專利名稱：倒f型天線及相關(guān)的無線通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線，尤指一種用于無線通信設(shè)備中的倒F型天線。
背景技術(shù)：
天線是無線通信設(shè)備中重要的元件之一，但也是電路模塊中面積、尺寸最大的元件之一。隨著無線通信相關(guān)產(chǎn)品越來越趨向于強調(diào)輕、薄、短、小，天線小型化儼然已是當(dāng)今設(shè)計的主流。在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中，倒F型天線anverted-F Antenna, IFA)是常被使用的一種天線類型，主要是因為其具有近似全向性輻射場型的優(yōu)點，因此被廣泛的應(yīng)用于網(wǎng)卡、手機及其它便攜式無線電子設(shè)備中。然而，倒F型天線的天線主體長度實質(zhì)上需要等于天線要傳送和接收的無線電信號波長的四分之一，對于日益縮小的電路模塊而言，這項天線主體長度的限制條件，是造成整體模塊難以進一步縮小的主要因素。

發(fā)明內(nèi)容
因此，如何在越來越有限的機構(gòu)空間中，設(shè)計具有良好天線輻射特性、尺寸更小、 且低成本的天線結(jié)構(gòu)，一直是業(yè)內(nèi)長期以來所遭遇到的難題。本說明書提供了一種倒F型天線的實施例，其包含有輻射主體，該輻射主體包含有多個輻射部，且該多個輻射部中的部分輻射部位于同一平面；短路引腳，自該輻射主體向外延伸，且該多個輻射部的其中之一與該短路引腳間呈第一預(yù)定夾角；饋入引腳，自該輻射主體向外延伸，且該多個輻射部的其中之一與該饋入引腳間呈第二預(yù)定夾角；以及突出部， 自該多個輻射部中的其中之一向外突出，且該多個輻射部的其中之一與該突出部的至少局部呈第三預(yù)定夾角。本說明書另提供了一種無線通信裝置的實施例，其包含有電路基板，該電路基板包含有第一連接部、第二連接部、以及接地平面；以及倒F型天線，其包含有輻射主體，該輻射主體包含有多個輻射部，且該多個輻射部中的部分輻射部位于同一平面，但至少有一個輻射部不位于該平面；短路引腳，自該輻射主體向外延伸，并與該第一連接部及該接地平面相接觸，且該多個輻射部的其中之一與該短路引腳間呈第一預(yù)定夾角；饋入引腳，自該輻射主體向外延伸，并與該第二連接部相接觸，且該多個輻射部的其中之一與該饋入引腳間呈第二預(yù)定夾角；以及突出部，自該多個輻射部中的其中之一向外突出但不與該接地平面導(dǎo)通，且該多個輻射部的其中之一與該突出部的至少局部呈第三預(yù)定夾角。前述實施例的優(yōu)點之一是倒F型天線的結(jié)構(gòu)制作簡單、成本低廉。前述實施例的另一優(yōu)點是倒F型天線與無線通信裝置的電路基板的組裝很容易， 便于生產(chǎn)制造。


圖1為本發(fā)明的平面倒F型天線的一個實施例簡化后的示意圖。圖2為圖1的天線的制作方式的一個實施例示意圖。圖3為使用圖1的天線10的無線通信裝置的一個實施例簡化后的示意圖。圖4為圖3的無線通信裝置的俯視圖。圖5為圖1的天線有無設(shè)置突出部時的操作特性比較示意圖。圖6和圖7為本發(fā)明的無線通信裝置的其它實施例簡化后的示意圖。圖8和圖9為本發(fā)明的平面倒F型天線的其它實施例簡化后的示意圖。主要元件符號說明10、60、70、80、90 天線110短路引腳120饋入引腳130、140、150、160 輻射部170、770、870、970 突出部172定位件180、880、980 虛擬路徑300、600、700無線通信裝置310、710 電路基板320,330,340 連接部350按鈕座352 按鈕412接地平面
具體實施例方式以下將結(jié)合相關(guān)附圖來說明本發(fā)明的實施例。在這些附圖中，相同的標號表示相同或類似的元件。在說明書及權(quán)利要求書當(dāng)中使用了某些詞匯來表示特定的元件。所屬領(lǐng)域中普通技術(shù)人員應(yīng)可理解，同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。本說明書及權(quán)利要求書并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)分的基準。在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”是開放式的用語，因此應(yīng)解釋成“包含但不限干 ，，
J · · · ο請參考圖1，其所示為本發(fā)明一個實施例的平面倒F型天線(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)10簡化后的示意圖。天線10包含有輻射主體(radiating body)、以及自該輻射主體向外延伸的短路引腳110、饋入引腳120、以及突出部170，其中突出部170還具有向外延伸出去的定位件172。在本實施例中，天線10的輻射主體包含第一輻射部130、第二輻射部140、第三輻射部150、以及第四輻射部160。至于圖1中所示的虛擬路徑180，表示天線10的輻射主體的等效電流路徑的示意圖，而虛擬路徑180的長度，則可用于表示該輻射主體的等效電流路徑長度(或可視為天線10的輻射主體總長度)。實際操作上，可通過調(diào)整短路引腳110與饋入引腳120的間隙，來改變天線10的輸入阻抗，以獲得較佳的阻抗匹配。
