專利名稱：天線阻抗匹配的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種天線阻抗匹配的裝置及其方法。
背景技術(shù)：
伴隨行動(dòng)電話市場(chǎng)驚人的成長(zhǎng)率之余，扮演關(guān)鍵元件角色中的天線開始受到系統(tǒng)廠商的青睞。天線是在無線通訊系統(tǒng)中用來傳送與接收電磁波能量的窗口，它的電器特性良好與否足以影響通訊的品質(zhì)，是收發(fā)訊號(hào)強(qiáng)度好壞的指針。
目前行動(dòng)電話的天線大多采用單極天線(monopole)，其工作原理是根據(jù)電磁理論，請(qǐng)參考圖1所示，于單極天線10輸入一個(gè)正電荷(Q)，經(jīng)過此單極天線10下方一塊無限大的接地端20(例如一塊無限大的金屬平板)的映像，會(huì)于接地端20下方對(duì)稱于單極天線10的處映像形成一個(gè)負(fù)電荷(-Q)，如此便形成一個(gè)雙極天線(dipole)。
根據(jù)電磁理論，如欲得到理想的映像效果，此接地端20理論上應(yīng)該是無限大的，然而請(qǐng)參考圖2所示，此單極天線10應(yīng)用于現(xiàn)有的產(chǎn)品上，其接地端20的大小一定是有限的，因此當(dāng)電流回流至系統(tǒng)的饋入點(diǎn)(feed point)30時(shí)，由于接地端20一般皆為有限的地(finite ground)，所以電流繞回來的路徑并不如理論中那么理想，可能會(huì)較大或是較小，而影響到根據(jù)電磁理論所映像出來的偶極(dipole)的大小并不能等于理論值。
由于天線本身的特性即是如此，但行動(dòng)電話系統(tǒng)在高頻運(yùn)作時(shí)，最佳的輸入阻抗為50Ω，而此差異的部份(接地端20為有限的地)會(huì)造成系統(tǒng)的輸入阻抗(Input Impedance；Zin)的改變，使得系統(tǒng)的輸入阻抗過大或是過小，并造成行動(dòng)電話系統(tǒng)共振頻率的偏移與反射損耗的增加，使得天線表現(xiàn)的效能低落。因此，一般在天線與天線的饋入點(diǎn)之間會(huì)加上一個(gè)調(diào)整阻抗匹配的電路，將行動(dòng)電話系統(tǒng)的輸入阻抗調(diào)整到50Ω，以得到理想的映像效果，并提升行動(dòng)電話性能的表現(xiàn)。
目前，應(yīng)用于行動(dòng)電話或是其它無線裝置的阻抗匹配電路，主要是應(yīng)用π模型或是L模型作為阻抗匹配的方法，其電路示意圖請(qǐng)分別參考圖3及圖4所示，此單極天線10在未經(jīng)過此電路的第一量測(cè)點(diǎn)41所量測(cè)到的輸入阻抗不等于50Ω，而經(jīng)過幾個(gè)被動(dòng)元件50所組成的電路后，在第二量測(cè)點(diǎn)42所量測(cè)到的輸入阻抗即會(huì)等于50Ω，此被動(dòng)元件50可為電容或是電感。
然而，每一個(gè)被動(dòng)元件50皆有其個(gè)別的損耗，因此，經(jīng)過此π模型或是L模型電路后所表現(xiàn)出來的特性阻抗可能會(huì)不及50Ω，而影響行動(dòng)電話表現(xiàn)的性能。而且此方法需額外加裝數(shù)個(gè)被動(dòng)元件50才能達(dá)到阻抗匹配的效果，若是電路中任一個(gè)被動(dòng)元件50失效了，即無法達(dá)到阻抗匹配的效果，維修人員需要一個(gè)元件一個(gè)元件進(jìn)行測(cè)試，才能知道到底是哪一個(gè)元件失效，以進(jìn)行更換，因此，在實(shí)際使用上并不十分方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種天線阻抗匹配的裝置及其方法，其可有效節(jié)省系統(tǒng)中被動(dòng)元件的使用數(shù)目，且降低調(diào)整系統(tǒng)的輸入阻抗所需花費(fèi)的成本。
