CN1237659C - 双频单偶极天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双频单偶极天线，主要包含：一微波基板，具有一第一表面及一第二表面，一馈入点，位于该微波基板的第一表面上，一接地面，印制于该微波基板的第二表面，一第一水平辐射金属线，印制于该微波基板的第一表面，一第二水平辐射金属线，印制于该微波基板的第一表面，一垂直辐射金属线，印制于第一表面，其中该第一水平辐射金属线与第二水平辐射金属线的一端分别连接在该垂直辐射金属线的不同位置上，本发明能够双频操作，并可轻易调整天线共振模态的频率，以达到无线区域网络***所要的频带，并且以最少的面积与微波基板的***电路整合在一起。

Description

双频单偶极天线

技术领域

本发明涉及一种有关无线通讯***的天线，特别是一种无线区域网络***的双频单偶极天线。

背景技术

近年来，由于通讯业的发达，无线区域网络(Wireless LAN)的市场已渐渐形成，而现有技术中已有许多用于无线通讯装置的天线，如2000年12月26日颁予Ying的美国专利第6,166,694号“印刷双螺旋双频天线(Printed twin spiral dual band antenna)”，其揭示一种用于无线通讯***的通讯装置，该装置包含一印刷电路版，一介电基板表面粘着于该印刷电路板，以及一天线印置于该介电基板上。然而，该天线印置于该介电基板上，再以表面粘着方式安装于该印刷电路板，在制作上相当复杂而且成本昂贵，且其所占的空间颇大，并不适用于现今电子产品体积缩小的要求。

而1999年12月28日颁予Wu的美国专利第6,008,774号“用于无线数据通讯的印刷天线构造(Printed antenna structure for wirelessdata communications)”，其揭示一种用于无线区域网络的笔记本电脑或其它小型、可携带式无线数据通讯产品的印刷天线，其包含一印刷电路板，一钩状辐射金属线，印制于该印刷电路板的上表面，一馈入点连接于该钩状辐射金属线上，以及一接地面，印制于该印刷电路板的下表面。相较于前者，此发明的特征在于该天线印制于一周边卡(peripheral card)上，可直接与周边卡上的***电路整合，然而，该天线只限用于在24GHz单频带下的无线区域网络***频宽。

由于目前各类电子产品所配备的无线网络卡其内部的天线大多只拥有单频带操作能力。所以，可以预期随着市场的渐渐增大，配置的天线只具有单频操作能力的无线网络卡，其工作能力与市场竞争力将是不足够的，因此发展可双频操作的无线网络卡天线将是相关电子产品的主流趋势。虽然现有的技术已有可用于双频操作的装置，然而，该天线在调整操作频率时，必须考虑该天线各组成元件的相互关系，在使用上是相当复杂的。

此外，由于目前的电子产品均朝轻、薄、短、小的设计发展，因此，可预期各类电子产品所配备的无线网络卡其体积将会有轻、薄、玲珑的特性与外观。在这种情况下，配置在无线网络卡内部的天线其体积也将会被限制在一定的体积之内。

有鉴于此，便有必要提供一种天线，可轻易地执行双频操作，并适合应用于无线区域网络***，以及具有轻、薄、面积小的特性，也得以符合现今电子产品体积缩小的要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种双频单偶极天线，能够双频操作，并可轻易调整该天线共振模态的频率，以达到无线区域网络***所要的频带。

本发明的次要目的在于提供一种双频单偶极天线，其中该天线以占有最少面积的方式与该微波基板的***电路整合在一起。

为达到上述的目的，本发明提供一种双频单偶极天线，其包含：

一微波基板，具有一第一表面及一第二表面；

一馈入点，位于该微波基板的第一表面上；

一接地面，印制于该微波基板的第二表面上；

其中，进一步包括：

一第一水平辐射金属线，印制于该微波基板的第一表面；

一第二水平辐射金属线，印制于该微波基板的第一表面；

一垂直辐射金属线，印制于该微波基板的第一表面，其中该第一水平辐射金属线连接至该垂直辐射金属线的一端或其附近，该第二水平辐射金属线连接至该第一水平辐射金属线与该垂直辐射金属线相连接的不同位置，该两水平辐射金属线的另一端朝同一方向延伸，使该天线形成一F字形，且该馈入点位于该第二水平辐射金属线与该垂直辐射金属线的连接端附近。根据本发明的再一特征，从该馈入点经由该垂直辐射金属线至该第一水平辐射金属线开口端的路径，构成该天线操作的第一共振路径，并决定天线的第一较低操作频率；从该馈入点经由该垂直辐射金属线至该第二水平辐射金属线开口端的路径，构成该天线操作的第二共振路径，并决定天线的第二较高操作频率。

