TWI814605B

TWI814605B - 藍牙及近場通訊共用天線及應用其之電子裝置

Info

Publication number: TWI814605B
Application number: TW111137915A
Authority: TW
Inventors: 李宗麟; 潘冠蒲; 趙捃
Original assignee: 連騰科技股份有限公司
Priority date: 2022-10-05
Filing date: 2022-10-05
Publication date: 2023-09-01
Also published as: CN117878588A; CN219626890U

Abstract

一種藍牙及近場通訊共用天線，包含絕緣基板、迴路線圈、藍牙信號饋入線路、藍牙信號接地線路及近場信號輸入線路。藍牙信號饋入線路包含藍牙饋入連接部、第一高通濾波器及藍牙信號饋入部。藍牙饋入連接部連接迴路線圈的外層，第一高通濾波器連接藍牙饋入連接部。藍牙信號接地線路包含電流導引部、第二高通濾波器及接地連接部。電流導引部連接迴路線圈的內層。第二高通濾波器連接接地連接部。近場信號輸入線路包含近場信號饋入部、低通濾波器及近場饋入連接部。低通濾波器連接近場饋入連接部，近場饋入連接部連接迴路線圈的起點及終點。

Description

藍牙及近場通訊共用天線及應用其之電子裝置

本發明係關於通訊領域，尤其涉及一種藍牙及近場通訊共用天線及應用其之電子裝置。

藍牙及近場通訊為現今電子裝置常見的無線通訊功能，其由於操作的方式、頻段均不相同。通常是將這兩組的線路，分設於兩個印刷電路板上，或者，將其在同一電路板上，但位置明顯區隔。

然而，隨著電子裝置的功能增加，且整體的體積輕薄化，各種元件能夠設置的空間必須縮減。目前這樣的方式，無法滿足空間設計的需求，且容易對於藍牙頻段的輻射場型產生干擾。

為了解決前述的問題，在此提供一種藍牙及近場通訊共用天線。在一實施例中，藍牙及近場通訊共用天線包含絕緣基板、迴路線圈、藍牙信號饋入線路、藍牙信號接地線路、以及近場信號輸入線路。

絕緣基板包含第一表面以及第二表面。迴路線圈設置於絕緣基板的第一表面上，包含外層線圈、至少一內層線圈、迴路起點及迴路終點。藍牙信號饋入線路設置於絕緣基板的第一表面上，包含藍牙饋入連接部、第一高通濾波器及藍牙信號饋入部。藍牙饋入連接部連接迴路線圈的外層線圈，第一高通濾波器連接藍牙饋入連接部及藍牙信號饋入部，藍牙信號饋入部包含藍牙信號饋入點，用以饋入藍牙信號。藍牙信號接地線路包含電流導引部、第二高通濾波器及接地連接部。電流導引部設置於絕緣基板的第二表面，透過第一透孔連接迴路線圈的內層線圈，接地連接部設置於絕緣基板的第一表面並接地，透過第二透孔連接電流導引部。第二高通濾波器連接接地連接部並接地。

近場信號輸入線路設置於絕緣基板的第二表面，包含近場信號饋入部、低通濾波器及近場饋入連接部。近場信號饋入部用以饋入近場信號。低通濾波器連接近場信號饋入部及近場饋入連接部，近場饋入連接部包含第一饋入連接端及第二饋入連接端，分別透過第三透孔及第四透孔連接迴路起點及迴路終點。

