TWI449254B - 無線網路裝置及其平面天線 - Google Patents

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TWI449254B TW099121911A TW99121911A TWI449254B TW I449254 B TWI449254 B TW I449254B TW 099121911 A TW099121911 A TW 099121911A TW 99121911 A TW99121911 A TW 99121911A TW I449254 B TWI449254 B TW I449254B
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Description

無線網路裝置及其平面天線
本發明是有關於一種無線通訊裝置及其平面天線，且特別是有關於一種縮小尺寸之無線通訊裝置及其平面天線。
隨著電腦及無線通訊技術的進步，無線區域網路(Wireless Area Network,WLAN)已逐漸地被廣泛使用於日常生活中。目前許多的電子裝置都能藉由通用串列匯流排(Universal Serial Bus,USB)無線網路卡連接至無線區域網路。
然而，目前的電子裝置多朝向輕、薄、短、小的設計發展，因此，USB無線網路卡的面積亦被侷限於如同USB隨身碟般的大小。所以如何減少天線於印刷電路板上所佔用的面積即成為急需解決的問題。
本發明係有關於一種無線通訊裝置及其平面天線，其係至少包括如下優點：
一、減少平面天線佔用印刷電路板的面積，符合現今電子裝置體積縮小的要求；
二、降低印刷電路板電路佈局的困難度；以及
三、藉由簡單的調整，即能將平面天線匹配到符合系統需求。
根據本發明之一方面，提出一種平面天線。平面天線包括輻射部、短路部及饋入部。饋入部連接至輻射部及短路部，且輻射部及短路部皆呈彎折狀使得輻射部、短路部及饋入部分佈於一矩形區域。
根據本發明之另一方面，提出一種無線通訊裝置。無線通訊裝置包括連接埠、印刷電路板及平面天線。印刷電路板係連接至連接埠，且平面天線係形成於印刷電路板上。平面天線包括輻射部、短路部及饋入部。饋入部連接至輻射部及短路部，且輻射部及短路部皆呈彎折狀使得輻射部、短路部及饋入部分佈於一矩形區域。
本發明之矩形區域更包括互不重疊之一第一子矩形區域及一第二子矩形區域，饋入部係位於第一子矩形區域與第二子矩形區域的交界處，短路部係連續彎折以分佈於第一子矩形區域，輻射部係連續彎折以分佈於第二子矩形區域。
本發明之饋入部更包括相對應的一第一饋入端和一第二饋入端，輻射部更包括相對應的一第一輻射端和一第二輻射端，輻射部的連續彎折係介於第一輻射端和第二輻射端之間。短路部更包括相對應的一第一短路端和一第二短路端，短路部的連續彎折係介於第一短路端和第二短路端之間。第一饋入端係與饋入訊號相連，第二饋入端係與第一輻射端及第二短路端相連，第一短路端係與接地相連。
較佳者，本發明之輻射部的連續彎折與饋入部最遠的垂直距離為一第一間距，輻射部的連續彎折與饋入部最近的垂直距離為一第二間距。短路部的連續彎折與饋入部最遠的垂直距離為一第三間距。接地包含一第一側邊與一第二側邊，第一側邊與第一短路端垂直相接，第二側邊與第一饋入端垂直相鄰。自第一輻射端開始延伸之連續彎折的第一個彎折與第二側邊的垂直距離等於第四間距，第一短路端與第二側邊的垂直距離等於第五間距。其中第四間距大於或等於第五間距，第二間距、第四間距及第五間距取決於第三間距與第一間距之一比值。
