TW200905977A - Receiving device for global positioning system and antenna structure thereof - Google Patents

Description

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三達編號：TW2813PA 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種全球定位系統接收裝置及其天 線結構，更特別是有關於一種將天線結構隱藏於殼體内部 之全球定位系統接收裝置及其天線結構。 【先前技術】 在科技發展日新月異的現今時代中，各式電子裝置帶 給人們生活上無限的便利。尤其是全球定位系統（global positioning system，GPS)接收裝置，其接收衛星所傳 遞之GPS訊號，可以讓使用者透過其瞭解交通、地理狀況。 請參照第1A圖，其繪示傳統之全球定位系統接收裝 置之示意圖。全球定位系統接收裝置100包括一殼體110 及一天線120。天線120係為一平板天線（Patch Antenna )。天線120之一端係與殼體110樞轴式輕接，另 一端係可相對殼體110旋轉（如箭頭A所示）。天線120 I ； 内部具有一接地面，接地面之設計良赛係影響訊號接收品 質很大。另外，當使用者欲使用全球定位系統接收裝置100 時，使用者必須翻折天線120以使其表面朝向天空，方可 使用。 請參照第1B圖，其繪示另一種傳統之全球定位系統 接收裝置之示意圖。全球定位系統200包括一殼體210及 一天線220。天線220係為一單搞極天線（Monopole Antenna)。天線220凸出於殼體210外，以接收GPS訊號。 6 200905977

三達編號：TW2813PA 然而，第1A圖之天線120與第1B圖之天線220分別 外露於殼體110及殼體210之外部，其不僅破壞整體外 觀，更經常因碰撞而造成天線120、220損毁。另外，天 線120在使用時必須被翻折，以使其表面朝向天空方向 後，方可使用。 再者’傳統之天線120、220乃外加式的配置方式， 全球定位系統接收裝置須另外挪出空間來配置天線120、 220。另外’天線120、220之結構複雜且體積龐大，更徒 增許多製造成本。因此，如何解決上述種種問題實為目前 研發重要方向之一。 【發明内容】 有鑑於此，本發明的目的就是在提供—種全球定位系 統接收裝置，其將天線結構隱藏於殼體内部，如此不僅達 到接收GPS訊號之目的’更具有攜帶方便、結構堅固、體 積精簡、易於設計、收訊良好及不破壞整體外觀等優點。 根據本發明之一目的，提出一種全球定位系統接收裝 置’其至少包括一殼體、一電路板及一天線結構。電路板 係設置於毅體内，且其具有一接地端及一訊號饋入端。天 線結構係設置於殼體内°天線結構包括一金屬板、第一導 電元件及〆第二導電元件。金屬板用以接收一GPS訊號。 第一導電元件之一端係耗接於金屬板，另一端係與電路板 上之該接地端耦接。第二導電元件之一端係耦接於金屬 200905977 …

三運編號：TW2813PA 板，另一端係與電路板上之該訊號饋入端耦接，用以饋入 GPS訊號至電路板。 根據本發明之再一目的，提出一種天線結構，係設置 於一全球定位系統（Global Position System，GPS)接 收裝置内。全球定位系統接收裝置包括一殼體及一電路 板。電路板具有一接地端及一訊號饋入端。天線結構係設 置於殼體内。天線結構包括一金屬板、一第一導電元件及 (~) 一第二導電元件。金屬板用以接收一 GPS訊號。第一導電 疋件之一端係耦接於金屬板，另一端係與電路板上之該接 地端轉接。第二導電元件之一端係耦接於金屬板，另一端 係輿電路板上之該訊號饋入端耦接，用以饋入GPS訊號至 電路板。 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易 隱’下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明 如下： 【實施方式】 實施例一 w月參ft?、第2 A圖，其續示依照本發明之貫施例一的全 球定位系統接收裝置之分解示意圖。全球定位系統接收裝 置300至少包括一殼體31〇、一電路板32〇、一天線結構 33〇及一顯示面板340。電路板320及天線結構330係設 置於殼體310内。顯示面板34〇係裸露於殼體310，用以 顯示一資料影像。在本實施例中，天線結構33〇係為一平 200905977

