TWI445246B - 應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線 - Google Patents

Description

應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線

本發明係有關於一種調頻發射天線，尤指一種應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線。

調頻(Frequency Modulation，FM)廣播系統是一種利用頻率調變技術，傳送聲音訊號的廣播系統。相較於調幅(Amplitude Modulation，AM)廣播系統，調頻廣播系統的廣播訊號具有許多優點，如固定峰值(Constant Envelope)、抗非線性失真及抗衰減效應(Fading Effect)的能力較佳。因此，調頻廣播系統的訊號品質較佳，且調頻廣播系統可以傳送左右聲道的訊號，因而具有立體聲的效果。

調頻廣播系統的接收端(收音機)透過天線接收調頻廣播訊號，經過降頻、解調等運作後，以聲音訊號的方式輸出，其中影響收音機所輸出之聲音品質的主要關鍵在於天線的接收效率。傳統用於調頻廣播系統之接收天線大多為外露式天線結構，其中又以拉桿式單極天線與外被聚乙烯(Polyethelyne，PE)之偶極天線為主要的天線類型。

請參閱第一圖及第二圖所示，其分別為習知一拉桿式單極天線1a及一外披聚乙烯之FM偶極天線2a的示意圖。拉桿式單極天線1a通常固定在可攜式音響或手持式收音機機殼的一角落，當要收聽廣播節目時，需將拉桿式單極天線1a拉出至一定長度，而不使用時，則可將拉桿式單極天線1a向內縮而進行收納，以節省使用空間。由於收聽廣播節目時，拉桿式單極天線1a必需拉出至一定長度(約為76公分)，使得拉桿式單極天線1a非常容易遭受外力而折斷，且佔據空間、破壞美觀。相較之下，外披聚乙烯之FM偶極天線2a通常使用於固定式音響設備，其可避免受外力而折斷的問題。然而，外披聚乙烯之FM偶極天線2a的價格較高(約一塊美金左右)，且必需透過一長傳輸線20a連接FM偶極天線2a的輻射金屬導線22a、24a與音響上的天線插座，非常容易造成FM偶極天線2a纏繞、打結等，使用上亦不方便。

簡言之，拉桿式單極天線1a的天線尺寸較大，在實際應用時外露在可攜式或手持式音響與收音機機殼的上方，容易遭受外力而折斷，且佔據空間、破壞美觀，而FM偶極天線2a的生產成本較高，且非常容易纏繞、打結等。這些天線架構不但增加了使用者操作不便，同時更破壞產品整體的外觀造型。要解決上述外露式天線使用不便、破壞美觀等問題，就必須設計出阻抗、頻寬滿足調頻頻帶操作之內藏式天線。

其中，台灣專利第M283445號提出“具有FM天線之手機”，其揭示一種縮小化調頻天線結構，其組裝在手機本體之兩側與底部。這樣的結構通常因為天線離系統接地面太接近，天線的電感及電抗過大，阻抗匹配因而變差，影響調頻天線收訊品質。

另外，台灣專利第200620752號提出“行動終端用天線及行動終端”，其所揭露之天線由多個不同單元組合，包含外露機殼之天線元素及內藏在機殼內部之金屬線圈。這樣的設計需結合行動電話天線與機殼內部之金屬線圈，因此會提高天線的製作成本與複雜度。

此外，美國專利公開第US 2006/0111163 A1號提出“在手持式終端之FM發射天線裝置”，其天線主要附著在一手持式終端表面，並藉由一軟性電路板(FPC)連接天線至FM發射器。這樣的架構較為複雜，且天線面積亦小，輻射特性差。

緣是，本發明人有感上述缺失之可改善，悉心觀察且研究之，並配合學理之運用，而提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明所要解決的技術問題，在於提供一種應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線。

為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方案，提供一種應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線，其包括：一基板單元、一第一天線單元、一導電單元及一第二天線單元。基板單元具有一電路基板、至少一設置於電路基板上之接地層、及多個設置於電路基板上之導電焊墊。第一天線單元設置於基板單元的上方且實質上與基板單元相互平行。導電單元電性連接於基板單元與第一天線單元之間。第二天線單元直接設置於基板單元之電路基板上邊緣，其中第二天線單元之兩末端分別電性連接於其中兩個導電焊墊之間，且第二天線單元之兩末端分別透過上述其中兩個導電焊墊以分別電性連接於一調頻晶片模組及導電單元。

