TWI569505B - 地線輻射天線 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種天線，更具體而言，係關於一種利用一無線通訊終端機(wireless communication terminal)之地線輻射之地線輻射天線。
天線係為一種可將存在於空氣中之射頻(radio frequency；RF)訊號接收至一無線通訊終端機(或使用者裝置)中之裝置(或元件)，或係為一種可將存在於行動通訊終端機內之訊號傳送至外部之裝置。換言之，天線係為一種用於無線通訊之基本元件。近來，存在使行動通訊終端機輕薄化且配備有一更細小之天線結構之需求。此外，隨著藉由無線通訊所收發之資料量增大，目前要求行動通訊終端機配備有能提供更強效能之天線。
因此，已提出地線輻射天線作為一種用於滿足此種需求之裝置。在本文中，地線輻射天線使用地線來輻射射頻訊號。更具體而言，一先前技術天線之一輻射體係為一單獨的輻射體，該單獨的輻射體係設置於行動電訊終端機之內部或之外部並佔據一大的體積。然而，藉由使用該地線作為輻射體(該地線實質上係設置於一無線通訊終端機中)，可使得地線輻射天線之天線之尺寸具顯著的縮減。
然而，甚至在地線輻射天線中，輻射體亦無法藉由僅使用地線而完全發揮作用。因此，地線輻射天線額外地設置有一單獨的輻射元件，該獨立的輻射元件與該地線一起執行輻射體之作用。
因此，先前技術之地線輻射天線之缺點在於，因輻射元件具有一大之體積以及一複雜之結構，地線輻射天線之尺寸變大且天線之製造製程變得非常複雜。
本發明之一目的係提供一種地線輻射天線，該地線輻射天線具有一非常簡單之結構且亦表現出優異之輻射效能。
基於地線天線本身之特性，本發明提供一種使用一電容性元件之輻射體形成電路，該電容性元件可代替具有一複雜結構之輻射元件。
另外，本發明亦提供一種饋入線路(或饋入電路)，該饋入線路可最大化輻射效能並同時具有一簡單結構。
如上所述，藉由使用各具有一顯著簡化之結構的一輻射體形成電路以及一饋入電路來製造天線，本發明能提供一種尺寸變小且表現出優異輻射效能之天線。
根據本發明之地線輻射天線之優點在於，該天線係由一非常簡單之結構構成，藉此能夠減小該天線之尺寸。
此外，因其結構簡單，根據本發明之地線輻射天線可簡化製造製程，藉此能夠顯著降低製造成本。
此外，根據本發明之地線輻射天線可具有一寬頻帶以及一多頻帶(multi-band)之特性，並可提供使用者優異之輻射效能。
在先前技術天線中，試圖藉由為天線單獨地配備一用於地線輻射之輻射元件、並藉由改變該輻射元件之構造或結構來提高輻射效能。更具體而言，試圖藉由利用一電容器及一電感器組合成一兼具電感及電容之元件來實現一輻射體。
然而，本案申請人能夠發現，當利用地線之電感時，僅藉由將電容器連接至地線便可製成一優異之地線輻射元件，而無須使用一由一複雜結構構成之單獨元件。
為用作天線之輻射元件，具有電容之電容器與具有電感之電感器應同時存在以形成一共振。本案亦發現，因地線提供產生共振所需之電感，故僅需要電容器及地線便可執行輻射元件之功能，而無須配備一用於提供電感之單獨元件。
然而，先前技術之地線輻射體無法有效利用地線所提供之電感。因此，在先前技術中，試圖藉由配置具有一複雜結構且兼具電容及電感之元件來產生共振。
相反，根據本發明，藉由能夠有效利用地線本身所提供之電感，可配置一具有一簡單結構之輻射體來將電容器連接至地線，並可提供一使用上述輻射體之天線。
第1圖例示根據本發明一第一實施例之一使用地線輻射之天線。
參照第1圖，根據本發明第一實施例之使用地線輻射之天線包含一饋入部120、一地線10、一第一導線11、一元件15、一第二導線16、一電容性元件13以及一第三導線14，其中該饋入部120係由一饋入源12以及一饋入傳輸線18構成。
