TWI566465B - 組合式雙頻印刷天線 - Google Patents

Description

組合式雙頻印刷天線

本發明係有關於一種天線，特別是一種可以工作於二個操作頻帶以上的雙頻印刷天線。

在科技發展日新月異的現今時代中，多種不同形態之多頻天線已開發出來，以應用各式各樣的手持式電子裝置例如行動電話及筆記型電腦等等，或無線傳輸裝置中，例如無線接取器(Access Point，AP)及無線網卡等等。上述電子裝置由於需要尺寸小且便於攜帶，因此需要結構輕巧、傳輸效能良好且可輕易地被設置在電子裝置內之多頻帶天線。然而，習知技藝之多頻帶天線卻有著許多有待改善的缺點。

例如，習知技藝之多頻帶天線通常具有多個輻射體分別對應於不同的頻帶，由於結構上的限制，習知技藝之多頻帶天線之不同頻帶產生的輻射場形彼此之間會相互干擾，如此則造成天線的效能下降。此外，習知技藝之多頻帶天線不易進行頻帶、頻寬及阻抗匹配的調整，故使用上極度缺乏彈性。

又，習知技藝之多頻帶天線通常採用立體結構設計，如此雖然可以略為改善天線的效能，但採用立體結構設計的多頻帶天線通常需要佔據較大的空間，如此則限制了多頻帶天線的應用範圍。除此之外，採用立體結構設計的多頻帶天線容易因為外力而變形，因此其也具備較高的損壞率，且 立體結構也需要額外的模具成本及組裝成本，使天線的成本大幅提高。同樣的，這種天線也不易進行頻帶、頻寬及阻抗匹配的調整。

再者，習知技藝之多頻帶天線因為需要與系統接地區連結，故只能設置在特定的位置，使其能發揮應有的功效，如此會則使天線的應用受到很大的限制。

因此，如何提出一種多頻帶天線，能夠有效改善習知技藝之多頻帶天線效能低落、使用上缺乏彈性、應用上受到限制、容易損壞及成本高的情況已成為一個刻不容緩的問題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種組合式雙頻印刷天線，以解決習知技藝之多頻帶天線容易產生效能低落、使用上缺乏彈性、應用上受到限制、容易損壞及成本高的問題。

根據本發明之其中一目的，提出一種組合式雙頻印刷天線，此天線可包含基板、天線饋入訊號端、第一輻射體、組合基板及第二輻射體。天線饋入訊號端可設置於基板上。第一輻射體可印刷於基板上，並可連結於天線饋入訊號端。組合基板可組裝於基板上，並包含通路孔。第二輻射體可印刷於組合基板上，並可透過通路孔與第一輻射體連結。

在一實施例中，組合式雙頻印刷天線更可包含射頻饋入訊號區及系統接地區，系統接地區可設置於基板上；射頻饋入訊號區可設置於基板上，並可包含射頻饋入訊號接地端及射頻饋入訊號端，射頻饋入訊號接地端可與系統接地區連結，射頻饋入訊號端可與天線饋入訊號端連結。

在一實施例中，第一輻射體可設置於基板的一側，組合基板可設置於基板的同一側或另一側。

在一實施例中，第一輻射體於基板上之投影可不與第二輻射體於基板 上之投影重疊。

在一實施例中，組合式雙頻印刷天線更可包含第一銲接區，其可設置於基板上，第一銲接區可與第一輻射體連結，組合基板可銲接於第一銲接區。

在一實施例中，通路孔可連結於第一銲接區，使第二輻射體可透過通路孔及第一銲接區與第一輻射體連結。

在一實施例中，組合式雙頻印刷天線更可包含第二銲接區，其可設置於基板上，組合基板可銲接於第二銲接區。

在一實施例中，組合基板的厚度可大於基板的厚度。

在一實施例中，第一輻射體的電流路徑可短於第二輻射體的電流路徑。

在一實施例中，第一輻射體的電流路徑可長於第二輻射體的電流路徑。

在一實施例中，第一輻射體可呈矩形，並可向第一方向延伸，第二輻射體可呈U字形，並可包含第一部份、第二部份及第三部份，第一部份可向第二方向延伸，且第一部份的起始端可包含第一突出部，第二部份可向第一方向延伸並包含第二突出部及漸寬延伸部，第三部份可向第三方向延伸，第一方向、第二方向與第三方向可互相垂直，第二部份與第二輻射體之頻寬及阻抗匹配有關。

