TWI259607B - Antenna device - Google Patents

Description

1259607 , 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種天線裝置’特別是—種使用於行動 通訊單元上之天線裝置。 【先前技術】 〃隨著通訊產品的蓬勃發展，各柄通訊產品如雨後春 筍般的出現，手機成為生活巾重要的勒^且之一，現有 • 的折疊式手機10中，如第1圖所示的外露式天線1卜最 $見的就是採用螺旋式天線’當手機使用螺旋式天線時， 天線於高頻操作時會產生一些問題，如：天線輕射場型塌 陷的現象。另外，為了手機外觀的造型與美觀，如第2圖 、 所示，採用内藏式天線也漸漸成為手機的主流設計，其中 區域12為常見天線放置區域之一。在採用隱藏式天制手 • 機中，於高頻操作時，如：DCS(Digital Cellular System) • /PCS (Pers〇nal Cellular System)等高頻帶頻率，天線 _ 賴射場型職財健沒有解決，触場麵陷將會造 成手機容易有收訊死角，降低收訊的穩地性。因此’如何 使天線能在高解能·好_雜性，已絲天線設計 的重要考量因素。 第3A圖為第2圖之摺疊式手機處於打開狀況時，天線 與上、下電路板的正視圖，其中基底14之材質為塑膠，用 以支樓天線結構。天線輻射元件16為天線主要輕射體之 一’該天線輕射元件16係採用雙路徑共振。軟性印刷電路 板（FPCB, Flexible Printed Circuit Board) 18 用以連 1259607 „板20與下電路版22。下電路板22係佈設有一传 f里電路（圖中未示），此外，軟性印刷電路板18的大 小躲置料影響阻抗㈣，在天線設科魏整體考量。 第3B圖為第3A圖對區域12的放大示意圖，盆中線 =::基底14、天線輕射元件丨6,該天線^ 更匕3 —饋電接腳16〇，饋入點162則位於下電路板 22的左侧。天線結構體的體積約為3_12麵3，輕射元 件16婉蜒總長度為115 mm (約為天線第一個共振頻率的 3/8波長）。此類採用邊緣饋入的天線的最大缺點在於：天 線於局頻操作時（如：DCS頻帶範圍171〇—188〇斷），將 有輻射場觸_現象，造成手機觀上的死角。 ,第3C圖為第3B圖之天線裝置於DCS 885手機發射頻 遏（MobileTransmit Channel)實際所測到的有效等向輻 射功率（EIRP，Effective Isotropic Radiati〇n p〇wer)

輻射場型圖，其中該圖的所有量測值均對該量測值中最大 值正規化（normalize)。在天線的操作頻率為1784 MHz 時，手機天線在x-y平面的負y軸方向有嚴重場型塌陷的 問題，訊號大小的差距最大達到5 dBi。然而，當天線於 DCS 885 手機接收頻道（Mobile Receive Channei)時， 天線操作頻率為1879. 8 MHz，其接收訊號強弱指標（rSSI，

Receive Signal Strength Index)約為-ΐ〇9·6 dB，且於 x-y平面上的平均靈敏度為—97· 8 dB。換言之，當頻率愈 咼時，天線的場型塌陷現象更嚴重，此時訊號大小差距最 大達到11.8dB。 此外，實驗中更發現，當手機頻帶若為pcs頻帶時， 7 1259607 3^^_更為嚴重。因此，為改善此—_，本發 頻天線裝置的設計，以有效解決天線於高頻傳輸 V Η $均的問題，進而增強手機的收發信號的能力。 【發明内容】 之目的為提供—翻於行_訊單元的天線裝 置的5又叶。

，發明之另—目的絲供—種天錄置，錢入點將 π剂％路板的巾間饋人，使得天線有接近全向性的輕射 本發賴供-種天線裝置，助於行動通訊單元（如： 伟）之無線錄收發。行動通訊單元具有至少—電路板， 電路板上„又有一彳g號處理電路，用以處理i 線裝置包含··基底、概金屬層、f折金騎電接腳天 基底设置於電路板上表面。接地金屬層設置於電路板下表 =考折金屬帶則製作於基底上，用以收發無線信號。其 ¥折金屬帶更具有—短路端及—開路端，並以一短路接 聊透過導電貫孔連接彎折金屬帶的短路端及電路板的接地 f屬層，其中短路接腳具有調整天線裝置的阻抗匹配的功 此、此外’上述之開路端與短路端之等效電流路徑長度係 形成約為八分之三波長之開路-短路結構。在本發明另一實 施例中，f折金料係由一第一輻射金屬帶與一第二輕射 金屬π組成’其中邊第-輪射金屬帶製作於該基底的第一 表面上，該第二輻射金屬帶製作於該基底的第二表面上。 饋電接腳係由彎折金屬帶之適當位置處向外延伸並由 電路板中央馈人信號處理電路。當行動通訊單搞行無線 1259607 物表面產生 更侍天線衣置產生全向性的輻射場型。 【貫施方式】 訊單線裝置，特別是—種使用於行動通 於的設計。在本發明中，藉由改變連接 ;、、’—與域處理電路之金屬麟的饋人位置，使得

