CN2648623Y - 印刷单极天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种印刷单极天线，由在一印刷电路板的基材(substrate)上布设一特定形状的铜箔构成，可作为无线通信装置的内置(built－in)天线。该基材成长方形，铜箔成直角弯折的螺旋形(spiral)，以弯折点区分为第一臂至第五臂等五个导体臂(conductive arms)，其总长为辐射电波波长的四分之一。其中第一臂延伸至基材的边缘，形成信号馈入点(feed point)。在与第一臂平行的第三臂向内垂直延伸设有一调整臂，该调整臂不仅可以扩展辐射频宽，更可以通过改变该调整臂的长度来调整天线的频宽，由此构成一低成本、高频宽的单极天线。

Description

印刷单极天线

技术领域

本实用新型涉及一种印刷单极天线，尤其涉及一种应用在以ISM(Industry，Science，Medicine)频段为工作频率的无线通信装置的内置式天线。

背景技术

在工业、科学、医学(Industry，Science，Medicine，简称ISM)中，频段(2.4GHz)为一使用极为广泛的无线通信频段，凡是无绳电话(cordlessphone)、无线局域网络(wireless local area network)、无线影音信号传送器(wireless AV sender)及计算机的无线鼠标(wireless mouse)等设备均普遍使用这一频段。随着无线通信设备不断向轻薄短小的方向发展，为了避免天线突出机体，破坏产品外观的整体感，所以小型化的内置天线在多样化的天线装置中日渐重要，甚至是不可或缺的部分。

小型内置天线为了占用较小空间，多采用平面天线(planar antenna)，即平板形状的天线模块。其中较为常用的是一种称为低温共烧陶磁(LTCC，Low Temperature Co-fired Ceramics)，如美国专利第5,859,614号所公开的，是用陶磁作为电路基板材料，在850～900摄氏度的烧结炉中，将辐射体(radiator)埋入多层陶磁基板中，将其烧结形成集成式陶磁组件。因为陶磁与硅的材料特性极为接近，因此适合与集成电路(IC)连接并且具有体积小的优点。不过，LTCC在将温度控制在900度以内进行烧结时，会有收缩程度不同的缺陷，用堆叠方式制成，容易使电子特性变量增加，即会使成品品质不一，合格的成品率较低，从而使成本增高。

另有一种常被使用的印刷方形螺旋天线(printed square spiralantenna)，如图1所示的美国专利第6,166,694号，其公开了一种在印刷电路板3上布设方形螺旋铜箔31所构成的平面天线。但所公开的平面天线为一种双频(dual band)天线，主要增强了在两频段辐射的均衡性，并未强化天线在单一频段的频宽(bandwidth)特性，根据该专利的专利说明书所述，在ISM频段时，在电压驻波比(VSWR，Voltage Standing Wave Ratio)为2.5∶1的范围内，其频宽约为110MHz。但事实上，电压驻波比的理想值应为1∶1，超过2∶1以上即没有实用效果，所以评估其有效频宽应依据2∶1以下的电压驻波比为准。根据该专利的附图可知，其电压驻波比在2∶1以下的有效频宽应不足100MHz，因此在需要较大频宽的应用场合(如无线鼠标)，这一频宽尚有不足，并且其频宽也难以根据实际需要进行调整。

本实用新型的内容

本实用新型的主要目的在于提供一种印刷单极天线，该天线供ISM的单一频段使用，可用最低的制造成本提供比现有技术更大的频宽，该频宽也可以根据实际需要加以调整。

为了达到上述目的，本实用新型在一印刷电路板的基材上布设一方形螺旋铜箔，由五个直角弯折的导体臂所组成。其中，最长的第一臂延伸至基材的边缘，形成信号馈入点。在与第一臂平行的第三臂延伸设有一调整臂，该调整臂可扩展天线整体的辐射频宽，并且可以通过改变调整臂的长短来调整所需的频宽。