在一實施例中，第二輻射體可呈矩形，並可向第一方向延伸，第一輻射體可呈U字形，第一輻射體可包含第一部份、第二部份及第三部份，第一部份可向第一方向延伸，第二部份可向第二方向延伸，第三部份可向第四方向延伸，第一方向、第二方向與第四方向可互相垂直，第二部份與第一輻射體之頻寬及阻抗匹配有關。

根據本發明之其中一目的，再提出一種組合式雙頻印刷天線，此天線可包含天線饋入訊號端、第一輻射體及第二輻射體。第一輻射體可連結於 天線饋入訊號端，第一輻射體之電流路徑可位於第一平面。第二輻射體可以透過通路孔與第一輻射體連結，第二輻射體之電流路徑可位於第二平面，第一平面可實質上與第二平面平行，第一平面與第二平面之間可具有間距。

在一實施例中，第一輻射體的電流路徑可短於第二輻射體的電流路徑。

在一實施例中，第一輻射體可呈矩形，並可向第一方向延伸。

在一實施例中，第二輻射體可呈U字形。

在一實施例中，第二輻射體可包含第一部份、第二部份及第三部份，第一部份可向第二方向延伸，且第一部份的起始端可包含第一突出部，第二部份向第一方向延伸並包含第二突出部及漸寬延伸部，第三部份可向第三方向延伸，第一方向、第二方向與第三方向可互相垂直。

在一實施例中，第二部份可與第二輻射體之頻寬及阻抗匹配有關。

承上所述，依本發明之組合式雙頻印刷天線，其可具有一或多個下述優點：

(1)本發明之一實施例將對應於不同頻帶的二輻射體設置於不同的平面，使二輻射體彼此平行且之間具有一間距，因此二輻射體產生的輻射場形不會彼此干擾，大幅地提升了天線的效能。

(2)本發明之一實施例將一輻射體印刷於基板上，另一輻射體印刷於組合基板上，並利用銲接組合的方式將組合基板裝設於基板上，如此可防止二輻射體因外力而變形，有效降低了天線的損壞率，但仍可達到立體天線結構的功效，且可有效減少天線的體積，使其應用範圍更為廣泛。

