TWI449265B - 平面天線與手持裝置 - Google Patents

Description

平面天線與手持裝置

本發明是有關於一種平面天線，且特別是有關於一種手持裝置的平面天線。

多輸入多輸出(Multi-input Multi-output，MIMO)是一種用來描述多個天線間，無線通訊訊號彼此溝通的方式。簡單地說，MIMO指在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，訊號透過發射端和接收端的多個天線傳送和接收，從而改善每個用戶的服務品質。MIMO技術對於傳統的單天線系統而言，能提高頻譜利用率，使系統能在有限的無線頻寬傳輸更高速率的資料。

圖1是習知的一種採用MIMO的手持裝置之示意圖。圖2是圖1的平面天線的訊號品質的示意圖。請合併參照圖1與圖2，手持裝置100採用了平面天線110、120。平面天線110具有饋入點F110與接地點G110。平面天線120具有饋入點F120與接地點G120。由於平面天線110、120的操作頻率近似，因此收發於平面天線110、120的訊號容易互相干擾。即便將平面天線110、120分別配置在手持裝置100的兩側，其干擾情形仍相當嚴重(如圖2所示)。在圖2中，曲線131表示平面天線110的收發品質，曲線132表示平面天線120的收發品質，曲線133表示訊號干擾的情形。

五般來說，平面天線通常需要淨空區域。若將兩平面天線分別配置在手持裝置的兩側，兩平面天線所需的總淨空區域也會變大，不利手持裝置的元件佈局。況且，手持裝置不一定有空間同時容許兩個平面天線分別配置在手持裝置的兩側。兩平面天線之間的距離愈靠近，訊號干擾的問題會更加地嚴重。不僅如此，當手持裝置採用三個或三個以上的天線時，訊號干擾的問題也會更加嚴重。

本發明提供一種平面天線，可提升無線訊號的收發品質。

本發明提供一種手持裝置，將兩支天線整合為一支天線，可降低天線的雜訊干擾。

本發明提出一種平面天線，其包括連接部、第一天線部與第二天線部。第一天線部具有第一饋入點與第一接地點。第一天線部的第一端連接上述連接部的第一端。第一饋入點位於第一天線部的第一端與第二端之間。第一接地點位於第一饋入點與第一天線部的第一端之間。第二天線部具有第二饋入點與第二接地點。第二天線部的第一端連接上述連接部的第二端。第二饋入點位於第二天線部的第一端與第二端之間。第二接地點位於第二饋入點與第一天線部的第一端之間。

在本發明的一實施例中，連接部具有一寬度。連接部的阻抗與其寬度成正相關。在另一實施例中，連接部具有一長度。連接部的阻抗與其長度成負相關。

在本發明的一實施例中，第一天線部包括輻射部與延伸部。延伸部從輻射部向外延伸。第一饋入點與第一接地點配置在延伸部。第一天線部的中心頻率依據第一饋入點與第一接地點之間的距離而決定。

在本發明的一實施例中，第二天線部包括輻射部、第一延伸部與第二延伸部。第一延伸部與第二延伸部分別從輻射部向外延伸。第二饋入點與第二接地點分別配置在第一延伸部與二延伸部。第二天線部的中心頻率依據第二饋入點與第二接地點之間的訊號路徑長度而決定。

在本發明的一實施例中，第一天線部包括第一輻射部。第二天線部包括第二輻射部。第一天線部的頻率依據第一輻射部的長度而決定。第二天線部的頻率依據第二輻射部的長度而決定。第一天線部的頻率與第二天線的頻率實質上呈一倍頻關係。

在本發明的一實施例中，連接部、第一天線部與第二天線部由可撓性導電材料組成。平面天線撓曲配置於固定裝置而呈現一立體結構。

從另一角度來看，本發明提出一種手持裝置，其包括平面天線與系統接地面。平面天線具有第一饋入點、第一接地點、第二饋入點與第二接地點。第一接地點與第二接地點位於第一饋入點與第二饋入點之間。系統接地面電性連接第一饋入點、第一接地點、第二饋入點與第二接地點。

基於上述，本發明將二支天線整合為一支平面天線。此平面天線具有二個饋入點與二個接地點，上述接地點位於饋入點之間。如此一來不但能降低天線之間的干擾，還能改善天線的空間配置。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

習知採用MIMO的手持裝置有訊號干擾與平面天線不易配置的問題。

反觀，本發明的實施例將兩支平面天線整合為一支平面天線，不但可以降低平面天線的總淨空區，還可降低平面天線互相干擾的問題。下面將參考附圖詳細闡述本發明的實施例，附圖舉例說明了本發明的示範實施例，其中相同標號指示同樣或相似的元件。

