TWM288013U - Micro GPS chip antenna at 1575MHz suitable for operation of handheld communication equipment - Google Patents

Description

M288013 八、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作係關於一種具適合手持式通訊設備使用的 1 575MHZ微小型GPS晶片式天線，尤指一種利用單極天線 原理δ又什並以晶片形式實施，故可大幅縮短天線的諧振長 度同時有效地縮小天線體積。 【先前技術】 隨著衛星科技的進步，相關GPS的商機正迅速蓬勃地 發展’尤其與通訊業結合更深具實際應用的發展潛力；然 而現行所設計的各項無線產品（如手機、pDA等），其尺寸 不斷縮小，因此如何將GPS天線的微型化並融入手持裝置 、中是需努力克服之問題。 目前使用於GPS系統的Patch型天線具有下列缺點·· 1 叙使用於GPS系統的patch型天線尺寸為 25*25*4_，由於體積尺寸過大，無法應用於強調輕薄短小 的手持式通訊設備（如：PDA、手機或Smartph⑽e ); 2 · Patch型天線具有指向性盲點，天線正面及反面 輻射場型強度差異過大；第+八_在氣 、、八，罘卞八圖係為Patch型天線輻射 場型圖’圖中揭露Patch型天線主要輻射面大部分集中於— 60度與·度之間，其餘角度衛星收訊效能均變差；換言 之’當天線正面正面朝上時，衛星接收訊號定位正常，但 如果天線反面朝上時，其靈敏性將會大幅衰減，甚至無法 定位。 4 M288013 【新塑内容】 因此，本創作主要目的在提供一種具適合手持式通訊 設備使用的1 575MHZ微小型GPS晶片式天線，其利用單級 天線原理設计並以晶片形式實施，故可有效地縮小天線體 積並兼具有近似全方向性的輻射場型。 為達成前述目的採取的主要技術手段係令前述具適合 手持式通訊設備使用的1 575MHZ微小型GPS晶片式天線係 包括有： 多層介電質載體； 一側邊電極，係形成於頂/底層載體之二相對短邊 上； 一旋繞天線單元，係於兩中間層介電質載體上分別形 成複數條不連續金屬線段，經層間的導通孔連接以而呈旋 繞狀； 一曲折天線單元，係於其中一層形成旋繞天線單元的 ”電貝載體上形成的連續曲折金屬線段，且設於同層 上旋繞天線單元之兩側； 前述各層載體經壓合後，對各層導體線路施以一層間 ^ 々構成知·繞天線單元的各層金屬線段相互連 接，並藉由兩側之曲折天線單元連接與分處於載體兩側邊 的側邊電極，A姑 彳首、S $ 再施U —導通手段以構成一呈立體曲折型態 的天線主體； 以上述晶片式天線構造，可透過變化其上旋繞天線單 5 M288013 、線留分以7 土厶台+ 1、一

