TWI606638B - Laminated integrated antenna - Google Patents

Description

積層式整合天線

一種天線，特別是一種積層式的整合天線。

近年來，隨著通訊裝置的蓬勃發展，也讓設置於通訊裝置的天線的需求愈來愈多。再者，通訊裝置的發展愈來愈多樣化，而天線也就因此有多種發展型態，以因應通訊裝置不同的發展趨勢。

美國第8547283號專利記載了一種多頻天線結構，請參閱第1圖，多頻天線90具有第一金屬部91、第二金屬部92與第三金屬部93，第一金屬部91與第二金屬部92之間耦合出感應電容94，第二金屬部92與第三金屬部93之間以感應電感95連接，其中多頻天線90利用第一金屬部91和第二金屬部92之間能產生第一頻帶，利用第一金屬部91、第二金屬部92與第三金屬部93之間能產生第二頻帶，藉此能達到雙頻天線的效果。

其中多頻天線90的第一金屬部91、第二金屬部92與第三金屬部93係分別設在相同的基材上，使得感應電容94的電容值或感應電感95的電感值皆會受到限制，進而使得天線的頻帶受到限制。

鑒於前述，本發明一實施例係提供一種積層式整合天線，其包含：基板、饋入段、介質層、導電層與第二繞線段。基板具有接地埠與饋入埠。饋入段設於基板上，饋入段具有相對的第一端與第二端，第一端與饋入埠連接。介質層覆蓋於饋入段，介質層具有相對的覆蓋面與設置面，相鄰於饋入段之一面為覆蓋面，遠離饋入段之另一面為設置面。導電層設於介質層的設置面上，導電層包含：主輻射段、延伸輻射段及第一繞線段，主輻射段的一部分區域與饋入段的第二端重疊，而形成耦合電容，第一繞線段連接於主輻射段與延伸輻射段之間，而形成第一電感。第二繞線段連接於主輻射段與接地埠之間，而形成第二電感。

依據上述實施例，本發明中的導電層、介質層與饋入段之積層式結構，能透過導電層與饋入段之間產生耦合電容，另外，還透過第一繞線段與第二繞線段所產生第一電感與第二電感，其能與耦合電容相互作用而產生至少二頻帶，藉此能達到通訊效果。再者，相較於先前技術，本發明之積層式結構中的第一電感與第二電感還能提供較多的頻寬之選擇。

第2圖是本發明的積層式整合天線的第一實施例之架構示意圖。第3圖是本發明的積層式整合天線的第一實施例之俯視圖。第4圖是本發明的積層式整合天線的第一實施例之分解圖。請參閱第2圖至第4圖，積層式整合天線包含：基板10、饋入段20、介質層30、導電層40與第二繞線段50，基板10上依序疊設饋入段20、介質層30與導電層40，第二繞線段50與導電層40連接。導電層40包含主輻射段41、延伸輻射段42與第一繞線段43，延伸輻射段42經由第一繞線段43與主輻射段41連接，再者，外殼60覆蓋饋入段20、介質層30、導電層40與第二繞線段50並結合基板10。

請再次參閱第3與第4圖，基板10包含有接地埠11與饋入埠12，接地埠11係與提供接地電位的接地層連接（圖未示）。饋入埠12係用以連接一高頻電路。

第5圖是本發明的基板10的積層式整合天線的另一實施例之分解圖。請參閱第5圖，與前述實施例差異在於基板10的接地埠11與饋入埠12一端係分別位於基板10上，相對的另端分別以遠離基板10的方向延伸，並分別連接至第二繞線段50與饋入段20的第一端21。於一實施例中，接地埠11與饋入埠12中遠離基板10的另端與基板10概呈垂直而成立體狀，但本發明並非以此為限。

饋入段20係被介質層30覆蓋，饋入段20具有第一端21與第二端22。第一端21與饋入埠12連接。第二端22係經由介質層30而與導電層40間隔一距離，以與導電層40相互作用而產生耦合電容。介質層30具有覆蓋面31以及相對的設置面32，覆蓋面31係覆蓋饋入段20，設置面32係供導電層40設置其上。其中，介質層30的覆蓋面31與設置面32之間具有一間隔距離，其對應於耦合電容的大小，換句話說，第二端22與導電層40之間的相互作用而產生的耦合電容的大小是與間隔距離有關，其可視需求調整，但本發明並非以此為限制。

