專利名稱:雙頻功能的曲折型天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種微帶曲折型天線(Microstrip Meandering-LineAntenna),涉及一種具有雙頻(Dual-Band)功能的微帶曲折型天線。
隨著無線通訊科技的日益發(fā)展,天線的設(shè)計(jì)也相形重要,因此如何設(shè)計(jì)適合不同頻帶使用的雙頻天線,即成為現(xiàn)今天線設(shè)計(jì)的重要課題。傳統(tǒng)相關(guān)無線通訊設(shè)備所使用的天線,多為具有1/4波長(zhǎng)的單極天線(MonopoleAntenna)或螺旋型天線(Helix Antenna),然而因其所占用的體積較大,影響產(chǎn)品的美觀性及完整性,又不易與電路板或機(jī)殼作整合,故已有逐漸被其他型態(tài)天線取代的趨勢(shì)。
現(xiàn)今主要被討論用于移動(dòng)通訊系統(tǒng)的天線可分為三種平面型天線(Patch Antenna)、陶瓷芯片型天線(Ceramic Chip Antenna)、以及微帶曲折型天線(Microstrip Meandering Antenna)。其中平面型天線頻寬較小,效能有待改進(jìn),陶瓷芯片型天線則存在成本昂貴及其標(biāo)準(zhǔn)吸收率(Specific AbsorptionRate;SAR)尚未能符合相關(guān)電磁規(guī)范的問題,故都未能有效利用于商業(yè)產(chǎn)品。而微帶型曲折天線則因其頻寬較大(10%以上),易于與電路板集成化,無需額外的焊接程序,成本較低,故甚具有發(fā)展?jié)摿Α?br>
美國(guó)專利US 5892490即揭示一種微帶曲折型天線。請(qǐng)參閱
圖1,圖1為此現(xiàn)有微帶曲折型天線10的示意圖?,F(xiàn)有微帶曲折型天線10包括一基板12、一曲折型(meander-shaped)導(dǎo)體14,設(shè)置于基板12上用來收發(fā)電磁信號(hào)以及一饋入端(feeding terminal)16用來將電磁信號(hào)傳入或傳出通訊裝置。如前所述,微帶曲折型天線10具有頻寬大、成本低的優(yōu)點(diǎn),然而,此處所揭示的天線僅具有單一共振頻率,無法滿足現(xiàn)今雙頻甚至多頻的需求。
針對(duì)此一問題,歐盟專利EP 0777293A1提出了一種具有雙頻功能的微帶型曲折天線。請(qǐng)參閱圖2,圖2為此種微帶曲折型天線20的示意圖。如圖2所示,其將二曲折型導(dǎo)體22a、22b分別設(shè)置于一基板24的不同層中,以達(dá)到雙頻共振的目的。
然而,圖2所示的雙頻微帶型曲折天線20仍有其缺點(diǎn)。首先,此種天線是將曲折型導(dǎo)體22a、22b設(shè)置于不同層中,結(jié)構(gòu)復(fù)雜、且制作程序麻煩。再者,一般在設(shè)計(jì)天線時(shí),用來接收電磁波的導(dǎo)體不能過分靠近系統(tǒng)的高頻電路,否則會(huì)干擾高頻電路的正常運(yùn)作,故圖2所示的距離d1不能過小,然又因其是采用分層放置的結(jié)構(gòu),故距離d2也不能過小,因此整個(gè)天線的體積就無法進(jìn)一步縮減。
此外,電磁波的頻率越低,波長(zhǎng)越長(zhǎng),接收天線也必須相對(duì)應(yīng)地加長(zhǎng),因此在圖2所示的結(jié)構(gòu)下,若要調(diào)低共振頻率,就必須加大曲折型導(dǎo)體22a、22b的長(zhǎng)度,這又會(huì)使得天線體積增加,不符合通訊裝置輕薄化、短小化的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。
本發(fā)明的目的在于提供一種雙頻微帶曲折型天線,其是將曲折型導(dǎo)體放置于基板表面,構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造容易,并可縮減天線體積,以解決上述問題。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的,即提供一種適用于一無線通訊裝置的曲折型天線,其包括有一基板,包括有一第一表面;一曲折型(meander-shaped)導(dǎo)體,以往復(fù)彎折方式附著于該第一表面上用來接收無線電信號(hào),該曲折型導(dǎo)體包括有一中間接點(diǎn)位于該曲折型導(dǎo)體兩端點(diǎn)之間;以及一饋入線,電連接于該中間接點(diǎn),用來將該曲折型導(dǎo)體接收的無線電信號(hào)傳輸至該無線通訊裝置。