无_高雜辦，具有較佳的鋪場型。町兹列舉一 j霄施例以朗本伽，賴悉此項技藝者皆知此僅為 =、’、而並非用以限定發明本身。有關此較佳實施例之 内§平述如下。 第一實施例

女第4A圖所示，為本發明第一實施例之天線裝置與電 板的相對示忍圖，其中此處的天線裝置係可設在如第3A 圖所示之㈣式手機1G _域12處，且上電路板2〇及下 電路板22 ♦別設有接地金屬層，並以軟性印刷電路板μ 加以電性連接。在本發明實施射，如第4Α圖所示，該天 線哀置包含·基底32、接地金屬層34、彎折金屬帶36、 饋電接腳364及短路接腳366。基底32設置於下電路板30 之上表面，且位於下電路板3〇之上半側邊，使得後續製作 於其上的言折金屬帶36具有較佳的輻射特性。

接地金屬層34設置於下電路板30之下表面。彎折金 屬，36則製作於基底32上，用以收發無線信號，應注意 的是，在下電路板30下表面相對基底32的位置並無佈置 接地金屬層34，可使彎折金屬帶36具有較佳的輻射特性。 9 1259607 =本實施例中，基底32的材f可制具有較低介電係數的 料如.塑膠，亦可以空氣作為基底，即將彎折金屬帶 獨立於空财。在本實施例中，料金屬帶％旦有短 =端360及開路端362，其中開路端362與短路端之 &政電流路梭長度係形成約為崎之三波長之開路_短路 :構’以符合所欲收發信號的頻率。而弯折金屬帶邪的長 又將以較低_賴信號波長的3/8為基準，形狀則依基 =2的大小而有所變化，應注意的是，圖中的隔離區删 、U為了遠離軟性印刷電路板（圖中未示）而做的設計。 短路接腳366則透過導電貫孔_連接彎折金屬帶 的短路端360及下電路板30下表面的接地金屬層34， 而路接腳366 £具有調整天線阻抗匹配的功用，應注意 的是’短路接腳366並非本發明之必要元件。饋電接腳^ ^由琴折金屬帶36之適當位置處向外延伸並由下電路板 值饋人信號處理電路（圖巾未示）。#進行無線信號 ’由於天線裂置之饋電接腳364係由下電路板3〇 側k的中央饋入信號處理電路，使得位於下電路板祁 ；!接地金勒34的表面產生均勻分狀f流，並使得天線 衣置產生接近全向性的輻射場型。 、、，第4B圖所不即為第4A圖結構於DCS 885手機發射頻 =實際所綱的有效等向輻射功率（腿p)的㈣場型圖， =中其所有場類度觸最域正規化（η。··)。 划二/、天線操作頻率為1784 MHz，天線x—y平面輻射場 軸方向已無場型塌陷的問題，訊號強度大小最大 差4為2· 5 dBl。另外，當天線於DCS 885手機接收頻 !259607 逼時，天線操作頻率為1879· 8丽2，其接收訊號強弱指標 (RSSI)為-108.2 dB，且於x-y平面上平均靈敏度為 〜104· 3 dB。換句話說，雖然頻率愈高時天線的場型塌陷現 ，有較為嚴重’但訊號大小最大差距僅為3· 8邱。相較於 第^圖之習知技術，即使手機在電路上的表現（比較咖） 比第3A圖所示的結構差1· 4撕，但於χ—y平面上的平均 莖敏度將比第3A圖所示的結構好6· 5 dBi。

應注意的是，此處的天線裝置係可設在如第3A圖所示 之摺疊式手機_域12處，或可剌在非摺疊式行動電話 上（無上電路板的結構存在），然熟習本發明技術者當可依 據實際的朗加以·，所林麟本發明難實施例之 為的等效修飾與變更，仍應包含於本發明申請專利

音圖如in卿，為本發明第二實施例之天線衷置的示 了回二一貝施例不同的是’請同時參考第5B圖，本實 36黯'^部麵喊’分暇製作於基 32繁Γ表的第—輕射金屬帶368與製作於基底 Lt 2的第二細金騎369，應注意的是，彎 的輕射金屬亦可佈設在基底32的其二 土的形狀也亚非限定在圖示的長方體，其他形狀亦 y圖式騎並非用峨定本發明的範脅。而彎折二5 狀物讀波長的3/8為基準，形