為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方案，提供一種應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線，其包括：一基板單元、一第一天線單元、一導電單元及一第二天線單元。基板單元具有一安裝在行動裝置內之電路基板、至少一設置於電路基板上之接地層、及多個設置於電路基板上之導電焊墊。第一天線單元設置於基板單元的上方且貼附或成形在行動裝置之外殼體的內表面上，其中第一天線單元實質上與基板單元相互平行。導電單元電性連接於基板單元與第一天線單元之間。第二天線單元直接設置於基板單元之電路基板上邊緣，其中第二天線單元之兩末端分別電性連接於其中兩個導電焊墊之間，且第二天線單元之兩末端分別透過上述其中兩個導電焊墊以分別電性連接於一調頻晶片模組及導電單元。

因此，本發明的有益效果在於：基板單元之至少一接地層、第一天線單元及第二天線單元相互搭配在一起，以形成一類似諧振器之等效電路。換言之，本實施例之內藏式調頻發射天線為一複合式天線設計，其包含一第二天線單元(具有產生電感的特性)及一大致上平放在一基板單元(即具有接地層之系統電路板)的上方之第一天線單元(類似平板電容器，其具有電容特性)，以用於形成一類似RLC諧振器之等效電路。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱第三圖所示，其為本發明應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線的第一實施例之立體組合示意圖。由圖中可知，本發明第一實施例提供一種應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線，其包括：一基板單元1、一第一天線單元2、一導電單元3及一第二天線單元4。

其中，基板單元1具有一電路基板10、至少一設置於電路基板10上之接地層11、及多個設置於電路基板10上之導電焊墊12。以本實施例所舉的例子而言，上述至少一接地層11及該些導電焊墊12皆設置於電路基板10的上表面，而該些導電焊墊12並未被上述至少一接地層11所覆蓋，並且電路基板10的上表面有其中一區域為一未被上述至少一接地層11所覆蓋之裸露區域100。

再者，第一天線單元2設置於基板單元1的上方且實質上與基板單元1相互平行，而最佳的實施態樣是第一天線單元2與基板單元1完全平行，且第一天線單元2的面積大於基板單元1的面積。以本實施例所舉的例子而言，第一天線單元2可為一金屬平板、一金屬薄膜或一任何設置於基板單元1的上方且實質上與基板單元1相互平行之導電物質。

另外，導電單元3具有一第一末端3A及一相反於第一末端3A之第二末端3B，且第一末端3A及第二末端3B分別連性連接於基板單元1及第一天線單元2。因此導電單元3電性連接於基板單元1與第一天線單元2之間，以作為基板單元1與第一天線單元2之間的電連接橋樑。以本實施例所舉的例子而言，導電單元3可為一可撓性元件，例如：彈簧、彈片或任何彈性材料。換言之，本實施例只需使用一單件式(或一體成型式)可撓性元件即可達成基板單元1與第一天線單元2之間的電性連接，而不需使用結構複雜之電連接器來作為基板單元1與第一天線單元2之間的電連接橋樑。

此外，第二天線單元4直接設置於基板單元1之電路基板10上邊緣(亦即電路基板10的上表面之邊緣處)，亦即第二天線單元4不是設置在上述至少一接地層11上而是設置於電路基板10之裸露區域100上，其中第二天線單元4可設置於基板單元1與第一天線單元2之間，當然亦可將第一天線單元2避開位於第二天線單元4上方的位置，而使得第二天線單元4上方不會被第一天線單元2所遮蔽。另外，第二天線單元4之兩末端(4A、4B)分別電性連接於其中兩個導電焊墊12之間，且第二天線單元4之兩末端(4A、4B)分別透過上述其中兩個導電焊墊12以分別電性連接於一調頻晶片模組F及導電單元3，另外本發明可透過第二天線單元4來降低天線的操作頻率，以使得內藏式調頻發射天線能產生良好的輻射特性。

藉此，基板單元1之至少一接地層11、第一天線單元2及第二天線單元4相互搭配在一起，以形成一類似諧振器之等效電路。換言之，本實施例之內藏式調頻發射天線為一複合式天線設計，其包含一第二天線單元4(具有產生電感的特性)及一大致上平放在一基板單元1(即具有接地層11之系統電路板)的上方之第一天線單元2(類似平板電容器，其具有電容特性)，以用於形成一類似RLC諧振器之等效電路。此外，因為諧振器之諧振頻率為，所以本發明可藉由控制第二天線單元4所產生之電感值與第一天線單元2所產生之電容值(此電容值可由第一天線單元2的面積大小所控制)，即可達成內藏式調頻發射天線之實現。

