CN1988252B - 印刷折疊式天线 - Google Patents

Abstract

一种印刷折叠式天线，包含一包括二导电层及一导通元件的电路板、一位于一导电层上的接地面，及位于另一导电层上的一第一辐射体与一第二辐射体，该第一辐射体用于决定通讯频带，且包括依序连接的一第一段、一第二段及一第三段，并由该第一段往该第三段逐渐加宽，该第一段从该接地面的投影区域边缘往外延伸，且其靠近该接地面的投影区域的一端与一位于该电路板上的电路连接，该第三段的远离该第二段的一端接近该接地面的投影区域，该第二辐射体用于调整该天线的输入阻抗，且其一端与该第一段连接，而另一端经由该导通元件与该接地面连接。本发明可使得该第一辐射体的表面电流分布均匀，且可达到提高辐射增益、薄型化及生产方便的功效。

Description

印刷折疊式天线

【技术领域】

本发明是有关于一种天线，特别是指一种可增加天线末端之辐射能量的折疊式天线。

参阅图1与图2，美国专利证书号数6054955揭露了一种折疊单极天线(Folded Monopole Antenna)7。该折疊单极天线7印制在二印刷电路板(Printed Circuit Board)上。该二电路板分别是一第一电路板91及一第二电路板92。该第一电路板91水平放置且具有一位于其顶面中央的狭缝911。该第二电路板92插设在该第一电路板91的狭缝911中，且该第一、第二电路板91、92互相垂直以形成一倒T型结构。

该折疊式单极天线7包含一接地面71、一第一辐射体72、一第二辐射体73及一连接体74。

该接地面71位于该第一电路板91的顶面上。

该第一辐射体72位于该第二电路板92上，并包括一第一段721及一第二段722。该第一段721从接近该接地面71处垂直向上延伸。该第二段722从该第一段721的远离该接地面71的一端水平延伸。该第一段721及该第二段722皆呈矩形。

该第二辐射体73位于该第二电路板92上，并包括一第三段731及一第四段732。该第三段731从该第一段721的两端之间水平延伸，且其延伸方向与该第二段722相同。该第四段732从该第三段731的远离该第一段721的一端垂直向下延伸至该接地面71。该第三段731及该第四段732皆呈矩形。

该第二辐射体73用于调整该折疊式单极天线7的输入阻抗(InputImpedance)。

该连接体74位于该第二电路板92上，并从该第三段731的远离该第二段722的一端水平延伸，且其延伸方向与该第二段722相同。该连接体74与该接地面71焊接在一起，使该第二辐射体73与该接地面71有良好的电连接。

在制作时，该接地面71与该第一电路板91一起制造完成，而该第一辐射体72、该第二辐射体73及该连接体74与该第二电路板92一起制造完成。然后该第一、第二电路板91、92才组装及焊接。

在使用时，该折疊式单极天线7是透过一导线8与一电路(图未示)电连接。该导线8包含一第一导体81及一第二导体82。该第一导体81电连接在该第一辐射体72与该第二辐射体73的接合处，而该第二导体82与该接地面71电连接。

根据模拟可知习知的折疊式单极天线7之第一辐射体72的末端的表面电流(Surface Current)较少，使得该第一辐射体72的表面电流分布不均，造成习知的折疊式单极天线7的辐射增益小于理想值。

再者，由于习知的折疊式单极天线7是印制在该二互相垂直的电路板91、92上，且该第一辐射体72是设置在直立的第二电路板92上，因此该折疊式单极天线7的高度会受通讯频带限制，不利于产品的薄型化。而在制作时，不能省略组装及焊接的步骤，且在使用时，必须另加该导线8以与该电路(图未示)电连接，造成生产上的不便。

【发明内容】

因此，本发明之目的在于提供一种印刷折疊式天线，其辐射体弯折使其末端接近其接地面，使得该第一幅设体的表面电流分布均匀，且该辐射体与该接地面位于同一电路板上，可以达到提高辐射增益、薄型化及生产方便的功效。

为了达到上述目的，本发明印刷折疊式天线，适用于与一电路连接，且包含一电路板、一接地面、一第一辐射体及一第二辐射体。

该电路板包括二分别位于该电路板的两表面及一可使该两表面连接的导通组件。该电路位于该电路板上。

该接地面位于该电路板的一表面上。

该第一辐射***于该电路板的另一表面上，并用于决定通讯频带，且包括依序连接的一第一段、一第二段及一第三段，并由该第一段往该第三段逐渐加宽。该第一段从该接地面的投影区域边缘往外延伸，且其靠近该接地面之投影区域的一端与该电路连接，而另一端与该第二段的一端连接。该第三段的一端与该第二段的另一端连接，而该第三段的另一端接近该接地面的投影区域。

该第二辐射体与该第一辐射***于该电路板相同的表面上，并用于调整该印刷折疊式天线的输入阻抗，且其一端与该第一辐射体的第一段连接，而另一端经由该电路板的导通组件与该接地面连接。

