TWM451677U - 利用金屬網罩形成單極天線之無線音響結構 - Google Patents

Description

利用金屬網罩形成單極天線之無線音響結構

本創作係關於音響上的天線，尤指一種將音響原有的金屬網罩，作為單極天線之負極使用的音響結構。

查，自1997年第一個無線區域網路(Wireless Local Area Network，簡稱WLAN)被設計出來後，時至今日，WLAN的各種應用與相關技術，已逐漸普及於人們的日常生活中，舉凡商務區域、大學、機場、住家及其他公共區域…等諸多地方，大多廣泛的提供WLAN的相關服務(如：瀏覽網頁、遠端控制、網路電話、收聽廣播…等)。由於，WLAN主要是使用無線電波作為傳送資訊的媒介，使用者不需使用大量的傳輸線，亦能免除室內佈線的麻煩，因此，有愈來愈多的使用者會在住家中安裝一個以上的無線接取器(Wireless Access Points，簡稱WAP)，以架構出基本的WLAN，且能透過筆記型電腦、行動電話、平板電腦等具備無線通訊能力的產品，得到各種語音、視訊、圖片或其它資訊，以便於人們處理工作或休閒娛樂的事務。

有鑑於無線通訊產品與WLAN服務之市場深受人們期待，除了可攜式電子產品之外，諸多業者亦紛紛設計出能應用於WLAN中的固定式電子產品，例如：音響、監控攝影機、數位相框、平面電視與DVD產品等，其中尤以具備無線通訊 能力的音響最受青睞，其原因主要在於，現今電腦的硬碟容量日益增大，令使用者能儲存數量眾多的音樂檔案，其次，許多音樂業者亦推出線上音樂的服務，因此，使用者不需額外購買實體唱片，便能夠透過網路直接聆聽音樂歌曲。然而，當使用者戴上耳機聆聽音樂時，長時間壓迫耳朵，不僅會造成耳朵的不適，且使用者亦無法隨意的側躺或進行大動作的運動，故，使用者通常較喜愛透過音響設備來播放音樂，且音響設備上的喇叭品質亦遠優於耳機的喇叭品質，令使用者能充分享受音樂所帶來的心靈感動。據上所述，具備無線通訊能力的音響不僅方便使用者播放電腦或網路上的音樂，亦令使用者無需額外佈設電腦與音響間的傳輸線，對於使用筆記型電腦的使用者而言，亦因能任意更換電腦的位置，而提升了使用筆記型電腦的方便性及行動性。

另，就具備無線通訊能力的音響而言，天線不僅是一個收發訊息之重要元件，亦是影響音樂播放品質的一關鍵元件，當天線的收發能力不良時，除會造成音響無法順暢播放音樂外，尚可能導致聲音中斷、抖動、失真等問題，因此，天線的收發效能即成為業者在設計時亟思改進之一重要課題。

一般言，業者通常會在音響之喇叭的外側位置，裝設一金屬網罩，除能營造音響美觀、前衛的外型，吸引消費者的注意之外，尚能對喇叭形成一個保護效果。惟，由於金屬網罩的材質特性，會對電磁波產生一定的阻隔效果，尤其是，將天線內建於音響中的設計架構，更容易遇到前述問題，進 而造成無線訊號於傳輸上失真，因此，為避免因金屬網罩的阻隔，而造成失真的情況，業者通常會採用增加天線數量的方式，來提高無線訊號的電磁波強度，但前述增加天線數量的作法，不僅會增加業者的生產成本，同時，業者亦必須規劃更多的空間，以容納該等天線，造成設計複雜度及成本的增加。故，如何針對前述缺失，設計出一種更佳的音響結構，即成為相關業者之重要課題。

有鑑於現有具備無線通訊的音響，通常採用多個天線的方式，以降低金屬網罩對電磁波的阻隔影響，但此一作法，徒然提高業者設計上的不便，及增加生產成本，面對競爭日益激烈的音響產業而言，無疑會降低業者的市場競爭力，故，創作人經過長久努力研究與實驗，終於開發設計出本創作之一種利用金屬網罩形成單極天線之無線音響結構，以期藉由本創作而能提供一種低成本、少天線的音響結構，使業者能在現有的市場中，佔有一席之地。

