TWI531118B - 天線裝置 - Google Patents

Description

天線裝置

本發明是有關於一種天線裝置，特別是有關於一種具有電磁相容效果之天線裝置。

在無線通訊系統中，天線是整個無線傳輸系統重要的一環，無線電波的傳送需經過天線的發射與接收，而天線的效能對無線通訊品質也有很大的影響，效能高且優良的天線不僅可以提高無線通訊系統傳輸的距離，也可降低無線通訊系統之耗電與功率損耗。隨著時代進步，各種無線通訊系統不斷在前進更新，天線也需要不斷進步，各種新型不同的天線推陳出新扮演著相當重要的角色，無論各種不同通訊系統應用於各種不同頻段，各種不同手機，天線放置位置也不同，天線接收與發射的特性通常決定通訊品質的優劣，所以為了製作出優良的天線，在各種不同操作頻段進行改良，使通訊品質提高耗能降低，皆是目前天線設計相當重要的課題。隨著科技進步，無線通訊系統的功能日漸完善，其外觀與大小也更加輕薄短小，相較之下天線仍所佔較大面積，因此要如何改變調整天線結構大小，使天線在有限的空間能獲得最大的利用是目前需要努力的目標。

輻射和電磁相容為天線的兩個重要特性，其中輻射特性係指天線設計需滿足無線通訊裝置之輻射要求，而電磁相容特性係指天線設計需確保整體系統正常運作的電磁相 容性。然而，目前這兩個議題在業界係分成不同工作領域屬性，而難以獲得同時滿足輻射和電磁相容特性之天線裝置。

本發明之一目的是在提供於一種天線裝置。此天線裝置係提供一個等電位的金屬屏蔽牆來達到電磁相容效果，同時亦藉由延伸短路長度來產生新的共振路徑。

根據本發明之一實施例，此天線裝置包含基板、第一接地面、第二接地面、微帶線以及L型輻射體。第一接地面、第二接地面、微帶線以及L型輻射體係設置於基板之同一表面上。微帶線具有二端點，這些端點係分別電性連接至第一接地面和第二接地面，以定義出容置區域。L型輻射體係設置於容置區域中而被該微帶線包圍，且包含第一輻射體部和第二輻射體部。第一輻射體部具有第一延伸方向，此第一延伸方向係朝向第一接地面。第二輻射體部係長於第一輻射體部，其中第二輻射體部之第二延伸方向係朝向微帶線，第二輻射體部與第二接地面之間具有間隙，第二輻射體部可垂直投影至第二接地面。

根據本發明之另一實施例，此天線裝置包含基板、第一接地面、第二接地面、微帶線以及L型輻射體。基板具有第一表面和第二表面，其中第一表面係相對於第二表面。第一接地面、第二接地面以及微帶線係設置於第一表面上，L型輻射體係設置於第二表面上。微帶線係設置於基板之表面上，其中微帶線具有二端點，這些端 點係分別電性連接至第一接地面和第二接地面，以定義出容置區域。L型輻射體係設置於基板之第二表面上，其中L型輻射體係於基板之第一表面上定義出輻射體投影區域，此輻射體投影區域為L型輻射體於基板之第一表面上之垂直投影，該輻射體投影區域位於該容置區域中而被該微帶線包圍，此輻射體投影區域包含第一輻射體投影部以及第二輻射體投影部。第一輻射體投影部具有第一延伸方向，其中此第一延伸方向係朝向第一接地面於基板之第二表面上之垂直投影。第二輻射體投影部係長於第一輻射體投影部，其中第二輻射體投影部之第二延伸方向係朝向微帶線，第二輻射體投影部與第二接地面之間具有間隙，第二輻射體投影部可垂直投影至第二接地面。

由上述說明可知，本發明實施例之天線裝置係利用包圍輻射體之微帶線來達到電磁相容效果以及產生新的共振路徑，如此本發明實施例之天線裝置即可滿足使用者所需之輻射和電磁相容特性。

請參照第1圖，其係繪示根據本發明實施例之天線裝置100的俯視結構示意圖。天線裝置100包含基板110、第一接地面120、第二接地面130、微帶線140以及L型輻射體150。在本實施例中，第一接地面120、第二接地面130、微帶線140以及L型輻射體150之材質為導體(例如金屬)，而基板110之材質為非導體(例如陶瓷)， 亦可為印刷電路板、塑膠板、或任意絕緣材料製成的板體。但本發明之實施例並不受限於此。例如，本天線裝置之第一接地面120、第二接地面130、微帶線140以及L型輻射體150可藉由使用單一金屬片經沖壓或切割後製作而成，或是用印刷或蝕刻技術形成於一微波基板上。