較佳者，本發明之輻射部更包括一第一彎折及一第二彎折，第一彎折係輻射部中距離饋入部最遠之彎折，且第一彎折至饋入部之垂直距離係為一第一間距，第二彎折係輻射部中距離饋入部最近之彎折，第二彎折至饋入部之垂直距離係為一第二間距。第一短路端連接至一接地面，而第二短路端連接至饋入部之一端。接地為一接地面，接地面包括與短路部連接之一第一側邊及相鄰於輻射部之一第二側邊，且第一側邊與第二側邊垂直連接。短路部係自第一側邊沿遠離第一側邊之方向連續彎折至饋入部之一端，而輻射部係自饋入部之一端沿接近第二側邊之方向連續彎折。第一側邊至饋入部之垂直距離係為一第三間距，第一彎折至第二側邊之垂直距離等於第四間距，第一短路端至第二側邊之垂直距離等於第五間距。其中第四間距大於或等於第五間距，第二間距、第四間距及第五間距取決於第三間距與第一間距之比值。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
由於目前無線通訊裝置均朝輕、薄、短、小之方向發展，所以如何在滿足上述要求之前提下，設計出體積較小之天線乃當今天線設計之一大挑戰。故此，下述實施例提出一種無線通訊裝置及其平面天線。無線通訊裝置包括連接埠、印刷電路板及平面天線。印刷電路板係連接至連接埠，且平面天線係形成於印刷電路板上。平面天線包括輻射部、短路部及饋入部。饋入部連接至輻射部及短路部，且輻射部及短路部皆呈彎折狀使得輻射部、短路部及饋入部分佈於一矩形區域。
第一實施例
請參照第1圖，第1圖繪示係為依照本發明較佳實施例之一種無線通訊裝置之示意圖。無線通訊裝置1例如是無線網路卡，且無線通訊裝置1包括連接埠11、印刷電路板12及平面天線13。印刷電路板12係連接至連接埠11，且平面天線13係形成於印刷電路板23上之印刷天線。其中，平面天線13之操作頻率例如為2.4GHz～2.5GHz，且印刷電路板12之厚度例如為1.6mm。
請同時參照第2圖、第3圖及第4圖，第2圖繪示係為平面天線於XY平面之輻射場型，第3圖繪示係為平面天線於YZ平面之輻射場型，第4圖繪示係為平面天線於XZ平面之輻射場型。從第2圖繪示可看出，前述平面天線13於XY平面之輻射場型的峰值增益為0.81dBi，而平均增益為-3.12dBi。從第3圖繪示可看出，前述平面天線13於YZ平面之輻射場型的峰值增益為1.85dBi，而平均增益為-0.36dBi。從第4圖繪示可看出，前述平面天線13於XZ平面之輻射場型的峰值增益為1.30dBi，而平均增益為-1.91dBi。
請參照第5圖，第5圖繪示係為依照本發明第一實施例之一種平面天線之示意圖。平面天線13包括輻射部132、短路部134及饋入部136，且輻射部132、短路部134及饋入部136係形成於前述第1圖繪示之印刷電路板23。短路部134連接至輻射部132及饋入部136，且輻射部132及短路部134皆呈彎折狀使得輻射部132、短路部134及饋入部136分佈於矩形區域30。矩形區域30例如小於10mm×8mm，且矩形區域30包括互不重疊之第一子矩形區域32及第二子矩形區域34。短路部134係連續彎折以分佈於第一子矩形區域32，且輻射部132係連續彎折以分佈於第二子矩形區域34。饋入部136係位於第一子矩形區域32與第二子矩形區域34的交界處。由平面天線13於印刷電路板12上所佔用的面積小於傳統無線通訊裝置所使用的平面天線，因此不僅有助於無線通訊裝置的小型化，更降低印刷電路板上電路佈局的困難度。
輻射部132包括第一輻射端132c、第二輻射端132d及第一連續彎折132e。第一輻射端132c與第二輻射端132d相對應，而第一連續彎折132e介於第一輻射端132c與第二輻射端132d之間。第一連續彎折132e進一步包括第一彎折132a及第二彎折132b。第一彎折132a係第一連續彎折132e中垂直距離饋入部136最遠之彎折，亦即第一連續彎折132e與饋入部136最遠的垂直距離為第一間距L2。第二彎折132b係第一連續彎折132e中垂直距離饋入部136最近之彎折，亦即第一連續彎折132e與饋入部136最近的垂直距離係為第二間距g。
短路部134包括第一短路端134a、第二短路端134b及第二連續彎折134c。第一短路端134a與第二短路端134b相對應，而第二連續彎折134c介於第一短路端134a與第二短路端134b之間。第一短路端134a連接至接地面138。
