双频天线及其电子装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种天线，尤其涉及一种双频天线及其电子装置。


背景技术：

2.由于电子产品越做越小，电子产品内置放天线会有空间上的限制，所以在电子产品有限的空间内设计出符合频段或规格需求的天线就有一定的难度。
3.一般常见的天线缩小的设计有芯片型天线、高介电系数材料作为载体等等，芯片型天线虽然有体积小的优势，但是其天线操作带宽通常较为窄频，带宽无法完全涵盖现今通信系统的需求，而后者使用高介电系数材料作为载体的方案，立体型的设计搭配高介电系数材料，虽然能够有效的利用空间，但是此方案工艺较为困难，而且有成本较高的缺点。


技术实现要素：

4.有鉴于现有技术所提出的问题，本实用新型的目的在于提供一种双频天线，予以解决天线如何有效改善带宽以及如何适用在电子产品的有限空间内设计出符合规格需求的天线的问题。
5.根据本实用新型的一实施例，提出了一种双频天线，其包括一馈入端；一环形连接端，该环形连接端具有一开孔，该环形连接端连接于该馈入端；一金属螺丝，该金属螺丝的螺纹头穿设于该开孔，使得该金属螺丝与该环形连接端电性导通连接；一第一延伸路径，该第一延伸路径连接于该馈入端；一第二延伸路径，该第二延伸路径连接于该第一延伸路径；一第三延伸路径，该第三延伸路径连接于该第二延伸路径；一接地部，该接地部连接于该第三延伸路径；其中该馈入端、该环形连接端以及该金属螺丝构成一单极天线，该馈入端、该第一延伸路径、该第二延伸路径、该第三延伸路径以及该接地部构成一回路天线。
6.在一实施例中，该金属螺丝的长度选用为6mm～8mm，该金属螺丝的宽度选用为4mm。
7.在一实施例中，该金属螺丝的长度选用为6mm。
8.在一实施例中，该回路天线包括使用软性印刷电路板形式的一基板。
9.在一实施例中，该单极天线的操作频率为四分之一波长的共振频率，该回路天线的操作频率为二分之一波长的共振频率。
10.在一实施例中，该环形连接端为使用铜箔胶带。
11.在一实施例中，该单极天线与该回路天线两者的电流路径方向形成相互正交。
12.根据本实用新型的另一实施例，提出了一种使用双频天线的电子装置，其中该金属螺丝是原有该电子装置上用来固定用而所使用的螺丝。
13.在一实施例中，使用多组的该双频天线设置于该电子装置的多个周围处。
14.在一实施例中，该金属螺丝是直接固定于该电子装置上的一位置或是该金属螺丝通过该电子装置的一机壳固定于该电子装置上的该位置。
15.本实用新型的可能技术效果在于双频天线构成单极天线以及回路天线的形式，让
双频天线形成宽带的操作频带，使天线频带变宽，以及让单极天线操作在3.6ghz和回路天线操作在4.6ghz，可涵盖sub-6g所需要使用的频带。
16.此外通过金属螺丝设计成天线的一部分，尤其是作为单极天线时，除了制造单极天线时极为方便和材料成本低以外，并且可使用金属螺丝可直接固定的特性，可直接适用于电子产品上。
17.以及通过金属螺丝设计成天线的一部分，取代了原本单极天线需要设置的金属材料以及基板的材料，可以让天线的设计成本大幅的降低，以及金属螺丝的设计作为天线的一部分，简化单极天线因为路径的设计所占有的空间，因此也可以让整体双频天线的尺寸缩小。
18.为了能更进一步了解本实用新型为达成既定目的所采取的技术及功效，请参阅以下有关本实用新型的详细说明、附图，相信本实用新型的目的、特征与特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制者。
附图说明
19.图1呈现本实用新型一实施例所示出双频天线的结构示意图。
20.图2呈现本实用新型一实施例所示出双频天线结合于电子装置上使用的结构示意图。
21.图3呈现本实用新型一实施例所示出双频天线的单极天线的金属螺丝与电子装置的机壳呈现垂直式设计，以及回路天线与电子装置的机壳呈现水平式设计的结构示意图。
22.图4呈现本实用新型一实施例所示出双频天线操作于3.125～5.5135ghz频段的反射系数(reflection coefficient)。
23.图5呈现本实用新型一实施例所示出双频天线的单极天线操作在3.6ghz并以x-y-z轴为正面视角的辐射场型图。
24.图6呈现本实用新型一实施例所示出双频天线的单极天线操作在3.6ghz并以x-y-z轴为反面视角的辐射场型图。
25.图7呈现本实用新型一实施例所示出双频天线的回路天线操作在4.6ghz并以x-y-z轴为正面视角的辐射场型图。
26.图8呈现本实用新型一实施例所示出双频天线的回路天线操作在4.6ghz并以x-y-z轴为反面视角的辐射场型图。
具体实施方式