圖3是依照本發明的第一實施例的一種兩支平面天線的示意圖。天線部20包括輻射部201與延伸部202。延伸部202從輻射部201向外延伸。延伸部202具有饋入點F1與接地點G1。天線部30包括輻射部301與延伸部302。延伸部302從輻射部301向外延伸。延伸部302具有饋入點F2與接地點G2。當天線部20、30應用至具有無線通訊功能的手持裝置(未繪示)時，饋入點F1與F2可分別連接至系統接地面(未繪示)的饋入端。接地點G1與G2可分別連接至系統接地面的接地端。手持裝置即可實施MIMO技術。上述手持裝置例如是智慧型手機、個人數位助理、衛星導航裝置、智慧電子書、筆記型電腦…等。

在圖3中，天線部20與天線部30的配置位置愈靠近，天線部，訊號干擾的問題會愈嚴重。有鑑於此，本實施例利用連接部將天線部20與天線部30整合在一起，不但能改善天線佈局的問題，還可有效改善天線之間的訊號干擾。

圖4是依照本發明的第一實施例的一種平面天線的示意圖。請合併參照圖3與圖4，平面天線11與雙平面天線10相類似。不同之處在於，平面天線11更包括連接部40。連接部40連接於天線部20與天線部30之間，並可使接地點G1、G2位於饋入點F1、F2之間。

平面天線11整合了MIMO功能，具有兩個饋入點與兩個接地點。饋入點F1與接地點G1可視為天線部20的訊號輸出入端點。饋入點F2與接地點G2可視為天線部30的訊號輸出入端點。換言之，手持裝置可透過天線部20及/或天線部30進行無線通訊。

需注意的是，連接部40為導體，其連接於天線部20、30之間，亦可改變天線部20與30之間的阻抗。換言之，熟習本領域技術者可依其需求採用不同阻抗的連接部40，藉以實現阻抗匹配的效果。如此一來可改善天線之間的訊號干擾。另外，天線部20與30整合在一起，也可減少天線部20、30分開配置所需的總淨空區。

雖然上述實施例中已經對手持裝置與平面天線描繪出了一個可能的型態，但所屬技術領域中具有通常知識者應當知道，各廠商對於手持裝置與平面天線的設計都不一樣，因此本發明的應用當不限制於此種可能的型態。換言之，只要是平面天線具有至少二個饋入點與至少二個接地點，且上述接地點位於上述饋入點之間，就已經是符合了本發明的精神所在。以下再舉幾個實施方式以便本領域具有通常知識者能夠更進一步的了解本發明的精神，並實施本發明。

熟習本領域技術者應當知道，圖4的平面天線圖案、饋入點與接地點的配置位置皆僅是一種選擇實施例，本領域技術者可依其需求改變平面天線圖案、饋入點與接地點的配置位置。

舉例來說，熟習本領域技術者可藉由改變輻射部201的長度，藉以改變天線部20的操作頻率。同理，也可藉由改變輻射部301的長度，藉以改變天線部30的操作頻率。

熟習本領域技術者可藉由改變饋入點F1與接地點G1之間的距離，藉以改變天線部20的中心頻率的落點。同理，也可藉由改變饋入點F2與接地點G2之間的距離，藉以改變天線部30的中心頻率的落點。

上述圖4的連接部40的圖案亦僅是一種選擇實施例，熟習本領域技術者可依其需求改變連接部40的圖案，藉以改變連接部40的阻抗。舉例來說，圖5是依照本發明的第二實施例的一種平面天線的示意圖。圖5的平面天線12與圖4的平面天線11相類似。不同之處在於，圖5的連接部41的寬度大於圖4的連接部40的寬度。如此一來，圖5中，天線部20、30之間的阻抗可降低。也就是說，連接部的阻抗與其寬度成正相關。

又例如，圖6是依照本發明的第三實施例的一種平面天線的示意圖。圖6的平面天線13與圖4的平面天線11相類似。不同之處在於，圖6的連接部42的長度小於圖4的連接部40的長度。如此一來，圖6中，天線部20、30之間的阻抗也可降低。也就是說，連接部的阻抗與其長度成負相關。