請參閱第四A圖所示，其為本發明第二實施例的第一天線單元與導電單元電性配合之上視示意圖。配合第三圖及第四A圖所示，第二實施例與第一實施例最大的差別在於：在第二實施例中，第一天線單元2具有一鄰近導電單元3的第二末端3B之狹縫20A，此狹縫20A的設計有助於調頻發射天線輸入阻抗之“電感值”的提升。

請參閱第四B圖所示，其為本發明第三實施例的第一天線單元與導電單元電性配合之上視示意圖。配合第三圖及第四B圖所示，第三實施例與第一實施例最大的差別在於：在第三實施例中，第一天線單元2具有一鄰近導電單元3的第二末端3B之開孔20B，此開孔20B的設計有助於調頻發射天線輸入阻抗之“電容值”的提升。

請參閱第五A圖所示，其為本發明第四實施例的第二天線單元之立體示意圖。配合第三圖及第五A圖所示，第四實施例與第一實施例最大的差別在於：第四實施例揭露第二天線單元4之第一種細部實施例。在第四實施例中，第二天線單元4可為一晶片天線，其包括一絕緣本體40及一內嵌於絕緣本體40內之金屬線41，金屬線41的兩末端(4A、4B)裸露於絕緣本體40的外部，作為天線與其他元件之電性連接延伸，且金屬線41的外觀呈現一立體環繞狀。

請參閱第五B圖所示，其為本發明第五實施例的第二天線單元之立體示意圖。配合第三圖及第五B圖所示，第五實施例與第一實施例最大的差別在於：第五實施例揭露第二天線單元4之第二種細部實施例。在第五實施例中，第二天線單元4可為一晶片天線，其包括一絕緣本體40及一內嵌於絕緣本體40內之金屬線41，金屬線41的兩末端(4A、4B)裸露於絕緣本體40的外部，作為天線與其他元件之電性連接延伸，且金屬線41可盤繞在同一平面上，以形成一蜿蜒的形狀。

請參閱第五C圖所示，其為本發明第六實施例的第二天線單元直接成形在電路基板上邊緣之立體示意圖。配合第三圖及第五C圖所示，第六實施例與第一實施例最大的差別在於：第六實施例揭露第二天線單元4之第三種細部實施例。在第六實施例中，第二天線單元4可為一直接成形在基板單元1之電路基板10上邊緣(亦即電路基板10的上表面之邊緣處)之蜿蜒式金屬線41，亦即此蜿蜒式金屬線41可直接成形於電路基板10之裸露區域100上。舉例來說，具蜿蜒形狀之金屬線41可直接透過印刷、蝕刻或噴塗的方式而盤繞於電路基板10之裸露區域100上。

請參閱第六圖所示，其為本發明第一實施例應用於行動裝置之立體分解示意圖。第六圖與第三圖最主要的差別在於：第六圖揭露一行動裝置M及其外殼體C，外殼體C可由一上殼體C1及一下殼體C2所組成，且第一實施例之調頻發射天線被安裝於行動裝置M內。

舉例來說，基板單元1及第二天線單元4皆安裝於下殼體C2內，而第一天線單元2則位於基板單元1的上方且設置於行動裝置M之上殼體C1的內表面上。此外，第一天線單元2可為一透過貼附的方式而設置於行動裝置M之上殼體C1的內表面上之金屬平板或金屬薄膜(例如導電銅箔)，當然第一天線單元2亦可為一透過直接成形的方式(例如印刷或噴塗)而設置於行動裝置M之上殼體C1的內表面上之金屬層。因此，本發明具有的結構簡單、製作容易及製作成本低廉等優點。

換言之，由於第一天線單元2的面積可選擇性的增大，且可直接固定或成形在行動裝置M的外殼體C之上殼體C1的內部。第一天線單元2的天線面積可與基板單元1(系統電路板)或上殼體C1大小相近，有別於傳統的FM調頻天線。當第一天線單元2的面積增大時，本發明可大幅增加有效輻射面積(effective radiating area)。此外，因著內藏式調頻發射天線的有效輻射面積大且輻射特性良好，非常適合應用在行動裝置M內，且可保持產品整體外觀的完整性，如作為車用FM發射器之調頻發射天線使用。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍內。

[習知]

1a．．．拉桿式單極天線

2a．．．外披聚乙烯之FM偶極天線

20a．．．傳輸線

22a、24a．．．輻射金屬導線

[本發明]

