TWI717015B

TWI717015B - 晶片型天線結構改良

Info

Publication number: TWI717015B
Application number: TW108133039A
Authority: TW
Inventors: 廖文照; 蔡昀展; 洪世勳; 楊士弘
Original assignee: 昌澤科技有限公司
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2021-01-21
Also published as: TW202112003A

Abstract

一種晶片型天線結構改良，包括：一基板、至少一個匹配元件、一輻射單體及一調頻元件。基板具有一第一接地面、一第一淨空區及一信號饋入單元；基板另一面具有一第二接地面、一第二淨空區及一第三接地面，具有多個貫穿基板的第一導通孔及第二導通孔，該第一導通孔電性連結第一接地面及第二接地面。該些匹配元件電性連結信號饋入單元與第一接地面之間。輻射單體一端透過第二導通孔與信號饋入單元電性連結，輻射單體另一端與第三接地面電性連結。調頻元件電性連結於該第二接地面及該第三接地面之間，以調整調頻元件，即可調整天線的收發頻率。

Description

晶片型天線結構改良

本發明係有關一種天線，尤指一種在晶片型天線的淨空區延伸金屬片設計的晶片型天線結構改良。

隨著網路的普及，人們對於網路的日漸依賴，也發展出越來越多行動上網裝置，例如桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦、電子書(E-reader)、智慧型手機等行動上網裝置在市場盛行時，其也傳出人們在意的是對於網路資訊的取得和網路人際間互動的方便性有所需求之外，其次就是通訊系統接收及發射的穩定性。

而這些資訊的傳送或接收主要是依賴行動裝置內建的無線區域網路(Wi-Fi)、3G和全球衛星定位系統(GPS)等射頻(RF)無線模組(RF SiP Module)或RF系統封裝元件(RF SiP Component)。相對地，這些通訊系統所使用的天線為晶片型天線結構，此種晶片型天線結構是包含有一輻射單體及一基板。該輻射單體係由一陶瓷材料或玻璃纖維製作成的基體，於該基體上設有可輻射訊號的金屬圖案。該基板的表面上設有至少一個接地面、訊號饋入線及至少一個淨空區。將該輻射單體設置於該淨空區上並與該基板的訊號饋入線電性連結。

目前使用的晶片型天線結構多為天線的輻射單體或基板上加一小段微帶線，但此微帶線可能會依使用環境的不同而有長短的不同。但此微帶線可能會依使用環境的不同而有長短的不同，如此將讓使用者產生困惑。

因此，本發明之主要目的，在於解決傳統缺失，本發明將晶片型天線結構重新設計，將晶片型天線結構的淨空區加一L形狀的第三接地面(金屬片)，該第三接地面(金屬片)末端有一調頻元件，如此在任何環境下，也無須改變第三接地面的金屬片大小，只需調整末端的調頻元件，即可調整頻率。相對也使得製程及元件簡化，材料配方替換性高。

為達上述之目的，本發明提供一種晶片型天線結構改良，包括：一基板、至少一個匹配元件、一輻射單體及一調頻元件。該基板頂部具有一第一接地面、一第一淨空區及一信號饋入單元；該信號饋入單元設於該第一淨空區並延至該第一接地面之間，該信號饋入單元係由複數個的金屬線段組成；另於，該基板的底部上具有一對應該第一接地面的第二接地面，一對應該第一淨空區的第二淨空區及一設於該第二淨空區上的第三接地面；又，具有多個貫穿該基板的第一導通孔及一第二導通孔組成，該些第一導通孔使該第一接地面及該第二接地面電性連結。該些匹配元件以電性連結在該些金屬線段及該些金屬線段與該第一接地面之間。該輻射單體的一端透過該第二導通孔與該信號饋入單元電性連結，該輻射單體的另一端與該第三接地面電性連結。該調頻元件係以電性連結於該第二接地面及該第三接地面之間，以調整調頻元件，即可調整晶片型天線結構的收發頻率。

