TW201442342A - 分集天線組合及其可動態調整輸入阻抗的寬頻天線 - Google Patents

Abstract

一種可動態調整輸入阻抗的寬頻天線，包含一接地面、一輻射單元及一阻抗調整晶片。該接地面用以提供一參考地電位，並包括一邊緣。該輻射單元包括：一第一輻射元件，設置有一間隔地鄰近該接地面的邊緣的訊號饋入點；及一第二輻射元件，與該第一輻射部實體隔離，並具有一自由端。該阻抗調整晶片具有：一第一訊號傳輸端及一第二訊號傳輸端，分別電連接該第一輻射元件及該第二輻射元件，且該阻抗調整晶片可接收一控制信號，並根據該控制信號來改變該第一訊號傳輸端及該第二訊號傳輸端之間的一電抗值。

Description

分集天線組合及其可動態調整輸入阻抗的寬 頻天線

本發明是有關於一種天線組合及其天線，特別是指一種分集天線組合及其可動態調整輸入阻抗的寬頻天線。

參閱圖1，是美國專利公告US6483463號的分集天線組合，包含操作在同一頻帶的一第一倒F型天線及一第二倒F型天線。

該種分集天線組合的缺點在於：

1.從該第一倒F型天線11及該第二倒F型天線12之輸入端111、121的輸入阻抗都是固定的，因此無法對應不同的使用環境作動態調整。

2.該第一倒F型天線11及該第二倒F型天線12是三維立體式結構，製造及組裝成本較高，且因為需要組裝，所以良率較低，且也不適用於薄型電子產品，例如：通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)裝置。

因此，本發明之其一目的，即在提供一種可動態調整輸入阻抗的寬頻天線。

於是本發明可動態調整輸入阻抗的寬頻天線，包含一接地面、一輻射單元、一阻抗調整晶片及一輸入匹配單元。

該接地面用以提供一參考地電位，並包括一邊緣。

該輻射單元包括一第一輻射元件及一第二輻射元件。該第一輻射元件設置有一間隔地鄰近該接地面的邊緣的訊號饋入點。該第二輻射元件與該第一輻射部實體隔離，並具有一自由端。

該阻抗調整晶片包括一第一訊號傳輸端及一第二訊號傳輸端。該第一訊號傳輸端及該第二訊號傳輸端分別電連接於該第一輻射元件及該第二輻射元件，且該阻抗調整晶片可接收一控制信號，並根據該控制信號來改變該第一訊號傳輸端及該第二訊號傳輸端之間的一電抗值。

該輸入匹配單元包括一電感及一電容。該電感具有一接收一射頻訊號的第一端，及一電連接該訊號饋入點的第二端。該電容具有一電連接該電感的第二端的第一端，及一電連接該接地面的第二端。