本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)在于,其可利用饋入線長(zhǎng)度來調(diào)整共振頻率,并具有一與饋入線交叉的微帶線用來調(diào)整共振頻率,以減少天線體積,提高設(shè)計(jì)裕度,該天線又是與通訊裝置的主電路板垂直放置,可縮小通訊裝置的體積,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,容易制造,并具有多頻共振效果。
下面結(jié)合附圖,詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例,其中圖1為現(xiàn)有微帶曲折型天線的示意圖;圖2為另一現(xiàn)有微帶曲折型天線的示意圖;圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例微帶曲折型天線的示意圖;圖4為圖3曲折型導(dǎo)體的各種形狀示意圖;圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例微帶曲折型天線的示意圖;圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例微帶曲折型天線的示意圖;圖7為本發(fā)明第四實(shí)施例微帶曲折型天線的示意圖;圖8為圖7饋入線頻率調(diào)整部位的長(zhǎng)度與共振頻率的關(guān)系圖;圖9為本發(fā)明第五實(shí)施例微帶曲折型天線的示意圖;圖10為圖3微帶曲折型天線的擺設(shè)位置示意圖。
請(qǐng)參閱圖3,圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例微帶曲折型天線30的示意圖。微帶曲折型天線30包括有一基板32、一曲折型(meander-shaped)導(dǎo)體34、一饋入端36以及一饋入線38?;?2是由介電材質(zhì)或磁性材質(zhì)所形成,其包括有一第一表面40。曲折型導(dǎo)體34以一周期性往復(fù)彎折的方式附著于第一表面40上,其包括有一中間接點(diǎn)34a位于曲折型導(dǎo)體34兩端點(diǎn)34b、34c之間。饋入線38的部分附著于第一表面40,并電連接于饋入端36與中間接點(diǎn)34a,用來將曲折型導(dǎo)體34接收到的無線電信號(hào)傳輸至一無線通訊裝置(如移動(dòng)電話),或是將電壓施加于曲折型導(dǎo)體34,以將該無線通訊裝置產(chǎn)生的無線電信號(hào)傳輸出去。
曲折型導(dǎo)體34可以印刷電路技術(shù)(printed-circuit technology)將金屬導(dǎo)體印刷至基板32來形成,或是以蝕刻金屬導(dǎo)片的方式將設(shè)計(jì)的圖案附著至基板32上。曲折型導(dǎo)體34的材質(zhì)可為金、銀、銅、鋁等相關(guān)導(dǎo)電金屬材料或合金?;?2的材質(zhì)可為玻璃纖維(FR4)、鐵氟龍、玻璃、陶瓷、塑膠、空氣等,只要不是導(dǎo)電材料即可。
如圖3所示,本發(fā)明是從曲折型導(dǎo)體34兩端點(diǎn)34b、34c間的中間接點(diǎn)34a抽出饋入線38,將曲折型導(dǎo)體34分成兩部分(34a~34b;34a~34c),因而可因應(yīng)不同的頻帶而產(chǎn)生雙頻共振的效果。故本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用在數(shù)字通GSM(Global System for Mobile communication)+數(shù)字蜂窩系統(tǒng)DCS 1800(Digital Cellular System)、高級(jí)移動(dòng)電話服務(wù)AMPS(AdvancedMobile Phone Service)+DCS 1800、碼分多路訪問CDMA(Code DivisionMultiple Access)+DCS 1800、DCS 1800+Bluetooth(藍(lán)芽)、DCS+無線局域網(wǎng)WLAN(Wireless Local Area Network)等各種不同頻帶結(jié)合的無線通訊系統(tǒng)。