专利名称：倒f型天线及相关的无线通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种天线，尤指一种用于无线通信设备中的倒F型天线。
背景技术：
天线是无线通信设备中重要的元件之一，但也是电路模块中面积、尺寸最大的元件之一。随着无线通信相关产品越来越趋向于强调轻、薄、短、小，天线小型化俨然已是当今设计的主流。在相关技术领域中，倒F型天线anverted-F Antenna, IFA)是常被使用的一种天线类型，主要是因为其具有近似全向性辐射场型的优点，因此被广泛的应用于网卡、手机及其它便携式无线电子设备中。然而，倒F型天线的天线主体长度实质上需要等于天线要传送和接收的无线电信号波长的四分之一，对于日益缩小的电路模块而言，这项天线主体长度的限制条件，是造成整体模块难以进一步缩小的主要因素。
发明内容
因此，如何在越来越有限的机构空间中，设计具有良好天线辐射特性、尺寸更小、 且低成本的天线结构，一直是业内长期以来所遭遇到的难题。本说明书提供了一种倒F型天线的实施例，其包含有辐射主体，该辐射主体包含有多个辐射部，且该多个辐射部中的部分辐射部位于同一平面；短路引脚，自该辐射主体向外延伸，且该多个辐射部的其中之一与该短路引脚间呈第一预定夹角；馈入引脚，自该辐射主体向外延伸，且该多个辐射部的其中之一与该馈入引脚间呈第二预定夹角；以及突出部， 自该多个辐射部中的其中之一向外突出，且该多个辐射部的其中之一与该突出部的至少局部呈第三预定夹角。本说明书另提供了一种无线通信装置的实施例，其包含有电路基板，该电路基板包含有第一连接部、第二连接部、以及接地平面；以及倒F型天线，其包含有辐射主体，该辐射主体包含有多个辐射部，且该多个辐射部中的部分辐射部位于同一平面，但至少有一个辐射部不位于该平面；短路引脚，自该辐射主体向外延伸，并与该第一连接部及该接地平面相接触，且该多个辐射部的其中之一与该短路引脚间呈第一预定夹角；馈入引脚，自该辐射主体向外延伸，并与该第二连接部相接触，且该多个辐射部的其中之一与该馈入引脚间呈第二预定夹角；以及突出部，自该多个辐射部中的其中之一向外突出但不与该接地平面导通，且该多个辐射部的其中之一与该突出部的至少局部呈第三预定夹角。前述实施例的优点之一是倒F型天线的结构制作简单、成本低廉。前述实施例的另一优点是倒F型天线与无线通信装置的电路基板的组装很容易， 便于生产制造。
图1为本发明的平面倒F型天线的一个实施例简化后的示意图。图2为图1的天线的制作方式的一个实施例示意图。图3为使用图1的天线10的无线通信装置的一个实施例简化后的示意图。图4为图3的无线通信装置的俯视图。图5为图1的天线有无设置突出部时的操作特性比较示意图。图6和图7为本发明的无线通信装置的其它实施例简化后的示意图。图8和图9为本发明的平面倒F型天线的其它实施例简化后的示意图。主要元件符号说明10、60、70、80、90 天线110短路引脚120馈入引脚130、140、150、160 辐射部170、770、870、970 突出部172定位件180、880、980 虚拟路径300、600、700无线通信装置310、710 电路基板320,330,340 连接部350按钮座352 按钮412接地平面
具体实施例方式以下将结合相关附图来说明本发明的实施例。在这些附图中，相同的标号表示相同或类似的元件。在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来表示特定的元件。所属领域中普通技术人员应可理解，同样的元件可能会用不同的名词来称呼。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的基准。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”是开放式的用语，因此应解释成“包含但不限干 ，，
