專利名稱：接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置，特別是涉及一種包含L形接地面的接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置。
背景技術(shù)：
隨著無線通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，各類電子設(shè)備，例如移動電話、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等，目前都已具備利用無線通信來達(dá)到信號傳輸?shù)墓δ?。在各種無線通信產(chǎn)業(yè)應(yīng)用范圍中，例如將全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)功能加入手機(jī)之中，使得手機(jī)也具有定位功能，可提高手機(jī)的應(yīng)用價(jià)值。
然而，具備全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)功能的手機(jī)，其全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)天線卻無法與手機(jī)共享。一方面因?yàn)閮烧哳l帶不同，例如全球移動通信系統(tǒng)(GlobalSystem for Mobile Communications，GSM)頻段為900MHz與1800MHz，而全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)頻段則為1575MHz。另一方面，因?yàn)槿蛐l(wèi)星定位系統(tǒng)是圓形偏極化(circular polarization)信號，與手機(jī)的線性極化信號不同。因此，需另行內(nèi)建全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)天線，并直接聯(lián)機(jī)至全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器的電路。
現(xiàn)有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)天線型式是采用平板天線(patch antenna)，來接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的圓形偏極化信號。此平板天線為指向性天線(directional antenna)，用以接收天線上方的無線信號。然而，將全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)功能加入通信手機(jī)之中，使用者使用手機(jī)時(shí)只能接收特定方向的衛(wèi)星信號。此時(shí)，對于行動中的使用者，由于手機(jī)的位置與角度不定，所以使用指向性天線將無法持續(xù)接收特定方位的衛(wèi)星信號。如此一來，將會產(chǎn)生信號接收中斷以致無法定位的問題。
因此，具備全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)功能的手機(jī)，需要改進(jìn)現(xiàn)有所使用的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)天線只能接收特定方向信號的缺點(diǎn)，來解決天線接收信號強(qiáng)度太弱而造成無法定位的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置，使用全向性芯片天線(omni-directional chip antenna)以達(dá)到全方位接收全球衛(wèi)星定位信號，并且，通過L形接地面與全向性芯片天線產(chǎn)生電磁耦合效應(yīng)，使得接收的信號強(qiáng)度增加，來提高使用此芯片天線裝置定位的精確度。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置，其特點(diǎn)在于，包含一L形接地面，設(shè)置在一電路板上；以及一全向性芯片天線，設(shè)置于該電路板上的該L形接地面的缺口中并與該L形接地面電性連接。
上述接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的芯片天線裝置，其特點(diǎn)在于，該全向性芯片天線具有一饋入端，通過該饋入端接收該全向性芯片天線的信號至該電路板。
上述接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的芯片天線裝置，其特點(diǎn)在于，該L形接地面與該全向性芯片天線間具有一定的距離。
上述接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的芯片天線裝置，其特點(diǎn)在于，該L形接地面的材料為金屬、合金或其它導(dǎo)電材料。
本發(fā)明的功效，在于使用全向性芯片天線，達(dá)到全方位接收全球衛(wèi)星定位信號，并且，通過L形接地面與全向性芯片天線產(chǎn)生電磁耦合效應(yīng)，使得接收的信號強(qiáng)度增加，來提高使用此芯片天線裝置定位的精確度。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的示意圖；圖2為本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的示意圖；圖3A為圖1的全向性芯片天線在X-Z平面所形成的輻射場型圖；圖3B為圖1的全向性芯片天線在Y-Z平面所形成的輻射場型圖；圖4A為圖2的全向性芯片天線在X-Z平面所形成的輻射場型圖；圖4B為圖2的全向性芯片天線在Y-Z平面所形成的輻射場型圖；圖5為圖1與圖2的芯片天線裝置的天線反射損失的頻率響應(yīng)圖；