於一實施例中，饋入段20可以由具有可導電性質的金屬材料所構成，本發明並非以此為限制，於另一些實施例中，饋入段20亦可以為具有可導電性質的非金屬材料所構成。

於一實施例中，介質層30可由絕緣材料所構成，如塑膠、陶瓷、或其他等絕緣材料，本發明並非以此為限制。

主輻射段41、延伸輻射段42與第一繞線段43分別設置於設置面32上，主輻射段41係成長形，第一繞線段43係自長形的一端朝遠離延伸輻射段42的方向延伸出，經反向折繞而通過主輻射段41與延伸輻射段42之間，以連接至延伸輻射段42。再者，主輻射段41中包含有部分區域411，部分區域411是與饋入段20的第二端22重疊，亦即由俯觀看導電層40時，部分區域411會與饋入段20的第二端22完全重疊（如第3圖所示）。因此，部分區域411、介質層30與第二端22之層狀結構能彼此相互作用而能產生耦合電容。其中，部分區域411係位於第一繞線段43與第二繞線段50分別連接至主輻射段41的二連接處之間。其中，第二端22的長度於本發明中並非為限制。

其中，耦合電容的大小是與部分區域411與第二端22的重疊區域之面積有關，惟本發明並非以此為限制。

於一實施例中，第一繞線段43為可導電的金屬材質，位於介質層30的設置面32上，且第一繞線段43具有曲折狀的線段以形成第一電感，本發明並非以此為限制，於一些實施例中，第一繞線段43具有多個反覆彎折的曲折形狀之線段，藉此能產生較大的第一電感。其中，第一電感的大小與彎折線段之數量於本發明中並非為限制。

第6圖是本發明的第一繞線段43第二實施例之架構圖。於此以一實施例做說明，本發明並非以此為限制，請先參閱第3圖，第一繞線段43於兩端分別具有第一端431、第二端432與第一感應段433，第一感應段433連接於第一端431與第二端432之間，第一端431一端連接主輻射段41，第一端431相對於主輻射段41的另一端於第一方向（如第3圖中的X方向）延伸第一距離後，再於垂直第一方向的第二方向（如第3圖中的負Y方向）延伸第二距離，接著再以相對於第一方向的反方向（即負X方向）延伸第一距離，以連接至第二端432，如此即可於第一端431與第二端432之間構成一個曲折狀的線段，藉此能形成第一電感，即其曲折狀係狀似C形狀。是以，重覆前述之架構而能於第一端431與第二端432之間構成多個曲折狀之線段，即以多個C形狀與倒C形狀相互串接之結構，以進一步能視情況調整第一電感之大小。其中，第一方向與第二方向並不僅限於如第3圖中的X方向與Y方向。其中，第一距離與第二距離的大小於本發明中並非為限制。

其中，延伸輻射段42與第一繞線段43連接，藉此能透過第一電感與耦合電容相互作用後而產生振盪器，藉以於延伸輻射段42產生對應的第一頻帶。

第7圖是本發明的第二繞線段50另一實施例之剖面示意圖。第8圖是本發明的第二繞線段50又一實施例之剖面示意圖。請再次參閱第3圖，第二繞線段50包含第一端51、第二端52、第二感應段53，第二感應段53連接於第一端51與第二端52之間，第一端51連接於導電層40的主輻射段41與第二感應段53之間，第二端52係連接於基板10的接地埠11與第二感應段53之間。於一實施例中，第二繞線段50係位於設置面32上（如第7圖所示），第二端52是經由連接線54連接至接地埠11，本發明並非以此為限制，於另一實施例中，第二繞線段50亦可位於基板10上（如第2圖所示），經由連接線54連接至導電層40，再者，於又一實施例中，第二繞線段50位於介質層30中（如第8圖所示），即第二繞線段50穿設於介質層30中，第一端51經由連接線54連接於導電層40，第二端52經由另外一連接線54連接至接地埠11。是以，透過第二繞線段50的第二感應段53與第一繞線段43相似地具有曲折狀的線段以構成第二電感。

