CN107293843A - Wifi天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种WIFI天线装置，所述装置包括一载体、一接地部、一第一辐射部、一第二辐射部、一第三辐射部以及一耦合部。接地部、第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部皆设置于载体上。第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部耦接至接地部。耦合部将一电信号耦合至第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部。第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部将电信号转换为辐射信号。第一辐射部决定WIFI天线装置发射的一辐射信号的一低频谐振点。第二辐射部决定辐射信号的一第一高频谐振点。第三辐射部决定辐射信号的一第二高频谐振点。

Description

WIFI天线装置

技术领域

本发明涉及一种WIFI天线装置，特别涉及一种采用间接馈电方式的WIFI天线装置。

背景技术

随着电子产品的快速发展，消费者使用习惯也随之改变。消费者对漂亮外观的追求一直是制造商们不停努力的方向和动力。近年来，电子产品朝着轻薄化迈进并同时追求金属外壳的设计。笔记型电脑产品也同样在追求金属外壳设计来迎合市场需求。然而，这给天线的设计带来了困难。

金属外壳给天线带来了很大的挑战，金属外壳会降低天线的频宽和效率。此外，笔记型电脑变得越来越薄，对天线的频宽也带来了挑战。在上述条件下，如果使用传统的天线设计，例如平面倒F型双频天线(planar inverted-F antenna，PIFA)，F型天线(inverted F-shapedantenna，IFA)，或单极天线(monopole antenna)，无法达到WIFI的宽频要求。本领域技术人员曾经尝试采用上述传统的天线形式，但都无法达到WIFI的宽频要求。因此，本发明采用间接馈电的方法设计出一种独特的天线图案来满足WIFI的宽频要求。

上文的“背景技术”说明仅提供背景技术，并未承认上文的“背景技术”说明揭示本发明的标的，不构成本发明的背景技术，且上文的“背景技术”的任何说明均不应作为本申请的任一部分。

发明内容

在本发明的一实施例中，提供一种WIFI天线装置。WIFI天线装置包括一载体、一接地部、一第一辐射部、一第二辐射部、一第三辐射部及一耦合部。接地部设置于该载体上。第一辐射部设置于该载体上并耦接至该接地部。该第一辐射部决定WIFI天线装置发射的一辐射信号的一低频谐振点。该低频谐振点界定在2.4-2.84GHz的带宽。第二辐射部设置于该载体上并耦接至该接地部。该第二辐射部决定该辐射信号的一第一高频谐振点。第三辐射部设置于该载体上并耦接至该接地部。该第三辐射部用以决定该辐射信号的一第二高频谐振点。该第一高频谐振点与该第二高频谐振点界定出4.9-5.85GHz的带宽。耦合部将一电信号耦合至该第一辐射部、该第二辐射部及该第三辐射部，该第一辐射部、该第二辐射部及该第三辐射部将该电信号转换为该辐射信号。

在一实施例中，该耦合部的长度小于该辐射信号的工作频率对应的波长的四分之一。

在另一实施例中，该耦合部不用以转换该电信号至该辐射信号。

在本发明一实施例中，该耦合部的形状可为T形、L型及一字形的任一者。

在另一实施例中，该耦合部分别电耦合该L形结构及该T形结构。

在又另一实施例中，该第一辐射部包括一部份。该第三辐射部包括一部份。该耦合部与该第一辐射部的该部分平行，并与该第三辐射部的该部分平行。

在更一实施例中，该第一辐射部的长度为该低频谐振点对应的波长的四分之一，该第二辐射部的长度为该第一高频谐振点对应的波长的四分之一，该第三辐射部的长度为该第二高频谐振点对应的波长的四分之一。

在更另一实施例中，该第一辐射部的长度较长于该第二辐射部的长度，且该T形结构中的垂直部分为该第一辐射部及该第二辐射部共有。

在一实施例中，该耦合部、该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部及该接地部皆设置于该载体的一表面上。