二達編就：.i.VVU13PA 面倒 F 型天線（pianar inverted F Antenna，PIFA)。天 線結構330包括一金屬板331、一第一導電元件335及一 第二導電元件336。金屬板331位於電路板320之一側， 用以接收衛星傳送之GPS訊號。第一導電元件335之一端 耗接於金屬板331，另一端係與電路板320之一接地端G 麵接。第二導電元件336之一端輕接於金屬板331 ,另一 端係與電路板320之一訊號饋入端F輛接，用以饋入gps 訊號至電路板320。 Γ' ' 本發明係以電路板320之接地面作為天線結構330的 接地端’但電路板320之接地面的形狀對本發明之天線結 構330的影響不大。 如弟2A圖所示’第一導電元件335及第二導電元件 336係耗接於金屬板331之一角落。第一導電元件335及 第二導電元件336之配置位置尤其以鄰近全球定位系統接 收裝置300中心位置C(箭頭所指位置）之同一角落為佳。 如第2A圖所示，第一導電元件335及第二導電元件 336係為彈簧頂針（Pogo Pin)。彈簧頂針之末端係固設於 電路板320上，彈簧頂針尖端之銅球係可藉由内部之彈簧 緊密抵靠於金屬板331。 為了避免其他電子元件或金屬元件的干擾，金屬板 331可視情況閃避其他電子元件或金屬元件。如第2A圖所 示，本實施例之金屬板331係設計為一 L形結構以閃避殼 體310外側表面之金屬標誌390。 金屬板331係配置於殼體310之内側表面。金屬板 200905977

三達編號：TW2813PA 331只需於既有的空間架構中，找出閒置、可利用之空間， 將金屬板331配置進去即可，並不需改變原有的空間設計。 另外，金屬板331具有一定位孔331c，且殼體310 具有一定位柱311。定位柱331c插入定位孔311，以固定 金屬板331於殼體310之内侧表面上。較佳地，金屬板331 係為一磷青銅金屬片，且金屬板331之表面係鍍上一層金 薄膜，以防止金屬板331氧化，更有助於訊號傳遞。 請參照第2B圖，其繪示第2A圖之天線結構的示意 ^ 圖。金屬板331具有相鄰之一第一側邊331a及一第二側 邊331b，第一側邊331a及第二側邊331b係位於金屬板 331之外側邊緣。第一側邊331a之長度W331a及第二側邊 331b之長度W331b之兩長度相加的和實質上約等於四分之 一 GPS訊號之波長，以接收GPS訊號。在本實施例中，GPS 訊號之頻率約為1575. 42MHz。金屬板331係可依照GPS訊 號之頻率調整第一側邊331a之長度W331a及第二側邊 331b之長度W331b，以達到正確接收GPS訊號之功效。 U 請同時參照第2B圖及第2C圖，第2C圖繪示全球定 位系統接收裝置之方塊圖。衛星700發出GPS訊號S至天 線結構330，GPS訊號S經由第二導電元件336傳遞至電 路板320，且天線結構330係藉由第一導電元件335而耦 接一接地端G。 請參照第2D圖，其繪示第2A圖之全球定位系統接收 裝置之組合示意圖。殼體310組合後，天線結構330係隱 藏於殼體310之内部。使得全球定位系統接收裝置300之 10 200905977