饋入部136包括相對應的第一饋入端136a及第二饋入端136b。第一饋入端136a係與饋入訊號相連，第二饋入端136b係與第一輻射端132c及第二短路端134b相連，使的前述輻射部132、短路部134及饋入部136分佈於矩形區域30。
接地面138包括第一側邊138a及第二側邊138b。第一側邊138a與第一短路端134a垂直相接，且第一側邊138a與第二側邊138b垂直相鄰。短路部134係自第一側邊138a沿遠離第一側邊138a之方向連續彎折至第二饋入端136b，而輻射部132係自第二饋入端136b沿接近第二側邊138之方向連續彎折。
第一側邊138a至饋入部136之垂直距離係為第三間距L1，亦即第二連續彎折134c與饋入部136最遠的垂直距離為第三間距L1。第一彎折132a係自第一連續彎折132e延伸的第一個彎折，且第一彎折132a至第二側邊138b之垂直距離等於第四間距H。第一短路端134a至第二側邊138b之垂直距離等於第五間距hs。第二間距g、第四間距H及第五間距hs取決於第三間距L1與第一間距L2之比值。第四間距H例如係大於或等於第五間距hs，而於第2圖繪示中係以第四間距H等於第五間距hs為例說明。
請同時參照第6圖、第7圖及第8圖，第6圖、第7圖及第8圖繪示分別係為平面天線13於不同尺寸設計下的電壓駐波比之量測圖。第6圖繪示係當第三間距L1=3.4，第一間距L2=6，第四間距H=7、第二間距g=1及第五間距hs=7時之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio,VSWR)；第7圖繪示係當第三間距L1=4.4，第一間距L2=6，第四間距H=7、第二間距g=1及第五間距hs=7時之電壓駐波比；第8圖繪示係當第三間距L1=3.4，第一間距L2=7，第四間距H=6、第二間距g=1及第五間距hs=6時之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio,VSWR)。
第二實施例
請參照第9圖，第9圖繪示係為依照本發明第二實施例之一種平面天線之示意圖。第二實施例與第一實施例不同之處在於：平面天線23之短路部234形狀與平面天線13短路部134不同，且第四間距H與第五間距hs不同。
請同時參照第10圖、第11圖及第12圖，第10圖、第11圖及第12圖繪示分別係為平面天線23於不同尺寸設計下的電壓駐波比之量測圖。第10圖繪示係當第三間距L1=3.4，第一間距L2=6，第四間距H=6、第二間距g=0.4及第五間距hs=1.6時之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio,VSWR)；第11圖繪示係當第三間距L1=4.4，第一間距L2=6，第四間距H=6、第二間距g=0.4及第五間距hs=1.6時之電壓駐波比；第12圖繪示係當第三間距L1=3.4，第一間距L2=7，第四間距H=6、第二間距g=1及第五間距hs=1.6時之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio,VSWR)。
前述平面天線之第二間距g、第四間距H及第五間距hs取決於第三間距L1與第一間距L2之比值。於第6圖及第10圖中，平面天線13及平面天線23之第三間距L1與第一間距L2之比值皆等於3.4/6。在第三間距L1：第一間距L2比例不變的情況下，當第四間距H減少時，僅需適當地調整第二間距g及第五間距hs之大小，即能將平面天線匹配到系統需求的50歐姆。相似地，於第7圖及第11圖中，平面天線13及平面天線23之第三間距L1與第一間距L2之比值皆等於4.4/6。在第三間距L1：第一間距L2比例不變的情況下，當第二間距g改變時，僅需適當地調整第五間距hs之大小，即能將平面天線匹配到系統需求的50歐姆。相似地，於第8圖及第12圖中，平面天線13及平面天線23之第三間距L1與第一間距L2之比值皆等於3.4/7。在第三間距L1：第一間距L2比例不變的情況下，當第二間距g改變時，僅需適當地調整第五間距hs之大小，即能將平面天線匹配到系統需求的50歐姆。如此一來，藉由簡單的調整，即能將平面天線匹配到符合系統需求。