又,此實(shí)施例并未如圖2的現(xiàn)有微帶曲折型天線20般,將曲折型導(dǎo)體22a、22b設(shè)置于不同層中,而是單純將曲折型導(dǎo)體34以平面附著的方式設(shè)置于基板32的第一表面40上,故結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易,同樣可達(dá)成雙頻共振的效果。又與前述的天線20相比,本實(shí)施例天線的厚度較薄(不具有圖2所示的距離d2),相當(dāng)適合使用于較小體積的無線通訊裝置,如手機(jī)、筆記本電腦、個(gè)人數(shù)據(jù)處理器(PDA)、或全球定位裝置(GPS)等。
當(dāng)然,設(shè)計(jì)者也可在上述的結(jié)構(gòu)下,將曲折型導(dǎo)體34設(shè)計(jì)成各種來回曲折的型態(tài)(如圖4所示),或是另設(shè)一接地面或遮蔽金屬板(Shielding Plate)于基板32的背面42或距背面42適當(dāng)距離處(基板32的背面42也可不接地)。此外,曲折型導(dǎo)體34的兩端點(diǎn)34b、34c也可連接適當(dāng)?shù)钠ヅ潆娐?如電阻、電容、電感等)至該接地面或遮蔽金屬板。第一表面40上也可設(shè)置適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)層以保護(hù)曲折型導(dǎo)體34。饋入線38將曲折型導(dǎo)體34分成兩部分第一部分34a~34b以及第二部分34a~34c,此兩部分可針對(duì)相同或是不同頻率設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度、線寬、或是間距。一般而言,曲折型導(dǎo)體34的總延伸長(zhǎng)度約為1/4波長(zhǎng)或是其倍數(shù)。第一、第二部分的線寬、間距可以相同或是不同。一般說來,線間距愈寬,則頻寬相對(duì)增加,因此,第一部分34a~34b可設(shè)計(jì)成以一第一間距往復(fù)彎折,而第二部分34a~34c則可設(shè)計(jì)成以一第二間距往復(fù)彎折,即可達(dá)成調(diào)整各自頻寬的效果。同樣地,第一部分34a~34b的線寬可與第二部分34a~34c的線寬不同,也可達(dá)成調(diào)整各自頻寬的目的。此外,若要降低工作頻率,除可增加曲折型導(dǎo)體34的長(zhǎng)度之外,也可利用饋入線38的長(zhǎng)度與位置來做調(diào)整。另外,曲折型導(dǎo)體34和接地面的距離也會(huì)影響工作頻率。
請(qǐng)參閱圖5,圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例微帶曲折型天線50的示意圖。微帶曲折型天線50包括有一基板52、一曲折型導(dǎo)體54、一饋入端56、以及一饋入線58?;?2包括有一第一表面60,以及一貫穿孔(via hole)62。與前述實(shí)施例不同的是,微帶曲折型天線50的饋入線58并非經(jīng)由第一表面60而電連接于饋入端56,而是經(jīng)由貫穿孔62而電連接于饋入端56,同樣可達(dá)成本發(fā)明的目的。
請(qǐng)參閱圖6,圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例微帶曲折型天線64的示意圖。與前述實(shí)施例不同的是,微帶曲折型天線64的一基板66包括有一第一層66a及一第三層66b,且第一、第二層66a、66b間設(shè)置有一匹配電路(matchingcircuit)68電連接于天線64的一饋入線65,以達(dá)保護(hù)匹配電路68,并縮減整體通訊裝置體積的目的。
