專利名稱：平面天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種平面天線，尤其是指用于多天線無線傳輸裝置的平 面天線。
背景技術：
在無線傳輸?shù)漠a(chǎn)品的前端都需要配戴天線以進行傳輸與接收的工作。在 一般無線傳輸裝置前端天線的使用上，往往需視其空間的大小、特性以及成 本而決定。目前所使用的無線傳輸裝置所使用的天線依照頻率的不同可以分 為單頻、雙頻、多頻以及寬帶天線等種類。另外依照構造的不同則可以分為
兩大類， 一是芯片天線，另一為印刷天線；其中芯片天線具有所需面積小、 成本高以及頻寬較窄等特點。而印刷天線依結構來分又分為單極天線、雙偶 極天線、平面倒F形天線以及環(huán)形天線等，其特征為所需面積大、成本低以 及頻寬較寬，正好與芯片天線相反。
目前，越來越多的無線傳輸裝置使用多天線的作業(yè)模式，在有限的空間 中要置入多個天線并且兼顧成本、頻寬以及天線之間的隔離度(isolation) 的問題。目前所有的芯片天線以及印刷天線都有無法滿足多天線作業(yè)模式的 缺陷芯片天線面積小，但是頻寬窄且成本高；而印刷天線的頻寬大、成本 低，但是面積大且隔離度差。
現(xiàn)行的處理方式是于無線傳輸裝置所連接的信息處理裝置，如個人計算 機中，以軟件分析的方式作訊號區(qū)隔,以處理訊號回授的問題。但是，如此 的處理方法，并沒有真正解決問題，只是使問題不表現(xiàn)而已，而且所需要的 成本也4艮高
發(fā)明內容
本發(fā)明是提供一種平面天線，用以縮小天線的使用面積、增加傳送/接 收的頻寬區(qū)段以及在多天線同時使用時加強單方向的輻射場型以增加天線
間的隔離度。根據(jù)本發(fā)明的主要目的，提供一種無線傳輸/接收單元，包括
一第一輻射線段，用以發(fā)射/接收一第一方向電波，該第一方向電波垂直于 該第一輻射線^a; —第二輻射線^R,與該第一輻射線^a相連，用以發(fā)射/接
收該第一方向電波；以及一第三輻射線段，與該第二輻射線段相連，用以發(fā) 射/接收該第一方向電波，其中該第二輻射線段的長度小于該第一輻射線段， 且該第 一輻射線段的長度小于該第三輻射線段。
依據(jù)上述構想的無線傳輸/接收單元，更包括一饋入連接線，與該第一 輻射線段垂直相連，用以傳輸一饋入信號。
依據(jù)上述構想的無線傳輸/接收單元，其中該第一、第二及第三輻射線 段彼此平行。
依據(jù)上述構想的無線傳輸/接收單元，其中該第二輻射線段更提供該第 一與第三輻射線段間的不同電流路徑以及一第 一間隙，該不同的電流路徑用 以增加發(fā)射/接收的頻寬，該第 一 間隙用于產(chǎn)生 一 串聯(lián)電容造成 一 低頻以減 少該輻射線段所需的長度。
依據(jù)上述構想的無線傳輸/接收單元，更包括一第四輻射線段，垂直連 接于該第三輻射線段與一下地線，用以發(fā)射/接收一第二方向電波及提供該 第三輻射線段與該下地線間的一第二間隙，該第二方向電波垂直于該第四輻 射線段，該第二間隙用于產(chǎn)生一下地電容造成一低頻以減少該輻射線段所需 的長度。
根據(jù)本發(fā)明的主要目的，還提供一種多重輸入輸出的天線，包含 一電 路基版，包含至少一傳輸/接收單元組，各組具有相同的兩個傳輸/接收單 元，對稱設置于該電路基版的兩側，其中各傳輸/接收單元包含 一第一輻 射線段，用以發(fā)射/接收一第一方向電波，該第一方向電波垂直于該第一輻 射線段； 一第二輻射線段，與該第一輻射線段相連，用以發(fā)射/接收該第一 方向電波；以及一第三輻射線段，與該第二輻射線段相連，用以發(fā)射/接收 該第一方向電波，其中該第二輻射線段之長度小于該第一輻射線段，且該第 一輻射線段之長度小于該第三輻射線段。依據(jù)上述構想的多重輸入輸出的天線，其中該電路基板為一 FR-4基板。
依據(jù)上述構想的多重輸入輸出的天線，其中該傳輸/接收單元總數(shù)為奇 數(shù)時，更具有一全向式傳輸/接收單元設置于該電路基板的前端。
依據(jù)上述構想的多重輸入輸出的天線，其中該傳輸/接收單元總數(shù)為偶數(shù)。