前述天線10的各部件可以用導(dǎo)電性的材質(zhì)分別制成后再彼此拼接組合。優(yōu)選地， 天線10可直接用一體成形的金屬片來進行沖壓或切割來制作，以降低制造的復(fù)雜度和成本。將天線10與無線通信裝置的電路基板進行組裝前，可以先將天線10彎折成適當(dāng)?shù)男螤?，以增加天線10的結(jié)構(gòu)剛性。圖2為天線10的制作方式一個實施例的示意圖。如圖2所示，可以先將天線10 的短路引腳110、饋入引腳120、和第二輻射部140分別彎折成與第一輻射部130呈預(yù)定夾角(例如80 100度之間的任一角度)或?qū)嵸|(zhì)上垂直的形狀。接著，再將突出部170彎折成與第二輻射部140呈預(yù)定夾角(例如80 100度之間的任一角度)或?qū)嵸|(zhì)上垂直的形狀。本實施例中的第二輻射部140、第三輻射部150和第四輻射部160在使用狀態(tài)下位于同一平面，并與短路引腳110和饋入引腳120兩者實質(zhì)上平行，也即短路引腳110和饋入引腳120并不與第二輻射部140、第三輻射部150和第四輻射部160位于同一平面。另一方面，本實施例中的第一輻射部130在使用狀態(tài)下并不與第二輻射部140、第三輻射部150和第四輻射部160位于同一平面，而是與第二輻射部140、第三輻射部150和第四輻射部160 實質(zhì)上垂直。也即，天線10在使用狀態(tài)時可形成立體狀的結(jié)構(gòu)，這樣能大幅增強其結(jié)構(gòu)剛性和穩(wěn)定性，使得天線10在組裝和使用的過程中不易變形。請參考圖3和圖4。圖3所示為使用天線10的一個示例性的無線通信裝置300 簡化后的示意圖。圖4則是無線通信裝置300的俯視圖。除了天線10之外，無線通信裝置 300還包含有電路基板310、三個連接部320、330及；340、以及按鈕座350。電路基板310上還設(shè)有接地平面412，而按鈕座350上則設(shè)有按鈕352。為簡潔起見，圖3和圖4中并未示出電路基板310上的其它元件。電路基板310上的連接部320、330及340可以用孔洞來實現(xiàn)，用于將天線10固定在電路基板310上。在一個實施例中，孔洞320是貫穿孔，其內(nèi)側(cè)不具有導(dǎo)電性，且孔洞320 與接地平面412間具有間隙(gap)，使得突出部170的定位件172以插接或焊接方式接合于孔洞320時，不會與接地平面412導(dǎo)通。孔洞330內(nèi)側(cè)鍍有導(dǎo)電性材料，例如銅，且孔洞 330與電路基板310上的接地平面412間也具有間隙。當(dāng)天線10的饋入引腳120與孔洞 330以插接或焊接方式相接合時，饋入引腳120可將天線10所收發(fā)的電磁波信號連接至適當(dāng)?shù)碾娐吩M行處理?？锥?40的內(nèi)側(cè)亦鍍有導(dǎo)電性材料，并與電路基板310上的接地平面412相連接。因此，當(dāng)天線10的短路引腳110與孔洞340以插接或焊接方式接合后， 短路引腳110可與接地平面412相導(dǎo)通。在一個實施例中，當(dāng)天線10組裝至電路基板310時，天線10的第二輻射部140、第三輻射部150和第四輻射部160可與電路基板310的邊緣實質(zhì)上垂直。另外，當(dāng)組裝完成時，位于天線10末端的第四輻射部160的位置，對應(yīng)于按鈕座 350上的按鈕352。因此，使用者想按壓按鈕352以啟動無線通信裝置300的特定功能(例如WPS設(shè)定)時，便可通過按壓天線10上的第四輻射部160的方式，間接地按壓到按鈕352。 在一個優(yōu)選實施例中，第四輻射部160的面積是按鈕352的按壓面面積的兩倍以上，因此， 即使按鈕352的尺寸因模塊縮小化的關(guān)系而變小，使用者仍可輕易地通過第四輻射部160 按壓到按鈕352。
7
在一個實施例中，短路引腳110與饋入引腳120兩者的末端均呈階梯狀，用于固定天線10在電路基板310上的相對高度。另外，突出部170的末端也可做成階梯狀，用來輔助固定天線110高度的功能，并可提高天線10在組裝于電路基板310時的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在天線10中，突出部170的設(shè)置除了具有前述穩(wěn)定天線10結(jié)構(gòu)的功能外，還能有效縮短天線10在特定操作頻率下所需的尺寸或輻射主體長度。請參考圖5，其所示為天線10有無設(shè)置突出部170時的操作特性比較示意圖。在本實施例中，當(dāng)天線10上不具有突出部170時，天線10的操作頻率約為2. 58GHz。