在一实施例中，该接地部电性连接一电性装置的一金属板体，该金属板体做为该WIFI天线装置的参考接地。

在另一实施例中，该耦合部独立于该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部及该接地部的每一者。

在又另一实施例中，该耦合部的整***于一第一面上，且该第一辐射部、该第二辐射部及该第三辐射部各自具有一第一部份于该第一面上以及一第二部分于一第二面上。

在另一实施例中，当该第一面与该第二面于同一平面上展开时，该第一辐射部的该第二部分与该第二辐射部的该第二部分的至少一者在该耦合部的上方。

在又另一实施例中，当该第一面与该第二面于同一平面上展开时，该第三辐射部的该第二部分在该耦合部上方。

在一实施例中，该第一辐射部、该第二辐射部及该第三辐射部每一者的整体均位于同一面上。

上文已相当广泛地概述本发明的技术特征及优点，从而使下文的本发明详细描述得以获得较佳了解。构成本发明的权利要求的其它技术特征及优点将描述于下文。本发明所属技术领域中的技术人员应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或制造过程而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域的技术人员亦应了解，这类等效建构无法脱离权利要求所界定的本发明的精神和范围。

附图说明

由以下详细说明与随附附图得以最佳了解本申请揭示内容的各方面。注意，根据产业的标准实施方式，各种特征并非依比例绘示。实际上，为了清楚讨论，可任意增大或缩小各种特征的尺寸。

图1A为本发明的一实施例的一WIFI天线装置的侧视图。

图1B为图1A的WIFI天线装置的另一侧视图。

图2A为图1B的WIFI天线装置安装至金属板体的示意图。

图2B为图1B的WIFI天线装置安装至笔记型电脑的示意图。

图3为图1A的载体的第一面及第二面的展开示意图。

图4为图1A的WIFI天线装置的回波损耗图。

图5为图1A的WIFI天线装置在耦合部的不同长度下的回波损耗图。

图6为图1A的WIFI天线装置在耦合部的不同长度下的阻抗图。

图7为本发明的一实施例的另一图案化导电层的示意图。

图8为本发明的一实施例的又一图案化导电层的示意图。

[符号说明]

1 WIFI天线装置

12 载体

13 图案化导电层

140 耦合部

162 第一辐射部

164 第二辐射部

165 部份

166 第三辐射部

180 接地部

A1 第一面

A2 第二面

A3 第三面

2 金属板体

22 笔记型电脑

25 标号

X 第一方向

Y 第二方向

K1 长度

K2 长度

L1 长度

L2 长度

L3 长度

167 部分

169 部份

V 曲线

U1 波谷

U2 波谷

U3 波谷

S1 曲线

S2 曲线

S3 曲线

S4 曲线

S5 曲线

S6 曲线

7 图案化导电层

740 耦合部

762 第二辐射部

764 第一辐射部

8 图案化导电层

840 耦合部。

具体实施方式

以下揭示内容提供许多不同的实施例或范例，用于实施本申请的不同特征。元件与配置的特定范例的描述如下，以简化本申请的揭示内容。当然，这些仅为范例，并非用于限制本申请。例如，以下描述在第二特征上或上方形成第一特征可包含形成直接接触的第一与第二特征的实施例，亦可包含在该第一与第二特征的间形成其他特征的实施例，因而该第一与第二特征并非直接接触。此外，本申请可在不同范例中重复元件符号与/或字母。此重复为了简化与清楚的目的，而非支配不同实施例与/或所讨论体系结构之间的关系。

再者，本申请可使用空间对应词语，例如“之下”、“低于”、“较低”、“高于”、“较高”等类似词语的简单说明，以描述附图中一元件或特征与另一元件或特征的关系。空间对应词语用以包含除了附图中描述的位向之外，装置于使用或操作中的不同位向。装置或可被定位(旋转90度或是其他位向)，并且可相应解释本申请使用的空间对应描述。可理解当一特征形成于另一特征或基板上方时，可有其他特征存在于其间。再者，本申请可使用空间对应词语，例如“之下”、“低于”、“较低”、“高于”、“较高”等类似词语的简单说明，以描述附图中一元件或特征与另一元件或特征的关系。空间对应词语用以包含除了附图中描述的位向之外，装置于使用或操作中的不同位向。装置或可被定位(旋转90度或是其他位向)，并且可相应解释本申请使用的空间对应描述。

图1A为本发明的一实施例的一WIFI天线装置1的侧视图，其中WIFI是一个建立于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。参照图1A，WIFI天线装置1包括一载体12及一图案化导电层13。图案化导电层13设置于该载体12上，并界定出一耦合部140、一第一辐射部162、一第二辐射部164、一第三辐射部166及一接地部180。