化所產生的感應電流，減少手持時對天線的影響。 元與曲折天 的目的， 的目的，並獲致調整天線整體的阻抗 射效能與改變天線GAIN大小之功效； 本創作之天線另外一個極化 又當前述天線主體安裝於一 主體頂端設一金屬線段作為調整 主體下方增加一對地電咸徼揲令 前述旋繞天線單元係於不同層載體上形成一 線段。 y $肩 削述天線主體可為任意形狀、外型、大小之態樣。 前述對地電感微帶線可為單點對地電感微 對地電感微帶線。 月ίι述對地電感微帶線可用被動元件（L，c )替換之。 【實施方式】 有關本創作一較佳實施例之分解圖，請參閱第一圖所 不’於本實施例中，該具適合手持式通訊設備使用的 1 575MHZ微小型GPS晶片式天線係在多層具高介電常數的 載月豆（1 1 )〜（1 5 )上分別鋪設有旋繞天線單元（2 0 )、曲折天線單元（3 0 )、側邊電極（4 〇 )疊合組 成，其中： ' 該側邊電極（4 〇 )，係由舖設於頂/底層載體（1 1 ) / ( 1 5 )之二相對短邊上之金屬線段（4 1 ) ( 4 M288013 2)/( = 3) (44)，並經電連接所構成； 該旋繞天線單元（？ (1 2 ) / ( 1 4 )上沾 係為分別形成於中間载體 以2 3 ) ( 2 4 )("；字形金屬線段（21) (22) 屬線段（21)/(22 ) ’其中’载體（12)上金 。/。川…:之二端點」211"… 上金屬線段（23)/r 2)係交又對應於載體（12) 1)/(242) / (924)//(25)之端點（23 (11)〜（15)經壓：1 )/( 252);各各載體 通手段使其相互連接，後，於對應端點施以一層間導 體； ，错此即構成一立體曲折狀的輻射 該曲折天線單元（Ί 上的連續且皆呈複數…），係為形成於載體（12) 金屬線段（31^Γ金屬線段（31)(32); 1 )之側邊電極（4丄;而點乂3 1 1 )係對應於载體（1 載體（“）旋繞天線單元（2。、= 12)係對應於 3 )之端點（2 2 0 )其中一金屬線段（2 川係對應於^ 屬線段（32)第-端… -金屬線段（2 = ”）旋繞天線單元（2〇)其中 2 )係對應於載體（丄：广（2 5 1 ) ’第二端點（3 2 丑（1 1 )之側邊電極（4 2 ) · 所述各载體（1 i )〜f Ί ς、 處施予-層間導通手段㈣互連接1合後，於對應端 左側之側邊電卷… 藉此，載體（η) 元（3 〇)第’」）係與载體（12)上曲折天線單 )弟-金屬線段⑴）的第一端點 M288013 形成電性連接，又該金屬線段（3 1 )的第二端點（3 1 2 )透過電鍍穿孔與載體（1 4)上的旋繞天線單元（^ ◦)金屬線段（2 3 )的第二端點（2 3 2 )電連接，再 由旋繞天線單元（2 0 )金屬線段（2 5 )的第一端點（2 5 1 )連接至曲折天線單元（3 〇 )第二金屬線段（3 2 ) 的第一端點（3 2 1 )，其第二端點（3 2 2 )再與栽體 (1 1 )右側之側邊電極（4 2 )連接，最後，再施以— 導通手段（本實施例為穿孔電鍍）連接形成於頂/底層载 體（1 1 ) / ( 1 5 )二相對短邊上之側邊電極（4丄丄） (413)/(412) (414)以構成一呈立體曲折 型態的天線主體（1 〇 ):該天線主體（1 〇 )之形狀、 外型或大小皆可隨著重視外型大小的通訊裝置尺寸的不同 而有著不同的設計，如第八圖A、b所示。 如前揭所述，係本創作一較佳實施例之詳細構造，至 2本創作又一較佳實施例係如第二圖所示，其基本組成與 前一實施例大致相同，不同處僅就曲折天線單元（3 2 ) 之走線方式略做變化，前一實施例的曲折天線單元（3 2 ) 係呈複數次曲折之態樣，而本實施例之曲折天線單元（3 系乂直線之悲樣呈現；藉以達到調整天線整體的組 抗匹配、提尚天線的輻射效能、改變天線gain大小之功效。 本創作亦可藉由變化兩載體（1 2 ) / (丄4 )上之 曲折天線單元（3工）（3 2 )與旋繞天線單元（2工） :”）/ ( 2 3 ) ( 2 4 ) ( 2 5 )的搭配組合成各種 "一曲折的走線方式以達到上述之功效；f先，如第三圖 M288013 所示之第三較佳實施例，調換 lit i- r ^ 1 λ , . 饵大、、泉早兀（3 0 )二金 二 ）兩者的位置；如第四圖所示之第 例’改變構成曲折天線單元（3q)之金屬線 & ( 3 1 )之寬度；如第五圖 ^七、n、ϋ 1弟五較佳實施例，增 !心構成旋繞天線單元（2〇)之金屬線段之數目； 二六圖所示之第六較佳實施例，變換曲折天線單元（3 之金屬線段（川的曲折方式及饋入位置；又，如 籲弟七圖所不之第七較佳實施例，改變構成曲折天線單元㈡ 0 )之金屬線段（3 1 )彎折之間距。 本創作之具適合手持式通訊設備使用的⑸$腿微 小型GPS晶片式天線於實際應用日夺，係如第九圖所示，先 將天線主體（1 0 )安裝於一電路板（GROUND PLANE ) (6 0 )上’並於天線主體（丄〇 )之頂端設一金屬線段 (6 2 )作為頻率偏移的調整使用；亦可於該天線主體（1 〇 )下方增加一對地電感微帶線（δ 1 )，以降低天線對 外界電场’夂化所產生的感應電流，減少手持時對天線的影 響（請參閱第十圖所示）；又，前述之對地電感微帶線（6 1 )可為任意形狀或將單點對地修改為多點對地形態（請 參閱第十一圖所示）；另視實際情況，前述對地電感微帶 線（6 1 )亦可用被動元件（7 〇 )(電感或電容）替代， 以調整阻抗匹配（請參閱第十二圖所示）。 Μ Τ謹進一步配合實際量測數據以證明前述各種主張 實施例之天線特性·· 、經貫際測量本創作之具適合手持式通訊設備使用的 M288013 1575MHZ微小型GPS晶片式天線的S11參數圖（如第十三 圖所示）可看出，其操作於1 575MHz頻帶時，所測得su 參數值低於-40DB ;若以第十四圖電屋駐波比（v〇ltage STANDING WAVE RATIO, VSWR)的測試資料來看，可得知本創 作之VSWR值係低於hl ;又請同時參閱第十五圖及第十六 圖，係其於印75MHz時的E-PLaNqh— mNE輕射場 型圖，圖中所示其Peak gain約為侧，且h_ pL機的輻 射場型無明顯的方向性；而本創作安裝於測試板時，可接 =有七顆衛星1位⑶。比最高可達到45，表示衛星訊 號接收正常（如第十七圖所示）。 ㈣Lt所述，’f創作具有較小的天線體積與近全方向性 祐J _好31 °亥等δ又叶確已具備顯著的實用性與進步性， 並付合新型專利要件’爰依法提起申請。 【圖式簡單說明】 第-圖：係本創作一較佳實施例之平面圖。 :二至七圖：係本創作其他較佳實施例之平面圖。 j八圖：係本創作之外觀圖。 段之平面圖。Μ作文裝於電路板上並於頂端設金屬線 苐十圖··係本創竹立1壯 段、：下方設對地電感微帶線之電:::侧 第十一圖：係第十圖 、回 態之平面圖。 ^也電感微帶線為多點對地形 10 M288013 第十二圖·係第十圖之對地電感微帶線替代以被動元 件之平面圖。 第十三圖：係本創作安裝於測試板所測得之S1丨參數 第十四圖 比圖（VWSR) 係本創作安裝 於測試板所測得之電壓駐波 頻帶

