专利名称：寄生型天线的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种天线，特别是关于一种寄生型天线。
背景技术：
为了使人类的生活更加便利，无线技术的发展便显得异常重要，在无线装置的设计上，天线(antenna)的效能(performance)往往左右了信号的收发品质，因此该如何提升天线效能，便成为研发人员首要的课题。
请参照图1，其示出偶极(dipole)天线被激发的情形。如图所示，相位(phase)相差180度的激发电流i分别馈入偶极天线的两电极，两电极上的激发电流方向相同而将天线激发，并产生电场 向外辐射；电场 的分布情形如图式中虚线所示出。另一方面，实务上常利用环型天线(loopantenna)实现频率较低(例如1GHz以下)的天线结构，如图2A所示出，射频(RadioFrequency，RF)电路210的输出端OUT耦接至环型天线250的一端，经环型天线250环绕一面积区域后其另一端再耦接至射频电路210的接地端。射频电路210可将激发电流i由输出端OUT馈入环型天线250，使激发电流i沿着环型天线250流回射频电路210的接地端，进而感应产生一方向向下的磁场 ，如图2B所示出。
就环型天线的效能而言，其围出的面积是一个重要指标，也就是说，若环型天线所围出的面积较大，其天线效能会比小面积的环型天线来的好；但若是为了提升天线效能而加大天线所占用的面积，又与轻薄短小的设计理念相违背，因此如何在有限区域内提高天线效能，就显得十分重要。再者，由于环型天线所围出的区域内将无法配置其它零组件以避免影响天线效能，因此无形中也浪费了电路板宝贵的可使用面积，相当不经济。简单地说，为了提升电路板的使用效率，应将天线所占用的面积缩小，但如此又会降低天线的效能，让人十分地为难。
因此，为了有效利用有限的电路板面积使环型天线的效能得以提升，实有必要针对传统环型天线的结构加以改良，以符合当今轻薄短小的电路设计趋势。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种寄生型天线，以提升天线的效能。
根据本发明的目的，提出一种寄生型天线并简述如下一种寄生型天线，包括环型天线及金属件，金属件可配置于环型天线的一侧且与环型天线隔离(即金属件不与环型天线直接接触)，环型天线被激发后，所产生的电场可透过辐射的方式将能量耦合至金属件，金属件接收到来自于环型天线的辐射能量之后，即可感应生成一感应电流，因此，金属件即形同一偶极天线，可依据感应电流而产生电场向外辐射。由于金属件产生的电场方向与环型天线的电场相同，因此可以强化环型天线的辐射能力。在实际应用上，金属件可单一或成对配置于环型天线内侧、外侧或上方；在外观上，金属件的外型可以是长条状或长条弧状以配合环型天线的外型，使辐射能量耦合的效应更佳，但不限定金属件的外型必定与环型天线相配合，其它形状的金属件均可符合本发明强化天线辐射电场强度的精神，仅其效果可能因金属件外观的不同而有所差异，当然，金属件与环型天线可尽量靠近(但不接触)使金属件能接收较多的辐射能量，让提升天线效益的效果更加显著，唯金属件与环型天线的距离远近已是另一个设计天线时考虑的重点，与金属件的外型无关。为了在天线效能及所占用面积两者间取得平衡，环型天线的长度约为操作频率的十分之一波长以内优选。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1示出偶极天线被激发的情形。
图2A示出环型天线示意图。
图2B示出为图2A的环型天线被激发后所产生的磁场。
图3示出依照本发明一优选实施例所提供的一种寄生型天线示意图。
图4A示出为图3中金属件所感应的电场分布情形。
图4B示出为图4A中金属件感应的净电场分布情形。
图5示出为图3中环型天线所感应的电场分布情形。
图6示出将金属件配置于环型天线外侧的情形。
