TW201939815A - 迴圈天線 - Google Patents

Abstract

本案提供一種迴圈天線，包含基板以及位於基板上之接地部、輻射部、匹配部及饋入部。接地部包含第一接地段及第二接地段。第二接地段垂直於第一接地段且第二接地段之第一端連接於第一接地段之第一端。輻射部包含第一輻射段及第二輻射段。第一輻射段連接第一接地段之第二端並自第一接地段朝遠離第一接地段之方向延伸。第二輻射段連接第一輻射段且自第一輻射段朝向第二接地段之方向延伸。匹配部位於第二輻射段鄰近於第二接地段之一端。饋入部位於第二輻射段鄰近於第二接地段之一端與第二接地段之間，且位於匹配部與第二接地段之間，以收發饋入訊號。

Description

迴圈天線

本案是關於一種天線元件，且特別是一種迴圈天線。

應用在筆記型電腦、平板電腦或是手機等行動裝置，多為內藏式天線，例如：偶極（dipole）天線、平面倒F形天線（PIFA）或是迴圈（loop）天線等，並且在裝置內部空間中，皆需要預留特定的天線空間。

然而，隨著行動裝置的輕、薄及易方便攜帶等特性需求，同時為講求產品在工業設計上的美觀與質感，其外觀設計經常會使用金屬或具導電能力之材質，常因天線空間或者是淨空區不足而導致天線的輻射特性明顯下降，足夠之淨空區又造成裝置的厚度增加，天線設計將隨著前述需求而面臨嚴苛環境的挑戰。

本案提供一種迴圈天線，其包含基板以及位於基板上之接地部、輻射部、匹配部及饋入部。接地部包含第一接地段及第二接地段。第二接地段垂直於第一接地段且第二接地段之第一端連接於第一接地段之第一端。輻射部包含第一輻射段及第二輻射段。第一輻射段連接第一接地段之第二端並自第一接地段朝遠離第一接地段之方向延伸。第二輻射段連接第一輻射段且自第一輻射段朝向第二接地段之方向延伸。匹配部位於第二輻射段鄰近於第二接地段之一端。饋入部位於前述第二輻射段鄰近於第二接地段之一端與第二接地段之間，且位於匹配部與第二接地段之間，饋入部用以接收或發射來自於一訊號源之一饋入訊號。

圖1為根據本案之迴圈天線1之一實施例之示意圖。迴圈天線1具有低頻及高頻之共振模態。請參照圖1，迴圈天線1包含基板10以及位於基板10上之輻射部11、匹配部13及接地部14。輻射部11、接地部14及饋入部12可以導性材料（例如：銅、銀、鐵、鋁或是其合金）製成，且輻射部11及接地部14可為基板10上的印刷線路。

接地部14用以提供訊號接地，接地部14可連接於具有迴圈天線1之電子裝置的系統接地面。接地部14包含第一接地段141及第二接地段142。第二接地段142之第一端142A連接於第一接地段141之第一端141A，且第一接地段141垂直於第二接地段142（例如，第一接地段141的長度方向垂直於第二接地段142的長度方向）。第一接地段141與第二接地段142之間可呈現一倒「L」字型。

輻射部11包含第一輻射段111及第二輻射段112。第一輻射段111之第二端111B連接第一接地段141之第二端141B，第一輻射段111自第一接地段141朝遠離第一接地段141之方向延伸，第一輻射段111之第一端111A連接第二輻射段112之第一端112A。第二輻射段112自第一輻射段111朝向接地部14之第二接地段142之方向延伸。

匹配部13位於第二輻射段112鄰近於第二接地段142之一端（即，第二端112B）。匹配部13可以被動元件實現，匹配部13能激發迴圈天線1產生小於或等於0.25波長的共振模態。

饋入部12位於第二輻射段112之第二端112B與第二接地段142之間，且位於匹配部13與第二接地段142之間。饋入部12用以接收或發射來自於一訊號源之一饋入訊號，以激發輻射部11與接地部14間形成封閉之電流路徑。於是，當饋入訊號自饋入部12饋入時，藉由匹配部13激發迴圈天線1產生小於或等於0.25波長的共振模態，迴圈天線1能操作在低頻頻帶（0.25波長）及高頻頻帶（0.5波長），符合現今電子裝置於通訊上之需求。並且，在一實施例中，請合併參照圖2，迴圈天線1具有一長度方向D1及一寬度方向D2。輻射部11於長度方向D1上之長度L2可位在16.5 mm至17.5 mm之範圍間，輻射部11於寬度方向D2上之線寬W1可為3 mm至4 mm；第一接地段141於長度方向D1上之長度L1可為20 mm，且第一接地段141於寬度方向D2上之線寬W2可為1 mm至2 mm；第二接地段142於長度方向D1上之長度L3可為2 mm，且第二接地段142於寬度方向D2上之線寬W3可為5 mm；饋入部12於長度方向D1上之長度L4可為0.5 mm。基此，迴圈天線1於長度方向D1上之整體長度為20 mm，且迴圈天線1之於寬度方向D2上之整體寬度為5 mm（第一接地段141於寬度方向D2上之線寬W2及輻射部11於寬度方向D2上之線寬W1之總和不超過5 mm），也就是迴圈天線1之整體尺寸為20 mm x 5 mm，即100 mm² ，迴圈天線1之尺寸符合現今對於窄邊框（例如，為5 mm至7 mm之窄邊框）之電子裝置之需求。

