TWI404262B - 具有太陽能電池天線元件之電子裝置及相關方法 - Google Patents

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Description

具有太陽能電池天線元件之電子裝置及相關方法
本發明係關於電子裝置之領域，且更特定而言係關於包含太陽能電池天線的電子裝置及相關方法。
一補片天線係一普通類型天線且一般包含懸掛在一接地平面上方的一單一金屬補片。一補片天線可具有例如一所希望頻率大約一半波長之一長度。可在一介電質基材上建構一補片天線，且該補片天線可包含用於製造印刷電路板的微影成形。一補片天線一般要求接電至補片本體中。此可能難以在一太陽能電池上實施。
藉由傳導性形狀上的電流運動實現天線。歐幾里德幾何因其等增加之效能而可為較佳天線形狀。正規天線類型包含使用發散及捲曲運動之偶極子及迴圈。偶極子及迴圈天線之歐幾里德形式一般為線及線圈。
雖然一些天線為線，平面二維(2D)或平坦天線可能因其等相對低成本、易於製造及利用率而具有價值。一平坦天線通常要求針對來自天線平面之單向輻射寬邊的金屬層。微帶補片天線係包含一傳導層及「補片」天線元件之一平坦天線的一實例。傳導性平面通常包含至傳輸線或補片天線元件的一連接。此連接可引起一原地生成之微帶橫向電磁模式(TEM)傳輸線(其指天線輻射電阻)至一有用值(例如50歐姆)。因此，微帶補片天線元件能夠以增加之效率相對接近金屬平面而操作。金屬反射體歸因於連接至其自身之傳導性電連接而通常稱為一「接地平面」。
一微帶補片天線一般因其相對窄頻寬、相對高區域增益及相對薄尺寸而出名。微帶補片天線已幾乎普遍用於許多應用，包含全球定位系統(GPS)接收器、個人通信及太空中衛星。
一太陽能電池係一種將能量從光(更特定而言陽光)轉換為電的平坦裝置。一太陽能電池通常為矽且重5803磅每立方公尺。一典型太陽能電池為大約0.002公尺厚使得一典型太陽能板重至少15磅每平方公尺。
一太陽能電池之重量可能對判定例如發射一衛星之一成本尤為重要。例如在2000年，發射成本為11,729美元每磅。11,729美元每磅乘以15磅每平方公尺導致一太陽能板之估計發射成本為至少176,000美元每平方公尺。
一補片天線可使用一TeflonTM 基材，其重量為大約4840磅每立方公尺且補片天線可為與一太陽能電池大約相同之厚度。TeflonTM 補片天線重量例如為矽太陽能板的大約83%。(4840/5803=0.83或83%)。從太陽能電池與天線之組合可節省(換言之不必發射一冗餘立方公尺之一補片天線)146,800美元。(176,000美元每平方公尺乘以0.83之TeflonTM /矽重量=146,800美元)。因此，一經組合太陽能電池及補片天線歸因於發射成本及重量減少而可等於衛星太陽能電池表面之146,000美元每平方公尺之一節省。
Kiefer之美國專利第6,590,150號揭示光伏打電池及RF天線之一組合。更特定而言，Kiefer揭示光伏打電池及RF天線係由一層壓為一介電質襯底之半導體材料形成。介電質襯底接合至一金屬基材以提供一接地平面。藉由引線將光伏打電池與一收發器或負載之功率電路電連接而向該功率電路以一習知太陽能電池方式供應電功率。
Dixon之美國專利申請公開案第2008/0055177號揭示一經組合太陽能板及形成為一補片天線之天線。補片天線包含由與一接地平面隔開之一太陽能電池之一部分形成的一主動元件。包含一傳導性板的一彈簧臂電容耦合至一同軸電纜並支撐太陽能電池。未描述自太陽能電池補片天線的DC功率擷取。