(3)本發明之一實施例利用印刷式天線的方式實現本發明之概念，故可省去立體天線結構所需要的模具成本及組裝成本，因此天線的成本可以大為降低，極具商業價值。

(4)本發明之一實施例將輻射體分別設置於不同的基板上，故二輻射體可依需求分別進行頻帶、頻寬及阻抗匹配的調整，大幅地提升了天線使用上的彈性。

(5)本發明之一實施例之天線之結構設計使基板及組合基板可以直接透過錫爐作自動化打件銲接，不需要利用手工銲接的方式，因此利於大量生產。

(6)本發明之一實施例之天線之結構設計使天線可以設置在裝置的任意位置，不會受到系統接地區的限制，故可以適用於大部份的電子裝置。

1‧‧‧組合式雙頻印刷天線

11‧‧‧基板

111‧‧‧第一銲接區

112‧‧‧第二銲接區

114、154‧‧‧介電層

12‧‧‧天線饋入訊號端

13‧‧‧第一輻射體

131‧‧‧第一輻射體之第一部份

132‧‧‧第一輻射體之第二部份

133‧‧‧第一輻射體之第三部份

14‧‧‧第二輻射體

141‧‧‧第二輻射體之第一部份

142‧‧‧第二輻射體之第二部份

143‧‧‧第二輻射體之第三部份

15‧‧‧組合基板

151‧‧‧第三銲接區

152‧‧‧第四銲接區

153‧‧‧通路孔

16‧‧‧射頻饋入訊號區

161‧‧‧射頻饋入訊號接地端

162‧‧‧射頻饋入訊號端

17‧‧‧系統接地區

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

D3‧‧‧第三方向

D4‧‧‧第四方向

第1圖 係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第一示意圖。

第2圖 係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第二示意圖。

第3圖 係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第三示意圖。

第4圖 係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第四示意圖。

第5圖 係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第五示意圖。

第6圖 係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第六示意圖。

第7圖 係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第七示意圖。

第8圖 係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第八示意 圖。

第9圖 係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第九示意圖。

第10圖 係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第二實施例之示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之組合式雙頻印刷天線之較佳實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1圖，其係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第一示意圖，本實施例係透過印刷式天線的方式來實現本發明之概念。如圖所示，組合式雙頻印刷天線1可包含基板11、天線饋入訊號端12、第一輻射體13、組合基板15及第二輻射體14、射頻饋入訊號區16以及系統接地區17。

天線饋入訊號端12可設置於基板11上。第一輻射體13可呈矩形，並向第一方向D1延伸，其可印刷於基板11上，並可連結於天線饋入訊號端12。組合基板15可組裝於基板11上，其中，組合基板15可包含通路孔(Via hole)153。第二輻射體14可呈U字形，其可印刷於組合基板15上，並可透過通路孔153與第一輻射體13連結。射頻饋入訊號區16可以設置於基板11上，並可以包含射頻饋入訊號接地端161以及射頻饋入訊號端162，其中，射頻饋入訊號接地端161可與系統接地區161連結，而射頻饋入訊號端162則可與天線饋入訊號端12連結。在較佳的實施例中，組合基板15的厚度可以大於基板11的厚度，其中，基板11的厚度可約為3mm，而組合基板15的厚度則可約為2~6mm。

由上述可知，在本實施例，第一輻射體13及第二輻射體14可分別印刷於基板11及組合基板15，使第一輻射體13之電流路徑及第二輻射體14之電流路徑位於不同的平面，且二平面實質上互相平行並具有間距，因此，二輻射體所產生的輻射場形彼此不會相互干擾，故可使組合式雙頻印刷天線1的效能大幅改善。

另外，上述的設置也可有效地防止二輻射體因外力而變形，有效降低了天線的損壞率，但仍可達到立體天線結構的功效，且可有效減少天線的體積，使其應用範圍更為廣泛。

而其它較佳的實施例中，組合基板15更可設置於基板11的另一側，即第一輻射體13的相對側，且第一輻射體13於基板11上之投影可不與第二輻射體14於基板11上之投影重疊，如此可使第一輻射體13及第二輻射體14之間的間距變大，進一步防止二輻射體所產生的輻射場形彼此相互干擾，以進一步提升組合式雙頻印刷天線1的效能。

請參閱第2圖，其係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第二示意圖，第2圖例示了基板11的前視圖。如圖所示，基板11更可包含第一銲接區111及第二銲接區112，其中第一銲接區111可設置於對應於組合基板15之通路孔153的位置，並可與第一輻射體13連結。

請參閱第3圖，其係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第三示意圖，第3圖中例示了組合基板15的背視圖。如圖所示，組合基板15之背面更可包含第三銲接區151及第四銲接區152，第三銲接區151及第四銲接區152可分別對應於第一銲接區111及第二銲接區112。因此，第三銲接區151及第四銲接區152可分別銲接於第一銲接區111及第二銲接區112使組合基板15可裝設於基板11上，而第二輻射體14可透過通路孔153與第一輻射體13連結。