狀則依基底32的大小而有戶斤綠 A ^ 369 3；； "w 1259607 該軟=印刷電路板18 (圖中未示）形成一個隔離區37 ,是 為了遠離軟性印刷電路板18而做的設計，亦即設計使彎折 金屬帶36與軟性印刷電路板18鄰近的部分減少，減低受 到的干擾。 一 本發明之天線裝置的設計具有如下之優點，包括： ⑴藉由改變馈入點的位置，#可改善原先於高頻帶 傳輸時，所產生之天線輻射場型塌陷的問題。 (2)藉由改變天線的設計，使得天線具有接近全向性 的輕射場型’即可降低上的貞擔，並使得手機能有良 好的收發功能，提昇產品的良率與產品競爭力。 本發明雖以較佳實_明如上，然其並_以限定本 發明精神與發明實體僅止於上述實施例爾。是以，在不脫 離本發明之精神與範圍内所作之修改，均應&含在下述申 請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 、、藉由以下詳細之描述結合所附圖式，將可輕易明瞭上 述内容及此項發明之諸多優點，其中·· 一第1圖為外露式天線位於摺疊式手機一侧之相對位置 示意圖； 第2圖為内藏式天線位於摺疊式手機一侧之相對位置 示意圖； 第3A圖為内藏式天線位於手機一侧之正視圖； 第3β圖為第3A圖對區域〗2的放大示意圖； 12 1259607 :3C圖為第3B圖之天線裝置所量測到輕射場形圖； ，4A圖為本發明第-實施例之天線裝置的示意圖； ^ 4β圖為根鄕4A目之场所制聰射場賴； 第5Α圖為本發明第二實施例之无線裝置的示意圖；以 美忘圖為根據g 5Α圖之天線裝置的、彎折金屬帶位於 I底不同表面之平面圖。 【主要元件符號說明】 10摺疊式手機 12内藏式天線區域 16天線輕射元件 20上電路板 32基底 320第一表面 322第二表面 37隔離區 11外露式天線 14基底 18軟性印刷電路板 22、30下電路板 34接地金屬層 36彎折金屬帶 360短路端 362開路端 363隔離區 364饋電接腳 300饋入點 366短路接腳 3660導電貫孔 368第一輻射金屬帶 13 1259607 369第二輻射金屬帶

14

Claims (1)

1259607 —種天線裝置，適用於一行動诵4_卜———-收發，嗲杆叙n时—目士仃動通矾早兀之無線信號 ，成早兀〃、有一電路板，該電路板上設有一 # $虎處理琶路用以處理無線信號，該天線裝置至少包含： 一基底，設置於該電路板之上表面； 一接地金屬層，設置於該電路板之下表面； 一彎折金鮮，製作於該基底上，肋收發無線信號;

接設置於該彎折金屬帶向外延伸處並電麵 接省電路板中央饋入該信號處理電路； 夭線=當該行騎解摘行練域健時，由於該 衫置之饋電接腳係由該電路板之—側相中央談 信號處理電路’使得該接地金顧的表面產生均勻分佈: 電流’並使得該天縣置產生全向性_射場型。

申請專利範圍 1. 八2·册如_請專_圍第1項之天線裝置，其巾上述之彎 一^屬3^、有短路^及—開路端，並以—短路接腳透過 v電貝孔連接该言折金屬帶的短路端及該接地金屬層， 其中該短路接腳用以調整該天線裝置的阻抗匹配。曰 山3·如申請專利範圍第2項之天線裝置，其中上述之開 路端與該短路端之等效電流雜長度伽彡成約為八分之三 波長之開路-短路結構。 4·如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中上述之基 、有第表面與一第二表面，且該彎折金屬帶俜由一 第-轄射金屬帶與—第二輻射金屬帶組成，其=輕 射i屬π製作於該第_表面上，該第二輻射金屬帶製作於 15 1259607 該第二表面上。 /一如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中上述之〜 動通訊單元為行動電話。 仃 6二種天線裝置，適用於—行動_單元之無線 收啦，如動通訊單元具有_上電路板與—下電路板，= 中該下電路板具有-信號處理電路，用以處理無線信/，、 該天線裝置至少包含： 〜 一基底’設置於該下電路板之上表面；

-接地金屬層，設置於該下電路板之下表面； 一彎折金屬帶，製作於該基底上，肋收發無線信號； 、一饋電接腳，係、由該彎折金屬帶之適當位置處向外延 伸並由該下電路板巾央饋人該錢處理電路；

其中^摘通訊單元進行無線信號傳輸時，由於該 元線裝置之饋電接腳係由該下電路板之—側邊的中央饋二 該信號處理電路’使得該接地金屬層的表面產生均句分 之電流，並使得該天魏置產生全向性喃射場型。 7.如申請專利範圍帛6項之天線裝置，其中上述之 折孟屬τ具有-紐路端及—開路端，並以—短路接腳透過 一導電貫孔連接該f折金屬帶的短路端及該下電路板的接 地金屬層，其t舰路接聊糊整該天線裝置的阻抗匹 配。 8·如申請專利範圍帛7項之天線裝置，其中上述之開 路端與該短路端之等效電流路縣度彻彡成約為八分之三 波長之開路-短路結構。 16 1259607 9·如申請專利範圍第6項之天線裝置，其中上述之基 底具有H面與—第二表面，且該彎折金屬帶係由一 第一轄射金屬帶與-第二輻射金屬帶組成，其t該第-輻 射金屬帶製作於該第—表面上，該第二輻射金屬帶 該第二表面上。 、 ίο·如申請專利範圍第6項之天線裝置，其中上述之 上電路板亦具有一接地金屬層。 11·如申請專利範圍第10項之天線裝置，更包含一軟 性印刷電路板，用以電性連接上、下t路板的接地金屬層。 12.如申請專利範圍第6項之天線裝置，其中上述之 行動通訊單元為摺疊式行動電話。

17