鑒於前述背景，因此本發明之一目的在於提供一種包含亦作用為一補片天線之一太陽能電池的電子裝置。
藉由包含一接地平面及隔開在該接地平面上方之一太陽能電池的一電子裝置提供根據本發明之此及其他目的、特徵及優點。太陽能電池具有第一功率輸出端子及第二功率輸出端子。該電子裝置進一步包含一同軸天線饋送線，其包含耦合至該第一功率輸出端子的一內部導體及耦合至該接地平面使得該太陽能電池亦充當一補片天線元件的一外部導體。該電子裝置進一步包含一驅動分路導體，其例如在該第一端子與該接地平面間延伸。相應地，該太陽能電池有利地將光轉換為電功率並作為一補片天線操作。
該電子裝置可進一步包含介於該接地平面與該太陽能電池之間的至少一個天線調諧本體。該至少一個天線調諧本體可包含一介電質材料。該至少一個天線調諧本體可包含例如複數個天線調諧本體。
該驅動分路導體可耦合至鄰近該同軸天線饋送線之該接地平面。該電子裝置可包含耦合至該第二功率端子之一電功率導體。該接地平面內可具有鄰近該電功率導體的一開口。該電功率導體可通過該開口。該太陽能電池可例如以小於0.1乘以該補片天線元件之一所希望操作頻率之一波長而隔開在該接地平面上方。
一方法態樣係關於一種製造一天線之方法。該方法包含將一太陽能電池隔開在一接地平面上方。該太陽能電池具有第一功率輸出端子及第二功率輸出端子。該方法亦包含將一同軸天線饋送線之一內部導體耦合至該第一功率輸出端子，並將該同軸天線饋送線之一外部導體耦合至該接地平面使得該太陽能電池亦充當例如一補片天線元件。該方法進一步包含耦合一驅動分路導體以在該第一端子與該接地平面間延伸。
現在將參考附圖在下文中更完全描述本發明，其中展示本發明之較佳實施例。然而，本發明可體現為許多不同形式且不應理解為限制於本文中陳述的實施例。相反，提供此等實施例使得本發明可徹底及完整，且可完全傳達本發明之範疇至熟習此項技術者。在本文中相同符號指稱相同元件，且使用上撇號(prime)指示替代實施例中類似元件。
起初參考圖1至圖4，一電子裝置10闡釋性包含一外殼31。電子裝置亦包含由外殼31攜載之電路34。電路34包含輸入裝置33及一顯示器32。電路34亦包含一接收器及/或傳輸器37。
電路34包含耦合至顯示器32及輸入裝置33且由外殼31攜載的一控制器35。控制器35可執行至少一個無線通信功能。例如，電子裝置10可為一蜂巢式電話，且控制器35可與接收器及/或傳輸器37協作以與一蜂巢式基地台通信。當然，電子裝置10可為另一類型裝置，例如一二路無線電或一衛星接收器。控制器35可與接收器及/或傳輸器37協作以執行一接收及傳輸功能之一者或兩者。
電子裝置10闡釋性包含一太陽能電池11。太陽能電池11可為可從加州Milpitas市的IXYS公司購得的一XOB 17-12 X1太陽能電池。太陽能電池11包含對應於正功率端子及負功率端子的相對第一功率端子12及第二功率端子13。在一些實施例(未展示)中第一功率端子12及第二功率端子13可鄰近。可使用其他太陽能電池模型及/或類型。
太陽能電池11闡釋性地隔開在接地平面14上方。接地平面14可為一金屬薄片接地平面，例如銅。接地平面14可為另一類型材料，諸如熟習此項技術者將瞭解的一印刷接線板(PWB)。
一同軸天線饋送線15支撐在鄰近第一功率輸出端子12之一端處的太陽能電池11。同軸天線饋送線15闡釋性包含耦合至第一功率輸出端子12的一內部導體16。第一功率端子12闡釋性地為一負極功率端子。或者，第一功率端子12可為一正極端子。同軸天線饋送線15亦包含耦合至接地平面14使得太陽能電池11亦充當一補片天線元件的一外部導體17。
