專利名稱：寄生型天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種天線，特別是關(guān)于一種寄生型天線。
背景技術(shù)：
為了使人類的生活更加便利，無線技術(shù)的發(fā)展便顯得異常重要，在無線裝置的設(shè)計(jì)上，天線(antenna)的效能(performance)往往左右了信號(hào)的收發(fā)品質(zhì)，因此該如何提升天線效能，便成為研發(fā)人員首要的課題。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，其示出偶極(dipole)天線被激發(fā)的情形。如圖所示，相位(phase)相差180度的激發(fā)電流i分別饋入偶極天線的兩電極，兩電極上的激發(fā)電流方向相同而將天線激發(fā)，并產(chǎn)生電場 向外輻射；電場 的分布情形如圖式中虛線所示出。另一方面，實(shí)務(wù)上常利用環(huán)型天線(loopantenna)實(shí)現(xiàn)頻率較低(例如1GHz以下)的天線結(jié)構(gòu)，如圖2A所示出，射頻(RadioFrequency，RF)電路210的輸出端OUT耦接至環(huán)型天線250的一端，經(jīng)環(huán)型天線250環(huán)繞一面積區(qū)域后其另一端再耦接至射頻電路210的接地端。射頻電路210可將激發(fā)電流i由輸出端OUT饋入環(huán)型天線250，使激發(fā)電流i沿著環(huán)型天線250流回射頻電路210的接地端，進(jìn)而感應(yīng)產(chǎn)生一方向向下的磁場 ，如圖2B所示出。
就環(huán)型天線的效能而言，其圍出的面積是一個(gè)重要指標(biāo)，也就是說，若環(huán)型天線所圍出的面積較大，其天線效能會(huì)比小面積的環(huán)型天線來的好；但若是為了提升天線效能而加大天線所占用的面積，又與輕薄短小的設(shè)計(jì)理念相違背，因此如何在有限區(qū)域內(nèi)提高天線效能，就顯得十分重要。再者，由于環(huán)型天線所圍出的區(qū)域內(nèi)將無法配置其它零組件以避免影響天線效能，因此無形中也浪費(fèi)了電路板寶貴的可使用面積，相當(dāng)不經(jīng)濟(jì)。簡單地說，為了提升電路板的使用效率，應(yīng)將天線所占用的面積縮小，但如此又會(huì)降低天線的效能，讓人十分地為難。
因此，為了有效利用有限的電路板面積使環(huán)型天線的效能得以提升，實(shí)有必要針對(duì)傳統(tǒng)環(huán)型天線的結(jié)構(gòu)加以改良，以符合當(dāng)今輕薄短小的電路設(shè)計(jì)趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種寄生型天線，以提升天線的效能。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種寄生型天線并簡述如下一種寄生型天線，包括環(huán)型天線及金屬件，金屬件可配置于環(huán)型天線的一側(cè)且與環(huán)型天線隔離(即金屬件不與環(huán)型天線直接接觸)，環(huán)型天線被激發(fā)后，所產(chǎn)生的電場可透過輻射的方式將能量耦合至金屬件，金屬件接收到來自于環(huán)型天線的輻射能量之后，即可感應(yīng)生成一感應(yīng)電流，因此，金屬件即形同一偶極天線，可依據(jù)感應(yīng)電流而產(chǎn)生電場向外輻射。由于金屬件產(chǎn)生的電場方向與環(huán)型天線的電場相同，因此可以強(qiáng)化環(huán)型天線的輻射能力。在實(shí)際應(yīng)用上，金屬件可單一或成對(duì)配置于環(huán)型天線內(nèi)側(cè)、外側(cè)或上方；在外觀上，金屬件的外型可以是長條狀或長條弧狀以配合環(huán)型天線的外型，使輻射能量耦合的效應(yīng)更佳，但不限定金屬件的外型必定與環(huán)型天線相配合，其它形狀的金屬件均可符合本發(fā)明強(qiáng)化天線輻射電場強(qiáng)度的精神，僅其效果可能因金屬件外觀的不同而有所差異，當(dāng)然，金屬件與環(huán)型天線可盡量靠近(但不接觸)使金屬件能接收較多的輻射能量，讓提升天線效益的效果更加顯著，唯金屬件與環(huán)型天線的距離遠(yuǎn)近已是另一個(gè)設(shè)計(jì)天線時(shí)考慮的重點(diǎn)，與金屬件的外型無關(guān)。為了在天線效能及所占用面積兩者間取得平衡，環(huán)型天線的長度約為操作頻率的十分之一波長以內(nèi)優(yōu)選。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖1示出偶極天線被激發(fā)的情形。
