專利名稱：電容耦合式天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種應(yīng)用在無線通訊的微型天線，尤指一種可設(shè)在具金屬接地 面的電路板的任何邊緣，而不再局限設(shè)于電路板角落處的電容耦合式天線裝置。
背景技術(shù)：
請參考圖7所示，天線裝置為無線通訊裝置的必備文件，一般而言，在無線通訊裝 置的電路板上會形成一具有較大面積的金屬接地面80，在電路板的其中一角落處則額外規(guī) 劃出一凈空區(qū)81，天線82即設(shè)在所述凈空區(qū)81內(nèi)。于凈空區(qū)81內(nèi)不可放置其它金屬器 件，以避免天線82與電路板上其它元件形成干擾而影響天線的收發(fā)特性。然而現(xiàn)今無線通訊裝置在研發(fā)方向上，除了要求尺寸輕薄短小以外，更期望具備 更多功能，如此一來不僅線路設(shè)計的復(fù)雜度大為提高，且使用到的元件數(shù)量亦相對增加，即 使是電路板的角落也可能因設(shè)計需求，而必須設(shè)置天線82以外的電子零件，如此勢必得改 變天線82的原本設(shè)置位置，如此改變可能會造成凈空區(qū)81被迫縮小，電磁干擾問題更明顯 而降低天線82的輻射能力，信號收發(fā)效果因此降低。當電路板上的金屬器件(如電池、LCD 螢?zāi)?、I/O連接器...等)覆蓋住天線82時，不僅會使得所述天線82的頻率特性失調(diào)，同 時，也會對輻射特性產(chǎn)生干擾，造成天線82無法正常操作。由前述說明可知，現(xiàn)有天線被迫局限于電路板的角落處，在實際設(shè)計無線通訊裝 置產(chǎn)品時，不僅限制其它電子零件的擺設(shè)位置，亦有可能干擾天線特性。
發(fā)明內(nèi)容為此，本實用新型的主要目的是提供一種根據(jù)電路化架構(gòu)設(shè)計而成的電容耦合式 天線裝置，是具有可調(diào)整阻抗匹配的機制，所述天線可位于設(shè)有金屬接地面的電路板的任 何邊緣，而不再局限于角落處，兼具較大收發(fā)頻寬以及高輻射效能。為達成前述目的，本實用新型包含有一介質(zhì)基板，其具有上下表面；一金屬接地面，設(shè)置于介質(zhì)基板上表面，所述金屬接地面的邊緣非角落處設(shè)置一 凈空區(qū)；一輻射組件，設(shè)置于金屬接地面上的凈空區(qū)內(nèi)，所述輻射組件是由一微波介質(zhì)基 底、第一金屬片與第二金屬片所構(gòu)成的耦合金屬對及分別位于金屬接地面兩端的二短路部 所組成，其中，金屬接地面與輻射組件以一饋入部相連接。所述輻射組件的一側(cè)為饋入部側(cè)，前述其中一短路部為電流由饋入部饋入后經(jīng)第 一金屬片流入金屬接地面的電流路徑，另一短路部為電流經(jīng)第一金屬片耦合至第二金屬片 的感應(yīng)電流流入金屬接地面的電流路徑。所述第一金屬片與第二金屬片所構(gòu)成的耦合金屬對可等效為一電容，所述電容值 可調(diào)整整體天線的共振頻率。前述與饋入部同側(cè)的短路部，即電流由饋入部饋入后經(jīng)第一金屬片流入金屬接地面的電流路徑，所述電流路徑可等效為一電感，調(diào)整所述電感值可調(diào)整整體天線的阻抗。前述相對于饋入部端的另一短路部，即電流經(jīng)第一金屬片耦合至第二金屬片的感 應(yīng)電流流入金屬接地面的電流路徑，所述電流路徑可等效為一電感，調(diào)整所述電感值可調(diào) 整天線的共振頻率。所述饋入部是通過一訊號饋入組件與所述金屬接地面連接。所述訊號饋入組件為同軸傳輸線、微帶線、共平面波導(dǎo)或SMA接頭。由此，經(jīng)由控制第一金屬片與第二金屬片之間的耦合量而決定所述耦合電容的大 小，并配合適當?shù)墓舱耦l率調(diào)整電感可調(diào)整天線共振頻率。另外，亦可通過變化所述阻抗匹 配調(diào)整電感的大小，而調(diào)整天線的阻抗匹配程度，達成良好的輻射效能。使本發(fā)明的天線裝 置具有較佳的阻抗頻寬特性以及輻射效能。