三達編號：TW2813PA 外觀保持完整，並可避免碰撞時天線結構遭到損毀。 請同時參照第3A〜3C圖及第2D圖，第3A圖繪示依 照第2D圖之全球定位系統接收裝置之X-Z平面之輻射場 形圖（Radiation Pattern。第3B圖繪示依照第2D圖之全 球定位系統接收裝置之Y-Z平面之輻射場形圖。第3C圖 繪示依照第2D圖之全球定位系統接收裝置之X-Y平面之 輻射場形圖。全球定位系統接收裝置3 0 0藉由天線結構3 3 0 接收GPS訊號，並以頻率1575MHz量測各個方向之輻射場 、 形（Radiation Pattern)。本實施例之隱藏式天線結構330 在各個方向的增益值（Gain)約為-lOdBi至5dBi之間， 且呈現近似圓形之態樣以適用於GPS訊號之接收。由量測 結果而知，本實施例之全球定位系統接收裝置的天線結構 330在各個角度上均可獲得極佳收訊品質。 實施例二 請參照第4A〜4B圖，第4A圖繪示依照本發明之實施 I: 例二的全球定位系統接收裝置之分解示意圖。第4B圖繪 示第4 A圖之天線結構的示意圖。本實施例之全球定位系 統接收裝置400與實施例一之全球定位系統接收裝置300 不同處在於天線結構430，其餘相同之處沿用相同標號， 並不再贅述。 如第4A圖所示，天線結構430包括一金屬板431、 一第一導電元件335及一第二導電元件336。金屬板431 包括一主體板432、一第一延伸板433及一第二延伸板 11 200905977 s

三達編號：TW2813PA 434。第一導電元件335及第二導電元件336之一端係耦 接於主體板432。第一延伸板433係彎折於主體板432之 一側’並配置於殼體31〇之上端，第一延伸板433之法線 係垂直於主體板432之法線。第二延伸板434彎折於主體 板432之另一側’並配置於殼體31〇之侧端，第二延伸板 434法線係垂直於主體板432之法線。 實施例三 f \ 請參照第5A〜5B圖，第5A圖繪示依照本發明之實施 例三的全球定位系統接收裝置之分解示意圖。第5B圖繪 示第5A圖之天線結構的示意圖。本實施例之全球定位系 統接收裝置500與實施例一之全球定位系統接收裝置3〇〇 不同處在於天線結構530，其餘相同之處沿用相同標號， 並不再贅述。 如第5A圖所示，天線結構53〇包括一金屬板531、 -一第一導電元件535及一第二導電元件536。金屬板531 係為一矩形結構，並承載於一承載件51〇上。承載件51〇 設置於殼體310上。承載件51〇係可以為任何不影響天線 、·’η構530接收GPS訊號之材質。較佳地，承载件$ 1 〇係為 一塑膠材料。承載件510承載金屬板531之方式，更可避 免其他元件可能接觸金屬板531，而影響其功能。 另外，第一電性元件535及第二電性元件536係為金 屬彈片，金屬彈片亦可達到電性連接之目的，且金屬彈片 便於焊接至電路板320上。 12 200905977

漠編號·· TW2813PA 根據以上二個實施例’雖然本發明之金屬板係以L形 結構或矩形結構為例作說明，然本發明亦可依照量測結果 凋整金屬板之形狀。只要是以一 p][FA天線結構設置於殼 體内=，以達到接收GPS訊號之目的，皆不脫離本發明之 技術乾圍。 一 _根據以上三個實施例，雖然本發明之第一導電元件及 第二導電^件係以彈簧頂針為例作說明，然第一導電元件 及第二導電元件更可以是金屬探針或金屬縣。

Jit:件作為第一導電元件及第二導電元件，使得金 入端刀比電性連接至電路板之接地端及電路板之訊號饋 知，s不脫離本發明之技術範圍。 及直述if列所揭露之全球定位系統接收裝置 收GP 線結構_於殼體内部，以達到接 收琥之目的。並具有下例之優點： 運 號。本實施^ = ^些角度接收GPS訊 連接元件係配置於金屬板 f接70件及第二電性 近於圓形，所以能夠接收Gps二3二線結構之場型接 泛許多。當然第―電性連接及^ _ 傳統之天線廣 —步調整1絲射場形更料電性連接元件可進 的接收能力。 、方’以增加GPS訊號 向，方叹其表㈣向天空方 即可使用。對於使用^ ^㈣天線結構角度的動作， 對於使用者而，，使用上是相當方便的。 13 200905977