其中，第一電感或/及第二電感與耦合電容能產生至少一振盪器，也就是說，第一電感與耦合電容產生一振盪器、或第二電感與耦合電容感生一振盪器、或第一電感、第二電感與耦合電容產生一振盪器，藉此振盪器能產生多頻帶之效果。

第9圖是本發明的第二繞線段50第三實施例之俯視示意圖。請參閱第9圖，第二繞線段50的第二感應段53亦可於第一端51遠離導電層40的另外一端係於第一方向（即X方向）延伸第一距離，接著於第二方向（即Y方向）延伸第二距離，再於第一方向（即X方向）延伸第一距離，接著往負第二方向（即負Y方向）延伸第二距離，藉此即能構成第二感應段53。再者，如此重複延伸相同的構造，即以類似C形狀結構連續串接，藉此可延伸構成較長的第二感應段53，再以第二端52連接至接地埠11，藉此能依據實際需求調整第二感應段53的大小以及方向。

其中，本發明的第二感應段53之曲折的線段之第一方向或第二方向以及其第一距離或第二距離的長度並非為限制。再者，第一感應段433構成方式與第二感應段53構成方式相似，於此不再贅述。

第10圖是本發明第二繞線段50第四實施例之架構示意圖。第11圖是第10圖之另一實施例之架構示意圖。於此僅以第二繞線段50為例子作為說明，第一繞線段43之構成方式相似於第二繞線段50，於此不再贅述。請參閱第9與第11圖，第二繞線段50的第二感應段53之形狀係一類螺旋狀，其螺旋狀可為方形螺旋、圓弧型螺旋、或其他狀似螺旋形狀，本發明並非受限於此。再者，第一繞線段43亦可為類螺旋狀，於此不再贅述。又，第一繞線段43可以如第二繞線段50係穿設於介質層30（圖未示）中，於此並非為限制。

第12圖是本發明的積層式整合天線的第五實施例之架構示意圖。第13圖是本發明的積層式整合天線的第六實施例之架構示意圖。請參閱第12圖，與前述實施例差異在於饋入段20、介質層30、導電層40與第二繞線段50能相互垂直而購成立體形狀，亦即透過此一架構能配合基板10與外殼60之形狀，藉此能讓積層式架構的天線之運用更為靈活廣泛。請參閱第13圖，與前述實施例差異在於導電層40中的延伸輻射段42係位於主輻射段41的水平方向上，即延伸輻射段42如第13圖所示般地位於主輻射段41的左方，相同地，延伸輻射段42亦能位於主輻射段41的右方（圖未示），本發明並非為限制。換言之，藉此積層式之結構能依據需求而讓饋入段20、介質層30、導電層40與第二繞線段50能有不同形狀、位置的組合，以配合基板10或/及外殼60，而能有更多態樣的發展。

依據上述實施例，本發明的積層式整合天線透過耦合電容、第一電感與第二電感而能產生多頻帶之天線，且能藉此縮減整合式天線的使用面積，再者，透過調整饋入段20與導電層40之間的相互重疊面積，即可輕易的修正耦合電容的電容值，以進一步調整頻寬。另外，本發明的積層式結構的整合天線能讓耦合電容之電容值、第一電感與第二電感之電感值有更大範圍地選擇，進而以產生更大範圍的頻寬。

透過上述之詳細說明，即可充分顯示本發明之目的及功效上均具有實施之進步性，極具產業之利用性價值，且為目前市面上前所未見之發明，完全符合專利要件，爰依法提出申請。唯以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，當不能用以限定本發明所實施之範圍。即凡依本發明專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

10‧‧‧基板
11‧‧‧接地埠
12‧‧‧饋入埠
20‧‧‧饋入段
21‧‧‧第一端
22‧‧‧第二端
30‧‧‧介質層
31‧‧‧覆蓋面
32‧‧‧設置面
40‧‧‧導電層
41‧‧‧主輻射段
42‧‧‧延伸輻射段
43‧‧‧第一繞線段
411‧‧‧部份區域
431‧‧‧第一端
432‧‧‧第二端
433‧‧‧第一感應段
50‧‧‧第二繞線段
51‧‧‧第一端
52‧‧‧第二端
53‧‧‧第二感應段
54‧‧‧連接線
60‧‧‧外殼
90‧‧‧多頻天線
91‧‧‧第一金屬部
92‧‧‧第二金屬部
93‧‧‧第三金屬部
94‧‧‧感應電容
95‧‧‧感應電感