太陽能電池11由於其相對高之一導電率因此作為一補片天線元件尤其有用。例如，如圖3之曲線圖40中繪示，太陽能電池11可具有一無線電頻率驅動電阻41，其為具有幾乎與太陽能電池相同尺寸之一黃銅帶驅動電阻42之大約96%。此外，如圖4之曲線圖48中繪示，太陽能電池11具有比黃銅帶頻率回應44低大約8%的一電壓駐波比率(VSWR)頻率回應43。在將太陽能電池與一同一尺寸黃銅帶交換之後量測圖3及圖4之黃銅帶驅動電阻42及黃銅帶頻率回應43。黃銅帶及太陽能電池兩者皆直立且在一相對電力上巨大接地平面內作為四分之一波單極子操作。
更進一步而言，熟習此項技術者將瞭解到，在一太陽能電池中被動交互調變(PIM)減少。經減少之PIM係太陽能電池之相對高導電性之一結果。實際上，一相對低PIM對於衛星應用而言特別有利。可漸增地用透明薄膜傳導性層(諸如例如金屬氧化物)製成太陽能電池。
此外，接地平面14上方的太陽能電池11之高度增加可對應於天線頻寬增加。例如，接地平面14上方的太陽能電池11高度可為0.01λ，其中λ為希望頻率之波長。此外，若太陽能電池11之高度大於0.1λ，則太陽能電池可能不作為一補片天線元件起作用。
接地平面14中闡釋性具有鄰近第一功率端子12之一開口22。同軸天線饋送線15延伸透過開口22且可耦合至電路34，且更特定而言耦合至接收器及/或傳輸器37。
如熟習此項技術者將瞭解，太陽能電池11可為一標準尺寸。標準尺寸(例如一未裁剪商用現貨(COTS)太陽能電池之尺寸)可能未按照一所希望操作頻率調整尺寸。相應地，將一調諧本體25用於改變太陽能電池11之自然頻率或自然諧振。調諧本體25容許使用任何形狀或尺寸之太陽能電池11。
調諧本體25定位於太陽能電池11與鄰近太陽能電池之第二功率端子13的接地平面14之間。調諧本體闡釋性延伸超過鄰近第二功率端子13之太陽能電池11之末端。設定調諧本體25沿延伸太陽能電池長度以供調諧天線的一軸。換言之，基於調諧本體25相對於太陽能電池11末端之位置判定操作頻率。將調諧本體25朝內移動(亦即進一步在太陽能電池11下方)減少操作頻率，同時將調諧本體從太陽能電池進一步移出增加操作頻率。
更特定而言，由於太陽能電池11之底部對應於電容器之一板，且接地平面14對應於另一板，因此調諧本體25提供一經減少電驅動功能且與接地平面14協作以作為一電容器起作用。因此用調諧本體25之協作提供的一強制諧振替代太陽能電池11之自然諧振。
調諧本體25係一介電質調諧本體且闡釋性地為矩形形狀。調諧本體25可具有對應於太陽能電池11之一寬度。然而，調諧本體25可為任何尺寸及/或形狀。此外，調諧本體25可為TeflonTM 、聚乙烯、蠟、石蠟及/或鐵磁體或介電質材料之一組合。如熟習此項技術者將瞭解，調諧本體25可由其他材料形成。
一金屬驅動分路導體26闡釋性地在第一端子12與接地平面14之間延伸。驅動分路導體26闡釋性地為L形，但可為其他形狀，例如一直線或蛇形線，且可為另一材料。例如，驅動分路導體26可為獨立式金屬線或一印刷電路板(PCB)材料上之一傳導性跡線。
驅動分路導體26以離同軸天線饋送線15之一預定距離耦合第一端子12及中心導體16至接地平面14。正如熟習此項技術者將瞭解，由於耦合中心導體16至僅第一端子12可能不足以驅動一所希望無線電頻率(RF)信號因此可能希望具有驅動分路導體26。驅動分路導體26有利產生相對低電阻以增加電抗。
