TWI827985B - 天線裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露了一種天線裝置。該天線裝置包括一第一導體圖案,其包括複數個第一天線部件,該第一導體圖案形成在一第一基板上;一第二導體圖案,其包括複數個第二天線部件,該第二導體圖案形成在一第二基板上;以及複數條導線,其連接該第一導體圖案的該等第一天線部件之每一者與該第二導體圖案的該等第二天線部件之每一者,其中該第一導體圖案與該第二導體圖案可彼此間隔開。
Description
一個或多個示例性具體實施例係關於一種天線裝置。
天線是由導體所製成的部件,其輻射無線電波至其他地方,或從其他地方接收無線電波,以實現無線通信中的該通信目的,並且可以用在諸如無線電報、無線電話、收音機和電視的各種產品中。
近期市場需要非常寬與不同範圍的通信頻率。螺旋天線是一種熟知的天線類型,其磁共振頻率取決於導體圖案長度、導體圖案直徑與螺旋的間隔。雖然天線的該長度與該頻率之間的關係是已知的,但是天線具有物理上固定的長度與形狀,所以其難以支持寬(多)頻帶(頻率)。因此,對於多個頻帶,則分別需要不同的天線來滿足市場需求。據此,開發該等天線需要時間和成本。
根據一態樣,提供了一種天線裝置,其包括:一第一導體圖案,其包括複數個第一天線部件,該第一導體圖案形成在一第一基板上;一第二導體圖案,其包括複數個第二天線部件,該第二導體圖案形成在一第二基板上;以及複數條導線,其連接該第一導體圖案的該等第一天線部件之每一者與該第二導體圖案的該等第二天線部件之每一者,其中該第一導體圖案與該第二導體圖案可彼此間隔開。
該第一導體圖案可被形成,使得該複數個第一天線部件沿一對角線方向形成在該第一基板上,並且以間隔方式平行排列。
該第二導體圖案可被形成,使得該複數個第二天線部件沿與形成該複數個第一天線部件的該方向不同之一方向形成在該第二基板上,並且以間隔方式平行排列。
該第二導體圖案可被形成,使得該複數個第二天線部件平行排列在一垂直方向上。
該複數條導線之每一者可連接該複數個第一天線部件之每一者的一第一端點與該複數個第二天線部件之每一者的一第一端點,或者連接該複數個第一天線部件之每一者的一第二端點與另一第二天線部件的一第二端點,而該另一第二天線部件係相鄰於連接著該第一端點的該第二天線部件。
該天線裝置的一通信頻率可藉由調整該等第二天線部件中彼此直接連接的第二天線部件之該數量而控制。
該天線裝置的該通信頻率可隨著彼此直接連接的第二天線部件之該數量的增加而增加。
該天線裝置更可包括一第三基板,該第三基板包括一附接區與一接地區,其中該第二基板的該複數個第二天線部件之每一者的兩個端點可附接到該附接區。
該第三基板更包括一饋入點,其連接到附接於該第三基板的該複數個第二天線部件之每一者的該等端點之一者,以對其提供電源;以及一匹配部件墊,其連接到該饋入點以調整阻抗。
示例性具體實施例的其他態樣將在隨後的說明中部分地闡述,並且將部分地從說明中變得明顯,或者可以藉由本揭露的實踐來知悉。
以下詳細的結構或功能說明僅提供作為示例,且該等示例可進行各種變更與修改。據此,該等示例性具體實施例不被解釋為限於本揭露,並應被理解為包括在本揭露的該技術範圍內的所有改變、等效與替換。
在此可以使用諸如第一、第二等術語來描述部件。這些術語中的每一個皆不用於定義一對應部件的本質、次序或順序,而僅用於區分該對應部件與其他部件。例如:一第一部件可被稱為一第二部件,同樣,該第二部件也可被稱為該第一部件。
應注意,若描述一個部件「連接」、「耦接」或「接合」至另一個部件,則儘管該第一部件可以直接連接、耦接或接合至該第二部件,一第三部件可以「連接」、「耦接」與「接合」於該第一部件與該第二部件之間。
