TWM551355U - 具有多個接地共振器之可撓性聚合物天線 - Google Patents

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Description

具有多個接地共振器之可撓性聚合物天線
本創作係關於用於無線通信之天線；且更特定而言，係關於一種製作於一可撓性聚合物基板上之天線，該天線包含：一輻射元件及一接地導體，該接地導體形成用於在一寬頻寬內提供高效能之複數個接地共振器。
持續需要經改良天線、尤其係可撓性天線，該可撓性天線具有一可撓性組態以用於放置於各種產品的彎曲表面上且能夠調諧至寬頻帶(舉例而言：700 MHz至2700 MHz範圍)。
技術問題 需要一種能夠在一寬頻帶(舉例而言，介於700 MHz與2700 MHz之間)下具有多個共振頻率之天線，尤其係能夠圍繞一裝置之一彎曲表面形成之此一天線。 問題之解決方案 在諸多測試及實驗之後，已發現如本文中所揭示之天線架構，該天線架構在介於700 MHz與2700 MHz之間的一極寬頻帶內在多個共振頻率下提供高效信號傳遞。所揭示天線之效能超過習用天線之效能且在一可撓性基板上進一步經調適並經組態以適形於一彎曲裝置表面以用於與複數個主機裝置整合。 本創作之有利效應 除寬頻帶效能之外，可撓性聚合物基板亦提供使天線適形於一裝置之一彎曲表面之能力。儘管彎曲，但天線仍繼續在一寬頻帶內展現高效效能。
在各種實施例中，揭示一種天線，其包含：一基板；一天線輻射元件，其安置於該基板上；及一接地導體，其中該接地導體包括：一接地貼片、一第一接地共振器、一第二接地共振器及一第三接地共振器；其中該接地導體圍繞該天線輻射元件之兩個側而環繞該天線輻射元件且提供形成一寬頻帶回應之多個共振頻率。 已知天線總成之天線輻射元件(其由同軸纜線之中心元件饋送)在其他設計中良好地起作用，前提係接地平面足夠大。本天線設計之一動機係改良天線總成之接地導體以與一可撓性基板一起起作用且以可能之最小形式達成足夠效率。另外，接地導體經組態以允許纜線屏蔽物及其端連接件充當至接地平面之一延伸部。 包含3G及4G之現代蜂窩應用通常在700 MHz至2700 MHz範圍中之一組較大頻帶內需要高效率與較小大小之組合。纜線饋送可撓性聚合物天線總成係針對此市場之天線之一常用實施方案。將此等天線整合至緊湊裝置中而不由於接近附近金屬物件或纜線之不恰當繞線使回波損耗(及因此效率)降級通常具挑戰性。 本創作呈現一種具有可接受效率且具有一極小形式之新穎天線架構，該新穎天線架構使用一已知天線輻射元件及一獨特多區段包繞式接地導體，該接地導體事實上周圍延伸有饋送纜線。結構經設計以將效率集中於需要該效率之彼等頻帶中，以不需要該效率之彼等頻率為代價。 難以設計出在現代使用中之所有蜂窩頻帶內高效地操作之具有一較小大小之一天線。 在典型纜線饋送準偶極上，接地對於穩定操作而言通常係過小的且依賴於纜線屏蔽物來提供一接地導體。此種類的纜線接地係非理想的，此乃因其無法實施一共振元件。 針對一較小大小天線，為在700 MHz至960 MHz之寬範圍中之低頻率下產生高效率，已發現使用多個包繞接地共振器(各自朝向外側逐漸變大)良好地起作用。此外，在具有多個接地共振器之情況下，纜線屏蔽物可針對所需之最低頻率充當最後共振器結構。 藉由實驗已知用銅帶覆蓋天線輻射元件將產生低頻帶效能，該低頻帶效能並非很好但仍係勉強合格且不算高之頻帶效能。亦已知藉由用銅帶覆蓋接地導體，低頻帶效能係不存在的且高頻帶效能並非很好但係勉強合格的。因此，有必要在接地導體上具有所提出圖案化，而非僅具有相同大小之一導電薄片。 一簡單偶極將需要約210 mm之長度以在700 MHz下執行。 在具有所揭示天線架構之情況下，在58 mm x 67 mm之一空間內低至650 MHz而量測到高效率。因此，可以一小得多之大小達成較佳效率。 另外，藉由在一可撓性基板上形成天線總成，可使天線總成之形狀適形於任何表面，使得可安裝天線或可使天線彎曲一次或多次。 天線具有兩個主要節段：天線輻射元件及接地導體。接地導體係新穎的，在於其由多個子元件(各自自天線輻射元件逐漸變大且變遠)組成，使得最後元件有效地係纜線屏蔽物及其連接件(亦即，通常係一PCB接地)。此給出繞線纜線之一已知且恰當方式。 在一項態樣中，天線係組合天線輻射元件與由多個(此處，三個)子元件組成之一新類型之接地導體，該多個子元件包繞且隨著子元件(共振器)接近天線總成之外周邊而逐漸變大。