專利名稱：電磁輻射裝置及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁輻射裝置及其制作方法，具體地涉及一種具有自我屏蔽天線
的電磁輻射裝置及其制作方法。
背景技術(shù)：
無線通信裝置一般包含天線、射頻(RF)模塊和其他電子元件。為了符合目前微 型化產(chǎn)品的需求，天線和系統(tǒng)元件間的間隔減小，因而增加了電磁耦合效應(yīng)。如此一來，天 線的輻射改變且降低了天線的效能。另外，壓縮后的電路布局對例如輻射圖(radiation pattern)或回波損耗(return loss)等天線特性產(chǎn)生負面影響，故在整合天線及系統(tǒng)后需 修改調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)以符合原先的設(shè)計，因此將增加設(shè)計時間和成本。 美國公開號US 2007/0109196A提出了一種電磁兼容(EMC)天線，其具有屏蔽金屬 墻以有效降低與附近金屬元件可能的耦合現(xiàn)象。然而，平面結(jié)構(gòu)的輻射金屬平行于系統(tǒng)接 地面且形成三維(3D)立體結(jié)構(gòu)，因此限制了使用的靈活性和輻射圖的模式。
在快速發(fā)展的手持式電子裝置市場中，對于具有低干擾特性的小型輻射裝置有高 度需求。再者，無需改裝即可應(yīng)用于不同電子裝置如個人數(shù)字助理(PDA)、衛(wèi)星定位系統(tǒng) (GPS)或筆記型電腦的電磁輻射裝置，可提供各式各樣應(yīng)用的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種電磁輻射裝置及其制作方法，其增益和回波損耗不被系統(tǒng)中的其 他元件所影響。該電磁輻射裝置無需進行結(jié)構(gòu)參數(shù)的修正調(diào)整即可應(yīng)用于各式裝置。另外， 該電磁輻射裝置具有隔離干擾噪聲功能。 根據(jù)本發(fā)明的一方面，電磁輻射裝置包含接地面和整體成形的天線。整體成形的 天線可包含垂直于接地面或與接地面間的角度大于45度的輻射板，和屏蔽結(jié)構(gòu)，以限制輻 射板的輻射。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種具有天線的電磁輻射裝置的制作方法。該天線 包含輻射板和屏蔽結(jié)構(gòu)。該方法包含以下步驟(a)根據(jù)系統(tǒng)空間安排和輻射圖的需求，選 擇輻射板和屏蔽結(jié)構(gòu)的彎折方式；(b)根據(jù)操作頻率決定天線的共振長度；(c)根據(jù)輻射板 的尺寸、操作頻率和頻寬決定天線的最初形狀；(d)調(diào)整輻射板饋入點(feeding point)的 位置和天線的寬度以在操作頻帶中實現(xiàn)阻抗匹配；以及(e)選擇有最佳增益和頻寬的屏蔽 結(jié)構(gòu)及輻射板的間距。


圖1A為本發(fā)明實施例的自我屏蔽天線。 圖IB至ID顯示根據(jù)本發(fā)明的電磁輻射裝置。 圖2、3A、3B、4A和4B顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的自我屏蔽天線。 圖5A至51顯示天線和屏蔽結(jié)構(gòu)的安排的頂視圖。
4
圖6A至6D顯示具有和不具有屏蔽結(jié)構(gòu)的電磁輻射裝置。
圖7A、7B和圖8顯示圖6A至6D的電磁輻射裝置的回波損耗和增益。
圖9顯示應(yīng)用于不同電子裝置的電磁輻射裝置的回波損耗。
圖IOA至IOH顯示本發(fā)明的實施例的電子輻射裝置及其輻射圖。
圖11顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的電磁輻射裝置的制作方法。
主要元件符號說明10、20天線ll輻射板12屏蔽板13屏蔽板14折線15接地面16電路板17、 17'槽孔18信號饋入元件19開口30、35天線31、32、33屏蔽板40、45天線51輻射板52屏蔽板53接地面60天線61屏蔽板62金屬擋屏70天線71屏蔽板72信號饋入元件73接地面74輻射板Sll S16步驟
具體實施例方式
