CN101685906A

CN101685906A - 无线广域网络的印刷电路天线

Info

Publication number: CN101685906A
Application number: CN200810211498A
Authority: CN
Inventors: 赖明佑; 张伟圣
Original assignee: Asustek Computer Inc
Current assignee: Asustek Computer Inc
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-03-31

Abstract

本发明是有关于一种无线广域网络的印刷电路天线，是利用三条单极天线构成，信号由馈入单极天线馈入，使其可以操作于概略2000MHz的频宽，而第一、第二辐射单极天线通过电磁耦合的方式，受到馈入单极天线的激发，而分别操作于880－960MHz以及1700MHz的频宽，藉以取代已知利用平面倒F型天线所衍生出的立体结构，而可克服组装空间的限制。

Description

无线广域网络的印刷电路天线

技术领域

本发明有关于一种无线广域网络的印刷电路天线，特别是一种利用三个单极天线设于同一平面的无线广域网络的印刷电路天线。

背景技术

无线广域网络(Wireless Wide Area Network，WWAN)是指传输范围可跨越国家或不同城市之间的无线网络，由于范围广大，通常都需由特殊的服务提供者以架设及维护整个网络，一般人只是单纯以终端连线装置以使用无线广域网络。譬如目前一般移动电话使用的全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications，GSM)就是属于无线广域网络的一种，因此，藉由通过GSM运营商的连线，而可提供高速的资料传输速率，能够支持广泛的资料服务，包括快速的因特网存取、大型档案下载、以及串流音讯与视讯。

因此，目前各种的可携式电子装置无不广泛的设置有支持无线广域网络的天线系统，一般来说，目前最常见的皆为以平面倒F型天线(PlanarInverted-F Antenna)为基础的各种变化，然而，为了达到更佳的传输效率，其结构变化多朝向立体结构的微调，制作上比较复杂。同时，一般天线高度通常介于3～5厘米之间，对于日益小型化的电子装置来说，往往会使得外型设计相当受限，尤其是对于小尺寸的笔记本电脑情况更是加剧。

由此可见，上述现有的无线广域网络的天线在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的无线广域网络的印刷电路天线，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的无线广域网络的天线存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的无线广域网络的印刷电路天线，能够改进一般现有的无线广域网络的天线，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的无线广域网络的天线存在的缺陷，而提供一种新型的无线广域网络的印刷电路天线，所要解决的技术问题是使其利用三条设置于印刷电路板上的单极天线，分别作馈入与辐射之用，且乃是利用不接触的电磁耦合方式，使其激发辐射信号，不仅效能大幅度改善，同时亦可解决已知利用立体结构的平面倒F型天线所产生空间利用性太差的缺失，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种无线广域网络的印刷电路天线，用以操作于第一频宽与第二频宽，且上述第二频宽高于上述第一频宽，上述印刷电路天线包含：印刷电路板，具有相对的第一表面与第二表面；馈入单极天线，设于上述第一表面，以接收信号源；第一辐射单极天线，布设于上述第一表面，连接于接地端且不与上述馈入单极天线连接，上述第一辐射单极天线的线长对应于上述第一频宽，而以电磁耦合的方式受上述馈入单极天线激发而操作于上述第一频宽；以及第二辐射单极天线，布设于上述第一表面，连接于另一接地端且不与上述馈入单极天线以及上述第一辐射单极天线连接，上述第二辐射单极天线的线长对应于上述第二频宽，而以电磁耦合的方式受上述馈入单极天线激发而操作于上述第二频宽。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的无线广域网络的印刷电路天线，其中上述馈入单极天线包含有相连的馈入导线与耦合导线。

