CN103682585A - 具有双寄生元件的平面倒f天线的电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有双寄生元件的平面倒F天线的电子装置。其中，平面倒F天线包括天线本体、接地元件、低频寄生部以及高频寄生部。一天线本体包括高频辐射部、低频辐射部以及连接部。低频辐射部与高频辐射部朝反方向延伸。连接部具第一端、第二端以及馈入点，其中第一端耦接至高频辐射部及低频辐射部的交接处，第二端耦接至接地元件，而该馈入点则用以接收一信号输入。接地元件连接天线本体的连接部的第二端。低频寄生部从接地元件延伸，邻近天线本体的高频辐射部。高频寄生部从接地元件延伸，位于天线本体及低频寄生部之间，紧邻天线本体的连接部以及高频辐射部。

Description

具有双寄生元件的平面倒F天线的电子装置

技术领域

本发明是有关于一种电子装置，且特别是有关于一种具有双寄生元件的平面倒F天线的电子装置。

背景技术

随着科技的日新月异，手持式电子装置的体积及尺寸也朝向轻薄短小的方向发展。在产品追求轻量化及小型化的同时，用以收发通信信号的天线所可用的空间必然会受到压缩。再加上物理条件的限制，天线的特性更是受到极大的影响。例如，一般传统笔记本电脑中的天线摆放位置多半位于屏幕的上方。然而，在笔记本电脑追求轻薄短小的演进过程中，背盖经常使用全金属的材料包覆。在这样的情况下，天线便被迫只能设置于***端的周边。但由于金属屏蔽的效应，天线往往被设置在两个本体间枢转轴的附近，才不会在开合时遭到全金属背盖的屏蔽。但由于枢转轴附近通常也设置许多走线，这样的摆设方式并不能让天线远离***端其他元件及走线所可能产生的干扰，往往会造成天线的特性下降。

发明内容

本发明提供一种具有双寄生元件的平面倒F天线的电子装置，可以收发低频及高频两种射频信号，并且隔绝由电子装置其他元件所产生的干扰。

本发明提供一种电子装置，包含有一平面倒F天线。其中，平面倒F天线包括天线本体、接地元件、低频寄生部以及高频寄生部。天线本体包括高频辐射部、低频辐射部以及连接部。低频辐射部与高频辐射部朝反方向延伸。连接部具第一端、第二端以及馈入点，其中第一端耦接至高频辐射部及低频辐射部的交接处，第二端耦接至接地元件，而该馈入点则用以接收一信号输入。接地元件连接天线本体的连接部的第二端。低频寄生部从接地元件延伸，邻近天线本体的高频辐射部。高频寄生部从接地元件延伸，位于天线本体及低频寄生部之间，紧邻天线本体的连接部以及高频辐射部。

在本发明一实施例中，天线本体的高频辐射部与连接部共同以平面倒F天线原理产生高频模态，收发高频信号，而高频寄生部用以调整高频信号的阻抗匹配值。天线本体的低频辐射部与连接部共同以平面倒F天线原理产生低频模态，收发低频信号，而低频寄生部用以调整低频信号的阻抗匹配值。

在本发明一实施例中，高频寄生部与连接部及高频辐射部谐振，以增加高频模态的带宽。

在本发明一实施例中，高频信号的中心频率为5G赫兹，以及低频信号的中心频率为2.4赫兹。

在本发明一实施例中，高频寄生部至接地点的长度为高频信号的波长长度的四分之一。低频寄生部至接地点的长度为低频信号的波长长度的四分之

在本发明一实施例中，高频寄生部与连接部的间距介于0.3毫米至1.5毫米之间。

在本发明一实施例中，高频寄生部与高频辐射部的间距介于0.3毫米至1.5毫米之间。

在本发明一实施例中，低频寄生部与高频辐射部的间距介于0.3毫米至1.5毫米之间。并且，低频寄生部与高频辐射部谐振。

在本发明一实施例中，电子装置还包括第一本体及一第二本体。其中，第一本体通过枢转轴与第二本体连接，适于相对第二本体开合。上述的天线设置于第二本体上，并且邻近枢转轴。

在本发明一实施例中，电子装置的第一本体及第二本体分别具有上表面及下表面，其中第一本体的上表面以及第二本体的上表面为金属材质。

在本发明一实施例中，电子装置的第一本体及第二本体分别具有上表面及下表面，其中第一本体的上表面以及第二本体的上表面和下表面为金属材质。

基于上述，本发明提供一种平面倒F天线，可用以收发两种频带的射频信号，并分别具有对应于两个频段的射频信号的寄生部，可隔绝从电子装置其他元件所产生的干扰。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为根据本发明一实施例所示电子装置的示意图；

图2为根据本发明一实施例所示平面倒F天线的结构示意图；

图3A为双频PIFA天线的电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，简称VSWR)与频率的关系图；

