CN109411877B

CN109411877B - 天线装置以及电子设备

Info

Publication number: CN109411877B
Application number: CN201710705390.6A
Authority: CN
Inventors: 李育名; 刘准任
Original assignee: E Ink Holdings Inc
Current assignee: E Ink Holdings Inc
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2017-08-17
Publication date: 2020-11-17
Anticipated expiration: 2037-08-17
Also published as: US20200044322A1; US10490885B2; CN109411877A; US20190058246A1; US11011829B2

Abstract

本发明提出一种天线装置以及电子设备包括天线辐射器以及馈入线层。所述天线辐射器设置在所述可拆卸基板的第一表面上。所述天线辐射器用以接收至少一频段的微波信号。所述馈入线层设置在控制电路板的第二表面上。所述馈入线层包括信号馈入线。所述信号馈入线通过连接点耦接所述天线辐射器。所述连接点位于所述控制电路板的一侧。所述可拆卸基板以及所述控制电路板经设置以使所述第一表面以及所述第二表面之间具有角度。另外，一种电子设备也被提出。本发明可有效接收至少一频段的微波信号，并且具有抗屏蔽的能力。

Description

天线装置以及电子设备

技术领域

本发明涉及一种微波信号收集技术，尤其涉及一种天线装置以及电子设备。

背景技术

随着无线充电技术的发展，有越来越多的电子设备设置有充电天线，以通过无线传输的方式接收微波信号。然而，电子设备的外壳材料、电路基板以及面板皆可能对于微波信号产生屏蔽效应(shielding effect)，导致充电天线接收微波信号的效果不佳，进而影响无线充电的效果。因此，如何设计天线装置具有抗屏蔽的能力，以使天线装置可有效接收微波信号是目前重要的课题。有鉴于此，本发明将在以下提出几个实施例的解决方案。

发明内容

本发明提供一种天线装置以及电子设备，可有效接收至少一频段的微波信号，并且具有抗屏蔽的能力。

本发明的天线装置包括天线辐射器以及馈入线层。天线辐射器用以接收至少一频段的微波信号并且设置在可拆卸基板的第一表面上。馈入线层包括信号馈入线且设置在控制电路板的第二表面上。信号馈入线通过连接点耦接天线辐射器，并且连接点位于控制电路板的一侧。可拆卸基板以及控制电路板经设置以使第一表面以及第二表面之间具有角度。

在本发明的一实施例中，上述的角度为90度。

在本发明的一实施例中，上述的可拆卸基板以及控制电路板的至少其中之一为可挠式基板。

在本发明的一实施例中，上述的天线辐射器的第一长度决定于至少一频段的半波长。

在本发明的一实施例中，上述的天线辐射器的第一长度为接收频段的半波长。

在本发明的一实施例中，上述的信号馈入线设置在馈入线层的槽孔结构中。

在本发明的一实施例中，上述的信号馈入线具有50欧姆阻抗匹配。信号馈入线的第二长度决定于馈入线层的一厚度。

在本发明的一实施例中，上述的天线装置更包括能量收集模块。能量收集模块用以接收微波信号并设置在控制电路板上。能量收集模块包括滤波器电路以及整流器电路。滤波器电路用以接收微波信号。整流器电路用以转换通过滤波器电路的微波信号为直流电信号，并且耦接滤波器电路。

在本发明的一实施例中，上述的滤波器电路在至少一频段的反射系数低于-20dB。

本发明的电子设备包括天线装置、能量收集模块、能量存储模块、电源供应模块以及显示面板。天线装置包括天线辐射器以及馈入线层。天线辐射器用以接收至少一频段的微波信号并且设置在可拆卸基板的第一表面上。馈入线层包括信号馈入线且设置在控制电路板的第二表面上。信号馈入线通过连接点耦接天线辐射器。连接点位于控制电路板的一侧。可拆卸基板以及控制电路板经设置以使第一表面以及第二表面之间具有角度。能量收集模块设置在控制电路板上。能量收集模块用以接收微波信号，并且转换微波信号为直流电信号。能量存储模块耦接能量收集模块。能量存储模块通过接收直流电信号以进行储能操作。电源供应模块耦接能量存储模块。显示面板耦接电源供应模块。电源供应模块用以致能显示面板。

基于上述，本发明的天线装置以及电子设备可将具有天线辐射器的可拆卸基板以垂直或倾斜一角度的方式设置在控制电路板上，以使天线辐射器可有效接收微波信号，并且具有抗屏蔽(shielding effect)的能力。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1示出本发明一实施例的天线辐射器的示意图。