為充分了解本發(fā)明的特征和功效，通過下述具體的實施例，并配合所附的圖式，對 本發(fā)明做詳細說明。 圖1A至圖1C顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的具有自我屏蔽天線的電磁輻射裝置。電磁 輻射裝置包含天線10和接地面15。天線10為整體成形，例如天線10是通過將平板彎折 而成。天線10包含輻射板11和屏蔽板12和13。屏蔽板12和13形成屏蔽結(jié)構(gòu)。天線10 根據(jù)兩條折線14彎折成3D立體結(jié)構(gòu)。接地面15位于電路板16 (例如F R-4板)上。在 實施例中，屏蔽板12接觸接地面15，如圖1B所示?？商娲?，屏蔽板12未接觸接地面15 而直接接觸電路板16，如圖1C所示。輻射板11垂直于接地面15，而屏蔽板13也垂直于且 電連接該接地面15，以限制輻射板11的輻射。輻射板11有槽孔17和信號饋入元件(輻射 元件)18。信號饋入元件18包含位于槽孔17兩側(cè)的正極和負極以操作差分信號。槽孔17 有開口 19，且槽孔17的長度約為天線10的輻射電磁波長的1/4。本實施例中，槽孔17的 縱向平行于接地面15。屏蔽板13等于或大于輻射板11。 可替代地，如圖1D所示，輻射板11與接地面15形成角度，且屏蔽板13與接地面 也形成角度。在實施例中，輻射板11和接地面15間的角度大于45度，且屏蔽板13和接地 面15間的角度大于45度。 圖2顯示本發(fā)明另一實施例的天線20，其類似于天線IO但有無開口的槽孔17'。 槽孔17'的長度約為天線20的輻射電磁波長的1/2。 圖3A和3B分別顯示天線30和35。相比于天線20，天線30另包含延伸自屏蔽板
513且沿折線14彎折的屏蔽板31、32和33。屏蔽板31、32和33可連接或垂直于屏蔽板13。 類似地，屏蔽板12接觸接地面15或電路板16。 圖4A和4B分別顯示天線40和45。相比于圖IA所示的天線10，天線40和45另 包含延伸自屏蔽板13且沿折線14彎折的屏蔽板31和/或32。 圖5A至圖5F顯示本發(fā)明的實施例的電磁輻射裝置的頂視圖。圖5A中，輻射板51 位于接地面53的一側(cè)，屏蔽板52的位置接近輻射板11且延伸至接地面53的兩側(cè)邊。圖 5B中，輻射板51位于接地面53的一側(cè)，且屏蔽板52包圍輻射板51。圖5C中，輻射板51 位于接地面53中，且屏蔽板52包圍輻射板51。圖5D中，輻射板51位于接地面53的角落， 且屏蔽板52包圍輻射板51。圖5E中，輻射板51位于接地面53中，且屏蔽板52包圍輻射 板51。圖5F中，輻射板51彎折且位于接地面53的角落，屏蔽板52順應(yīng)輻射板51的形狀 包圍輻射板51。 因為輻射裝置經(jīng)常位于例如手機等無線裝置的角落，輻射板51可為彎曲狀以順 應(yīng)手機的外型，如圖5G所示。此外，屏蔽板52也可為彎曲的屏蔽板，其順應(yīng)輻射板51的形 狀，如圖5H和5I所示。圖5H中，輻射板51并未連接屏蔽板52。圖5I中，輻射板51的一 端連接屏蔽板52的一端。實用上，輻射板51的兩端可連接屏蔽板52的兩端。
圖6A顯示具有屏蔽板61的天線60的電磁輻射裝置。天線60有開槽。圖6B顯 示具有天線60和金屬擋屏62的電磁輻射裝置。天線60設(shè)有屏蔽板61。金屬擋屏62與天 線60間隔2mm，且可作用為散熱板、金屬線圈或電磁輻射裝置的屏蔽。圖6C和6D顯示對應(yīng) 圖6A和6B的電磁輻射裝置中的天線60中無屏蔽板61的情況。圖6D中，金屬擋屏62與 天線60間隔5mm。 圖7A顯示圖6A和6B的電磁輻射裝置的回波損耗。有或無金屬擋屏的電磁輻射 裝置的回波損耗差異不大。換言之，電磁輻射裝置中的其他元件對于有屏蔽板的天線的影 響不大，反之亦然。圖7B顯示圖6C和6D的電磁輻射裝置的回波損耗。無屏蔽板的天線的 回波損耗大幅降低(大于10dB)，操作頻寬也減少，且回波損耗最低點僅約-7dB。
