CN101752656B - 一种天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线。该天线包含基板、接地件、接地部、金属辐射件以及信号传输线。金属辐射件包含第一辐射单元、第二辐射单元以及信号馈入点，而接地部电性连接于信号馈入点与接地件之间。第一辐射单元弯折设置在基板上，其中至少部分第一辐射单元的第一辐射部、第二辐射部以及第三辐射部沿着基板的边缘设置。第二辐射单元则是设置于第一辐射单元及接地件之间。信号传输线的信号线及地线分别电性连接于信号馈入点及接地件的设置区，以将一信号源所产生的电信号用于激发金属辐射件并形成至少一高频段模态及一低频段模态。本发明的天线具有较小的尺寸及空间需求。

Description

一种天线

技术领域

本发明涉及一种天线，特别是涉及一种双频天线。

背景技术

随着科技的演进，人类在无线通信上的技术也持续进步。近年来，各种无线通信网络技术及标准不断推陈出新，使得无线传输的质与量均大幅提升。例如先前国际电气和电子工程师学会(IEEE)在802.11中所定义的Wi-Fi无线网络标准，再到近期在802.16中订定的全球互通微波存取技术(WIMAX)标准。特别以WIMAX而言，由于其传输距离已可以由以公尺计算增加到数十公里，且具有宽带的特性，已可以大幅改善前代技术的缺点。

为配合无线通信网络技术的提升，作为无线信号收发用的天线亦需要因应改良，方能配合新的技术使用。图1所示为美国专利US6861986所公开的传统双频天线。此双频天线包含有第一辐射体1及第二辐射体2，两者均连接于接地面4。信号经由馈入点3以直接馈入方式馈入，以激发第一辐射体1产生高频模态，其操作中心频率落在5.25GHz。信号直接馈入并可以激发第二辐射体2产生低频模态，其操作中心频率落在2.45GHz。此外，第二辐射体2的长度约为其操作频率的1/4波长。

由于此天线采用直接馈入方式馈入信号，低频模态的频宽约在200MHz，未能符合WIMAX的宽带需求。此外，为配合低频模态的操作频率，第二辐射体32的长度无法缩减，因此将无法因应各式电子装置小型化的需求。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种天线，使天线具有较小的尺寸及空间需求。

本发明的另一目的在于提供一种天线，可以设置于一电子装置上并可以减少该电子装置所需要的整体体积。

本发明的天线包含一基板、一接地件、一接地部、一金属辐射件以及一信号传输线，其中接地件设置于基板的一端。金属辐射件包含第一辐射单元、第二辐射单元以及信号馈入点，而接地部的一端电性连接于信号馈入点，另一端则电性连接于接地件，其中第一辐射单元的长度大于第二辐射单元的长度。第一辐射单元及第二辐射单元为金属线或具有几何形状的金属微带(Microstrip)并以印刷方式设置于第一表面上。此外，第一辐射单元包含第一辐射部、第二辐射部、第三辐射部，其中至少部分第一辐射部、第二辐射部以及第三辐射部沿着基板的边缘设置。

本发明的天线的实施例其中之一包含第一半开放区域，形成于第一辐射单元及第二辐射单元之间；换言之，第一半开放区域为实质上由第一辐射单元及第二辐射单元所围起并形成于基板的一空间。第一半开放区域具有一第一开口；在本实施例中，第一开口形成于第一表面的较长一端，但不限于此；在不同实施例中，第一半开放区域的形状及第一开口的位置亦可以随第一辐射单元及第二辐射单元设置于第一表面的方式而改变；此外，在不同实施例中，一第二半开放区域形成于第二辐射单元及接地件之间。

信号传输线包含一信号线及一地线，其中，地线电性连接于接地件，信号线电性连接信号馈入点，以将自一信号源所收到的电信号激发金属辐射件以形成至少一高频段模态及一低频段模态。高频段模态包含无线网络通信标准IEEE802.11中所制定的5GHz无线频段，低频段模态包含无线网络通信标准IEEE802.11中所制定的2.4GHz无线频段。