图2示出本发明一实施例的馈入线层的示意图。

图3示出本发明一实施例的天线装置的示意图。

图4示出本发明的图3实施例的能量收集模块的示意图。

图5示出本发明的图3实施例的滤波器电路的S参数图。

图6示出本发明一实施例的电子设备的方块图。

图7示出本发明一实施例的电子设备的示意图。

附图标号说明

100、300、800：可拆卸基板；

110、310、810：天线辐射器；

200、400、900：控制电路板；

210、410、910：馈入线层；

211：槽孔结构；

212：信号馈入线；

30、60：电子设备；

510、610：能量收集模块；

511：滤波器电路；

512：整流器电路；

600：控制电路；

620：能量存储模块；

630：电源供应模块；

700：显示面板；

AT：天线模块；

A、A’：连接点；

B1、B2：短路点；

C1、C2、C3：弯折点；

DC：直流电信号；

L1：第一长度；

L2：第二长度；

RF：微波信号；

S11：反射系数；

S21：穿透系数；

S1：第一表面；

S2：第二表面；

X、Y、Z：坐标轴；

θ：角度。

具体实施方式

为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下提出多个实施例来说明本发明，然而本发明不仅限于所例示的多个实施例。又实施例之间也允许有适当的结合。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，代表相同或类似部件。

图1示出本发明一实施例的天线辐射器的示意图。参考图1，天线辐射器110设置在可拆卸基板100的第一表面S1上。在本实施例中，天线辐射器110用以通过无线传输的方式接收至少一频段的微波信号，并且天线辐射器110的第一长度L1决定于所接收的至少一频段的半波长。在本实施例中，天线辐射器110例如是金属材质的导体材料，并且可拆卸基板100例如是厚度为0.8毫米(mm)的铜箔基板(FR-4)、可挠式(flexible)基板或印刷电路电路板(Printed circuit board,PCB)等，本发明并不加以限制。具体而言，天线辐射器110的第一长度L1可依据以下公式(1)、(2)来决定。

λ₀＝C/f……………(1)

L1＝λ₀/2……………(2)

需说明的是，在上述公式(1)、(2)当中，C为光速。f为一频段的中心频率。λ₀为此频段在空气中的波长。在本实施例中，天线辐射器110的第一长度L1依据接收的此频段的半波长来决定。

在本实施例中，天线辐射器110设置在可拆卸基板100上，并且可拆卸基板100的尺寸大小可依据不同的设备需求而设计。因此，在本实施例中，天线辐射器110的形状可依据可拆卸基板100的尺寸大小来对应设置。也就是说，若可拆卸基板100的长度有限，则天线辐射器110可包括至少一弯折点。天线辐射器110可通过弯折的设置方式，以使天线辐射器110维持所需的长度。举例而言，如图1所示，由于可拆卸基板100的长度有限，因此天线辐射器110可包括弯折点C1、C2，以使天线辐射器110可设置在可拆卸基板100上，并维持所需的长度。然而，本发明的天线辐射器110的弯折形状并不限于图1所示。在一实施例中，天线辐射器110的弯折形状以及弯折点的数量可依据可拆卸基板100的尺寸大小来决定。

图2示出本发明一实施例的馈入线层的示意图。参考图2，在本实施例中，馈入线层210设置在控制电路板200的第二表面S2上。馈入线层210具有槽孔结构211以及信号馈入线212，并且信号馈入线212设置在槽孔结构211中。在本实施例中，控制电路板200可为铜箔基板(FR-4)、可挠式(flexible)基板或印刷电路电路板(Printed circuit board,PCB)等，本发明并不加以限制。在本实施例中，信号馈入线212具有50欧姆阻抗匹配，并且信号馈入线212的第二长度L2依据馈入线层210的厚度而决定。也就是说，在50欧姆阻抗匹配的条件下，信号馈入线212的第二长度L2可依据馈入线层210的介电系数(effective dielectricconstant)以及厚度来决定，因此本发明并不加以限制。

在本实施例中，信号馈入线212具有弯折点C3，并且馈入线层210进一步包括连接点A’以及短路点B1、B2。短路点B1、B2用以接地。在本实施例中，两个短路点B1、B2与槽孔结构211的开口端可设置于馈入线层200的同一侧。在本实施例中，信号馈入线212的弯折点C3的位置可依据微波信号的频段来对应调整，以使信号馈入线212可有效激发此频段的模态。