弟十五圖·係本創作忠s. 女裝於測試板，工作在 的E-PLANE輕射場形圖。 1575MHz 第十六圖··係本創作安裝於 頻帶的H-PLANE輻射場形圖。 第十七圖··係本創作安裝於 接收狀態圖。 測試板，工作在1 575MHz 列試板所測得之衛星實際 第十八圖 a、^ rdT；cn 没天 琢輻射場型 【主要單元符號說明】

(1 〇 )天線 (1 1 )〜（1 5 )載體 (2 0 )旋繞天線單元 (21)〜（25)金屬線段 (211) (212) ( 2 2 1 ^ / 1 w 9 〇 9 w n ^ 1 ) ( 2 2 2 ) ( 2 3 2)端點 ”）（25 1) (25 (3 0 )曲折天線單元 (31) ( 3 2 )金屬線段 M288013 (311) (312) (321) (322)端點 (4 Ο )側邊電極 (4 1 )〜（4 4 )金屬線段 (6 0 )電路板 (6 1 )對地電感微帶線 (6 2 )金屬線段 (7 0 )被動單元

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Claims (1)

1. M288013 九、申請專利範圍： 1 · 一種具適合手持式通訊設備使用的丨575MHZ微小 型GPS晶片式天線，係包括： 多層介電質載體； 一側邊電極，係形成於頂/底層載體之二相對短邊 上； 方疋繞天線單元，係分別形成於兩中間層介電質載體 φ 上’經層間的導通孔連接而呈旋繞狀； 曲折天線單元，係形成於其中一層形成旋繞天線單 元的介電質載體上； 刖述各層載體經壓合後，對各層導體線路施以一層間 電連接手段，令構成旋繞天線單元的各層金屬線段相互連 接，並藉由兩側之曲折天線單元連接與分處於載體兩側邊 的側邊電極’再施以一導通手段以構成一呈立體曲折型態 的天線主體； Φ 岫述天線主體安裝於一電路板使用時，可於天線主體 頂端設一金屬線段。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之具適合手持式通訊 =備使用的1 575MHZ微小型GPS晶片式天線，該旋繞天線 早凡為不連續金屬線段；該曲折天線單元為曲折金屬線段 構成且分設於同一載體上所設旋繞天線單元之兩端。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之具適合手持式通訊 使用的1 575ΜΗΖ微小型GPS晶片式天線，該天線主體 衣方、電路板使用時’可於天線主體下方設一對地電感 13 M288013 微帶線。 4 .如申請專利範圍第3項所述之具適合手持式通訊 設備使用的丨575MHZ微小型GPS晶片式天線，該對地電感 微f線可為被動元件取代。 5 如申請專利範圍第3項所述之具適合手持式通訊 設備使用的1 575MHZ微小型GPS晶片式天線，該對地電感 微帶線為單點對地。 I 6 ·如申請專利範圍第3項所述之具適合手持式通訊 ，，使用的1 575MHZ微小型GPS晶片式天線’該對地電感 微帶線為多點對地。 十、圖式： 如次頁

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