根据本发明的又一特征，该馈入点连接至一馈入金属线，用以传递讯号。

根据本发明的又一特征，该馈入金属线印制于第一表面上。

根据本发明的又一特征，该馈入金属线为一50欧姆微带线。

根据本发明的又一特征，该接地面具有一缺口，且该缺口对应于该微波基板第一表面的一区间，该区间包含该第一水平辐射金属线、第二水平辐射金属线及垂直辐射金属线。

根据本发明，由调整该第一及该第二水平辐射金属线的长度，可轻易调整天线前二个共振模态的频率，进而调整到所要的频带。此外，由于本发明天线为平面结构，所以与微波电路具有高整合性。本发明天线的一实施例可操作于2.4GHz与5.2GHz双频带的无线区域网络***，且于操作频带内皆具有不错的天线增益。

附图说明

图1为根据本发明的一较佳实施例的双频单偶极天线印制于一微波基板的一个角落处的立体透视图；

图2为根据本发明的一较佳实施例的双频单偶极天线的立体透视图；

图3为根据本发明的一实施例的双频单偶极天线返回损失测量结果；

图4为根据本发明的一实施例的双频单偶极天线于2.4GHz无线区域网络***频带内天线增益的测量结果；

图5为根据本发明的一实施例的双频单偶极天线于5.2GHz无线区域网络***频带内天线增益的测量结果；

图6a至图6c为根据本发发明的其他实施例的双频单偶极天线的立体透视图。

图中符号说明

1   双频单偶极天线

11  第一水平辐射金属线       12  第二水平辐射金属线

13  垂直辐射金属线

20  馈入点                   30  馈入金属线

40  微波基板

41  第一表面                 42  第二表面

50  接地面

51  缺口

611 第一水平辐射金属线       612 第二水平辐射金属线

613 垂直辐射金属线

620 馈入点                   630 馈入金属线

640 微波基板

641 第一表面                 642 第二表面

650 接地面

651 缺口

具体实施方式

下面结合附图和较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，根据本发明的一双频单偶极天线1印制于一微波基板40的一角落处，该微波基板40，由一尺寸为45×80mm²的无线网络卡电路板所构成。该微波基板40一般以玻璃纤维强化BT(bismaleimide-triazine)树脂或FR4玻璃纤维强化环氧树脂(fiberglassreinforced epoxy resin)制成的印刷电路板，亦可以聚醯亚胺(polyimide)制成的可挠性薄片基板(flexible film substrate)。而由于该天线1印制于该微波基板40的一角落处，使得该天线1占有该微波基板40最少面积，并由于此设计结构的平面化特性，该天线1与该微波基板40的***电路具有高度整合性，不但具备轻、薄、面积小的特性，也符合现今电子产品体积缩小的要求。

参考图2，根据本发明的双频单偶极天线1主要包括：一微波基板40，具有一第一表面41及一第二表面42，该第一表面41上有一馈入金属线30，该馈入金属线30是一50欧姆微带线，用以传递讯号，一第一水平辐射金属线11，印制于第一表面41上，一第二水平辐射金属线12，印制于第一表面41上且位于该第一水平辐射金属线11下，一垂直辐射金属线13，印制于第一表面41上且大致与该第一水平辐射金属线11和该第二水平辐射金属线12垂直，一馈入点20，位于该垂直辐射金属线13上，该馈入点20用以连接该馈入金属线30与垂直辐射金属线13，用以传递讯号，以及一接地面50，印制于第二表面42，该接地面50为一无线网络卡的接地面，具有一矩形或接近矩形的缺口51，而该天线1位于该矩形或接近矩形的缺口51的正上方。其中，该第一水平辐射金属线11连接至该垂直辐射金属线13的一端或其附近，该端位于该馈入点20的相对端，该第二水平辐射金属线12连接至该第一水平辐射金属线11与该垂直辐射金属线13相连接的不同位置，且该两水平辐射金属线11、12的开口端朝同一方向延伸，使该天线1形成一F字形。

如前所述，从该馈入点20经由垂直辐射金属线13至该第一水平辐射金属线11开口端的路径，构成该天线1操作的第一共振路径，并决定该天线1的第一(较低)操作频率，另外，从该馈入点20经由垂直辐射金属线13至该第二水平辐射金属线12开口端的路径，构成天线1操作的第二共振路径，并决定天线1的第二(较高)操作频率。相较于现有技术在决定双频操作时必须考虑到各使用元件的相互关系，本发明的天线1，由个别调整该第一水平辐射金属线11及该第二水平辐射金属线12的长度，即可轻易调整该天线1前二个共振模态的频率，达到无线区域网络***所要的频带。

