CN1747234A - 无线网络装置的双频平面天线 - Google Patents

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CN1747234A CN 200410074518 CN200410074518A CN1747234A CN 1747234 A CN1747234 A CN 1747234A CN 200410074518 CN200410074518 CN 200410074518 CN 200410074518 A CN200410074518 A CN 200410074518A CN 1747234 A CN1747234 A CN 1747234A
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方江渡
赖忠沅
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Abstract

一种无线网络装置的双频平面天线,可执行于双频的操作模式,包括具有一第一表面及一第二表面的基板。一馈入微带线配设于在第一表面上,一端设有馈入点。第一金属循环配设于该第一表面上,连接第一中间线至该馈入微带线的馈入点。第二金属循环配设于该第一表面上,连接第二中间线至该馈入微带线的馈入点。第一中间线与第二中间线是形成一θ角度,或者第一金属循环与第二金属循环间相距能大于间隔距离。接地面设置在第二表面上的下半部,且不涵盖在第一金属循环、第二金属循环、第一中间线及第二中间线的区域。

Description

无线网络装置的双频平面天线
技术领域
本发明涉及一种无线网络装置的双频平面天线,特别是关于一种使用在无线局域网络(WLAN)的发送或接收装置上的双频平面天线。
背景技术
由于计算机及无线通信技术发达,无线局域网络(Wireless LAN)已逐渐被广泛使用,也被计算机产业内建于芯片组或主机板中,如Intel的Centrino型的笔记型计算机,就是主张可随时随地无线上网。
而在公知技术中,已有许多无线通信天线的专利,如美国专利第6,166,694号Printed twin spiral dual band antenna,译为“印刷双旋式双频天线”,其是揭露一种用于无线通信***上的天线装置,包含印刷电路板,接口基板表面黏着于该印刷电路板,以及天线印制于介电基板上,再以表面黏着技术附着于该印刷电路板。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小的要求。
美国专利第6,008,774号「Printed antenna structure for wireless datacommunications」可译为“无线数据通信的印刷天线结构”,是揭露一种用于无线局域网络的笔记型计算机或便携式通信产品上的印刷式天线,包含一印刷电路板,一钩状辐射金属线,印制于印刷电路板的上表面,馈入点连接于该钩状辐射金属在线,以及接地面,印制于该印刷电路板的下表面。
相对于前者,此发明的特征在于该天线是印制于***卡(Peripheral Card)上,可直接与***卡上的***电路整合,然而,该天线只限用于2.4GHz单频带下的无线局域网络***频宽。
因此,目前各类电子产品所配备的无线网络卡其内部的天线多只拥有单频带操作能力。所以,随着市场的渐渐增大,配置的天线若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,天线在调整作频率时,必须考虑天线各组成组件的相互关系,在使用上是相当复杂的。
此外由于目前的电子产品均以轻、薄、短、小的设计发展,因此可预期的无线网络装置的体积将会有轻、薄、小的特性与外观。在这种情况下,配置在无线网络装置内部的天线体积也将会被限制在一定范围之内。
本案发明人为达成上述天线的需求,以及解决现有天线无法执行双频操作模式的不便与缺点,提出一种无线网络装置的双频平面天线,可轻易地执行双频操作,并适合应用于无线局域网络***,以及具有轻、薄、面积小的特性,因此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可使用在无线局域网络装置上的平面天线,可轻易地执行在两种频带的操作模式,并具有轻、薄、面积小的特性。
为达成上述目的,本发明主要提供一种无线网络装置的双频平面天线,包括一基板具有第一表面及第二表面。馈入微带线配设于在第一表面上,一端设有馈入点。第一金属循环配设于第一表面上,连接第一中间线至馈入微带线的馈入点。第二金属循环配设于该第一表面上,连接第二中间线至馈入微带线的馈入点。第一中间线与第二中间线是形成一θ角度,或者第一金属循环与第二金属循环间相距能大于一间隔距离。接地面设置在第二表面上的下半部,且不涵盖在第一金属循环、第二金属循环、第一中间线及第二中间线的区域。