J · · · ο请参考图1，其所示为本发明一个实施例的平面倒F型天线(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)10简化后的示意图。天线10包含有辐射主体(radiating body)、以及自该辐射主体向外延伸的短路引脚110、馈入引脚120、以及突出部170，其中突出部170还具有向外延伸出去的定位件172。在本实施例中，天线10的辐射主体包含第一辐射部130、第二辐射部140、第三辐射部150、以及第四辐射部160。至于图1中所示的虚拟路径180，表示天线10的辐射主体的等效电流路径的示意图，而虚拟路径180的长度，则可用于表示该辐射主体的等效电流路径长度(或可视为天线10的辐射主体总长度)。实际操作上，可通过调整短路引脚110与馈入引脚120的间隙，来改变天线10的输入阻抗，以获得较佳的阻抗匹配。
前述天线10的各部件可以用导电性的材质分别制成后再彼此拼接组合。优选地， 天线10可直接用一体成形的金属片来进行冲压或切割来制作，以降低制造的复杂度和成本。将天线10与无线通信装置的电路基板进行组装前，可以先将天线10弯折成适当的形状，以增加天线10的结构刚性。图2为天线10的制作方式一个实施例的示意图。如图2所示，可以先将天线10 的短路引脚110、馈入引脚120、和第二辐射部140分别弯折成与第一辐射部130呈预定夹角(例如80 100度之间的任一角度)或实质上垂直的形状。接着，再将突出部170弯折成与第二辐射部140呈预定夹角(例如80 100度之间的任一角度)或实质上垂直的形状。本实施例中的第二辐射部140、第三辐射部150和第四辐射部160在使用状态下位于同一平面，并与短路引脚110和馈入引脚120两者实质上平行，也即短路引脚110和馈入引脚120并不与第二辐射部140、第三辐射部150和第四辐射部160位于同一平面。另一方面，本实施例中的第一辐射部130在使用状态下并不与第二辐射部140、第三辐射部150和第四辐射部160位于同一平面，而是与第二辐射部140、第三辐射部150和第四辐射部160 实质上垂直。也即，天线10在使用状态时可形成立体状的结构，这样能大幅增强其结构刚性和稳定性，使得天线10在组装和使用的过程中不易变形。请参考图3和图4。图3所示为使用天线10的一个示例性的无线通信装置300 简化后的示意图。图4则是无线通信装置300的俯视图。除了天线10之外，无线通信装置 300还包含有电路基板310、三个连接部320、330及；340、以及按钮座350。电路基板310上还设有接地平面412，而按钮座350上则设有按钮352。为简洁起见，图3和图4中并未示出电路基板310上的其它元件。电路基板310上的连接部320、330及340可以用孔洞来实现，用于将天线10固定在电路基板310上。在一个实施例中，孔洞320是贯穿孔，其内侧不具有导电性，且孔洞320 与接地平面412间具有间隙(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时，不会与接地平面412导通。孔洞330内侧镀有导电性材料，例如铜，且孔洞 330与电路基板310上的接地平面412间也具有间隙。当天线10的馈入引脚120与孔洞 330以插接或焊接方式相接合时，馈入引脚120可将天线10所收发的电磁波信号连接至适当的电路元件进行处理。孔洞340的内侧亦镀有导电性材料，并与电路基板310上的接地平面412相连接。因此，当天线10的短路引脚110与孔洞340以插接或焊接方式接合后， 短路引脚110可与接地平面412相导通。在一个实施例中，当天线10组装至电路基板310时，天线10的第二辐射部140、第三辐射部150和第四辐射部160可与电路基板310的边缘实质上垂直。另外，当组装完成时，位于天线10末端的第四辐射部160的位置，对应于按钮座 350上的按钮352。因此，使用者想按压按钮352以启动无线通信装置300的特定功能(例如WPS设定)时，便可通过按压天线10上的第四辐射部160的方式，间接地按压到按钮352。 在一个优选实施例中，第四辐射部160的面积是按钮352的按压面面积的两倍以上，因此， 即使按钮352的尺寸因模块缩小化的关系而变小，使用者仍可轻易地通过第四辐射部160 按压到按钮352。