本实用新型的印刷单极天线可以在较低的电压驻波比的状态下，取得较宽的频宽，并且该频宽可以根据需要进行调整。具有成本低、制造的成品率高、使用方便的特点。

附图的简要说明

图1为公知印刷单极双频天线的示意图；

图2为本实用新型实施例的印刷单极天线在一无线通信设备中的应用示意图；

图3为本实用新型实施例的印刷单极天线主视放大图；

图4为本实用新型实施例的印刷单极天线在ISM频段的电压驻波比实测结果曲线图。

具体实施方式

图2为本实用新型实施例的印刷单极天线在一无线通信设备中的应用示意图。如图2所示，印刷单极天线2垂直固定安装在一无线通信设备的主印刷电路板1上，形成一直立的形态。印刷单极天线2由在一长方形印刷电路板基材20上布设一方形螺旋铜箔构成，其形状如图3所示的本实用新型的印刷单极天线的主视放大图。该铜箔由第一臂21至第五臂25等五个成直角弯折的导体臂(conductive arms)连接而成并形成内螺旋形状(inner spiral)。其中最长的第一臂21与主印刷电路板1垂直设置，其末端延伸至基材20的下端，形成信号馈入点并与主印刷电路板1的对应接点相连接。在与第一臂21平行的第三臂23设有一向内垂直延伸出的调整臂26，调整臂26的设置可以扩展印刷单极天线2整体的辐射频宽，并且其长度也会影响频宽的范围，其长度愈长，则频宽愈大，所以可以通过调整其长度来将其频宽调整至所需的范围。

由第一臂21至第五臂25所构成的主螺旋体的总长度约为辐射频率的四分之一(λ/4)，当然此长度会随着基材20的厚度、介电特性(即介电常数(dielectric constant))及螺旋扩张率(the rate of expansion of the spiral)等参数变化而略有增减。印刷单极天线2的辐射体由导体臂21～25及调整臂26将基材20的板面分割出的螺旋沟槽(spiral slots)所形成。

图4为本实用新型应用在ISM频段(即2.4GHz)时的实测结果曲线图。如图4所示，当中心频率为2.43GHz，电压驻波比为2∶1时的高低频点分别为2.50GHz及2.39GHz，即其频宽为110MHz，与上述的美国专利第6,166,694号专利申请相比较，本实用新型在较低的电压驻波比(美国专利第6,166,694号专利以2.5∶1为计算基准)的状态下，即可以取得与其几乎相同的频宽(110MHz)，显然本实用新型的频宽远大于上述的美国专利申请，证明了本实用新型的优异特性。

综上所述，本实用新型具有优于公知的同类产品的频宽特性，且其结构特征未见于任何现有技术中，为一优异的设计，根据专利法提出专利申请。上述仅为本实用新型的实施例的举例说明，但并非是用来限制本实用新型的实施例，其它应用本实用新型的技术特征所作的一切等效变换，均包括在实用新型的专利范围内。

Claims (6)

1.一种印刷单极天线，供无线通信装置使用，在一印刷电路板的基材上布设一成直角弯折的螺旋形铜箔，其特征在于，以弯折点区分为第一臂至第五臂共五个导体臂，所述第一臂延伸至基材的边缘，形成信号馈入点，在其中一个导体臂上垂直延伸设有一调整臂。

2.如权利要求1所述的印刷单极天线，其特征在于所述印刷电路板的基材成矩形。

3.如权利要求2所述的印刷单极天线，其特征在于所述印刷电路板的基材成长方形。

4.如权利要求1所述的印刷单极天线，其特征在于所述第一臂至第五臂的总长度为辐射电波波长的四分之一。

5.如权利要求1所述的印刷单极天线，其特征在于所述调整臂位于与第一臂平行的第三臂上。

6.如权利要求1或5所述的印刷单极天线，其特征在于所述调整臂向所述五个导体臂构成的内螺旋形的内部延伸。

Images