纜線屏蔽物將由於繞線而充當最終元件。 在另一態樣中，提出使用迷你同軸纜線作為天線之饋送技術。 在又一態樣中，提出在可撓性基板(諸如一聚醯亞胺(Kapton ®)基板)上製造天線結構，此具有將天線附接至任何彎曲表面或使天線彎曲多次之便利。 實例 1 現在轉至圖解說明一實例之圖式，圖1展示具有多個接地共振器之一天線總成，該天線總成包含定位於一基板(550)上之一輻射元件(100)及毗鄰於天線輻射元件而定位於基板上之一接地導體(200)，該接地導體包含多個共振部分(210；220；230)。一同軸纜線(500) (諸如一微型同軸纜線)包含焊接至天線輻射元件(100)之一饋送部(402)之一中心元件。同軸纜線之中心元件通常藉由一絕緣體而與一接地元件分離，該絕緣體介於該中心元件與該接地元件之間。同軸纜線之接地元件(401)焊接至接地導體(200)，如所展示。同軸纜線(500)然後以典型方式繞線；亦即，圍繞天線總成之一周邊。此外，纜線通常包含用於連接至一無線電電路之一連接器(501)。 如自圖1瞭解，天線總成包含一輻射元件(100)及接地導體(200)；其中接地導體經組態以在天線輻射元件之兩個側上環繞該天線輻射元件。此外，接地導體包含複數個子元件(亦稱為「共振器」)，其中每一共振器之一長度隨著共振器距輻射元件之距離增加而增加。所繞線纜線經組態以充當一額外共振器，且包括大於接地導體之其他共振器中之每一者之長度之一長度。 圖2展示天線總成之一剖面(未按比例)。天線總成包含一可撓性聚合物基板(604)，諸如一聚醯亞胺基板或者具有一可撓性或可彎曲主體之任何基板。一焊料遮罩層(603)施加至可撓性聚合物基板之一底側。根據圖解說明，一黏合層(602)施加至焊料遮罩層之一底側。一襯裡(601)如所展示而施加至黏合層，從而形成天線總成之底部表面。仍進一步，根據圖1中所展示之設計，一銅層(605)提供於可撓性聚合物基板(604)之一頂部表面上，如所展示。導電墊(607a；607b)及焊料遮罩(606a；606b)各自施加至銅層(605)，藉此形成天線總成之一頂部表面。儘管所圖解說明實例使得熟習此項技術者能夠做出並使用本創作，但熟習此項技術者將認識到，可在不背離本創作之精神及範疇之情況下實施各種變化形式。 圖3進一步展示接地導體及與其相關聯之多個共振器。此處，接地導體包含毗鄰於天線輻射元件(100)而定位之一接地貼片(201)。 如所展示沿著天線總成之一第一邊緣向下移動，一第一接地共振器(210)沿著一第一主體部分(211)自邊緣水平地延伸且朝向一第一端子部分(212)以一直角彎曲。 一第二接地共振器(220)如所展示自天線總成之第一邊緣延伸，第二接地共振器包含一第二水平主體部分(221)、一第二垂直主體部分(222)及一第二端子部分(223)。第二接地共振器包含大於第一接地共振器之長度之一長度。第二接地共振器亦沿著接地導體定位於大於第一接地共振器之距離之一距離處。第二接地共振器(220)之第二垂直主體部分(222)平行於第一接地共振器之端子部分(212)而對準，其中一第一間隙延伸於該第二垂直主體部分(222)與該端子部分(212)之間。 一第三接地共振器(230)自接地導體(200)延伸，從而形成相對於第二接地導體之第二水平主體部分(221)平行而定向之一第三水平主體部分(231)以及自第三水平主體部分(231)垂直地延伸之一第三垂直主體部分(232)。第三接地共振器包含大於分別第一接地共振器及第二接地共振器中之每一者之長度之一長度。此外，第三接地導體定位於距輻射元件(100)之一距離處，該距離大於分別第一接地共振器及第二接地共振器距輻射元件(100)之距離。一第二間隙形成於第二接地共振器與第三接地共振器之間。接地導體(200)進一步包含以小於90度之一角度延伸於第一邊緣與第三接地共振器之間的裂開部分(241)。 返回參考圖1，纜線(500)具有大於第一接地共振器至第三接地共振器中之每一者之長度之一長度，且經定位而與第一接地共振器至第三接地共振器中之每一者相比距輻射元件(100)更遠。 如本文中所使用，術語「水平」、「垂直」、「平行」及/或「垂直」中之每一者或者此等術語之變化形式(諸如「水平地」等)參考如對應圖解說明中所展示之特定定向來使用。 圖4展示自圖1至圖3之天線總成產生之回波損耗之一圖表。天線具有介於700 MHz與2700 MHz之間的共振，如所圖解說明。 圖5展示圖1至圖3之天線總成之效率之一圖表。 圖6展示與圖1至圖3之天線總成相關聯之峰值增益之一圖表。 工業適用性 如本文中所揭示之本天線總成在介於700 MHz與2700 MHz之間的寬頻帶(其可用於蜂窩通信以及其他通信網路中)中提供有用效率及效能。