並且，從該第一輻射元件、該阻抗調整晶片到該第二輻射元件的自由端的一電性長度用以作為該寬頻天線的一共振路徑。

而本發明之另一目的，即在提供一種天線組合。

該天線組合包含一接地面、兩個前述的該輻射 單元、兩個前述的該阻抗調整晶片及兩個前述的該輸入匹配單元。

該接地面用以提供一參考地電位，並包括兩個邊緣。

該等輻射單元分別間隔地鄰近該等邊緣，且該等輻射單元互相鏡像對稱於一鏡像線，並各自與該鏡像線間隔一距離，且該等邊緣分別位於該鏡像線的兩相反側。

該等阻抗調整晶片分別電連接於該等輻射單元。

該等輸入匹配單元分別電連接於該等輻射單元。

11‧‧‧第一倒F型天線

111‧‧‧輸入端

12‧‧‧第二倒F型天線

121‧‧‧輸入端

2‧‧‧接地面

21‧‧‧邊緣

22‧‧‧邊緣

3‧‧‧輻射單元

31‧‧‧第一輻射元件

311‧‧‧訊號饋入點

312‧‧‧短路臂

313‧‧‧饋入臂

314‧‧‧連接臂

315‧‧‧開口

316‧‧‧開口

32‧‧‧第二輻射元件

321‧‧‧自由端

322‧‧‧連接臂段

323‧‧‧第一段部

324‧‧‧第二段部

325‧‧‧第三段部

326‧‧‧第四段部

327‧‧‧第五段部

4‧‧‧阻抗調整晶片

41‧‧‧第一訊號傳輸端

42‧‧‧第二訊號傳輸端

43‧‧‧切換點

44‧‧‧電抗元件

45‧‧‧切換臂

5‧‧‧輸入匹配單元

51‧‧‧電感

52‧‧‧電容

6‧‧‧基板

61‧‧‧表面

7‧‧‧鏡像線

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一種習知的分集天線組合；圖2是一示意圖，說明本發明具可動態調整輸入阻抗的寬頻天線的較佳實施例；圖3至圖7，各是一電路示意圖，說明該較佳實施例的一阻抗調整晶片的實施方式；圖8是一電路示意圖，說明該較佳實施例的一輸入匹配單元的實施方式；圖9是一示意圖，說明本發明天線組合之較佳實施例；及圖10是該天線組合之較佳實施例的一電壓駐波比圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，本發明可動態調整輸入阻抗的寬頻天線之較佳實施例包含一接地面2、一輻射單元3、一阻抗調整晶片4、一輸入匹配單元5及一基板6。

該接地面2用以提供一參考地電位，並包括一實質地平行一第一方向(XY)延伸的邊緣21。

該輻射單元3包括一第一輻射元件31及一第二輻射元件32。

該第一輻射元件31，設置有一間隔地鄰近該接地面的邊緣的訊號饋入點311，用以收發一射頻訊號，且具有一短路臂312、一饋入臂313、一連接臂314。

該短路臂312、該饋入臂313及該連接臂314實質地電連接呈一E形，且該E形的兩個開口315、316朝向該接地面2的邊緣21，且該饋入臂313是介於該等開口315、316之間。

該第二輻射元件32為一個長彎折臂並與該第一輻射部31實體隔離，且具有一自由端321、一連接臂段322、一第一段部323、一第二段部324、一第三段部325、一第四段部326及一第五段部327。

該連接臂段322電連接該第二訊號傳輸端42。

該第一段部323彎折自該連接臂段322，且實質地平行該第一方向(XY)延伸。

該第二段部324彎折自該第一段部323，並實質地平行一第二方向(Y)延伸，且該連接臂段322、該第一段部323及該第二段部324實質地連接呈一Z形。

該第三段部325電連接該第二段部324，且實質地平行一第三方向(X)延伸，且該第二方向(Y)實質地垂直於該第三方向(X)。

第四段部326彎折自該第三段部325並延伸到該自由端321，且實質地平行該第一方向(XY)延伸，且於該第二方向(Y)上，該第四段部326重疊於該第三段部325及該第一輻射元件31之間，並與該第一輻射元件31相間隔以產生一用以降頻的電容耦合效應。

該第五段部327實直地平行該第一方向(XY)延伸，並具有分別電連接該第二段部324及該第三段部325的兩端。

該阻抗調整晶片4包括一第一訊號傳輸端41、一第二訊號傳輸端42、N個切換點43、N-2個電抗元件44及一切換臂45。其中，參數N是大於2的正整數。

該第一訊號傳輸端41及該第二訊號傳輸端42分別電連接該第一輻射元件31及該第二輻射元件32，且該阻抗調整晶片4可接收一控制信號，並根據該控制信號來改變該第一訊號傳輸端41及該第二訊號傳輸端42之間的一電抗值，並且，從該第一輻射元件31、該阻抗調整晶片4到該第二輻射元件32的自由端321的一電性長度用以作為該寬頻天線的一共振路徑。

參閱圖3，是該阻抗調整晶片4的第一種實施方式，且為便於說明，是以N=5，也就是五個切換點43及三個電抗元件44作舉例。

該五個切換點43的其中兩個分別與該第一訊號傳輸端41恆保持短路(short)及開路(open)。

每一電抗元件44是一個固定電容，並具有一電連接該第一訊號傳輸端41的第一端，及一作為一個該切換點43的第二端。

該切換臂45具有一電連接該第二訊號傳輸端42的固定端，及一電連接於該等切換點43的其中一點的切換端，且該切換臂45是根據該控制信號去控制該切換端與該等切換點43的其中一者電導通。