請參閱第4圖，其係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第四示意圖，第4圖例示了組合基板15的前視圖。如圖所示，第二輻射體14可呈U字形，並可包含第一部份141、第二部份142及第三部份143，第一部份141可向第二方向D2延伸，且第一部份141的起始端可包含第一突出部，第二部份142可向第一方向D1延伸並可包含第二突出部及漸寬延 伸部，第三部份143可向第三方向D3延伸，第一方向D1、第二方向D2與第三方向D3可互相垂直。其中，第二部分142的結構係與第二輻射體14之頻寬及阻抗匹配有關，故可依不同的需求調整第二輻射體14之第二部分142的結構可以改變其頻寬及阻抗匹配，以滿足不同的應用。

請參閱第5圖，其係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第五示意圖，第5圖例示了第一輻射體13及第二輻射體14的電流路徑。如圖所示，第一輻射體13的電流路徑A可短於第二輻射體14的電流路徑B，使第一輻射體13的操作頻帶高於第二輻射體14的操作頻帶。故可依不同的需求調整第一輻射體13及第二輻射體14的長度可以改變其操作頻帶，以滿足不同的應用。透過上述的設置，使第一輻射體13及第二輻射體14的操作頻率、頻寬及阻抗匹配容易調整，因此可以滿足大部份的應用需求。當然，上述之設置僅為舉例，本發明之組合式雙頻印刷天線更可包含其它的實施態漾，本發明並不以此為限。

請參閱第6圖及第7圖，其係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第六示意圖及第七示意圖。第6圖及第7圖例示了組合式雙頻印刷天線1組合前及組合後之示意圖。如圖所示，組合基板15之第三銲接區151及第四銲接區152可分別銲接於基板11之第一銲接區111及第二銲接區112使組合基板15可裝設於基板11上。透過上述的設置，使基板11及組合基板15可以直接透過鍚爐作自動化打件銲接，不需要利用手工銲接的方式，因此有利於大量生產。

請參閱第8圖，其係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第八示意圖。第8圖例示了本實施例之組合式雙頻印刷天線1之反射損失圖，其中，第一輻射體13的操作頻帶為第一頻帶，第二輻射體14的操作頻帶為第二頻帶。如圖所示，第一輻射體13及第二輻射體14的反射損失 均可合乎業界之規範。

請參閱第9圖，其係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第一實施例之第九示意圖。第9圖例示了本實施例之組合式雙頻印刷天線1之天線效率圖，其中，第一輻射體13的操作頻帶為第一頻帶，第二輻射體14的操作頻帶為第二頻帶。如圖所示，第一輻射體13的平均效率約為72.1%，而第二輻射體14的平均效率約為69.9%，二者均可達到極高的效率，可合乎業界之規範。

值得一提的是，習知技藝之多頻帶天線通常具有多個輻射體分別對應於不同的頻帶，而不同頻帶產生的輻射場形彼此之間容易相互干擾，上述的情況會大幅地降低天線的效能。相反的，本發明之實施例將對應於不同頻帶的二輻射體設置於不同的平面，使二輻射體彼此平行且之間具有一間距，因此二輻射體產生的輻射場形不會彼此干擾，使天線的效能可以大幅地提升。

又，習知技藝之多頻帶天線通常採用立體結構設計，因此會佔據較大的空間，立體結構設計的多頻帶天線容易因為外力變形而造成損壞，且需要額外的組裝成本及模具成本。相反的，本發明之實施例可將一輻射體印刷於基板上，另一輻射體印刷於組合基板上，並利用銲接組合的方式將組合基板裝設於基板上，如此可省去立體天線結構所需要的模具成本及組裝成本，使天線成本降低，更可防止二輻射體因外力而變形，有效降低了天線的損壞率，但仍可達到立體天線結構的功效，且可有效減少天線的體積，使其應用範圍更為廣泛。

此外，習知技藝之多頻帶天線不易進行頻帶、頻寬及阻抗匹配的調整，故使用上極度缺乏彈性。相反的，本發明之實施例可將輻射體分別設置於不同的基板上，故二輻射體可依需求分別進行頻帶、頻寬及阻抗匹配的調 整，大幅地提升了天線使用上的彈性。

