CN103311671B - 可调式槽孔天线 - Google Patents

Abstract

一种可调式槽孔天线，包括：基板、接地面、调整电路部，以及馈入件。基板具有第一表面和一第二表面。接地面设置于基板的第一表面，并具有单极槽孔、第一金属部，以及第二金属部。单极槽孔部分地分隔开第一金属部和第二金属部。单极槽孔具有开口端和封闭端。调整电路部跨过单极槽孔的开口端，并耦接在接地面的第一金属部和第二金属部之间。调整电路包括开路路径和至少一电容器。馈入件设置于基板的第二表面，并跨过单极槽孔。调整电路部根据控制信号在开路路径和电容器之间进行切换。本发明的可调式槽孔天线可涵盖LTE700频带、不会额外占据***电路板的空间并且调整电路部的控制方式相当简单。

Description

可调式槽孔天线

技术领域

本发明涉及一种可调式槽孔天线，尤其涉及根据可涵盖多重频带的可调式槽孔天线。

背景技术

为了有效地增加移动上网的数据上传和下载速度，下一代的4G通信***，也就是所谓的长期演进通信技术(LTE，Long Term Evolution)正在快速发展及商业化当中。为了顺应4G LTE通信***的发展，在手持式装置(例如：手机、平板电脑)中的天线的数目以及天线能够涵盖的频宽都必须增加。由于目前的手持式装置须要向轻薄化发展，天线所能够设计的空间将被压缩。

未来手持式装置天线操作频宽除了要相容原本的2G/3G通信频带之外，还要能够涵盖新增加的LTE操作频带，其中又以涵盖低频LTE700频带最为困难。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供一种可调式槽孔天线，包括：一基板，具有一第一表面和一第二表面；一接地面，设置于该基板的该第一表面，并具有一单极槽孔、一第一金属部，以及一第二金属部，其中该单极槽孔部分地分隔开该第一金属部和该第二金属部，而该单极槽孔具有一开口端和一封闭端；一调整电路部，跨过该单极槽孔的该开口端，并耦接在该接地面的该第一金属部和该第二金属部之间，且包括一开路路径和至少一电容器；以及一馈入件，设置于该基板的该第二表面，并跨过该单极槽孔，其中，该调整电路部根据一控制信号在该开路路径和该电容器之间进行切换。

本发明的可调式槽孔天线至少具有下列优点：(1)在不增加天线尺寸的情况下，仅须控制调整电路部即可涵盖LTE700频带；(2)调整电路部位于单极槽孔的开口端，不会额外占据***电路板(基板)的空间；以及(3)调整电路部的控制方式相当简单。

附图说明

图1显示根据本发明一实施例所述的可调式槽孔天线的示意图；

图2显示根据本发明另一实施例所述的可调式槽孔天线的示意图；

图3显示根据本发明另一实施例所述的调整电路部的示意图；

图4显示根据本发明一实施例所述的调整电路部耦接至其他元件的示意图；

图5显示根据本发明一实施例所述的可调式槽孔天线的返回损失图；

图6显示根据本发明一实施例所述的可调式槽孔天线的辐射效率图。

其中，附图标记说明如下：

100～可调式槽孔天线；

110～基板；

120～接地面；

121、122～金属部；

127～边缘；

130～单极槽孔；

131～开口端；

132～封闭端；

150～调整电路部；

160～馈入件；

190～信号源；

270～接地支路；

280～连接件；

410～检测器；

420～处理器；

C1、C2、…、CN～电容器；

CC1、CC2、CC3、CC4～曲线；

E1、E2～表面；

FB1、FB2～频带；

H1～距离；

PAO～开路路径；

SC～控制信号；

SE～电磁信号；

W1、W2～宽度。

具体实施方式

图1显示根据本发明一实施例所述的可调式槽孔天线100的示意图。可调式槽孔天线100可以设置于一移动装置之内，例如：手机、平板电脑、或是笔记本电脑。如图1所示，可调式槽孔天线100包括：一基板110、一接地面120、一调整电路部150，以及一馈入件160。基板110可以是FR4基板，并具有相对的表面E1、E2。接地面120和馈入件160可以用金属制成，例如：银或铜。