驅動分路導體26與同軸天線饋送線15之間的距離設定天線之阻抗。例如，可設定距離以提供50歐姆之一阻抗。正如熟習此項技術者將瞭解，驅動分路導體26與同軸饋送線15間的距離亦可取決於接地平面14上的太陽能電池11之高度。
驅動分路導體26可用於從許多形狀及尺寸之太陽能電池形成太陽能天線。具有大約1波長之一環形或正方形周線的太陽能電池一般從接地平面寬邊或向上輻射，且小於一半波長之太陽能電池可一般在接地平面14之平面內輻射更多。
一旁路電容器52可耦合在驅動分路導體26與鄰近驅動分路導體及接地平面之耦合位置的接地平面14之間。旁路電容器52傳達驅動分路導體26上之任何RF電流至接地平面14。
一電功率導體27闡釋性耦合至第二功率端子13。電功率導體27可例如為一絕緣線或一PWB跡線。電功率導體27攜載從太陽能電池11產生的直流電流(DC)功率。電功率導體27闡釋性折叠並橫跨太陽能電池11之頂部而定位。此幾何對於電功率導體27有利地提供一隔絕效果使得從太陽能電池之DC功率消退在天線之RF操作上具有一減少效果。電功率導體27穿過接地平面14中的一開口28且耦合至電路34。電功率導體27穿過鄰近驅動分路導體26耦合至接地平面14及鄰近同軸天線饋送線15之位置的開口28。
電功率導體27穿過一開口28(其中驅動分路導體26耦合至接地平面14且鄰近同軸天線饋送線15)之總區域稱為虛接地區。虛接地區為接地平面14對作為一補片天線起作用的太陽能電池11提供一經減少之干擾數目之區域。電功率導體27可例如穿過另一位置中的開口28。更進一步而言，經折叠電功率導體27可與太陽能電池11協作以經由一雙調諧切比雪夫(Chebychev)多項式頻率回應從太陽能電池天線提供經改良的即時頻寬。
現在參考圖5，繪示一電子裝置10'之一部分之另一實施例。太陽能電池11'闡釋性地為正方形形狀，且亦藉由調諧調整或太陽能電池尺寸而作為提供線性或環形極化之一補片天線而起作用。環形極化可在全球定位系統(GPS)應用中特別有利。太陽能電池11'包含在對應於正極功率端子及負極功率端子的正方形太陽能電池11'的相對角落中的第一功率端子12'及第二功率端子13'。
同軸天線饋送線15'不支撐太陽能電池11'，但鄰近第一功率輸出端子13'。替代地，四個介電質調諧本體25a'至25d'定位於太陽能電池11'各側邊之一中心下方並從該中心延伸。調諧本體25a'至25d'可為其他尺寸及形狀且可不同定位以支撐太陽能電池11'。同樣，可使用不同數目之調諧本體。
調諧本體25a'至25d'經調整以相對於其他邊緣解調諧太陽能電池11'各個邊緣或側邊。此有利提前或延緩來自製造一無線電波旋轉之各個邊緣的輻射相位。邊緣在所希望操作頻率的實體長度範圍可從0.2λ至0.4λ。相對於太陽能11'之輻射為寬邊。換言之，存在垂直於補片天線平面(太陽能電池11'平面)的一束。
金屬驅動分路導體26'從第一功率端子12'與接地平面14'之間的角落對角延伸。電功率導體27'闡釋性耦合至第二功率端子13'並橫跨太陽能電池11'對角延伸至金屬驅動分路導體20'。當電功率導體27'從太陽能電池11'延伸並向下至接地平面14'時其圍繞金屬驅動分路導體26'螺旋形纏繞。電功率導體27'穿過接地平面14'中的開口28'。開口28'直接鄰近金屬驅動分路26'之耦合位置。