參閱圖4，是該阻抗調整晶片4的第二種實施方式，其與第一種實施方式近似，差異在於：每一電抗元件44是一個固定電感。

參閱圖5，是該阻抗調整晶片4的第三種實施方式，其與第一種實施方式近似，差異在於：N=6，且該四個(N-2)電抗元件44是兩個固定電感及兩個固定電容。

參閱圖6是該阻抗調整晶片4的第四種實施方式，其與第一種實施方式近似，差異在於：N=3，且該個(N-2)電抗元件44是一個可變電容。

參閱圖7該阻抗調整晶片4的第五種實施方式，其與第四種實施方式近似，差異在於：該個電抗元件44是一個可變電感。

參閱圖8，該輸入匹配單元5包括一電感51及一電容52。

該電感51具有一接收一射頻訊號的第一端，及一電連接該訊號饋入點311的第二端。該電容52具有一電連接該電感51的第二端的第一端，及一電連接該接地面2的第二端。

回歸參閱圖2，該基板6包括一表面61，該接地面2及該輻射單元3是設置於該基板6的該表面61。例如：該基板是一玻璃纖維板，該接地面2及該輻射單元3是由黏合在該表面61的一銅層蝕刻而成。

參閱圖9，本發明天線組合之較佳實施例包含前述的該接地面2、兩個前述的該輻射單元3、兩個前述的該阻抗調整晶片4及兩個前述的該輸入匹配單元5。

該接地面2還包括另一邊緣22。

該等輻射單元3分別間隔地鄰近該等邊緣21、22，且該等輻射單元3互相鏡像對稱於一鏡像線7，並各自與該鏡像線7間隔一距離，且該等邊緣21、22分別位於該鏡像線7的兩相反側。

該等阻抗調整晶片4分別電連接於該等輻射單元3。

該輸入匹配單元5分別電連接於該等輻射單元3。且每一輻射單元3與該阻抗調整晶片4及該輸入匹配單元5的電連接方式如同前述可動態調整輸入阻抗的寬頻天線之較佳實施例的說明。

參閱圖10，是該天線組合的兩電壓駐波比曲線圖，且量測點是該兩個等輸入匹配單元5的電感51的第一端(見圖8)量得，其顯示：1.為雙模態共振；及2.以電壓駐波比<3定義，該較佳實施例的每一輻射單元3搭配該輸入匹配單元5具有850 MHz的寬頻效果。

綜上所述，前述的較佳實施例具有以下優點：

1.該輻射單元3透過該阻抗調整晶片4使具有的該訊號饋入點311的輸入阻抗是可調的，因此可以對應不同的使用環境作動態調整。

2.該接地面2及該輻射單元3同是位於該基板6之二維的表面61，且該阻抗調整晶片4及該輸入匹配單元5都可以透過表面黏著技術快速精確地固定於該基板6的表面61，因此製造及組裝成本低、良率高，且適用於薄型電子產品。

綜上所述，前述的較佳實施例確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧接地面

21‧‧‧邊緣

22‧‧‧邊緣

3‧‧‧輻射單元

31‧‧‧第一輻射元件

311‧‧‧訊號饋入點

312‧‧‧短路臂

313‧‧‧饋入臂

314‧‧‧連接臂

315‧‧‧開口

316‧‧‧開口

32‧‧‧第二輻射元件

321‧‧‧自由端

322‧‧‧連接臂段

323‧‧‧第一段部

324‧‧‧第二段部

325‧‧‧第三段部

326‧‧‧第四段部

327‧‧‧第五段部

4‧‧‧阻抗調整晶片

5‧‧‧輸入匹配單元

6‧‧‧基板

61‧‧‧表面

7‧‧‧鏡像線

Claims (10)