地線10於一通訊裝置例如一行動通訊使用者終端機(或使用者裝置)內提供一參考電壓。一般而言，較佳使一使用者終端機地線形成於一印刷電路板(printed circuit board；PCB)中，使用者裝置(或終端機)運作所需之電路裝置在該印刷電路板中相互組合。根據本發明，除提供參考電壓外，地線10亦執行天線之一地線輻射體之功能。該特性同等地適用於本發明之其他實施例，該等其他實施例將於下文予以詳細說明。
根據本發明之第一實施例，饋入部120、第一導線11、元件15、第二導線16、電容性元件13以及第三導線14共同地作為一饋入電路而運作以激發該天線，俾可藉由天線輻射體而輻射一射頻訊號。另外，第一導線11、元件15、第二導線16、電容性元件13以及第三導線14協同地(共同地)作為一天線輻射體形成電路(antenna radiator-forming circuit)而運作，該天線輻射體形成電路能夠實際輻射該射頻訊號。更具體而言，根據本發明之第一實施例，第一導線11、元件15、第二導線16、電容性元件13以及第三導線14不僅係為該天線之饋入電路之部分，且亦為一輻射體形成電路之部分。
根據本發明之第一實施例，元件15可為一電感元件、一電容性元件或一簡單導線。
根據本發明之第一實施例，饋入部120係由一共面波導(coplanar waveguide；CPW)構成。然而，除該共面波導之外，在本發明中亦可配備各種其他類型之饋入部。該特性同等地適用於本發明之其他實施例。
根據本發明之第一實施例，該饋入電路係配置於一淨空區(clearance area)100內。淨空區100係為使用者終端機地線10內之一區域，地線10在該區域中之一部分已被移除。
根據本發明之第一實施例，較佳使該電容性元件為一集總電路元件(lumped circuit element)，例如一晶片電容器。然而，除該晶片電容器之外，在本發明之第一實施例中亦可使用一具有一常規的電容性結構之電容性元件。此外，該電容性元件可由一單一電容器構成，或可藉由將二或更多個電容器彼此連接而構成。
同時，根據本發明之第一實施例，為獲得一特定電容，電容性元件13可使用多個元件之一組合。舉例而言，可使用一電容性元件與一電感元件之一組合結構代替電容性元件13。
此外，在下文所述的本發明之其他實施例中，為獲得一特定電容，電容性元件可使用多個元件之一組合。舉例而言，可使用一電容性元件與一電感元件之一組合結構代替該電容性元件。
第2圖例示根據本發明一第二實施例之一使用地線輻射之天線。
參照第2圖，根據本發明第二實施例之使用地線輻射之天線包含一饋入部220、一地線20、一第一導線21a、一第一元件25、一第二導線21b、一電容性元件23、一第三導線24a、一第四導線24b、一第二元件27以及一第五導線24c，其中該饋入部220係由一饋入源22以及一饋入傳輸線28構成。
在本實施例中，饋入部220、第一導線21a、第一元件25、第二導線21b、第四導線24b、電容性元件23以及第三導線24a共同地作為一饋入電路而運作以激發該天線，俾可藉由該天線輻射體輻射一射頻訊號。此外，第一導線21a、第一元件25、第二導線21b、第四導線24b、電容性元件23以及第三導線24a協同地(共同地)作為一天線輻射體形成電路而運作，該天線輻射體形成電路能夠實際輻射該射頻訊號。更具體而言，根據本發明之第二實施例，第一導線21a、第一元件25、第二導線21b、第四導線24b、電容性元件23以及第三導線24a不僅為該天線之饋入電路之部分，且亦為一輻射體形成電路之部分。
同時，第五導線24c及第二元件27係為為達成本發明第一實施例之阻抗匹配而增加之元件。
根據本發明之第二實施例，第一元件25可為一電感元件、一電容性元件或一簡單導線。此外，第二元件27可為一電感元件或一簡單導線。