圖2A示出環(huán)型天線示意圖。
圖2B示出為圖2A的環(huán)型天線被激發(fā)后所產(chǎn)生的磁場。
圖3示出依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例所提供的一種寄生型天線示意圖。
圖4A示出為圖3中金屬件所感應(yīng)的電場分布情形。
圖4B示出為圖4A中金屬件感應(yīng)的凈電場分布情形。
圖5示出為圖3中環(huán)型天線所感應(yīng)的電場分布情形。
圖6示出將金屬件配置于環(huán)型天線外側(cè)的情形。
圖7A示出將金屬件配置于環(huán)型天線上方的情形。
圖7B示出為圖7A的剖面圖。標(biāo)號(hào)說明210射頻電路250環(huán)型天線350環(huán)型天線370金屬件650環(huán)型天線670金屬件750環(huán)型天線770金屬件具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D3，其示出依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例所提供的一種寄生型天線示意圖。寄生型天線包括環(huán)型天線350及金屬件370，金屬件370可配置于環(huán)型天線350的內(nèi)側(cè)但不與環(huán)型天線350直接接觸，亦即金屬件370與環(huán)型天線350相互隔離。激發(fā)環(huán)型天線350時(shí)，可將激發(fā)電流饋入環(huán)型天線350(激發(fā)電流方向如環(huán)型天線350上的箭號(hào)所示)，如此環(huán)型天線350會(huì)感應(yīng)一與激發(fā)電流同方向的電場并向外輻射，當(dāng)電場輻射至金屬件370時(shí)，金屬件370表面會(huì)感應(yīng)一與環(huán)型天線350的輻射電場方向相反的電場(這是為了滿足電場輻射至導(dǎo)體面切線電場為零的邊界條件(boundarycondition))，進(jìn)而在金屬件370表面感應(yīng)一感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的方向如圖式中金屬件370上的箭號(hào)所示。
接著請(qǐng)參照?qǐng)D4A，其示出圖3中金屬件所感應(yīng)的電場分布情形。金屬件上的感應(yīng)電流方向如實(shí)線箭號(hào)所標(biāo)示，由發(fā)明背景中關(guān)于偶極天線的說明可知，每一金屬件實(shí)為一電偶源(electricdipolesource)，故每一金屬件都可視為一偶極天線，可產(chǎn)生電場 向外輻射，電場 的分布情形如圖中虛線所示出。若將兩相鄰金屬件之間方向相反的電場輻射線互相抵銷，可以得到凈電場輻射線的分布情形，如圖4B所示出。
接著請(qǐng)參照?qǐng)D5，其示出圖3中環(huán)型天線所感應(yīng)的電場分布情形，環(huán)型天線上的激發(fā)電流方向如實(shí)線箭號(hào)所標(biāo)示，所感應(yīng)的電場分布如虛線箭號(hào)所標(biāo)示。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D4B及圖5，我們有個(gè)發(fā)現(xiàn)，就是金屬件上由感應(yīng)電流生成的電場，其方向與環(huán)型天線所感應(yīng)的電場完全一致(圖上為順時(shí)針方向)，故可加強(qiáng)環(huán)型天線的輻射效果，提升天線效能。請(qǐng)?zhí)貏e注意，由于金屬件上的感應(yīng)電流是由環(huán)型天線的輻射電場能量耦合而來，因此不需要額外的電源供應(yīng)；也就是說，若有兩相同結(jié)構(gòu)的環(huán)型天線，其中一者如本發(fā)明般配置若干金屬件以形成寄生型天線而另一者無，以相同能量激發(fā)兩環(huán)型天線，寄生型天線的輻射效益優(yōu)越。