1. 一種可動態調整輸入阻抗的寬頻天線，包含：一接地面(2)，用以提供一參考地電位，並包括一邊緣(21)；一輻射單元(3)，包括：一第一輻射元件(31)，設置有一間隔地鄰近該接地面的邊緣的訊號饋入點(311)；及一第二輻射元件(32)，與該第一輻射部(31)實體隔離，並具有一自由端(321)；及一阻抗調整晶片(4)，包括：一第一訊號傳輸端(41)及一第二訊號傳輸端(42)，分別電連接該第一輻射元件(31)及該第二輻射元件(32)，且該阻抗調整晶片(4)可接收一控制信號，並根據該控制信號來改變該第一訊號傳輸端(41)及該第二訊號傳輸端(42)之間的一電抗值；並且，從該第一輻射元件(31)、該阻抗調整晶片(4)到該第二輻射元件(32)的自由端(321)的一電性長度用以作為該寬頻天線的一共振路徑。
2. 如請求項1所述的可動態調整輸入阻抗的寬頻天線，其中，該阻抗調整晶片(4)還具有：N個切換點(43)，且N是大於2的正整數，該等切換點(41)的其中兩個分別與該第一訊號傳輸端(41)恆保持短路及開路； N-2個電抗元件(44)，每一電抗元件(44)是選自固定電容或固定電感，並具有一電連接該第一訊號傳輸端(41)的第一端，及一作為一個該切換點的第二端；及一切換臂(45)，具有一電連接該第二訊號傳輸端(42)的固定端，及一電連接於該等切換點(43)的其中一點的切換端，且該切換臂(45)是根據該控制信號去控制該切換端與該等切換點(43)的其中一者電導通。
3. 如請求項1所述的可動態調整輸入阻抗的寬頻天線，其中，該阻抗調整晶片(4)還具有：N個切換點(43)，且N是大於2的正整數，該等切換點(41)的其中兩個分別與該第一訊號傳輸端(41)恆保持短路及開路；N-2個電抗元件(44)，每一電抗元件(44)是選自可變電容或可變電感，並具有一電連接該第一訊號傳輸端(41)的第一端，及一作為一個該切換點的第二端；及一切換臂(45)，具有一電連接該第二訊號傳輸端(42)的固定端，及一電連接於該等切換點(43)的其中一點的切換端，且該切換臂(45)是根據該控制信號去控制該切換端與該等切換點(43)的其中一者電導通。
4. 如請求項1所述的可動態調整輸入阻抗的寬頻天線，其中，該第一輻射元件(31)具有：一短路臂(312)，從該接地面(2)凸伸而出；一饋入臂(313)，與該短路臂(312)相間隔，且其上 用以設置該訊號饋入點(311)；及一連接臂(314)，電連接於該短度臂(312)、該饋入臂(313)及該第一訊號傳輸端(41)。
5. 如請求項4所述的可動態調整輸入阻抗的寬頻天線，其中，該短路臂(312)、該饋入臂(313)及該連接臂(314)實質地電連接呈一E形，且該E形的兩個開口朝向該接地面(2)的邊緣(21)，且該饋入臂(313)介於該E形的兩個開口之間。
6. 如請求項1所述的可動態調整輸入阻抗的寬頻天線，其中，該接地面(2)的邊緣(21)實質地平行一第一方向(XY)延伸，該第二輻射元件(32)為一個長彎折臂，且還具有：一連接臂段(322)，電連接該第二訊號傳輸端(42)；及一第一段部(323)，彎折自該連接臂段(322)，且實質地平行該第一方向(XY)延伸；一第二段部(324)，彎折自該第一段部(323)，且實質地平行一第二方向(Y)延伸；一第三段部(325)，電連接該第二段部(324)，且實質地平行一第三方向(X)延伸，且該第二方向(Y)實質地垂直於該第三方向(X)；及一第四段部(326)，彎折自該第三段部(325)並延伸到該自由端(321)，且實質地平行該第一方向(XY)延伸，且該第二方向(Y)實質地垂直於該第三方向(X)，且於該 第二方向(Y)上，該第四段部(326)重疊於該第三段部(325)及該第一輻射元件(31)之間，並與該第一輻射元件(31)相間隔。
7. 如請求項6所述的可動態調整輸入阻抗的寬頻天線，其中，該第二輻射元件(32)還具有：一第五段部(327)，實直地平行該第一方向(XY)延伸，並具有分別電連接該第二段部(324)及該第三段部(325)的兩端。
8. 如請求項6所述的可動態調整輸入阻抗的寬頻天線，其中，該連接臂段(322)、該第一段部(323)及該第二段部(324)實質地連接呈一Z形。
9. 如請求項1所述的可動態調整輸入阻抗的寬頻天線，還包含一輸入匹配單元(5)，包括：一電感(51)，具有一接收一射頻訊號的第一端，及一電連接該訊號饋入點(311)的第二端；及一電容(52)，具有一電連接該電感(51)的第二端的第一端，及一電連接該接地面(2)的第二端。
10. 一種天線組合，包含：一接地面(2)，用以提供一參考地電位，並包括兩個邊緣(21、22)；兩個請求項9所述的該輻射單元(3)，分別間隔地鄰近該等邊緣(21、22)，且該等輻射單元(3)互相鏡像對稱於一鏡像線(7)，並各自與該鏡像線間隔一距離，且該等邊緣(21、22)分別位於該鏡像線(7)的兩相反側； 兩個請求項9所述的該阻抗調整晶片(4)，分別電連接於該等輻射單元(3)；及兩個請求項9所述的輸入匹配單元(5)分別電連接於該等輻射單元(3)。