依據(jù)上述構想的多重輸入輸出的天線，其中該第一、第二及第三輻射線 段彼此平行。
依據(jù)上述構想的多重輸入輸出的天線，更包括一^^入連接線，與該第一 輻射線段垂直相連，用以傳輸一饋入信號。
依據(jù)上述構想的多重輸入輸出的天線，其中該第二輻射線段更提供該第 一與第三輻射線段間的不同電流路徑以及一第 一間隙，該不同的電流路徑用 以增加發(fā)射/接收的頻寬，該第 一間隙用于產(chǎn)生一 串聯(lián)電容造成一低頻以減 少該輻射線段所需的長度。
依據(jù)上述構想的多重輸入輸出的天線，更包括一第四輻射線段，垂直連 接于該第三輻射線段與一下地線，用以發(fā)射/接收一第二方向電波及提供該 第三輻射線段與該下地線間的一第二間隙，該第二方向電波垂直于該第四輻 射線段，該第二間隙用于產(chǎn)生一下地電容造成一低頻以減少該輻射線段所需 的長度。
依據(jù)上述構想的多重輸入輸出的天線，其中該第二輻射線段的長度造成 不同的電流路徑以增加發(fā)射/接收的頻寬。
根據(jù)本發(fā)明的主要目的，還提供一種無線傳輸裝置，包含上述構想的多 重輸入輸出的天線。
根據(jù)本發(fā)明的主要目的，還提供一種具方向性的天線，包括 一第一輻 射線段，具有一第一表面及一第二表面，用以發(fā)射/接收一第一方向電波， 該第一方向電波垂直于該第一輻射線段； 一第二輻射線^:，具有一第三表面 及一第四表面，用以發(fā)射/接收該第一方向電波；以及一連接裝置，設置于 該第一與第二輻射線段之間，且與該第二及第三表面相連，其中該第二輻射 線段之長度大于該第一輻射線段。依據(jù)上述構想的天線，更包括一饋入連接線，與該第一表面垂直相連， 用以傳輸一饋入信號。
依據(jù)上述構想的天線，其中該第一、第二、第三及第四表面彼此平行。
依據(jù)上述構想的天線，其中該連接裝置為一第三輻射線段，其長度小于 該第一輻射線段。
依據(jù)上述構想的天線，其中該第三輻射線段用以提供該第 一與第二輻射 線#史間的不同電流;洛徑以及一第 一 間隙，該不同的電流路徑用以增加發(fā)射/ 接收的頻寬，該第 一 間隙用以產(chǎn)生 一 串聯(lián)電容造成一低頻以減少該輻射線段 所需的長度。
依據(jù)上述構想的天線，更包括一第四輻射線段，垂直連接于該第二輻射 線段與一下地線，用以發(fā)射/接收一第二方向電波，該第二方向電波垂直于 該第四輻射線段及提供該第二輻射線段與該下地線間的 一第二間隙，該第二 間隙用于產(chǎn)生一下地電容造成一低頻以減少該輻射線段所需的長度。


圖1為本發(fā)明的平面天線的裝置示意圖。
圖2為圖1的側天線構造的放大圖。
圖3為本發(fā)明的平面天線的第一側天線的場型圖。
圖4為本發(fā)明的平面天線的第一側天線13與全向式天線11隔離度 (S(M)實際測試結果的曲線圖。
圖5為本發(fā)明的平面天線的第二側天線14與全向式天線11隔離度 (S0_2)實際測試結果的曲線圖。
圖6為本發(fā)明的平面天線的第一側天線13與第二側天線14之間的隔離 度(Sw)實際測試結果的曲線圖。
圖7為本發(fā)明的平面天線中全向式天線11經(jīng)實際測量產(chǎn)生的返回損耗 (ReturnLoss)圖顯示的測量結果(S0-o)。
圖8為本發(fā)明的平面天線中第一側天線13經(jīng)實際測量產(chǎn)生的返回損耗圖顯示的測量結果(SW)。
圖9為本發(fā)明的平面天線的第二側天線14經(jīng)實際測量產(chǎn)生的返回損耗
圖顯示的測量結果(S2_2)。
具體實施例方式
本發(fā)明將可由以下的實施例說明而得到充分了解，使得熟悉本領域技術 人員可以據(jù)以完成之，然而本發(fā)明的實施并非可由下列實例而被限制其實施型態(tài)。
請參閱圖l,其是本發(fā)明印刷天線的一實施例示意圖。本實施例是以一 應用于使用三天線平面天線的無線網(wǎng)絡卡作為說明，其結構包括電路基版l,