本發明上述實施例所揭露之無線通訊裝置及其平面天線，具有多項優點，以下僅列舉部分優點說明如下：
一、減少平面天線佔用印刷電路板的面積，符合現今電子裝置體積縮小的要求；
二、降低印刷電路板電路佈局的困難度；以及
三、藉由簡單的調整，即能將平面天線匹配到符合系統需求。
綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明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。
1．．．無線通訊裝置
11．．．連接埠
12．．．印刷電路板
13、23．．．平面天線
30．．．矩形區域
32．．．第一子矩形區域
34．．．第二子矩形區域
132．．．輻射部
132a．．．第一彎折
132b．．．第二彎折
132c．．．第一輻射端
132d．．．第二輻射端
132e．．．第一連續彎折
134．．．短路部
134a．．．第一短路端
134b．．．第二短路端
134c．．．第二連續彎折
136．．．饋入部
136a．．．第一饋入端
136b．．．第二饋入端
138．．．接地面
138a．．．第一側邊
138b．．．第一側邊
第1圖繪示係為依照本發明較佳實施例之一種無線通訊裝置之示意圖。
第2圖繪示係為平面天線於XY平面之輻射場型。
第3圖繪示係為平面天線於YZ平面之輻射場型。
第4圖繪示係為平面天線於XZ平面之輻射場型。
第5圖繪示係為依照本發明第一實施例之一種平面天線之示意圖。
第6圖、第7圖及第8圖繪示分別係為平面天線13於不同尺寸設計下的電壓駐波比之量測圖。
第9圖繪示係為依照本發明第二實施例之一種平面天線之示意圖。
第10圖、第11圖及第12圖繪示分別係為平面天線23於不同尺寸設計下的電壓駐波比之量測圖。
1．．．無線通訊裝置
11．．．連接埠
12．．．印刷電路板
13．．．平面天線

Claims (13)

  1. 一種平面天線，包括：一輻射部；一短路部；以及一饋入部，連接至該輻射部及該短路部，且該輻射部及該短路部皆呈彎折狀使得該輻射部、該短路部及該饋入部分佈於一矩形區域；其中該矩形區域包括互不重疊之一第一子矩形區域及一第二子矩形區域，該短路部係連續彎折以分佈於該第一子矩形區域，該輻射部係連續彎折以分佈於該第二子矩形區域；其中該輻射部包括：一第一彎折，係該輻射部中距離該饋入部最遠之彎折，該第一彎折至該饋入部之垂直距離係為一第一間距；以及一第二彎折，係該輻射部中距離該饋入部最近之彎折，該第二彎折至該饋入部之垂直距離係為一第二間距；其中該短路部包括：一第一短路端，連接至一接地面，該接地面包括與該短路部連接之一第一側邊及相鄰於該輻射部之一第二側邊，且該第一側邊與該第二側邊垂直連接，該第一側邊至該饋入部之垂直距離係為一第三間距，該第一彎折至該第二側邊之垂直距離等於一第四間距，該第一短路端至該第二側邊之垂直距離等於一第五間距，該第二間 距、該第四間距及該第五間距取決於該第三間距與該第一間距之比值；以及一第二短路端，連接至該饋入部之一端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之平面天線，其中該矩形區域小於10mm×8mm。一第二短路端，連接至該饋入部之一端。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之平面天線，其中該第四間距大於或等於該第五間距。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之平面天線，其中該短路部係自該第一側邊沿遠離該第一側邊之方向連續彎折至該饋入部之一端。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之平面天線，其中該輻射部係自該饋入部之一端沿接近該第二側邊之方向連續彎折。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之平面天線，其中該輻射部、該短路部及該饋入部形成於一印刷電路板。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之平面天線，其中該饋入部係位於第一子矩形區域與第二子矩形區域的交界處。