除非上下文另有明確指示,該等單數形式「一」、「一個」與「該」也旨在包括複數形式。將進一步理解到,該等術語「包含」及/或「包括」在本文中使用時,其指定了所述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或部件的存在,但不排除存在或添加一個或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、部件及/或其群組。
除非另有定義,本文中使用的所有術語(包括技術與科學術語)具有與本揭露內容所屬領域的普通技術人員通常理解的相同含義。術語(諸如在常用字典中定義的那些術語)將被解釋為具有與其在相關技術的上下文中的含義一致的含義,且除非術語在此已明確地被定義,否則其不得以理想化或過於正式的含義進行解釋。
在下文中,將參考該等附圖詳細描述示例。當參考該等附圖描述該等示例時,相似的參考數字係指相似的組成元件,且與其相關的重複描述將被省略。
圖1為例示根據一示例性具體實施例的一天線裝置之一透視圖,而圖2例示根據一示例性具體實施例的該天線裝置的一第一基板與一第二基板。
參照圖1與圖2,一天線裝置100可包括一第一基板205與一第二基板210,該第一基板205包括一第一導體圖案,其由複數個第一天線部件215所形成,且該第二基板210包括一第二導體圖案,其由複數個第二天線部件220所形成。該第一導體圖案可被形成,使得該複數個第一天線部件215沿一對角線方向形成,並且以間隔方式平行排列。該第二導體圖案可被形成,使得該複數個第二天線部件220可沿與形成該複數個第一天線部件215的該方向不同之一方向形成,並且以間隔方式平行排列。該第二導體圖案可被形成,使得該複數個第二天線部件220可平行排列在一垂直方向上。
包括該第一導體圖案的該第一基板205與包括該第二導體圖案的該第二基板210可垂直地設置,同時彼此間隔開。該天線裝置100可包括複數條導線130,該複數條導線130在該第一導體圖案的該等第一天線部件215之每一者與該第二導體圖案的該等第二天線部件220之每一者間的空間中連接該兩者。該複數條導線130之每一者可連接該複數個第一天線部件215之每一者的一第一端點與該複數個第二天線部件220之每一者的一第一端點,或者連接該複數個第一天線部件215之每一者的一第二端點與另一第二天線部件220的一第二端點,而該另一第二天線部件220係相鄰於連接著該第一端點的該第二天線部件220。
由於該第一導體圖案與該第二導體圖案通過該等導線130連接,因此該天線裝置100可被形成,並且具有類似於一螺旋天線的功能。
該天線裝置100的該結構可使用一印刷電路板(Printed circuit board,PCB)製造。然而,示例性具體實施例並不限於此。可根據需要採用各種基板。不同於該等現有螺旋天線,該天線裝置100可不需要模具,並且可使用表面黏著技術(Surface mount technology,SMT)製造,因此與該等現有螺旋天線相比可容易製造。
如上所述,天線具有一物理固定的長度與形狀,因此其難以支持寬(多)頻帶(頻率)。然而,在該天線裝置100中,一類似調整該天線長度的效果可藉由直接連接該複數個第二天線部件220來實現,並且一通信頻率可藉由調整該複數個第二天線部件220中彼此直接連接的第二天線部件220之該數量而輕易地控制。隨著彼此直接連接的第二天線部件220之該數量增加,該天線長度會減小,且該天線裝置100的該通信頻率(或頻帶)會增加。據此,該天線裝置100可藉由改變該天線的該物理長度,來使用PCB上的單個天線支持不同頻率範圍的通信。此將在下面參考圖5至圖9進一步說明。
藉由調整該天線裝置100中彼此直接連接的第二天線部件220之該數量,可以支持適於使用該天線的目的之一目標頻率的最大效能。此外,可以在不改變該天線的情況下,可將該諧振頻率輕易地並選擇性地控制在一特定頻率範圍內,從而可降低該天線的成本。
