CN101895008B

CN101895008B - 微型天线

Info

Publication number: CN101895008B
Application number: CN 200910143217
Authority: CN
Inventors: 周志伸
Original assignee: Unictron Technologies Corp
Current assignee: Unictron Technologies Corp
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2029-05-20
Also published as: CN101895008A

Abstract

本发明揭露一种微型天线，在一微波材料制成的基体的一第一表面设置一导电性第一电极层，在与第一表面相对的一第二表面上设置一导电性第二电极层，利用第一电极层与第二电极层部分对应重叠的方式形成夹层空间来产生所需电容量，且第一电极层用与一讯号馈入线连接，第二电极层用与一接地线连接，藉此，天线体即能提供讯号收发功能。当基体体积厚薄及大小改变，或者此二电极层重叠面积大小改变时，就可以实现为一小体积，可通过调整电容量来改变共振频率，且结构简单、收发讯号效率良好的天线。

Description

微型天线

技术领域

本发明是有关一种天线结构，特别是有关一种用在无线通讯产品上的小型化天线结构。

背景技术

受惠于无线通讯技术进步快速的关系，手机、无线局域网络(WLAN)以及卫星导航(GPS)等个人化行动电子产品亦蓬勃发展，而广大市场竞争以及消费端对更高质量的追求，使得行动电子产品除规范的电气特性外，更着眼于追求造型上别出心裁的设计。相对地，作为收/发讯号要件的天线也由原本外露式设计，逐渐转变为内嵌型隐藏设计。然而，为了造型而藏身在机壳内部狭小空间中的天线，其目的依然是在供电子产品收发良好及清晰的讯号。又，隐藏式天线常见者为单极天线(Monopole)以及PIFA(planar Inverted F Antenna)两种。单极天线结构简单，价格便宜，但因天线效率问题的限制，天线长度无法有效地缩减，因此，装置在行动装置机体时显得较不美观，市场使用量逐渐降低。另外，PIFA天线又称为平面倒F型天线，其能隐藏在行动装置机体内部，并随机身改变平板几何外型，且发射结构较宽，具有较大操作频宽，因此市场上的应用也较为广泛。然而，不管是单极天线或是PIFA天线都为一种电场天线，容易受到近场内的介电物质产生电抗效应的影响，造成频率协调失准，也就是，所有接近天线的组件都有可能影响天线，降低了天线收/发讯号效率，使得天线噪声升高。

因此，针对上述问题，本发明提出一种微型天线，其同时具有体积小以及局限电流窜流的特性，用以改善先前技术的缺失。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种微型天线，其设计原理是利用电极层的重叠区域形成具有串联电容器作用的夹层空间，进一步提升天线电容量，将天线体积缩至更小。

本发明的次要目的是在提供一种微型天线，其利用改变电极层重叠区域方式控制电容量的大小，轻易修正共振频率。

本发明的又一目的是在提供一种微型天线，其体积小、结构简单，并能将电流的流动局限在天线的周边，有效避免天线与附近介质体间产生的干扰现象。

为达上述目的，本发明是揭露一种微型天线，包括至少一基体、至少一第一电极层以及至少一第二电极层，且基体是以微波材料制成，具有相对的一第一表面以及一第二表面，供此第一电极层以及此第二电极层分别设置，又，此二电极层具有导电性，且第一电极层是供连接一讯号馈入线，第二电极层是供连接一接地线。此二电极层部份对应重叠，在基体上形成具有电容功效的夹层空间，进而可以更进一步缩减天线尺寸和体积，并能避免已知天线的感应电流窜流所造成的讯号干扰问题。

另外，本发明可以应用在多频讯号接收，即，在一承载基板上设置复数个基体，相对于每个基体，分别建置如前所述的第一电极层及第二电极层，如此即可于一小面积的承载基板上一次建置复数个微型天线，调整每个天线的形状及设计，或是基体的介电常数，可改变其共振频率，即可达成多频讯号收发的目的。