本發(fā)明天線阻抗匹配的裝置，應(yīng)用于一無線系統(tǒng)，該無線系統(tǒng)包括有一天線，其中該天線的一端與該無線系統(tǒng)的地(ground)之間設(shè)置有一同軸線，該同軸線包括有一中心導(dǎo)線、包覆于該中心導(dǎo)線外圍的一絕緣塑料層及最外圍的一金屬編織網(wǎng)，該中心導(dǎo)線的一端系與該天線電性連接，而其另一端系與該無線系統(tǒng)的一饋入點(diǎn)電性連接，且該金屬編織網(wǎng)系連接于該無線系統(tǒng)的接地端(ground)。
另外，本發(fā)明還提供一種天線阻抗匹配的方法，應(yīng)用于一無線系統(tǒng)，該無線系統(tǒng)包括有一天線，其包括下列步驟設(shè)置一同軸線于該天線的一端與該無線系統(tǒng)的地(ground)之間；將該同軸線內(nèi)之一中心導(dǎo)線的一端與該天線電性連接，而其另一端與該無線系統(tǒng)的一饋入點(diǎn)電性連接，并將該同軸線最外圍的一金屬編織網(wǎng)連接至該無線系統(tǒng)的接地端；及調(diào)整該同軸線與地之間的長(zhǎng)度，以改變?cè)撎炀€的輸入阻抗。
本發(fā)明所揭露的天線阻抗匹配的裝置及其方法，只需利用連接于單極天線及行動(dòng)電話系統(tǒng)的接地端(ground)的同軸線，即可達(dá)到天線阻抗匹配的目的，在組裝上極為方便，且不需通過被動(dòng)元件的連接來達(dá)到天線阻抗匹配的目的，可減少電子元件的使用數(shù)量，以降低制作上的成本。


圖1為電磁理論的示意圖；圖2為現(xiàn)有的單極天線、接地端與系統(tǒng)饋入點(diǎn)的連接方式示意圖；圖3為現(xiàn)有的π模型電路示意圖；圖4為現(xiàn)有的L模型電路示意圖；圖5為本發(fā)明的天線阻抗匹配的裝置的立體圖；圖6為本發(fā)明的天線阻抗匹配的裝置的剖視圖；及圖7為本發(fā)明的天線阻抗匹配的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參考圖5及圖6所示，為本發(fā)明天線阻抗匹配裝置的立體圖及剖面圖，此天線阻抗匹配裝置主要是應(yīng)用于無線系統(tǒng)中(此處以行動(dòng)電話系統(tǒng)為例以作說明)，通過此天線阻抗匹配裝置，使行動(dòng)電話中的單極天線利用系統(tǒng)的接地端產(chǎn)生一個(gè)等效的偶極天線的效果(根據(jù)電磁理論中的影像原理)，而將行動(dòng)電話中由其系統(tǒng)饋入點(diǎn)量測(cè)到的輸入阻抗調(diào)整到50Ω，以提升行動(dòng)電話整體性能的表現(xiàn)。除此之外，亦可通過此裝置來調(diào)整因行動(dòng)電話機(jī)構(gòu)的影響而造成的共振頻率的飄移，并降低其反射損耗。
此裝置包括有三個(gè)主要的部份行動(dòng)電話的天線60、行動(dòng)電話系統(tǒng)的接地端70，及連接于兩者中間的同軸線80。此天線60為一外接型的單極天線或螺旋天線；行動(dòng)電話系統(tǒng)的接地端70則是由金屬平板所組成，系統(tǒng)中所有的電子元件的接地皆是連接到此接地端70；而連接于天線60與接地端70之間的同軸線80則是由中心導(dǎo)線81、包圍于中心導(dǎo)線81外圍的絕緣塑料層82，及最外圍的金屬編織網(wǎng)83所組成。
