TWI509889B - 具訊號阻絕結構之平板天線 - Google Patents

Description

具訊號阻絕結構之平板天線

本發明是關於一種平板天線，尤指一種適用於多輻射體以一體成型製造且具有訊號阻絕結構之平板天線。

由於無線區域網路(Wireless Local Area Networks，WLANs)技術發展愈趨成熟，除了使行動裝置，例如筆記型電腦連上網路更方便外，使得與電腦相關的周邊設備例如印表機、投影機、掃描器、麥克風系統等等也逐漸朝向無線化發展。

近年來無線通訊技術和半導體製程的快速發展，使得無線通訊已成為生活之必需。無線通訊系統由發射/接收機及天線所組成，其中天線是負責電路與空氣中電磁能量之轉換，為通訊系統中重要之零組件之一。由於電子產品的縮小化及多頻寬之需求，使得天線設計朝向縮小化、結構簡單化及多頻或寬頻的技術方向發展。

請參閱圖一，係為習用典型無線網路裝置的天線佈置上視圖。該無線網路裝置內一般係具有包括：一基板5以及兩個平板式或是印刷式的天線61、62。為了提高無線網路裝置的傳輸效能，習用典型無線網路裝置常常配置有兩個或更多個天線61、62。由於在高頻訊號下，該二平板天線61、62若距離過近時很容易有訊號干擾之問題；因此，習知技術必須把二平板天線61、62的位置相離越遠越好，例如但不侷限於分別設置在該基板5之二對角上，以空間距離方式來降低訊號干擾。但由於現今電子裝置的發展趨勢皆朝短小輕薄之目標邁進，體積皆越來越小，單以空間距離方式已無法達到良好之隔離訊號干擾效果。並且，若是使用兩組獨立生產與裝配之平板式天線61、62，不僅製程上及組裝上皆需要更高成本及時間，此對於一般市場對於天線設計的要求，顯然還有進一步改良之空間者。

本發明的目的是在於提供一種具訊號阻絕結構之平板天線，其藉由多輻射體之天線間不需以空間隔離，將二輻射體之接地端以一阻隔部形成阻抗，隔絕二輻射體間之電流，以達到簡化製程及縮小模組體積之功效。

為達上述之目的，本發明之具訊號阻絕結構之平板天線，係設置於一基板上，該具訊號阻絕結構之平板天線包括有：一第一輻射體、一第二輻射體以及一阻隔部。該第一輻射體其延伸有一第一長度，該第一輻射體之一端具有一第一接地端以及一第一饋入端，且分別與該基板之一接地部及一控制電路做電性連接。該第二輻射體其延伸有一第二長度，該第二輻射體之一端具有一第二接地端以及一第二饋入端，且分別與該接地部及該控制電路做電性連接。該阻隔部其位於該第一輻射體與該第二輻射體間，且分別連接該第一接地端以及該第二接地端，該阻隔體延伸有一第三長度，該第三長度與該第一長度及該第二長度三者大致相等。由於該阻隔體分別連接該第一接地端以及該第二接地端，且該阻隔體延伸之該第三長度，大致與該第一輻射體之該第一長度及該第二輻射體之該第二長度相等，將有效阻隔該第一輻射體與該第二輻射體間之訊號干擾，以達到良好之隔離效果，而可提昇傳輸效能。

本發明之具訊號阻絕結構之平板天線的主要原理，主要是將多輻射體之天線以一體沖壓成型，且將二輻射體之接地端以一阻隔部加以相連接來形成阻抗，而非以空間隔離。該阻隔部隔絕二輻射體間之訊號干擾，使傳輸訊號互不干擾，而可提昇傳輸效能，在製作上亦簡化製程、降低模具與組裝成本、以及縮小模組體積。

請參閱圖二A至圖二D所示，係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線較佳實施例立體、正視、側視及仰視結構示意圖。本發明具訊號阻絕結構之平板天線1，其係可設置於一基板7上，該基板7係由介電材料所構成之印刷電路板，且大體上係略呈扁平矩形狀，該基板7更包括：一接地部(GND)71、一控制電路72。該接地部71係提供電性接地(GND)的功能。而該控制電路72係設置於基板7之電路層(圖中未示出)上，藉由電路層上之電路佈局、若干積體電路元件與若干電子元件，可提供符合802.11a、802.11b、802.11g、802.11n或超寬頻(UWB)等通訊協定之無線網路傳輸功能。由於此所述之控制電路72可選用習知技術來使用且非本發明之主要技術特徵，故以下將不贅述其詳細構成。