本发明还提供一种无线网络装置的双频平面天线,包括一基板具有第一表面及第二表面。馈入微带线配设于在该第一表面上,一端设有馈入点。第一Y型金属线配设于该第一表面上,连接第一中间线至馈入微带线的馈入点。第二Y型金属线配设于第一表面上,连接第二中间线至馈入微带线的馈入点。第一中间线与第二中间线是形成一θ角度,或者第一金属循环与第二金属循环间相距能大于一间隔距离。接地面设置在第二表面上的下半部,且不涵盖在第一水平金属线、第二水平金属线及中间线的区域。
附图说明
图1是本发明双频平面天线的第一实施例立体示意图;
图2是本发明第一实施例的反射损失量测图;
图3是本发明第一实施例天线操作于2.45GHz的辐射场型图;
图4是本发明第一实施例天线操作于5.2GHz的辐射场型图;
图5是本发明第一实施例天线操作于2.45GHz频带的增益图;
图6是本发明第一实施例天线操作于5.2GHz频带的增益图;
图7是本发明的第二实施例立体示意图;
图8是本发明第二实施例的反射损失量测图;
图9是本发明第二实施例天线操作于2.45GHz的辐射场型图;
图10是本发明第二实施例天线操作于5.2GHz的辐射场型图;
图11是本发明第二实施例天线操作于2.45GHz频带的增益图;及
图12是本发明第二实施例天线操作于5.2GHz频带的增益图。
图号说明
10    平面天线               11    基板
12    第一表面               13    第二表面
14    馈入微带线             15    馈入点
16    第一金属循环           17    第二金属循环
18    第一中间线             19    第二中间线
20    接地面                 30    平面天线
31    基板                   32    第一表面
33    第二表面               34    馈入微带线
35    馈入点                 36    第一Y型金属线
37    第二Y型金属线          38    第一中间线
39    第二中间线             40    接地面
具体实施方式
为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,相信本发明的目的、特征,可由此得以深入且具体的了解,然而附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制者。
如图1所示,是为本发明双频平面天线的第一实施例立体示意图,本发明无线网络装置的双频平面天线主要是使用在无线网络装置上,如无线接入点(Wireless Access Point)、无线网络卡(Wireless LAN Card)、无线网络路由器(Wireless Router)或无线网络网关器(Wireless Gateway)...等等,可符合无线区域线路IEEE 802.11a、11b及11g的标准可操作在2.45GHz与5.2GHz的双频带天线。
本发明的平面天线10主要包括基板11,具有第一表面12及第二表面13。在第一表面12上设有馈入微带线(Microstrip Line)14,其具有特性阻抗50欧姆,用以传输信号。馈入微带线14的一端设有一馈入点15,并于该第一表面12上还设置有第一金属循环16及第二金属循环线17。
其中第一金属循环16及第二金属循环17是以印刷电路板的方式印制于第一表面12上,而第一金属循环16是连接第一中间线18至馈入微带线14的馈入点15。第二金属循环17也连接第二中间线19至馈入点15。第一中间线18与第二中间线19是形成一θ角度,该θ角度可以为30°~180°,或者使第一金属循环16与第二金属循环17间相距能大于间隔距离,该间隔距离可以为2.1mm。
另在第二表面13上设置有接地面20,同样地,接地面20也以印刷电路板的方式印制于第二表面13上,且接地面20是连接于无线网络装置的接地电位端,设置在第二表面13的下半部,且不涵盖在第一金属循环16、第二金属循环17、第一中间线18及第二中间线19的区域。
第一实施例的基板11尺寸可为51.5×100mm2的电路板所构成,且材质可为玻璃纤维强化BT(Bismaleimide-triazine)树脂或FR4玻璃纤维强化环氧树脂(FIBERGLASS Reinforce Epoxy Resin)制成的印刷电路板,也可以聚酰亚胺(Polyimide)制成的可挠性薄片基板(Flexible Film Substrate),也可以是在高频具有良好特性的铁弗龙,如氧化铝或钛酸镁的陶瓷基板。
本发明通过馈入微带线14的馈入点15经第一中间线18至第一金属循环线16,形成第一共振回路的操作路径,决定天线的第一(较低)操作频率,如为2.45GHz。而由馈入点15经第二中间线19至第二金属循环17,形成第二共振回路的操作路径,决定天线的第二(较高)操作频率,如为5.2GHz。
相对比先前技术在决定双频操作时必须考虑到各使用组件的相互关系,本发明的平面天线可藉由调整该第一金属循环线16及该第二金属循环17的大小,即可轻易地达成二个共振模态的频带。