7
在一个实施例中，短路引脚110与馈入引脚120两者的末端均呈阶梯状，用于固定天线10在电路基板310上的相对高度。另外，突出部170的末端也可做成阶梯状，用来辅助固定天线110高度的功能，并可提高天线10在组装于电路基板310时的结构稳定性。在天线10中，突出部170的设置除了具有前述稳定天线10结构的功能外，还能有效缩短天线10在特定操作频率下所需的尺寸或辐射主体长度。请参考图5，其所示为天线10有无设置突出部170时的操作特性比较示意图。在本实施例中，当天线10上不具有突出部170时，天线10的操作频率约为2. 58GHz。另一方面， 当天线10具有突出部170时(如图1所示的实施例)，由于此突出部170与电路基板310 上的接地平面412间可产生寄生电容效应，将使得天线10的操作频率由原先的2. 58GHz降低至2. 44GHz左右。换言之，有了突出部170的设置，将可使天线10在等效电流路径总长度(或辐射主体的总长度)实质上不改变的情况下，降低其操作频率。从另一角度而言，在操作频率实质上不改变的情况下，利用突出部170的设置可有效缩短天线10所需的尺寸或辐射主体长度。因此，天线10的等效电流路径的长度(或辐射主体总长度)在设计上便可小于天线10要传送和接收的无线电信号波长的四分之一。 例如，在前述天线操作频率为2. 44GHz的实施例中，天线10的辐射主体总长度(也即图1 中所示的虚拟路径180的长度)，只需要25mm即可，远较公知技术中所需的30mm左右的长度大幅减少了约长度的16%。换言之，天线10的等效电流路径的长度，只需要天线10要传送和接收的无线电信号波长的四分之一的85% 90%即可。如此一来，将可减少公知技术中为了达到特定天线操作频率，却因受到机构空间限制而过度弯折天线走线导致天线辐射特性变差的缺点。实际操作上，电路基板310的接地平面412与突出部170的定位件172之间的间隙越小，所产生的寄生电容效应越大，可使天线10在等效电流路径的总长度不变的情况下， 具有更低的操作频率。另外，当接地平面412与定位件172之间的间隙不变时，定位件172 的宽度越大所产生的寄生电容越大，也可使天线10在等效电流路径的总长度不变的情况下，具有更低的操作频率。因此，只要适当的调整接地平面412与突出部170的定位件172 之间的间隙，或是改变定位件172的宽度，便能有效降低天线10的操作频率，或在天线10 操作频率不变的情况下，有效缩短天线10所需的辐射主体长度。另外，将突出部170的位置设在天线10的等效电流路径的中间70%的区间内，可使天线10获得较好的辐射特性。因此，突出部170除了可设置在第二辐射部140 —侧之外，视天线10各辐射部的长度而定，也可设在第一辐射部130的一侧，或是设在第三辐射部150的一侧。优选地，可将突出部170 的位置设在天线10的等效电流路径的中间三分之一位置的区间内。图6所示为本发明另一个实施例的无线通信装置600简化后的示意图。无线通信装置600与前述图3中的无线通信装置300很类似，差异在于无线通信装置600中的天线 60的辐射主体弯折方向，与图3中的天线10的辐射主体弯折方向略有不同。在图3的实施例中，天线10的短路引脚110、馈入引脚120、和第二辐射部140是相对于第一辐射部130 向上弯折，而天线60的短路引脚110、馈入引脚120、和第二辐射部140则是相对于第一辐射部130向下弯折，但两者的天线操作机制是相同的。图7是本发明另一个实施例的无线通信装置700简化后的示意图。无线通信装置 700与前述图3中的无线通信装置300的差异在于两者的天线上的突出部构造不同。图3中的天线10的突出部170上具有向外延伸的定位件172，但图7中的天线70的突出部770 没有相应的构造。在无线通信装置700的电路基板710与天线70进行组装时，天线70的突出部770可直接放置或平贴于电路基板710上，或是焊接于电路基板710上，无需用额外孔洞(例如图3中的孔洞320)来作为连接机构。