接地面120设置于基板110的表面E1，并具有一单极槽孔130和二金属部121、122。单极槽孔130部分地分隔开金属部121和金属部122。单极槽孔130具有一开口端131和一封闭端132，其中单极槽孔130的开口端131邻接于接地面120的一边缘127处。馈入件160设置于基板110的表面E2，并跨过单极槽孔130。馈入件160的一端可电性耦接至一信号源190，用以激发可调式槽孔天线100。在本实施例中，馈入件160大致为一L字形。在其他实施例中，馈入件160也可以是其他形状，例如：I字形或T字形。

调整电路部150跨过单极槽孔130的开口端131，并电性耦接在接地面120的金属部121和金属部122之间。为了容纳调整电路部150，单极槽孔130的开口端131的宽度W1可以大于封闭端132的宽度W2。在另一实施例中，开口端131的宽度W1也可设计为等于封闭端132的宽度W2。调整电路部150包括一开路路径PAO和至少一电容器C1。在本发明优选实施例中，调整电路部150根据一控制信号SC在开路路径PAO和电容器C1之间进行切换。控制信号SC可根据一使用者输入而产生。换言之，使用者可控制调整电路部150以使可调式槽孔天线100操作于所需的频带。由于调整电路部150大致位于单极槽孔130的开口端131，它将不会额外占据基板110的空间。

图2显示根据本发明另一实施例所述的可调式槽孔天线200的示意图。可调式槽孔天线200和图1所示的可调式槽孔天线100相似，而差异仅为可调式槽孔天线200还包括一接地支路270和一连接件280。相似地，接地支路270和连接件280也可用金属制成，例如：银或铜。接地支路270电性耦接至接地面120，并大致和接地面120平行。连接件280电性耦接于接地面120和接地支路270之间，并大致垂直于接地面120和接地支路270。在一实施例中，接地支路270大致为一J字形。接地支路270用以调整可调式槽孔天线200的阻抗匹配，它也可以是其他形状，例如：I字形或是L字形。

图3显示根据本发明另一实施例所述的调整电路部150的示意图。如图3所示，调整电路部150可包括一开路路径PAO和多个电容器C1、C2、…、CN。调整电路部150根据控制信号SC，选择开路路径PAO或是多个电容器C1、C2、…、CN之一。电容器C1、C2、…、CN可以具有不同的电容值，以使可调式槽孔天线100操作于多重频带。在本发明一实施例中，电容器C1的电容值可以是0.5pF或0.7pF。在本发明优选实施例中，电容器C1、C2、…、CN可以是晶片电容器(Chip Capacitor)。

图4显示根据本发明一实施例所述的调整电路部150耦接至其他元件的示意图。如图4所示，调整电路部150可以电性耦接至一处理器420，并接收处理器420产生的控制信号SC。在本实施例中，处理器420经由检测器410接收附近的一电磁信号SE，再根据电磁信号SE产生控制信号SC。例如，处理器420可控制调整电路部150，以使可调式槽孔天线的操作频带包括电磁信号SE的频率在内。

图5显示根据本发明一实施例所述的可调式槽孔天线的返回损失(Return Loss)图，其中纵轴代表返回损失(单位：dB)，而横轴代表操作频率(MHz)。曲线CC1代表当调整电路部150切换至电容器C1时，可调式槽孔天线的返回损失；而曲线CC2代表当调整电路部150切换至开路路径PAO时，可调式槽孔天线的返回损失。如图5所示，若调整电路部150切换至电容器C1，则可调式槽孔天线涵盖频带FB1；而若调整电路部150切换至开路路径PAO，则可调式槽孔天线涵盖另一频带FB2。在本发明优选实施例中，频带FB1约介于700MHz和800MHz之间，而频带FB2约介于824MHz和960MHz之间。在其他实施例中，频带FB1还可包括一高频频带，其约介于1710MHz和2170MHz之间。因此，经由控制调整电路部150，本发明的可调式槽孔天线总共可涵盖LTE700、GSM850/900，以及GSM1800/1900/Band I等多重频带。

