专利名称：一种适用于无线输入装置的天线系统的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种天线系统，特别是关于利用天线寄生效应增强无线键盘的辐射传输效应。
背景技术：
在日益增加的无线传输装置中，天线的辐射场对无线传输有极大影响，辐射场与天线尺寸、几何形状、周围的环境(例如无线装置的金属板、外壳等)。其尺寸必须达到无线电波长的数量极，天线才能够有效率传输信号。几何形状决定辐射电磁场的极化方向(polarization)以及辐射图案(radiationpattern)。周围的环境能够加强或是减弱天线辐射场。在市面上既有的天线中，最经济、有效增加无线传输效率的方法，便是由天线周围既有的环境，改善天线的辐射图案，例如键盘的设计中，有一金属平面板用以作为键盘内部电路的共同接地，但是在无线键盘的运作时，该接地的金属板会对讯号有阻挡效应，影响无线键盘的辐射传输效率，所以在不增加元件以及重新设计天线的条件下，必须妥善运用无线键盘内部的金属板，利用其良好导体特性，收集空间的电磁波，使其辐射功率于所需要传输的方向有所增强。
传统无线键盘的金属板作为天线的延伸，增加天线电流的路径，改善天线传输效率。
图1表示传统无线键盘和电脑系统方块示意图。电脑系统101包含中央处理单元，接口总线，显示电路(未表示于图中)，其耦接到显示器120，电脑系统101借由接收电路接收无线周边设备，也就是接收电路可以是只接收无线键盘201的讯号或是接收无线鼠标301的讯号和无线键盘201的讯号。
无线键盘201操作时，输出代表键盘中按键的射频信号，电脑系统101接收此按键的射频信号，转换射频信号为按键的文字码，处理之后送到显示器120。
无线键盘201的输入信号是借由外部按键结构输入，图2B表示无线键盘外部结构示意图。图2C表示无线键盘按键内部结构示意图。其包括按键开关垫234，按键印刷电路薄膜232，射频模块202，金属板230。按下按键255时，按键开关垫234和按键印刷电路薄膜232的共同接地是金属板230。
按键印刷电路薄膜232传送代表按键的信号至射频模块202，如图2A所示，借由射频模块202将代表按键的信号转化成射频信号，输出到天线，传送此射频信号到电脑系统101。图2A表示射频模块202与按键印刷电路薄膜232的方块示意图。射频模块202包括，无线传输电路210，其耦接于按键印刷电路薄膜232，检测按键被按下所造成按键印刷电路薄膜232对应电气接点的回路信号，其产生对应的射频信号，输出到天线，用以传输射频信号到空气中。
传统无线键盘中天线系统如图3A所示，单极天线240第一端耦接到射频模块202的无线传输电路210第一端，其第二端耦接到射频模块202的接地220，单极天线240靠近金属板230边缘，并且与金属板230边缘平行，金属板230借由连接线221耦接到射频模块202的接地220，也就是射频模块202与金属板230有共同的接地。
由于金属板230是良导体，金属板230的效应可以由下方的相反电性并且等电荷量镜像电荷取代，以维持金属板230的切线方向电场为零，单极天线240的电流C240平行于金属板230，所以其相反电性镜像电荷产生镜像电流I240的方向相反并且平行于单极天线240，因此镜像电流会减弱单极天线240的辐射强度。
另一种传统无线键盘中天线系统如图3B所示，导线242第一端耦接到射频模块202的无线传输电路210第一端，其第二端耦接到金属板230，金属板230借由连接线221耦接到射频模块202的接地220，也就是射频模块202与金属板230有共同的接地。
导线242和金属板230耦接在一起形成一环型天线，此环型天线耦接到无线传输电路210，产生一辐射磁场源，环型天线的周长是金属板230的长度、导线242的长度、导线242的高度(或是宽度)加总而成，因此环型天线的长度大量增加，改善环型天线的辐射效率。但是此方法有一缺点，金属板230为射频模块202的共同接地，射频模块202中其他讯号也可以耦合到金属板230，使得射频信号和其他信号互相干扰。
为避免金属板感应镜像电荷所造成不良影响，以及防止金属板的干扰，在不增加额外元件的条件下，而能够增进天线的辐射效能，减少功率消耗，必需利用无线键盘中既有的金属板的寄生效应，改善天线的辐射效能。