在一些實施例中，藍牙及近場通訊共用天線，更包含接地層，接地層包含第一接地部及第二接地部，分別設置於絕緣基板的第一表面及第二表面，接地連接部連接第一接地部。

在一些實施例中，第一接地部及第二接地部的垂直投影相互重疊。

在一些實施例中，第一接地部開設有第一開槽及第二開槽，第一高通濾波器及藍牙信號饋入部位於第一開槽中，接地連接部的一部份及第二高通濾波器位於第二開槽中。

在一些實施例中，藍牙及近場通訊共用天線更包含鐵氧片，鐵氧片設置於絕緣基板的第二表面，鐵氧片的垂直投影與迴路線圈的垂直投影重疊。

在一些實施例中，藍牙饋入連接部的寬度，由接近第一高通濾波器的一端朝連接外層線圈的一端逐漸增加。

在一些實施例中，藍牙饋入連接部由接近第一高通濾波器的一端至連接外層線圈的一端寬度相等。

在一些實施例中，藍牙及近場通訊共用天線更包含近場阻抗匹配電路，近場阻抗匹配電路設置於絕緣基板的第二表面，位於低通濾波器與近場饋入連接部之間。

在一實施例中，藍牙及近場通訊共用天線包含絕緣基板、迴路線圈、藍牙信號饋入線路、藍牙信號接地線路、接地層、鐵氧片以及近場信號輸入線路。絕緣基板包含第一表面以及第二表面。迴路線圈設置於絕緣基板的第一表面上，包含外層線圈、至少一內層線圈、迴路起點及迴路終點。

藍牙信號饋入線路，設置於絕緣基板的第一表面上，包含藍牙饋入連接部、第一高通濾波器及藍牙信號饋入部。藍牙饋入連接部連接迴路線圈的外層線圈，第一高通濾波器連接藍牙饋入連接部及藍牙信號饋入部。藍牙信號饋入部包含藍牙信號饋入點，用以饋入藍牙信號。藍牙饋入連接部的寬度由接近第一高通濾波器的一端朝連接外層線圈的一端逐漸增加。藍牙信號接地線路包含電流導引部、第二高通濾波器及接地連接部。電流導引部設置於絕緣基板的第二表面，透過第一透孔連接迴路線圈的內層線圈，接地連接部設置於絕緣基板的第一表面並接地，透過一第二透孔連接電流導引部，第二高通濾波器連接接地連接部並接地。

接地層包含第一接地部及第二接地部，分別設置於絕緣基板的第一表面以及第二表面，接地連接部連接第一接地部。第一接地部開設有第一開槽及第二開槽。第一高通濾波器及藍牙信號饋入部位於第一開槽中。接地連接部的一部份及第二高通濾波器位於第二開槽中。鐵氧片設置於絕緣基板的第二表面，鐵氧片的垂直投影與迴路線圈的垂直投影重疊。近場信號輸入線路設置於絕緣基板的第二表面，包含近場信號饋入部、低通濾波器、近場饋入連接部、及近場阻抗匹配電路。近場信號饋入部用以饋入近場信號、低通濾波器連接近場信號饋入部及近場饋入連接部，近場饋入連接部包含第一饋入連接端及第二饋入連接端，分別透過第三透孔及第四透孔連接迴路起點及迴路終點，近場阻抗匹配電路設置於絕緣基板的第二表面，位於低通濾波器與近場饋入連接部之間。

在此還提供一種電子裝置，電子裝置應用前述的藍牙及近場通訊共用天線。

如同前述實施例所述，由於藍牙與近場通訊的操作頻段區隔明顯，以共用迴路線圈、搭配高通濾波器及低通濾波器，無須額外布設藍牙通訊的天線輻射圖案，大幅節省了設計的空間。

在以下說明中，術語「第一」、「第二」、「第三」這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開，而非表示其必然的先後順序。此外，諸如「下」和「上」、「內」和「外」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的「下」側的元件將被定向在其他元件的「上」側。此僅表示相對的方位關係，而非絕對的方位關係。

附圖中，為了清楚起見，放大了部分元件、區域等的寬度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。

圖1為第一實施例藍牙及近場通訊共用天線第一表面的俯視圖。圖2為第一實施例藍牙及近場通訊共用天線第二表面的俯視圖。如圖1及圖2所示，藍牙及近場通訊共用天線1包含絕緣基板10、迴路線圈20、藍牙信號饋入線路30、藍牙信號接地線路40、以及近場信號輸入線路50。絕緣基板10包含第一表面11以及第二表面13。在此，絕緣基板10可以是可撓性印刷電路板，第一表面11以及第二表面13是彼此相對的表面。

