述僅是為了說明方便而舉例而已，本創作所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於此處之實施例。

1、2、3、4．．．傳統天線

5、6．．．電磁波發射/接收裝置

11．．．接地層

12．．．絕緣層

13．．．導體層

51．．．接地層

52、54．．．絕緣層

53．．．導體層

61．．．接地層

62A．．．第一絕緣層

62B．．．第二絕緣層

63A．．．第一導體層

63B．．．第二導體層

111．．．線形凹槽

112．．．縫隙

131、134、135．．．微帶線

132．．．發射片

133．．．導體振子

511、531、631．．．接地導體

532、632．．．發射導體

531A、631A．．．導孔

第一圖為顯示傳統天線一架構的示意圖。

第二圖為顯示傳統天線一架構的示意圖。

第三圖為顯示傳統天線一架構的示意圖。

第四圖為顯示傳統天線一架構的示意圖。

第五圖為顯示本發明第一實施例用作發射/接收電磁波之電磁

波發射/接收裝置之結構示意圖。

第六圖為第五圖AA線段處的剖面示意圖。

第七圖為顯示本發明另一較佳實施例的電磁波發射/接收裝置之結構示意圖。

第八圖為第七圖BB線段處的剖面示意圖。

第九圖為顯示本發明之一實施例之電磁波發射/接收裝置之阻抗與頻率相關的諧振特性的表圖。

第十圖為顯示本發明之一實施例之電磁波發射/接收裝置之輻射傳播強度的表圖。

5．．．電磁波發射/接收裝置

51．．．接地層

52．．．絕緣層

53．．．導體層

531．．．接地導體

532．．．發射導體

531A．．．導孔

Claims (8)

1. 一種電磁波發射裝置，包括：至少一發射導體，電性連接一發射源以接收一發射訊號；一接地層，電性連接一接地電位，該接地層是垂直性地層疊於該至少一發射導體；及兩接地導體，經由至少一導孔電性連接該接地層，該些接地導體設置於該至少一發射導體一側；其中，該至少一發射導體與該些接地導體是形成於一絕緣層上並位在相同層中，或該至少一發射導體與該些接地導體是分別位在鄰近層中且該至少一發射導體與該些接地導體之間間隔有一絕緣層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電磁波發射裝置，其中該至少一發射導體與該些接地導體皆為彼此平行之線形，使得該至少一發射導體與該些接地導體具有互相面對的重疊部分，其中該些重疊部分之間無其它訊號線。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電磁波發射裝置，其中該些接地導體的長度、該至少一導孔的數目或該至少一接地導體的諧振頻率是對應於該發射訊號之頻率。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電磁波發射裝置，其中該至少一導孔是設置於該些接地導體的一端，該些接地導體的另一端是一開路端。
5. 一種電磁波接收裝置，包括：至少一接收導體，接收一電磁波訊號；一接地層，電性連接一接地電位，該接地層是垂直性地層疊於該至少一接收導體；及兩接地導體，經由至少一導孔電性連接該接地層，該些接地導體分別設置於該至少一接收導體一側；其中，該至少一接收導體與該些接地導體是形成於一絕緣層上並位在相同層中，或該至少一接收導體與該些接地導體是分別位在鄰近層中且該至少一接收導體與該些接地導體之間間隔有一絕緣層。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電磁波接收裝置，其中該至少一接收導體與該些接地導體皆為彼此平行之線形，使得該至少一發射導體與該些接地導體具有互相面對的重疊部分，其中該些重疊部分之間無其它訊號線。
7. 如申請專利範圍第5項所述之電磁波接收裝置，其中該些接地導體的長度、該至少一導孔的數目或該至少一接地導體的諧振頻率是對應於該電磁波訊號之頻率。
8. 如申請專利範圍第5項所述之電磁波接收裝置，其中該至少一導孔是設置於該些接地導體的一端，該些接地導體的另一端是一開路端。