另一方面， 當(dāng)天線10具有突出部170時(如圖1所示的實施例)，由于此突出部170與電路基板310 上的接地平面412間可產(chǎn)生寄生電容效應(yīng)，將使得天線10的操作頻率由原先的2. 58GHz降低至2. 44GHz左右。換言之，有了突出部170的設(shè)置，將可使天線10在等效電流路徑總長度(或輻射主體的總長度)實質(zhì)上不改變的情況下，降低其操作頻率。從另一角度而言，在操作頻率實質(zhì)上不改變的情況下，利用突出部170的設(shè)置可有效縮短天線10所需的尺寸或輻射主體長度。因此，天線10的等效電流路徑的長度(或輻射主體總長度)在設(shè)計上便可小于天線10要傳送和接收的無線電信號波長的四分之一。 例如，在前述天線操作頻率為2. 44GHz的實施例中，天線10的輻射主體總長度(也即圖1 中所示的虛擬路徑180的長度)，只需要25mm即可，遠較公知技術(shù)中所需的30mm左右的長度大幅減少了約長度的16%。換言之，天線10的等效電流路徑的長度，只需要天線10要傳送和接收的無線電信號波長的四分之一的85% 90%即可。如此一來，將可減少公知技術(shù)中為了達到特定天線操作頻率，卻因受到機構(gòu)空間限制而過度彎折天線走線導(dǎo)致天線輻射特性變差的缺點。實際操作上，電路基板310的接地平面412與突出部170的定位件172之間的間隙越小，所產(chǎn)生的寄生電容效應(yīng)越大，可使天線10在等效電流路徑的總長度不變的情況下， 具有更低的操作頻率。另外，當(dāng)接地平面412與定位件172之間的間隙不變時，定位件172 的寬度越大所產(chǎn)生的寄生電容越大，也可使天線10在等效電流路徑的總長度不變的情況下，具有更低的操作頻率。因此，只要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整接地平面412與突出部170的定位件172 之間的間隙，或是改變定位件172的寬度，便能有效降低天線10的操作頻率，或在天線10 操作頻率不變的情況下，有效縮短天線10所需的輻射主體長度。另外，將突出部170的位置設(shè)在天線10的等效電流路徑的中間70%的區(qū)間內(nèi)，可使天線10獲得較好的輻射特性。因此，突出部170除了可設(shè)置在第二輻射部140 —側(cè)之外，視天線10各輻射部的長度而定，也可設(shè)在第一輻射部130的一側(cè)，或是設(shè)在第三輻射部150的一側(cè)。優(yōu)選地，可將突出部170 的位置設(shè)在天線10的等效電流路徑的中間三分之一位置的區(qū)間內(nèi)。圖6所示為本發(fā)明另一個實施例的無線通信裝置600簡化后的示意圖。無線通信裝置600與前述圖3中的無線通信裝置300很類似，差異在于無線通信裝置600中的天線 60的輻射主體彎折方向，與圖3中的天線10的輻射主體彎折方向略有不同。在圖3的實施例中，天線10的短路引腳110、饋入引腳120、和第二輻射部140是相對于第一輻射部130 向上彎折，而天線60的短路引腳110、饋入引腳120、和第二輻射部140則是相對于第一輻射部130向下彎折，但兩者的天線操作機制是相同的。圖7是本發(fā)明另一個實施例的無線通信裝置700簡化后的示意圖。無線通信裝置 700與前述圖3中的無線通信裝置300的差異在于兩者的天線上的突出部構(gòu)造不同。圖3中的天線10的突出部170上具有向外延伸的定位件172，但圖7中的天線70的突出部770 沒有相應(yīng)的構(gòu)造。在無線通信裝置700的電路基板710與天線70進行組裝時，天線70的突出部770可直接放置或平貼于電路基板710上，或是焊接于電路基板710上，無需用額外孔洞(例如圖3中的孔洞320)來作為連接機構(gòu)。由于天線70的突出部770與接地平面 412間不會導(dǎo)通，但會產(chǎn)生寄生電容效應(yīng)，所以這樣的配置方式同樣可如同前述實施例一樣達到降低天線操作頻率、或縮短所需天線長度的效果。如前所述，將天線的突出部的位置設(shè)在天線的等效電流路徑的中間70%的區(qū)間內(nèi)，可使天線獲得較好的輻射特性。視天線各輻射部的長度而定，前述的突出部可設(shè)置在第一輻射部130的一側(cè)、第二輻射部140的一側(cè)、或是第三輻射部150的一側(cè)。例如，在圖7的實施例中，突出部770設(shè)置在第二輻射部140遠離饋入引腳120的一側(cè)。在圖8的實施例中，天線80的突出部870設(shè)置在第二輻射部140與第一輻射部130 相對的一側(cè)，且位于天線80的等效電流路徑(例如圖8中所示的虛擬路徑880，其長度可用于表示天線80的輻射主體總長度)的中間70%的區(qū)間內(nèi)。在其它實施例中，可將突出部的位置設(shè)在天線的等效電流路徑的中間三分之一位置的區(qū)間內(nèi)。例如，在圖9的實施例中，天線90的突出部970則是設(shè)置在第一輻射部130 與第二輻射部140相對的一側(cè)，且位于天線90的等效電流路徑(例如圖9中所示的虛擬路徑980，其長度可用于表示天線90的輻射主體總長度)的中間三分之一位置的區(qū)間內(nèi)。