迴路線圈20設置於絕緣基板10的第一表面11上，包含外層線圈21、至少一內層線圈23、迴路起點20A及迴路終點20B。在此，迴路起點20A定義為外層線圈21的終端，而迴路終點20B為內層線圈23的終端，在此僅為示例，而非用以限制。外層線圈21與內層線圈23連接，可以配合實際的空間來調配，來調整內層線圈23的圈數。換言之，迴路線圈20的長度對應於特定的波頻，當空間越小時，需要繞更多地圈數。

藍牙信號饋入線路30設置於絕緣基板10的第一表面11上，包含藍牙饋入連接部31、第一高通濾波器33及藍牙信號饋入部35。藍牙饋入連接部31連接迴路線圈20的外層線圈21。第一高通濾波器33連接藍牙饋入連接部31及藍牙信號饋入部35，藍牙信號饋入部35包含藍牙信號饋入點30A，用以饋入藍牙信號。

藍牙信號接地線路40包含電流導引部41、第二高通濾波器43及接地連接部45。電流導引部41設置於絕緣基板10的第二表面13，透過第一透孔V1連接迴路線圈20的內層線圈23。在此，「透孔」是指貫通絕緣基板10之第一表面11及第二表面13的貫通孔，線路為鍍銅層，因此，在鍍覆時，銅會填入透孔中，使得線路在第一表面11及第二表面13之間連通。接地連接部45設置於絕緣基板10的第一表面11並接地，透過第二透孔V2連接電流導引部41。第二高通濾波器43位於第一表面11，並連接接地連接部45並接地。在此，第二高通濾波器43位於接地連接部45及接地之間，然而這僅為示例，而非用以限制。實際上也可以在第二高通濾波器43與接地之間更設置接地連接的線路。

近場信號輸入線路50設置於絕緣基板10的第二表面13，包含近場信號饋入部51、低通濾波器53及近場饋入連接部55。近場信號饋入部51用以饋入近場信號。低通濾波器53連接近場信號饋入部51及近場饋入連接部55，近場饋入連接部55包含第一饋入連接端551及第二饋入連接端553，分別透過第三透孔V3及第四透孔V4連接迴路起點20A及迴路終點20B。

圖3為第一實施例藍牙信號的電流方向。如圖3所示，藍牙信號於藍牙信號饋入點30A饋入後，通過第一高通濾波器33，藍牙饋入連接部31，再進入外層線圈21，接著進入內層線圈23後經過第一透孔V1到達電流導引部41，再經過第二透孔V2進入接地連接部45，通過第二高通濾波器43，由接地連接部45的底端接地。由於藍牙信號的頻段(2.45GHz)較高，在通過低通濾波器53會被濾除，因此，不會進入近場信號輸入線路50的近場信號饋入部51而與近場信號產生干擾。

圖4為第一實施例近場信號的電流方向。如圖4所示，近場信號由近場信號饋入部51饋入後，通過低通濾波器53進入近場饋入連接部55，由第一饋入連接端551通過第三透孔V3由迴路起點20A，流經整個迴路線圈20，再由迴路終點20B經過第四透孔V4，再經由第二饋入連接端553，通過低通濾波器53回到近場信號饋入部51。藉由低通濾波器53，僅允許低頻(13.56MHz)的近場信號通過，而高頻的藍牙信號，在通過低通濾波器53會被濾除，而不會進入近場信號輸入線路50的近場信號饋入部51而與近場信號產生干擾。同樣地，低頻的近場信號，通過第一高通濾波器33或第二高通濾波器43時，也會被濾除，而不會對藍牙信號產生干擾。

因此，透過第一高通濾波器33、第二高通濾波器43、低通濾波器53的設置，能使響應頻段差異較大的藍牙信號及近場信號，能以共用迴路線圈20，無須額外布設藍牙通訊的天線輻射圖案，大幅節省了設計的空間。