是由玻璃纖維材料FR4所構成的長方形電路板，其介電系數(shù)q是介于4.2 ~ 4.7之間，具有一前端用以發(fā)射/接收信號與一后端作為電路及連接接口。在 電路基板1的前端上設置有全向式天線11,以及在全向式天線11的左右兩 側對稱地設置了側天線組12。全向式天線11可以做全方向式的共振電波的 發(fā)送與接收。側天線組12包含構造相同的第一側天線13與第二側天線14, 各側天線13、 14的結構包含了饋入連接線21、第一輻射線段22、第二輻射 線段23、第三輻射線段24、第四輻射線段25以及下地線26,其中各輻射 線段的功能為發(fā)射/接收其垂直方向的電波信號，饋入連接線21可由電路基 板1的饋入線傳送欲饋入的信號，下地線26則為接地之用。請參閱圖2， 其是本發(fā)明印刷天線中側天線13、 14構造的放大圖，其中第一輻射線段22、 第二輻射線段23及第三輻射線段24為平行重迭相連接的。
除此之外本發(fā)明更進一步設計使該三輻射線段22、 23、 24的長度為 第三輻射線段24 〉第 一輻射線段22 >第二輻射線段23 。由于電流會沿著金 屬的邊緣流動，因此透過上述不同長短的輻射線段的設計，可以造成一長、 一短的不同電流路徑，長的電流路徑可產(chǎn)生低頻的共振電波，而短的電流路 徑可產(chǎn)生高頻的共振電波，如此高、低頻的共振電波加成的結果則可以得到 較寬的共振頻率區(qū)段。另外，經(jīng)由最短的第二輻射線段23的設計更可以在 第一輻射線段22與第三輻射線段24之間產(chǎn)生第一間隙Hl,并利用此第一 間隙Hl可以在第 一輻射線段22與第三輻射線段24之間產(chǎn)生一個串聯(lián)電容。由以下公式，可以算出在特定介質和特定的共振電波頻率下該天線的共
振波長Xa與其接收的共振波電波長 io的關系。 C = iC]f(c=3C]108m/s,電波波速=光速)
在共振波電波頻率=2.45 GHz時，？io = 3口108 / 2.45口109 =12.24 cm (1G=109)
Xa=^/V^e#(sreff取0.75+0.25er，因為其場的分布free space:FR4 -750/o:25%)
通常對已知的偶極天線而言，因為天線長度=1/2^時天線兩端形成斷 路，而形成駐波以達到共振；故天線長度取l/2Xa-l/4Xo。
在設計天線時可以使用較短的輻射線段來達到所需的共振頻率，也可以利用 此作用設計出更小面積的天線。
另外第四輻射線段25垂直連接于第三輻射線段24與下地線26之間造 成第二間隙H2,并利用此第一間隙Hl可以在第三輻射線段24與之下地線 26間產(chǎn)生一個下地電容，此下地電容也可以經(jīng)由上述的電容作用而達到使
縮小天線面積的目的。
請參閱圖3,其為本發(fā)明的平面印刷天線的側天線經(jīng)實際測量所產(chǎn)生的 共振電波場型。利用該側天線作為接收天線，并將其水平旋轉以水平的各種 角度接收一固定發(fā)射源(HornAntenna)的水平極化波信號而得到一水平極 化增益值的曲線變化。再將固定發(fā)射源做垂直旋轉，此時其發(fā)射垂直極化波, 且利用該側天線作為接收天線并水平旋轉以水平的各種角度接收垂直極化 波得到一垂直極化增益值的曲線變化。將水平極化增益值與垂直極化增益值 加總后得到一總增益值的曲線，即為該側天線的場型。由于本發(fā)明的設計是 將第一、第二及第三輻射線段22、 23、 24做成平行重迭的連接方式，加強 了該三輻射線段垂直方向的電波場型，也使得其所產(chǎn)生的場型會偏向該三輻
射線段垂直的方向，而具有方向性。
是可以纟
頻率，也就 電波，因此
需長度及請再參閱圖1，綜合上述的所有特征可知，本發(fā)明平面印刷天線的第一
側天線13與第二側天線14由于其"i殳置是在電路基4反1的X軸兩邊的側向， 加上其第一、第二以及第三輻射線段22、 23、 24的設計，使其所產(chǎn)生的天 線場型為偏向X軸的兩邊側向，同時因其中電容而縮小面積的設計可以使 第 一側天線13與第二側天線14在設置空間上以及場型偏向都減少與全向式 天線11所產(chǎn)生的場型重迭的范圍，以達到增加天線間隔離度的目的。
