使用電容的地線輻射體的製作方法

2023-04-22 21:27:46 1

專利名稱：使用電容的地線輻射體的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種用以構成一地線輻射天線的地線輻射體，更具體而言，是關於一種可簡化地線輻射天線的結構的地線輻射體。
背景技術：
天線為一種可將存在於空氣中的射頻(radio frequency ;RF)信號接收至一使用者終端機中的裝置，或為一種可將存在於使用者終端機內的信號傳送至外部的裝置。換言之，天線為一種用於無線通訊的基本元件。近來，存在使移動通訊終端機輕薄化且配備有一 更細小的天線結構的需求。此外，隨著藉由無線通訊所收發的數據量增大，目前要求移動通訊終端機配備有能提供更強效能的天線。因此，目前已有提出利用使用者裝置本身的地線輻射的天線作為一種用於滿足此種需求的裝置。更具體而言，當藉由利用使用者裝置的地線作為輻射體的一部分而構成天線時，可顯著減小在天線內佔據最大空間量的輻射體的尺寸，進而有助於使天線的尺寸的減縮。如上所述，歐洲專利第1962372號為利用使用者裝置的地線作為輻射體的現有地線輻射天線。該專利提出一種當一使用者裝置的主體由可相互分離的二子本體(sub-body)構成(例如為一摺疊型使用者裝置)時且當每一子本體皆藉由一電性裝置(例如FPCB)彼此連接時，藉由使用該使用者裝置的地線來設計一天線的技術。根據上述歐洲專利，在主體由二單獨的子本體構成的摺疊型使用者裝置中，在該二子本體之間插入一電容器，該電容器用於調整一電導體內的共振頻率，該電導體是為達成一電感稱合而提供。因此，上述天線的缺點在於，該天線僅可用於一由二單獨的子本體構成的使用者裝置(即摺疊型使用者裝置或移動終端機)中。此外，因用於電感耦合的電導體的長度被預先確定為具有一固定長度，故天線的結構變得更加複雜，並且上述天線可適用的裝置的範圍亦非常有限。圖I例示一現有地線輻射天線的一實例性結構的總體視圖。參照圖1，現有地線輻射天線10配備有一輻射元件11，輻射元件11是用於支持並達成地線輻射，如圖I所示。更具體而言，輻射元件11為一複雜結構，其由介電質(dielectric substance)以及導線構成。因此,為製造此種複雜結構，需要高的成本以及一複雜的製造製程。此外，除輻射元件11之外，地線輻射天線亦由電感器以及電容器12a、12b及12c構成，等電感器以及電容器12a、12b及12c是用於執行阻抗匹配以及輻射效能控制。因此，儘管現有技術的地線輻射天線使用地線作為輻射元件，然而天線仍需要設置一單獨的輻射元件，單獨的輻射元件具有一複雜結構。因此，現有技術的地線輻射天線的缺點在於，為實作上述輻射元件，需要較高的製造成本。此外，隨著天線的輻射體的結構變得更加複雜，會對小型化的使用者裝置造成限制。更具體而言，由於對地線輻射的基本現象缺乏理解並為達成地線輻射而使用一過於複雜的結構，故在現有技術的地線輻射天線中，製造成本升高且製造製程變得更加複雜。

發明內容
本發明的目的本發明的一目的是藉由消除具有一複雜結構的輻射元件並藉由使用更簡單的元件達成地線輻射體來提供一種製造製程更加簡化、天線結構更加細小且製造成本顯著降低的地線輻射體。本發明的技術解決方案本發明的另一目的是藉由利用一電容器的電容以及一電感器的電感而提供一種結構非常簡單的地線輻射體。 另外，本發明的另一目的是提供一種地線輻射體，地線輻射體僅使用一電容性元件來運作，而無需任何單獨的輻射元件。本發明的效果在此，本發明可提供一種結構非常簡單並表現出優異的輻射效能的地線輻射天線。此外，根據本發明，藉由簡化輻射體的結構，可最小化製造成本，並可更加簡化製造製程。


圖I例示一現有技術的地線輻射天線的一實例性結構的總體視圖；圖2例示根據本發明一第一實施例的一地線輻射體；圖3例示根據本發明一第二實施例的一地線輻射體；圖4例示根據本發明一第三實施例的一地線輻射體；圖5例示一基於一饋入至地線輻射體的頻率的實例性電流分布；圖6例示根據本發明的一地線天線的結構圖，在地線天線中，一地線輻射體與一饋入電路被構成為一體；圖7例示根據本發明的一使用一天線輻射體的天線；以及圖8例示根據本發明的一地線天線的結構圖，其中一地線輻射體與一饋入電路是單獨構成。