如图2所示,为本发明第一实施例的反射损失(Return Loss)量测图,第一实施例的平面天线10是可使用相对介电常数4.3,厚度0.7mm的基板11,以及面积为11.7×11.7mm2的天线和5.7×5.7mm2的天线来量测,该第一金属循环16的长宽皆为11.7mm,循环内部的长宽皆为2.7mm,而该第二金属循环17的长宽皆为5.7mm,循环内部的长宽则皆为1.7mm。
如图2所示10dB返回损失(Return Lose)阻抗频宽的定义下,可看出该平面天线10在第一操作频率的量测结果为2169MHz~2656MHz之间,频宽(Bandwidth)为487MHz,其量测点1为在2.43125GHz的频带上具有-20.37dB的返回损失。而在第二操作频率的量测结果为4900MHz~5619MH之间,频宽为719MHz,其量测点2是在5.3GHz频带上具有-22.59dB的返回损失。因此本发明的平面天线10可为操作在2.45GHz与5.2GHz双频段的无线局域网络是统频宽需求。
如图3及图4所示,是本发明第一实施例平面天线10分别操作于2.45GHz与5.2GHz的辐射场型(Pattern)图。而图5及图6是本发明第一实施例平面天线10分别操作于2.45GHz与5.2GHz频带的无线局域网络***中的增益(Gain)图。在2.45GHz频带内,天线增益的峰值为3.62dBi,平均值为-1.09dBi。而在5.2GHz频带内,天线增益的峰值为3.52dBi,平均值为-1.39dBi。显示在第一及第二操作模态内,该平面天线10均有相当良好的增益。
如图7所示是本发明的第二实施例立体示意图。本发明第二实施例的平面天线30主要包括:基板31,具有第一表面32及第二表面33。在第一表面32上有一馈入微带线34,该馈入微带线34的一端设有一馈入点35。并在第一表面32上还设置有第一Y型金属线36及第二Y型金属线37。
第一Y型金属线36是连接第一中间线38至馈入微带线34的馈入点35。第二Y型金属线37也连接第二中间线39至馈入点35。第一中间线38与第二中间线39形成一θ角度,该θ角度可以为30°~180°,形成双Y字形。或者第一Y型金属线36与第二Y型金属线37间相距能大于一间隔距离,间隔距离可以为2.1mm。
第二表面33上设置有接地面40,且该接地面40是连接在无线网络装置的接地电位端,设置在第二表面33的下半部,且不涵盖在第一Y型金属线36、第二Y型金属线37、第一中间线38及第二中间线39的区域。
本发明通过馈入微带线34的馈入点35经第一中间线38至第一Y型金属线36,形成第一共振回路的操作路径,决定天线的第一(较低)操作频率,如为2.45GHz。而由馈入点35经第二中间线39至第二Y型金属线37,形成第二共振回路的操作路径,决定天线的第二(较高)操作频率,如为5.2GHz。
如图8所示,是本发明第二实施例的反射损失(Return Loss)量测图,该第二实施例的平面天线30是可使用相对介电常数4.3,厚度0.7mm的基板31,以及面积为12×12mm2的天线及8.2×8.2mm2的天线来量测,第一Y型金属线36的线宽为7.5mm,长度为12mm,且为一向右开口相互垂直的型状,而第二Y型金属线37的线宽为2.mm,长度为8.2mm,且为一向左开口相互垂直的型状。
如图8所示是10dB返回损失(Return Lose)阻抗频宽的定义下,可看出平面天线30在第一操作频率的量测结果为2281MHz~2713MHz之间,频宽(Bandwidth)为432MHz,其量测点1是在2.4875GHz的频带上具有-27.65dB的返回损失,而在第二操作频率的量测结果为4981MHz~5506MH之间,频宽为525MHz,其量测点2是为在5.3GHz的频带上具有-15.46dB的返回损失,因此本发明的平面天线30可为操作在2.45GHz与5.2GHz双频段的无线局域网络***频宽需求。
如图9及图10所示,为本发明第二实施例平面天线30分别操作于2.45GHz与5.2GHz的辐射场型(Pattern)图;而图11及图12是本发明第二实施例平面天线30分别操作于2.45GHz与5.2GHz频带的无线局域网络***中的增益(Gain)图。在2.45GHz频带内,天线增益的峰值为3.77dBi,平均值为-1.23dBi,而在5.2GHz频带内,天线增益的峰值为3.31dBi,平均值为-1.45dBi,显示在第一及第二操作模态内,该平面天线30均有相当良好的增益。
熟悉此技术者将可体会本发明可能使用于很多形式、结构、布置、比例材料、组件和组件的修改。因此,本文所述的实施例及所有观点,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中所界定。

Claims (20)

1.一种无线网络装置的双频平面天线,是使用于无线网络装置上可操作于双频带的天线,其特征在于包括:
一基板,具有第一表面及第二表面;
一馈入微带线,配设于在第一表面上,一端设有一馈入点;
一第一金属循环,配设于第一表面上,连接第一中间线至该馈入微带线的馈入点;
一第二金属循环,配设于第一表面上,连接第二中间线至该馈入微带线的馈入点,且该第一中间线与第二中间线是形成一θ角度,或者该第一金属循环与第二金属循环间相距能大于一间隔距离;及