前述的无线广域网络的印刷电路天线，其中上述耦合导线的线宽小于上述第一辐射单极天线与上述第二辐射单极天线的线宽。

前述的无线广域网络的印刷电路天线，其中上述耦合导线的线长小于上述第一辐射单极天线与上述第二辐射单极天线的线长。

前述的无线广域网络的印刷电路天线，其中上述耦合导线可辐射操作于第三频宽，上述第三频宽高于上述第一、第二频宽。

前述的无线广域网络的印刷电路天线，其中上述第三频宽为1950-2050MHz。

前述的无线广域网络的印刷电路天线，其中上述第一辐射单极天线的线宽大于上述第二辐射单极天线的线宽。

前述的无线广域网络的印刷电路天线，其中上述第一辐射单极天线的线长大于上述第二辐射单极天线的线长。

前述的无线广域网络的印刷电路天线，其中上述第一辐射单极天线的线长为上述第一频宽的四分之一波长。

前述的无线广域网络的印刷电路天线，其中上述第二辐射单极天线的线长为上述第二频宽的四分之一波长。

前述的无线广域网络的印刷电路天线，其中上述第一辐射单极天线操作于880-960MHz。

前述的无线广域网络的印刷电路天线，其中上述二辐射单极天线操作于1650-1750MHz。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种无线广域网络的印刷电路天线，包含印刷电路板、馈入单极天线、第一辐射单极天线以及第二辐射单极天线，印刷电路板具有相对的第一表面与第二表面，馈入单极天线、第一辐射单极天线与第二辐射单极天线设置于同一表面上，且第一辐射单极天线、第二辐射单极天线与馈入单极天线皆不相接。馈入单极天线接收信号源，然后以电磁耦合的方式，使第一辐射单极天线与第二辐射单极天线激发，而分别操作于第一频宽以及较低的第二频宽。

另一方面，馈入单极天线亦可操作于更高的第三频宽，且馈入单极天线的线长小于第二辐射单极天线、而第二辐射单极天线的线长小于第一辐射单极天线；较佳者，第一辐射单极天线操作于880-960MHz、而第二辐射单极天线操作于概略1700MHz、馈入单极天线操作于概略2000MHz，使得整体印刷电路天线的工作频宽为880-960MHz以及1710-2170MHz。

借由上述技术方案，本发明无线广域网络的印刷电路天线至少具有下列优点及有益效果：

本发明利用三条设置于印刷电路板上的单极天线，分别作馈入与辐射之用，且乃是利用不接触的电磁耦合方式，使其激发辐射信号，不仅效能大幅度改善，同时亦可解决已知利用立体结构的平面倒F型天线所产生空间利用性太差的缺失。

综上所述，本发明一种无线广域网络的印刷电路天线，是利用三条单极天线构成，信号由馈入单极天线馈入，使其可以操作于概略2000MHz的频宽，而第一、第二辐射单极天线通过电磁耦合的方式，受到馈入单极天线的激发，而分别操作于880-960MHz以及1700MHz的频宽，藉以取代已知利用平面倒F型天线所衍生出的立体结构，而可克服组装空间的限制。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较大改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的无线广域网络的天线具有增进的突出功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1A、1B为本发明无线广域网络的印刷电路天线的示意图。

图2为本发明无线广域网络的印刷电路天线的另一实施例的示意图。

图3为本发明无线广域网络的印刷电路天线的反射系数模拟示意图。

图4A、4B为本发明免无线广域网络的印刷电路天线的调校后反射系数量测示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的无线广域网络的印刷电路天线其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

根据本发明所揭露的无线广域网络的印刷电路天线，请参阅图1A、1B所示，其为本发明无线广域网络的印刷电路天线的示意图。

根据本发明所揭露的无线广域网络的印刷电路天线包含有印刷电路板10、馈入单极天线20、第一辐射单极天线30以及第二辐射单极天线40，印刷电路板10包含有相对的第一表面11(见图1A)与第二表面12(见图1B)，换句话说，也就是印刷电路板10供布线的二侧表面。