圖5為藍牙信號波頻測試圖。如圖5所示，在藍牙信號的頻帶(2.4GHz至2.5GHz)，反射係數均低於-10dB，符合天線阻抗匹配特性。更加證明藍牙信號應用近場通訊的迴路線圈20，並無干擾的問題。

再次參閱圖1及圖2，藍牙及近場通訊共用天線1更包含接地層60，接地層60包含第一接地部61及第二接地部63，分別設置於絕緣基板10的第一表面11及第二表面13。第二高通濾波器43的底端連接第一接地部61。在一些實施例中，第一接地部61及第二接地部63大約設置於第一表面及第二表面的相同位置，換言之，圖1、圖2的正反面是以鏡射方式呈現，第一接地部61及第二接地部63的垂直投影相互重疊。在此，接地層還可以透過設置於第一高通濾波器33及第二高通濾波器43旁邊開設的第五透孔V5及第六透孔V6來使第一接地部61及第二接地部63連接。進一步地，另一些實施例中。接地層60也可以設置於連接第一表面11及第二表面13的側表面(圖中未示出)上，使得第一接地部61與第二接地部63相互連接。

在一些實施例中，第一接地部61開設有第一開槽611及第二開槽613，第一高通濾波器33及藍牙信號饋入部31位於第一開槽611中，接地連接部45的一部份及第二高通濾波器43位於第二開槽613中。如此，第一接地部61更可對於藍牙信號饋入部31及接地連接部45提供了屏蔽作用，而減少外部信號的干擾。

再次參閱圖1，藍牙饋入連接部31的寬度，由接近第一高通濾波器33的一端朝連接外層線圈21的一端逐漸增加。然而，這僅為示例，而非用以限制，此方式可以藉由藍牙饋入連接部31的寬度來調配阻抗的匹配。

再次參閱圖2，藍牙及近場通訊共用天線1更包含鐵氧片70，鐵氧片70設置於絕緣基板10的第二表面13，鐵氧片70的垂直投影與迴路線圈20的垂直投影重疊。鐵氧片70的功能主要是增加近場通訊的電感值，其實際的面積、厚度，可以依據規格來進行調配。此外，藍牙及近場通訊共用天線1還包含近場阻抗匹配電路57，近場阻抗匹配電路57設置於絕緣基板10的該第二表面，位於低通濾波器53與近場饋入連接部55之間，以匹配對應的阻抗。在此僅為示例，而非用以限制。

圖6為第二實施例藍牙及近場通訊共用天線第一表面的俯視圖。圖7為第三實施例藍牙及近場通訊共用天線第一表面的俯視圖。圖8為第四實施例藍牙及近場通訊共用天線第一表面的俯視圖。如圖6至圖8所示，同時參照圖1，在第二至第四實施例中，可以依據實際匹配的阻抗設計，調整藍牙信號饋入線路30對應迴路線圈20的位置，或者調整調整藍牙饋入連接部31的線路寬度。例如，如圖8所示，藍牙饋入連接部31由接近第一高通濾波器33的一端至連接外層線圈21的一端寬度相等。然而，以上實施方式僅為示例，而非用以限制，藍牙饋入連接部31的寬度變化，可依據實際的阻抗匹配來調整。

圖9為應用藍牙及近場通訊共用天線的電子裝置局部立體圖。如圖9所示，電子裝置100在此為筆記型電腦，但這僅為示例，而非用以限制。實際上也可以是手機、平板電腦、或是其他是用藍牙及近場通訊的電子裝置。藍牙及近場通訊共用天線1在此設置在電子裝置100的側緣，但實際上也可以考量設計的位置來做為調配。