另一方面，由于環(huán)型天線內(nèi)側(cè)配置金屬件，環(huán)型天線向內(nèi)散射的(scattering)電場會(huì)由金屬件反彈向外，而增加環(huán)型天線的輻射效益。在實(shí)際應(yīng)用上，金屬件可單一或成對(duì)配置于環(huán)型天線內(nèi)側(cè)、外側(cè)或上方，金屬件的外型可以是長條狀或長條弧狀以配合環(huán)型天線的外型，使輻射能量耦合的效應(yīng)更佳，但不限定金屬件的外型必定與環(huán)型天線相配合，其它形狀的金屬件(例如三角形或圓形等其它幾何形狀)均可符合本發(fā)明強(qiáng)化天線輻射電場強(qiáng)度的精神，僅其效果可能因金屬件外觀的不同而有所差異，當(dāng)然，金屬件與環(huán)型天線可盡量靠近(但不接觸)使金屬件能接收較多的輻射能量，讓提升天線效益的效果更加顯著，金屬件與環(huán)型天線的距離遠(yuǎn)近已是另一個(gè)設(shè)計(jì)天線時(shí)考慮的重點(diǎn)，與金屬件的外型不甚相關(guān)。
當(dāng)然，環(huán)型天線所圍繞出的面積區(qū)域亦不以圓形或矩形為限，也不限定只能圍繞一圈；可以想見的是，若環(huán)型天線在同樣的面積區(qū)域內(nèi)圍繞的圈數(shù)越多其所感應(yīng)的磁場強(qiáng)度應(yīng)比單一圈數(shù)的環(huán)型天線來的強(qiáng)，但除了增加環(huán)型天線的圈數(shù)來強(qiáng)化天線效能外，若能于環(huán)型天線周圍加設(shè)一或若干金屬件，將可使天線的電場輻射強(qiáng)度更進(jìn)一步地向上提升。再者，金屬件可配置于環(huán)型天線所圍出的區(qū)域面積，這個(gè)區(qū)域以往無法配置其它零組件，本發(fā)明將金屬件配置其中，可將以往視為無效的電路板面積作非常有效的利用，在不占用額外的電路板面積的條件下加強(qiáng)天線的輻射效能，讓電路板的利用更有效率，亦即在要求相同效能的前提下，寄生型天線的尺寸將比單一環(huán)型天線來的小，為了在天線效能及所占用面積兩者間取得平衡，環(huán)型天線的長度約為操作頻率的十分之一波長。
當(dāng)然在相同的發(fā)明精神下，亦可將金屬件670隔離配置于環(huán)型天線650的外側(cè)，如圖6所示出?；蛉鐖D7A所示出，將金屬件770隔離配置于環(huán)型天線750的上方，若沿切線7B-7B切下，可清楚看出金屬件770配置于環(huán)型天線750的法線方向(圖上為y方向)上，與環(huán)型天線750相隔一高度h。
由以上敘述可知，本發(fā)明所提供的寄生型天線至少具有以下諸多優(yōu)點(diǎn)一、節(jié)省成本。本發(fā)明提升天線輻射電場強(qiáng)度的方法，并非利用提高天線輸入功率的方式達(dá)到目的，而是利用原本環(huán)型天線既有的輻射能量，激發(fā)寄生在環(huán)型天線周圍的金屬件，進(jìn)而感應(yīng)出與環(huán)型天線同方向的電場，讓環(huán)型天線本有的電場更加強(qiáng)化。由于不需要提高天線的輸入功率，因此射頻電路的設(shè)計(jì)就不需要為了將輸出功率提高而有所調(diào)整，可保有原來的設(shè)計(jì)，從另一個(gè)角度來看，若要射頻電路提供更高的輸出功率來驅(qū)動(dòng)天線，使天線的效能提升，必然會(huì)在射頻電路內(nèi)加設(shè)功率放大電路，如此一來，增加的放大器及偏壓組件等將使制造成本增加。本發(fā)明可以不改變射頻的原設(shè)計(jì)，僅在環(huán)型天線周圍設(shè)置寄生金屬件就達(dá)到了提升天線效能的要求，無形中節(jié)省的成本是非?？捎^的。