图3B为根据本发明一实施例所示平面倒F天线的电压驻波比与频率的关系图。

附图标记说明：

10：电子装置；

101：第一本体；

102：第二本体；

103、104：枢转轴；

110、120：设置位置；

20：平面倒F天线；

200：天线本体；

201：低频辐射部；

202：高频辐射部；

203：连接部；

2031：第一端；

2032：第二端；

210：接地元件；

220：低频寄生部；

230：高频寄生部；

CP1～CP4：电流路径；

FP：馈入点；

GP：接地点；

CL：同轴线；

G1、G2：间距；

A、B、C、D：表面；

1～10：箭头。

具体实施方式

图1为根据本发明一实施例所示电子装置的示意图。请参照图1，电子装置10，例如笔记本电脑，包括第一本体101及第二本体102，其中第一本体101通过枢转轴103、104与第二本体102连接，适于相对第二本体102开合。第一本体101具有上表面A以及下表面B，第二本体则具有上表面C及下表面D。

就过去现有技术而言，经常将天线设置于第一本体101之上。然而，当第一本体101的上表面A以及第二本体的上表面C为金属材料时，天线收发能力将受到金属屏蔽而无法设置。若更进一步，当第一本体101的上表面A、第二本体的上表面C及下表面D为金属材料，甚至是第一本体101及第二本体的上下表面A～D皆为金属材料时，天线的辐射特性则将遭受更大的干扰。

因此，天线则进而被设置于第二本体102上的位置110或120，其中位置110或120接近枢转轴103、104。更具体的说，位置110、120位于枢转轴103、104之间，并且分别紧邻枢转轴103、104。由于枢转轴103、104附近有许多走线经过，亦距离电子装置10的各个元件较为接近，皆会对天线造成破坏性干涉。同时，天线的收发亦会受到第一本体101相对于第二本体102开合的情形影响。

为了使得天线可以获得更好的天线特性，本发明中利用两个寄生辐射体来形成一种变形的平行倒F天线(Planar Inverted F Antenna，简称PIFA)，分别利用两个寄生辐射体改善对于收发两种频带的射频信号的阻抗匹配，并且隔绝由电子装置所传来的干扰。以下则将以实施例配合图式详细说明本发明的实施方式。

图2为根据本发明一实施例所示平面倒F天线的结构示意图，其中平面倒F天线适于设置于如图1所示电子装置10中的位置110或位置120。请参照图2，平面倒F天线20包括天线本体200、一接地元件210、低频寄生部220以及高频寄生部230。

天线本体200包括高频辐射部202、低频辐射部201。其中低频辐射部201与高频辐射部202朝反方向延伸。连接部203具有第一端2031及一第二端2032，其中第一端2031耦接至高频辐射部202及低频辐射部201的交接处，而第二端2032则耦接至接地元件210。另外，连接部203另设有一馈入点FP(介于第一端2031以及第二端2032之间)，用以接收一信号输入(如同轴线CL)。值得注意的是，馈入点FP的位置可根据阻抗匹配的调整而移动。

接地元件210连接天线本体200的连接部203的第二端2032，换言之，第二端2032可视为天线本体200的接地点GP。低频寄生部220从接地元件210延伸，邻近天线本体200的高频辐射部202。高频寄生部230从接地元件210延伸，位于天线本体200及低频寄生部220之间，紧邻天线本体200的连接部203以及高频辐射部202。

平面倒F天线20利用低频辐射部201与连接部203，也就是起始于馈入点FP的电流路径CP1，以PIFA天线原理产生一低频模态，收发一低频信号。而低频寄生部220用以调整低频信号的阻抗匹配值。相似的，平面倒F天线20亦利用高频辐射部202与连接部203，也就是起始于馈入点FP的电流路径CP2，以PIFA天线原理产生一高频模态，收发一高频信号。而高频寄生部230用以调整高频信号的阻抗匹配值。

在本实施例中，平面倒F天线10与同轴线CL连接。同轴线CL具有一内导体及一外导体，其中内导体与天线本体200的馈入点FP连接，而外导体则与天线本体200的接地点GP连接。而通过平面倒F天线20收发的高频信号或低频信号便可通过同轴线CL进行传送。

值得一提的是，由于高频寄生部230紧邻天线本体200的连接部203以及高频辐射部202，高频寄生部230可与连接部203和高频辐射部202产生谐振，也就是产生接近高频模态中心频率的另一个模态，可用以增加由天线本体200产生的高频模态的带宽。而高频寄生部230与连接部203的间距G1以及高频寄生部230与高频辐射部202的间距G2的大小则可用以调整耦合的强度。例如，在本发明的一实施例中，则分别将间距G1及间距G2的大小设定介于0.3毫米至1.5毫米之间，以获得足够的调整效果。

同理，若将低频寄生部220与高频辐射部202之间的间距控制在例如上述的0.3毫米至1.5毫米之间，则同样的可以与高频辐射部202谐振而产生新的模态。通过耦合的方式还可以缩短高频谐振所需要的长度，即高频辐射部202的长度这样一来，则缩短高频信号谐振所需要的长度，还可以进一步的缩小天线20整体的尺寸。，然而上述的内容则可选择性的实施，本发明并不限定。