所述的印刷折疊式天线，其特征在于：该第一辐射体的长度接近该通讯频带的1/4波长。

所述的印刷折疊式天线，其特征在于：该第一段从该接地面的投影区域边缘往外延伸，该第二段从该第一段的远离该接地面之投影区域的一端弯折延伸，而该第三段从该第二段的远离该第一段的一端往该接地面的投影区域弯折延伸。

所述的印刷折疊式天线，其特征在于：该第一辐射体的第二段实质上与该第一段垂直，而该第三段实质上与该第二段垂直。

所述的印刷折疊式天线，其特征在于：其特征在于，该第一辐射体的第一段及第二段皆呈矩形。

所述的印刷折疊式天线，其特征在于：该第一辐射体的第三段呈矩形或圆形或梯形或L形或截去一锐角的梯形。

所述的印刷折疊式天线，其特征在于：该第一辐射体之第二段的宽度不小于该第一段的宽度，而该第三段的宽度大于该第二段的宽度。

所述的印刷折疊式天线，其特征在于：该第二辐射体包括一第四段及一第五段，该第四段从该第一辐射体的第一段的两端之间往外延伸，且其延伸方向实质上与该第一辐射体的第二段相同，而该第五段从该第四段的远离该第一段的一端弯折延伸，且与该接地面电连接。

所述的印刷折疊式天线，其特征在于：该第二辐射体的第四段实质上与该第一辐射体的第一段垂直，而该第二辐射体的第五段实质上与该第四段垂直。

所述的印刷折疊式天线，其特征在于：该第二辐射体的第四段及第五段皆呈矩形。

综上所述，本发明的印刷折疊式天线，包含一包括二表面及一导通组件的电路板、一位于电路板一表面上的接地面，及位于电路板另一表面上的一第一辐射体与一第二辐射体。该第一辐射体用于决定通讯频带，且包括依序连接的一第一段、一第二段及一第三段，并由该第一段往该第三段逐渐加宽。该第一段从该接地面的投影区域边缘往外延伸，且其靠近该接地面之投影区域的一端与一位于该电路板上的电路连接。该第三段的远离该第二段的一端接近该接地面的投影区域。该第二辐射体用于调整该天线的输入阻抗，且其一端与该第一段连接，而另一端经由该导通组件与该接地面连接。本发明印刷折疊式天线藉由该第一辐射体弯折使其末端接近该接地面，使得该第一辐射体的表面电流分布均匀，而该第一、第二辐射体与该接地面位于同一电路板上，可以达到提高辐射增益、薄型化及生产方便的功效。

【附图说明】

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1是一立体图，说明习知的折疊单极天线；

图2是一侧视图，说明该折疊单极天线与一导线电连接的情形；

图3是一平面图，说明本发明印刷折疊式天线的一较佳实施例；

图4是一示意图，说明该较佳实例的一第三段的各种变化；

图5是一辐射场型图，说明该较佳实例有及没有该第三段的情形；

图6是该较佳实例的返回损失图。

【具体实施方式】

参阅图3，本发明印刷折疊式天线之较佳实施例适用于与一电路(图未示)连接，且包含一电路板1、一接地面2、一第一辐射体3及一第二辐射体4。

该电路板1包括二分别位于该电路板1之两表面11及一可使该两表面11连接的导通组件12。在本实施例中，该电路板1更包括一连通该两表面11的通孔13，而该导通组件12藉由在该通孔13中填入金属来实现。

该接地面2位于该电路板1的一表面11上。该第一辐射体3、该第二辐射体4及该电路(图未示)位于该电路板1的另一表面11上。

该第一辐射体3包括一第一段31、一第二段32及一第三段33。该第一段31从该接地面2的投影区域边缘垂直往外延伸，且其靠近该接地面之投影区域的一端透过一传输线6与该电路(图未示)连接。该第二段32从该第一段31的远离该接地面2之投影区域的一端垂直延伸。该第三段33从该第二段32的远离该第一段31的一端往该接地面2的投影区域垂直延伸。该第一段31、该第二段32及该第三段33皆呈矩形。该第二段32的宽度不小于该第一段31的宽度，而该第三段33的宽度大于该第二段32的宽度。

值得注意的是，该第一段31可以不与该接地面2的投影区域边缘垂直，该第二段32可以不与该第一段31垂直，而该第三段33可以不与该第二段32垂直。该第一段31及该第二段33可以呈弧形或折线形。参阅图4A、4B、4C、4D，该第三段33可以呈圆形、梯形、L形或截去一锐角的梯形(图4A、4B、4C、4D中省略其它部分，以方便说明)。

参阅图3，该第一辐射体3的长度接近通讯频带的1/4波长，且可由以下公式推知：

$l\≅\frac{c}{4f}$

c＝3×108m/s

其中，c是光速，f是载波频率，而1是该第一辐射体3的长度。

该第二辐射体4包括一第四段41及一第五段42。该第四段41从该第一段31的两端之间垂直延伸，且其延伸方向与该第二段32相同。该第五段42从该第四段41的远离该第一段31的一端往该接地面2的投影区域垂直延伸，并经由该电路板1的导通组件12与该接地面2电连接。该第四段41及该第五段42皆呈矩形。值得注意的是，该第四段41可以不与该第一辐射体3的第一段31垂直，而该第五段42可以不与该第四段41垂直。该第二辐射体4不以二段为限。