图3示出本发明一实施例的天线装置的示意图。参考图3，天线装置30包括可拆卸基板300、控制电路板400以及能量收集模块510。在本实施例中，可拆卸基板300以及控制电路板400的相关结构特征以及实施方式可参考上述图1以及图2实施例，在此不再赘述。在本实施例中，控制电路板400可设置在坐标轴X以及坐标轴Y所形成的平面上，并且可拆卸基板300与控制电路板400结合。在本实施例中，天线辐射器310设置在可拆卸基板300的第一表面S1上，并且馈入线层410设置在控制电路板400的第二表面S2上。天线辐射器310的连接点A连接于馈入线层410的连接点A’。馈入线层410的短路点通过可拆卸基板300接地。在本实施例中，可拆卸基板300以及控制电路板400经设置以使第一表面S1以及第二表面S2之间具有角度θ。举例而言，第一表面S1以及第二表面S2之间的角度θ可为90度，但本发明并不限于此。在本实施例中，可拆卸基板300可以垂直或倾斜一角度θ的方式设置在控制电路板400上。第一表面S1以及第二表面S2之间的角度θ可依据信号接收需求或抗屏蔽效果来决定。可拆卸基板300以及控制电路板400的设置方式不限于图3所示。因此，在本实施例中，天线辐射器310可至少避免控制电路板400产生的信号屏蔽影响。

在本实施例中，天线辐射器310用以接收至少一频段的微波信号，并且馈入线层410通过槽孔结构以及信号馈入线来激发此至少一频段的模态，以使天线装置30可操作在此至少一频段当中。在本实施例中，能量收集模块510可设置在控制电路板400以及馈入线层410上。能量收集模块510用以将天线辐射器310接收的微波信号转换为直流电信号。

图4示出本发明的图3实施例的能量收集模块的示意图。参考图3以及图4，能量收集模块510包括滤波器电路511以及整流器电路512。在本实施例中，滤波器电路511可包括多个电容器，并且整流器电路512可由多个二极体元件以及电容所组成。滤波器电路511以及整流器电路512可用于将单一频段或多个频段的微波信号转换为直流电信号。具体而言，首先，滤波器电路511接收天线辐射器310提供的微波信号RF，并且使具有特定的频段的微波信号RF通过，以提供至整流器电路512。接着，整流器电路512将通过滤波器电路511的微波信号RF经整流后转换为直流电信号DC。整流器电路512可例如输出1～5伏特(V)的直流电压。然而，在本实施例中，图4的能量收集模块510仅用于表示一种可实施方式，但本发明并不限于此。在一实施例中，滤波器电路511可例如是L型、T型或π型的滤波器电路，并且整流器电路512也可依据频段数量而由多个二极体元件以及电容元件组成，而不限于图4所示。

图5示出本发明的图3实施例的滤波器电路的S参数图。参考图3、图4以及图5，在本实施例中，天线装置30可为微波信号接收装置。也就是说，天线辐射器310可接收微波信号RF，并且提供至能量收集模块510。

在此范例实施例中，天线辐射器310可适于操作在第一频段、第二频段或第三频段，因此天线辐射器310的第一长度为第一频段、第二频段或第三频段的各半波长。在此范例实施例中，第一频段、第二频段以及第三频段可分别为900MHz、1800MHz以及2.4GHz。滤波器电路511可对应设置为可使第一频段、第二频段以及第三频段的微波信号通过。并且，如图5所示S参数图，滤波器电路511的穿透系数(S21)可分别于900MHz、1800MHz以及2.4GHz的频段的损耗接近于0dB。并且，滤波器电路511的反射系数(S11)可分别于900MHz、1800MHz以及2.4GHz的频段的损耗接低于-20dB。也就是说，本实施例的滤波器电路511可依据天线装置30所欲接收的频段的微波信号RF来对应设置，以使天线装置30可有效收集微波信号的功能。

图6示出本发明一实施例的电子设备的方块图。图7示出本发明一实施例的电子设备的示意图。参考图6以及图7，在本实施例中，电子设备60包括天线模块AT、控制电路600以及显示面板700。控制电路600包括能量收集模块610、能量存储模块620以及电源供应模块630。在本实施例中，天线模块AT是指设置在可拆卸基板800上的天线辐射器810以及设置在控制电路板900上的馈入线层910，而关于可拆卸基板800以及控制电路板900的相关结构特征以及实施方式可参考上述图1至图5实施例，在此不再赘述。