現在參考圖6至圖8中的圖示，類似於圖1的電子裝置之一天線部分(包含太陽能電池、介電質調諧本體、分路導體、同軸天線饋送線及電功率導體)耦合至測試設備。測試之太陽能電池係一經傳導性塗覆之單晶矽電池，零件編號為加州Milpitas市之IXYS公司製造的XOB17-12x1。太陽能電池具有22毫米(mm)長度乘以7 mm寬度乘以1.6 mm高度之尺寸。在無調諧本體的情況下，太陽能電池之電尺寸對應於0.11λ乘以0.037λ乘以0.0084λ，其中λ為1575.2 MHz自由空間波長，因此太陽能電池相位長度為大約39度。太陽能電池包含1575.2 MHz的一電小型天線。太陽能電池係在陽光下輸出大約630毫伏特DC開路的一單一頻帶間隙類型，其對於一矽裝置而言可能是典型的。太陽能轉換效率為大約17%。太陽能電池包含類似於圖1之繪示定位於太陽能電池相對端上的功率端子。
調諧本體具有0.87英寸長度乘以0.275英寸寬度乘以0.062英寸高度之尺寸。由可購自紐約州彼得堡市之Taconic公司的Arlon CER 10(一CER-10 RF層板)形成調諧本體。正如熟習此項技術者將瞭解，調諧本體包含10法拉每公尺之一相對電容率。藉由滑動調諧本體完成調諧。當以1575.2 MHz操作天線時太陽能電池與調諧本體重疊0.11英寸。未提及光靈敏度，例如天線操作頻率不在日光與黑暗燈光條件之間轉變。
對應於L形驅動分路導體之兩腳各者長度相同且各者為0.025英寸。L形驅動分路導體耦合至同軸天線饋送線。DC電功率導體跨太陽能電池從正極功率端子延伸。DC電功率導體為一#30 AWG上釉DC功率導體。銅線圈耦合至鋁接地平面以容許焊接至接地平面。鋁接地平面為一14英寸直徑環形接地平面。接地平面半徑在1.575 GHz或一GPS頻率處為0.93λ。
圖6之曲線圖47繪示一史密斯圖格式的同軸饋送連接處天線之經測量電路阻抗(z=r+jx)。單一經調諧二次頻率回應45闡釋性地集中在例如對應於一全球定位系統頻率的1575 MHz上。在1575 MHz諧振處，天線之阻抗為z=68+j0歐姆或68歐姆電阻。曲線圖亦繪示DC功率引線耦合46。正如熟習此項技術者將瞭解，當天線頻率改變時，負載阻抗相應改變。可藉由調整而提供其他電阻及電抗組合。圖7之曲線圖51繪示原型天線之經量測電壓駐波比率(VSWR)。使用一HP 8753C向量網路分析器量測VSWR。曲線圖51包含繪示對於調諧本體之不同位置的經量測VSWR的三個繪圖跡線，例如始終在其中53(無延伸超過太陽能電池)、太陽能電池與調諧本體重疊0.11英寸54及無調諧本體52。在1575 MHz，2:1 VSWR頻寬經量測為23 MHz或百分之1.5，且6:1 VSWR頻寬經量測為89 MHz或百分之5.7。1575 MHz電路Q可源於通用諧振式200/5.7=36。Q參數係一無因次數。正如熟習此項技術者將瞭解，一2:1最大VSWR可較佳用於傳輸，且一6:1最大VSWR可較佳用於接收。一6:1 VSWR對應於一3 dB失配損耗，且因此此可近似於半功率增益頻寬。正如所繪示，天線在2.3:1頻率範圍內匹配及調諧，且有利包含一單一控制。調諧限制於調諧本體25，且光線對調諧的影響不顯著。
圖8a至8c中的曲線圖61、64及67係用於天線之典型遠場輻射型樣。更特定而言，圖8a之曲線圖61更特定而言使用phi 63及theta 62角繪示YZ平面內天線之增益型樣。圖8b中之曲線圖64使用phi 65及theta 66角繪示XZ平面內天線之增益型樣。圖8c中的曲線圖67使用phi 68及theta 69角繪示XY平面內天線之增益型樣。正如所繪示，所實現增益為大約-1 dBil，其中一dBil單位對應於相對於一等向輻射器並用於線性極化之分貝。正如熟習此項技術者將瞭解，經實現增益為峰值極化處於峰值型樣振幅視角的增益，且經實現增益包含指向性、失配損耗(若有)及材料消耗損耗(若有)。根據IEEE標準149「IEEE Standard Test Procedures For Antennas」之原理進行量測，因此本文中識別此標準用於參考。在一室內消聲室中在一環形接地平面上量測型樣。探測天線範圍展示該室具有±1.4 dB之一駐波反射水準，且此可包含量測不確定性。