基於前述之迴圈天線1之尺寸及結構，迴圈天線1所能操作之低頻頻帶可涵蓋2.4 GHz，且迴圈天線1所操作之高頻頻帶可涵蓋5.8 GHz。請參照圖3，圖3為根據本案之迴圈天線1之一實施例於各操作頻率之返回損失圖。由圖3可看出，迴圈天線1所能操作之低頻頻帶及高頻頻帶分別涵蓋2.4 GHz及5.8 GHz。再者，請參照圖4A及圖4B，圖4A及圖4B分別為迴圈天線1操作於2.4 GHz及5.8 GHz之各頻帶之輻射場型圖，由圖4A及圖4B所顯示的能量分布可看出迴圈天線1操作在2.4 GHz及5.8 GHz時於各方向上均有良好的天線增益。

在一實施例中，如圖1所示，第一輻射段111能垂直於第二輻射段112（即，第一輻射段111的長度方向垂直於第二輻射段112的長度方向），也就是第一輻射段111與第二輻射段112之間亦可呈現倒「L」字型而與第一接地段141與第二接地段142所呈現之倒「L」字型、饋入部12及匹配部13之間共同形成前述之封閉之電流路徑。並且，第二輻射段112可平行於第一接地段141而垂直於第二接地段142，且第一輻射段111能平行於第二接地段142而垂直於第一接地段141。

在一實施例中，匹配部13可包含晶片電容，以藉由晶片電容激發迴圈天線1之低頻共振模態。在一實施例中，匹配部13包含間隔設置之兩匹配元件。圖5為根據本案之迴圈天線1之匹配部13之一實施例之示意圖，如圖5所示，匹配部13包含間隔設置之匹配元件131、132，匹配元件132位於匹配元件131與饋入部12之間，匹配元件132較匹配元件131更鄰近於饋入部12。匹配元件131、132可分別為晶片電感及晶片電容。匹配元件131之電感值可位在4.2 nH至5.3 nH之範圍間，匹配元件132之電容值可位在0.1 pF至0.3 pF之範圍間。再者，匹配元件131、132於長度方向D1上之長度L5、L6可為0.6 mm，且匹配元件131、132之間之間距G1以及匹配元件132與饋入部12之間之間距G2可為1 mm。

基此，匹配元件132能激發迴圈天線1之低頻共振模態，而匹配元件131能控制迴圈天線1之高頻共振模態之操作頻率，使迴圈天線1之操作頻率分別涵蓋2.4 GHz及5.8 GHz。請參照圖6及圖7，圖6及圖7分別為具不同電容值之匹配元件131之迴圈天線1於各操作頻率之返回損失圖以及具不同電感值之匹配元件132之迴圈天線1於各操作頻率之返回損失圖。其中，返回損失曲線61、62、63係分別對應具有電容值0.3 pF、0.2 pF、0.1 pF之匹配元件131之迴圈天線1，而返回損失曲線71、72、73係分別對應具有電感值4.2 nH、4.8 nH、5.3 nH之匹配元件131之迴圈天線1。由圖6可看出，若匹配元件132之電容值愈大，迴圈天線1在低頻共振模態中具有較低的操作頻率；由圖7可看出，若匹配元件131之電感值愈小，迴圈天線1在高頻共振模態中具有較高的操作頻率。

圖8為根據本案之迴圈天線1之另一實施例之示意圖。請參照圖8，接地部14除了第一接地段141及第二接地段142之外更包含第三接地段143，第三接地段143連接於第二接地段142，第三接地段143自第二接地段142朝第二輻射段112之方向延伸。於此，在本實施例中，饋入部12位在匹配部13與第三接地段143之間。圖8所示例之迴圈天線1亦具有低頻及高頻之共振模態。