图6显示根据本发明一实施例所述的可调式槽孔天线的辐射效率(RadiationEfficiency)图，其中纵轴代表辐射效率(％)，而横轴代表操作频率(MHz)。曲线CC3代表可调式槽孔天线在频带FB1内的辐射效率；而曲线CC4代表可调式槽孔天线在频带FB2内的辐射效率。如图6所示，当调整电路部150切换至电容器C1时，辐射效率约介于25％和35％之间；而当调整电路部150切换至开路路径PAO时，辐射效率约介于71％和80％之间。由于电容器C1通常具有寄生的电阻，将造成频带FB1内的辐射效率较低。

本发明的元件尺寸可以如下所述：基板110的厚度约为0.8mm，而介电常数约为4.3；接地面120的长度约为110mm，宽度约为60mm；单极槽孔130的开口端131的宽度W1约为8mm；单极槽孔130的封闭端132的宽度W2约为4mm；单极槽孔130的长度约为39mm；接地支路270和接地面120之间的距离H1约为5mm；和接地支路270和连接件280的总长度约为80mm。值得注意的是，以上元件尺寸均可根据所需频带进行调整，而不限于上述数值。

本发明的可调式槽孔天线至少具有下列优点：(1)在不增加天线尺寸的情况下，仅须控制调整电路部即可涵盖LTE700频带；(2)调整电路部位于单极槽孔的开口端，不会额外占据***电路板(基板)的空间；以及(3)调整电路部的控制方式相当简单。

本发明虽以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种可调式槽孔天线，包括：

一基板，具有一第一表面和一第二表面；

一接地面，设置于该基板的该第一表面，并具有一单极槽孔、一第一金属部，以及一第二金属部，其中该单极槽孔部分地分隔开该第一金属部和该第二金属部，而该单极槽孔具有一开口端和一封闭端；

一调整电路部，跨过该单极槽孔的该开口端，并耦接在该接地面的该第一金属部和该第二金属部之间，且包括一开路路径和至少一电容器，该调整电路部位于该单极槽孔的开口端，不会额外占据该基板的空间；以及

一馈入件，设置于该基板的该第二表面，并跨过该单极槽孔；

其中，该调整电路部根据一控制信号在该开路路径和该电容器之间进行切换；

所述的可调式槽孔天线，还包括：

一接地支路，耦接于该接地面，并大致和该接地面平行；以及

一连接件，耦接于该接地面和该接地支路之间，并大致垂直于该接地面和该接地支路；

其中该接地支路大致为一J字形；

该接地支路包括一较长支路和一较短支路，该较长支路和该较短支路大致平行且互相连接以形成该J字形，从而调整该可调式槽孔天线的阻抗匹配。

2.如权利要求1所述的可调式槽孔天线，其中该接地支路和该接地面之间的距离约为5mm。

3.如权利要求1所述的可调式槽孔天线，其中若该调整电路部切换至该电容器，则该可调式槽孔天线涵盖一第一频带，而若该调整电路部切换至该开路路径，则该可调式槽孔天线涵盖一第二频带。

4.如权利要求3所述的可调式槽孔天线，其中该第一频带约介于700MHz和800MHz之间。

5.如权利要求3所述的可调式槽孔天线，其中该第二频带约介于824MHz和960MHz之间。

6.如权利要求1所述的可调式槽孔天线，其中该单极槽孔的该开口端的宽度大于该封闭端的宽度。

7.如权利要求1所述的可调式槽孔天线，其中该电容器的电容值为0.5pF。