[第1圖]是習知技術的天線之一平面架構圖。 [第2圖]是本發明的積層式整合天線的第一實施例之架構示意圖。 [第3圖]是本發明的積層式整合天線的第一實施例之俯視圖。 [第4圖]是本發明的積層式整合天線的第一實施例之分解圖。 [第5圖]是本發明的積層式整合天線的另一實施例之分解圖。 [第6圖]是本發明的第一繞線段第二實施例之架構示意圖。 [第7圖]是本發明的第二繞線段另一實施例之剖面示意圖。 [第8圖]是本發明的第二繞線段又一實施例之剖面示意圖。 [第9圖]是本發明的第二繞線段第三實施例之俯視圖。 [第10圖]是本發明第二繞線段第四實施例之架構示意圖。 [第11圖]是第10圖之另一實施例之架構示意圖。 [第12圖]是本發明的積層式整合天線的第五實施例之架構示意圖。 [第13圖]是本發明的積層式整合天線的第六實施例之架構示意圖。

10‧‧‧基板

11‧‧‧接地埠

12‧‧‧饋入埠

20‧‧‧饋入段

21‧‧‧第一端

22‧‧‧第二端

30‧‧‧介質層

40‧‧‧導電層

41‧‧‧主輻射段

42‧‧‧延伸輻射段

43‧‧‧第一繞線段

411‧‧‧部份區域

431‧‧‧第一端

432‧‧‧第二端

433‧‧‧第一感應段

50‧‧‧第二繞線段

51‧‧‧第一端

52‧‧‧第二端

53‧‧‧第二感應段

54‧‧‧連接線

60‧‧‧外殼

Claims (11)

1. 一種積層式整合天線，包含：一基板，具有一接地埠與一饋入埠；一饋入段，設於該基板上，該饋入段具有相對的一第一端與一第二端，該第一端與該饋入埠連接；一介質層，覆蓋於該饋入段，該介質層具有相對的一覆蓋面與一設置面，相鄰於該饋入段之一面為該覆蓋面，遠離該饋入段之另一面為該設置面；一導電層，設於該介質層的該設置面上，該導電層包含：一主輻射段，該主輻射段之一部分區域與該饋入段之該第二端重疊，而形成一耦合電容；一延伸輻射段；及一第一繞線段，自一端朝遠離該延伸輻射段的方向延伸，經反向折繞連接於該主輻射段與該延伸輻射段之間，而形成一第一電感；以及一第二繞線段，連接於該主輻射段與該接地埠之間，而形成一第二電感。
2. 如請求項1所述的積層式整合天線，其中該主輻射段的該部分區域位於該第一繞線段與該第二繞線段分別連接至該主輻射段之二連接處之間。
3. 如請求項1所述的積層式整合天線，其中該第二繞線段鄰近該主輻射段之一端位於該設置面上，該第二繞線段遠離該設置面的另端位於該基板上。
4. 如請求項3所述的積層式整合天線，其中該第二繞線段穿設該介質層。
5. 如請求項3或4所述的積層式整合天線，其中該第二繞線段為一類螺旋形狀。
6. 如請求項3或4所述的積層式整合天線，其中該第二繞線段具有至少一曲折狀。
7. 如請求項1所述的積層式整合天線，其中該第一繞線段係位於該設置面上。
8. 如請求項7所述的積層式整合天線，其中該第一繞線段為一類螺旋形狀。
9. 如請求項7所述的積層式整合天線，其中該第一繞線段具有至少一曲折狀。
10. 如請求項1所述的積層式整合天線，其中該第一電感及/或該第二電感與該耦合電容構成一振盪器。
11. 如請求項1所述的積層式整合天線，其中該主輻射段係呈一長形，該第一繞線段係自該長形的一端朝遠離該延伸輻射段的方向延伸出。