馈入单极天线20、第一辐射单极天线30以及第二辐射单极天线40皆设置于印刷电路板10的同一侧的表面，如图中所示，馈入单极天线20、第一辐射单极天线30以及第二辐射单极天线40皆设置于印刷电路板10的第一表面11，且馈入单极天线20、第一辐射单极天线30以及第二辐射单极天线40两两都并未连接在一起。

馈入单极天线20为布植于印刷电路板10的第一表面11的导体线路(conductive trace)，且包含有相连的馈入导线21以及耦合导线22，馈入导线21用以接收信号源，一般来说，乃是利用同轴电缆(图中未示)焊接于馈入导线21，而可将信号传入，因此，馈入导线21的线长不需要太长，仅需足够供同轴电缆连接即可。耦合导线22用以与第一辐射单极天线30、第二辐射单极天线40产生电磁耦合的方式，以激发第一辐射单极天线30以及第二辐射单极天线40辐射信号，因此，耦合导线22概略为细长型，线长大于馈入导线21，但线宽低于馈入导线21。

第一辐射单极天线30为布植于印刷电路板10的第一表面11的导体线路(conductive trace)，包含有前段31、后段32，前段31的线宽低于后段32，且第一辐射单极天线30的前段31较靠近于馈入单极天线20的耦合导线22，以获得较佳的电磁耦合效果。整体来说，为使印刷电路板10体积缩小，第一辐射单极天线30设置于印刷电路板10的第一表面11的左侧、左上侧，而可达到一定的线长，并可使印刷电路板10长度不需要过长；而第一辐射单极天线30的线长大致上等于其所操作的第一频宽的四分之一波长。

第二辐射单极天线40为布植于印刷电路板10的第一表面11的导体线路(conductive trace)，同样的，为使印刷电路板10体积缩小，第二辐射单极天线40设置于印刷电路板10的第一表面11的右侧、右上侧，而可达到一定的线长，并可使印刷电路板10长度不需要过长；而第二辐射单极天线40的线长大致上等于其所操作的第二频宽的四分之一波长。

请参阅图2所示，其为本发明无线广域网络的印刷电路天线的另一实施例的示意图。

实际应用于电子装置时，第一辐射单极天线30以及第二辐射单极天线40需要接地才能予以辐射信号，因此，第一辐射单极天线30以及第二辐射单极天线40分别连接于第一铜箔51以及第二铜箔52，藉由第一铜箔51以及第二铜箔52不仅可以提供焊接于电子装置(图中未示)，同时连接于电子装置的接地层，而可使第一辐射单极天线30以及第二辐射单极天线40接地。

另一方面，馈入单极天线20的耦合导线22亦可作为辐射第三频宽信号之用，藉以达到足够频宽的目的。举例来说，藉由电磁耦合作用，使第一辐射单极天线30操作于880-960MHz的频宽，而第二辐射单极天线40操作于1650-1750MHz频宽，且最佳者为1700MHz，配合馈入单极天线20的耦合导线22操作于1950-2050MHz的频宽，且最佳者2000MHz，而可使得整体印刷电路天线的工作频宽为880-960MHz以及1710-2170MHz。

请同时参阅图3所示，其为本发明无线广域网络的印刷电路天线的反射系数模拟示意图。

根据上述图2的印刷电路天线的结构来加以模拟，由图中可以看出具有高频(1710-2170MHz)与低频(880-960MHz)二个工作频宽，换句话说，藉由第一辐射单极天线30提供低频的工作频宽，而第二辐射单极天线40与馈入单极天线20提供高频的工作频宽，因此，第三频宽高于第二频宽，而第二频宽又高于第一频宽；根据单极天线的基本原理，其线长概略等于四分之一波长，因此，馈入单极天线20的耦合导线22的线长短于第二辐射单极天线40的线长，然后，第二辐射单极天线40的线长又短于第一辐射单极天线30的线长。

另一方面，由上述模拟图来看，可以看出在高频的工作频宽下，效能并不好，因此，藉由细部的调校，请参阅图4A、4B所示，为本发明无线广域网络的印刷电路天线的调校后反射系数量测示意图。