根據本發明之第二實施例，該饋入電路係配置於一淨空區200內。淨空區200係為使用者終端機地線20內之一區域，地線20在該區域中之一部分已被移除。
根據本發明之第二實施例，較佳使該電容性元件為一集總電路元件，例如一晶片電容器。然而，除該晶片電容器之外，在本發明之第二實施例中亦可使用一具有一常規的電容性結構之電容性元件。此外，該電容性元件可由一單一電容器構成，或可藉由將二或更多個電容器彼此連接而構成。
第3圖例示根據本發明一第三實施例之一使用地線輻射之天線。
參照第3圖，根據本發明第三實施例之使用地線輻射之天線包含一饋入部320、一地線30、一第一導線31a、一第一元件35、一第二導線31b、一第一電容性元件33、一第三導線34a、一第四導線34b、一第二元件37、一第五導線34c、一第六導線36a、一第二電容性元件39以及一第七導線36b，其中該饋入部320係由一饋入源32以及一饋入傳輸線38構成。
在本實施例中，饋入部320、第一導線31a、第一元件35、第二導線31b、第四導線34b、第一電容性元件33以及第三導線34a共同地作為一第一饋入電路而運作以激發該天線，俾可藉由該天線輻射體輻射一射頻訊號。
此外，第一導線31a、第一元件35、第二導線31b、第四導線34b、第一電容性元件33以及第三導線34a協同地(共同地)作為一第一天線輻射體形成電路而運作，該天線輻射體形成電路能夠實際輻射該射頻訊號。
更具體而言，根據本發明之第三實施例，第一導線31a、第一元件35、第二導線31b、第四導線34b、第一電容性元件33以及第三導線34a不僅係為該天線之饋入電路之部分，且亦為一輻射體形成電路之部分。
另外，饋入部320、第一導線31a、第一元件35、第二導線31b、第六導線36a、第二電容性元件39以及第七導線36b共同地作為一第二饋入電路而運作以激發該天線，俾可藉由天線輻射體輻射一射頻訊號。
此外，第一導線31a、第一元件35、第二導線31b、第六導線36a、第二電容性元件39以及第七導線36b協同地(共同地)作為一第二天線輻射體形成電路而運作，該天線輻射體形成電路能夠實際輻射該射頻訊號。
更具體而言，根據本發明之第三實施例，第一導線31a、第一元件35、第二導線31b、第六導線36a、第二電容性元件39以及第七導線36b不僅係為該天線之饋入電路之部分，且亦為一輻射體形成電路之部分。
根據本發明第三實施例之天線可因具有一雙天線輻射體形成電路而達成一多頻帶特性。
同時，第五導線34c及第二元件37係為為達成阻抗匹配而增加之元件。
根據本發明之第三實施例，第一元件35可為一電感元件、一電容性元件或一簡單導線。此外，第二元件37可為一電感元件或一簡單導線。
根據本發明之第三實施例，該饋入電路係配置於一淨空區300內。淨空區300係為使用者終端機地線30內之一區域，地線30在該區域中之一部分已被移除。
根據本發明之第三實施例，較佳使該電容性元件為一集總電路元件，例如一晶片電容器。然而，除該晶片電容器之外，在本發明之第三實施例中亦可使用一具有一常規的電容性結構之電容性元件。此外，該電容性元件13可由一單一電容器構成，或可藉由將二或更多個電容器彼此連接而構成。
第4圖例示根據本發明一第四實施例之一使用地線輻射之天線。
儘管根據本發明第四實施例之天線具有與根據本發明第二實施例之天線相同之結構，然而在根據本發明第四實施例之天線中未形成有一單獨之淨空區。此外，根據本發明第四實施例之天線係配置於一未被一地線40環繞之區域中。
第5圖例示根據本發明一第五實施例之一使用地線輻射之天線。
儘管根據本發明第五實施例之天線具有與根據本發明第三實施例之天線相同之結構，然而在根據本發明第五實施例之天線中未形成有一單獨之淨空區。此外，根據本發明第五實施例之天線係配置於一未被一地線50環繞之區域中。