100‧‧‧輻射元件/天線輻射元件
200‧‧‧接地導體
201‧‧‧接地貼片
210‧‧‧共振部分/第一接地共振器/子元件
211‧‧‧第一主體部分
212‧‧‧第一端子部分/端子部分
220‧‧‧共振部分/第二接地共振器/子元件
221‧‧‧第二水平主體部分
222‧‧‧第二垂直主體部分
223‧‧‧第二端子部分
230‧‧‧共振部分/第三接地共振器/子元件
231‧‧‧第三水平主體部分
232‧‧‧第三垂直主體部分
241‧‧‧裂開部分
401‧‧‧接地元件
402‧‧‧饋送部
500‧‧‧同軸纜線/纜線
501‧‧‧連接器
550‧‧‧基板
601‧‧‧襯裡
602‧‧‧黏合層
603‧‧‧焊料遮罩層
604‧‧‧可撓性聚合物基板
605‧‧‧銅層
606a‧‧‧焊料遮罩
606b‧‧‧焊料遮罩
607b‧‧‧導電墊
607a‧‧‧導電墊
圖1展示具有多個接地共振器之一天線總成，該天線總成包含定位於一基板上之一輻射元件及毗鄰於天線輻射元件而定位於基板上之一接地導體，該接地導體包含多個共振部分。 圖2展示天線總成之一剖面(未按比例)。 圖3進一步展示接地導體及與其相關聯之多個共振部分。 圖4展示自圖1至圖3之天線總成產生之回波損耗之一圖表。 圖5展示圖1至圖3之天線總成之效率之一圖表。 圖6展示與圖1至圖3之天線總成相關聯之峰值增益之一圖表。
100‧‧‧輻射元件/天線輻射元件
200‧‧‧接地導體
210‧‧‧共振部分/第一接地共振器/子元件
220‧‧‧共振部分/第二接地共振器/子元件
230‧‧‧共振部分/第三接地共振器/子元件
401‧‧‧接地元件
402‧‧‧饋送部
500‧‧‧同軸纜線/纜線
501‧‧‧連接器
550‧‧‧基板

Claims (15)

  1. 一種天線總成，其包括： 一天線輻射元件；及 一接地導體； 該天線輻射元件經定位而毗鄰於該接地導體； 該天線總成之特徵在於該接地導體包括： 複數個子元件，每一子元件經組態以產生一相異共振。
  2. 如請求項1之天線總成，其中該天線輻射元件及該複數個子元件中之每一者安置於一可撓性基板上。
  3. 如請求項2之天線總成，其中該複數個子元件包括：一第一接地共振器、一第二接地共振器及一第三接地共振器。
  4. 如請求項3之天線總成，其中第一接地共振器包括與其相關聯之一第一長度。
  5. 如請求項4之天線總成，其中該第二接地共振器包括與其相關聯之一第二長度，且其中該第二長度大於該第一長度。
  6. 如請求項5之天線總成，其中該第三接地共振器包括與其相關聯之一第三長度，且其中該第三長度大於該第一長度及該第二長度中之每一者。
  7. 如請求項6之天線總成，其進一步包括耦合至該天線輻射元件之一饋送部且進一步耦合至該接地導體之一同軸纜線；該同軸纜線經定位而圍繞該天線總成之一周邊。
  8. 如請求項7之天線總成，其中該同軸纜線經組態以用作一第四接地共振器。
  9. 如請求項2之天線總成，其中該天線輻射元件定位於該可撓性基板之一隅角處。
  10. 如請求項1之天線總成，其中該接地導體經組態以環繞該天線輻射元件之兩個側。
  11. 如請求項2之天線總成，其中該接地導體沿著該可撓性基板之一第一邊緣延伸。
  12. 如請求項11之天線總成，其中第一接地共振器至第三接地共振器中之每一者自該可撓性基板之該第一邊緣延伸。
  13. 如請求項12之天線總成，其中該第一接地共振器包括自該第一邊緣垂直地延伸之一第一主體部分，且一第一端子部分自該第一主體部分垂直地延伸。
  14. 如請求項13之天線總成，其中該第二接地共振器包括自該第一邊緣垂直地延伸之一第二水平主體部分，一第二垂直主體部分自該第二水平主體部分垂直地延伸，且一第二端子部分自該第二垂直主體部分垂直地延伸。
  15. 如請求項14之天線總成，其中該第三接地共振器包括自該第一邊緣延伸之一裂開部分，一第三水平主體部分自該裂開部分延伸，且一第三垂直主體部分自該第三水平主體部分垂直地延伸。
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