TWI599107B - Gps天線、主板及無線通訊裝置 - Google Patents

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陳錫頡
許倬綱
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群邁通訊股份有限公司
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    • 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
    • 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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Description

GPS天線、主板及無線通訊裝置
本發明涉及一種天線，尤其涉及一種全球定位系統(Global positioning system,GPS)天線及具有該GPS天線的主板及無線通訊裝置。
目前應用在無線通訊裝置中的GPS天線是以陶瓷天線、平板天線或者平面倒F天線居多。其中陶瓷天線由於製程較其他金屬天線複雜，因此價格及成本較高。平板天線或平面倒F天線其所需要的面積較大，且其在電路板上佔有一有效輻射區域，大幅降低了電路板的運用空間。而目前的智慧型行動電話、個人數位助理以及平板電腦等無線通訊裝置都逐漸朝著輕薄的方向發展，上述天線顯然無法適應這些無線通訊裝置的發展。
鑒於以上情況，有必要提供一種可有效減小無線通訊裝置體積的GPS天線。
另外，還有必要提供一種具有所述GPS天線的主板。
另外，還有必要提供一種具有所述GPS天線及主板的無線通訊裝置。
一種全球定位系統天線，包括饋入部、接地部及連接於所述饋入部及接地部的諧振元件；所述全球定位系統天線直接由一主板的印刷電路板表面的銅箔蝕刻而成；所述諧振元件包括輻射體及由所述輻射體圍成的第一縫隙 及第二縫隙，所述第一縫隙及第二縫隙用於增加所述諧振元件的電氣特性長度；所述第一縫隙具有開口，所述第二縫隙呈封閉結構。
一種主板，包括印刷電路板及全球定位系統天線，所述全球定位系統天線包括饋入部、接地部及連接於所述饋入部及接地部的諧振元件；所述全球定位系統天線直接由所述印刷電路板表面的銅箔蝕刻而成；所述諧振元件包括輻射體及由所述輻射體圍成的第一縫隙及第二縫隙，所述第一縫隙及第二縫隙用於增加所述諧振元件的電氣特性長度；所述第一縫隙具有開口，所述第二縫隙呈封閉結構。
一種無線通訊裝置，包括主板及全球定位系統天線，所述主板包括印刷電路板，所述全球定位系統天線包括饋入部、接地部及連接於所述饋入部及接地部的諧振元件；所述全球定位系統天線直接由所述印刷電路板表面的銅箔蝕刻而成；所述諧振元件包括輻射體及由所述輻射體圍成的第一縫隙及第二縫隙，所述第一縫隙及第二縫隙用於增加所述諧振元件的電氣特性長度；所述第一縫隙具有開口，所述第二縫隙呈封閉結構。
所述的全球定位系統天線由於直接由印刷電路板表面的銅箔蝕刻而成，可在生產印刷電路板即可同時完成全球定位系統的生產，避免了單獨製造全球定位系統所帶來的生產成本的增加，同時由於全球定位系統直接蝕刻在無線通訊裝置主板的印刷電路板上，可有效減小無線通訊裝置的體積。此外，由於全球定位系統的第一縫隙及第二縫隙，可增加全球定位系統的電氣特性長度，進一步減小無線通訊裝置的尺寸。
100‧‧‧主板
10‧‧‧PCB
20‧‧‧GPS天線
21‧‧‧諧振元件
22‧‧‧第一縫隙
23‧‧‧第二縫隙
24‧‧‧接地部
25‧‧‧饋入部
211‧‧‧第一輻射部
213‧‧‧第二輻射部
215‧‧‧第三輻射部
圖1為本發明較佳實施方式的主板的結構示意圖。
圖2為本發明本發明較佳實施方式的GPS天線的回波損耗圖。
請參閱圖1，本發明較佳實施方式的主板100可以為行動電話、個人數位助理或者平板電腦等無線通訊裝置的主板。主板100包括印刷電路板 (Printed Circuit Board,PCB)10及GPS天線20。GPS天線20由PCB10表面的銅箔蝕刻而成。
GPS天線20包括諧振元件21、接地部24以及饋入部25。諧振元件21連接至接地部24及饋入部25，從而藉由接地部24接地，並藉由饋入部25電性連接至主板100的訊號饋入端(圖未示)。
諧振元件21包括輻射體(圖未標)及由所述輻射體圍成的第一縫隙22及第二縫隙23。第一縫隙22具有開口；第二縫隙23呈封閉結構。具體地，輻射體包括第一輻射部211、第二輻射部213及第三輻射部215。第一輻射部211呈封閉的框體狀；第二輻射部213及第三輻射部215均由第一輻射部211延伸而成，並位於第一輻射部211的同一側。第一輻射部211、第二輻射部213及第三輻射部215共同圍成第一縫隙22；第二縫隙23由第一輻射部211圍成。
在本實施方式中，第一輻射部211呈矩形框體狀，第二輻射部213及第三輻射部215分別由第一輻射部211其中一側邊的相對兩端平行延伸而成。 第二輻射部213及第三輻射部215均呈帶狀；第二輻射部213的長度大於第三輻射部215的長度。第三輻射部215的末端與第二輻射部213之間形成第一縫隙22的開口。
接地部24及饋入部25均由第三輻射部215朝背離第二輻射部213的方向延伸而成。接地部24設置於第三輻射部215的末端；饋入部25平行於接地部24，且位於第三輻射部215的中部或大致中部位置。
藉由調節第一縫隙22及第二縫隙23的形狀及尺寸，可以調節GPS天線20的諧振頻率，使得GPS天線20諧振於1575MHz。所述GPS天線20工作時，訊號能量在第一縫隙22及第二縫隙23附近得到加強，調節了諧振元件21的電磁場能量分佈情況，從而形成更有效的電磁輻射，擴寬工作帶寬。此外，由於第一縫隙22及第二縫隙23的存在，增加了輻射體的電氣特性長度，可進一步減小輻射體的佔用面積。
請參圖2及表1，圖2所示為GPS天線20藉由仿真軟體測得的回波損耗(Return Loss)圖；表1所示為GPS天線20工作在1575MHz附近的增益百分比。GPS天線20工作在1575MHz時，其S11值為-22dB左右，增益百分比為42.6%，完全滿足無線資料傳輸要求。
所述的GPS天線20由於直接由PCB10表面的銅箔蝕刻而成，可在生產PCB10即可同時完成GPS天線20的生產，避免了單獨製造GPS天線20所帶來的生產成本的增加，同時由於GPS天線20直接蝕刻在無線通訊裝置主板的PCB10上，可有效減小無線通訊裝置的體積。此外，由於GPS天線20的第一縫隙22及第二縫隙23，可增加GPS天線20的電氣特性長度，進一步減小無線通訊裝置的尺寸。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
100‧‧‧主板
10‧‧‧PCB
20‧‧‧GPS天線
21‧‧‧諧振元件
22‧‧‧第一縫隙
23‧‧‧第二縫隙
24‧‧‧接地部
25‧‧‧饋入部
211‧‧‧第一輻射部
213‧‧‧第二輻射部
215‧‧‧第三輻射部