藉由调整馈入单极天线20、第一辐射单极天线30以及第二辐射单极天线40的各种相关数据、条件，譬如使馈入单极天线20的耦合导线22的线宽小于第二辐射单极天线40，而第二辐射单极天线40的线宽又小于第一辐射单极天线30的线宽；甚至可以调整耦合导线22的线宽为第二辐射单极天线40的线宽的一半、第一辐射单极天线30的前段31为第二辐射单极天线40线宽的二倍，而第一辐射单极天线30的后段32为三倍以上，或是其它各导线之间的关系、距离等，而可获得较佳的反射系数。

实际上量测数据与已知立体结构的平面倒F型天线的三种常见型态的辐射效率比较表如下：

表一

可以明显看出，本发明所揭露的印刷电路天线的效率明显优于已知采用立体结构的平面倒F型天线。

因此，本发明所揭露的无线广域网络的印刷电路天线，利用三条设置于印刷电路板上的单极天线，分别作馈入与辐射之用，且乃是利用不接触的电磁耦合方式，使其激发辐射信号，不仅效能大幅度改善，同时亦可解决已知利用立体结构的平面倒F型天线所产生空间利用性太差的缺失。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种无线广域网络的印刷电路天线，其特征在于：用以操作于第一频宽与第二频宽，且上述第二频宽高于上述第一频宽，上述印刷电路天线包含：

印刷电路板，具有相对的第一表面与第二表面；

馈入单极天线，设于上述第一表面，以接收信号源；

第一辐射单极天线，布设于上述第一表面，连接于接地端且不与上述馈入单极天线连接，上述第一辐射单极天线的线长对应于上述第一频宽，而以电磁耦合的方式受上述馈入单极天线激发而操作于上述第一频宽；以及

第二辐射单极天线，布设于上述第一表面，连接于另一接地端且不与上述馈入单极天线以及上述第一辐射单极天线连接，上述第二辐射单极天线的线长对应于上述第二频宽，而以电磁耦合的方式受上述馈入单极天线激发而操作于上述第二频宽。

2.根据权利要求1所述的无线广域网络的印刷电路天线，其特征在于其中上述馈入单极天线包含有相连的馈入导线与耦合导线。

3.根据权利要求2所述的无线广域网络的印刷电路天线，其特征在于其中上述耦合导线的线宽小于上述第一辐射单极天线与上述第二辐射单极天线的线宽。

4.根据权利要求2所述的无线广域网络的印刷电路天线，其特征在于其中上述耦合导线的线长小于上述第一辐射单极天线与上述第二辐射单极天线的线长。

5.根据权利要求2所述的无线广域网络的印刷电路天线，其特征在于其中上述耦合导线可辐射操作于第三频宽，上述第三频宽高于上述第一、第二频宽。

6.根据权利要求5所述的无线广域网络的印刷电路天线，其特征在于其中上述第三频宽为1950-2050MHz。

7.根据权利要求1所述的无线广域网络的印刷电路天线，其特征在于其中上述第一辐射单极天线的线宽大于上述第二辐射单极天线的线宽。

8.根据权利要求1所述的无线广域网络的印刷电路天线，其特征在于其中上述第一辐射单极天线的线长大于上述第二辐射单极天线的线长。

9.根据权利要求1所述的无线广域网络的印刷电路天线，其特征在于其中上述第一辐射单极天线的线长为上述第一频宽的四分之一波长。

10.根据权利要求1所述的无线广域网络的印刷电路天线，其特征在于其中上述第二辐射单极天线的线长为上述第二频宽的四分之一波长。

11.根据权利要求1所述的无线广域网络的印刷电路天线，其特征在于其中上述第一辐射单极天线操作于880-960MHz。

12.根据权利要求1所述的无线广域网络的印刷电路天线，其特征在于其中上述二辐射单极天线操作于1650-1750MHz。