亦已測試並發現電子裝置10在驅動串列陣列太陽能電池(諸如從三個矽頻帶間隙輸出1.89伏特DC開路的IXYS公司型號XOB17-04x3三元件太陽能電池陣列)中有效。對於大多數太陽能電池通用的透明傳導性塗層傳導無線電頻率電流因此可用各種太陽能電池裝置實施電子裝置10。
現在將考慮太陽能電池11之天線功能的操作理論。製造大多數太陽能電池一般不考慮天線特性。相應地，其等對於所希望操作頻率上的自然諧振並非一適當尺寸或者除其等末端外無電連接。電子裝置10有利而言可強迫太陽能電池11在一希望操作頻率上諧振並獲得來自可用連接的一有用阻抗匹配。電子裝置10之實例及原型使用例如相對電小型之一太陽能電池11，且無尺寸以多於1/4波長在操作頻率傳播。
電子裝置10亦可提供複阻抗(z=r+jx歐姆)給同軸天線饋送線15，但在一般實踐中太陽能電池天線11調整至52歐姆電阻(z=52+j0歐姆)。藉由調整驅動分路導體26之尺寸而控制從太陽能電池天線獲得的電阻分量r。增加由驅動分路導體26圍封的孔徑區域增加電阻，且減小驅動分路導體之孔徑區域減小電阻。來自太陽能電池天線的電抗x較佳設定為0，例如天線以諧振頻率操作。由太陽能電池11之實體尺寸、其在接地平面14上方之高度及調諧本體25之尺寸、材料類型及位置決定諧振操作頻率。對於長形高縱橫比太陽能電池，且對於一相對大調諧本體25可由下列近似計算諧振頻率：
L=0.23λair (1μr εr )
其中
L=太陽能電池長度
λair =在自由空間中之波長=c/f
μr =調諧本體之相對導磁率
εr =調諧本體之相對電容率
因此，可以1/4波長基本諧振頻率操作電子裝置10。當調諧本體25例如無磁性、無傳導性且為介電質，諸如一TeflonTM 調諧本體，則在太陽能電池11下方放置較多調諧本體減少操作頻率，且在太陽能電池11下放置較少調諧本體則增加操作頻率。單一控制調諧範圍可為大約3:1或更多，因此一旦獲得起始匹配則可能不希望改變驅動分路導體26之尺寸來調整天線頻率。
太陽能電池天線之輻射型樣為在傳導性結構上流動的無線電頻率電流之一傅立葉變換。出於分析目的，可認為天線之不同結構部分為分離天線元件及用於加總場之陣列技術。因此，正如熟習此項技術者將瞭解，可在將線性構件如同個別偶極子一般處理且以各種視角加總其等輻射場的情況下使用當前方法。圖1電子裝置10之元件於是可包含：來自驅動分路導體的兩個垂直方向線性構件；來自驅動分路導體的一個水平構件；及太陽能電池。可由驅動分路導體促成垂直極化輻射(垂直於接地平面之E場)且由太陽能電池促成水平極化輻射(平行於接地平面之E場)。在電子裝置10之實例上的電流分佈為具有出現在驅動分路導體26之接地末端處出現的最大幅度之正弦曲線。太陽能電池11一般可因此提供寬邊及平面輻射兩者。
調諧本體25可包含傳導率σ、電容率ε及導磁率μ之屬性。由於調諧本體***於太陽能電池11下方且在1575 MHz實現改良輻射效率，因此使用一良好電導體(例如黃銅)用於調諧本體可引起操作頻率降低。一黃銅調諧本體可模擬例如一可變電容器板。介電質調諧本體(諸如TeflonTM )例如亦可降低操作頻率，而再次在超高頻率(UHF)具有經改良之輻射效率的調諧本體***增加。