第6圖例示根據本發明一第六實施例之一使用地線輻射之天線。
如根據本發明第五實施例之天線一樣，儘管根據本發明第六實施例之天線具有與根據本發明第三實施例之天線相同之基本結構，然而在根據本發明第六實施例之天線中未形成有一單獨之淨空區。此外，根據本發明第六實施例之天線係配置於一未被一地線60環繞之區域中。
然而，不同於本發明之第五實施例，在根據本發明第六實施例之天線中，一電容性元件63直接連接至地線60，且電容性元件63並不與一用於連接一元件61與地線60之導線62交匯。
第7圖例示根據本發明一第七實施例之一使用地線輻射之天線。
儘管根據本發明第七實施例之天線具有與根據本發明第二實施例之天線相同之基本結構，然而淨空區之形狀不同於根據本發明第二實施例之天線。
更具體而言，根據本發明第二實施例之天線之淨空區200的三側被地線20環繞，並且淨空區200僅有一側係為開口的。然而，根據本發明第七實施例之天線之一淨空區700的全部四側皆被一地線70環繞。
第8圖例示根據本發明一第八實施例之一使用地線輻射之天線。
儘管根據本發明第八實施例之天線具有與根據本發明第三實施例之天線相同之基本結構，然而一淨空區800之形狀不同於根據本發明第三實施例之天線。
更具體而言，根據本發明第三實施例之天線之淨空區300的三側被地線30環繞，並且淨空區300僅有一側係為開口的。然而，根據本發明第八實施例之天線之淨空區800的全部四側皆被一地線80環繞。
如上所述，本發明之各該第二實施例、第四實施例以及第七實施例皆屬於一具有相同基本連接之天線群組。然而，根據淨空區之形狀、根據天線之一部分或整個天線是否形成於淨空區中、以及根據天線是否形成於淨空區之外而定，各該第二實施例、第四實施例以及第七實施例可被形成為具有一不同之形狀。因此，對於每一相同之天線群組，藉由形成其中二側被地線環繞且二側向外開口之一淨空區，並藉由將此種結構應用於本發明之每一實施例，天線可被形成為具有除附圖所示形狀以外的各種不同之形狀。
因此，其中二側向外開口之淨空區亦可應用於各屬於相同天線群組之本發明第三實施例、第五實施例、第六實施例以及第八實施例。
10、20、30、40、50、60、70、80．．．地線
11、21a、31a．．．第一導線
12、22、32．．．饋入源
13、23．．．電容性元件
14、24a、34a．．．第三導線
15、61．．．元件
16、21b、31b．．．第二導線
18、28、38．．．饋入傳輸線
24b、34b．．．第四導線
24c、34c．．．第五導線
25、35．．．第一元件
27、37．．．第二元件
33．．．第一電容性元件
36a．．．第六導線
36b．．．第七導線
39．．．第二電容性元件
62．．．導線
63．．．電容性元件
100、200、300、700、800．．．淨空區
120、220、320．．．饋入部
第1圖例示根據本發明一第一實施例之一使用地線輻射之天線；
第2圖例示根據本發明一第二實施例之一使用地線輻射之天線；
第3圖例示根據本發明一第三實施例之一使用地線輻射之天線；
第4圖例示根據本發明一第四實施例之一使用地線輻射之天線；
第5圖例示根據本發明一第五實施例之一使用地線輻射之天線；
第6圖例示根據本發明一第六實施例之一使用地線輻射之天線；
第7圖例示根據本發明一第七實施例之一使用地線輻射之天線；以及
第8圖例示根據本發明一第八實施例之一使用地線輻射之天線。
10．．．地線
11．．．第一導線
12．．．饋入源
13．．．電容性元件
14．．．第三導線
15．．．元件
16．．．第二導線
18．．．饋入傳輸線
100．．．淨空區
120．．．饋入部
Claims (18)