圖1是本實用新型的等效電路圖；圖2是本實用新型第一實施例的立體圖；圖3是圖2的局部放大圖；圖4是本實用新型電容耦合機制第一實施例的立體圖；圖5是本實用新型電容耦合機制第二實施例的立體圖；圖6是本實用新型電容耦合機制第三實施例的示意圖；圖7是一現(xiàn)有天線設(shè)于一電路板角落的平面示意圖。附圖標記說明100_介質(zhì)基板；101-金屬接地面；102-凈空區(qū)；103-饋入口 ； 110-訊號饋入組件；10-微波介質(zhì)基板；20、20a、20b-第一金屬片；21、21a、21b_第一矩形 部；22、22a、22b-接觸部；23-間隔區(qū)；30、30a、30b_第二金屬片；31-第二矩形部；32-接地 部；41、42_端電極；51、52、53、54-導(dǎo)電柱；60-中隔區(qū)；70-第三金屬片；80-金屬接地面； 81-凈空區(qū)；82-天線；Cl-耦合電容；C2-電容；Ll-阻抗匹配調(diào)整電感；L2-電感；L 3-共 振頻率調(diào)整電感；Rr-輻射電阻。
具體實施方式
請參閱圖1所示，為本實用新型的等效電路，包含有一串聯(lián)回路1、一并聯(lián)共振單 元2、一輻射電阻Rr及一共振頻率調(diào)整電感L3。所述串聯(lián)回路1包含有一耦合電容Cl及一串接在所述耦合電容Cl的接地之間的 阻抗匹配調(diào)整電感Li。所述并聯(lián)共振單元2是由一電感L2及一電容C2并聯(lián)構(gòu)成，所述并聯(lián)共振單元2 進一步并聯(lián)所述輻射電阻Rr與共振頻率調(diào)整電感L3之后再共同連接至耦合電容Cl的其
中一端。請參考圖2、圖3所示，本實用新型是包含有一微波介質(zhì)基板100，是具有上下表面，在其上表面設(shè)置一金屬接地面101，所述 金屬接地面101的側(cè)邊非角落處是形成一凈空區(qū)102及一饋入口 103，其中所述金屬接地面 101及位于側(cè)邊的凈空區(qū)102可等效成為圖1中的并聯(lián)共振單元2 ；一輻射組件，是設(shè)于所述介質(zhì)基板100的凈空區(qū)102內(nèi)，其中所述輻射組件是在一
4微波介質(zhì)基板10上設(shè)置一耦合金屬對及兩短路部所構(gòu)成，輻射組件是電性連接至金屬接 地面101及饋入口 103，其耦合金屬對及兩短路部可等效構(gòu)成圖1所示的耦合電容Cl、阻抗 匹配調(diào)整電感Ll及共振頻率調(diào)整電感L3 ；所述饋入口 103是通過一訊號饋入組件110與金 屬接地面101連接，所述訊號饋入組件110可為同軸傳輸線、微帶線、共平面波導(dǎo)或SMA接 頭。所述微波介質(zhì)基板10上的耦合金屬對可通過多種方式達成，于以下說明中將逐 一介紹數(shù)種實施方式請參考圖4所示，為采用寬邊耦合(Broadside couple)方式實現(xiàn)電容耦合，是在 所述微波介質(zhì)基板10的上、下表面形成有特定圖案的金屬片，再在微波介質(zhì)基板10中設(shè)有 連接上、下表面金屬片的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中所述微波介質(zhì)基板10的一側(cè)是作為一饋入部側(cè)，而上表面形成有一第一金屬片 20，所述第一金屬片20包含一約覆蓋在微波介質(zhì)基板10上表面中段的第一矩形部21，由第 一矩形部21其中一側(cè)邊是向微波介質(zhì)基板10同側(cè)的兩角落延伸兩接觸部22，兩接觸部22 之間維持有一未受第一金屬片20覆蓋之間隔區(qū)23 ；所述微波介質(zhì)基板10下表面形成有一第二金屬片30，所述第二金屬片30包含一 約覆蓋在微波介質(zhì)基板10下表面中段的第二矩形部31，所述第二矩形部31以相對于接觸 部22的其中一邊是朝微波介質(zhì)基板10其中一角落延伸一接地部32，所述接地部32的延伸 方向是與接觸部22的延伸方向相反且電性連接至金屬接地面101 ；在所述微波介質(zhì)基板10的下表面的兩側(cè)進一步形成有一對端電極41、42，分別作 為一饋入接點及一導(dǎo)電接點，所述對端電極41、42是形成在微波介質(zhì)基板10同側(cè)的兩角落 處，分別對應(yīng)第一金屬片20的兩接觸部22，其中一端電極41是與介質(zhì)基板100上的饋入口 103電性連接，另一端電極42是與金屬接地面101連接；前述兩接觸部22與所述對端電極41、42是以導(dǎo)電結(jié)構(gòu)構(gòu)成電性連接，例如在本實 施例中是以埋設(shè)在微波介質(zhì)基板10內(nèi)的兩導(dǎo)電柱51、52分別連接接觸部22與端電極41、 42 ；除了使用導(dǎo)電柱51、52之外，亦可在微波介質(zhì)基板10側(cè)邊形成側(cè)面電極來達成電連接 目的。