TWI491110B - 非對稱偶極天線 - Google Patents

Description

非對稱偶極天線

本發明係指一種非對稱偶極天線，尤指一種可適用寬頻或多頻應用，且可符合產品機構而調整外觀之非對稱偶極天線。

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、個人數位助理(Personal Digital Assistant)等，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，以配合可攜式無線通訊器材體積縮小之趨勢，將天線整合入可攜式無線通訊器材中。除此之外，隨著無線通訊技術的演進，不同無線通訊系統的操作頻率可能不同，因此，理想的天線應能以單一天線涵蓋不同無線通訊網路所需的頻帶。

在習知技術中，常見的無線通訊天線之一為平面倒F式天線(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)，顧名思義，其形狀類似於經過旋轉及翻轉後之「F」。一般而言，平面倒F式天線之基本架構除輻射體外，尚包含一大面積之金屬片，用以形成「地」，因而浪費了許多面積。再者，對於低頻段應用(如800MHz)而言，平面倒F式天線所需輻射體長度太長，易造成面積及成本過高，尤其無法適用於小型化的行動裝置。

因此，如何有效提高天線頻寬，同時滿足小型化行動裝置的空間限制，已成為業界所努力的目標之一。

因此，本發明主要提供一種非對稱偶極天線。

本發明揭露一種非對稱偶極天線，用於一無線通訊裝置，包含有一接地部、一輻射部及一饋入線。該接地部包含有一第一短邊金屬板，朝一第一方向延伸；以及一第一長邊金屬板，耦接於該第一短邊金屬板，朝一第二方向延伸，該第二方向與該第一方向大致垂直。該輻射部包含有一第二短邊金屬板，與該第一短邊金屬板間隔一第一距離，且朝該第一方向之反向延伸；以及一第二長邊金屬板，耦接於該第二短邊金屬板，朝該第二方向延伸。該饋入線包含有：一金屬線，耦接於該輻射部之該第二短邊金屬板，用來傳輸一饋入訊號；一絕緣層，包覆該金屬線；一金屬編織網，包覆該絕緣層，其一端耦接於該接地部之該第一短邊金屬板，另一端耦接於該無線通訊裝置之一系統地端；以及一保護層，包覆該金屬編織網。其中，該接地部之尺寸與該輻射部之尺寸不相關。

請參考第1A圖，第1A圖為本發明實施例一非對稱偶極天線10之示意圖。非對稱偶極天線10可用於各種無線通訊裝置，如智慧型手機、全球衛星定位系統接收器等，其包含有一接地部100、一輻射部102及一饋入線104。接地部100係由相互垂直之一短邊金屬板1000及一長邊金屬板1002所組成，而輻射部102之架構與接地部100類似，由相互垂直一短邊金屬板1020及一長邊金屬板1022所組成。其中，短邊金屬板1020與長邊金屬板1022之長度總和約為待收發訊號(饋入訊號)的四分之一波長。此外，如第1A圖所示，接地部100與輻射部102之尺寸不相關或相異，換言之，接地部100與輻射部102為非對稱式偶極架構。

請同時參考第1B圖，其為饋入線104之詳細結構圖。饋入線104為常見之同軸傳輸線，由內而外包含有一金屬線1040、一絕緣層1042、一金屬編織網1044及一保護層1046。其中，金屬線1040用來傳輸饋入訊號，其係耦接於短邊金屬板1020；絕緣層1042包覆金屬線1040，用來隔絕金屬線1040與金屬編織網1044；金屬編織網1044之一端耦接於短邊金屬板1000，另一端耦接於無線通訊裝置之系統地端；最後，保護層1046包覆金屬編織網1046，用來保護饋入線104。因此，接地部100係透過饋入線104的金屬編織網1044連接於系統地端，而非傳統上直接連接於地。

