专利名称：天线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种天线装置，特别是涉及一种使用于移动通讯单元上的天线装置。
背景技术：
随着通讯产品的蓬勃发展，各式的通讯产品如雨后春笋般的出现，手机成为生活中重要的通讯工具之一，现有的折叠式手机10中，如图1所示的外露式天线11，最常见的就是采用螺旋式天线，当手机使用螺旋式天线时，天线于高频操作时会产生一些问题，如天线辐射场型蹋陷的现象。另外，为了手机外观的造型与美观，如图2所示，采用内藏式天线也渐渐成为手机的主流设计，其中区域12为常见天线放置区域之一。在采用隐藏式天线的手机中，在高频操作时，如DCS(Digital Cellular System)/PCS(Personal Cellular System)等高频带频率，天线的辐射场型蹋陷现象依然没有解决，辐射场型塌陷将会造成手机容易有收讯死角，降低收讯的稳地性。因此，如何使天线能在高频带能有很好的辐射特性，已成为天线设计的重要考虑因素。
图3A为图2的折叠式手机处于打开状况时，天线与上、下电路板的正视图，其中基底14的材质为塑料，用以支撑天线结构。天线辐射元件16为天线主要辐射体之一，该天线辐射元件16是采用双路径共振。软性印刷电路板(FPCB，Flexible Printed Circuit Board)18用以连接上电路板20与下电路版22。下电路板22布设有一信号处理电路(图中未示)，此外，软性印刷电路板18的大小与位置将会影响阻抗匹配，在天线设计时需做整体考虑。
图3B为第3A图对区域12的放大示意图，其中天线装置30包括基底14、天线辐射元件16，该天线辐射元件16更包括一馈电接脚160，馈入点162则位于下电路板22的左侧。天线结构体的体积约为30×8×12mm3，辐射元件16蜿蜒总长度为115mm(约为天线第一个共振频率的3/8波长)。此类采用边缘馈入的天线的最大缺点在于天线于高频操作时(如DCS频带范围1710-1880MHz)，将有辐射场型塌陷的现象，造成手机通讯上的死角。
图3C为图3B的天线装置于DCS 885手机发射频道(Mobile TransmitChannel)实际所测到的有效等向辐射功率(EIRP，Effective Isotropic RadiationPower)辐射场型图，其中该图的所有测量值均对该测量值中最大值正规化(normalize)。在天线的操作频率为1784MHz时，手机天线在x-y平面的负y轴方向有严重场型塌陷的问题，信号大小的差距最大达到5dBi。然而，当天线于DCS 885手机接收频道(Mobile Receive Channel)时，天线操作频率为1879.8MHz，其接收信号强弱指针(RSSI，Receive Signal StrengthIndex)约为-109.6dB，且于x-y平面上的平均灵敏度为-97.8dB。换言之，当频率愈高时，天线的场型塌陷现象更严重，此时信号大小差距最大达到11.8dB。
此外，实验中更发现，当手机频带若为PCS频带时，天线场型塌陷将更为严重。因此，为改善此一问题，本发明提供一种天线装置的设计，以有效解决天线于高频传输频带场型不均的问题，进而增强手机的收发信号的能力。
发明内容
本发明的目的为提供一种用于移动通讯单元的天线装置的设计。
本发明的另一目的为提供一种天线装置，其馈入点将由所在电路板的中间馈入，使得天线有接近全向性的辐射场型。
本发明提供一种天线装置，应用于移动通讯单元(如手机)的无线信号收发。移动通讯单元具有至少一电路板，电路板上设有一信号处理电路，用以处理无线信号，该天线装置包括基底、接地金属层、弯折金属带及馈电接脚。基底设置于电路板上表面。接地金属层设置于电路板下表面。弯折金属带则制作在基底上，用以收发无线信号。其中弯折金属带更具有一短路端及一开路端，并以一短路接脚通过导电贯孔连接弯折金属带的短路端及电路板的接地金属层，其中短路接脚具有调整天线装置的阻抗匹配的功能。此外，上述的开路端与短路端的等效电流路径长度是形成约为八分之三波长的开路-短路结构。在本发明另一实施例中，弯折金属带是由一第一辐射金属带与一第二辐射金属带组成，其中该第一辐射金属带制作于该基底的第一表面上，该第二辐射金属带制作在该基底的第二表面上。
馈电接脚是由弯折金属带的适当位置处向外延伸并由电路板中央馈入信号处理电路。当移动通讯单元进行无线信号传输时，由于天线装置的馈电接脚是由电路板的一侧边的中央馈入信号处理电路，使得接地金属层的表面产生均匀分布的电流，并使得天线装置产生全向性的辐射场型。