三達編號：TW2813PA 第三，本發明之另一個優點是：傳統之天線的接地面 的設計良莠，影響訊號接收品質很大。本發明係使用電路 板之接地面作為天線結構的接地面，且電路板之接地面的 形狀對本發明之天線結構的影響不大。 第四，本發明之再一個優點是：傳統之天線乃外加式 的配置方式，需另外挪出空間來配置天線。而本發明只需 於既有的空間架構中，找出閒置、可利用之空間，將天線 結構整合進去即可。並不需改變原有空間設計，故更具有 ‘易於設計之優點。 第五，本發明之天線結構隱藏於殼體内部，不僅不破 壞整體外觀且具具有不易損壞之優點。 綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然 其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常 知識者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作各種之 更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專 . 利範圍所界定者為準。 14 200905977

二逹編號：TW2813PA 【圖式簡單說明】 第1A圖繪示傳統之全球定位系統接收裝置之示意 圖。 第1B圖繪示另一種傳統之全球定位系統接收裝置之 示意圖。 第2A圖繪示依照本發明之實施例一的全球定位系統 接收裝置之分解示意圖。 第2B圖繪示第2A圖之天線結構的示意圖。 ^ 第2C圖繪示全球定位系統接收裝置之方塊圖。 第2D圖繪示第2A圖之全球定位系統接收裝置之組合 示意圖。 第3A圖繪示依照第2D圖之全球定位系統接收裝置之 X-Z平面之輻射場形圖（Radiation Pattern)。 第3B圖繪示依照第2D圖之全球定位系統接收裝置之 Y-Z平面之輻射場形圖。 第3C圖繪示依照第2D圖之全球定位系統接收裝置之 ί : Χ-Υ平面之輻射場形圖。 第4Α圖繪示依照本發明之實施例二的全球定位系統 接收裝置之分解示意圖。 第4Β圖繪示第4Α圖之天線結構的示意圖。 第5Α圖繪示依照本發明之實施例三的全球定位系統 接收裝置之分解示意圖。 第5Β圖繪示第5Α圖之天線結構的示意圖。 15 200905977

三達編號：TW2813PA 【主要元件符號說明】 100、200 :全球定位系統接收裝置 110、210 :殼體 120、220 :天線 300、400 :全球定位系統接收裝置 310 :殼體 311 :定位柱 320 :電路板 (: 330、430、530 :天線結構 331、431、531 :金屬板 331a、431a :第一側邊 331b、431b :第二側邊 331c :定位孔 335、 535 :第一導電元件 336、 536 :第二導電元件 340 :顯示面板 390:金屬標誌 432:主體板 433 :第一延伸板 434 :第二延伸板 510 :承載件 700 :衛星 C :中心位置 G :接地端 F:訊號饋入端 S : GPS訊號 16

Claims (1)

1. 200905977 三達編號：TW2813PA 十、申請專利範圍： 1. 一種全球定位系統（Global Position System’ GPS)接收裝置，至少包括： 一殼體； 一電路板，係設置於該殼體内，且其具有一接地端及 一訊號饋入端；以及 一天線結構，係設置於該殼體内，且其包括： 一金屬板，用以接收一 GPS訊號； 一第一導電元件’ 一端係輕接於該金屬板，另 一端係與該電路板上之該接地端耦接；及 第二導電元件，一端係搞接於該金屬板，另 知係與°亥电路板上之該訊號饋入端耦接，用以饋入該 GPS訊號至該電路板。 2. 士申凊專利範圍第丨項所述之全球定位系統接收