在本發明之一實施例中，該第一接地面呈凹字形，該第一淨空區呈一凸字形。

在本發明之一實施例中，該信號饋入單元設於該第一淨空區上，並延伸至與該第一接地區之間的凹凸交界處上。

在本發明之一實施例中，該第三接地面呈L形。

在本發明之一實施例中，該第三接地面與該第二接地面之間具有一長間距及一短間距。

在本發明之一實施例中，該輻射單體係由一基體及一設於該基體表面上的金屬層所組成。

在本發明之一實施例中，該基體為陶瓷材料或玻璃纖維。

在本發明之一實施例中，該金屬層係由複數個不同大小的區塊或複數線條組成。

在本發明之一實施例中，該些區塊直接設於該基體的表面。

在本發明之一實施例中，該線條螺旋纏繞設於該基體的表面或內部。

在本發明之一實施例中，該些匹配元件及該調頻元件為電感器或電容器。

1:基板

11:第一接地面

12:第一淨空區

121:凹凸交界處

13:信號饋入單元

131、132:金屬線段

14:第二接地面

15:第二淨空區

16:第三接地面

17:長間距

18:短間距

19:第一導通孔

2:匹配元件

3:輻射單體

31:基體

32:金屬層

321:區塊

4:調頻元件

19a:第二導通孔

圖1，係本發明之晶片型天線結構的頂部元件分解示意圖；圖2，係本發明之晶片型天線結構頂部組合示意圖；圖3，係本發明之晶片型天線結構的底部元件分解示意圖；圖4，係本發明之晶片型天線結構的底部組合示意圖；圖5，係本發明之晶片型天線結構的反射係數測試曲線示意圖。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，現在配合圖式說明如下：請參閱圖1、2，係本發明之晶片型天線結構的頂部元件分解及頂部組合示意圖。如圖所示：本發明之晶片型天線結構改良的頂部，包含有：一基板1及至少一個匹配元件2。

該基板1的頂部具有一呈凹字形的第一接地面11、一呈凸字形的第一淨空區12及一信號饋入單元13。該信號饋入單元13設於該第一淨空區12上，並延伸至與該第一接地面11之間凹凸交界處121，該信號饋入單元13係由複數個的金屬線段131、132組成。

該些匹配元件2係以電性連結於該些金屬線段131、132與第一接地面11之間，以該些匹配元件可以來調整經片天線結構的阻抗及頻率。在本圖式中，該匹配元件2為電感器或電容器，或者電感器及電容器。

請參閱圖3、4，係本發明之晶片型天線結構的底部元件分解及底部組合示意圖。如圖所示：本發明之晶片型天線結構改良的底部，包含有圖1及圖2的基板1、一輻射單體3及一調頻元件4。

在該基板1的底部上具有一對應該第一接地面11的第二接地面14、一對應該第一淨空區12的第二淨空區15及一設於該第二淨空區15上且呈L形的第三接地面(金屬片)16，該第二接地面14與該第三接地面16之間形成有不同的一長間距17及一短間距18。又，於該基板1上具有多個貫穿該基板1的第一導通孔(Via hole)19及一第二導孔19a組成，該些第一導通孔19使該第一接地面11及該第二接地面14電性連結，單一個的該第二導通孔19a的一端與該輻射單體3的一端及該信號饋入單元13的該些金屬線段131的一端電性連結。

該輻射單體3，係由一基體31及一設於該基體31表面上的金屬層32所組成。該金屬層32係由複數個不同大小的區塊321或複數線條組成，該些區塊321直接設於該基體的表面，或以該線條螺旋纏繞設於該基體31的表面或內部，在將該輻射單體3的金屬層23一端與該第二導通孔電性連結，另一端與該第三接地面16電性連結。在本圖式中，該基體31為陶瓷材料或玻璃纖維。

該調頻元件4，係以電性連結於該第二接地面14與該第三接地面16的該短間距18之間，使本發明的晶片型天線結構在加了一大片L形狀的第三接地面(金屬片)16，該第三接地面16末端的調頻元件4與該第二接地面14電性連結後，在任何環境下，也無須改變該第三接地面(金屬片)16大小，只需調整末端的調頻元件4的電感量或電容量，即可調整晶片型天線結構的收發頻率。在本圖式中，該調頻元件4為電感器或電容器。

藉由，上述在晶片型天線結構的第二淨空區15延伸的第三接地面16的設計，使得晶片型天線結構整體型態類似一倒F天線，在任何環境下此晶片型天線結構延伸的第三接地面16(金屬片)都不用改變尺寸，只要調整該調頻元件4即可用於所有物聯網與WiFi-2.4GHz/5GHz、BT、Zigbee-2.4GHz等技術領欲上的晶片型天線結構。

請參閱圖5，係本發明之晶片型天線結構的反射係數測試曲線示意圖。如圖所示：在使用時，m1的在頻率2.45000MHz時，為-10.1816dB；從此曲線圖中可以看出調整該匹配元件2及調頻元件4可以達到預定的目標阻抗、共振頻率、頻寬與輻射效應，以及可有效增加天線輻射效率。

在任何環境下此晶片型天線結構延伸的第三接地面16(金屬片)都不用改變尺寸，只要調整該調頻元件4即可以適用於任何的通訊設備上。

惟以上所述僅為本發明之較佳實施例，非意欲侷限本發明的專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書或圖式內容所為的等效變化，均同理皆包含於本發明的權利保護範圍內，合予陳明。