再者，習知技藝之多頻帶天線由於受到系統接地區的限制，故僅能設置在裝置的特定位置。相反的，本發明之實施例之天線之結構設計使天線可以設置在裝置的任意位置，不會受到系統接地區的限制，故可以適用於大部份的電子裝置。由上述可知，本發明實具進步性之專利要件。

請參閱第10圖，其係為本發明之組合式雙頻印刷天線之第二實施例之示意圖。如圖所示，組合式雙頻印刷天線1可包含基板11、天線饋入訊號端12、第一輻射體13、組合基板15及第二輻射體14、射頻饋入訊號區16以及系統接地區17。

天線饋入訊號端12可設置於基板11上。第一輻射體13可呈U字形，其可印刷於基板11上，並可連結於天線饋入訊號端12。組合基板15可組裝於基板11上，其中，組合基板15可包含通路孔153。第二輻射體14可呈矩形，其可印刷於組合基板15上，並可透過通路孔153與第一輻射體13連結。射頻饋入訊號區16可以設置於基板11上，並可以包含射頻饋入訊號接地端161以及射頻饋入訊號端162，射頻饋入訊號接地端161可與系統接地區17連結，射頻饋入訊號端162可與天線饋入訊號端12連結。

與前述實施例不同的是，在本實施例中，第一輻射體13呈U字形，並可包含第一部份131、第二部份132及第三部份133，第一部份131可向第一方向D1延伸，第二部份132可向第二方向D2延伸，第三部份133可向第四方向D4延伸，第一方向D1、第二方向D2與第四方向D4可互相垂直，第一輻射體13提供較長的電流路徑使其可以運作於較低的操作頻率；而第二輻射體14呈矩形，並可向第一方向D1延伸，其提供較短的電流路徑使其可以運作於較高的操作頻率。由上述可知，組合式雙頻印刷天線1之電流路徑可以互換仍然可以達到相似的效果，並提供極佳的效能。

綜上所述，本發明之一實施例將對應於不同頻帶的二輻射體設置於不同的平面，且使二輻射體彼此平行且之間具有一間距，因此二輻射體產生的輻射場形不會彼此干擾，有效地提升了天線的效能。

本發明之一實施例將一輻射體印刷於基板上，另一輻射體印刷於組合基板上，並利用銲接組合的方式將組合基板裝設於基板上，故二輻射體不會因外力而變形，因此天線也不易損壞，但仍可達到立體天線結構的功效，且可有效減少天線的體積，使其應用範圍更為廣泛。

本發明之一實施例利用印刷式天線的方式實現本發明之概念，故可省去立體天線結構所需要的模具成本及組裝成本，使天線的成本可以大為降低，極具商業價值。

又，本發明之一實施例將輻射體分別設置於不同的基板上，故二輻射體可依需求分別進行頻帶、頻寬及阻抗匹配的調整，大幅地提升了天線使用上的彈性。

此外，本發明之一實施例之天線之結構設計使基板及組合基板可以直接透過錫爐作自動化打件銲接，不需要利用手工銲接的方式進行組合，因此有利於大量生產。

再者，本發明之一實施例之天線之結構設計使天線可以被設置在裝置的任意位置，不會受到系統接地區的限制，故可以適用於大部份的電子裝置。

可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本發明之精 神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧組合式雙頻印刷天線

11‧‧‧基板

114、154‧‧‧介電層

12‧‧‧天線饋入訊號端

13‧‧‧第一輻射體

14‧‧‧第二輻射體

15‧‧‧組合基板

153‧‧‧通路孔

16‧‧‧射頻饋入訊號區

161‧‧‧射頻饋入訊號接地端

162‧‧‧射頻饋入訊號端

17‧‧‧系統接地區

D1‧‧‧第一方向

Claims (21)