本發明具訊號阻絕結構之平板天線1其係以具有導電性之金屬薄片藉由沖壓一體成型製程所彎折之單一元件，因此，除轉折折彎處外，幾乎皆具有相同之一厚度t。本發明具訊號阻絕結構之平板天線1包括有：一第一輻射體11、一第二輻射體12以及一阻隔部13。該第一輻射體11其沿一第一方向91延伸有一第一長度L1，該第一輻射體11之一端具有一第一接地端111以及一第一饋入端112，於本實施例中，該第一接地端111以及該第一饋入端112分別是藉由沖壓製程來彎折自第一輻射體11之一端所延伸出的金屬片所構成，因此是和第一輻射體11相互成90度垂直且呈一體之元件。該第一接地端111以及該第一饋入端112分別與該基板7之該接地部71及該控制電路72做電性連接。且該第一輻射體11可提供訊號震盪而產生一頻率，於本實施例中，該頻率之頻帶係大致為2400MHz至2500MHz，也是適用於無線網路通訊之通訊頻帶，然而此頻帶範圍與第一天線11的實質延伸長度可依實際需要進行調整。因此該第一長度L1是該第一輻射體11包含其彎折部分的總延伸長度，也就是天線訊號實際沿該第一輻射體11形狀進行震盪之天線長度。

該第二輻射體12沿一第二方向92延伸有一第二長度L2，於本實施例中，該第一方向91與該第二方向92大致為相垂直。該第二輻射體12之一端具有一第二接地端121以及一第二饋入端122，於本實施例中，該第二接地端121以及該第二饋入端122分別是藉由沖壓製程來彎折自第二輻射體12之一端所延伸出的金屬片所構成，因此是和第二輻射體12大致成平行且呈一體之元件。該第二接地端121以及該第二饋入端122分別與該基板7之該接地部71及該控制電路72做電性連接。且該第二輻射體11可提供訊號震盪而產生一頻率，該頻率之頻帶係大致為2400MHz至2500MHz，也是適用於無線網路通訊之通訊頻帶；同理，此頻帶與相對應之第二天線12延伸長度也可視實際需求而改變。於本發明中，該第二輻射體12更具有一折彎區123，該折彎區123藉由沖壓製程來彎折該第二輻射體12形成一ㄈ字形，以提供卡固該基板7，故該折彎區123因該基板7之形狀及尺寸大小而有所不同。因此該第二長度L2是該第二輻射體12包含其折彎區123部分的總延伸長度，也就是天線訊號實際沿該第二輻射體12形狀進行震盪之天線長度，即包含但不侷限於該折彎區123之頂面1231、底面1232及側面長1233等等長度之總和。

該阻隔部13其位於該第一輻射體11與該第二輻射體12間，且分別連接該第一接地端111以及該第二接地端121。該阻隔部13其沿一第三方向93延伸有一第三長度L3，該第三方向93分別與該第一方向91及該第二方向92大致為相垂直，且該第三長度L3、該第一長度L1及該第二長度L2三者的長度都大致相等。於本發明中，該阻隔部13其大致為ㄇ字形狀，二側段體131、132分別連接該第一接地端111以及該第二接地端121，二側段體131、132以一銜接段133相連接，而該第三長度L3為該二側段體131、132以及該銜接段133之總長度和。

請參閱圖三A及圖三B所示，係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線第一輻射體於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)之平行平面(θ=0°)及垂直平面(θ=90°)上測試所得的輻射場型圖。由圖三A上配合下述表一中可得知，該第一輻射體11於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)時，其平行平面上之最大增益值可高達1.49dBi。由圖三B上配合下述表一中可得知，該第一輻射體11於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)時，其垂直平面上之最大增益值可高達0.47dBi。

請參閱圖四A及圖四B所示，係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線第二輻射體於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)之平行平面(θ=0°)及垂直平面(θ=90°)上測試所得的輻射場型圖。由圖四A上配合下述表一中可得知，該第二輻射體12於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)時，其平行平面上之最大增益值可高達-1.20dBi。由圖四B上配合下述表一中可得知，該第二輻射體12於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)時，其垂直平面上之最大增益值可高達0.06dBi。

請再加參閱圖五A及圖五B所示，係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線第一輻射體及第二輻射體於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)之效率圖。由圖上可知，本發明具訊號阻絕結構之平板天線第一輻射體11之效率最高可達到54.19%，且第二輻射體12之效率最高可達到45.23%。本發明具訊號阻絕結構之平板天線1之該第一輻射體11、第一輻射體12增益值在輻射場型圖上，無論是於平行平面或是垂直平面之輻射場型圖均大致接近於一圓形，遂即表示在不同角度與方向都更為均衡且無死角，因此可提供更良好的通訊品質。

表一：第一輻射體與第二輻射體之增益表現

請參閱圖六所示，係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)內之測試折返損失圖。圖六中之線81、線82、線83分別為第一輻射體、第二輻射體及阻隔部測試折返損失所得之圖形。由圖六可知，本發明具訊號阻絕結構之平板天線1之該第一輻射體11在2400MHz至2500MHz之天線共振頻率下的折返損失大體上是介於-13.029dB至-16.566dB之間；另外，該第二輻射體12在2400MHz至2500MHz之天線共振頻率下的折返損失大體上是介於-13.865dB至-23.590dB之間；且該阻隔部13在2400MHz至2500MHz之天線共振頻率下的折返損失大體上是介於-18.642dB至-29.676dB之間。