圖6A為圖1的芯片天線裝置在X-Z平面所形成的圓極化軸比圖；圖6B為圖1的芯片天線裝置在Y-Z平面所形成的圓極化軸比圖；圖7A為圖2的芯片天線裝置在X-Z平面所形成的圓極化軸比圖；圖7B為圖2的芯片天線裝置在Y-Z平面所形成的圓極化軸比圖；圖8為本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的示意圖；圖9為本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的示意圖；圖10A為圖8的全向性芯片天線在X-Z平面所形成的輻射場型圖；圖10B為圖8的全向性芯片天線在Y-Z平面所形成的輻射場型圖；圖11A為圖9的全向性芯片天線在X-Z平面所形成的輻射場型圖；圖11B為圖9的全向性芯片天線在Y-Z平面所形成的輻射場型圖；圖12為圖8與圖9的芯片天線裝置的天線反射損失的頻率響應(yīng)圖；圖13A為圖8的芯片天線裝置在X-Z平面所形成的圓極化軸比圖；圖13B為圖8的芯片天線裝置在Y-Z平面所形成的圓極化軸比圖；圖14A為圖9的芯片天線裝置在X-Z平面所形成的圓極化軸比圖；圖14B為圖9的芯片天線裝置在Y-Z平面所形成的圓極化軸比圖。
其中，附圖標(biāo)記100芯片天線裝置110L形接地面 120全向性芯片天線122饋入端 130電路板140缺口150傳輸線200芯片天線裝置210L形接地面 220全向性芯片天線222饋入端 230電路板240缺口250傳輸線502頻率響應(yīng)曲線504頻率響應(yīng)曲線800芯片天線裝置810L形接地面 820全向性芯片天線822饋入端 830電路板840缺口850傳輸線900芯片天線裝置
910L形接地面920全向性芯片天線922饋入端 930電路板940缺口 950傳輸線1202頻率響應(yīng)曲線1204頻率響應(yīng)曲線具體實(shí)施方式
請參照圖1，為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置的示意圖。接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置100包含L形接地面110及全向性芯片天線120。L形接地面110設(shè)置在電路板130上，而全向性芯片天線120設(shè)置于電路板130上的L形接地面110的缺口140中，并與L形接地面110電性連接。
芯片天線裝置100中的全向性芯片天線120可用以接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號，并且全向性芯片天線120可360°接收信號而不受方向的影響，可增加信號的涵蓋范圍。
另外，全向性芯片天線120具有饋入端122，以通過饋入端122傳輸信號至電路板130。一般而言，全向性芯片天線120可以天線的線路端點(diǎn)或任一部分作為饋入端，以供傳輸信號。
請參照圖1所示，全向性芯片天線120位于L形接地面110缺口140中，也即全向性芯片天線120位于手機(jī)使用者的右上角。此外，L形接地面110的缺口140的兩側(cè)面長度較佳為延伸至能全面包覆全向性芯片天線120的長度。另外，L形接地面110的缺口140的兩側(cè)面長度可以相等或不相等。
當(dāng)全向性芯片天線120接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)時(shí)，由于L形接地面110及全向性芯片天線120之間會產(chǎn)生電磁耦合效應(yīng)，而使得接收的圓形偏極化信號的強(qiáng)度增強(qiáng)。另外，全向性芯片天線120與L形接地面110間的距離不為零，也即在全向性芯片天線120的周圍預(yù)留凈空區(qū)域，以避免L形接地面110嚴(yán)重影響全向性芯片天線120的接收效能。
由于目前的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號以右旋圓形偏極化(right-handedcircular polarization，RHCP)來傳送。因此，芯片天線裝置100通過L形接地面110與全向性芯片天線120的配置，可通過增強(qiáng)接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的右旋圓形偏極化的信號強(qiáng)度。
此外，由于地面的反射效應(yīng)，右旋圓形偏極化信號經(jīng)過一次反射后會變?yōu)樽笮龍A形偏極化，所以全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號由地面反射后，其極性會改變。不過，芯片天線裝置100的上方接收右旋圓形偏極化的信號而下方則可接收左旋圓形偏極化的信號，因此，地面反射信號也可被全向性芯片天線120所接收。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例，還可以將L形接地面反轉(zhuǎn)后設(shè)置在電路板230上，如圖2所示，為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置的示意圖，其中凡圖標(biāo)符號比圖1中的較佳實(shí)施例大100，則都表示相同或類似的元件。