- 一種地線輻射天線，包含。一地線，配置於一無線通訊終端機(wireless communication terminal)之一印刷電路板(printed circuit board)上；一淨空區(clearance)，形成於該印刷電路板之一區域，該地線於該區域中的一部分被移除，該淨空區之一側或二側係開口的且其他側係被該地線環繞的；一電路部，位於該淨空區內且連接至該地線，並由一元件、一電容性元件以及一導線構成，該導線連接該元件與該電容性元件；以及一饋入部，連接至該電路部及該地線，以饋入一射頻(radio frequency，RF)訊號；其中，該電路部作為一天線輻射體形成電路(antenna radiator-forming circuit)而運作，且該電路部亦作為一饋入電路而運作。
- 如請求項1所述之地線輻射天線，其中該元件係為一電感元件、一電容性元件以及一導線其中之一。
- 如請求項1所述之地線輻射天線，其中該電容性元件係為一集總電路元件(lumped circuit element)。
- 如請求項3所述之地線輻射天線，其中該集總電路元件係為一晶片電容器。
- 如請求項1所述之地線輻射天線，其中該電容性元件係為一電容器，該電容器具有一常規的電容性結構。
- 一種地線輻射天線，包含：一地線，配置於一無線通訊終端機之一印刷電路板上；一淨空區，形成於該印刷電路板之一區域，該地線於該區域中的一部分被移除，該淨空區之一側或二側係開口的且其他側係被該地線環繞的；一電路部，位於該淨空區內且連接至該地線，並由一第一元件、一電容性元件以及一導線構成，該導線連接該第一元件與該電容性元件；一饋入部，位於該淨空區內且連接至該電路部及該地線，以饋入一射頻訊號；以及一阻抗匹配部，包含一第二元件，其中該第二元件係與該第一元件、該電容性元件以及該地線互相連接；其中，該電路部作為一天線輻射體形成電路而運作，且該電路部亦作為一饋入電路而運作。
- 如請求項6所述之地線輻射天線，其中該第一元件係為一電感元件、一電容性元件以及一導線其中之一。
- 如請求項6所述之地線輻射天線，其中該第二元件係為一電感元件以及一導線其中之一。
- 如請求項6所述之地線輻射天線，其中該電容性元件係為一集總電路元件。
- 如請求項9所述之地線輻射天線，其中該集總電路元件係為一晶片電容器。
- 如請求項6所述之地線輻射天線，其中該電容性元件係為一電容器，該電容器具有一常規的電容性結構。
- 如請求項6所述之地線輻射天線，其中該淨空區具有一開口側。
- 如請求項6所述之地線輻射天線，其中該淨空區具有二開口側。
- 一種地線輻射天線，包含：一地線，配置於一無線通訊終端機之一印刷電路板上；一淨空區，形成於該印刷電路板之一區域，該地線於該區域中的一部分被移除，該淨空區之一側或二側係開口的且其他側係被該地線環繞的；一第一電路部，位於該淨空區內且連接至該地線，並由一饋入部、一第一元件、一第一電容性元件以及一導線構成，該導線連接該饋入部、該第一元件以及該第一電容性元件；一第二電路部，位於該淨空區內且連接至該地線，並由該饋入部、該第一元件、一第二電容性元件以及一導線構成，該導線連接該饋入部、該第一元件以及該第二電容性元件；以及一阻抗匹配部，位於該淨空區內，用以將該第一元件、該第一電容性元件以及該第二電容性元件連接至該地線；其中，該第一電路部及該第二電路部係為二饋入電路，該等饋入電路係作為輻射體形成電路而運作。
- 如請求項14所述之地線輻射天線，其中該第一元件係為一電感元件、一電容性元件以及一導線其中之一。
- 如請求項14所述之地線輻射天線，其中該第一電容性元件及該第二電容性元件係為二集總電路元件。
- 如請求項14所述之地線輻射天線，其中該淨空區具有一開口側。
- 如請求項14所述之地線輻射天線，其中該淨空區具有二開口側。
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