图3至图5显示了根据本发明图1及图2所示的双频单偶极天线1的实际测量结果。在使用一相对介电常数4.4，厚度0.8mm的微波基板40，以及一面积为10×15mm²的双频单偶极天线1，该第一水平辐射金属线11的长度为10mm，第二水平辐射金属线12的长度为7mm，垂直辐射金属线13的长度为15mm，矩形或接近矩形的缺口51的尺寸为15×15mm²的情况下，可得图3至图5的实验结果。

图3所示为于1∶2.5电压驻波比或7.3dB返回损失阻抗频宽的状况(定义)下，可看出该天线1的第一(较低)操作模态频宽为570MHz(2185-2755MHz)，第二(较高)操作模态频宽为280MHz(5115-5395MHz)，其操作频宽能够含盖2.4GHz(2400-2484MHz)与5.2GHz(5150-5350MHz)双频段的无线区域网络***频宽需求。

图4及图5中所示为该天线1分别操作于2.4GHz与5.2GHz频带的无线区域网络***中的增益测量结果。在2.4GHz频带内，天线增益大致在1.4至2.0dBi之间，在5.2GHz频带内，天线增益大致在2.3至2.7dBi之间，显示在第一及第二操作模态内，该天线1均有相当良好的增益。

图6a至图6c所示为根据本发明的其他实施例的双频单偶极天线1的立体透视图。如图6a及图6b中所示，该第一水平辐射金属线611连接至该垂直辐射金属线613的一端或其附近，该端位于该馈入点620的相对端，该第二水平辐射金属线612的连接至该第一水平辐射金属线611与该垂直辐射金属线613相连接的不同位置，且该两水平辐射金属线611、612的开口端朝同一方向延伸，相较于图2所示的天线1，该第一水平辐射金属线611及该第二水平辐射金属线612可以不完全平行，使得该第一水平辐射金属线611，第二水平辐射金属线612，以及垂直辐射金属线613三者之间的配置更有弹性，因此该天线1与该微波基板640的***电路整合度可以提高；又如图6c中所示，该第一水平辐射金属线611及该第二水平辐射金属线612也可以向下折弯，从而使该天线1所占该微波基板640的面积比例得以更小，更能符合电子产品体积缩小的要求。

前述的描述及图示已揭示本发明的较佳实施例，应被视为用以说明本发明，而非用以限制本发明。本发明的范围应由权利要求书所界定，并涵盖其合法均等物，并不限于先前的描述。

Claims (9)

1.一种双频单偶极天线，其包含：

一微波基板，具有一第一表面及一第二表面；

一馈入点，位于该微波基板的第一表面上；

一接地面，印制于该微波基板的第二表面上；

其特征在于，进一步包括：

一第一水平辐射金属线，印制于该微波基板的第一表面；

一第二水平辐射金属线，印制于该微波基板的第一表面；

一垂直辐射金属线，印制于该微波基板的第一表面，其中该第一水平辐射金属线连接至该垂直辐射金属线的一端或其附近，该第二水平辐射金属线连接至该第一水平辐射金属线与该垂直辐射金属线相连接的不同位置，该两水平辐射金属线的另一端朝同一方向延伸，使该天线形成一F字形，且该馈入点位于该第二水平辐射金属线与该垂直辐射金属线的连接端附近。

2.根据权利要求1所述的双频单偶极天线，其特征在于，从该馈入点经由该垂直辐射金属线至该第一水平辐射金属线另一端的路径，构成该天线操作的第一共振路径，并决定天线的第一较低操作频率。

3.根据权利要求1所述的双频单偶极天线，其特征在于，从该馈入点经由该垂直辐射金属线至该第二水平辐射金属线另一端的路径，构成该天线操作的第二共振路径，并决定天线的第二较高操作频率。

4.根据权利要求1所述的双频单偶极天线，其特征在于，该馈入点连接至一馈入金属线，用以传递讯号。

5.根据权利要求4所述的双频单偶极天线，其特征在于，该馈入金属线印制于第一表面上。

6.根据权利要求5所述的双频单偶极天线，其特征在于，该馈入金属线为一50欧姆微带线。

7.根据权利要求1所述的双频单偶极天线，其特征在于，该接地面具有一缺口，且该缺口对应于该微波基板第一表面的一区间，该区间包含该第一水平辐射金属线、第二水平辐射金属线及垂直辐射金属线。

8.根据权利要求7所述的双频单偶极天线，其特征在于，该缺口为一矩形或接近矩形的缺口。

9.根据权利要求7所述的双频单偶极天线，其特征在于，该缺口位于该微波基板一角落处。

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