請參閱圖4,其為本發(fā)明平面印刷天線的第一側天線13與全向式天線 11隔離度實際測試結果的曲線圖。由此可以得知，第一側天線13與全向式 天線11在2.4GHz 2.5GHz的頻率區(qū)段中的隔離度(S(m )為-lO.Ol dB~-13.1 dB。圖5為第二側天線與全向式天線之間的隔離度實際測試結果的曲線圖， 其中第二側天線14與全向式天線11在2.4GHz 2.5GHz的頻率區(qū)段中的隔 離度(S0-2)為-10.8dB 畫ll.ldB。圖6為第一側天線13與第二側天線14之 間的隔離度實際測試結果的曲線圖，其中第一側天線13與第二側天線14在 2.4GHZ~2.5GHZ的頻率區(qū)段中的隔離度(Sw)為-17.9dB ~-22.7dB。上述 的各天線之間的隔離度的確遠較已知使用單極天線，隔離度約為-6 ~ -8 dB ， 的多天線平面印刷天線好。
請參閱圖7,其本發(fā)明平面印刷天線中全向式天線11經(jīng)實際測量產(chǎn)生 的返回損耗(Return Loss)圖顯示的測量結果(S0-0 ),其返回損耗小于-10 dB的頻率區(qū)段為2.3GHZ ~ 2.58GHZ。圖8為第一側天線13經(jīng)實際測量產(chǎn)生 的返回損耗圖顯示的測量結果(Sw),其返回損耗小于-10 dB的頻率區(qū)段 為2.38GHZ ~ 2.75GHZ。圖9為第二側天線14經(jīng)實際測量產(chǎn)生的返回損耗圖 顯示的測量結果(S2_2)，其返回損耗小于-10 dB的頻率區(qū)段為2.2GHZ~ 3GHZ。由上述實際的測量結果可以得知，本發(fā)明平面印刷天線的設計確實 可以增加了可使用的頻率寬度。
綜上所述，本發(fā)明的設計可以使平面印刷天線不僅可以縮小了天線所使 用的面積以及加強了各天線之間的隔離度，而且更進一步可以增加可用的頻 率寬度，達到比已知技術更佳的通訊效果，大幅增進4吏用效能。實屬難能的 創(chuàng)新設計，深具產(chǎn)業(yè)價值。
雖然本發(fā)明所揭露之實施方式如上，但所述之內容并非用以直接限定本發(fā)明之專利保護范圍。任何本發(fā)明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫 離本發(fā)明所揭露之精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作些 許的更動。本發(fā)明之專利保護范圍，仍須以所附之申請專利范圍所界定者為 準。
權利要求
1、一種無線傳輸/接收單元，包括一第一輻射線段，用以發(fā)射/接收一第一方向電波，所述第一方向電波垂直于所述第一輻射線段；一第二輻射線段，與所述第一輻射線段相連，用以發(fā)射/接收所述第一方向電波；以及一第三輻射線段，與所述第二輻射線段相連，用以發(fā)射/接收所述第一方向電波，其特征在于，所述第二輻射線段的長度小于所述第一輻射線段，且所述第一輻射線段的長度小于所述第三輻射線段。
2、 如權利要求1所述的無線傳輸/接收單元，其特征在于，更包括一饋 入連接線，與所述第一輻射線段垂直相連，用以傳輸一饋入信號。
3、 如權利要求1所述的無線傳輸/接收單元，其特征在于，所述第一、 第二及第三輻射線段彼此平行。
4、 如權利要求1所述的無線傳輸/接收單元，其特征在于，所述第二輻 射線段更提供所述第 一與第三輻射線段間的不同電流路徑以及一第 一間隙， 所述不同的電流路徑用以增加發(fā)射/接收的頻寬，所述第一間隙用于產(chǎn)生一 串聯(lián)電容造成一低頻以減少所述輻射線段所需的長度。
5、 如權利要求1所述的無線傳輸/接收單元，其特征在于，更包括一第 四輻射線段，垂直連接于所述第三輻射線段與一下地線，用以發(fā)射/接收一 第二方向電波及提供所述第三輻射線段與所述下地線間的 一第二間隙，所述 第二方向電波垂直于所述第四輻射線段，所述第二間隙用于產(chǎn)生一下地電容 造成一低頻以減少所述輻射線段所需的長度。
6、 一種多重輸入輸出的天線，包含 一電路基版，包含至少一傳輸/接收單元組，各組具有相同的兩個傳輸/接收單元，對稱設 置于所述電路基版的兩側，其中各傳輸/接收單元包含一第一輻射線段，用以發(fā)射/接收一第一方向電波，所述第一方向電波垂直于所述第一輻射線段；一第二輻射線段，與所述第一輻射線段相連，用以發(fā)射/接收所述第一 方向電波；以及一第三輻射線段，與所述第二輻射線段相連，用以發(fā)射"妄收所述第一 方向電波，其特征在于，所述第二輻射線^a的長度小于所述第一輻射線-敬，且所述 第一輻射線段的長度小于所述第三輻射線段。