该第二辐射体4用于调整该印刷折疊式天线的输入阻抗。

当本实施例应用于2.4～2.5GHz的无线网络通讯频带且该电路板1是一微波基板时，该第一辐射体3的总长度是21.5mm，且该第一段的长度11与该第二段的长度12之比值约为0.33～0.38，而该第二段的长度12与该第三段的长度13之比值约为9.1～9.6。在这种情形下，该印刷折疊式天线的返回损失(Retum Loss)的量测结果如图6所示。由图中可知，在2.4～2.5GHz的通讯频带中，其具有良好的阻抗匹配。

参阅图3，本实施例除了与习知的折疊单极天线的配置方式不同外，更较习知多了该第三段33。该第三段33是该第一辐射体3的末段且弯折接近该接地面2，可使该第一辐射体3的表面电流分布均匀。而该第一辐射体3往末端逐渐加宽也有助于改善表面电流分布。参阅图5，曲线51代表本实施例没有该第三段33时的辐射场型(Radiation Pattern)，而曲线52代表本实施例有该第三段33时的辐射场型。该第三段33可以提高0.5～1dBi辐射增益。

再者，由于本发明印刷折疊式天线弯折使其末端接近该接地面2，可以使该第一辐射体3的末端的表面电流分布均匀，进而提高辐射增益。再者，由于本发明的第一、二辐射体3、4与该接地面2位于同一电路板1上，而不是分别位于二垂直的电路板上，本发明的高度为该电路板1的厚度，不会造成额外的高度增加。而本发明透过该传输线6与该电路(图未示)连接，且与该传输线6一起制作完成，较习知省略了组装、焊接及另加导线的步骤。因此确实能达到本发明的目的。

Claims (14)

1.一种印刷折疊式天线，适用于与一电路连接，其特征在于：

一电路板，包括二分别位于该电路板之两表面及一可使该两表面连接的导通组件，该电路位于该电路板上；

一接地面，位于该电路板的一表面上；

一第一辐射体，位于该电路板的另一表面上，并用于决定通讯频带，且包括依序连接的一第一段、一第二段及一第三段，并由该第一段往该第三段逐渐加宽，该第一段从该接地面的投影区域边缘往外延伸，且其靠近该接地面之投影区域的一端与该电路连接，而另一端与该第二段的一端连接，该第三段的一端与该第二段的另一端连接，而该第三段的另一端接近该接地面的投影区域；及

一第二辐射体，与该第一辐射***于该电路板相同的表面上，并用于调整该印刷折疊式天线的输入阻抗，且其一端与该第一辐射体的第一段连接，而另一端经由该电路板的导通组件与该接地面连接。

2.如权利要求1所述之印刷折疊式天线，其特征在于，该第一辐射体的长度接近该通讯频带的1/4波长。

3.如权利要求1所述之印刷折疊式天线，其特征在于，该第一段从该接地面的投影区域边缘往外延伸，该第二段从该第一段的远离该接地面之投影区域的一端弯折延伸，而该第三段从该第二段的远离该第一段的一端往该接地面的投影区域弯折延伸。

4.如权利要求3所述之印刷折疊式天线，其特征在于，该第一辐射体的第二段实质上与该第一段垂直，而该第三段实质上与该第二段垂直。

5.如权利要求1所述之印刷折疊式天线，其特征在于，该第一辐射体的第一段及第二段皆呈矩形。

6.如权利要求1所述之印刷折疊式天线，其特征在于，该第一辐射体的第三段呈矩形。

7.如权利要求1所述之印刷折疊式天线，其特征在于，该第一辐射体的第三段呈圆形。

8.如权利要求1所述之印刷折疊式天线，其特征在于，该第一辐射体的第三段呈梯形。

9.如权利要求1所述之印刷折疊式天线，其特征在于，该第一辐射体的第三段呈L形。

10.如权利要求1所述之印刷折疊式天线，其特征在于，该第一辐射体的第三段呈截去一锐角的梯形。

11.如权利要求1所述之印刷折疊式天线，其特征在于，该第一辐射体之第二段的宽度不小于该第一段的宽度，而该第三段的宽度大于该第二段的宽度。

12.如权利要求1所述之印刷折疊式天线，其特征在于，该第二辐射体包括一第四段及一第五段，该第四段从该第一辐射体的第一段的两端之间往外延伸，且其延伸方向实质上与该第一辐射体的第二段相同，而该第五段从该第四段的远离该第一段的一端弯折延伸，且与该接地面电连接。

13.如权利要求12所述之印刷折疊式天线，其特征在于，该第二辐射体的第四段实质上与该第一辐射体的第一段垂直，而该第二辐射体的第五段实质上与该第四段垂直。

14.如权利要求12所述之印刷折疊式天线，其特征在于，该第二辐射体的第四段及第五段皆呈矩形。

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