需注意的是，第1A圖係用以說明非對稱偶極天線10之架構，本領域具通常知識者當可根據系統需求，做不同修飾，而不限於此。舉例來說，在第1A圖中，接地部100與輻射部102係呈兩相對之倒L，且尺寸不對等，故形成了非對稱偶極架構。然而，此僅為一實施例，實際上，只要確保短邊金屬板1020與長邊金屬板1022之總長至少等於待收發訊號的四分之一波長即可。舉例來說，接地部100與輻射部102之材質、寬度、間距等皆可適當調整，而短邊金屬板1000、1020及長邊金屬板1002、1022之各別長度、總長、夾角等亦可因應不同需求而調整。接地部100與輻射部102之材質亦未有所限，例如可以透過導電塗料材料進行塗佈、印刷、雷射雕刻技術、蝕刻或是技術蒸鍍(Evaporation deposition)設置於一底板，或是製作在產品之殼體表面再以漆或是膠塗佈做隔絕接觸。同樣地，饋入線104的長度、材質等亦不限於特定規格。

除此之外，短邊金屬板1000、1020或長邊金屬板1002、1022不限於設置於平面方向，亦可包含多個彎折，而呈立體型。舉例來說，請參考第1C圖，第1C圖為第1A圖之非對稱偶極天線10經適當彎折之一實施例示意圖。如第1C圖所示，長邊金屬板1002經過彎折後包含L狀之幾何形狀，而長邊金屬板1022經過彎折後包含Π狀(或稱ㄇ型、門框型等)及L狀之幾何形狀，其可維持長邊金屬板1002、1022之總長，但減小其水平面的長度。換言之，長邊金屬板1002、1022投影於其延展平面的投影面積可有效減小，以利於產品應用。

此外，輻射部102亦可增加其他輻射路徑。舉例來說，請參考第2A圖，第2A圖為本發明實施例一非對稱偶極天線20之示意圖。非對稱偶極天線20之架構與非對稱偶極天線10相似，故沿用相同元件符號，以求簡潔。非對稱偶極天線20與非對稱偶極天線10不同之處在於，非對稱偶極天線20較非對稱偶極天線10增加了一長邊金屬板2022，其同樣耦接於短邊金屬板1020，並與短邊金屬板1020垂直。長邊金屬板2022可增加電流路徑，使非對稱偶極天線20增加一操作頻段。同理，如第2B圖所示，非對稱偶極天線20亦可經適當彎折，以減小其投影於延展平面之面積。

非對稱偶極天線20較非對稱偶極天線10增加了操作頻段，因此適當調整長邊金屬板1022、2022之長度後，可使非對稱偶極天線20應用於不同無線通訊系統。舉例來說，若要同時支援第三代行動通訊系統及第二代行動通訊系統，可適當調整長邊金屬板1022、2022之長度，而得第3A圖之輻射效率圖及第3B圖之電壓駐波比示意圖。同理，若應要同時支援第三代行動通訊系統及全球衛星定位系統，可適當調整長邊金屬板1022、2022之長度，而得第4圖之電壓駐波比示意圖。

另一方面，在裝配非對稱偶極天線10或20時，可利用印刷電路板提供反射效果，以加強天線效率。舉例來說，第5圖為本發明實施例一無線通訊裝置50之示意圖。無線通訊裝置50配置有非對稱偶極天線20，且其一印刷電路板500係垂直設於接地部100旁，可利用其上佈置之金屬線或晶片等，額外提供輻射反射效果，以加強非對稱偶極天線20之輻射效率。

在習知技術中，對於低頻段應用(如800MHz)而言，平面倒F式天線所需輻射體長度太長，易造成面積及成本過高，且需一大面積之金屬板，以提供接地。相較之下，本發明之接地部100的面積較小，且接地部100與輻射部102可適應機構設計而彎折，以利於產品應用。