底下藉由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为本发明一实施例的立体示意图。

图2为图1的天线应用示意图。

图3为图1的天线另一应用示意图。

图4为图1的天线再一应用示意图。

图5(a)图为本发明的天线采用厚膜制程于一承载基板上设置第二电极层的示意图。

图5(b)图是接续图5(a)图采用厚膜制程于第二电极层上设置基体的示意图。

图5(c)图是接续图5(b)图采用厚膜制程于承载基板以及基体上设置第一电极层的示意图。

图5(d)图是接续图5(c)图显示成品的端面侧视图。

图6为本发明另一实施态样的立体图。

图7为本发明的微型天线另一实施态样的示意图。

图8(a)图为本发明的一实施态样的顶视图。

图8(b)图是延续图8(a)图，显示此微型天线的底视图。

图9(a)图是延续图8(a)图以及图8(b)图，显示此微型天线结合于一线路板时的立体示意图。

图9(b)图是延续图8(a)图以及图8(b)图，是表示第二电极层与线路板结合状态的底面示意图。

图中：

10基体

11第一表面 12第二表面

20、20’第一电极层 21、21’第一端电极

30、30’第二电极层 31、31’第二端电极

40承载基板

41端电极 42端电极

50线路板

51、51’讯号馈入线 52、52’接地线

53接地线

具体实施方式

本发明是利用微波材料容易产生电容效应的特性，制作一微型天线，有效降低天线尺寸及体积，并将电流局限在天线周遭，避免感应电流在线路板上窜流所造成的干扰。如此一来，可以确保微型天线的使用效率。且本发明的微型天线，利用二导电性电极层设置在基体相对二表面的方式，以电极层的重叠部份，在基体形成具有电容器作用的夹层，更可以进一步提升天线的电容量，可将天线体积缩至更小。

图1为本发明其中一实施态样的立体示意图，如图所示，一种微型天线，其包含有一基体10、一第一电极层20以及一第二电极层30。此基体10是采用微波材料制造，以产生所需的电容量。本微波材料可以是陶瓷、玻璃、磁性材料、高分子材料、或是以上材料结合的复合材质。且本基体10为长形立方体，故具有相对的一第一表面11以及一第二表面12。另外，第一电极层20以及第二电极层30是以具有导电性的金属制成，如金、银、铜等，或是其它具导电性的非金属材料，此二电极20、30分别设置在基体10第一表面11以及第二表面12上，且电极层20、30间有重叠的区域。利用上下电极20、30重叠部分来产生具有电容器功能的区域而增加电容量。再者，二电极层20、30相对外端分别延伸到基体10一端面上，第一电极层20在此端面处形成一第一端电极21，第二电极层30在此端面处形成一第二端电极31。如此一来，当本微型天线与一线路板50结合时，就如图2所示，第一电极层20的第一端电极21会与线路板50的讯号馈入线51连接，第二电极层30的第二端电极31会与线路板50的接地线52连接，因而具有讯号收发功效。而实际应用上，二电极层20、30的端电极21、31设置位置，则以配合行动电子装置的实际需求为主。但若如图3所表示，使第一电极层20的端电极21，除了如前面所述连接线路板50的讯号馈入线51外，也同时连接到线路板50的一接地线53，更可以降低天线共振频率。图4则是本微型天线与线路板的不同结合方式的示意图。第一电极层20，也是经由第一端电极21，连接馈入线51及接地线53；第二电极层30，则经由第二端电极31，与线路板50的接地线52连接。纵然如图4般，改变本微型天线设置在线路板50的方向以接收讯号，但其仍不脱离本发明实施的主要精神，亦属本发明实施的一种。