當電流由饋入口 103饋入后，經(jīng)由導(dǎo)電柱51流經(jīng)第一金屬片20，并與第二金屬片 30等效構(gòu)成耦合電容Cl ；所述輻射組件的兩端是分別形成短路部，其中一短路部是輻射組 件的饋入部側(cè)與第一金屬片20相連的電流路徑，即第一金屬片20上的電流流經(jīng)導(dǎo)電柱52 而至金屬接地面101，如路線A所示，此段路線可等效為所述阻抗匹配調(diào)整電感Li。另一短 路部是位于饋入部的相對側(cè)，即電流經(jīng)第一金屬片20耦合至第二金屬片30的感應(yīng)電流流 入金屬接地面101的電流路徑，可等效為所述共振頻率調(diào)整電感L3。故可經(jīng)由控制第一金屬片20與第二金屬片30之間的耦合量而決定耦合電容Cl 的大小，并配合適當?shù)墓舱耦l率調(diào)整電感L3而調(diào)整天線共振頻率。另外，亦可通過調(diào)整路 線A的長度以變化所述阻抗匹配調(diào)整電感Ll的大小，進而調(diào)整天線的阻抗匹配程度，達成 良好的輻射效能。請參考附件一，為本實用新型返回損失的特性曲線；附件二 四是本實用 新型X-Y、Y-Z及X-Z平面的水平極化分量H、垂直極化分量(V)的特性曲線圖。請參考附件五所示，當變換所述阻抗匹配調(diào)整電感Ll的大小時，天線阻抗亦隨的 改變，其中附件五(A)、(B)、(C)三圖是分別表示所述阻抗匹配電感L2最大、次之、最小改變時的史密斯圖。請參考附件六所示，當變換所述共振頻率調(diào)整電感L3的大小時，天線的共振頻率 可獲得改變，其中附件六㈧、⑶、(C)三圖是分別表示所述共振頻率電感L3最大、次之、最 小改變時的返回損失特性。如圖5示，是本實用新型電容耦合機制第二實施例的立體圖，其采用邊緣耦合 (Edge couple)方式，與第一實例的差異在于所述第一金屬片20a及第二金屬片30a皆是 形成在微波介質(zhì)基板10的上表面，但是第二金屬片30a是與第一金屬片20a之間形成有一 中隔區(qū)60。微波介質(zhì)基板10下表面則是在四個角落分別形成端電極41、42，其中一端電極 41是作為一饋入接點以與饋入部103連接。第一金屬片20a同樣維持有第一矩形部21a及兩接觸部22a，兩接觸部22a之間具 有一間隔區(qū)23 ；第二金屬片30a是完全為矩形，延伸覆蓋至微波介質(zhì)基板10的另一側(cè)。在 微波介質(zhì)基板10的四個角落是形成有導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，例如第二實施例中便是在四個角落形成 有四個導(dǎo)電柱51 54，除了使用導(dǎo)電柱，亦可使用側(cè)面電極來達成電性連接目的。所述第一金屬片20a及第二金屬片30a之間是等效構(gòu)成耦合電容Cl ；圖中所示路 徑B是等效構(gòu)成阻抗匹配調(diào)整電感Li，所述路徑B代表第一金屬片20a上的電流亦流經(jīng)導(dǎo) 電柱52而至金屬接地面101 ；同樣的，如路徑C所示，電流耦合至第二金屬片30a并經(jīng)由導(dǎo) 電柱54而連接至金屬接地面101的路徑可等效為所述共振頻率調(diào)整電感L3。請參考圖6所示，是本實用新型電容耦合機制的第三實施例，同時采用前述邊緣 耦合及寬邊耦合兩種作法，相較于第二實施例是增加一第三金屬片70，所述第三金屬片70 是形成于微波介質(zhì)基板10內(nèi)部，所述第三金屬片70呈矩形，是由第二金屬片30b朝第一金 屬片20b的方向延伸，且其面積大于所述第一金屬片20b及第二金屬片30b。圖中所示的傳 導(dǎo)路徑D是等效構(gòu)成阻抗匹配調(diào)整電感Ll ；等效耦合電容Cl則由第一金屬片20b及第二 金屬片30b之間的耦合關(guān)系加上第一金屬片20b與第三金屬片70之間的耦合關(guān)系等效構(gòu) 成，如路徑E所示；而圖中的路徑F是等效構(gòu)成共振頻率調(diào)整電感L3。