有鉴于此，本发明则提出一种一天线系统，其适用于无线输入装置，例如一无线键盘，包含一天线，其用以辐射无线键盘的信号；一金属导体，其靠近天线并且与天线绝缘，用以增加上述天线的辐射效能。
以下，结合
本发明。
图1表示传统无线键盘和电脑系统示意图。
图2A表示传统射频模块与键盘按键电路连接方块示意图。
图2B表示传统无线键盘外部结构示意图。
图2C表示传统无线键盘按键内部结构示意图。
图3A-3B表示传统无线键盘中天线系统。
图4A-4B表示实施例无线键盘单极天线系统。
图5A-5B表示实施例无线键盘环型天线系统。符号说明101～电脑系统；120～显示器；201～无线键盘； 202～射频模块；210～无线传输电路；220～接地；221～导线；230～金属板；232～按键印刷电路薄膜；234～按键开关垫；240～单极天线；241～环型天线；242～导线；301～无线鼠标；C240～电流；I240～镜像电流。
具体实施例方式
本实施例的天线，主要是利用天线和金属导体的寄生效应以增强天线辐射的辐射效能。
实施例射频模块的方块示意图如图2A表示。射频模块202包括，无线传输电路210与一接地220，无线传输电路210包括按键扫描电路、编码器、调制器与放大电路(示显示于图中)。在下面实施例中，天线的接地，以及天线都是和金属板绝缘，所以不会产生等效镜像电荷，减弱天线辐射功率，亦不会有因金属板共同接地产生的干扰问题。金属板在相对于波长非常小的距离下(例如波长的十分之一)以不同的方位(例如垂直或是平行)靠近天线，而不予金属板接触，天线与金属板的距离为D，其中D＜2厘米，都可以提高天线的指向增益(directive gain)。第一实施例本实施例无线键盘天线系统如图4A所示，其包括单极天线(monopoleantenna)240，以及金属板230。单极天线240第一端耦接到射频模块202的无线传输电路210，无线传输电路210的接地端连接于接地220。单极天线240靠近金属板230边缘，并且与金属板230边缘平行，但是不与单极天线240的任一部分接触，也就是金属板230和单极天线240是绝缘，且其距离为D，D＜2厘米。
单极天线240与金属板230在同一平面(XY平面)，单极天线240的辐射电波，在负X方向传播至金属板230的前缘，产生一散射波，改变单极天线的全方向性(omni directional)辐射图案(radiation pattern)，增加天线系统在X方向的辐射强度，也就是天线系统在X方向增加辐射效能。天线系统的辐射效能增加主要是由驱动天线(也就是单极天线240)和寄生元件(也就是金属板230)的互阻抗(mutual impedance)，以及寄生元件的自阻抗(self impedance)所决定。互阻抗主要是由是单极天线240(驱动天线)的长度，金属板230(寄生元件)邻近单极天线240的长度，单极天线240和金属板230的距离所决定。当波束的方向由金属板230指向单极天线240时，金属板230称为反射器(reflector)。当波束的方向由单极天线240指向金属板230时，金属板230可增加天线辐射效能。
当单极天线240的长度L以及金属板230邻近单极天线240的长度小于或等于射频信号的四分之一共振波长λ/4，金属板230和单极天线240的互阻抗主要由金属板230和单极天线240的距离D与共振波长λ的比例所决定。距离D越小，金属板230产生的寄生效应越大，也就是金属板230和单极天线240的互阻抗越大，单极天线240的辐射增益越大。第二实施例本实施例无线键盘的天线系统如图4B所示，其包括单极天线240，以及金属板230。单极天线240第一端耦接到射频模块202的无线传输电路210，无线传输电路210的接地端连接于接地220。单极天线240位于金属板230的上方，并且与金属板230平行，但是金属板不与单极天线240的第一端以及第二端电气接触，也就是金属板230和单极天线240是绝缘，且其距离为D，其中D＜2厘米。