由于前述的天線均可用一體成形的結(jié)構(gòu)，因此只需使用一個金屬導(dǎo)體，經(jīng)過適當(dāng)?shù)膹澱奂纯芍谱魍瓿?。而且本說明書提出的天線可直接與電子設(shè)備的電路基板插接或焊接在一起，故其具有制作簡單、成本低廉與組裝容易的優(yōu)點。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求書所做的均等變化與修改，均應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1. 一種倒F型天線，包含有一輻射主體，包含有多個輻射部，且所述多個輻射部中的部分輻射部位于一第一平一短路引腳，自所述輻射主體向外延伸，且所述多個輻射部的其中之一與所述短路引腳間呈一第一預(yù)定夾角；一饋入引腳，自所述輻射主體向外延伸，且所述多個輻射部的其中之一與所述饋入引腳間呈一第二預(yù)定夾角；以及一突出部，自所述多個輻射部中的其中之一向外突出，且所述多個輻射部的其中之一與所述突出部的至少局部呈一第三預(yù)定夾角；其中，所述第一預(yù)定夾角、所述第二預(yù)定夾角、及所述第三預(yù)定夾角的至少其中之一為直角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒F型天線，其中，所述多個輻射部的其中之一與所述短路引腳垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的倒F型天線，其中，所述多個輻射部的其中之一與所述饋入引腳垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3中任意一項所述的倒F型天線，其中，所述多個輻射部的其中之一與所述突出部的至少局部垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒F型天線，其中，所述第一預(yù)定夾角、所述第二預(yù)定夾角、及所述第三預(yù)定夾角均為直角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒F型天線，其中，所述短路引腳和/或所述饋入引腳不位于所述第一平面，且與所述第一平面平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒F型天線，其中，所述多個輻射部中只有部分輻射部位于所述第一平面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒F型天線，其中，所述多個輻射部包含一第一輻射部、一第二輻射部、一第三輻射部、以及一第四輻射部，且所述第二輻射部和所述第三輻射部位于所述第一平面，但所述第一輻射部不位于所述第一平面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的倒F型天線，其中，所述第四輻射部和所述第二輻射部位于所述第一平面。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的倒F型天線，其中，所述第一輻射部與所述第二輻射部、所述第三輻射部和/或所述第四輻射部垂直。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的倒F型天線，其中，所述突出部位于所述第一輻射部、所述第二輻射部、所述第三輻射部、或所述第四輻射部的一側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的倒F型天線，其中，所述突出部與相連接的輻射部垂直。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒F型天線，其中，所述突出部位于所述輻射主體的等效電流路徑的中間70%的區(qū)間內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒F型天線，其中，所述突出部位于所述輻射主體的等效電流路徑的中間三分之一的區(qū)間內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的倒F型天線，其中，所述突出部具有向外延伸的一定位件，當(dāng)所述倒F型天線與一電路基板組裝時，所述定位件可用于支撐所述輻射主體的其中一部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的倒F型天線，其中，當(dāng)所述倒F型天線與一電路基板組裝時，所述多個輻射部的其中之一的位置與位于所述電路基板上的一按鈕的位置相對應(yīng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒F型天線，其中，所述輻射主體的總長度，是所述倒F型天線要傳送和接收的無線電信號波長的四分之一的85 % 90 %。