  8. 一種平面天線，包括：一輻射部，包括一第一連續彎折與相對應的一第一輻射端和一第二輻射端，該第一連續彎折係介於該第一輻射端和該第二輻射端之間；一短路部，包括一第二連續彎折與相對應的一第一短路端和一第二短路端，該第二連續彎折係介於該第 一短路端和該第二短路端之間，該第一短路端係與一接地面相連；以及一饋入部，包括相對應的一第一饋入端和一第二饋入端，第一饋入端係與饋入訊號相連，該第二饋入端係與該第一輻射端及該第二短路端相連，使得該輻射部、該短路部及該饋入部分佈於一矩形區域；其中該矩形區域包括互不重疊之一第一子矩形區域及一第二子矩形區域，該短路部係連續彎折以分佈於該第一子矩形區域，該輻射部係連續彎折以分佈於該第二子矩形區域；其中該第一連續彎折與該饋入部最遠的垂直距離為一第一間距；該第一連續彎折與該饋入部最近的垂直距離為一第二間距；以及該第二連續彎折與該饋入部最遠的垂直距離為一第三間距；其中該接地面包含一第一側邊與一第二側邊，該第一側邊與該第一短路端垂直相接，該第二側邊與該第一饋入端垂直相鄰，自該第一連續彎折延伸的第一個彎折與該第二側邊的垂直距離等於第四間距，該第一短路端與該第二側邊的垂直距離等於第五間距，第二間距、第四間距及第五間距取決於第三間距與第一間距之一比值。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之平面天線，其中該第四間距大於或等於該第五間距。
  10. 一種無線通訊裝置，包括： 一連接埠；一印刷電路板，係連接該連接埠；以及一平面天線，係形成於該印刷電路板，該平面天線包括：一輻射部；一短路部；以及一饋入部，連接至該輻射部及該短路部，且該輻射部及該短路部皆呈彎折狀使得該輻射部、該短路部及該饋入部分佈於一矩形區域；其中該矩形區域包括互不重疊之一第一子矩形區域及一第二子矩形區域，該短路部係連續彎折以分佈於該第一子矩形區域，該輻射部係連續彎折以分佈於該第二子矩形區域；其中該輻射部包括：一第一彎折，係該輻射部中距離該饋入部最遠之彎折，該第一彎折至該饋入部之垂直距離係為一第一間距；以及一第二彎折，係該輻射部中距離該饋入部最近之彎折，該第二彎折至該饋入部之垂直距離係為一第二間距；其中該短路部包括：一第一短路端，連接至一接地面，該接地面包括與該短路部連接之一第一側邊及相鄰於該輻射部之一第二側邊，且該第一側邊與該第二側邊垂直連接，該第一側邊至該饋入部之垂直距離係為一第三間距，該第一 彎折至該第二側邊之垂直距離等於一第四間距，該第一短路端至該第二側邊之垂直距離等於一第五間距，該第二間距、該第四間距及該第五間距取決於該第三間距與該第一間距之比值；以及一第二短路端，連接至該饋入部之一端。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之無線通訊裝置，其中該第四間距大於或等於該第五間距。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之無線通訊裝置，其中該短路部係自該第一側邊沿遠離該第一側邊之方向連續彎折至該饋入部之一端。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之無線通訊裝置，其中該輻射部係自該饋入部之一端沿接近該第二側邊之方向連續彎折。
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