請(qǐng)參閱圖7,圖7為本發(fā)明第四實(shí)施例微帶曲折型天線70的示意圖。微帶曲折型天線70包括有一基板72、一曲折型導(dǎo)體74、一饋入端76以及一饋入線78。與前述實(shí)施例不同的是,微帶曲折型天線70的饋入線78包括有一頻率調(diào)整部位80設(shè)置于基板72的一第二平面82上,且頻率調(diào)整部位80是平行于曲折型導(dǎo)體74的一延伸方向84。如圖7所示,饋入線78的頻率調(diào)整部位80設(shè)置于曲折型導(dǎo)體74的下方,且平行于方向84,故可與曲折型導(dǎo)體74產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁耦合作用(EMC)。此時(shí),設(shè)計(jì)者即可通過改變頻率調(diào)整部位80的長(zhǎng)度,來調(diào)整天線的共振頻率。
請(qǐng)參閱圖8,圖8為圖7饋入線78頻率調(diào)整部位80的長(zhǎng)度與共振頻率的關(guān)系圖。圖8是為電磁分析軟件的模擬結(jié)果。微帶曲折型天線70的共振頻率會(huì)因應(yīng)饋入線78頻率調(diào)整部位80的長(zhǎng)度而有所不同。如圖7所示,饋入線78頻率調(diào)整部位80的長(zhǎng)度越長(zhǎng),微帶曲折型天線70的共振頻率越低。如此一來,即可在不增加曲折型導(dǎo)體74尺寸(如長(zhǎng)、寬、間距)的情形下,通過增加頻率調(diào)整部位80的長(zhǎng)度,而達(dá)成降低天線共振頻率的目的。
請(qǐng)參閱圖9,圖9為本發(fā)明第五實(shí)施例微帶曲折型天線90的示意圖。與前述第四實(shí)施例不同的是,微帶曲折型天線90另包括有一頻率調(diào)整線95設(shè)置于基板92的一第二表面94上,并以與饋入線98交叉的方式電連接于饋入線98。如圖9所示,頻率調(diào)整線95設(shè)于曲折型導(dǎo)體96的下方,且近似平行于曲折型導(dǎo)體96延伸的方向。此頻率調(diào)整線95與前一實(shí)施例頻率調(diào)整部位80的作用類似,其可與曲折型導(dǎo)體96產(chǎn)生電磁耦合作用,故設(shè)計(jì)者可通過改變頻率調(diào)整線95長(zhǎng)度,而達(dá)成調(diào)整共振頻率的目的。
請(qǐng)參閱圖10,圖10為圖3微帶曲折型天線30的擺設(shè)位置示意圖。本發(fā)明的微帶型曲折型天線30可設(shè)置于一無線通訊裝置100內(nèi),無線通訊裝置100可為一移動(dòng)電話。如圖10所示,無線通訊裝置100包括有一系統(tǒng)電路板102用來控制無線通訊裝置100的運(yùn)作,系統(tǒng)電路板102上設(shè)置有一金屬?gòu)椘?04電連接于饋入端36,基板32則以近似垂直于系統(tǒng)電路板102的方式設(shè)置于無線通訊裝置100內(nèi),如此即可達(dá)成整合天線30與系統(tǒng)電路板102的目的。當(dāng)然,基板32也可以平行的方式放置于系統(tǒng)電路板102上,而前述的各個(gè)實(shí)施例也都可以類似的方式設(shè)置于無線通訊裝置100內(nèi)。
本發(fā)明的天線利用一條金屬線在基板上以圓形、鋸齒狀、或矩形等各種形狀做一平面曲折動(dòng)作。金屬線兩端可為開路(Open)、或是短路(Short),也可以是一端(或是兩端)加電阻、電容、或電感與接地面連接。本發(fā)明的饋入線是自金屬線兩端間的一點(diǎn)抽出,抽出方式可為平面式抽出、或是通過貫穿孔自基板背面抽出;若為多層基板結(jié)構(gòu),則饋入線可通過貫穿孔自層與層之間走線到基板正面或是背面后抽出。
與現(xiàn)有曲折型天線10、20相比,本發(fā)明曲折型天線30、50、64、70、90的曲折型導(dǎo)體34、54、74、96是附著于第一表面40、60上,且饋入線38、58、65、78、98是從曲折型導(dǎo)體兩端點(diǎn)34b、34c間的中間接點(diǎn)34a抽出,因此不但可具有多頻共振的效果,也可縮減天線的體積。兼之本發(fā)明設(shè)有頻率調(diào)整部位80及(或)頻率調(diào)整線95,故更可在不增加曲折型導(dǎo)體34、54、74、96尺寸的情形下,達(dá)成調(diào)整天線共振頻率的目的。