   裝置’其中該天線結構係為一平板倒F型天線（仏紐 Inverted F Antenna)〇 壯3·甘t申請專利範圍第1項所述之全球定位系統接> ’、該第一導電元件及該第二導電元件係耗接於 金屬板之一角落。 "4.二請ί利範圍第3項所述之全球定位系統㈤ 、〜、㈣洛係鄰近該全球定位系統接收裝置 心位置。 5·如申請專利範圍第 裝置，其中該金屬板具有相 1項所述之全球定位系統接收 鄰之一第一側邊及一第二側 17 200905977 三達編號：TW2813PA 邊，該第一侧邊及該第二侧邊之長度和實質上等於四分之 一該GPS訊號之波長。 6. 如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統接收 裝置，其中該第一導電元件及該第二導電元件係為金屬彈 片。 7. 如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統接收 裝置，其中該第一導電元件及該第二導電元件係為彈簧頂 針（Pogo Pin)。 f 8.如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統接收 裝置，其中該金屬板包括： 一主體板，該第一導電元件及該第二導電元件之一端 係耦接於該主體板； 一第一延伸板，係彎折於該主體板之一侧，並配置於 該殼體之一上端，該第一延伸板之法線係垂直於該主體板 之法線；以及 一第二延伸板，係彎折於該主體板之另一側，並配置 C / " 於該殼體之一側端，該第二延伸板之法線係垂直於該主體 板之法線。 9. 如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統接收 裝置，其中該金屬板係配置於該殼體之内侧表面。 10. 如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統接收 裝置，其中該金屬板具有至少一定位孔，該殼體具有至少 一定位柱，該定位柱插入該定位孔，用以固定該金屬板。 18 200905977 三達編號：TW2813PA 11. 如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統接收 裝置，其中該天線結構係配置於該全球定位系統接收裝置 之上端。 12. 如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統接收 裝置，其中該金屬板係為一矩形結構。 13. 如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統接收 裝置，其中該金屬板係為一 L形結構。 14. 如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統接收 裝置，更包括： 一承載件，係設置於該殼體内，用以承載該金屬板。 15. —種天線結構，係設置於一全球定位系統 (Global Position System，GPS)接收裝置内，該全球 定位系統接收裝置包括一殼體及一電路板，該電路板具有 一接地端及一訊號饋入端’該天線結構係設置於該殼體 内，且其包括： 一金屬板，用以接收一 GPS訊號； h —第一導電元件，一端係耦接於該金屬板，另一端係 與該電路板上之該接地端耦接；以及 一第二導電元件，一端係耦接於該金屬板，另一端係 與該電路板之該訊號饋入端耦接，用以饋入該GPS訊號至 該電路板。 16. 如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其係 為一平板倒 F 型天線（Planar Inverted F Antenna)。 19 200905977 … 三遍i號：TW2813PA …17.如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其中 /第V包元件及该第二導電元件係搞接於該金屬板之 一角落。 如申請專利範圍第17項所述之天線結構，其中 該角洛係鄰近該全球m統接«置之-1心位置。 19.如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其中 該金屬板具有相鄰之一第一側邊及一第二側邊，該第2側 、邊及該第二側邊之長度和實質上等於四分之-該GPS訊號 之波長。 —20.如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其中 該第-導電元件及該第二導電元件係為金屬彈片。/、 21. 如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其中 該接地端及該第二導電元件係為彈菁頂針（p〇g〇…）。 22. 如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其中 該金屬板包括： ; -主體板’該第一導電元件及該第二導電元件之-端 係耗接於該主體板； 第延伸板，係彎折於該主體板之一側，並配置於 該设體之-上端’該第一延伸板之法線係垂直於該主體板 之法線；以及 一第二延伸板，係彎折於該主體板之另一侧，並配置 於該殼體之-側端，該第二延伸板之法線係垂直於該主體 板之法線。 20 200905977 三達編號：TW2813PA 23. 如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其中 該金屬板係配置於該殼體之内側表面。 24. 如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其中 該金屬板具有一至少定位孔，該殼體具有至少一定位柱， 該定位柱插入該定位孔，用以固定該金屬板。 25. 如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其中 該天線結構係配置於該全球定位系統接收裝置之上端。 26. 如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其中 1 該金屬板係為一矩形結構。 27. 如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其中 該金屬板係為一 L形結構。

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