綜上所述，利用藍牙通訊與近場通訊的操作頻段區隔明顯的特性，共用近場通訊的迴路線圈20、搭配高通濾波器33、43及低通濾波器53，無須額外布設藍牙通訊的天線輻射圖案，大幅節省了設計的空間，並維持藍牙通訊的全相性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明之創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露內容之精神和範圍內，當可作些許之修改與變化，惟該些許之修改與變化仍然在本發明之申請專利範圍內。

1:藍牙及近場通訊共用天線 10:絕緣基板 11:第一表面 13:第二表面 20:迴路線圈 20A:迴路起點 20B:迴路終點 21:外層線圈 23:內層線圈 30:藍牙信號饋入線路 30A:藍牙信號饋入點 31:藍牙饋入連接部 33:第一高通濾波器 35:藍牙信號饋入部 40:藍牙信號接地線路 41:電流導引部 43:第二高通濾波器 45:接地連接部 50:近場信號輸入線路 51:近場信號饋入部 53:低通濾波器 55:近場饋入連接部 551:第一饋入連接端 553:第二饋入連接端 57:近場阻抗匹配電路 60:接地層 61:第一接地部 611:第一開槽 613:第二開槽 63:第二接地部 70:鐵氧片 100:電子裝置 V1:第一透孔 V2:第二透孔 V3:第三透孔 V4:第四透孔 V5:第五透孔 V6:第六透孔

圖1為第一實施例藍牙及近場通訊共用天線第一表面的俯視圖。圖2為第一實施例藍牙及近場通訊共用天線第二表面的俯視圖。圖3為第一實施例藍牙信號的電流方向。圖4為第一實施例近場信號的電流方向。圖5為藍牙信號波頻測試圖。圖6為第二實施例藍牙及近場通訊共用天線第一表面的俯視圖。圖7為第三實施例藍牙及近場通訊共用天線第一表面的俯視圖。圖8為第四實施例藍牙及近場通訊共用天線第一表面的俯視圖。圖9為應用藍牙及近場通訊共用天線的電子裝置局部立體圖。