第一接地面120、第二接地面130、微帶線140以及L型輻射體150係位於基板110之同一表面上。第一接地面120、第二接地面130以及微帶線140係定義出容置區域Cr來容置L型輻射體150，以包圍L型輻射體150。在本實施例中，第一接地面120和第二接地面130係分別設置於基板110之上緣和下緣，而微帶線140係沿著基板110邊緣來設置，且其兩端係分別電性連接至第一接地面120和第二接地面130。然而，本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，第一接地面120、第二接地面130以及微帶線140亦可利用其他排列方式來定義出容置區域Cr。另外，當天線裝置100設置於電子產品上時，天線裝置100之第一接地面120係電性連接至電子產品之系統接地面GND，如第1a圖所示。

L型輻射體150係設置於容置區域Cr中。L型輻射體150包含第一輻射體部152和第二輻射體部154。第一輻射體部152之延伸方向152a係朝向第一接地面120，而第二輻射體部154之延伸方向154a係朝向微帶線140。第二輻射體部154與第二接地面130之間具有間隙，且第二輻射體部154可垂直投影至第二接地面 130，以獲得垂直投影量154r，如第1圖所示。在本實施例中，垂直投影量154r介於第二輻射部154總長度的10%-70%，然而本發明之實施例並不受限於此。

另外，本發明實施例之天線裝置100可更包含訊號饋入組件160。訊號饋入組件160之正端和負端係分別電性連接至第一輻射體部152和第一接地面120，以饋入訊號至L型輻射體150中。訊號饋入組件160可例如為共平面波導(co-plane wave guide)、微帶線(micro-strip line)或同軸纜線(coaxial cable)。

由上述之說明可知，本發明實施例之天線裝置100係利用微帶線140來提供等電位的金屬屏蔽牆，並包圍L型輻射體150，以達成電磁相容之目的。再者，本發明實施例之天線裝置100亦利用微帶線140來改變短路長度來產生新的共振路徑，例如，將微帶線140之長度設計為天線裝置100所發射之電磁波波長的1%-3%，如此即可藉由短路的長度調整以及天線倍頻技術的導入，使得本發明實施例之天線裝置100達成多模共振效果，滿足使用者對輻射特性之需求。

請同時參照第2a圖和第2b圖，第2a圖係繪示根據本發明實施例之天線裝置200的俯視結構示意圖，第2b圖係繪示根據本發明實施例之天線裝置200的仰視結構示意圖。天線裝置200係類似於天線裝置100，但不同之處在於L型輻射體150係位於基板110的背面。如第2a圖和第2b圖所示，基板110具有兩相對之表面112和114，其中第一接地面120、第二接地面130以及微帶線140 係設置於表面112上，而L型輻射體150係設置於表面114上。

在本實施例中，L型輻射體150可於表面112上定義出輻射體投影區域250r。此輻射體投影區域250r為L型輻射體150於表面112上之垂直投影。輻射體投影區域250r係位於容置區域Cr中而被該微帶線140包圍，且包含第一輻射體投影部252r和第二輻射體投影部254r。第一輻射體投影部252r和第二輻射體投影部254r係分別對應至L型輻射體150之第一輻射體部152和第二輻射體部154。

第一輻射體投影部252r之延伸方向252a係朝向第一接地面120，而第二輻射體投影部254r之延伸方向254a係朝向微帶線140。第二輻射體投影部254r與第二接地面130之間具有間隙，且第二輻射體投影部254r可垂直投影至第二接地面130，以獲得垂直投影量260r，如第2a圖所示。在本實施例中，垂直投影量260r介於第二輻射部154總長度的10%-70%。

由上述之說明可知，本發明實施例之天線裝置200亦包含微帶線140和L型輻射體150。雖然，L型輻射體150和微帶線140並不位於同一表面上，但天線裝置200仍可達成電磁相容之目的。

請同時參照第3圖以及第4a-4c圖，第3圖係繪示根據本發明實施例之天線裝置製造方法300的流程示意圖，第4a-4c圖係繪示對應天線裝置製造方法300之各步驟的天線裝置結構示意圖。天線裝置製造方法300係用以製造 上述之天線裝置100或200。在天線裝置製造方法300中，首先進行基板提供步驟310，以提供基板110，如第4a圖所示。接著，進行計算步驟320，以根據使用者之需求來決定微帶線140之長度。然後，進行圖案設置步驟330，以設置第一接地面120、第二接地面130以及微帶線140，並定義出容置區域Cr，如第4b圖所示。接著，進行輻射體設置步驟340，以於容置區域Cr中設置L型輻射體150，如第4c圖所示。或者，於容置區域Cr之背面設置L型輻射體150而使L型輻射體150之垂直投影落至容置區域Cr中。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，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。