在本实施例中，能量收集模块610由天线模块AT接收微波信号，并且将微波信号转换为直流电信号。能量存储模块620耦接能量收集模块610，并通过接收直流电信号以进行储能操作。电源供应模块630耦接能量存储模块620以及显示面板700。电源供应模块630用以通过能量存储模块620所存储的电能来致能显示面板700。并且，在一实施例中，显示面板700为电子纸显示面板(Electronic Paper Display,EPD)。也就是说，本实施例的电子设备60可将天线辐射器810接收的微波信号转换为直流电信号，并且通过能量存储模块620进行储能操作。因此，本实施例的电子设备60具有无线充电的功能。

在本实施例中，能量收集模块610设置在控制电路板900以及馈入线层910上，并且能量收集模块610可外部耦接能量存储模块620以及电源供应模块630。或者，在一实施例中，能量存储模块620以及电源供应模块630也可整合于能量收集模块610中。在本实施例中，显示面板700的显示面为朝向坐标轴Z方向的一侧，并且可拆卸基板800以及控制电路板900可设置在显示面板700后的一部分的位置，其中显示面板700平行于控制电路板900。在本实施例中，可拆卸基板800设置于控制电路板900的一侧，并且可拆卸基板800的第一表面S1与控制电路板900的第二表面S2之间具有夹角。也就是说，可拆卸基板800可以垂直或倾斜一角度的方式设置在显示面板700以及控制电路板900之间，以使天线辐射器810可有效避免显示面板700、控制电路板900或电子设备60的其他构件所产生的信号屏蔽影响。

综上所述，本发明的天线装置包括天线辐射器、信号馈入线以及能量收集模块，并且信号馈入线位于馈入线层的槽孔结构中。天线辐射器设置于可拆卸基板上，并且馈入线层设置于控制电路板上。因此，本发明的可拆卸基板可以垂直或倾斜一角度的方式设置在与控制电路板上，以使天线辐射器可通过无线的方式有效地接收微波信号。并且，本发明的能量收集模块的滤波器电路于此频段的反射系数小于-20dB。据此，本发明的天线装置以及电子设备可有效地接收微波信号，以进行无线充电，并且天线辐射器具有抗屏蔽(shielding effect)的能力。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种天线装置，其特征在于，包括：

天线辐射器，设置在可拆卸基板的第一表面上，并且用以接收至少一频段的微波信号；以及

馈入线层，设置在控制电路板的第二表面上，并且包括信号馈入线，其中所述信号馈入线通过连接点耦接所述天线辐射器，并且所述连接点位于所述控制电路板的一侧，所述信号馈入线具有弯折点，所述弯折点的位置对应所述微波信号的频段，

其中所述可拆卸基板以及所述控制电路板经设置以使所述第一表面以及所述第二表面之间具有角度。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述角度为90度。

3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述可拆卸基板以及所述控制电路板的至少其中之一为可挠式基板。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线辐射器的第一长度决定于所述至少一频段的半波长。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述天线辐射器的所述第一长度为接收频段的半波长。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述信号馈入线设置在所述馈入线层的槽孔结构中。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述信号馈入线具有50欧姆阻抗匹配，并且所述信号馈入线的第二长度决定于所述馈入线层的厚度。

8.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，更包括：

能量收集模块，设置在所述控制电路板上，并且用以接收所述微波信号，其中所述能量收集模块包括：

滤波器电路，用以接收所述微波信号；以及

整流器电路，耦接所述滤波器电路，并且用以转换通过所述滤波器电路的所述微波信号为一直流电信号。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于，所述滤波器电路在所述至少一频段的反射系数低于-20dB。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

天线装置，包括：

馈入线层，设置在控制电路板的第二表面上，并且包括信号馈入线，其中所述信号馈入线通过连接点耦接所述天线辐射器，并且所述连接点位于所述控制电路板的一侧，其中所述可拆卸基板以及所述控制电路板经设置以使所述第一表面以及所述第二表面之间具有角度，所述信号馈入线具有弯折点，所述弯折点的位置对应所述微波信号的频段；

能量收集模块，设置在所述控制电路板上，并且用以接收所述微波信号，并且转换所述微波信号为直流电信号；

能量存储模块，耦接所述能量收集模块，并且所述能量存储模块通过接收所述直流电信号以进行储能操作；

电源供应模块，耦接所述能量存储模块；以及

显示面板，耦接所述电源供应模块，并且所述电源供应模块用以致能所述显示面板。