此同軸線80與天線60相連之處是由絕緣部90所隔絕，而其中央的中心導(dǎo)線81的一端(鄰近絕緣部90的位置)是與天線60的饋入端進(jìn)行電性連接，而中心導(dǎo)線81遠(yuǎn)離天線60的另一端則是與行動(dòng)電話系統(tǒng)的饋入點(diǎn)100進(jìn)行電性的連接，以將天線60所接收到的無線訊號(hào)透過此饋入點(diǎn)100傳入行動(dòng)電話系統(tǒng)中，或是將行動(dòng)電話系統(tǒng)中欲傳送出去的訊號(hào)經(jīng)由此饋入點(diǎn)100傳送到天線60；中心導(dǎo)線81外圍具有一絕緣塑料層82，而包圍于絕緣塑料層82的是一層金屬編織網(wǎng)83所組成，此金屬編織網(wǎng)83再焊接于與行動(dòng)電話系統(tǒng)的接地端70相連接的金屬片110，以與行動(dòng)電話系統(tǒng)的接地端70相連接。
由于行動(dòng)電話系統(tǒng)正常運(yùn)作時(shí)，是在高頻的狀況下工作，所以，同軸線80的設(shè)置會(huì)在天線60與行動(dòng)電話系統(tǒng)的饋入點(diǎn)100之間形成一個(gè)LC電路的模型(產(chǎn)生電感或是電容的匹配)，而通過調(diào)整同軸線80從絕緣部90到接觸到接地端70的距離L(調(diào)整金屬片110與金屬編織網(wǎng)83焊接的位置)，即可使得此幅射體等效的LC電路變大或是變小，以調(diào)整系統(tǒng)的輸入阻抗至接近50Ω。
除此之外，亦可通過調(diào)整同軸線80的長(zhǎng)度，來調(diào)整因行動(dòng)電話機(jī)構(gòu)的影響而造成的共振頻率的飄移、降低其反射損耗。而經(jīng)由實(shí)驗(yàn)可知同軸線80由絕緣部90到接觸到接地端70的距離L越短，則系統(tǒng)的反射損耗會(huì)越小，而系統(tǒng)的輸入阻抗亦會(huì)越接近50Ω。
由同軸線80所形成的天線阻抗匹配裝置與現(xiàn)有的由被動(dòng)元件所組成的π模型或是L模型相比可有效地節(jié)省系統(tǒng)中被動(dòng)元件的使用數(shù)目，且降低調(diào)整系統(tǒng)的輸入阻抗所需花費(fèi)的成本。
而本發(fā)明所揭露的天線阻抗匹配的方法，其流程圖請(qǐng)參考圖7所示(說明中有關(guān)于裝置的部份請(qǐng)參考圖5及圖6所示)，說明如下設(shè)置同軸線于天線的一端與無線系統(tǒng)的接地端(ground)之間(步驟110)，將一根同軸線80設(shè)置于天線60與行動(dòng)電話系統(tǒng)的接地端70之間，此同軸線80是由中心導(dǎo)線81、包圍于其外圍的絕緣塑料層82，及最外圍的金屬編織網(wǎng)83所組成。
接著，將同軸線內(nèi)的中心導(dǎo)線的一端與天線電性連接，而其另一端與無線系統(tǒng)的饋入點(diǎn)電性連接，并將同軸線最外圍的金屬編織網(wǎng)連接至無線系統(tǒng)的接地端(步驟120)，將中心導(dǎo)線81的一端與天線60作電性的連接，而中心導(dǎo)線81的另一端則是與行動(dòng)電話系統(tǒng)的饋入點(diǎn)100進(jìn)行電性連接，并將同軸線80最外圍的金屬編織網(wǎng)83連接至行動(dòng)電話系統(tǒng)的接地端70，以于天線60與行動(dòng)電話系統(tǒng)的饋入點(diǎn)100之間形成一個(gè)LC電路的模型(類似上述的π模型或是L模型電路)。