通过以下详细的描述结合所附图式，将可轻易明了上述内容及此项发明的诸多优点，其中图1为外露式天线位于折叠式手机一侧的相对位置示意图；图2为内藏式天线位于折叠式手机一侧的相对位置示意图；图3A为内藏式天线位于手机一侧的正视图；图3B为图3A对区域12的放大示意图；图3C为图3B的天线装置所测量到辐射场形图；图4A为本发明第一实施例的天线装置的示意图；图4B为根据图4A的天线所测量到辐射场形图；图5A为本发明第二实施例的天线装置的示意图；以及图5B为根据图5A的天线装置的弯折金属带位于基底不同表面的平面图。
具体实施例方式
图号对照表10折叠式手机 11外露式天线12内藏式天线区域 14基底16天线辐射元件 18软性印刷电路板20上电路板 22、30下电路板32基底 34接地金属层320第一表面36弯折金属带322第二表面360短路端
37隔离区 362开路端363隔离区364馈电接脚3640馈入点366短路接脚3660导电贯孔368第一辐射金属带369第二辐射金属带本发明提供一种天线装置，特别是一种使用于移动通讯单元上的天线装置的设计。在本发明中，通过改变连接于天线本体与信号处理电路的金属馈线的馈入位置，使得天线于高频操作时，具有较佳的辐射场型。以下兹列举一较佳实施例以说明本发明，然而熟悉此项技术者都知此仅为一举例，而并非用以限定发明本身。有关此较佳实施例的内容详述如下。
第一实施例如图4A所示，为本发明第一实施例的天线装置与电路板的相对示意图，其中此处的天线装置是可设在如图3A所示的折叠式手机10的区域12处，且上电路板20及下电路板22分别设有接地金属层，并以软性印刷电路板18加以电连接。在本发明实施例中，如图4A所示，该天线装置包括基底32、接地金属层34、弯折金属带36、馈电接脚364及短路接脚366。基底32设置在下电路板30的上表面，且位于下电路板30的上半侧边，使得后续制作在其上的弯折金属带36具有较佳的辐射特性。
接地金属层34设置在下电路板30的下表面。弯折金属带36则制作于基底32上，用以收发无线信号，应注意的是，在下电路板30下表面相对基底32的位置并无布置接地金属层34，可使弯折金属带36具有较佳的辐射特性。在本实施例中，基底32的材质可采用具有较低介电系数的材料，如塑料，也可以空气作为基底，即将弯折金属带36独立于空间中。在本实施例中，弯折金属带36具有短路端360及开路端362，其中开路端362与短路端360的等效电流路径长度是形成约为八分之三波长的开路-短路结构，以符合所要收发信号的频率。而弯折金属带36的长度将以较低频率传输信号波长的3/8为基准，形状则依基底32的大小而有所变化，应注意的是，图中的隔离区363则是为了远离软性印刷电路板(图中未示)而做的设计。
短路接脚366则通过导电贯孔3660连接弯折金属带36的短路端360及下电路板30下表面的接地金属层34，而短路接脚366更具有调整天线阻抗匹配的功用，应注意的是，短路接脚366并非本发明的必要元件。馈电接脚364是由弯折金属带36的适当位置处向外延伸并由下电路板30中央馈入信号处理电路(图中未示)。当进行无线信号传输时，由于天线装置的馈电接脚364是由下电路板30的一侧边的中央馈入信号处理电路，使得位于下电路板30的接地金属层34的表面产生均匀分布的电流，并使得天线装置产生接近全向性的辐射场型。
图4B所示即为图4A结构于DCS 885手机发射频道实际所测到的有效等向辐射功率(EIRP)的辐射场型图，该图中其所有场型强度都对最大值正规化(normalize)。此时，其天线操作频率为1784MHz，天线x-y平面辐射场型于负y轴方向已无场型塌陷的问题，信号强度大小最大差值仅为2.5dBi。另外，当天线在DCS 885手机接收频道时，天线操作频率为1879.8MHz，其接收信号强弱指针(RSSI)为-108.2dB，且于x-y平面上平均灵敏度为-104.3dB。换句话说，虽然频率愈高时天线的场型塌陷现象有较为严重，但信号大小最大差距仅为3.8dB。相比较于图3A的现有技术，即使手机在电路上的表现(比较RSSI)比图3A所示的结构差1.4dBi，但在x-y平面上的平均灵敏度将比图3A所示的结构好6.5dBi。
应注意的是，此处的天线装置是可设在如图3A所示的折叠式手机的区域12处，或可应用在非折叠式移动电话上(无上电路板的结构存在)，然而熟悉本发明技术者当可依据实际的应用加以变化，所有不脱离本发明较佳实施例的精神所为的等效修饰与变更，仍应包括于本发明权利要求中。