具體實施例方式為提供一種表現出優異的輻射效能並同時相對於現有技術的地線輻射天線具有一更簡單結構的地線輻射體改良形式，經過反覆地進行全面研究，基於一能達成地線輻射的地線輻射元件的基本原理而設計出本發明。在現有技術的天線中，試圖藉由為天線單獨配備一用於地線輻射的輻射元件、並藉由改變輻射元件的構造或結構來提高輻射效能。更具體而言，試圖藉由利用一電容器及一電感器組合成一兼具電感及電容的元件來實現一輻射體。然而，本案申請人能夠發現，當利用地線的電感時，僅藉由將電容器連接至地線便可製成一優異的地線輻射元件，而無須使用一由一複雜結構構成的單獨元件。為用作天線的輻射元件，應同時存在具有電容的電容器與具有電感的電感器以形成共振。本案申請亦發現，因地線提供產生共振所需的電感，故僅需使用電容器及地線便可執行輻射元件的功能，而無須配備一用於提供電感的單獨元件。然而，現有技術的地線輻射體無法有效利用地線所提供的電感。因此，在現有技術中，試圖藉由配置具有一複雜結構且兼具電容及電感的元件來產生共振。相反，根據本發明，藉由能夠有效利用地線本身所提供的電感，可藉由配置一具有一簡單結構的輻射體而將電容器連接至地線，進而引發共振。在此，儘管提到僅利用地線本身的電感，然而更具體而言，此表示大部分電感存在於地線內。舉例而言，電感亦可存在於用於將電容器連接至地線的導線 中。因此，根據本發明,地線的電感表示一包括地線的電感與一導線的電感二者的電感。在此,儘管可在一地線印刷電路板(printed circuit board ;PCB)上使用一具有一常規電容性結構的電容器，然而更佳是使用一晶片電容器。圖2例示根據本發明一第一實施例的一地線輻射體。如圖2所示，根據本發明第一實施例的地線輻射體包含一地線區20、一第一導線22以及一第二導線24，其中第一導線22將地線區20連接至一電容器23、一電容器23，第二導線24則連接地線區20與電容器23。此時，第一導線22、第二導線24以及電容器23是形成於一淨空區(clearancearea) 200上。於此，淨空區為使用者終端機地線中被移除的區域。根據本發明，因可藉由利用電容器23的電容來控制一共振頻率，故可提供一能夠輕易地控制共振頻率且具有一寬頻帶特性的天線。圖3例示根據本發明一第二實施例的一地線輻射體。如圖3所示，根據本發明第二實施例的地線輻射體包含一地線區30、一第一導線32以及一第二導線34，其中第一導線32將地線區30連接至一電容器33，第二導線34則連接地線區30與電容器33。本發明的第二實施例是關於一種用於構成地線輻射體而無需於一地線印刷電路板上形成一淨空區的結構。圖4例示根據本發明一第三實施例的一地線輻射體。如圖4所示，根據本發明第三實施例的地線輻射體包含一地線區40、一第一導線42以及一第二導線44，其中第一導線42將地線區40連接至一第一電容器43、一第一電容器43，以及第二導線44則連接地線區40與第一電容器43。第一電容器43與地線40的此種連接可形成一第一電流迴路(electriccurrent loop)410。作為另外一種選擇，根據本發明第三實施例的地線輻射體包含一地線區40、一第三導線46、一第二電容器47以及一第四導線48，其中第三導線46將地線區40連接至第二電容器47，第四導線48則連接地線區40與第二電容器47。第二電容器47與地線區40的此種連接可形成一第二電流迴路420。此外，除第一電流迴路410以及第二電流迴路420外，一第三電流迴路430亦可形成於根據本發明第三實施例的地線輻射體中。於此，第三電流迴路430流經第一電容器43以及第二電容器47。如上所述，因所述多個電流迴路會使得在多頻帶(multi-band)中發生共振，故在本發明中可構成一具有一多頻帶的天線。圖5例示一實例性電流分布，該實例性電流分布是基於一饋入至地線輻射體的頻率。圖5 (a)顯示當饋入一最低頻率時的電流分布。圖5 (b)顯示當饋入一中間頻率時的電流分布。此外，圖5 (C)顯示當饋入一最高頻率時的電流分布。參照圖5,顯而易見，隨著所饋入頻率的電位降低，電流的分布變寬。參照圖5，即使電容器的電容為固定的，電流分布亦會隨所饋入頻率的電位而變化。