圖8顯示圖6A至6D的電磁輻射裝置的頻率和實現(xiàn)增益的模擬結(jié)果。金屬擋屏62 并不影響有屏蔽結(jié)構(gòu)61的天線60的特性，即系統(tǒng)中的其他元件并不影響有屏蔽結(jié)構(gòu)的天 線。如圖6D所示，當金屬擋屏62設(shè)于天線后時，實現(xiàn)增益最高點頻率僅從2. 55GHz飄移至 2. 40GHz。因此，具有無屏蔽結(jié)構(gòu)的天線的電磁輻射裝置的其他元件可顯著影響操作頻寬和 增益。 圖9顯示本發(fā)明在例如手機(包含PDA)、 GPS和筆記型電腦等不同應(yīng)用中的 自我屏蔽天線的回波損耗。手機有較小的接地面90mmX50mm， GPS的接地面的大小為 90mmX180mm，而筆記型電腦的接地面大小為220mmX310mm。由圖中可看出不同應(yīng)用的回 波損耗影響不大，因此本發(fā)明的自我屏蔽天線無需進行改裝即可直接應(yīng)用到不同的電子裝置。 圖10A和10B顯示第一實施例的屏蔽天線及其輻射圖。天線70設(shè)于接地面73的 角落。天線70包含屏蔽板71和輻射板74。輻射板74有信號饋入元件72。輻射板74平 行于屏蔽板71。圖IOC和IOD顯示第二實施例的屏蔽天線及其輻射圖。天線70設(shè)于接地 面73的角落。天線70包含具有信號饋入元件72的輻射板74和屏蔽板71。屏蔽板71彎 折，且輻射板74和屏蔽板71并非平行。圖IOE和圖IOF顯示第三實施例的屏蔽天線及其輻射圖。天線70設(shè)于接地面73的角落。天線70包含屏蔽板71和具有信號饋入元件72 的輻射板74。輻射板74平行于屏蔽板71。圖10G和10H第四實施例的屏蔽天線及其輻射 圖。天線70設(shè)于接地面73的角落。天線70包含屏蔽板71和具有信號饋入元件72的輻 射板74。輻射板74彎折，且屏蔽板71包圍輻射板74。屏蔽天線彎折的尺寸和擺放位置在 不同實施例中改變，且結(jié)果顯示這些實施例的輻射圖不同。天線70可被彎折成各種形狀以 符合多重輸入-多重輸出(MIMO)的輻射圖多樣化需求。 圖n顯示本發(fā)明實施例的電磁輻射裝置的制作方法。在步驟Sll中，根據(jù)系統(tǒng)空 間安排和輻射圖的需求，選擇輻射板和屏蔽結(jié)構(gòu)的彎折方式。在步驟S12中，根據(jù)操作頻率 決定天線的共振長度。在步驟S13中，根據(jù)輻射板的尺寸、操作頻率和頻寬決定天線的最初 形狀，例如為直線狀、彎折狀或曲線狀。在步驟S14中，調(diào)整輻射板饋入點的位置和天線的 寬度以在操作頻帶中實現(xiàn)阻抗匹配。在步驟815中，選擇有最佳增益和頻寬的屏蔽結(jié)構(gòu)和 輻射板的間距。在步驟S16中，確認增益和頻寬是否符合規(guī)格要求。若符合規(guī)格要求，即完 成設(shè)計，否則重復(fù)步驟S14和S15而形成如圖11所示的循環(huán)。 本發(fā)明的自我屏蔽天線可有效減少外界的干擾，反之亦然，且無需進一步修改調(diào) 整即可直接應(yīng)用于各式電子裝置。因此，相關(guān)小型天線可輕易應(yīng)用于手機、GPS和筆記型電 腦等。 以上已將本發(fā)明專利申請做詳細說明，以上所述，僅為本發(fā)明專利申請的優(yōu)選實 施例，不能限定本發(fā)明專利申請實施的范圍。即凡依本發(fā)明專利申請的申請范圍所作的同 等變化與修飾等，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利申請的專利涵蓋范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種電磁輻射裝置，包含接地面；以及整體成形的天線，包含輻射板，垂直于該接地面或與該接地面的角度大于45度；以及屏蔽結(jié)構(gòu)，以限制該輻射板的輻射。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁輻射裝置，其中該輻射板包含槽孔和信號饋入元件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁輻射裝置，其中該槽孔的長度約為該整體成形的天線的 電磁波長的1/2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁輻射裝置，其中該槽孔有開口。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁輻射裝置，其中該槽孔的長度約為該整體成形的天線的 電磁波長的1/4。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁輻射裝置，其中該槽孔的縱向平行于該接地面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁輻射裝置，其中該信號饋入元件包含位于該槽孔兩側(cè)的 正極和負極。