耦合部140设置于载体12的一第一面A1上。耦合部140的一端经由一射频传输线(未显示)，例如同轴线，或微带线，或其他适合的线，连接到一电子设备(未显示)的无线射频发射器(未显示)，由此接收无线射频发射器提供的电信号。耦合部140将该电信号采用间接馈电的方式将该电信号耦合至第一辐射部162、一第二辐射部164及一第三辐射部166。在本发明中，间接馈电是指，在结构上，耦合部140独立于第一辐射部162、第二辐射部164、第三辐射部166的任一者。据此，在电性上，耦合部140没有短路至第一辐射部162、第二辐射部164及第三辐射部166任一者。采用间接馈电的技术，能使WIFI天线装置1发出的辐射信号具有较大的带宽。此外，耦合部140还独立于接地部180。在本实施例中，耦合部140的形状为T型，但本发明不限定于此。虽然本实施例的耦合部140的形状并非是完美的T型，但本领域技术人员从其结构上无疑地能理解耦合部14的形状为T型。

在一些现有的WIFI天线装置中，采用直接馈电的技术。直接馈电的意思是，用以传递电信号的射频传输线短路(即直接连接)到辐射部(例如本发明中的第一至第三辐射部162-166)。然而，这种馈电方式会使得辐射信号的带宽较小。

第一辐射部162决定WIFI天线装置1发出的辐射信号的一低频谐振点，第二辐射部164决定辐射信号的一第一高频谐振点，第三辐射部166决定辐射信号的一第二高频谐振点，其将分别详细描述于图3及图4。在一些实施例中，第二高频信号高于第一高频信号。接地部180提供一参考接地电位，其将详细描述于图1B，图2A及图2B。

图1B为本发明的一实施例的一WIFI天线装置1的另一侧视图。参照图1B，接地部180不只设置于WIFI天线装置1的第一面A1，也设置于相邻第一面A1的一第三面A3。在一些实施例中，第三面A3正交于第一面A1。在结构上，第一辐射部162与第二辐射部164共同具有的部分165、第三辐射部166均直接连接至设置于第三面A3的接地部180。因此，在电性上，第一辐射部162、第二辐射部164、第三辐射部166与接地部180具有相同的电位。此外，接地部180在载体12的第三面A3上的部分可通过双面导电胶或其它双面导电结构与一金属板体连接，由此提供参考接地电位。

图2A为图1B的WIFI天线装置1安装至金属板体2的示意图。参照图2A，WIFI天线装置1的接地部180连接至金属板体2。

图2B为图1B的WIFI天线装置1安装至笔记型电脑22的示意图。参照图2B，笔记型电脑22具有图2A所示的金属板体2。WIFI天线装置1则安装在金属板体2的下方(如标号25所指处的下方)。

图3为图1A的载体12的第一面A1及第二面A2的展开示意图。参照图3，为了更清楚的了解图案化导电层13的图案，第一面A1与第二面A2于同一平面上展开。

第一辐射部162具有一长度L1。长度L1为低频谐振点对应的波长的四分之一。因此，第一辐射部162的长度L1决定了辐射信号的低频谐振点。通过调整长度L1，来调整低频谐振点。举例来说，当低频谐振点约为2.4GHz时，对应的波长约为125mm。在此情况下，长度L1约为31.25mm。在一些实施例中，低频谐振点界定出2.4-2.84GHz的带宽。

此外，第一辐射部162的部份165(部分165为第一辐射部162与第二辐射部164共有)设置于载体12的一第一面A1上，另一部份167设置于一第二面A2上。在一些实施例中，第一辐射部162的整***于同一面上。第一辐射部162的部分167在一第一方向X上延伸一长度K1，而第二部分165在一第二方向Y上延伸。在一些实施例中，第一方向X正交于第二方向Y。当第一面A1与第二面A2于同一平面上展开时，第一辐射部162的部分167在耦合部140上方，并且与耦合部140平行。据此，耦合部140与第一辐射部162可视为平行结构。

第二辐射部164具有一长度L2。长度L2为第一高频谐振点对应的波长的四分之一。因此，第二辐射部164的长度L2决定了辐射信号的第一高频谐振点。通过调整长度L2，来调整第一高频谐振点。此外，第二辐射部164的部份165(部分165为第二辐射部164与第一辐射部162共有)设置于载体12的第一面A1上，另一部份169设置于第二面A2上。在一些实施例中，第二辐射部164的整***于同一面上。部分169在第一方向X上延伸一长度K2，长度K2小于K1。在其他结构不变的情况下，当共有的部分165沿着X方向朝耦合部140移动使得长度K1小于长度K2时，则第一辐射部162与第二辐射部164的功能交换，换言之，第一辐射部162改为决定第一高频谐振点而第二辐射部164改为决定低频谐振点。第一辐射部162和第二辐射部164界定出一T型结构。该T形结构中的垂直部分(即，部分165)为第一辐射部162及第二辐射部164共有。