本創作之一目的，係提供一種利用金屬網罩形成單極天線之無線音響結構，包括一絕緣殼體、一金屬網罩及一天線單元，其中該絕緣殼體之一側開設有一開口，且對應該開口向內凹設一容置空間，以容納一播音模組(如：喇叭、電路板及其上之音訊收發元件等)，供播放聲音，該金屬網罩組裝至該絕緣殼體之一側，使得該播音模組所發出的聲音能經由 該等網孔透出，又，該天線單元包括一正極金屬部、一負極金屬部及一饋入元件，該正極金屬部連接至該絕緣殼體上，其一端鄰近該開口，其另一端則朝遠離該開口的方向延伸，該負極金屬部連接至該金屬網罩上，該饋入元件之一端係與該播音模組相電氣連接，該饋入元件之另一端包括一正極導線及一負極導網，該正極導線及負極導網係彼此絕緣分隔，其中該正極導線係電氣連接至該正極金屬部，該負極導網則電氣連接至該負極金屬部，以形成一單極天線，使該天線單元能產生所需之一操作頻帶(如：2.4GHz)。如此，由於天線輻射效率與天線擁有面積成正比，因此，透過該負極金屬部與金屬網罩相連接，能達到加大該天線單元之面積的效果，使得該無線音響結構具有較良好的天線品質。

為便 貴審查委員能對本創作目的、技術特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

本創作係一種利用金屬網罩形成單極天線之無線音響結構，請參閱第1及2圖所示，在本創作之一較佳實施例中，該無線音響結構1包括一絕緣殼體11、一金屬網罩13及一天線單元15，其中該絕緣殼體11的材質能夠為塑膠材質、木頭材質或其它絕緣材質，其一側開設有一開口110，且對應該開 口110向內凹設一容置空間111，該容置空間111能供一播音模組113容納在內。在此特別聲明者，前述之播音模組113泛指無線音響結構1於進行播音時，所需具備的電子元件，例如：喇叭、電路板及其上之音訊收發元件(如第1圖所示的各個元件，但為避免圖式過於複雜，第2圖係省略播音模組113上的元件)等，使得該無線音響結構1能夠正常運作，並達到播放聲音的功能。

另，復請參閱第1及2圖所示，該金屬網罩13係組裝至該絕緣殼體11之一側，並覆蓋住該開口110，其上具有複數個網孔131，該等網孔131分別貫穿該金屬網罩13的對應兩側面，使得該播音模組113所發出的聲音能經由該等網孔131透出，方便使用者聆聽聲音，又，由於該金屬網罩13的材質較為堅韌，因此，能對該播音模組113形成一定的保護效果，避免人們或寵物於無意中，破壞播音模組113上的元件，例如：喇叭上的鼓膜。再者，第2圖中雖將天線單元15繪製於絕緣殼體11的內部，但非僅限於此，業者能夠根據不同的生產需求(例如：保持無線音響結構1的外觀整齊，亦或是呈現不同的設計氛圍)，將天線單元15佈設在無線音響結構1的內部或是外側，在後續說明中，為方便說明天線單元15的整體架構，係在第3圖中另行繪製天線單元15的放大圖，以避免圖式過於複雜。該天線單元15包括一正極金屬部151、一負極金屬部153及一饋入元件155，其中該正極金屬部151 (如：銅箔)係呈矩形狀，且能連接至該絕緣殼體11上，前述的連接方式，除了採用貼附之外，亦可使用嵌入方式或其它的固定方式，此外，該正極金屬部151較佳係連接至絕緣殼體11的頂側，以降低周邊環境的干擾。又，該正極金屬部151之一端鄰近或貼齊該開口110，其另一端則朝遠離該開口110的方向延伸，在該實施例中，該正極金屬部151的長度為49.75公釐(mm)，其寬度為11.07公釐(mm)，以能作用於2.4GHz的頻段，惟，在本創作之其它實施例中，因應不同的無線通訊需求，業者能夠更改該正極金屬部151的長度與寬度，合先敘明。

復請參閱第2及3圖所示，該負極金屬部153(如：銅箔)係連接至該金屬網罩13上，前述的連接方式，除了採用貼附之外，同樣可使用嵌入方式或其它的固定方式，只要該負極金屬部153與金屬網罩13彼此間，能形成單一導體狀態，即為本創作所述之連接方式。另，在該實施例中，該饋入元件155係為同軸電纜，其一端與該播音模組113相電氣連接，以能將天線單元15所接收的訊號傳送至播音模組113，使該無線音響結構1能依所接收的訊號播放聲音。又，該饋入元件155之另一端包括一正極導線1551、一第一絕緣層1552、一負極導網1553及一第二絕緣層1554，其中該正極導線1551的外緣被該第一絕緣層1552包裹住，該負極導網1553則包覆在該第一絕緣層1552的外緣，且該正極導線1551及負極 導網1553彼此絕緣分隔，互不接觸，該第二絕緣層1554尚包裹在該負極導網1553的外緣，以對該負極導網1553形成保護效果。另，該正極導線1551能以焊接方式而電氣連接至該正極金屬部151上，該負極導網1553能以焊接方式而電氣連接至該負極金屬部153上，使得該天線單元15能形成一單極天線(monopole antenna)，以能產生所需之一操作頻帶(如：2.4GHz)，並使正極金屬部151與金屬網罩13間能形成一個電流迴路。