最后，調(diào)整同軸線與地之間的長(zhǎng)度，以改變天線的輸入阻抗(步驟130)，通過調(diào)整同軸線80從絕緣部90到接觸到接地端70的距離L，即可使得此幅射體等效的LC電路變大或是變小，以調(diào)整整個(gè)無線系統(tǒng)的輸入阻抗至接近50Ω。
權(quán)利要求
1.一種天線阻抗匹配的裝置，應(yīng)用于一無線系統(tǒng)，該無線系統(tǒng)包括有一天線，其特征在于該天線的一端與該無線系統(tǒng)的地(ground)之間設(shè)置有一同軸線，該同軸線包括有一中心導(dǎo)線、包覆于該中心導(dǎo)線外圍的一絕緣塑料層及最外圍的一金屬編織網(wǎng)，該中心導(dǎo)線的一端與該天線電性連接，而其另一端與該無線系統(tǒng)的一饋入點(diǎn)電性連接，且該金屬編織網(wǎng)連接于該無線系統(tǒng)的接地端(ground)。
2.如權(quán)利要求1所述的天線阻抗匹配的裝置，其特征在于其中該無線系統(tǒng)為行動(dòng)電話系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的天線阻抗匹配的裝置，其特征在于其中該天線為單極天線。
4.如權(quán)利要求1所述的天線阻抗匹配的裝置，其特征在于其中該天線為螺旋天線。
5.如權(quán)利要求1所述的天線阻抗匹配的裝置，其特征在于其中該天線與該同軸線連接之處以一絕緣部相隔離。
6.如權(quán)利要求1所述的天線阻抗匹配的裝置，其特征在于該裝置更包括有一金屬片，連接于該金屬編織網(wǎng)與該無線系統(tǒng)的接地端之間，以將該金屬編織網(wǎng)連接至該無線系統(tǒng)的接地端。
7.一種天線阻抗匹配的方法，應(yīng)用于一無線系統(tǒng)，該無線系統(tǒng)包括有一天線，其特征在于包括下列步驟(1)設(shè)置一同軸線于該天線的一端與該無線系統(tǒng)的地(ground)之間；(2)將該同軸線內(nèi)之一中心導(dǎo)線的一端與該天線電性連接，而其另一端與該無線系統(tǒng)的一饋入點(diǎn)電性連接，并將該同軸線最外圍的一金屬編織網(wǎng)連接至該無線系統(tǒng)的接地端；及(3)調(diào)整該同軸線與地之間的長(zhǎng)度，以改變?cè)撎炀€的輸入阻抗。
8.如權(quán)利要求7所述的天線阻抗匹配的方法，其特征在于其中該調(diào)整該同軸線與地之間的長(zhǎng)度，以改變?cè)撎炀€的輸入阻抗的步驟是通過調(diào)整一連接于該金屬編織網(wǎng)與該無線系統(tǒng)的接地端的金屬片的位置從而調(diào)整該同軸線的長(zhǎng)度。
全文摘要
一種天線阻抗匹配的裝置及其方法，應(yīng)用于無線系統(tǒng)中，通過連接于天線與無線系統(tǒng)的接地端(ground)之間的同軸線，將同軸線內(nèi)的中心導(dǎo)線與天線進(jìn)行電性連接，并將同軸線最外圍的金屬編織網(wǎng)連接于系統(tǒng)的接地端，通過改變此同軸線的長(zhǎng)度，以將系統(tǒng)的輸入阻抗調(diào)整至接近50Ω，而得到理想的映像效果，提升系統(tǒng)性能的表現(xiàn)。
文檔編號(hào)H01Q1/36GK1641925SQ20041001506
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者陳立 申請(qǐng)人:順德市順達(dá)電腦廠有限公司, 神達(dá)電腦股份有限公司