第三辐射部166具有一长度L3。长度L3为第二高频谐振点对应的波长的四分之一。因此，第三辐射部166的长度L3决定了辐射信号的第二高频谐振点。通过调整长度L3，来调整第二高频谐振点。第二辐射部164决定的第一高频谐振点与第三辐射部166决定的第二高频谐振点共同界定出一带宽。在一实施例中，该带宽的范围为4.9-5.85GHz。

此外，第三辐射部166的一部份(未标号)设置于载体12的第一面A1上，另一部份163设置于第二面A2上。在一些实施例中，第三辐射部166的整***于同一面上。第三辐射部166的部分163在一第一方向X上延伸。当第一面A1与第二面A2于同一平面上展开时，第三辐射部166的部分163在耦合部140上方，且与耦合部140平行。据此，耦合部140与第三辐射部166可视为平行结构。

耦合部140的整体则位于第一面A1上。耦合部140的长度被设计为小于工作频率(例如低频谐振点，第一高频谐振点，或第二高频谐振点)对应的波长的四分之一。因此，耦合部140不具有辐射部的功能。具体而言，耦合部140仅耦合电信号到第一辐射部162、第二辐射部164及第三辐射部166而不做为辐射部辐射信号。

图4为图1A的WIFI天线装置1的回波损耗图。参照图4，纵轴代表频率，横轴代表分贝。曲线V具有三个波谷U1、U2及U3。波谷U1是由图3的第一辐射部162决定的低频谐振点所界定出。波谷U2是由图3的第二辐射部164决定的第一高频谐振点界定出。波谷U3是由图3的第三辐射部166决定的第二谐振点界定出。波谷U1界定出WIFI标准所要求的低频范围，约2.4-约2.84GHz频段。波谷U2及U3界定出WIFI标准所要求的高频范围，约4.9-约5.85GHz频段。

图5图1A的WIFI天线装置1在耦合部140的不同长度下的回波损耗图。参照图5，纵轴代表频率，横轴代表分贝。曲线S1代表耦合部140相对原始长度少1mm的情况。曲线S2代表耦合部140为原始长度的情况。曲线S3代表耦合部140相对原始长度增加1mm的情况。如前文所述，耦合部140不具有辐射部的功能。比较曲线S1、S2、S3更能进一步验证，耦合部140的长度对于三个谐振频率的影响较小。

图6为图1A的WIFI天线装置1在耦合部140的不同长度下的阻抗图。参照图6，曲线S4代表耦合部140相对原始长度少1mm的情况。曲线S5代表耦合部140为原始长度的情况。曲线S6代表耦合部140相对原始长度增加1mm的情况。通过比较曲线S1、S2、S3能理解，耦合部140的长度改变对于WIFI天线装置1的阻抗有显著的改变。据此，可通过调整耦合部140的长度来调整WIFI天线装置1的阻抗，使WIFI天线装置1的阻抗与射频传输线(未显示)的阻抗呈阻抗匹配。此外，如第5图的实施例中所述，耦合部140的长度对于三个谐振频率的影响较小。因此，在通过调整耦合部140的长度来调整WIFI天线装置1的阻抗时，不需要担心会对谐振频率造成大的影响。由于耦合部140仅被用于调整阻抗，WIFI天线装置1的设计被简化。

在本发明中，耦合部不作为辐射部，耦合部只是作为能量的传送者并充当阻抗变化的作用，通过调整耦合部可以很好的控制辐射体所在谐振频率的阻抗使之与50欧姆匹配。因此，能够更简单更快调整WIFI天线装置的阻抗到需要的范围内。此外，本发明的WIFI天线装置1能得到更多的谐振，拓展了带宽，满足WIFI宽频的要求。又，因为本发明的耦合部不作为辐射部，耦合部在整个结构中几乎不额外占用空间，尺寸上更小。

在一些既有的WIFI天线装置中，将耦合部当作一辐射部。然而，这样将不利于整个WIFI天线装置性能的优化。因为，在调整耦合部的长度同时，也会影响其它辐射部的阻抗，甚至影响回波损耗。因此，既有的WIFI天线装置的设计较为复杂，且设计出的体积相对庞大。

图7为本发明的一实施例的另一图案化导电层7的示意图。参照图7，图案化导电层7类似于图3的图案化导电层13，图案化导电层7包括一耦合部740，一第一辐射部764，第二辐射部762。