承上所述，依天線公式：W=EIRP^＊ GR^＊ KS^＊ S而言，其中W為天線輻射效率，EIRP為下行信號的全向等效輻射功率，GR為接收天線增益，KS為各種衰減的累加和係數，S為接收天線的面積，由於EIRP、GR、KS等數值均為常量，故可知，天線輻射效率與接收天線的面積成正比關係。復請參閱第1~3圖所示，由於負極金屬部153與金屬網罩13已相互連接，且彼此為金屬材質，因此，當饋入元件155連接至負極金屬部153後，即等同於該饋入元件155連接至金屬網罩13，使得負極金屬部153與該金屬網罩13整體皆形成該天線單元15的負極(即，接地面)，進而使天線單元15的整體面積增加，誠如前述之天線公式，在天線單元15的整體面積增加時，能具有較大的天線輻射效率，令本創作之無線音響結構1具有較良好的天線品質。參閱本案第4圖之天線單元15的量測結果可知，本創作之天線單元15與金屬網罩13作用於2.4GHz 的操作頻帶時，其反射損失(Return Loss)數值遠優於一般數值(即，-10db)，故可知，藉由將金屬網罩13作為天線單元15的負極，能達到下列的功效：(1)金屬網罩13能增加天線單元15的整體面積，以達到良好的接收無線訊號效果；(2)因金屬網罩13以成為天線單元15的負極，故不會阻隔無線訊號，以避免發生無線訊號傳輸失真的情況；(3)由於金屬網罩13係屬無線音響結構1中原有的元件，因此，本創作之設計方式，等同於降低了天線單元15的成本，令業者具有較高的市場競爭力；及(4)天線單元15的正極金屬部151是設置於絕緣殼體11上，負極金屬部153是設置於金屬網罩13上，故不會佔用到過多的電路板空間，且在同樣的傳輸無線訊號效果下，業者亦不需增設過多的天線單元15。

按，以上所述，僅係本創作之較佳實施例，惟，本創作所主張之權利範圍，並不侷限於此，按凡熟悉該項技藝人士，依據本創作所揭露之技術內容，可輕易思及之等效變化，均應屬不脫離本創作之保護範疇。

1‧‧‧無線音響結構

11‧‧‧絕緣殼體

110‧‧‧開口

111‧‧‧容置空間

113‧‧‧播音模組

13‧‧‧金屬網罩

131‧‧‧網孔

15‧‧‧天線單元

151‧‧‧正極金屬部

153‧‧‧負極金屬部

155‧‧‧饋入元件

1551‧‧‧正極導線

1552‧‧‧第一絕緣層

1553‧‧‧負極導網

1554‧‧‧第二絕緣層

第1圖係本創作之爆炸示意圖；第2圖係本創作之組合示意圖； 第3圖係本創作之天線單元的放大示意圖；及第4圖係本創作之天線單元的量測結果圖。

1‧‧‧無線音響結構

113‧‧‧播音模組

13‧‧‧金屬網罩

15‧‧‧天線單元

151‧‧‧正極金屬部

153‧‧‧負極金屬部

Claims (6)

1. 一種利用金屬網罩形成單極天線之無線音響結構，包括：一絕緣殼體，其一側開設有一開口，且對應該開口向內凹設有一容置空間，該容置空間內容納有一播音模組；一金屬網罩，其上具有複數個網孔，且組裝至該絕緣殼體之一側，以覆蓋住該開口；及一天線單元，包括一正極金屬部、一負極金屬部及一饋入元件，其中該正極金屬部連接至該絕緣殼體上，該負極金屬部連接至該金屬網罩上，該饋入元件之一端係與該播音模組相電氣連接，其另一端包括一正極導線及一負極導網，該正極導線及該負極導網係彼此絕緣分隔，且該正極導線係電氣連接至該正極金屬部，該負極導網則電氣連接至該負極金屬部，以形成一單極天線。
2. 如請求項1所述之無線音響結構，其中該正極金屬部呈矩形狀，且其一端鄰近該開口，其另一端則朝遠離該開口的方向延伸。
3. 如請求項2所述之無線音響結構，其中該天線單元佈設於該絕緣殼體的內部。
4. 如請求項3所述之無線音響結構，其中該饋入元件為同軸電纜，包括該正極導線、該負極導網、一第一絕緣層及一第二絕緣層，其中該第一絕緣層包裹住該正極導線的外緣，該負極導網包裹住該第一絕緣層的外緣，該第二絕緣層則包裹住該負極導網的外緣。
5. 如請求項4所述之無線音響結構，其中該正極導線及該負極導網以焊接方式，分別連接至該正極金屬部及該負極金屬部。
6. 如請求項5所述之無線音響結構，其中該正極金屬部位在該絕緣殼體的頂側。