Claims (8)

  1. 一種全球定位系統天線，包括饋入部、接地部及連接於所述饋入部及接地部的諧振元件；其改良在於：所述全球定位系統天線直接由一主板的印刷電路板表面的銅箔蝕刻而成；所述諧振元件包括輻射體及由所述輻射體圍成的第一縫隙及第二縫隙，所述第一縫隙及第二縫隙用於增加所述諧振元件的電氣特性長度；所述第一縫隙具有開口，所述第二縫隙呈封閉結構，其中所述輻射體包括第一輻射部、第二輻射部及第三輻射部，所述第二輻射部及第三輻射部均由所述第一輻射部延伸而成；所述第一輻射部、第二輻射部及第三輻射部共同圍成所述第一縫隙；所述第一輻射部呈封閉框狀，所述第一縫隙由所述第一輻射部圍成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統天線，其中所述第二輻射部及第三輻射部位均呈帶狀，並位於第一輻射部的同一側。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之全球定位系統天線，其中所述第一輻射部呈矩形框體狀，所述第二輻射部及第三輻射部分別由第一輻射部其中一側邊的相對兩端平行延伸而成。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之全球定位系統天線，其中所述接地部及饋入部均由所述第三輻射部朝背離第二輻射部的方向延伸而成；所述接地部設置於第三輻射部的末端；所述饋入部平行於接地部，且位於第三輻射部的中部位置。
  5. 一種主板，包括印刷電路板及全球定位系統天線，所述全球定位系統天線包括饋入部、接地部及連接於所述饋入部及接地部的諧振元件；其改良在於：所述全球定位系統天線直接由所述印刷電路板表面的銅箔蝕刻而成；所述諧振元件包括輻射體及由所述輻射體圍成的第一縫隙及第二縫隙，所述第一縫 隙及第二縫隙用於增加所述諧振元件的電氣特性長度；所述第一縫隙具有開口，所述第二縫隙呈封閉結構，其中所述輻射體包括第一輻射部、第二輻射部及第三輻射部，所述第二輻射部及第三輻射部均由所述第一輻射部延伸而成；所述第一輻射部、第二輻射部及第三輻射部共同圍成所述第一縫隙；所述第一輻射部呈封閉框狀，所述第一縫隙由所述第一輻射部圍成。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之主板，其中所述第二輻射部及第三輻射部位均呈帶狀，並位於第一輻射部的同一側；所述第一輻射部呈矩形框體狀，所述第二輻射部及第三輻射部分別由第一輻射部其中一側邊的相對兩端平行延伸而成。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之主板，其中所述接地部及饋入部均由所述第三輻射部朝背離第二輻射部的方向延伸而成；所述接地部設置於第三輻射部的末端；所述饋入部平行於接地部，且位於第三輻射部的中部位置。
  8. 一種無線通訊裝置，包括主板及全球定位系統天線，所述主板包括印刷電路板，所述全球定位系統天線包括饋入部、接地部及連接於所述饋入部及接地部的諧振元件；其改良在於：所述全球定位系統天線直接由所述印刷電路板表面的銅箔蝕刻而成；所述諧振元件包括輻射體及由所述輻射體圍成的第一縫隙及第二縫隙，所述第一縫隙及第二縫隙用於增加所述諧振元件的電氣特性長度；所述第一縫隙具有開口，所述第二縫隙呈封閉結構，其中所述輻射體包括第一輻射部、第二輻射部及第三輻射部，所述第二輻射部及第三輻射部均由所述第一輻射部延伸而成；所述第一輻射部、第二輻射部及第三輻射部共同圍成所述第一縫隙；所述第一輻射部呈封閉框狀，所述第一縫隙由所述第一輻射部圍成。
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