1．．．基板單元

10．．．電路基板

100．．．裸露區域

11．．．接地層

12．．．導電焊墊

2．．．第一天線單元

20A．．．狹縫

20B．．．開孔

3．．．導電單元

3A．．．第一末端

3B．．．第二末端

4．．．第二天線單元

4A．．．末端

4B．．．末端

40．．．絕緣本體

41．．．金屬線

F．．．調頻晶片模組

M．．．行動裝置

C．．．外殼體

C1．．．上殼體

C2．．．下殼體

第一圖為習知拉桿式單極天線的示意圖；

第二圖為習知外披聚乙烯之FM偶極天線的示意圖；

第三圖為本發明應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線的第一實施例之立體組合示意圖

第四A圖為本發明第二實施例的第一天線單元與導電單元電性配合之上視示意圖；

第四B圖為本發明第三實施例的第一天線單元與導電單元電性配合之上視示意圖；

第五A圖為本發明第四實施例的第二天線單元之立體示意圖；

第五B圖為本發明第五實施例的第二天線單元之立體示意圖；

第五C圖為本發明第六實施例的第二天線單元直接成形在電路基板上邊緣之立體示意圖；以及

第六圖為本發明第一實施例應用於行動裝置之立體分解示意圖。

1．．．基板單元

10．．．電路基板

100．．．裸露區域

11．．．接地層

12．．．導電焊墊

2．．．第一天線單元

3．．．導電單元

3A．．．第一末端

3B．．．第二末端

4．．．第二天線單元

4A．．．末端

4B．．．末端

F．．．調頻晶片模組

Claims (10)

1. 一種應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線，其包括：一基板單元，其具有一電路基板、至少一設置於該電路基板上之接地層、多個設置於該電路基板上之導電焊墊、及一設置於該電路基板上之裸露區域，其中該些導電焊墊以及該裸露區域並未被該些接地層所覆蓋；一第一天線單元，其設置於該基板單元的上方且實質上與該基板單元相互平行；一導電單元，其電性連接於該基板單元與該第一天線單元之間；以及一第二天線單元，其直接設置於該裸露區域，以降低一天線操作頻率，其中該第二天線單元之兩末端分別電性連接於其中兩個導電焊墊之間，且該第二天線單元之兩末端分別透過上述其中兩個導電焊墊以分別電性連接於一調頻晶片模組及該導電單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述之應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線，其中該導電單元為一可撓性元件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線，其中該第一天線單元為一金屬平板或一金屬薄膜。
4. 如申請專利範圍第1項所述之應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線，其中該第一天線單元具有一鄰近該導電單元之狹縫或開孔。
5. 如申請專利範圍第1項所述之應用於行動裝置之內藏 式調頻發射天線，其中該第二天線單元為一晶片天線，其包括一絕緣本體及一內嵌於該絕緣本體內之金屬線，該金屬線的兩末端裸露於該絕緣本體的外部，且該金屬線的外觀呈現一立體環繞狀。
6. 如申請專利範圍第1項所述之應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線，其中該第二天線單元為一晶片天線，其包括一絕緣本體及一內嵌於該絕緣本體內之金屬線，該金屬線的兩末端裸露於該絕緣本體的外部，且該金屬線盤繞在同一平面上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線，其中該第二天線單元為一直接成形在該基板單元之電路基板上邊緣之金屬線。
8. 如申請專利範圍第1項所述之應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線，其中該基板單元之至少一接地層、該第一天線單元及該第二天線單元相互搭配在一起，以形成一類似諧振器之等效電路。
9. 一種應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線，其包括：一基板單元，其具有一安裝在該行動裝置內之電路基板、至少一設置於該電路基板上之接地層、多個設置於該電路基板上之導電焊墊、及一設置於該電路基板上之裸露區域，其中該些導電焊墊以及該裸露區域並未被該些接地層所覆蓋；一第一天線單元，其設置於該基板單元的上方且貼附或成形在該行動裝置之外殼體的內表面上，其中該第一天線單元實質上與該基板單元相互平行； 一導電單元，其電性連接於該基板單元與該第一天線單元之間；以及一第二天線單元，其直接設置於該裸露區域，以降低一天線操作頻率，其中該第二天線單元之兩末端分別電性連接於其中兩個導電焊墊之間，且該第二天線單元之兩末端分別透過上述其中兩個導電焊墊以分別電性連接於一調頻晶片模組及該導電單元。
10. 如申請專利範圍第9項所述之應用於行動裝置之內藏式調頻發射天線，其中該基板單元之至少一接地層、該第一天線單元及該第二天線單元相互搭配在一起，以形成一類似諧振器之等效電路。