圖3例示根據一示例性具體實施例的一天線裝置與一附加元件。
參考圖3,其例示一第三基板303,其包括一附接區305與一接地區335;以及一天線裝置300,其附接到該第三基板303的該附接區305。該天線裝置300可對應於該天線裝置100。該天線裝置300可附接到該第三基板303的該附接區305。在此情況下,該第二基板210的該複數個第二天線部件220之每一者的兩個端點可連接到該第三基板303。該第三基板303可使用一PCB製造。然而,示例性具體實施例並不限於此。可根據需要採用各種基板。為了提高該天線性能,除了該天線裝置300之外,在該附接區305中可不包括諸如銅箔的一銅部件。
該第三基板303可包括一饋入點310,其連接到附接於該第三基板303的該複數個第二天線部件220的該等端點之一者,以對其提供電源。該饋入點310可連接到該等第二天線部件220中的一最外面第二天線部件220的兩個端點之一者。該第三基板303更可包括連接到該饋入點310的一匹配部件墊315。該匹配元件墊315可包括用於阻抗控制的一並聯部件墊325與一串聯部件墊320。該第三基板303可包括形成在該附接區305之外的一部分中的該接地區335與複數個接地通孔330。
藉由直接連接附接於該第三基板303的該等第二天線部件220,該天線長度因而可被調整,且該諧振頻率因而可被控制。如上所述,該諧振頻率可隨著彼此直接連接的第二天線部件220之該數量的增加而增加。
圖4例示根據一相關技術的一螺旋天線之該等特性。
參照圖4,其示出了根據該相關技術的響應於一螺旋天線長度之變化而變化的一通信頻帶。在圖4中,情況A到情況D顯示了一傳統螺旋天線的多個長度,且每個圖形顯示了每種情況下的一電壓駐波比(Voltage standing wave radio,VSWR)與一頻率之間的關係。可瞭解到,該螺旋天線的長度從情況A到情況D的順序遞減,且隨著該螺旋天線長度的減小,該通信頻帶會因而增加。如圖4所示,若要改變該現有螺旋天線的該通信頻段,則該天線的該物理長度需要改變。
圖5例示根據一示例性具體實施例的一天線裝置之一方位角(azimuth)平面510與一仰角(elevation)平面515,而圖6至圖9例示藉由連接附接於一第三基板的一第二導體圖案的複數個第二天線部件來選擇一通信頻帶的多個示例。在該天線裝置100中,一特定頻帶可在一特定頻帶範圍內被選擇。例如:該天線裝置100可支持698MHz到960MHz的一通信頻帶,以支持用於NB-IoT產品的一低頻率。該通信頻帶可藉由連接該天線裝置100所支持的698MHz到960MHz之該頻帶中的複數個第二天線部件來進行選擇。該天線裝置100所支持的該通信頻帶並不限於此,且也可依需求,藉由調整該天線裝置100、該接地區、該匹配部件墊等來支持其他通信頻帶。
在該天線裝置100中,該通信頻率可在不改變該天線裝置100的情況下而被輕易地改變。相對不同的通信頻帶可藉由使用單一天線裝置100來改變該天線長度而獲得。當該天線裝置100被使用時,可以相同的結構與相同的成本應用一相對較寬的通信頻帶,以滿足市場需求並增加設計自由度。
參照圖5與圖6,其示出了根據一示例性具體實施例的一天線裝置之一諧振頻帶與特性。如圖6所示,一天線裝置600附接到一第三基板,並通過一饋入點625進行饋入。該天線裝置600可對應於該天線裝置100。該天線裝置600的多個第二天線部件彼此並未直接連接。圖6顯示了一通信頻帶的一VSWR 605、該方位角平面510的一天線裝置輻射場型610、該仰角平面515的一天線裝置輻射場型615、以及該通信頻帶的一輻射效率620。可瞭解到,若該天線裝置600的該等第二天線部件彼此並未直接連接,則該通信頻帶形成在該天線裝置600所支持的698MHz至960MHz的該頻帶內之722MHz附近。