7、 如權利要求6所述的多重輸入輸出的天線，其特征在于， 所述電路基板為一 FR-4基板；所述傳輸/接收單元總數(shù)為奇數(shù)時，更具有一全向式傳輸/接收單元設置 于所述電路基板的前端；或所述傳輸/接收單元總數(shù)為偶數(shù)。
8、 如權利要求6所述的多重輸入輸出的天線，其特征在于，所述第二 輻射線段更提供所述第 一與第三輻射線段間的不同電流路徑以及一第 一間 隙，所述不同的電流路徑用以增加發(fā)射/接收的頻寬，所述第一間隙用于產(chǎn) 生 一 串聯(lián)電容造成一低頻以減少所述輻射線段所需的長度。
9、 如權利要求6所述的多重輸入輸出的天線，其特征在于，更包括一 第四輻射線段，垂直連接于所述第三輻射線段與一下地線，用以發(fā)射/接收 一第二方向電波及提供所述第三輻射線段與所述下地線間的一第二間隙，所 述第二方向電波垂直于所述第四輻射線段，所述第二間隙用于產(chǎn)生一下地電 容造成一低頻以減少所述輻射線段所需的長度。
10、 如權利要求6所述的多重輸入輸出的天線，其特征在于，所述第二 輻射線段的長度造成不同的電流路徑以增加發(fā)射/接收的頻寬。
11、 一種無線傳輸裝置，其特征在于，包含如權利要求6至10中任一 項的所述多重輸入輸出的天線。
12、 一種具方向性的天線，包括一第一輻射線段，具有一第一表面及一第二表面，用以發(fā)射/接收一第一方向電波，所述第一方向電波垂直于所述第一輻射線段；一第二輻射線段，具有一第三表面及一第四表面，用以發(fā)射/接收所述第一方向電波；以及一連接裝置，其是與所述第 一輻射線段的所述第二表面及所述第二輻射 線段的所述第三表面相連；其特征在于，所述第二輻射線段的長度大于所述第一輻射線段。
13、 如權利要求12所述的天線，其特征在于，更包括一饋入連接線， 與所述第一表面垂直相連，用以傳輸一饋入信號。
14、 如權利要求12所述的天線，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四表面彼此平行；或所述連接裝置為一第三輻射線段，其長度小于所述第一輻射線段，其中 所述第三輻射線段用以提供所述第 一與第二輻射線段間的不同電流路徑以 及一第一間隙，所述不同的電流路徑用以增加發(fā)射/接收的頻寬，所述第一 間隙用以產(chǎn)生一 串聯(lián)電容造成一低頻以減少所述輻射線段所需的長度。
15、 如權利要求12所述的天線，其特征在于，更包括一第四輻射線段， 垂直連接于所述第二輻射線段與一下地線，用以發(fā)射/接收一第二方向電波， 所述第二方向電波垂直于所述第四輻射線段及提供所述第二輻射線段與所 述下地線間的一第二間隙，所述笫二間隙用于產(chǎn)生一下地電容造成一低頻以 減少所述輻射線段所需的長度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無線傳輸/接收單元，其包含一饋入連接線；一第一輻射線段；一第二輻射線段；一第三輻射線段；以及一第四輻射線段，其中該第二輻射線段的長度小于該第一輻射線段，且該第一輻射線段的長度小于該第三輻射線段用以造不同的電流路徑以加寬使用頻寬。該第一、第二以及第三輻射線段為平行并排連結，用以加強發(fā)射/接收一第一方向電波的場型，該第一方向電波垂直于該三輻射線段，且在第一與第三輻射線段間形成一串聯(lián)電容；第四輻射線段則垂直連接第三輻射線段與下地線以形成一下地電容。利用此二電容的作用以縮小無線傳輸/接收單元的使用面積。利用加強方向性的場型及縮小使用面積與其它無線傳輸/接收單元達成較佳的隔離度。
文檔編號H01Q1/38GK101577370SQ20081009467
公開日2009年11月11日 申請日期2008年5月7日 優(yōu)先權日2008年5月7日
發(fā)明者楊嘉濱, 黃繼徵 申請人:達創(chuàng)科技股份有限公司