綜上所述，本實用新型的天線裝置可依據(jù)需求調(diào)整等效電感、電容等參數(shù)，使天線 具有阻抗匹配與頻率調(diào)節(jié)功能，所述天線裝置可位于設(shè)有金屬接地面的介質(zhì)基板的任何邊 緣，而不再局限于角落處，兼具較大收發(fā)頻寬以及高輻射效能。以上說明對本實用新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 理解，在不脫離以下所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改，變化， 或等效，但都將落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種電容耦合式天線裝置，其特征在于，其包含一介質(zhì)基板，其具有上下表面；一金屬接地面，設(shè)置于所述介質(zhì)基板上表面，所述金屬接地面的邊緣非角落處設(shè)置一凈空區(qū)；一輻射組件，設(shè)置于所述金屬接地面上的凈空區(qū)內(nèi)，所述輻射組件是由一微波介質(zhì)基底、第一金屬片與第二金屬片所構(gòu)成的耦合金屬對及分別位于所述金屬接地面兩端的二短路部所組成，其中，所述金屬接地面與所述輻射組件以一饋入部相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容耦合式天線裝置，其特征在于，所述輻射組件的一側(cè)為 饋入部側(cè)，前述其中一短路部為電流由饋入部饋入后經(jīng)所述第一金屬片流入所述金屬接地 面的電流路徑，另一短路部為電流經(jīng)所述第一金屬片耦合至所述第二金屬片的感應(yīng)電流流 入所述金屬接地面的電流路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容耦合式天線裝置，其特征在于，所述第一金屬片與所述 第二金屬片所構(gòu)成的耦合金屬對等效為一電容，所述電容值可調(diào)整整體天線的共振頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容耦合式天線裝置，其特征在于，位于所述饋入部側(cè)的短 路部，即電流由饋入部饋入后經(jīng)第一金屬片流入金屬接地面的電流路徑，所述電流路徑等 效為一電感，調(diào)整所述電感值可調(diào)整整體天線的阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容耦合式天線裝置，其特征在于，相對于饋入部側(cè)的另一 短路部，即電流經(jīng)第一金屬片耦合至第二金屬片的感應(yīng)電流流入金屬接地面的電流路徑， 所述電流路徑等效為一電感，調(diào)整所述電感值可調(diào)整天線的共振頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容耦合式天線裝置，其特征在于，所述饋入部是通過一訊 號饋入組件與所述金屬接地面連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電容耦合式天線裝置，其特征在于，所述訊號饋入組件為同 軸傳輸線、微帶線、共平面波導(dǎo)或SMA接頭。
專利摘要本實用新型是一種電容耦合式天線裝置，是在一介質(zhì)基板上設(shè)有一金屬接地面及一凈空區(qū)，所述凈空區(qū)位在介質(zhì)基板的邊緣非角落處且凈空區(qū)內(nèi)設(shè)有一輻射組件，所述輻射組件包含一耦合金屬對與兩設(shè)置于輻射組件兩端的短路部，兩短路部與金屬接地面電氣相連，金屬接地面與輻射組件以一饋入部相連接，耦合金屬對與兩短路部等效構(gòu)成一耦合電容、一阻抗匹配調(diào)整電感及一共振頻率調(diào)整電感；通過調(diào)整所述耦合電容的大小，并配合適當?shù)墓舱耦l率調(diào)整電感是可決定天線共振頻率，亦可通過改變所述阻抗匹配調(diào)整電感的大小而調(diào)整天線的阻抗匹配程度，使本實用新型具有較佳的阻抗頻寬特性以及輻射效能。
文檔編號H01Q13/08GK201623261SQ20102000214
公開日2010年11月3日 申請日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者林原志, 羅中宏, 蔡謹隆 申請人:華新科技股份有限公司