图7A示出将金属件配置于环型天线上方的情形。
图7B示出为图7A的剖面图。标号说明210射频电路250环型天线350环型天线370金属件650环型天线670金属件750环型天线770金属件具体实施方式
请参照图3，其示出依照本发明一优选实施例所提供的一种寄生型天线示意图。寄生型天线包括环型天线350及金属件370，金属件370可配置于环型天线350的内侧但不与环型天线350直接接触，亦即金属件370与环型天线350相互隔离。激发环型天线350时，可将激发电流馈入环型天线350(激发电流方向如环型天线350上的箭号所示)，如此环型天线350会感应一与激发电流同方向的电场并向外辐射，当电场辐射至金属件370时，金属件370表面会感应一与环型天线350的辐射电场方向相反的电场(这是为了满足电场辐射至导体面切线电场为零的边界条件(boundarycondition))，进而在金属件370表面感应一感应电流，感应电流的方向如图式中金属件370上的箭号所示。
接着请参照图4A，其示出图3中金属件所感应的电场分布情形。金属件上的感应电流方向如实线箭号所标示，由发明背景中关于偶极天线的说明可知，每一金属件实为一电偶源(electricdipolesource)，故每一金属件都可视为一偶极天线，可产生电场 向外辐射，电场 的分布情形如图中虚线所示出。若将两相邻金属件之间方向相反的电场辐射线互相抵销，可以得到净电场辐射线的分布情形，如图4B所示出。
接着请参照图5，其示出图3中环型天线所感应的电场分布情形，环型天线上的激发电流方向如实线箭号所标示，所感应的电场分布如虚线箭号所标示。请同时参照图4B及图5，我们有个发现，就是金属件上由感应电流生成的电场，其方向与环型天线所感应的电场完全一致(图上为顺时针方向)，故可加强环型天线的辐射效果，提升天线效能。请特别注意，由于金属件上的感应电流是由环型天线的辐射电场能量耦合而来，因此不需要额外的电源供应；也就是说，若有两相同结构的环型天线，其中一者如本发明般配置若干金属件以形成寄生型天线而另一者无，以相同能量激发两环型天线，寄生型天线的辐射效益优越。
另一方面，由于环型天线内侧配置金属件，环型天线向内散射的(scattering)电场会由金属件反弹向外，而增加环型天线的辐射效益。在实际应用上，金属件可单一或成对配置于环型天线内侧、外侧或上方，金属件的外型可以是长条状或长条弧状以配合环型天线的外型，使辐射能量耦合的效应更佳，但不限定金属件的外型必定与环型天线相配合，其它形状的金属件(例如三角形或圆形等其它几何形状)均可符合本发明强化天线辐射电场强度的精神，仅其效果可能因金属件外观的不同而有所差异，当然，金属件与环型天线可尽量靠近(但不接触)使金属件能接收较多的辐射能量，让提升天线效益的效果更加显著，金属件与环型天线的距离远近已是另一个设计天线时考虑的重点，与金属件的外型不甚相关。
当然，环型天线所围绕出的面积区域亦不以圆形或矩形为限，也不限定只能围绕一圈；可以想见的是，若环型天线在同样的面积区域内围绕的圈数越多其所感应的磁场强度应比单一圈数的环型天线来的强，但除了增加环型天线的圈数来强化天线效能外，若能于环型天线周围加设一或若干金属件，将可使天线的电场辐射强度更进一步地向上提升。再者，金属件可配置于环型天线所围出的区域面积，这个区域以往无法配置其它零组件，本发明将金属件配置其中，可将以往视为无效的电路板面积作非常有效的利用，在不占用额外的电路板面积的条件下加强天线的辐射效能，让电路板的利用更有效率，亦即在要求相同效能的前提下，寄生型天线的尺寸将比单一环型天线来的小，为了在天线效能及所占用面积两者间取得平衡，环型天线的长度约为操作频率的十分之一波长。
当然在相同的发明精神下，亦可将金属件670隔离配置于环型天线650的外侧，如图6所示出。或如图7A所示出，将金属件770隔离配置于环型天线750的上方，若沿切线7B-7B切下，可清楚看出金属件770配置于环型天线750的法线方向(图上为y方向)上，与环型天线750相隔一高度h。