上述圖4中，饋入點F2與接地點G2雖配置於同一個延伸部302，但其僅是一種選擇實施例，本發明不限於此。在其他實施例中，饋入點F2與接地點G2也可配置於不同的延伸部。舉例來說，圖7是依照本發明的第四實施例的一種平面天線的示意圖。圖7的平面天線14與圖4的平面天線11相類似。不同之處在於，圖7的天線部31包括了輻射部301與延伸部311、312。在本實施例中，饋入點F2與接地點G2分別配置於延伸部311與312，可增加饋入點F2與接地點G2之間的訊號傳遞路徑。如此亦可改變天線部31的中心頻率的落點。

本領域技術者亦可依其需求改變輻射部的長度。舉例來說，圖8是依照本發明的第五實施例的一種平面天線的示意圖。圖8的平面天線15與圖4的平面天線11相類似。在圖8中，天線部21包括輻射部211與延伸部202。天線部30包括輻射部301與延伸部302。請注意，輻射部的長度會影響天線部的操作頻率。據此，在本實施例中，輻射部211的長度設計成不同於輻射部301的長度，藉以使天線部21的頻率與天線部30的頻率大致上成倍頻關係。舉例來說，天線部21的頻率大致上是天線部30的二倍頻。如此一來，當天線部21操作在單倍頻，而天線部30操作在二倍頻時，彼此間之訊號干擾情況也不會太嚴重。

本領域技術者亦可依其需求改變輻射部的圖案，藉以改善天線的輻射場型、收發品質或訊號干擾問題。舉例來說，圖9是依照本發明的第六實施例的一種平面天線的示意圖。圖9的平面天線16與圖4的平面天線11相類似。在圖9中，天線部20包括輻射部201與延伸部202。天線部32包括輻射部321與延伸部302。輻射部201的第一端連接連接部40。輻射部321的第一端連接連接部40。本領域技術者應當知道，輻射部201的第二端會影響天線部20的輻射場型。同理，輻射部321的第二端也會影響天線部32的輻射場型。本實施例藉由改變輻射部321的圖案，使輻射部321的第二端指向與輻射部201的第二端的相同方向。如此可改善天線的輻射場型、收發品質或訊號干擾問題。

又例如，圖10是依照本發明的第七實施例的一種平面天線的示意圖。在圖10中，平面天線17的天線部33包括輻射部331與延伸部332、333。請注意，在本實施例中，輻射部331可依據手持裝置中的空間、訊號品質改良...等理由而設計為不規則形狀。同理，可類推至輻射部221。

由於平面天線17是由可撓性導電材料組成，因此平面天線17具撓曲特性。平面天線17可撓曲配置於一固定裝置(例如是天線載體、手持裝置之殼體、手持裝置內任一組件或模組之上)而呈現一立體結構。舉例來說，圖11是依照本發明的第七實施例的一種平面天線的正反兩面配置示意圖。請合併參照圖10與圖11，在本實施例中，固定裝置以基架50為例進行說明，其中基架50具有穿孔60。平面天線17可穿過穿孔60，藉以使天線部22與天線部33的一部分配置在基架50的第一面，天線部33的另一部份配置在基架50的另一面。如此一來可使平面天線17呈現一立體結構。當然在其他實施例中，本領域技術者也可利用其他不同的固定裝置使平面天線17呈現不同的立體結構。

圖12是圖10的平面天線的訊號品質的示意圖。請合併參照圖2與圖12。在圖12中，曲線501表示天線部22的收發品質；曲線502表示天線部33的收發品質，其中天線部33可具有兩個以上的諧振頻率(例如1G~1.2G及2.5G～2.7G)，於適當調整下，可令第二諧振之中心頻率落於天線部22之相同操作頻帶範圍內；曲線503表示訊號干擾的情形。從圖12中，可看出頻帶2.5G～2.7G的訊號干擾問題明顯獲得改善。圖12相較於圖4，圖12的收發品質明顯獲得改善。

本領域技術者可將本說明書所提的平面天線應用於各採用MIMO技術的無線通訊系統，例如WIMAX、GPS、3G...等。此外，本領域技術者也可利用匹配電路來微調平面天線中各天線部的頻率。

綜上所述，本發明將兩支天線整合為一支具有至少二個饋入點與接地點的平面天線，其中上述接地點位於上述饋入點之間。如此不但可使平面天線的佈局更具彈性，還可改善訊號干擾的問題。另外本發明的實施例還具有下列功效：

1.　藉由改變連接部的形狀，可改變連接部的阻抗，藉以達成阻抗匹配的功效。

2.　藉由改變接地點與饋入點之間的訊號傳遞路徑，可改變天線的中心頻率的落點。

3.　藉由改變天線輻射體的長度可改變天線的操作頻率。

4.　平面天線中兩天線採用不同長度的輻射體。兩天線操作在不同的倍頻，使其可操作的頻率落於同一頻帶。如此可改善訊號干擾的問題。

5.　平面天線撓區固定於固定裝置，可使平面天線呈現立體結構。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100．．．手持裝置

