TWI583060B - Coupling antenna - Google Patents

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TWI583060B
TWI583060B TW103146123A TW103146123A TWI583060B TW I583060 B TWI583060 B TW I583060B TW 103146123 A TW103146123 A TW 103146123A TW 103146123 A TW103146123 A TW 103146123A TW I583060 B TWI583060 B TW I583060B
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

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  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

耦合式天線
本發明係與天線有關，特別是指一種耦合式天線。
隨著可攜式電子裝置(例如無線耳機及穿戴裝置等)朝小體積設計，表示可攜式電子裝置的各個零件要被壓縮在更小的空間內，其中，應用於可攜式電子裝置的天線由於需要適用於特定的操作頻率，且要維持良好的接收及發射效率，因此，天線圖案的選擇與設計往往會影響到天線的效率，這也是目前各家廠商努力的目標。
本發明之目的在於提供一耦合式天線，可製作成小尺寸天線，且具有指向性。
為達成上述目的，本發明的耦合式天線包括一基板、一單極天線元件及一耦合單體。基板具有一頂面及一底面。單極天線元件係形成於基板的頂面，且用以傳輸一第一電流，並且有一饋入點及分別自饋入點延伸的一輻射體及一導體。耦合單體係形成於基板的底面，且與單極天線元件相背對，並用以傳輸一第二電流。其中，輻射體及導體上的第一電流傳輸方向係與耦合單體上的第二電流傳輸方向相反。
如此，本發明的耦合式天線係可應用於有限空間內，並利用相對的單極天線元件及耦合單體的設計，使兩者的電流方向相反而讓遠場的電場相互抵消，而藉由單極天線元件的輻射體來輻射電流。
此外，本發明的耦合式天線還可藉由單極天線元件的導體及與其相對的耦合單體間產生的耦合電容達成天線降頻。
較佳地，耦合單體具有多個槽口，如此，藉由槽口改變第二電流的流向，及天線輻射方向。
有關本發明所提供之耦合式天線的詳細構造、特點、或使用，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。
10‧‧‧耦合式天線
11‧‧‧基板
111‧‧‧頂面
113‧‧‧底面
13‧‧‧單極天線元件
131‧‧‧饋入點
132‧‧‧輻射體
133‧‧‧導體
134‧‧‧橫向輻射段
135‧‧‧縱向輻射段
136‧‧‧縱向連接段
137‧‧‧橫向連接段
138‧‧‧橫向延伸段
139‧‧‧短路導體
15‧‧‧耦合單體
151‧‧‧槽口
第1圖是本發明耦合式天線的實施例的示意圖。
第2圖是第1圖中耦合式天線的頂面示意圖。
第3圖是第1圖中耦合式天線的底面示意圖。
第4圖是省略第1圖中的基板而僅繪示單極天線元件與耦合單體重疊的示意圖。
第5圖是本發明耦合式天線的返回損失圖。
以下，茲配合各圖式列舉對應之較佳實施例來對本發明的耦合式天線的組成構件及達成功效來作說明。然各圖式中耦合式天線的構件、尺寸及外觀僅用來說明本發明的技術特徵，而非對本發明構成限制。
如第1圖所示，本發明的耦合式天線10包括一基板11、一單極天線元件13及一耦合單體15。
基板11具有一頂面111及一底面113。基板11可以是玻纖板(Flame Retardant 4,FR-4)或其他絕緣板。於此實施例中，基板11的尺寸約為7*7毫米(mm)。
單極天線元件13係形成於基板11的頂面111，如第2圖所示，單極天線元件13用以傳輸一第一電流，並有一饋入點131及分別自饋入點131延伸出的一輻射體132及一導體133。耦合單體15係形成於基板11的底面113，且用以傳輸一第二電流，並與單極天線元件13相背對，第二電流是耦合電流。其中，輻射體132及導體133上的第一電流傳輸方向係與耦合單體15上的第二電流傳輸方向相反，且耦合式天線10的長度比耦合式天線10寬度大，而使遠場(far-field)的電場相互抵消。本發明的耦合式天 線10係僅藉由單極天線元件13的輻射體132來傳送及接收射頻訊號。