另外，本发明微型天线以现有技术有多种可达到目的的手段。故，相似结构具相等效益的成品理应都视作本发明的等效实施。举例而言，图5(a)图至图5(d)图为采用厚膜制程技术的制程说明。先参考图5(a)图，是在一承载基板40的上表面上，以厚膜制程技术制作复数个第二电极层30，此承载基板40成分可以是陶瓷、玻璃、磁性材料、高分子材料、或是以上材料的复合材料。再参考图5(b)图，将介电材料以厚膜制程技术在第二电极层30及承载基板40上形成基体10，接续，参阅图5(c)图，再次运用厚膜制程技术于承载基板40以及基体10上制作第一电极层20，依此制程生产的天线剖面图就如图5(d)图显示，建置在每个基体10上下表面的第一电极层20局部与第二电极层30局部形成相对重叠区域。其制程的制造方法简单容易，并能同时将复数个天线体同时制作在一承载基板40表面。经切割后，可于承载基板40的二侧面另外制作端电极41、42，方便天线和线路板50上的讯号馈入线51与接地线52连接。当然实施方式并不以上述为限，基体与二电极层也可以利用溅镀，或是蒸镀等薄膜制程技术来制作。又或者，将介电材料与导电材料的薄片利用黏着法，依序贴覆在承载基板40的表面，以建置如图5(d)图显示的天线结构，或是混合运用薄膜、厚膜、及黏着制程来建置天线结构，都是可变化实施的制作方式，也为一种简易实施的方法。

再者，本发明天线依电容量的大小不同，可以轻易修正共振频率，也可以说，透过改变天线的形状与设计或者基体10介电常数可以接收不同频率。参照图6，是将二电极层20、30的部份区域制作成曲折线状，俾延长天线电极层20、30的长度，即可以透过天线导体的长度或电容量的变化来改变天线收发频率。再依前述原理配合上述制程技术，再配合图7，本发明不仅可以于承载基板40上同时大量生产制作矩阵排列天线，且依据实际使用上的需求，作为单频讯号使用时，可以将承载基板40上同时建置的复数个微型天线，切割成多数单颗单频使用的微型天线(类似图5(d)图)，或是复数个天线组合在一块承载基板40上(类似图5(c)图所示的实施态样)，经由改变个别天线的形状与设计或基体10的介电常数，可以在一块承载基板40上获得复数个不同频率的整合型天线体，俾应用在需要收发多频讯号的电子装置中。

再来说明本发明人运用上述原理所实际制作的一具有两个共振频率的复合式微型天线结构。参照图8(a)图以及图8(b)图，本微型天线包含一基体10，且在其基体10的第一表面11上制作二个第一电极层20、20’，在其基体10的第二表面12上制作二个第二电极层30、30’，此二第一电极层20、20’与此二第二电极层30、30’间，分别有部分重叠的区域，利用上下电极20与20’以及30与30’间重叠部分来产生具有电容器功能的区域而增加电容量，调整个别电极层的尺寸以及其重叠区域的大小，即可产生具有两个共振频率的复合式微型天线。又，此二第一电极层20、20’并分别朝基体10的端面延伸，各自形成一第一端电极21、21’；配合图9(a)图以及图9(b)图，本微型天线再与线路板50结合时，亦如前述方式，使得此二第一端电极21、21’分别与线路板50的二馈入线51、51’以及二接地线52、52’连接，而此二第二电极层30、30’则与线路板50的另一接电线53连接，当可使本复合式微型天线应用在两个不同频段。本实施例是以两个频段作为说明的范例，依照本专利的原理，制作超过两个频段以上的复合天线，当然仍属于本专利的范围。综上所述，本发明的微型天线的优点在于利用微波材料来制作基体，藉由其物理特性产生电容量，且局限电流的窜流现象，有效地改善近场的电抗效应所造成电流损失。其次，电极层重叠区域更形成一个串联电容，使此种天线设计可以显著缩小体积却仍具有良好讯号收发能力。再者，透过改变第一电极层与第二电极层于基体形成夹层区域的大小，例如变更基体厚薄大小，电极层重叠区域大小，或者电极层形状等方式，即可以轻易调整电容量改变天线共振频率。又，本天线除了结构简单的特性外，并同时兼具有体积小、成本低、使用效率高、方便大量生产等各项优点。

以上所述，是藉由实施例说明本发明的特点，其目的在使熟习该技术的人员，能了解本发明的内容并据以实施，而非限定本发明的专利范围。故其它未脱离本发明所揭示的精神，而完成的同等效修饰或修改，仍应包含在本发明的申请专利范围中。