最終，地線所提供的電感亦可變化，並可在一更寬頻帶中出現一共振。因此，已知本發明可作為一具有寬頻帶特性的天線輻射體而運作。天線是由一用於輻射一射頻信號的天線輻射體以及一用於饋入所欲輻射的信號的饋入電路(或饋入線路)構成。以下將詳細闡述根據本發明各種實施例的由地線輻射體與饋入電路組合構成的天線。圖6例示根據本發明的一地線輻射天線的結構圖，在地線輻射天線中，一地線輻 射體與一饋入電路被構成為一體。參照圖6，根據本發明一實施例的使用天線輻射體的地線輻射天線包含一饋入部620、一地線60、一第一導線61、一第二導線64a、一電容性元件63以及一第三導線64b，其中饋入部620是由一饋入源62以及一饋入傳輸線68構成。饋入部620、第一導線61、電容性元件63以及第二導線64a共同地作為一饋入電路而運作以激發天線輻射，從而可藉由天線輻射體而輻射一射頻信號。另外，第一導線61、電容性元件63以及第二導線64a協同地(共同地)作為一天線福射體形成電路(antennaradiator-forming circuit)而運作,天線福射體形成電路能夠確實地福射射頻信號。更具體而言，在根據本發明該實施例的天線中，第一導線61、電容性元件63以及第二導線64a為天線的饋入電路的一部分，且亦可為輻射體形成電路的一部分。同時，為達成阻抗匹配而增加第三導線64b。根據本發明的該實施例，較佳使電容性元件為一集總電路元件(lumped circuitelement),例如一晶片電容器。然而，除晶片電容器之外，在本發明的第一實施例中亦可使用一具有一常規電容性結構的電容性元件。此外，電容性元件可由一單一電容器構成，或可藉由將二或更多個電容器彼此連接而構成。在此，天線輻射體是指一單元(或位置)，射頻信號輻射主要發生於單元(或位置)中。此外，饋入電路(或饋入線路)是指一用於提供一射頻信號的電路，目的是使地線天線作為使用者裝置的天線而運作。因此，所用術語「饋入電路」並非表示一點也不發生射頻信號輻射。然而，因大部分輻射是藉由地線輻射體而發生，故將天線輻射體稱為地線輻射體。該原理同等地適用於本發明的其他實施例。如本發明的該實施例中所述，當使用本發明的輻射體時，可達成一結構簡單且具有優異的輻射效率的天線，而無須單獨地配置一具有一複雜結構的輻射元件。圖7例示根據本發明的一使用一天線輻射體的天線。參照圖7，根據本發明的利用地線輻射的天線包含一饋入部720、一饋入源72、一地線70、一第一導線71、一第一元件73、一第二導線72a、一第二元件75、一第三導線72b、一電容性元件77、一第四導線74a以及一第五導線74b，其中饋入部720是由一饋入源72以及一饋入傳輸線780構成。地線70於一通訊裝置例如一移動通訊使用者終端機(或使用者裝置)內提供一參考電壓。一般而言，較佳使一使用者終端機地線形成於一印刷電路板(PCB)中，使用者裝置(或終端機)的運作所需的各電路裝置在印刷電路板中相互組合。根據本發明，除提供參考電壓外，地線70亦執行天線的一地線輻射體的功能。該特性同等地適用於本發明的其他實施例，這些其他實施例將於下詳述。根據本發明的該實施例，饋入部720、第一導線71、第一元件73、第二導線72a、第二元件75以及第三導線72b共同地作為一饋入電路而運作以激發天線輻射，從而可藉由天線輻射體而輻射一射頻信號。另外，第四導線74a、電容性元件77以及第五導線74b共同地作為一天線輻射體形成電路而運作，天線輻射體形成電路能夠確實地輻射射頻信號。更具體而言，根據本發明的該實施例，饋入部720、第一導線71、第一元件73、第二導線72a、第二元件75以及第三導線72b共同地作為饋入電路而運作，並且第四導線74a、電容性元件77以及第五導線74b共同地作為天線的一輻射元件而運作，輻射元件是根據饋A電路的饋入而輻射射頻信號。