10．．．雙平面天線

11～17、110、120．．．平面天線

20～22、30～33．．．天線部

40～43．．．連接部

50．．．基架

60．．．穿孔

131～133、501～503．．．曲線

201、211、221、301、321、331．．．輻射部

202、222、302、311、312、332、333．．．延伸部

F1、F2、F110、F120．．．饋入點

G1、G2、G110、G120．．．接地點

圖1是習知的一種採用MIMO的手持裝置之示意圖。

圖2是圖1的平面天線的訊號品質的示意圖。

圖3是依照本發明的第一實施例的一種兩支平面天線的示意圖。

圖4是依照本發明的第一實施例的一種平面天線的示意圖。

圖5是依照本發明的第二實施例的一種平面天線的示意圖。

圖6是依照本發明的第三實施例的一種平面天線的示意圖。

圖7是依照本發明的第四實施例的一種平面天線的示意圖。

圖8是依照本發明的第五實施例的一種平面天線的示意圖。

圖9是依照本發明的第六實施例的一種平面天線的示意圖。

圖10是依照本發明的第七實施例的一種平面天線的示意圖。

圖11是依照本發明的第七實施例的一種平面天線的正反兩面配置示意圖。

圖12是圖10的平面天線的訊號品質的示意圖。

17．．．平面天線

22、33．．．天線部

43．．．連接部

221、331．．．輻射部

222、332、333．．．延伸部

F1、F2．．．饋入點

G1、G2．．．接地點

Claims (7)

1. 一種平面天線，包括：一連接部，具有一長度；一第一天線部，具有一第一饋入點與一第一接地點，該第一天線部的第一端連接該連接部的第一端，該第一饋入點位於該第一天線部的第一端與第二端之間，該第一接地點位於該第一饋入點與該第一天線部的第一端之間；以及一第二天線部，具有一第二饋入點與一第二接地點，該第二天線部的第一端連接該連接部的第二端，該第二饋入點位於該第二天線部的第一端與第二端之間，該第二接地點位於該第二饋入點與該第一天線部的該第一端之間，其中該第一天線部包括一第一輻射部，該第二天線部包括一第二輻射部，該第一天線部的頻率依據該第一輻射部的長度而決定，該第二天線部的頻率依據該第二輻射部的長度而決定，該第一天線部的頻率與該第二天線的頻率實質上呈一倍頻關係。
2. 如申請專利範圍第1項所述的平面天線，其中該連接部具有一寬度，該連接部的阻抗與該寬度成正相關，其中該寬度之延伸方向垂直於該連接部的該長度之延伸方向。
3. 如申請專利範圍第1項所述的平面天線，其中該連接部的阻抗與該長度成負相關，該連接部的該長度是該連接部的第一端以及該連接部的第二端之間的距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述的平面天線，其中該第一天線部包括該第一輻射部與一延伸部，該延伸部從該第一輻射部向外延伸，該第一饋入點與該第一接地點配置在該延伸部，該第一天線部的一中心頻率依據該第一饋入點與該第一接地點之間的一距離而決定。
5. 如申請專利範圍第1項所述的平面天線，其中該第二天線部包括該第二輻射部、一第一延伸部與一第二延伸部，該第一延伸部與該第二延伸部分別從該第二輻射部向外延伸，該第二饋入點與該第二接地點分別配置在該第一延伸部與該第二延伸部，該第二天線部的一中心頻率依據該第二饋入點與該第二接地點之間的一訊號路徑長度而決定。
6. 如申請專利範圍第1項所述的平面天線，其中該連接部、該第一天線部與該第二天線部由可撓性導電材料組成，該平面天線撓曲配置於一固定裝置而呈現一立體結構。
7. 一種手持裝置，包括：一平面天線，具有一連接部、一第一天線部與第二天線部，其中該第一天線部具有一第一饋入點與一第一接地點，該第二天線部具有一第二饋入點與一第二接地點，該第一接地點與該第二接地點位於該第一饋入點與該第二饋入點之間；以及一系統接地面，電性連接該第一饋入點、該第一接地點、該第二饋入點與該第二接地點，其中該第一天線部包括一第一輻射部，該第二天線部 包括一第二輻射部，該第一天線部的頻率依據該第一輻射部的長度而決定，該第二天線部的頻率依據該第二輻射部的長度而決定，該第一天線部的頻率與該第二天線的頻率實質上呈一倍頻關係。