由于天线70的突出部770与接地平面 412间不会导通，但会产生寄生电容效应，所以这样的配置方式同样可如同前述实施例一样达到降低天线操作频率、或缩短所需天线长度的效果。如前所述，将天线的突出部的位置设在天线的等效电流路径的中间70%的区间内，可使天线获得较好的辐射特性。视天线各辐射部的长度而定，前述的突出部可设置在第一辐射部130的一侧、第二辐射部140的一侧、或是第三辐射部150的一侧。例如，在图7的实施例中，突出部770设置在第二辐射部140远离馈入引脚120的一侧。在图8的实施例中，天线80的突出部870设置在第二辐射部140与第一辐射部130 相对的一侧，且位于天线80的等效电流路径(例如图8中所示的虚拟路径880，其长度可用于表示天线80的辐射主体总长度)的中间70%的区间内。在其它实施例中，可将突出部的位置设在天线的等效电流路径的中间三分之一位置的区间内。例如，在图9的实施例中，天线90的突出部970则是设置在第一辐射部130 与第二辐射部140相对的一侧，且位于天线90的等效电流路径(例如图9中所示的虚拟路径980，其长度可用于表示天线90的辐射主体总长度)的中间三分之一位置的区间内。由于前述的天线均可用一体成形的结构，因此只需使用一个金属导体，经过适当的弯折即可制作完成。而且本说明书提出的天线可直接与电子设备的电路基板插接或焊接在一起，故其具有制作简单、成本低廉与组装容易的优点。以上所述仅为本发明的优选实施例，凡根据本发明权利要求书所做的均等变化与修改，均应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1. 一种倒F型天线，包含有一辐射主体，包含有多个辐射部，且所述多个辐射部中的部分辐射部位于一第一平一短路引脚，自所述辐射主体向外延伸，且所述多个辐射部的其中之一与所述短路引脚间呈一第一预定夹角；一馈入引脚，自所述辐射主体向外延伸，且所述多个辐射部的其中之一与所述馈入引脚间呈一第二预定夹角；以及一突出部，自所述多个辐射部中的其中之一向外突出，且所述多个辐射部的其中之一与所述突出部的至少局部呈一第三预定夹角；其中，所述第一预定夹角、所述第二预定夹角、及所述第三预定夹角的至少其中之一为直角。
2.根据权利要求1所述的倒F型天线，其中，所述多个辐射部的其中之一与所述短路引脚垂直。
3.根据权利要求2所述的倒F型天线，其中，所述多个辐射部的其中之一与所述馈入引脚垂直。
4.根据权利要求1、2和3中任意一项所述的倒F型天线，其中，所述多个辐射部的其中之一与所述突出部的至少局部垂直。
5.根据权利要求1所述的倒F型天线，其中，所述第一预定夹角、所述第二预定夹角、及所述第三预定夹角均为直角。
6.根据权利要求1所述的倒F型天线，其中，所述短路引脚和/或所述馈入引脚不位于所述第一平面，且与所述第一平面平行。
7.根据权利要求1所述的倒F型天线，其中，所述多个辐射部中只有部分辐射部位于所述第一平面。
8.根据权利要求1所述的倒F型天线，其中，所述多个辐射部包含一第一辐射部、一第二辐射部、一第三辐射部、以及一第四辐射部，且所述第二辐射部和所述第三辐射部位于所述第一平面，但所述第一辐射部不位于所述第一平面。
9.根据权利要求8所述的倒F型天线，其中，所述第四辐射部和所述第二辐射部位于所述第一平面。
10.根据权利要求8所述的倒F型天线，其中，所述第一辐射部与所述第二辐射部、所述第三辐射部和/或所述第四辐射部垂直。
11.根据权利要求8所述的倒F型天线，其中，所述突出部位于所述第一辐射部、所述第二辐射部、所述第三辐射部、或所述第四辐射部的一侧。
12.根据权利要求11所述的倒F型天线，其中，所述突出部与相连接的辐射部垂直。
13.根据权利要求1所述的倒F型天线，其中，所述突出部位于所述辐射主体的等效电流路径的中间70%的区间内。
14.根据权利要求1所述的倒F型天线，其中，所述突出部位于所述辐射主体的等效电流路径的中间三分之一的区间内。