二、提高電路板面積的使用率。本發(fā)明所提供的寄生型天線，可將金屬件配置于環(huán)型天線所圍出的區(qū)域面積內(nèi)，這個(gè)區(qū)域以往無法配置其它零組件，本發(fā)明將金屬件配置其中，可將以往視為無效的電路板面積作非常有效的利用，不需要占用更多的電路面積就可以提高天線的輻射強(qiáng)度，從另一個(gè)角度看來，也使得電路板面積的使用效率更佳，降低了電路板單位面積的成本，讓產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)利用性更佳。
三、縮小電路板體積。本發(fā)明所提供的寄生型天線，可在不占用額外的電路板面積的條件下加強(qiáng)天線的輻射效能，亦即在要求相同效能的前提下，寄生型天線的尺寸將比單一環(huán)型天線來的小，整體看來，電路板的面積也將因?yàn)椴捎眉纳吞炀€的設(shè)計(jì)而得以縮小，使產(chǎn)品更加小巧，提升了產(chǎn)品在商場上的競爭力。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一優(yōu)選實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何業(yè)內(nèi)人士，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種寄生型天線，包括一環(huán)型天線；以及一金屬件，隔離配置于該環(huán)型天線的一側(cè)，以接收自該環(huán)型天線耦合而至的輻射能量。
2.如權(quán)利要求1所述的寄生型天線，其中該環(huán)型天線與該金屬件同平面。
3.如權(quán)利要求2所述的寄生型天線，其中該金屬件配置于該環(huán)型天線的內(nèi)側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的寄生型天線，其中該金屬件配置于該環(huán)型天線的法線方向。
5.如權(quán)利要求1所述的寄生型天線，其中該環(huán)型天線的長度為操作頻率的十分之一波長之內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的寄生型天線，其中該金屬件為長條狀。
7.如權(quán)利要求6所述的寄生型天線，其中該金屬件的外型為長條弧狀且弧度與該環(huán)型天線相配合。
8.一種寄生型天線，包括一環(huán)型天線；以及多個(gè)金屬件，均勻的配置于該環(huán)型天線的一側(cè)且與該環(huán)型天線隔離，以接收自該環(huán)型天線耦合而至的輻射能量。
9.如權(quán)利要求8所述的寄生型天線，其中該環(huán)型天線與所述金屬件同平面。
10.如權(quán)利要求8所述的寄生型天線，其中所述金屬件配置于該環(huán)型天線的內(nèi)側(cè)。
11.如權(quán)利要求8所述的寄生型天線，其中所述金屬件呈環(huán)狀排列。
12.如權(quán)利要求8所述的寄生型天線，其中所述金屬件為長條狀。
13.如權(quán)利要求8所述的寄生型天線，其中所述金屬件配置于該環(huán)型天線的法線方向。
14.如權(quán)利要求8所述的寄生型天線，其中該環(huán)型天線的長度為操作頻率的十分之一波長以內(nèi)。
15.如權(quán)利要求12所述的寄生型天線，其中該些金屬件的外型為長條弧狀且弧度與該環(huán)型天線相配合。
全文摘要
一種寄生型天線，包括環(huán)型天線及金屬件，金屬件可配置于環(huán)型天線的一側(cè)且與環(huán)型天線隔離，環(huán)型天線接收信號(hào)后，所產(chǎn)生的電場可透過輻射的方式將能量耦合至金屬件，令金屬件感應(yīng)一感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生電場向外輻射。由于金屬件產(chǎn)生的電場方向與環(huán)型天線的電場相同，因此可以強(qiáng)化環(huán)型天線的輻射能力。
文檔編號(hào)H01Q7/00GK1458710SQ0211919
公開日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2002年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月13日
發(fā)明者邱建智 申請(qǐng)人:達(dá)方電子股份有限公司