綜上所述，本發明之非對稱偶極天線可適用寬頻或多頻應用，且可符合產品機構而調整外觀，更有利於小型化行動裝置的空間利用。

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、20．．．非對稱偶極天線

100．．．接地部

102．．．輻射部

104．．．饋入線

1000、1020．．．短邊金屬板

1002、1022、2022．．．長邊金屬板

1040．．．金屬線

1042．．．絕緣層

1044．．．金屬編織網

1046．．．保護層

50．．．無線通訊裝置

第1A圖為本發明實施例一非對稱偶極天線之示意圖。

第1B圖為第1A圖中一饋入線之詳細結構圖。

第1C圖為第1A圖之非對稱偶極天線經適當彎折之一實施例示意圖。

第2A圖為本發明實施例一非對稱偶極天線之示意圖。

第2B圖為第2A圖之非對稱偶極天線經適當彎折之一實施例示意圖。

第3A圖為第2A圖之非對稱偶極天線應用於第三代行動通訊系統及第二代行動通訊系統之輻射效率圖。

第3B圖為第2A圖之非對稱偶極天線應用於第三代行動通訊系統及第二代行動通訊系統之電壓駐波比示意圖。

第4圖為第2A圖之非對稱偶極天線應用於第三代行動通訊系統及全球衛星定位系統之電壓駐波比示意圖。

第5圖為本發明實施例一無線通訊裝置之示意圖。

10．．．非對稱偶極天線

100．．．接地部

102．．．輻射部

104．．．饋入線

1000、1020．．．短邊金屬板

1002、1022．．．長邊金屬板

1040．．．金屬線

1042．．．絕緣層

1044．．．金屬編織網

1046．．．保護層

Claims (11)

1. 一種非對稱偶極天線，用於一無線通訊裝置，包含有：一接地部，包含有：一第一短邊金屬板，朝一第一方向延伸；以及一第一長邊金屬板，耦接於該第一短邊金屬板，由與該第一短邊金屬板之一接點朝一第二方向延伸，該第二方向與該第一方向大致垂直；一輻射部，包含有：一第二短邊金屬板，與該第一短邊金屬板間隔一第一距離，且朝該第一方向之反向延伸；以及一第二長邊金屬板，耦接於該第二短邊金屬板，由與該第二短邊金屬板之一接點朝該第二方向延伸；以及一饋入線，包含有：一金屬線，耦接於該輻射部之該第二短邊金屬板，用來傳輸一饋入訊號；一絕緣層，包覆該金屬線；一金屬編織網，包覆該絕緣層，其一端耦接於該接地部之該第一短邊金屬板，另一端耦接於該無線通訊裝置之一系統地端；以及一保護層，包覆該金屬編織網；其中，該接地部之尺寸與該輻射部之尺寸不相關。
2. 如請求項1所述之非對稱偶極天線，其中該第一短邊金屬板之長度與該第二短邊金屬板之長度不相等。
3. 如請求項1所述之非對稱偶極天線，其中該第一長邊金屬板之長度與該第二長邊金屬板之長度不相等。
4. 如請求項1所述之非對稱偶極天線，其中該第二短邊金屬板與該第二長邊金屬板之長度大致等於該饋入訊號之四分之一波長。
5. 如請求項1所述之非對稱偶極天線，其中該第二長邊金屬板包含有複數個彎折，該複數個彎折用來降低該第二長邊金屬板相對於一延展平面之投影面積，該複數個彎折形成至少一幾何形狀。
6. 如請求項5所述之非對稱偶極天線，其中該至少一幾何形狀之一幾何形狀大致呈Π狀。
7. 如請求項5所述之非對稱偶極天線，其中該至少一幾何形狀之一幾何形狀大致呈L狀。
8. 如請求項5所述之非對稱偶極天線，其中該至少一幾何形狀之一幾何形狀大致呈圓弧狀。
9. 如請求項1所述之非對稱偶極天線，其中該輻射部另包含一第三長邊金屬板，耦接於該第二短邊金屬板，朝該第二方向延伸。
10. 如請求項1所述之非對稱偶極天線，其中該第二長邊金屬板與該第一長邊金屬板間隔一第二距離，該第二距離大於該第一距離。
11. 如請求項1所述之非對稱偶極天線，其中該第一長邊金屬板包含有至少一彎折，該至少一彎折用來降低該第一長邊金屬板相對於一延展平面之投影面積。