Claims

1.一种微型天线，其是连接至少一讯号馈入线及至少一接地线，以收发讯号，该微型天线包括：

至少一微波材质的基体，其是具有相对的第一表面及第二表面；

至少一具导电性的第一电极层，其设在该基体的第一表面，该第一电极层是供连接该讯号馈入线，其中该第一电极层具有一第一端电极，该讯号馈入线是连接该第一端电极；以及

至少一具导电性的第二电极层，其设在该基体的第二表面，该第二电极层是供连接该接地线，且该第二电极层与该第一电极层具有部份对应重叠，其中该第二电极层具有一第二端电极，该接地线是连接该第二端电极；

其中该第一端电极除连接该讯号馈入线外，也同时连接该接地线。

2.根据权利要求第1项所述的微型天线，其特征在于：其中该基体的材质是为陶瓷材料，或玻璃材料，或磁性材料，或高分子材料，或以上材质的复合材料；该第一电极层以及该第二电极层是为具有导电性的金属电极层，或具导电性的非金属电极层。

3.根据权利要求第1项所述的微型天线，其特征在于：其中该第一电极层及该第二电极层，是以厚膜制程，或薄膜制程，或贴着导电薄片的方式，分别设置在该基体的该第一表面及该第二表面。

4.一种微型天线，其是连接至少一讯号馈入线及至少一接地线，以收发讯号，该微型天线包括：

至少一具导电性的第一电极层，其设在该基体的第一表面，该第一电极层是供连接该讯号馈入线；

至少一具导电性的第二电极层，其设在该基体的第二表面，该第二电极层是供连接该接地线，且该第二电极层与该第一电极层具有部份对应重叠；以及

一承载基板，其具有二端电极；该第二电极层是以厚膜制程，或薄膜制程，或黏着导电薄片的方式，设在该承载基板上表面，其该第二电极层并连接该承载基板其一该端电极；该基体以厚膜制程，或薄膜制程，或贴着介电薄片的方式，设置在该第二电极层及该承载基板上；该第一电极层，再以厚膜制程，或薄膜制程，或贴着导电薄片的方式，设置在该承载基板及该基体的该第一表面，且该第一电极层，连接该承载基板的另一该端电极。

5.一种微型天线，其特征在于：其是连接至少一讯号馈入线及至少一接地线，以收发讯号，该微型天线包括：

一承载基板；

复数具导电性的第二电极层，设置在该承载基板上，该第二电极层是供连接该接地线；

复数微波材质的基体，每一该基体具有相对的一第一表面以及一第二表面，各该基体以其該第二表面设置在一该第二电极层及该承载基板上；以及

复数具导电性的第一电极层，分别设置在一该基体的该第一表面及该承载基板上，各该第一电极层与相对该第二电极层部份对应重叠，且该第一电极层并供连接一该讯号馈入线。

6.根据权利要求第5项所述的微型天线，其特征在于：其中各该第一电极层具有一第一端电极，各该第一端电极是与一该讯号馈入线连接，或与一该讯号馈入线及一该接地线连接；各该第二电极层具有一第二端电极，是供连接一该接地线。

7.根据权利要求第5项所述的微型天线，其特征在于：其中该承载基板的材质是陶瓷，或玻璃，或磁性材料，或高分子材料，或以上材质的复合材料；该基体的材质是陶瓷，或玻璃，或磁性材料，或高分子材料，或以上材质的复合材料；该第一电极层以及该第二电极层的材质，是以具有导电性的金属材料，或是其它具导电性的非金属材料制成。

8.根据权利要求第5项所述的微型天线，其特征在于：其中该第一电极层，是采用厚膜制程，或薄膜制程，或黏着法，分别形成于该基体以及该承载基板上表面；该第二电极层，是采用厚膜制程，或薄膜制程，或黏着法，分别形成于该承载基板上表面；而该基体采用厚膜制程，或薄膜制程，或黏着法，分别形成于该第二电极层及该承载基板的上表面。