一接地面,是设置在第二表面上的下半部,且不涵盖在第一金属循环、第二金属循环、第一中间线及第二中间线的区域。
2.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:该无线网络装置是可以为无线接入点、无线网络卡、无线网络路由器或无线网络网关器。
3.如权利要求1项所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:由馈入微带线的馈入点经第一中间线至第一金属循环线,形成第一共振回路的操作路径,决定天线的第一(较低)操作频率。
4.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:由馈入点经第二中间线至第二金属循环,形成第二共振回路的操作路径,决定天线的第二(较高)操作频率。
5.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:馈入微带线是具有特性阻抗50欧姆,用以传输信号。
6.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:该θ角度可以为30°~180°。
7.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:间隔距离需大于2.1mm。
8.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:馈入微带线、第一金属循环、第二金属循环、第一中间线、第二中间线及接地面是以印刷电路板的方式印制于该基板上。
9.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:接地面是可连接于无线网络装置的接地电位端。
10.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:该基板的材质可为玻璃纤维强化树脂或FR4玻璃纤维强化环氧树脂制成的印刷电路板,或可为聚酰亚胺制成的可挠性薄片基板,或者铁弗龙陶瓷基板。
11.一种无线网络装置的双频平面天线,是使用于无线网络装置上可操作于双频带的天线,其特征在于包括:
一基板,具有第一表面及第二表面;
一馈入微带线,配设于在该第一表面上,一端设有一馈入点;
一第一Y型金属线,配设于该第一表面上,连接第一中间线至该馈入微带线的馈入点;
一第二Y型金属线,配设于第一表面上,连接第二中间线至馈入微带线的馈入点,且第一中间线与第二中间线是形成一θ角度,或者第一金属循环与第二金属循环间相距能大于一间隔距离;及
一接地面,是设置于第二表面上的下半部,且不涵盖在第一Y型金属线、第二Y型金属线、第一中间线及第二中间线的区域。
12.如权利要求11所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:无线网络装置是可以为无线接入点、无线网络卡、无线网络路由器或无线网络网关器。
13.如权利要求11所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:由馈入微带线的馈入点经第一中间线至第一Y型金属线,形成第一共振回路的操作路径,决定天线的第一(较低)操作频率。
14.如权利要求11所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:由馈入点经第二中间线至第二Y型金属线,形成第二共振回路的操作路径,决定天线的第二(较高)操作频率。
15.如权利要求11所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:馈入微带线是具有特性阻抗50欧姆,用以传输信号。
16.如权利要求11所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:θ角度可以为30°~180°。
17.如权利要求11所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:间隔距离需大于2.1mm。
18.如权利要求11所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:馈入微带线、第一Y型金属线、第二Y型金属线、第一中间线、第二中间线及接地面是以印刷电路板的方式印制于基板上。
19.如权利要求11所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:接地面是可连接于无线网络装置的接地电位端。
20.如权利要求11所述的无线网络装置的双频平面天线,其特征在于:基板的材质可为玻璃纤维强化树脂或FR4玻璃纤维强化环氧树脂制成的印刷电路板,或可为聚酰亚胺制成的可挠性薄片基板,或者铁弗龙陶瓷基板。
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