鎳鋅鐵磁體材料經測試用於調諧本體25，且其藉由研磨紐約州Wallkill市的Fair-Rite產品公司銷售的鐵磁體混合物68之苯酚黏合澆鑄而製成。鐵磁體材料具有近似相等的相對電容率及導磁率(μr =εr =13)，且其在一些位置中提高天線頻率並降低其他位置中的天線頻率。由於材料具有自由空間或大致如此為η=120πμr /εr =120π13/13=377(其為自由空間特性阻抗)的相同特性阻抗，因此輕鎳鋅鐵磁體之相等電容率特性可能對於調諧本體25增加的即時增益頻寬有利。
一種方法態樣包含增加調諧本體25之尺寸以涵蓋太陽能電池11周圍區域用於增加的負載影響。RF磁材料可包含一些整體傳導率(對於鐵磁體而言為大約0.5至10毫歐姆/公尺)，因此其等在極高頻率(VHF)及較低頻率處漸增地有效率。因此在UHF僅有介電質之材料可能較佳。
電子裝置10之即時增益頻寬很大程度上隨接地平面14上方太陽能電池11之高度而變化。以MHz為單位太陽能電池11之即時2:1 VSWR頻寬之一近似值為B=150 hf2 ，其中h為以英寸為單位接地平面14上方太陽能電池底部之高度且f為以GHz為單位之頻率。
由於太陽能電池天線之型樣頻寬一般超過阻抗頻寬，因此電子裝置10亦可包含電子調諧(未展示)，其可提供1或多個倍頻帶之寬可調諧頻寬。電子調諧可包含一變容器，其透過一DC阻擋電容器連接至太陽能電池11或與一可偏壓媒體連接。一磁可偏壓媒體可包含磁調諧本體，例如一鐵磁體定位盤，由一外部電磁體施加一靜止(DC)磁場作為一調諧偏壓，該外部電磁體使牽引調諧本體導磁率之鐵磁體飽和，繼而調整天線頻率。
一種方法態樣包含一雙調諧方法。該雙調諧方法提供來自平坦天線增加的即時增益頻寬，諸如藉由實施一切比雪夫多項式頻率回應之電子裝置10。在無線電頻率(RF)處，電功率導體27在太陽能電池11上對折形成一電折叠電路。一虛接地存在於折叠之頂點容許以對天線RF操作減少之影響撤出DC。
雙調諧方法包含調整電功率導體27之長度以引起雙調諧切比雪夫多項式回應。由太陽能電池11與電功率導體27之組合形成的傳輸線接腳之諧振頻率於是可不同於太陽能電池之諧振頻率因此存在兩個諧振。太陽能電池11及電功率導體27可視為平行的兩個天線。實現的兩極切比雪夫回應天線具有一單一調諧二次頻率回應天線的大約四倍之即時增益頻寬。在圖7之繪製跡線53中看到的雙底(double dip)頻率回應中看到在一原型上量測的雙調諧方法之結果。注意圖7包含在不同時間用於藉由調諧本體25之調整獲得的不同頻率所取得的同一曲線圖上的三個繪製跡線。電流流動之一共同模式及一差分模式存在於雙調諧天線中使得電功率導體成為一傳輸線接腳諧振電路及將RF電流變換成無線電波之一變換器。
可包含多個電功率導體(未展示)用於額外功率回應及多個功率頻帶能力。形成驅動分路導體26的接線、PWB跡線等等不在彼此大約2.7至3.0導體直徑內組態可能有利。此可減少導體集膚效應，其增加電阻性損耗、焦耳效應損耗及不希望的熱量。熟習此項技術者將瞭解此可能類似於在螺旋狀螺線管式線電感器中間隔導體之實施。
一種方法態樣係關於製造一電子裝置的一方法。方法包含將太陽能電池10隔開在接地平面上方。方法亦包含將一同軸天線饋送線15之一內部導體16耦合至一第一功率輸出端子12並將同軸天線饋送線之一外部導體17耦合至接地平面14使得太陽能電池11亦作為一補片天線元件起作用。方法亦包含耦合一驅動分路導體26以在第一功率輸出端子12與接地平面14之間延伸。