由以上叙述可知，本发明所提供的寄生型天线至少具有以下诸多优点一、节省成本。本发明提升天线辐射电场强度的方法，并非利用提高天线输入功率的方式达到目的，而是利用原本环型天线既有的辐射能量，激发寄生在环型天线周围的金属件，进而感应出与环型天线同方向的电场，让环型天线本有的电场更加强化。由于不需要提高天线的输入功率，因此射频电路的设计就不需要为了将输出功率提高而有所调整，可保有原来的设计，从另一个角度来看，若要射频电路提供更高的输出功率来驱动天线，使天线的效能提升，必然会在射频电路内加设功率放大电路，如此一来，增加的放大器及偏压组件等将使制造成本增加。本发明可以不改变射频的原设计，仅在环型天线周围设置寄生金属件就达到了提升天线效能的要求，无形中节省的成本是非常可观的。
二、提高电路板面积的使用率。本发明所提供的寄生型天线，可将金属件配置于环型天线所围出的区域面积内，这个区域以往无法配置其它零组件，本发明将金属件配置其中，可将以往视为无效的电路板面积作非常有效的利用，不需要占用更多的电路面积就可以提高天线的辐射强度，从另一个角度看来，也使得电路板面积的使用效率更佳，降低了电路板单位面积的成本，让产品的产业利用性更佳。
三、缩小电路板体积。本发明所提供的寄生型天线，可在不占用额外的电路板面积的条件下加强天线的辐射效能，亦即在要求相同效能的前提下，寄生型天线的尺寸将比单一环型天线来的小，整体看来，电路板的面积也将因为采用寄生型天线的设计而得以缩小，使产品更加小巧，提升了产品在商场上的竞争力。
综上所述，虽然本发明已以一优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种寄生型天线，包括一环型天线；以及一金属件，隔离配置于该环型天线的一侧，以接收自该环型天线耦合而至的辐射能量。
2.如权利要求1所述的寄生型天线，其中该环型天线与该金属件同平面。
3.如权利要求2所述的寄生型天线，其中该金属件配置于该环型天线的内侧。
4.如权利要求1所述的寄生型天线，其中该金属件配置于该环型天线的法线方向。
5.如权利要求1所述的寄生型天线，其中该环型天线的长度为操作频率的十分之一波长之内。
6.如权利要求1所述的寄生型天线，其中该金属件为长条状。
7.如权利要求6所述的寄生型天线，其中该金属件的外型为长条弧状且弧度与该环型天线相配合。
8.一种寄生型天线，包括一环型天线；以及多个金属件，均匀的配置于该环型天线的一侧且与该环型天线隔离，以接收自该环型天线耦合而至的辐射能量。
9.如权利要求8所述的寄生型天线，其中该环型天线与所述金属件同平面。
10.如权利要求8所述的寄生型天线，其中所述金属件配置于该环型天线的内侧。
11.如权利要求8所述的寄生型天线，其中所述金属件呈环状排列。
12.如权利要求8所述的寄生型天线，其中所述金属件为长条状。
13.如权利要求8所述的寄生型天线，其中所述金属件配置于该环型天线的法线方向。
14.如权利要求8所述的寄生型天线，其中该环型天线的长度为操作频率的十分之一波长以内。
15.如权利要求12所述的寄生型天线，其中该些金属件的外型为长条弧状且弧度与该环型天线相配合。
全文摘要
一种寄生型天线，包括环型天线及金属件，金属件可配置于环型天线的一侧且与环型天线隔离，环型天线接收信号后，所产生的电场可透过辐射的方式将能量耦合至金属件，令金属件感应一感应电流，进而产生电场向外辐射。由于金属件产生的电场方向与环型天线的电场相同，因此可以强化环型天线的辐射能力。
文档编号H01Q7/00GK1458710SQ0211919
公开日2003年11月26日 申请日期2002年5月13日 优先权日2002年5月13日
发明者邱建智 申请人:达方电子股份有限公司