27.以下是通过特定的具体实施例来说明本实用新型所公开有关“双频天线及其电子装置”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本实用新型的优点与效果。本实用新型可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本实用新型的构思下进行各种修改与变更。另外，本实用新型的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本实用新型的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本实用新型的保护范围。
matching)特性。其中，可调整第一至第三延伸路径14、15、16的宽度、长度及形状或是调整接地部17的面积及形状来达成良好的阻抗匹配特性，借以调整回路天线的信号收发效果或适用于特定的操作频段。
38.在一实施例中，馈入端11、第一至第三延伸路径14、15、16以及接地部17可以是长矩形依序连接，但不以此为限制。而且其各辐射体设置的角度也不以附图为限制，而可依据电子产品的实际空间设计需求而定。
39.在一实施例中，馈入端11与第一延伸路径14之间、第一延伸路径14与第二延伸路径15之间、第二延伸路径15与第三延伸路径16之间以及第三延伸路径16以及接地部17之间可分别设有夹角，借以明显缩小整体双频天线1设置的面积及体积。
40.在一实施例中，双频天线1的单极天线以及回路天线在天线空间的设计上可以呈现为相互垂直，尤其是金属螺丝13与回路天线整体之间呈现相互垂直的设置，借以将本实用新型双频天线1设置于电子装置200的内部时，可以依电子装置200有限的空间配置双频天线1具体的位置，而且单极天线和回路天线于电子装置200内配置时，两者的空间置放相对关系不受限制，且本实用新型也不以此为限。
41.在一实施例中，回路天线设置于电子装置200内时包括使用软性印刷电路板(flexible print circuit，fpc)形式的一基板，让回路天线放置于电子装置200内时可以藉挠性的方式或贴覆方式设置，但也不排除以硬式的印刷电路板来设置。
42.在一实施例中，本实用新型双频天线1的信号传输方式可通过一天线信号馈线(feed line)100进行连接，将具有的信号馈入端(feed)101连接于双频天线1的馈入端11，另外天线信号馈线100的信号接地端(ground)102连接于接地部17，让双频天线1可以进行信号传输。此外本实用新型双频天线1的信号传输也可通过双频天线1设置于电子装置200后，由电子装置200的信号处理电路提供，但本实用新型不以此为限制。
43.在一实施例中，双频天线1的环形连接端12与馈入端11两者之间的连接可具有角度配置，此外，环形连接端12可包含完整的环形以及馈入端11可包含完整的矩形而彼此以边缘接触连接或彼此部分融合连接，以调整电流路径，但本实用新型不以此为限。
44.在一实施例中，配合参阅图3，图3呈现本实用新型一实施例所示出双频天线的单极天线的金属螺丝与电子装置的机壳呈现垂直式设计，以及回路天线与电子装置的机壳呈现水平式设计的结构示意图。
45.其中，双频天线1设置于电子装置200中的时候，金属螺丝13可以是原有电子装置200上用来固定用而所使用的螺丝。由图2、图3的图例来看，单极天线的金属螺丝13的头部与环形连接端12电性接触后，让金属螺丝13锁固于电子装置200的电路基板201上(或是锁固于电子装置200的壳体上)，就可以通过金属螺丝13当成天线辐射体的一部分来节省天线设置所占用的面积和体积。
46.在一实施例中，可使用多组的双频天线1设置于电子装置200的多个周围处，例如是电子装置200内的多个角落，以适用于mimo通信技术。而且金属螺丝13可直接固定于电子装置200上的一位置例如电子装置200的电路基板201或机壳上，或是金属螺丝13先通过电子装置200的机壳再固定于电子装置200上的位置，当然金属螺丝13固定的位置仅是说明用，所以根据电子装置200的设计形式，也可以让金属螺丝13整个穿透电子装置200的机壳而锁固固定电子装置200，但本实用新型均不以此为限制。
47.在一实施例中，通过金属螺丝13作为的单极天线相对于电子装置200机壳的一侧面202为垂直式设计，而回路天线相对于电子装置200机壳的另一侧面203则为水平式设计，使得二者天线的电流方向互相正交(orthogonal)，可使整体天线场型覆盖较为均匀，天线场型不具指向性。
48.在一实施例中，金属螺丝13的选用除了可通过电子装置200原有的固定螺丝来直接使用并作为天线(的一部分)，而且也可以额外选用特定规格的螺丝来作为单极天线的辐射体的一部分。其中，金属螺丝13的长度和宽度分别为8mm和4mm，通过与环形连接端12的铜箔胶带电性导通连接，并与电子装置200机壳侧壁的回路天线进行电性连接，而且金属螺丝13的长度可选用为6mm或7mm。