耦合部740类似于图3的耦合部140，差别在于耦合部740为L型。第一辐射部764及第二辐射部762分别类似于图3的第一辐射部162及164，差别在于第一辐射部764及第二辐射部762的共有部分765相比于图3的共有部分165靠近耦合部740。在此情况下，第一辐射部764为决定低频谐振点的辐射部，第二辐射部762为决定第一高频谐振点的辐射部。又，第二辐射部762的一部份(未标号)在耦合部740的上方。

图8为本发明的一实施例的又一图案化导电层8的示意图。参照图8，图案化导电层8类似于图3的图案化导电层13差别在于图案化导电层8包括具有一个一字形结构的耦合部840。

前述内容概述一些实施方式的特征，因而本领域技术人员可更加理解本申请揭示内容的各方面。本领域技术人员应理解可轻易使用本申请揭示内容作为基础，用于设计或修饰其他制造过程与结构而实现与本申请所述的实施方式具有相同目的与/或达到相同优点。本领域技术人员亦应理解此这些体系结构并不脱离本申请揭示内容的精神与范围，以及本领域技术人员可进行各种变化、取代与替换，而不脱离本申请揭示内容的精神与范围。

Claims (16)

1.一种WIFI天线装置，包括：

一载体；

一接地部，设置于该载体上；

一第一辐射部，设置于该载体上并耦接至该接地部，其中该第一辐射部决定该WIFI天线装置发射的一辐射信号的一低频谐振点，其中该低频谐振点界定出2.4-2.84GHz的带宽；

一第二辐射部，设置于该载体上并耦接至该接地部，其中该第二辐射部决定该辐射信号的一第一高频谐振点；

一第三辐射部，设置于该载体上并耦接至该接地部，其中该第三辐射部决定该辐射信号的一第二高频谐振点，其中该第一高频谐振点与该第二高频谐振点界定出4.9-5.85GHz的带宽；以及

一耦合部，将一电信号耦合至该第一辐射部、该第二辐射部及该第三辐射部，该第一辐射部、该第二辐射部及该第三辐射部将该电信号转换为该辐射信号。

2.根据权利要求1所述的WIFI天线装置，其中该耦合部独立于该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部及该接地部的每一者。

3.根据权利要求1所述的WIFI天线装置，其中该耦合部的长度小于该辐射信号的工作频率对应的波长的四分之一。

4.根据权利要求1所述的WIFI天线装置，其中该耦合部不用以转换该电信号至该辐射信号。

5.根据权利要求1所述的WIFI天线装置，该耦合部的形状为T形、L形及一字形的任一者。

6.根据权利要求1所述的WIFI天线装置，其中该第一辐射部和该第二辐射部界定出一T形结构，以及该第三辐射部为L形结构。

7.根据权利要求6所述的WIFI天线装置，其中该耦合部分别电耦合该L形结构及该T形结构。

8.根据权利要求7所述的WIFI天线装置，其中该耦合部与该第一辐射部的一部分平行，并与该第三辐射部的一部分平行。

9.根据权利要求7所述的WIFI天线装置，其中该第一辐射部的长度为该低频谐振点对应的波长的四分之一，该第二辐射部的长度为该第一高频谐振点对应的波长的四分之一，该第三辐射部的长度为该第二高频谐振点对应的波长的四分之一。

10.根据权利要求9所述的WIFI天线装置，其中该第一辐射部的长度比该第二辐射部的长度更长，且该T形结构中的垂直部分为该第一辐射部及该第二辐射部共有。

11.根据权利要求9所述的WIFI天线装置，其中该耦合部、该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部及该接地部皆设置于该载体的一表面上。

12.根据权利要求11所述的WIFI天线装置，其中该接地部电性连接一电性装置的一金属板体，该金属板体做为该WIFI天线装置的参考接地。

13.根据权利要求1所述的WIFI天线装置，其中该耦合部的整***于一第一面上，且该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部各自具有一第一部份于该第一面上，以及一第二部分于一第二面上。

14.根据权利要求13所述的WIFI天线装置，其中当该第一面与该第二面于同一平面上展开时，该第一辐射部的该第二部分与该第二辐射部的该第二部分的至少一者在该耦合部的上方。

15.根据权利要求13所述的WIFI天线装置，其中当该第一面与该第二面于同一平面上展开时，该第三辐射部的该第二部分在该耦合部上方。

16.根据权利要求1所述的WIFI天线装置，其中该第一辐射部、该第二辐射部及该第三辐射部每一者的整体均位于同一面上。