第二实施例如图5A所示，为本发明第二实施例的天线装置的示意图，与第一实施例不同的是，请同时参考图5B，本实施例的弯折金属带36则由两部分所组成，分别是制作于基底32第一表面320的第一辐射金属带368与制作于基底32第二表面322的第二辐射金属带369，应注意的是，弯折金属带36的辐射金属也可布设在基底32的其它表面，而基底32的形状也并非限定在图示的长方体，其它形状也可，图式所绘并非用以限定本发明的范畴。而弯折金属带36的长度同样以较低频率传输信号波长的3/8为基准，形状则依基底32的大小而有所变化，应注意的是，图中的第二辐射金属带369的一端为开路端362，另一端则相对于该软性印刷电路板18(图中未示)形成一个隔离区37，是为了远离软性印刷电路板18而做的设计，亦即设计使弯折金属带36与软性印刷电路板18邻近的部分减少，减低受到的干扰。
本发明的天线装置的设计具有如下的优点，包括(1)通过改变馈入点的位置，即可改善原先于高频带传输时，所产生的天线辐射场型塌陷的问题。
(2)通过改变天线的设计，使得天线具有接近全向性的辐射场型，即可降低电路上的负担，并使得手机能有良好的收发功能，提高产品的合格率与产品竞争力。
虽然结构以上较佳实例阐明了本发明，然而其并非用以限定本发明，所以本领域技术人员在不脱离本发明的精神与范围内所作的一些修改，均应包括在所附的权利要求范围内。
权利要求
1.一种天线装置，适用于一移动通讯单元的无线信号收发，该移动通讯单元具有一电路板，该电路板上设有一信号处理电路用以处理无线信号，该天线装置至少包括一基底，设置于该电路板的上表面；一接地金属层，设置于该电路板的下表面；一弯折金属带，制作于该基底上，用以收发无线信号；一馈电接脚，设置于该弯折金属带向外延伸处并电耦接该电路板中央馈入该信号处理电路；其中当该移动通讯单元进行无线信号传输时，由于该天线装置的馈电接脚是由该电路板的一侧边的中央馈入该信号处理电路，使得该接地金属层的表面产生均匀分布的电流，并使得该天线装置产生全向性的辐射场型。
2.如权利要求1所述的天线结构，其中上述的弯折金属带具有一短路端及一开路端，并以一短路接脚通过一导电贯孔连接该弯折金属带的短路端及该接地金属层，其中该短路接脚用以调整该天线装置的阻抗匹配。
3.如权利要求2所述的天线结构，其中上述的开路端与该短路端的等效电流路径长度形成约为八分的三波长的开路-短路结构。
4.如权利要求1所述的天线结构，其中上述的基底具有一第一表面与一第二表面，且该弯折金属带是由一第一辐射金属带与一第二辐射金属带组成，其中该第一辐射金属带制作在该第一表面上，该第二辐射金属带制作于该第二表面上。
5.如权利要求1所述的天线结构，其中上述的移动通讯单元为移动电话。
6.一种天线装置，适用于一移动通讯单元的无线信号收发，该移动通讯单元具有一上电路板与一下电路板，其中该下电路板具有一信号处理电路，用以处理无线信号，该天线装置至少包括一基底，设置在该下电路板的上表面；一接地金属层，设置于该下电路板的下表面；一弯折金属带，制作在该基底上，用以收发无线信号；一馈电接脚，由该弯折金属带的适当位置处向外延伸并由该下电路板中央馈入该信号处理电路；其中当该移动通讯单元进行无线信号传输时，由于该天线装置的馈电接脚是由该下电路板的一侧边的中央馈入该信号处理电路，使得该接地金属层的表面产生均匀分布的电流，并使得该天线装置产生全向性的辐射场型。
7.如权利要求6所述的天线结构，其中上述的弯折金属带具有一短路端及一开路端，并以一短路接脚通过一导电贯孔连接该弯折金属带的短路端及该下电路板的接地金属层，其中该短路接脚用以调整该天线装置的阻抗匹配。
8.如权利要求7所述的天线结构，其中上述的开路端与该短路端的等效电流路径长度是形成约为八分之三波长的开路-短路结构。
9.如权利要求6所述的天线结构，其中上述的基底具有一第一表面与一第二表面，且该弯折金属带是由一第一辐射金属带与一第二辐射金属带组成，其中该第一辐射金属带制作于该第一表面上，该第二辐射金属带制作于该第二表面上。
10.如权利要求6所述的天线结构，其中上述的上电路板也具有一接地金属层。
11.如权利要求10所述的天线结构，还包括一软性印刷电路板，用以电连接上、下电路板的接地金属层。
12.如权利要求6所述的天线结构，其中上述的移动通讯单元为折叠式移动电话。
全文摘要
本发明公开一种天线装置，应用于移动通讯单元的无线信号收发。移动通讯单元具有一电路板，电路板上设有一信号处理电路，用以处理无线信号，该天线装置包括基底、接地金属层、弯折金属带及馈电接脚。基底设置于电路板上表面。接地金属层设置于电路板下表面。弯折金属带则制作在基底上，用以收发无线信号。馈电接脚是由弯折金属带的适当位置处向外延伸并由电路板上方中央馈入信号处理电路。当移动通讯单元进行无线信号传输时，由于天线装置的馈电接脚是由电路板的一侧边的中央馈入信号处理电路，使得接地金属层的表面产生均匀分布的电流，并使得天线装置产生全向性的辐射场型。
文档编号H01Q13/08GK1855617SQ200510069619
公开日2006年11月1日 申请日期2005年4月29日 优先权日2005年4月29日
发明者董浩钧 申请人:明基电通股份有限公司