如圖2所示，接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置200包含L形接地面210及全向性芯片天線220。全向性芯片天線220位于L形接地面210的缺口240中。此時(shí)，全向性芯片天線220位于手機(jī)使用者的左上角，用以接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號。因此，熟知此領(lǐng)域者還可根據(jù)所需來選擇全向性芯片天線220及L形接地面210，并選擇設(shè)置于電路板230上的較佳位置。
另外，L型接地面110、210的材料可為金屬、合金或其它導(dǎo)電材料，例如常用的金屬銅等。全向性芯片天線120、220的基板的材料可為介電材料，例如常用的FR4等，其線路的材料可為金屬、合金或其它導(dǎo)電材料，例如常用的金屬銅等。
圖3A為圖1所示的芯片天線裝置100在X-Z平面所形成的輻射場型圖，而圖3B則為芯片天線裝置100在Y-Z平面所形成的輻射場型圖。圖4A為圖2所示的芯片天線裝置200在X-Z平面所形成的輻射場型圖，而圖4B為芯片天線裝置200在Y-Z平面所形成的輻射場型圖。
由這些輻射場型圖可知，全向性芯片天線120與220的輻射場型為全方位的。當(dāng)使用者使用結(jié)合全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)及全球移動通信系統(tǒng)的手機(jī)時(shí)，不需對準(zhǔn)特定方向即可接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號。
圖5為芯片天線裝置100及200的天線反射損失的頻率響應(yīng)圖，其中，縱軸為天線反射損失，單位為分貝(dB)，而橫軸為天線頻率，單位為百萬赫茲(MHz)。如圖5，芯片天線裝置100的頻率響應(yīng)曲線502與芯片天線裝置200的頻率響應(yīng)曲線504并不相同。也就是說，全向性芯片天線與L形接地面之間不同的設(shè)置位置會影響其天線反射損失的頻率響應(yīng)。
圖6A為芯片天線裝置100在X-Z平面所形成的圓極化軸比圖，圖6B為芯片天線裝置100在Y-Z平面所形成的圓極化軸比圖，其中，縱軸為圓極化軸比，而橫軸為角度，單位為度(deg)。圖7A為芯片天線裝置200在X-Z平面所形成的圓極化軸比圖，而圖7B為芯片天線裝置200在Y-Z平面所形成的圓極化軸比圖，其中，縱軸為圓極化軸比，而橫軸為角度，單位為度(deg)。
由上述芯片天線裝置100和200的圓極化軸比可知，全向性芯片天線及L形接地面在電路板上的設(shè)置方式會影響輻射場型的圓形偏極化特性。因此，接收直接與反射信號時(shí)，可在電路板上的合適位置設(shè)置全向性芯片天線及L形接地面，以增強(qiáng)接收直接與反射信號的強(qiáng)度。
以下實(shí)施例則說明L型接地面的缺口尺寸，即芯片天線周圍的凈空區(qū)域大小，也會改變芯片天線裝置的圓形偏極化特性、天線反射損失的頻率響應(yīng)以及輻射場型圖等。而且，更進(jìn)一步地說，不同的接地面大小也會對芯片天線裝置的圓形偏極化特性、天線反射損失的頻率響應(yīng)以及輻射場型圖等造成不同程度的改變。
請參照圖8，其為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置的示意圖。接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置800包含L形接地面810及全向性芯片天線820。L形接地面810設(shè)置在電路板830上，而全向性芯片天線820設(shè)置于電路板830上的L形接地面810的缺口840中，并與L形接地面810電性連接。
全向性芯片天線820具有饋入端822，以通過饋入端822傳輸信號至電路板830。一般而言，全向性芯片天線820可以天線的線路端點(diǎn)或任一部份作為饋入端，以供傳輸信號。
請參照圖8所示，全向性芯片天線820位于手機(jī)使用者的右上角。此外，L形接地面810的缺口840的兩側(cè)面長度較佳為延伸至能全面包覆全向性芯片天線820的長度。另外，L形接地面810的缺口840的兩側(cè)面長度可以相等或不相等。當(dāng)全向性芯片天線820接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)時(shí)，由于L形接地面810及全向性芯片天線820之間會產(chǎn)生電磁耦合效應(yīng)，而使得接收的圓形偏極化信號的強(qiáng)度增強(qiáng)。另外，全向性芯片天線820與L形接地面810間的距離為零。
由于目前的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號以右旋圓形偏極化(right-handedcircular polarization，RHCP)來傳送。因此，芯片天線裝置800通過L形接地面810與全向性芯片天線820的配置，可通過增強(qiáng)接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的右旋圓形偏極化的信號強(qiáng)度。
此外，由于地面的反射效應(yīng)，右旋圓形偏極化信號經(jīng)過一次反射后會變?yōu)樽笮龍A形偏極化，所以全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號由地面反射后，其極性會改變。不過，芯片天線裝置800的上方接收右旋圓形偏極化的信號而下方則可接收左旋圓形偏極化的信號，因此，地面反射信號也可被全向性芯片天線820所接收。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例，還可以將L形接地面反轉(zhuǎn)后設(shè)置在電路板930上，如圖9所示，其為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置的示意圖，其中，凡圖標(biāo)符號比圖8中的較佳實(shí)施例大100，則表示相同或類似的元件。