再者，單極天線元件13與耦合單體15相對，因此可藉由導體133與耦合單體15之間的耦合電容，達成降頻的目的。
如第2圖所示，單極天線元件13的輻射體132具有一橫向輻射段134及一縱向輻射段135。導體133具有一橫向連接段136、一縱向連接段137及多個橫向延伸段1138，圖中為了清楚界定各段及元件的範圍係藉由虛線來區隔，但實際上，單極天線元件13是一體成型的，所以虛線是不存在。
饋入點131是連接橫向輻射段134的一端。縱向輻射段135係自橫向輻射段134的另一端朝縱向往復彎折。縱向連接段137係自橫向輻射段134延伸至橫向連接段136。該些橫向延伸段138係分別自縱向連接段137向縱向輻射段135方向延伸，且間隔並排，並位在橫向輻射段134及橫向連接段136之間。
其中，單極天線元件13還有一短路導體139，短路導體139係自橫向輻射段134延伸至與橫向輻射段134相鄰的橫向延伸段138，如此，可藉由短路導體139的位置來改變本發明的耦合式天線的頻率。其中，第2圖中為了清楚界定短路導體139的範圍係藉由虛線來區隔，但實際上，單極天線元件13是一體成型的，所以虛線是不存在。
於此實施例中，天線頻率可調的範圍約在800MHz至1GHz之間。短路導體139越接近縱向輻射段135時，可得到較高的天線頻率，相反地，短路導體139越遠離縱向輻射段135時，可得到較低的天線頻率。
如第3圖所示，耦合單體15具有多個槽口151，由於耦合單體15設有該些槽口151，因此，從耦合單體15上的第二電流會因為該些槽口151而改變流動方向，換言之，本發明的耦合式天線係可藉由調整耦合單體15的槽口151數量、形狀及尺寸來改變電流方向，進而控制天線的指向性。
如第4圖所示，該圖省略基板，耦合單體15係以虛線繪示。耦合單體15的槽口151的投影位置係與導體133的橫向連接段136、部分的橫向延伸段138及部分的輻射體132的縱向輻射段135重疊，如此，使本 發明的耦合式天線10適用於藍芽的應用，也就是操作頻率可操作在2.4GHz。雖然本實施例中，槽口151的投影位置係與橫向連接段136、橫向延伸段138及縱向輻射段135重疊，但實際上，槽口151的投影位置也可以僅與橫向連接段136及部分的縱向輻射段135重疊，故不僅以本實施例第4圖繪示為限。
如第5圖所示，該圖是本發明的耦合式天線的返回損失(return loss)圖。於此實施例中，本發明的耦合式天線係可應用於藍芽的天線，即天線頻率為2.4GHz，且工作頻帶約在2.4-2.483GHz。藉由第4圖可知，本發明的耦合式天線的單極天線元件及耦合單體係可形成在小尺寸空間(即基板尺寸為7*7mm)的淨置區域內，且可達成藍芽天線的應用。
綜上所述，由於本發明的耦合式天線係藉由印刷電路板的製作方式直接形成於基板上，因此本發明的耦合式天線係容易製造，且具有低製造成本及平面化的優點。
最後，再次強調，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。
10‧‧‧耦合式天線
11‧‧‧基板
111‧‧‧頂面
113‧‧‧底面
13‧‧‧單極天線元件
131‧‧‧饋入點
132‧‧‧輻射體
133‧‧‧導體
15‧‧‧耦合單體

Claims (3)

  1. 一種耦合式天線，包括：一基板，具有一頂面及一底面；一單極天線元件，係形成於該基板的頂面，且用以傳輸一第一電流，並具有一饋入點及分別自該饋入點延伸的一輻射體及一導體；及一耦合單體，係形成於該基板的底面，且與該單極天線元件呈相對狀態，並用以傳輸一第二電流，該耦合單體具有多個槽口，其中，該輻射體具有一橫向輻射段及一縱向輻射段，該導體具有一橫向連接段、一縱向連接段及多個橫向延伸段，該饋入點係連接該橫向輻射段的一端，該縱向輻射段係自該橫向輻射接段的另一端朝縱向往復彎折，該縱向連接段係自該橫向輻射段延伸至該橫向連接段，該些橫向延伸段係分別自該縱向連接段向該縱向輻射段方向延伸，且間隔並排，並位在該橫向輻射段及該橫向連接段之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的耦合式天線，其中，該單極天線元件還具有一短路導體，係自該輻射體的橫向輻射段延伸至與該橫向輻射段相鄰的該橫向延伸段。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的耦合式天線，其中，該耦合單體的槽口的投影位置係至少與該導體的橫向連接段及部分的該輻射體的縱向輻射段重疊。
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