100‧‧‧天線裝置

110‧‧‧基板

112‧‧‧表面

114‧‧‧表面

120‧‧‧第一接地面

130‧‧‧第二接地面

140‧‧‧微帶線

150‧‧‧L型輻射體

152‧‧‧第一輻射體部

152a‧‧‧延伸方向

154‧‧‧第二輻射體部

154a‧‧‧延伸方向

154r‧‧‧垂直投影量

160‧‧‧訊號饋入組件

200‧‧‧天線裝置

250r‧‧‧輻射體投影區域

252r‧‧‧第一輻射體投影部

252a‧‧‧延伸方向

254r‧‧‧第二輻射體投影部

254a‧‧‧延伸方向

260r‧‧‧垂直投影量

300‧‧‧天線裝置製造方法

310‧‧‧基板提供步驟

320‧‧‧計算步驟

330‧‧‧圖案設置步驟

340‧‧‧輻射體設置步驟

Cr‧‧‧容置區域

GND‧‧‧系統接地面

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，上文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：第1圖係繪示根據本發明實施例之天線裝置的俯視結構示意圖。

第1a圖係繪示根據本發明實施例之天線裝置與系統接地面的連接結構示意圖。

第2a圖係繪示根據本發明實施例之天線裝置的俯視 結構示意圖。

第2b圖係繪示根據本發明實施例之天線裝置的仰視結構示意圖。

第3圖係繪示根據本發明實施例之天線裝置製造方法的流程示意圖。

第4a-4c圖係繪示對應天線裝置製造方法之各步驟的天線裝置結構示意圖。

100‧‧‧天線裝置

110‧‧‧基板

120‧‧‧第一接地面

130‧‧‧第二接地面

140‧‧‧微帶線

150‧‧‧L型輻射體

152‧‧‧第一輻射體部

152a‧‧‧延伸方向

154‧‧‧第二輻射體部

154a‧‧‧延伸方向

154r‧‧‧垂直投影量

Cr‧‧‧容置區域

160‧‧‧訊號饋入組件

Claims (10)

1. 一種天線裝置，包含：一基板，具有一表面；一第一接地面，設置於該基板之該表面上；一第二接地面，設置於該基板之該表面上；一微帶線，設置於該基板之該表面上，其中該微帶線具有二端點，該些端點係分別電性連接至該第一接地面和該第二接地面，以定義出一容置區域；以及一L型輻射體，設置於該容置區域中而被該微帶線、該第一接地面以及該第二接地面包圍，且包含：一第一輻射體部，具有一第一延伸方向，其中該第一延伸方向係朝向該第一接地面；以及一第二輻射體部，長於該第一輻射體部，其中該第二輻射體部之一第二延伸方向係朝向該微帶線，該第二輻射體部與該第二接地面之間具有一間隙，該第二輻射體部可垂直投影至該第二接地面。
2. 如申請專利範圍1項所述之天線裝置，更包含一訊號饋入組件，電性連接至L型輻射體，以饋入電子訊號至該L型輻射體之該第一輻射體部。
3. 如申請專利範圍1項所述之天線裝置，其中該第一接地面、該第二接地面、該微帶線以及該L型輻射體之材質為金屬。
4. 如申請專利範圍3項所述之天線裝置，其中該第一接地面、第二接地面、微帶線以及L型輻射體藉由單一金屬片製作而成。
5. 如申請專利範圍1項所述之天線裝置，其中該天線裝置係用以輻射一電磁波，該微帶線之長度係介於該電磁波之波長的1%-3%。
6. 如申請專利範圍1項所述之天線裝置，其中第二輻射體部於該第二接地面之該長邊上之垂直投影具有一投影長度，該投影長度介於該第二輻射部總長度的10%-70%之間。
7. 一種天線裝置，包含：一基板，具有一第一表面和一第二表面，其中該第一表面係相對於該第二表面；一第一接地面，設置於該基板之該第一表面上；一第二接地面，設置於該基板之該第一表面上；一微帶線，設置於該基板之該表面上，其中該微帶線具有二端點，該些端點係分別電性連接至該第一接地面和該第二接地面，以定義出一容置區域；以及一L型輻射體，設置於該基板之該第二表面上，其中該L型輻射體係於該基板之該第一表面上定義出一輻射體投影區域，該輻射體投影區域為該L型輻射體於該基板之該第一表面上之垂直投影，該輻射體投影區域位 於該容置區域中而被該微帶線、該第一接地面以及該第二接地面包圍，該輻射體投影區域包含：一第一輻射體投影部，具有一第一延伸方向，其中該第一延伸方向係朝向該第一接地面於該基板之該第二表面上之垂直投影；以及一第二輻射體投影部，長於該第一輻射體投影部，其中該第二輻射體投影部之一第二延伸方向係朝向該微帶線，該第二輻射體投影部與該第二接地面之間具有一間隙，該第二輻射體投影部可垂直投影至該第二接地面。
8. 如申請專利範圍7項所述之天線裝置，更包含一訊號饋入組件，電性連接至L型輻射體，以饋入電子訊號至該L型輻射體之該第一輻射體部。
9. 如申請專利範圍7項所述之天線裝置，其中該天線裝置係用以輻射一電磁波，該微帶線之長度係介於該電磁波之波長的1%-3%之間。
10. 如申請專利範圍7項所述之天線裝置，其中第二輻射體部於該第二接地面之該長邊上之垂直投影具有一投影長度，該投影長度介於該第二輻射部總長度的10%-70%之間。