18.—種無線通信裝置，包含有一電路基板，所述電路基板包含有一第一連接部、一第二連接部、以及一接地平面；以及一倒F型天線，其包含有一輻射主體，包含有多個輻射部，且所述多個輻射部中的部分輻射部位于一第一平面， 但至少有一輻射部不位于所述第一平面；一短路引腳，自所述輻射主體向外延伸，并與所述第一連接部及所述接地平面相接觸， 且所述多個輻射部的其中之一與所述短路引腳間呈一第一預(yù)定夾角；一饋入引腳，自所述輻射主體向外延伸，并與所述第二連接部相接觸，且所述多個輻射部的其中之一與所述饋入引腳間呈一第二預(yù)定夾角；以及一突出部，自所述多個輻射部中的其中之一向外突出但不與所述接地平面導(dǎo)通，且所述多個輻射部的其中之一與所述突出部的至少局部呈一第三預(yù)定夾角。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無線通信裝置，其中，所述多個輻射部的其中之一與所述短路引腳或所述饋入引腳垂直。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的無線通信裝置，其中，所述多個輻射部的其中之一與所述突出部的至少局部垂直。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無線通信裝置，其中，所述短路引腳和/或所述饋入引腳不位于所述第一平面上，且與所述第一平面平行。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無線通信裝置，其中，所述多個輻射部包含一第一輻射部、 一第二輻射部、一第三輻射部、以及一第四輻射部，且所述第二輻射部、所述第三輻射部和所述第四輻射部位于所述第一平面，但所述第一輻射部不位于所述第一平面。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的無線通信裝置，其中，所述第一輻射部與第二輻射部、所述第三輻射部和/或所述第四輻射部垂直。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的無線通信裝置，其中，所述突出部位于所述第一輻射部、所述第二輻射部、所述第三輻射部、或所述第四輻射部的一側(cè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的無線通信裝置，其中，所述突出部與相連接的輻射部垂直。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無線通信裝置，其中，所述第一平面與所述電路基板的邊緣垂直。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無線通信裝置，其中，所述突出部位于所述輻射主體的等效電流路徑的中間70%的區(qū)間內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無線通信裝置，其中，所述突出部是位于所述輻射主體的等效電流路徑的中間三分之一的區(qū)間內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或觀所述的無線通信裝置，其中，所述突出部具有向外延伸的一定位件，可用于支撐所述輻射主體的其中一部分。
30.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的無線通信裝置，其中，所述電路基板上設(shè)有一按鈕，而所述多個輻射部的其中之一的位置與位于所述按鈕的位置相對應(yīng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無線通信裝置，其中，所述輻射主體的總長度，是所述倒F 型天線要傳送和接收的無線電信號波長的四分之一的85 % 90 %。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種倒F型天線及相關(guān)的無線通信裝置。本案提出的倒F型天線的實施例之一，包含有輻射主體，其包含有多個輻射部，且該多個輻射部中的部分輻射部位于同一平面；短路引腳，自該輻射主體向外延伸，且該多個輻射部的其中之一與該短路引腳間呈第一預(yù)定夾角；饋入引腳，自該輻射主體向外延伸，且該多個輻射部的其中之一與該饋入引腳間呈第二預(yù)定夾角；以及突出部，自該多個輻射部中的其中之一向外突出，且該多個輻射部的其中之一與該突出部的至少局部呈第三預(yù)定夾角；其中該第一預(yù)定夾角、該第二預(yù)定夾角、及該第三預(yù)定夾角的至少其中之一實質(zhì)上為直角。
文檔編號H04B1/40GK102340052SQ201010230239
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者凌菁偉, 林志寶 申請人:瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司