上述的电流路径CP1及CP2的长度则分别为低频信号及高频信号的波长的四分之一。同样的，从高频寄生部230的顶点至平面倒F天线20的接地点GP的距离，也就是电流路径CP3，被设定为高频信号的波长的四分之一。而低频寄生部220的顶点至平面倒F天线20的接地点GP的距离，也就是电流路径CP4，亦被设定为低频信号的波长的四分之一。因此，高频寄生部230及低频寄生部220便可分别用来调整收发高频信号及低频信号时的阻抗匹配值，使得收发高频信号或低频信号时，平面倒F天线20可具有较佳的天线特性。而低频辐射部201、高频辐射部202、低频寄生部220以及高频寄生部230的形状及折弯次数则亦可根据阻抗匹配的调整而有所改变，本发明并不仅限定于图1所示实施例所示的结构状态。

在本发明的一种实施方式中，高频信号与低频信号分别为符合无线保真度(Wireless Fidelity，简称WiFi)协定，中心频率分别为5G赫兹及2.4G赫兹的射频信号。然而本发明并不限定于上述的实施方式，可根据欲收发的信号频率高低进行调整。例如，上述的电流路径CP1～CP4则根据所收发的高频信号及低频信号的波长长度进行调整，本发明并不限定于上述。

图3A为双频PIFA天线的电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，简称VSWR)与频率的关系图。请参照图3A，可以看到的是，在低频(箭头1～3标示处之间)及高频(箭头4～5标示处之间)的部分分别具有一个模态。而图3B为根据本发明一实施例所示平面倒F天线的电压驻波比与频率的关系图。请参照图3B，由图可知，与图3A相同的是在低频(箭头6～8标示处之间)以及在高频(箭头9～10标示处之间)分别具有一个模态。而与图3A所不同的是，在原先高频的模态附近新增了一个由高频寄生件(如图2所示高频寄生件230)产生的新模态(于箭头9标示处周围)，而由此可知到平面倒F天线在高频的带宽便因为新产生的模态而增宽。因此，在增加了高频寄生件及低频寄生件，调整了阻抗匹配以及产生新的高频模态后，即使天线被设置于图1所示的位置110或位置120，亦可以具有较佳的天线特性。

综上所述，本发明提供了一种具有两个寄生元件的平面倒F天线，可分别用以调整收发两种频带信号的阻抗匹配值。另外，高频寄生元件紧邻天线本体的连接部及高频辐射部，还可以产生新的模态增加收发高频信号的带宽。由此，在不增加太多额外的成本及空间的情况下，即使天线被设置于干扰较多的环境，例如电子装置的枢转轴附近或其他高干扰元件的周围时，仍然能够具备较佳的天线特性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有双寄生元件的平面倒F天线的电子装置，其特征在于，包含有：

一平面倒F天线，包括：

一天线本体，包括：

一高频辐射部；

一低频辐射部，与该高频辐射部朝反方向延伸；

一连接部，具一第一端、一第二端以及一馈入点，其中该第一端耦接至该高频辐射部及该低频辐射部的交接处，该第二端耦接至该接地元件，而该馈入点则用以接收一信号输入；以及

一接地元件，连接该天线本体的该连接部的该第二端；

一低频寄生部，从该接地元件延伸，邻近该天线本体的该高频辐射部；以及

一高频寄生部，从该接地元件延伸，位于该天线本体及该低频寄生部之间，紧邻该天线本体的该连接部以及该高频辐射部。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于：

该天线本体的该高频辐射部与该连接部共同以平面倒F天线原理产生一高频模态，收发一高频信号，而该高频寄生部用以调整该高频信号的阻抗匹配值；以及

该天线本体的该低频辐射部与该连接部共同以平面倒F天线原理产生一低频模态，收发一低频信号，而该低频寄生部用以调整该低频信号的阻抗匹配值。

3.根据权利要求2所述的电子装置，其特征在于：

该高频寄生部与该连接部及该高频辐射部谐振，以增加该高频模态的带宽。

4.根据权利要求2所述的电子装置，其特征在于：

该高频寄生部至该接地点的长度为该高频信号的波长长度的四分之一；以及

该低频寄生部至该接地点的长度为该低频信号的波长长度的四分之一。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于：

该高频寄生部与该连接部的间距介于0.3毫米至1.5毫米之间。

6.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于：

该高频寄生部与该高频辐射部的间距介于0.3毫米至1.5毫米之间。

7.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于：

该低频寄生部与该高频辐射部的间距介于0.3毫米至1.5毫米之间；以及

该低频寄生部与该高频辐射部谐振。

8.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于：

该电子装置包括一第一本体及一第二本体，其中该第一本体通过一枢转轴与该第二本体连接，适于相对该第二本体开合；以及

所述天线设置于该第二本体上，并且邻近该枢转轴。

9.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于：

该电子装置的该第一本体及该第二本体分别具有一上表面及一下表面，其中该第一本体的该上表面以及该第二本体的该上表面为金属材质。

10.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于：

该电子装置的该第一本体及该第二本体分别具有一上表面及一下表面，其中该第一本体的该上表面以及该第二本体的该上表面和该下表面为金属材质。

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