參照圖5與圖7,其示出了根據另一示例性具體實施例的一天線裝置之一諧振頻帶與特性。如圖7所示,一天線裝置700附接到一第三基板,並通過一饋入點725進行饋入。該天線裝置700可對應於該天線裝置100。在一區域730中,該天線裝置700的三個第二天線部件彼此直接連接。該等第二天線部件可在該等第二天線部件所連接的該第三基板上彼此連接。圖7顯示了一通信頻帶的一VSWR 705、該方位角平面510的一天線裝置輻射場型710、該仰角平面515的一天線裝置輻射場型715、以及該通信頻帶的一輻射效率720。可瞭解到,若該天線裝置700的三個該等第二天線部件彼此直接連接,則該通信頻帶形成在該天線裝置700所支持的698MHz至960MHz的該頻帶內之740MHz附近。
參照圖5與圖8,其示出了根據又一示例性具體實施例的一天線裝置之一諧振頻帶與特性。如圖8所示,一天線裝置800附接到一第三基板,並通過一饋入點825進行饋入。該天線裝置800可對應於該天線裝置100。在一區域830中,該天線裝置800的五個第二天線部件彼此直接連接。該等第二天線部件可在該等第二天線部件所連接的該第三基板上彼此連接。圖8顯示了一通信頻帶的一VSWR 805、該方位角平面510的一天線裝置輻射場型810、該仰角平面515的一天線裝置輻射場型815、以及該通信頻帶的一輻射效率820。可瞭解到,若該天線裝置800的五個該等第二天線部件彼此直接連接,則該通信頻帶形成在該天線裝置800所支持的698MHz至960MHz的該頻帶內之840MHz附近。
參照圖5與圖9,其示出了根據再一示例性具體實施例的一天線裝置之一諧振頻帶與特性。如圖9所示,一天線裝置900附接到一第三基板,並通過一饋入點925進行饋入。該天線裝置900可對應於該天線裝置100。在一區域930中,該天線裝置900的六個第二天線部件彼此直接連接。該等第二天線部件可在該等第二天線部件所連接的該第三基板上彼此連接。圖9顯示了一通信頻帶的一VSWR 905、該方位角平面510的一天線裝置輻射場型910、該仰角平面515的一天線裝置輻射場型915、以及該通信頻帶的一輻射效率920。可瞭解到,若該天線裝置900的六個該等第二天線部件彼此直接連接,則該通信頻帶形成在該天線裝置900所支持的698MHz至960MHz的該頻帶內之892MHz附近。
圖6至圖9中所顯示的該等結果是根據示例性具體實施例而獲得。對本領域技術人員而言,顯而易見的是該等天線輻射特性可藉由調整彼此直接連接的第二天線部件的該數量、該接地區的長度、及基於所獲得的結果之該匹配部件墊的配置來控制。彼此直接連接的第二天線部件的該數量可為三、五、六,或者可根據需求而進行不同的調整。此外,該通信頻帶的該等特性不僅可藉由調整彼此直接連接的第二天線部件的該數量來進行改變,亦可藉由控制該第三基板的該接地區長度與該匹配部件墊的配置來進行改變。例如:可藉由增加該接地區的長度來增加該輻射效率。
多個示例性具體實施例已於上文中說明。然而,應當理解到,這些具體實施例可進行各種修改。例如:若以不同的順序執行所描述的技術、及/或若所描述的系統、架構、裝置或電路中的組件以不同的方式組合及/或藉由其他部件或其同等者替換或補充,則可達成合適的結果。
據此,其他實作皆落在以下的申請專利範圍內。
100:天線裝置
130:導線
205:第一基板
210:第二基板
215:第一天線部件
220:第二天線部件
300:天線裝置
303:第三基板
305:附接區
310:饋入點
315:匹配部件墊
320:串聯部件墊
325:並聯部件墊
330:接地通孔
335:接地區
510:方位角平面
515:仰角平面
600:天線裝置
605:VSWR(電壓駐波比)