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁輻射裝置，其中該屏蔽結(jié)構(gòu)包含第一屏蔽板，該第一屏 蔽板垂直于該接地面或與該接地面間的角度大于45度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電磁輻射裝置，其中該第一屏蔽板平行于該輻射板。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電磁輻射裝置，其中該屏蔽結(jié)構(gòu)另包含位于該輻射板和該 第一屏蔽板間的第二屏蔽板。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電磁輻射裝置，其中該第一屏蔽板等于或大于該輻射板。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的電磁輻射裝置，其中該第二屏蔽板接觸該接地面。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電磁輻射裝置，另包含第三屏蔽板，該第三屏蔽板連接且 垂直于該第一屏蔽板。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁輻射裝置，其中該輻射板被該屏蔽板包圍。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁輻射裝置，其中該整體成形的天線通過彎折板件形成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁輻射裝置，其中該輻射板包含曲面輻射板。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁輻射裝置，其中該屏蔽結(jié)構(gòu)包含曲面屏蔽板。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁輻射裝置，其中該天線可彎折成不同形狀以符合多重 輸入-多重輸出的應(yīng)用。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁輻射裝置，其中該天線可彎折成不同形狀以順應(yīng)電子 裝置的外型。
20. —種具有天線的電磁輻射裝置的制作方法，該天線包含輻射板和屏蔽結(jié)構(gòu)。該方法 包含以下步驟(a) 根據(jù)系統(tǒng)空間安排和輻射圖的需求，選擇該輻射板和屏蔽結(jié)構(gòu)的彎折方式；(b) 根據(jù)操作頻率決定該天線的共振長度；(c) 根據(jù)該輻射板的尺寸、操作頻率和頻寬決定該天線的最初形狀；(d) 調(diào)整該輻射板饋入點的位置和該天線的寬度以在操作頻帶中實現(xiàn)阻抗匹配；以及(e) 選擇有最佳增益和頻寬的該屏蔽結(jié)構(gòu)和輻射板的間距。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的電磁輻射裝置的制作方法，另包含確認增益和頻寬是否符合規(guī)格要求的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電磁輻射裝置的制作方法，其中當增益和頻寬不符合規(guī)格 要求時，重復(fù)步驟(d)和(e)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種電磁輻射裝置及其制作方法，根據(jù)本發(fā)明的實施例，電磁輻射裝置包含接地面和整體成形的天線結(jié)構(gòu)。整體成形的天線結(jié)構(gòu)可包含垂直于接地面或與接地面間的角度大于45度的輻射板，以及屏蔽結(jié)構(gòu)，以限制輻射板的輻射。
文檔編號H01Q1/48GK101764282SQ200910135998
公開日2010年6月30日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者吳俊熠, 林弘萱, 浦大鈞, 陳睿宏 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院