1. 一種天線，係包含：一基板；一天線饋入訊號端，係設置於該基板上；一第一輻射體，係設置於該基板上，並連結於該天線饋入訊號端；一組合基板，係組裝於該基板上，並包含一通路孔；以及一第二輻射體，係設置於該組合基板上，並透過該通路孔與該第一輻射體連結，使該第二輻射體的總電流路徑包含部份的該第一輻射體的電流路徑、該通路孔及該第二輻射體的電流路徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天線，更包含一射頻饋入訊號區及一系統接地區，該系統接地區係設置於該基板上；該射頻饋入訊號區係設置於該基板上，並包含一射頻饋入訊號接地端及一射頻饋入訊號端，該射頻饋入訊號接地端與該系統接地區連結，該射頻饋入訊號端與該天線饋入訊號端連結。
3. 如申請專利範圍第1項所述之天線，其中該第一輻射體係設置於該基板的一側，該組合基板係設置於該基板的同一側。
4. 如申請專利範圍第1項所述之天線，其中該第一輻射體係設置於該基板的一側，該組合基板係設置於該基板的另一側。
5. 如申請專利範圍第4項所述之天線，其中該第一輻射體於該基板上之投影不與該第二輻射體於該基板上之投影重疊。
6. 如申請專利範圍第1項所述之天線，更包含一第一銲接區，係設置於該基板上，該第一銲接區係與該第一輻射體連結，該組合基板係銲接於該第一銲接區。
7. 如申請專利範圍第6項所述之天線，其中該通路孔係連結於該第一銲 接區，使該第二輻射體透過該通路孔及該第一銲接區與該第一輻射體連結。
8. 如申請專利範圍第7項所述之天線，更包含一第二銲接區，係設置於該基板上，該組合基板係銲接於該第二銲接區。
9. 如申請專利範圍第1項所述之天線，其中該組合基板的厚度係大於該基板的厚度。
10. 如申請專利範圍第9項所述之天線，其中該第一輻射體的電流路徑係短於該第二輻射體的電流路徑。
11. 如申請專利範圍第9項所述之天線，其中該第一輻射體的電流路徑係長於該第二輻射體的電流路徑。
12. 如申請專利範圍第10項所述之天線，其中該第一輻射體係呈矩形，並向第一方向延伸。
13. 如申請專利範圍第12項所述之天線，其中該第二輻射體約呈U字形。
14. 如申請專利範圍第13項所述之天線，其中該第二輻射體更包含一第一部份、一第二部份及一第三部份，該第一部份向一第二方向延伸，且該第一部份的起始端包含一第一突出部，該第二部份向該第一方向延伸並包含一第二突出部及一漸寬延伸部，該第三部份向一第四方向延伸，該第一方向、該第二方向與該第四方向互相垂直。
15. 如申請專利範圍第14項所述之天線，其中該第二部份係與該第二輻射體之頻寬及阻抗匹配有關。
16. 一種天線，係包含：一天線饋入訊號端；一第一輻射體，係連結於該天線饋入訊號端，該第一輻射體之電流路徑係位於一第一平面； 一第二輻射體，係透過一通路孔與該第一輻射體連結，使該第二輻射體的總電流路徑包含部份的該第一輻射體的電流路徑、該通路孔及該第二輻射體的電流路徑，該第二輻射體之電流路徑係位於一第二平面，該第一平面實質上與該第二平面平行，該第一平面與該第二平面之間具有一間距。
17. 如申請專利範圍第16項所述之天線，其中該第一輻射體的電流路徑係短於該第二輻射體的電流路徑。
18. 如申請專利範圍第17項所述之天線，其中該第一輻射體係呈矩形，並向第一方向延伸。
19. 如申請專利範圍第18項所述之天線，其中該第二輻射體約呈U字形。
20. 如申請專利範圍第19項所述之天線，其中該第二輻射體包含第一部份、一第二部份及一第三部份，該第一部份向一第二方向延伸，且該第一部份的起始端包含一第一突出部，該第二部份向該第一方向延伸並包含一第二突出部及一漸寬延伸部，該第三部份向一第三方向延伸，該第一方向、該第二方向與該第三方向互相垂直。
21. 如申請專利範圍第20項所述之天線，其中該第二部份係與該第二輻射體之頻寬及阻抗匹配有關。