10．．．電子裝置
10'．．．電子裝置
11．．．太陽能電池
11'．．．太陽能電池
12．．．第一功率端子
12'．．．第一功率端子
13．．．第二功率端子
13'．．．第二功率端子
14．．．接地平面
14'．．．接地平面
15．．．同軸天線饋送線
15'．．．同軸天線饋送線
16．．．中心導體
22．．．開口
25．．．調諧本體
25a'．．．調諧本體
25b'．．．調諧本體
25c'．．．調諧本體
25d'．．．調諧本體
26．．．金屬驅動分路導體
26'．．．金屬驅動分路導體
27．．．電功率導體
27'．．．電功率導體
28．．．開口
28'．．．開口
31．．．外殼
32．．．顯示器
32'．．．顯示器
33．．．輸入裝置
34．．．電路
35．．．顯示器
37．．．接收器/傳輸器
圖1係根據本發明之一電子裝置之一部分的一透視圖。
圖2係沿線2-2取得的圖1中部分之一橫截面視圖。
圖3係一太陽能電池經量測阻抗之一曲線圖。
圖4係圖3中量測之太陽能電池經量測VSWR之一曲線圖。
圖5係根據本發明之一電子裝置之一部分的另一實施例之一透視圖。
圖6係根據本發明之一電子裝置經量測阻抗之一曲線圖。
圖7係圖6中量測之電子裝置經量測VSWR之一曲線圖。
圖8a至圖8c係圖6中量測之電子裝置的平面輻射型樣之曲線圖。
10．．．電子裝置
11．．．太陽能電池
12．．．第一功率端子
13．．．第二功率端子
14．．．接地平面
15．．．同軸天線饋送線
16．．．中心導體
22．．．開口
25．．．調諧本體
26．．．金屬驅動分路導體
27．．．電功率導體
28．．．開口
31．．．外殼
32．．．顯示器
33．．．輸入裝置
34．．．電路
35．．．顯示器
37．．．接收器/傳輸器

Claims (10)

  1. 一種電子裝置，其包括：一接地平面；一太陽能電池，其隔開在該接地平面上方且具有第一功率輸出端子及第二功率輸出端子；一同軸天線饋送線，其包括耦合至該第一功率輸出端子的一內部導體及耦合至該接地平面使得該太陽能電池亦作為一補片天線元件起作用的一外部導體；及一驅動分路導體，其在該第一功率輸出端子與該接地平面間延伸。
  2. 如請求項1之電子裝置，其進一步包括該接地平面與該太陽能電池間的一天線調諧本體。
  3. 如請求項2之電子裝置，其中該天線調諧本體包括一介電質材料。
  4. 如請求項1之電子裝置，其進一步包括該接地平面與該太陽能電池間的複數個天線調諧本體。
  5. 如請求項1之電子裝置，其中該驅動分路導體耦合至鄰近該同軸天線饋送線的該接地平面。
  6. 如請求項1之電子裝置，其進一步包括耦合至該第二功率輸出端子的一電功率導體。
  7. 一種製造一電子裝置之方法，其包括：在一接地平面上方隔開一太陽能電池；將一同軸天線饋送線之一內部導體耦合至該太陽能電池之一第一功率輸出端子；將該同軸天線饋送線之一外部導體耦合至該接地平面使得該太陽能電池亦作為一補片天線元件起作用；及耦合一驅動分路導體以在該第一功率輸出端子與該接地平面之間延伸。
  8. 如請求項7之方法，其進一步包括在該接地平面與該太陽能電池間耦合一天線調諧本體。
  9. 如請求項8之方法，其中耦合該天線調諧本體包括耦合一介電質材料天線調諧本體。
  10. 如請求項7之方法，其中耦合該驅動分路導體包括耦合該驅動分路導體至鄰近該同軸天線饋送線之該接地平面。
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