610:天線裝置輻射場型
615:天線裝置輻射場型
620:輻射效率
625:饋入點
700:天線裝置
705:VSWR(電壓駐波比)
710:天線裝置輻射場型
715:天線裝置輻射場型
720:輻射效率
725:饋入點
730:區域
800:天線裝置
805:VSWR(電壓駐波比)
810:天線裝置輻射場型
815:天線裝置輻射場型
820:輻射效率
825:饋入點
830:區域
900:天線裝置
905:VSWR(電壓駐波比)
910:天線裝置輻射場型
915:天線裝置輻射場型
920:輻射效率
925:饋入點
930:區域
本發明的這些及/或其他態樣、特徵與優點從以下示例性具體實施例的說明並結合該等附圖將變得明顯,並且更容易理解:
圖1為例示根據一示例性具體實施例的一天線裝置之一透視圖。
圖2例示根據一示例性具體實施例的一天線裝置的一第一基板與一第二基板。
圖3例示根據一示例性具體實施例的一天線裝置與一附加元件。
圖4例示根據一相關技術的一螺旋天線之該等特性。
圖5例示根據一示例性具體實施例的一天線裝置之一方位角平面與一仰角平面。
圖6例示根據一示例性具體實施例的一天線裝置之該等特性。
圖7例示根據另一示例性具體實施例的一天線裝置之該等特性。
圖8例示根據又一示例性具體實施例的一天線裝置之該等特性。
圖9例示根據再一示例性具體實施例的一天線裝置之該等特性。
100:天線裝置
130:導線
Claims (7)
- 一種天線裝置,包括:一第一導體圖案,包括複數個第一天線部件,該第一導體圖案形成於一第一基板上;一第二導體圖案,包括複數個第二天線部件,其中第二天線部件之每一者包含複數個端點,該第二導體圖案形成於一第二基板上;一饋入點,連接該複數個第二天線部件的其中之一;複數條導線,連接該第一導體圖案的該等第一天線部件之每一者與該第二導體圖案的該等第二天線部件之每一者;以及一第三基板,包括一附接區與一接地區,其中該附接區包括有對應第二天線部件之每一者之該些端點的複數個端點;其中該第一導體圖案與該第二導體圖案彼此間隔開;其中該複數個第一天線部件之每一者、該複數個第二天線部件之每一者及該複數條導線之每一者係電氣耦合至該饋入點;其中該第二基板的該複數個第二天線部件之每一者在同側的兩個端點附接到該第三基板的該附接區的各自對應端點並藉由附接到該附接區而電性連接,該天線裝置的一通信頻率係藉由調整該等第二天線部件中逐一相鄰彼此僅在該同側電性連接的第二天線部件之若干端點之數量而控制。
- 如請求項1的天線裝置,其中該第一導體圖案係被形成,使得該複數個第一天線部件沿一對角線方向形成在該第一基板上,並且以間隔方式平行排列。
- 如請求項2的天線裝置,其中該第二導體圖案係被形成,使得該複數個第二天線部件沿與形成該複數個第一天線部件的該方向不同之一方向形成在該第二基板上,並且以間隔方式平行排列。
- 如請求項3的天線裝置,其中該第二導體圖案係被形成,使得該複數個第二天線部件平行排列在一垂直方向上。
- 如請求項4的天線裝置,其中該複數條導線之每一者連接該複數個第一天線部件之每一者的一第一端點與該複數個第二天線部件之每一者的一第一端點,或者連接該複數個第一天線部件之每一者的一第二端點與另一第二天線部件的一第二端點,而該另一第二天線部件係相鄰於連接著該第一端點的該第二天線部件。
- 如請求項1的天線裝置,其中該天線裝置的該通信頻率隨著彼此電性連接的逐一相鄰的第二天線部件之該數量的增加而增加。
- 如請求項1的天線裝置,其中該第三基板更包括:該饋入點,連接到附接於該第三基板的該複數個第二天線部件之每一者的該等端點之一者,以對其提供電源;以及一匹配部件墊,連接到該饋入點以調整阻抗。
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