圖9為根據本案之迴圈天線1之一實施例應用於電子裝置2之示意圖。在此，圖9繪示之電子裝置2係以筆記型電腦為例，然本案不以此為限，電子裝置2亦可為平板電腦或準系統（all in one；AIO）電腦。如前所述，迴圈天線1的尺寸可為5 mm x 20 mm，迴圈天線1可設置在電子裝置2之螢幕之周圍之窄邊框，以符合現今之具窄邊框之電子裝置之需求。

綜上所述，根據本案之迴圈天線之一實施例，藉由匹配部能進一步激發迴圈天線的低頻共振模態，使迴圈天線能操作在低頻及高頻之至少兩頻帶；並且，迴圈天線之尺寸為5 mm x 20mm，符合現今對於窄邊框之電子裝置之需求。

雖然本案已以實施例揭露如上然其並非用以限定本案，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本案之保護範圍當視後附之專利申請範圍所界定者為準。

1‧‧‧迴圈天線

10‧‧‧基板

11‧‧‧輻射部

111‧‧‧第一輻射段

111A‧‧‧第一輻射段之第一端

111B‧‧‧第一輻射段之第二端

112‧‧‧第二輻射段

112A‧‧‧第二輻射段之第一端

112B‧‧‧第二輻射段之第二端

12‧‧‧饋入部

13‧‧‧匹配部

131‧‧‧匹配元件

132‧‧‧匹配元件

14‧‧‧接地部

141‧‧‧第一接地段

141A‧‧‧第一接地段之第一端

141B‧‧‧第一接地段之第二端

142‧‧‧第二接地段

142A‧‧‧第二接地段之第一端

142B‧‧‧第二接地段之第二端

143‧‧‧第三接地段

2‧‧‧電子裝置

61-63‧‧‧返回損失曲線

71-73‧‧‧返回損失曲線

D1‧‧‧長度方向

D2‧‧‧寬度方向

G1、G2‧‧‧間距

L1-L6‧‧‧長度

W1-W3‧‧‧線寬

[圖1] 為根據本案之迴圈天線之一實施例之示意圖。 [圖2] 為圖1之迴圈天線之一尺寸示意圖。 [圖3] 為根據本案之迴圈天線之一實施例於各操作頻率之返回損失圖。 [圖4A] 為根據本案之迴圈天線之一實施例操作於2.4 GHz之輻射場型圖。 [圖4B] 為根據本案之迴圈天線之一實施例操作於5.8 GHz之輻射場型圖。 [圖5] 為根據本案之迴圈天線之匹配部之一實施例之示意圖。 [圖6] 為圖5所示例之迴圈天線之返回損失圖。 [圖7] 為圖5所示例之迴圈天線之另一返回損失圖。 [圖8] 為根據本案之迴圈天線之另一實施例之示意圖。 [圖9] 為根據本案之迴圈天線之一實施例應用於電子裝置之示意圖。

Claims (10)

1. 一種迴圈天線，包含： 一基板； 一接地部，位於該基板上，該接地部包含： 一第一接地段；及 一第二接地段，垂直於該第一接地段且該第二接地段之第一端連接於該第一接地段之第一端； 一輻射部，位於該基板上，該輻射部包含： 一第一輻射段，連接該第一接地段之第二端並自該第一接地段朝遠離該第一接地段之方向延伸；及 一第二輻射段，連接該第一輻射段且自該第一輻射段朝向該第二接地段之方向延伸； 一匹配部，位於該基板上且位於該第二輻射段鄰近於該第二接地段之一端；及 一饋入部，位於該匹配部與該第二接地段之間，該饋入部用以接收或發射來自於一訊號源之一饋入訊號。
2. 如請求項1所述之迴圈天線，其中該接地部更包含一第三接地段，該第三接地段連接該第一接地段並自該第一接地段朝該第二輻射段之方向延伸，該饋入部位於該第三接地段與該第二輻射段之間。
3. 如請求項1所述之迴圈天線，其中該匹配部包含間隔設置之兩匹配元件。
4. 如請求項3所述之迴圈天線，其中該兩匹配元件分別為一電感元件及一電容元件。
5. 如請求項4所述之迴圈天線，其中該電容元件位於該電感元件與該饋入部之間。
6. 如請求項5所述之迴圈天線，其中該電容元件與該饋入部之間具有一間距。
7. 如請求項5所述之迴圈天線，其中該電感元件的電感值位於4.2 nH至5.3 nH之範圍間，該電容元件的電容值位於0.1 pF至0.3 pF之範圍間。
8. 如請求項5所述之迴圈天線，其中該電感元件與該電容元件之間之間距為1 mm。
9. 如請求項1所述之迴圈天線，其中該匹配部包含一電容元件。
10. 如請求項1所述之迴圈天線，具有一長度方向及一寬度方向，其中該第一接地段於該寬度方向上之線寬及該第一輻射段於該寬度方向上之線寬之總和不超過5 mm。