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例,凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾,皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種適用于一無線通訊裝置的曲折型天線,其包括有一基板,包括有一第一表面;一曲折型(meander-shaped)導(dǎo)體,以往復(fù)彎折方式附著于該第一表面上用來接收無線電信號(hào),該曲折型導(dǎo)體包括有一中間接點(diǎn)位于該曲折型導(dǎo)體兩端點(diǎn)之間;以及一饋入線,電連接于該中間接點(diǎn),用來將該曲折型導(dǎo)體接收的無線電信號(hào)傳輸至該無線通訊裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的天線,該中間接點(diǎn)將該曲折型導(dǎo)體區(qū)分為一第一部分以及一第二部分,其中該第一部分以一第一間距往復(fù)彎折,該第二部分以一第二間距往復(fù)彎折。
3.如權(quán)利要求1所述的天線,該中間接點(diǎn)將該曲折型導(dǎo)體區(qū)分為一第一部分以及一第二部分,其中該第一部分的線寬與該第二部分的線寬不同。
4.如權(quán)利要求2、3所述的天線,其中該饋入線至少有部分設(shè)置于該第一表面上。
5.如權(quán)利要求2、3所述的天線,其中該基板另包括有一第一層以及一第二層,而該天線另包括有一匹配電路(matching circuit)設(shè)置于該第一、第二層之間并電連接于該饋入線。
6.如權(quán)利要求2、3所述的天線,其該基板另包括有一貫穿孔(viahole),該饋入線至少有部分設(shè)置于該貫穿孔內(nèi)。
7.如權(quán)利要求2、3所述的天線,其中該饋入線包括有一頻率調(diào)整部位用來調(diào)整該天線的共振頻率(resonance frequency)。
8.如權(quán)利要求7所述的天線,其中該曲折型導(dǎo)體是沿一預(yù)定方向延伸,該饋入線的頻率調(diào)整部位與該預(yù)定方向近似平行。
9.如權(quán)利要求7所述的天線,其中該基板另包括有一第二表面,該饋入線的頻率調(diào)整部位設(shè)置于該第二表面上。
10.如權(quán)利要求2、3所述的天線,其另包括有一頻率調(diào)整線,以與該饋入線交叉的方式電連接于該饋入線,用來調(diào)整該天線的共振頻率。
11.如權(quán)利要求10所述的天線,其中該曲折型導(dǎo)體是沿一預(yù)定方向延伸,該頻率調(diào)整線與該預(yù)定方向近似平行。
12.如權(quán)利要求10所述的天線,其中該基板另包括有一第二平面,而該頻率調(diào)整線是設(shè)置在該第二平面上。
13.如權(quán)利要求2、3所述的天線,其另包括有一饋入端設(shè)置于該導(dǎo)體上,該饋入線電連接于該饋入端與該中間接點(diǎn)。
14.如權(quán)利要求2、3所述的天線,其中該無線通訊裝置包括一系統(tǒng)電路板,該基板是以近似垂直于該系統(tǒng)電路板的方式設(shè)置在該無線通訊裝置內(nèi)。
15.如權(quán)利要求1所述的天線,其中該基板是由介電材質(zhì)或磁性材質(zhì)所形成。
全文摘要
一種雙頻微帶曲折型天線,其可適用于無線通訊裝置以提供元線電收發(fā)功能。其天線包括基板、曲折型導(dǎo)體以及一饋入線。該基板由介電材質(zhì)或磁性材質(zhì)所形成,其包括一第一表面。該曲折型導(dǎo)體是以一周期性往復(fù)彎折的方式附著于該第一表面上,并包括有一中間接點(diǎn)位于該曲折型導(dǎo)體兩端點(diǎn)之間。該饋入線是電連接于該中間接點(diǎn),用來將無線電訊號(hào)傳入該無線通訊裝置,或?qū)⒃摕o線通訊裝置產(chǎn)生的無線電信號(hào)經(jīng)由該曲折型導(dǎo)體傳至外界。
文檔編號(hào)H01Q5/00GK1378306SQ0111234
公開日2002年11月6日 申請(qǐng)日期2001年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月2日
發(fā)明者王健仁 申請(qǐng)人:明碁電通股份有限公司