根據本發明的該實施例，第一元件73可為一電感元件、一電容性元件或一簡單導線。另外，第二元件75亦可為一電感元件、一電容性元件或一簡單導線。此時，在第一元件73為一電容性元件的情形中，第一導線71、第一元件73、第二導線72a、第二元件75以及第三導線72b可共同地作為饋入電路而運作，且亦可共同地作為輻射體形成電路而運作。此外，根據本發明該實施例的天線可具有多頻帶特性。圖8例示根據本發明的一地線天線的結構圖，在地線天線中，一地線輻射體與一饋入電路是單獨構成。參照圖8，根據本發明的使用天線輻射體的地線輻射天線包含一饋入部820、一地線80、一第一導線81、一第二導線84a、一第一電容性元件83、一第三導線84b、一第四導線86a、一第二電容性元件85以及一第五導線86b，其中饋入部820是由一饋入源82與一饋入傳輸線88構成。根據本發明的該實施例，饋入部820、第一導線81、第二導線84a以及第一電容性元件83共同地作為一饋入電路而運作以激發天線輻射，俾可藉由天線輻射體而輻射一射頻信號。另外，第一導線81、第一電容性元件83以及第二導線84a共同地作為一天線輻射體形成電路而運作，天線輻射體形成電路能夠確實地輻射射頻信號。更具體而言，在根據本發明該實施例的天線中，第一導線81、第一電容性元件83以及第二導線84a為天線的饋入電路的一部分，且亦可為天線輻射體形成電路的一部分。同時，為達成阻抗匹配而增加第三導線84b。此外，第四導線86a、第二電容性元件85以及第五導線86b共同地作為另一天線輻射體形成電路而運作。因此，一兼作為天線輻射體與饋入電路而運作的第一輻射體形成電路、以及一僅作為天線輻射體形成電路而運作的第二輻射體形成電路同時存在於根據本發明的地線輻射體天線中。圖8所示根據本發明該實施例的天線對應於圖6所示地線輻射體天線的結構，但更包含一天線輻射體形成電路。更具體而言，根據本發明的該實施例，天線輻射體形成電路可被實現為具有一與饋入電路分離的結構。如上所述，當配置根據本發明的使用一輻射體的天線時，無論輻射體與饋入電路是否成型為一體、或輻射體與饋入電路是否分別單獨地成型，均可實現一結構非常簡單並同時提供優異的輻射效率的天線，而無須配置一具有一複雜結構的輻射元件。除本發明的上述實施例 外，還可藉由將根據本發明的輻射體與各種形式的饋入電路相組合而實現各種地線輻射天線。
權利要求
1.於一天線的輻射體藉由一設備的一地線輻射射頻信號，一天線輻射體包含 一地線，配置於ー裝置的一印刷電路板上；以及 一電容器，直接連接至該地線。
2.如權利要求I所述的天線輻射體，其特徵在於，該電容器是形成於ー淨空區中。
3.如權利要求I所述的天線輻射體，其特徵在於，該電容器為ー集總電路元件。
4.如權利要求3所述的天線輻射體，其特徵在於，該集總電路元件為ー晶片電容器。
5.如權利要求I所述的天線輻射體，其特徵在於，該電容器為ー具有一常規的電容性結構的電容器。
6.於一天線的輻射體藉由一設備的一地線輻射ー射頻信號，一天線輻射體包含 一地線，提供一電感；以及 一電容性元件，與該地線的該電感產生一共振。
7.如權利要求6所述的天線輻射體，其特徵在於，該電容器是形成於ー淨空區中。
8.如權利要求6所述的天線輻射體，其特徵在幹，該電容性元件為ー集總電路元件。
9.如權利要求8所述的天線輻射體，其特徵在於，該集總電路元件為ー晶片電容器。
10.如權利要求6所述的天線輻射體，其特徵在幹，該電容性元件為一具有一常規的電容性結構的電容器。
11.如權利要求6所述的天線輻射體，其特徵在幹，該電容性元件直接連接至該地線。
12.如權利要求6所述的天線輻射體，其特徵在於，引起該共振的ー頻率是取決於該電容性元件的一電容。
13.如權利要求6所述的天線輻射體，其特徵在於，該地線的該電感是隨根據各頻率而產生於該地線上的電流的一分布而變化。
全文摘要
本發明關於一種地線輻射體，其使用地線的電感產生共振。本發明的地線輻射體有效地使用地線的電感，因此在一天線僅僅使用地線輻射體且地線輻射體具有電容性元件耦合至地線的配置的情況下，本發明的地線輻射體可作為該天線的輻射體運作。據此，本發明提供一種天線的輻射體，其具有大幅簡化的配置，以降低天線的製造成本，並大幅減縮天線的尺寸。
文檔編號H01Q1/48GK102696146SQ201080054475
公開日2012年9月26日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年2月11日
發明者劉揚, 崔炯喆, 張炫慜, 裘歐 申請人:拉迪娜股份有限公司