由此可得知本發明具訊號阻絕結構之平板天線1在天線共振頻率(2400MHz、2450MHz、2500MHz)頻段中其折返損失均小於-10dB，以足夠一般市場對於高效能天線設計的要求。可想而知，本發明之具訊號阻絕結構之平板天線1增加該阻隔部13，使該第一輻射體11及該第二輻射體12間傳輸訊號互不干擾，而提昇傳輸效率，在製作上亦簡化製程及縮小模組體積。

唯以上所述之實施例不應用於限制本發明之可應用範圍。本發明之保護範圍應以本發明之申請專利範圍內容所界定技術精神及其均等變化所含括之範圍為主者。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。

1．．．具訊號阻絕結構之平板天線

11．．．第一輻射體

111．．．第一接地端

112．．．第一饋入端

12．．．第二輻射體

121．．．第二接地端

122．．．第二饋入端

123．．．折彎區

1231．．．頂面

1232．．．底面

1233．．．側面長

13．．．阻隔部

131、132．．．側段體

133．．．銜接段

5．．．基板

61、62．．．平板天線

7．．．基板

71．．．接地部

72．．．控制電路

81．．．第一輻射體折返損失測試線

82．．．第二輻射體折返損失測試線

83．．．阻隔部折返損失測試線

91．．．第一方向

92．．．第二方向

93．．．第三方向

t．．．厚度

L1．．．第一長度

L2．．．第二長度

L3．．．第三長度

圖一係為習用典型無線網路裝置的天線佈置上視圖。

圖二A係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線較佳實施例立體結構示意圖。

圖二B係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線較佳實施例正視結構示意圖。

圖二C係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線較佳實施例側視結構示意圖。

圖二D係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線較佳實施例仰視結構示意圖。

圖三A係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線第一輻射體於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)之平行平面(θ=0°)上測試所得的輻射場型圖。

圖三B係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線第一輻射體於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)之垂直平面(θ=90°)上測試所得的輻射場型圖。

圖四A係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線第二輻射體於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)之平行平面(θ=0°)上測試所得的輻射場型圖。

圖四B係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線第二輻射體於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)之垂直平面(θ=90°)上測試所得的輻射場型圖。

圖五A係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線第一輻射體於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)之效率圖。

圖五B係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線第二輻射體於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)之效率圖。

圖六係為本發明具訊號阻絕結構之平板天線於應用頻帶範圍(2400MHz至2500MHz)內之測試折返損失圖。

1‧‧‧具訊號阻絕結構之平板天線

11‧‧‧第一輻射體

111‧‧‧第一接地端

112‧‧‧第一饋入端

12‧‧‧第二輻射體

121‧‧‧第二接地端

122‧‧‧第二饋入端

123‧‧‧折彎區

1231‧‧‧頂面

1232‧‧‧底面

1233‧‧‧側面長

13‧‧‧阻隔部

131、132‧‧‧側段體

133‧‧‧銜接段

7‧‧‧基板

71‧‧‧接地部

72‧‧‧控制電路

91‧‧‧第一方向

92‧‧‧第二方向

93‧‧‧第三方向

t‧‧‧厚度

L1‧‧‧第一長度

L2‧‧‧第二長度

L3‧‧‧第三長度

Claims (6)

1. 一種具訊號阻絕結構之平板天線，係設置於一基板上，該具訊號阻絕結構之平板天線包括有：一第一輻射體，其延伸有一第一長度，該第一輻射體之一端具有一第一接地端以及一第一饋入端，且分別與該基板之一接地部及一控制電路做電性連接；一第二輻射體，其延伸有一第二長度，該第二輻射體之一端具有一第二接地端以及一第二饋入端，且分別與該接地部及該控制電路做電性連接；以及一阻隔部，其位於該第一輻射體與該第二輻射體間，且分別連接該第一接地端以及該第二接地端，該阻隔體延伸有一第三長度，該第三長度、該第一長度及該第二長度三者相等；其中，該第一輻射體、該第二輻射體及該阻隔部係為以一導電性金屬薄片沖壓製成之一體成型件；其中，該第一輻射體其沿一第一方向延伸，且該第二輻射體其沿一第二方向延伸，該第一方向與該第二方向大致為相垂直；其中，該阻隔部其沿一第三方向延伸，該第三方向分別與該第一方向及該第二方向大致為相垂直；其中，該阻隔部其大致為ㄇ字形狀，二側段體分別連接該第一接地端以及該第二接地端，二側段體以一銜接段相連接，該第三長度為該二側段體以及該銜接段之總長度和。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具訊號阻絕結構之平板天 線，其中，該第一輻射體以及該第二輻射體分別可提供訊號震盪產生一頻率。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具訊號阻絕結構之平板天線，其中，該頻率之頻帶係為2400MHz至2500MHz之間。
4. 如申請專利範圍第2項所述之具訊號阻絕結構之平板天線，其中，該第一長度係為訊號實際沿該第一輻射體形狀進行震盪之長度。
5. 如申請專利範圍第2項所述之具訊號阻絕結構之平板天線，其中，該第二長度係為訊號實際沿該第二輻射體形狀進行震盪之長度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具訊號阻絕結構之平板天線，其中，該第二輻射體更具有一折彎區，該折彎區提供卡固該基板。