1:藍牙及近場通訊共用天線

10:絕緣基板

11:第一表面

20:迴路線圈

20A:迴路起點

20B:迴路終點

21:外層線圈

23:內層線圈

30:藍牙信號饋入線路

30A:藍牙信號饋入點

31:藍牙饋入連接部

33:第一高通濾波器

35:藍牙信號饋入部

40:藍牙信號接地線路

43:第二高通濾波器

45:接地連接部

60:接地層

61:第一接地部

611:第一開槽

613:第二開槽

V1:第一透孔

V2:第二透孔

V3:第三透孔

V4:第四透孔

V5:第五透孔

V6:第六透孔

Claims

一種藍牙及近場通訊共用天線，包含：一絕緣基板，包含一第一表面以及一第二表面；一迴路線圈，設置於該絕緣基板的該第一表面上，包含一外層線圈、至少一內層線圈、一迴路起點及一迴路終點；一藍牙信號饋入線路，設置於該絕緣基板的該第一表面上，包含一藍牙饋入連接部、一第一高通濾波器及一藍牙信號饋入部，其中該藍牙饋入連接部連接該迴路線圈的該外層線圈，該第一高通濾波器連接該藍牙饋入連接部及該藍牙信號饋入部，該藍牙信號饋入部包含一藍牙信號饋入點，用以饋入一藍牙信號；一藍牙信號接地線路，包含一電流導引部、一第二高通濾波器及一接地連接部，其中該電流導引部設置於該絕緣基板的該第二表面，透過一第一透孔連接該迴路線圈的該內層線圈，該接地連接部設置於該絕緣基板的該第一表面並接地，透過一第二透孔連接該電流導引部，該第二高通濾波器連接該接地連接部並接地；以及一近場信號輸入線路，設置於該絕緣基板的該第二表面，包含一近場信號饋入部、一低通濾波器及一近場饋入連接部，其中該近場信號饋入部用以饋入一近場信號、該低通濾波器連接該近場信號饋入部及該近場饋入連接部，該近場饋入連接部包含一第一饋入連接端及一第二饋入連接端，分別透過一第三透孔及一第四透孔連接該迴路起點及該迴路終點。
如請求項1所述之藍牙及近場通訊共用天線，更包含一接地層，該接地層包含一第一接地部及一第二接地部，分別設置於該絕緣基板的該第一表面以及該第二表面，該接地連接部連接該第一接地部。
如請求項2所述之藍牙及近場通訊共用天線，其中該第一接地部及該第二接地部的垂直投影相互重疊。
如請求項2所述之藍牙及近場通訊共用天線，其中該第一接地部開設有一第一開槽及一第二開槽，該第一高通濾波器及該藍牙信號饋入部位於該第一開槽中，該接地連接部的一部份及該第二高通濾波器位於該第二開槽中。
如請求項1所述之藍牙及近場通訊共用天線，更包含一鐵氧片，該鐵氧片設置於該絕緣基板的該第二表面，該鐵氧片的垂直投影與該迴路線圈的垂直投影重疊。
如請求項1所述之藍牙及近場通訊共用天線，其中該藍牙饋入連接部的寬度，由接近該第一高通濾波器的一端朝連接該外層線圈的一端逐漸增加。
如請求項1所述之藍牙及近場通訊共用天線，其中該藍牙饋入連接部由接近該第一高通濾波器的一端至連接該外層線圈的一端寬度相等。
如請求項1所述之藍牙及近場通訊共用天線，更包含一近場阻抗匹配電路，該近場阻抗匹配電路設置於該絕緣基板的該第二表面，位於該低通濾波器與該近場饋入連接部之間。
一種藍牙及近場通訊共用天線，包含：一絕緣基板，包含一第一表面以及一第二表面；一迴路線圈，設置於該絕緣基板的該第一表面上，包含一外層線圈、至少一內層線圈、一迴路起點及一迴路終點；一藍牙信號饋入線路，設置於該絕緣基板的該第一表面上，包含一藍牙饋入連接部、一第一高通濾波器及一藍牙信號饋入部，其中該藍牙饋入連接部連接該迴路線圈的該外層線圈，該第一高通濾波器連接該藍牙饋入連接部及該藍牙信號饋入部，該藍牙信號饋入部包含一藍牙信號饋入點，用以饋入一藍牙信號，其中該藍牙饋入連接部的寬度，由接近該第一高通濾波器的一端朝連接該外層線圈的一端逐漸增加；一藍牙信號接地線路，包含一電流導引部、一第二高通濾波器及一接地連接部，其中該電流導引部設置於該絕緣基板的該第二表面，透過一第一透孔連接該迴路線圈的該內層線圈，該接地連接部設置於該絕緣基板的該第一表面並接地，透過一第二透孔連接該電流導引部，該第二高通濾波器連接該接地連接部並接地；一接地層，包含一第一接地部及一第二接地部，分別設置於該絕緣基板的該第一表面以及該第二表面，該接地連接部連接該第一接地部，該第一接地部開設有一第一開槽及一第二開槽，該第一高通濾波器及該藍牙信號饋入部位於該第一開槽中，該接地連接部的一部份及該第二高通濾波器位於該第二開槽中；一鐵氧片，設置於該絕緣基板的該第二表面，該鐵氧片的垂直投影與該迴路線圈的垂直投影重疊；以及一近場信號輸入線路，設置於該絕緣基板的該第二表面，包含一近場信號饋入部、一低通濾波器、一近場饋入連接部、以及一近場阻抗匹配電路，其中該近場信號饋入部用以饋入一近場信號、該低通濾波器連接該近場信號饋入部及該近場饋入連接部，該近場饋入連接部包含一第一饋入連接端及一第二饋入連接端，分別透過一第三透孔及一第四透孔連接該迴路起點及該迴路終點，該近場阻抗匹配電路設置於該絕緣基板的該第二表面，位於該低通濾波器與該近場饋入連接部之間。
一種電子裝置，包含請求項1至8任一項所述之藍牙及近場通訊共用天線。