金属板230在XY平面，单极天线240在金属板230上方，单极天线240的辐射电波，在负Z方向传播至金属板230，产生一散射波，改变单极天线的全方向性(omni directional)辐射图案(radiation pattern)，增加天线系统在正Z方向的辐射强度，也就是天线系统具有辐射效能天线系统的方向性主要是由单极天线240和金属板230的互阻抗(mutual impedance)，以及金属板230的自阻抗(self impedance)所决定。互阻抗主要是由是单极天线240(驱动天线)的长度，金属板230(寄生元件)邻近单极天线240的长度，单极天线240和金属板230的距离所决定。当波束的方向由金属板230指向单极天线240时，金属板230称为反射器(reflector)。当波束的方向由单极天线240指向金属板230时，金属板230可增加天线辐射效能。
当单极天线240的长度L以及金属板240邻近单极天线240的长度小于或等于射频信号的四分之一共振波长λ/4，金属板240和单极天线240的互阻抗主要由金属板230和单极天线240的距离D与共振波长λ的比例所决定。距离D越小，金属板230产生的寄生效应越大，也就是金属板230和单极天线240的互阻抗越大，单极天线240可增加天线辐射效能。第三实施例本实施例无线键盘天线系统如同第一实施例所示(图4A所示)，不同点在于该单极天线240替换为环型天线(loop antenna)241，如同图5A所示，环型天线241第一端耦接到射频模块202的无线传输电路210，无线传输电路210的接地耦接于接地220。环型天线241靠近金属板230边缘，并且与金属板230边缘平行，但是金属板不与环型天线241的第一端以及第二端电气接触，也就是金属板230和环型天线241是绝缘，其中环型天线241与金属板的距离为D，D＜2厘米。
环型天线241增加辐射效能的原理如同实施例一的说明相同，在此不再赘述。第四实施例本实施例无线键盘天线系统如同第二实施例所示(图4B所示)，不同点在于该单极天线240替换为环型天线(loop antenna)241，如图5B所示，环型天线241第一端耦接到射频模块202的无线传输电路210，无线传输电路210的接地耦接于接地220。环型天线241靠近金属板230上方，并且环型天线241垂直于金属板230，但是金属板不与环型天线241的第一端以及第二端电气接触，也就是金属板230和环型天线241是绝缘，其中环型天线241与金属板的距离为D，D＜2厘米。
环型天线241增加辐射效能的原理如同实施例二的说明相同，在此不再赘述。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，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，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种天线系统，其适用于一无线输入装置，包含一天线，其用以辐射上述无线输入装置的信号；一金属导体，其靠近上述天线距离D，且D＜2厘米，并且与上述天线绝缘，用以增加上述天线的辐射效能。
2.如权利要求1所述的天线系统，其中上述金属导体是一金属板。
3.如权利要求1所述的天线系统，其中上述天线是环型天线。
4.如权利要求1所述的天线系统，其中上述天线是单极天线。
5.如权利要求2所述的天线系统，其中上述天线靠近上述金属板的边缘。
6.如权利要求2所述的天线系统，其中上述天线靠近上述金属板的上方。
7.如权利要求1所述的天线系统，其中上述的输入装置为一键盘。
8.一种适用于无线键盘的天线系统，其包含一天线，其用以辐射上述无线传输装置的信号；一金属导体，其靠近上述天线距离D，D＜2厘米，并且与上述天线绝缘，用以增加上述天线的辐射效能。
9.如权利要求8所述的天线系统，其中上述金属导体是一金属板。
10.如权利要求8所述的天线系统，其中上述天线是环型天线。
11.如权利要求8所述的天线系统，其中上述天线是单极天线。
12.如权利要求8所述的天线系统，其中上述天线靠近上述金属板的边缘。
13.如权利要求8所述的天线系统，其中上述天线靠近上述金属板的上方。
全文摘要
一天线系统，其适用于一无线输入装置，包含一天线，用以辐射无线输入装置的信号；一金属导体，其靠近天线并且与天线绝缘，用以增加上述天线的辐射效能。
文档编号G06F3/023GK1433106SQ0210206
公开日2003年7月30日 申请日期2002年1月18日 优先权日2002年1月18日
发明者邱建智 申请人:达方电子股份有限公司