如圖9所示，接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置900包含L形接地面910及全向性芯片天線920。全向性芯片天線920位于L形接地面910的缺口940中。此時(shí)，全向性芯片天線920位于手機(jī)使用者的左上角，用以接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號。因此，熟知此領(lǐng)域者還可根據(jù)所需來選擇全向性芯片天線920及L形接地面910，并選擇設(shè)置于電路板930上的較佳位置。
另外，L型接地面810、910的材料可為金屬、合金或其它導(dǎo)電材料，例如常用的金屬銅等。全向性芯片天線820、920的基板的材料可為介電材料，例如常用的FR4等，其線路的材料可為金屬、合金或其它導(dǎo)電材料，例如常用的金屬銅等。
圖10A為圖8所示的芯片天線裝置800在X-Z平面所形成的輻射場型圖，而圖10B則為芯片天線裝置800在Y-Z平面所形成的輻射場型圖。圖11A為圖9所示的芯片天線裝置900在X-Z平面所形成的輻射場型圖，而圖11B為芯片天線裝置900在Y-Z平面所形成的輻射場型圖。
由這些輻射場型圖可知，全向性芯片天線820與920的輻射場型為全方位的。當(dāng)使用者使用結(jié)合全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)及全球移動通信系統(tǒng)的手機(jī)時(shí)，不需對準(zhǔn)特定方向即可接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號。
圖12為芯片天線裝置800及900的天線反射損失的頻率響應(yīng)圖，其中，縱軸為天線反射損失，單位為分貝(dB)，而橫軸為天線頻率，單位為百萬赫茲(MHz)。如圖12所示，芯片天線裝置800的頻率響應(yīng)曲線1202與芯片天線裝置900的頻率響應(yīng)曲線1204并不相同。也就是說，全向性芯片天線與L形接地面之間不同的設(shè)置位置會影響其天線反射損失的頻率響應(yīng)。
圖13A為芯片天線裝置800在X-Z平面所形成的圓極化軸比圖，圖13B為芯片天線裝置800在Y-Z平面所形成的圓極化軸比圖，其中縱軸為圓極化軸比，而橫軸為角度，單位為度(deg)。圖14A為芯片天線裝置900在X-Z平面所形成的圓極化軸比圖，而圖14B為芯片天線裝置900在Y-Z平面所形成的圓極化軸比圖，其中，縱軸為圓極化軸比，而橫軸為角度，單位為度(deg)。
由上述芯片天線裝置800和900的圓極化軸比可知，全向性芯片天線及L形接地面在電路板上的設(shè)置方式會影響輻射場型的圓形偏極化特性。因此，接收直接與反射信號時(shí)，可在電路板上的合適位置設(shè)置全向性芯片天線及L形接地面，以增強(qiáng)接收直接與反射信號的強(qiáng)度。
由上述本發(fā)明較佳實(shí)施例可知本發(fā)明一方面就是在提供一種接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的芯片天線裝置。此接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的芯片天線裝置中，使用全向性芯片天線，以全方位地接收全球衛(wèi)星定位信號。另一方面，全向性芯片天線位于L形接地面的缺口中，該芯片天線與L形接地面會產(chǎn)生電磁耦合效應(yīng)，以增強(qiáng)接收全球衛(wèi)星定位的圓形偏極化信號的強(qiáng)度，而可提高芯片天線裝置定位的精確度。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置，其特征在于，包含一L形接地面，設(shè)置在一電路板上；以及一全向性芯片天線，設(shè)置于該電路板上的該L形接地面的缺口中并與該L形接地面電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的芯片天線裝置，其特征在于，該全向性芯片天線具有一饋入端，通過該饋入端接收該全向性芯片天線的信號至該電路板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的芯片天線裝置，其特征在于，該L形接地面與該全向性芯片天線間具有一定的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的芯片天線裝置，其特征在于，該L形接地面的材料為金屬、合金或其它導(dǎo)電材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的芯片天線裝置，包含L形接地面，設(shè)置在一電路板上；以及全向性芯片天線，設(shè)置于該電路板上的該L形接地面的缺口中并與該L形接地面電性連接。本發(fā)明使用全向性芯片天線，達(dá)到全方位接收全球衛(wèi)星定位信號，并且通過L形接地面與全向性芯片天線產(chǎn)生電磁耦合效應(yīng)，使得接收的信號強(qiáng)度增加，來提高使用此芯片天線裝置定位的準(zhǔn)確度。
文檔編號G01S5/02GK101071905SQ20061008070
公開日2007年11月14日 申請日期2006年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月11日
發(fā)明者胡泉凌, 陳譽(yù)尉, 廖昌倫, 林舜天, 楊成發(fā), 陳彥銘, 王釗偉 申請人:詮欣股份有限公司