49.在一实施例中，由金属螺丝13作为的单极天线一部分，金属螺丝13长度为8mm时，其电流路径长度约为10mm(包含环形连接端12构成的部分铜箔路径)，此外回路天线电流路径长度约为20mm。且当金属螺丝13的长度为6mm时，使单极天线电流路径长度约为7.5mm(包含环形连接端12构成的部分铜箔路径)，而回路天线电流路径长度可设置为约25mm，但均不以上述为限制。当金属螺丝13长度设置较短时，较适合应用于轻薄的消费性电子产品。
50.在一实施例中，请参阅图4，图4呈现本实用新型一实施例所示出双频天线操作于3.125～5.5135ghz频段的反射系数(reflection coefficient)。其中图例的频段只是显示测量天线的特性时实际的数据，并非用以限制天线的特性及操作频段。由图4的图例可知，以反射系数s11模拟的图例说明，其阻抗匹配特性佳，借以改善天线收发效果，即在操作带宽为3.13ghz～5.51ghz时，可以呈现-10db以下的效果，此带宽可完全涵盖sub-6ghz通信系统的使用频带(3.3ghz～5ghz)，其中反射系数s11也可以称为反射损失(return loss)。
51.请配合参阅图5至图8，图5呈现本实用新型一实施例所示出双频天线的单极天线操作在3.6ghz并以x-y-z轴为正面视角的辐射场型图。图6呈现本实用新型一实施例所示出双频天线的单极天线操作在3.6ghz并以x-y-z轴为反面视角的辐射场型图。图7呈现本实用新型一实施例所示出双频天线的回路天线操作在4.6ghz并以x-y-z轴为正面视角的辐射场型图。
52.图8呈现本实用新型一实施例所示出双频天线的回路天线操作在4.6ghz并以x-y-z轴为反面视角的辐射场型图。
53.在一实施例中，本实用新型双频天线1支持第一共振模态和第二共振模态，即第一共振模态对应于3.6ghz频段(图5和图6)，并且第二共振模态对应于4.6ghz频段(图7和图8)。亦即第一共振模态是单极天线产生约为3.6ghz的四分之一波长，由此在3.6ghz共振出一模态，此外第二共振模态是回路天线产生约为4.6ghz的二分之一波长，由此在4.6ghz共振出一模态。其中共振模态对应的频段，本实用新型不以此为限。而且为了使本实用新型双频天线1同时支持两个共振模态，双频天线1的整体共振路径的长度需要被设计，由此通过共振路径的长度决定，致使双频天线1的共振路径可经配置而使得双频天线1可同时支持对应于单极天线的第一共振模态和对应于回路天线的第二共振模态，当满足共振条件从而改善天线的辐射增益，例如本实用新型可提供在3.6ghz和4.6ghz操作频段的天线增益分别为0.3dbi和0.6dbi。
54.〔本实用新型的可能技术效果〕
55.本实用新型的可能技术效果在于使用金属螺丝来作为单极天线并结合回路天线
形成天线宽带的操作，而单极天线操作的频率3.6ghz约为四分之一波长，回路天线操作的频率4.6ghz约为二分之一波长，结合这两种带宽，可涵盖sub-6ghz通信系统使用的频带(3.3ghz～5ghz)。
56.可适用于体积越做越小的电子产品，可以在电子产品的有限空间内设计出宽带的天线。使用金属螺丝作为单极天线支路，并再结合一个回路天线，使其操作带宽可以达到很宽，在反射损失可为-10db以下，可涵盖3.12ghz～5.5ghz的操作频带。
57.可在电子产品有限的空间结合(现有)螺丝，可使天线尺寸变小(相对节省天线所使用的空间和天线制作成本)，且可设计出操作频带很宽的天线，可完全涵盖sub-6ghz所需要的频带。而且天线增益在3.6ghz和4.6ghz分别为0.3dbi和0.6dbi，天线效率约为40％～50％，不具指向性，辐射场型在四面八方呈现较均匀，因此适用在电子产品时也比较不会有天线信号屏蔽的问题。
58.此外，使用包含fpc材质的回路天线置放于电子产品例如手机的侧边上，以及金属螺丝作为天线时，利用金属螺丝作为单极天线，此金属螺丝的长度和宽度可分别为8mm和4mm，使用铜箔胶带来作为天线和金属螺丝的接触部分，当金属螺丝固定于电子产品时(例如固定于机壳)，会和金属铜箔形成接触，此天线设计方式可减少天线所需要的金属材料，使单极天线的操作频率为四分之一波长操作在3.6ghz，而双频天线另外一段路径的回路天线则贴于电子产品的侧边上，使其操作频率为二分之一波长操作在4.6ghz，并使两个操作模态结合在一起，形成一宽带的应用，其操作带宽可含盖3.3ghz～5.5ghz。
59.本实用新型也可依据不同电子产品需求，针对双频天线的二支天线进行搭配与设计，能够有效的降低因产品空间不足所造成的设计限制。
60.最后需要说明的是，于前述说明中，尽管已将本实用新型技术的概念以多个示例性实施例具体地示出与阐述，然而在本领域技术人员将理解，在不背离由以下权利要求所界定的本实用新型技术的概念的范围的条件下，可对其作出形式及细节上的各种变化。