15.根据权利要求13或14所述的倒F型天线，其中，所述突出部具有向外延伸的一定位件，当所述倒F型天线与一电路基板组装时，所述定位件可用于支撑所述辐射主体的其中一部分。
16.根据权利要求13或14所述的倒F型天线，其中，当所述倒F型天线与一电路基板组装时，所述多个辐射部的其中之一的位置与位于所述电路基板上的一按钮的位置相对应。
17.根据权利要求1所述的倒F型天线，其中，所述辐射主体的总长度，是所述倒F型天线要传送和接收的无线电信号波长的四分之一的85 % 90 %。
18.—种无线通信装置，包含有一电路基板，所述电路基板包含有一第一连接部、一第二连接部、以及一接地平面；以及一倒F型天线，其包含有一辐射主体，包含有多个辐射部，且所述多个辐射部中的部分辐射部位于一第一平面， 但至少有一辐射部不位于所述第一平面；一短路引脚，自所述辐射主体向外延伸，并与所述第一连接部及所述接地平面相接触， 且所述多个辐射部的其中之一与所述短路引脚间呈一第一预定夹角；一馈入引脚，自所述辐射主体向外延伸，并与所述第二连接部相接触，且所述多个辐射部的其中之一与所述馈入引脚间呈一第二预定夹角；以及一突出部，自所述多个辐射部中的其中之一向外突出但不与所述接地平面导通，且所述多个辐射部的其中之一与所述突出部的至少局部呈一第三预定夹角。
19.根据权利要求18所述的无线通信装置，其中，所述多个辐射部的其中之一与所述短路引脚或所述馈入引脚垂直。
20.根据权利要求19所述的无线通信装置，其中，所述多个辐射部的其中之一与所述突出部的至少局部垂直。
21.根据权利要求18所述的无线通信装置，其中，所述短路引脚和/或所述馈入引脚不位于所述第一平面上，且与所述第一平面平行。
22.根据权利要求18所述的无线通信装置，其中，所述多个辐射部包含一第一辐射部、 一第二辐射部、一第三辐射部、以及一第四辐射部，且所述第二辐射部、所述第三辐射部和所述第四辐射部位于所述第一平面，但所述第一辐射部不位于所述第一平面。
23.根据权利要求22所述的无线通信装置，其中，所述第一辐射部与第二辐射部、所述第三辐射部和/或所述第四辐射部垂直。
24.根据权利要求22所述的无线通信装置，其中，所述突出部位于所述第一辐射部、所述第二辐射部、所述第三辐射部、或所述第四辐射部的一侧。
25.根据权利要求M所述的无线通信装置，其中，所述突出部与相连接的辐射部垂直。
26.根据权利要求18所述的无线通信装置，其中，所述第一平面与所述电路基板的边缘垂直。
27.根据权利要求18所述的无线通信装置，其中，所述突出部位于所述辐射主体的等效电流路径的中间70%的区间内。
28.根据权利要求18所述的无线通信装置，其中，所述突出部是位于所述辐射主体的等效电流路径的中间三分之一的区间内。
29.根据权利要求27或观所述的无线通信装置，其中，所述突出部具有向外延伸的一定位件，可用于支撑所述辐射主体的其中一部分。
30.根据权利要求27或28所述的无线通信装置，其中，所述电路基板上设有一按钮，而所述多个辐射部的其中之一的位置与位于所述按钮的位置相对应。
31.根据权利要求18所述的无线通信装置，其中，所述辐射主体的总长度，是所述倒F 型天线要传送和接收的无线电信号波长的四分之一的85 % 90 %。
全文摘要
本发明公开了一种倒F型天线及相关的无线通信装置。本案提出的倒F型天线的实施例之一，包含有辐射主体，其包含有多个辐射部，且该多个辐射部中的部分辐射部位于同一平面；短路引脚，自该辐射主体向外延伸，且该多个辐射部的其中之一与该短路引脚间呈第一预定夹角；馈入引脚，自该辐射主体向外延伸，且该多个辐射部的其中之一与该馈入引脚间呈第二预定夹角；以及突出部，自该多个辐射部中的其中之一向外突出，且该多个辐射部的其中之一与该突出部的至少局部呈第三预定夹角；其中该第一预定夹角、该第二预定夹角、及该第三预定夹角的至少其中之一实质上为直角。
文档编号H04B1/40GK102340052SQ201010230239
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者凌菁伟, 林志宝 申请人:瑞昱半导体股份有限公司