本发明的天线具有较小的尺寸及空间需求。

附图说明

图1为传统双频天线的示意图；

图2a所示为本发明的天线的第一实施例；

图2b为图2a所示天线的电压驻波比分布的示意图；

图3所示为本发明的天线的第二实施例；以及

图4所示为本发明的天线的第三实施例。

主要组件符号说明：

100天线                     200基板

300接地件                   441第一开口

310设置区                   450接地部

400金属辐射件               460凸出部

410第一辐射单元              500信号传输线

411第一辐射部                510信号线

412第二辐射部                520地线

413第三辐射部                600第二半开放区域

420第二辐射单元              610第二开口

430信号馈入点                620第三开口

440第一半开放区域

具体实施方式

本发明提供一种天线及其制造方法。在较佳实施例中，本发明的天线供应用于各式电子装置作为无线信号收发之用；电子装置较佳地包含膝上型计算机、桌上型计算机、移动电话、个人数字助理、电子游戏机等。其所收发的无线信号的可能应用则包含各式无线局域网络(WLAN)、全球互通微波存取技术(WIMAX)、其他无线通信方式以及其他需要使用天线的技术领域。

图2a所示为本发明的天线的第一实施例的示意图。如图2a所示，天线100包含一基板200、一接地件300、一金属辐射件400以及一信号传输线。基板200的材料较佳地为由PET等塑料材料或其他具有介电性的材质制成，例如印刷电路板(PCB)、可挠性电路板(FPC)等，此外基板200具有一第一表面及相对的一第二表面。在图2a所示的实施例中，基板200的厚度实质上大于或等于1mm；本实施例基板200的长度及宽度实质上为28mm及13mm，但不限于此；在不同实施例中，基板200的长度、宽度以及厚度亦可以根据设计或其他性能上的要求而改变。在图2a所示的实施例中，接地件300及金属辐射件400为同时设置在基板200的第一表面。在本实施例中，信号传输线的一端电性连接于一信号源并接受信号源所产生的一电信号；信号传输线的另一端电性连接于金属辐射件400，藉此以电信号激发金属辐射件400以形成至少一高频段模态及一低频段模态。在图2a所示的实施例中，高频段模态包含无线网络通信标准IEEE 802.11中所制定的5GHz无线频段，低频段模态包含无线网络通信标准IEEE 802.11中所制定的2.4GHz无线频段，但不限于此；在不同实施例中，金属辐射件400可以根据信号源的驱动而形成其他不同的频段模态。

在图2a所示的第一实施例中，金属辐射件400包含一第一辐射单元410、一第二辐射单元420以及一信号馈入点430；其中第一辐射单元410的长度大于第二辐射单元420的长度。本实施例的第一辐射单元410及第二辐射单元420为金属线或具有几何形状的金属微带并以印刷方式设置于第一表面上，但不限于此；在不同实施例中，第一辐射单元410及第二辐射单元420亦可以以蚀刻方式形成在基板200上。如图2a所示，第一辐射单元410的一端及第二辐射单元420的一端同时电性连接于信号馈入点430；之后第一辐射单元410及第二辐射单元420自信号馈入点430延伸而出。在本实施例中，第一辐射单元410及第二幅射单元420自信号馈入点430一端相对的两侧延伸而出，但不限于此；在不同实施例中，第一辐射单元410及第二幅射单元420亦可以自信号馈入点430的不同部位及不同方位延伸而出。

如图2a所示，第一辐射单元410具有一第一辐射部411、一第二辐射部412以及一第三辐射部413。第一辐射部411的一端电性连接于信号馈入点430，而另一端则是延伸至基板200的边缘并继续延伸至基板200的角落。本实施例的第二辐射部412设置在靠近基板200边缘的位置；其中第二辐射部412的一端在基板200的一角落电性连接于第一辐射部411，另一端则是在基板200的另一角落电性连接于第三辐射部413。部分第三辐射部413沿着基板200的边缘设置，其中第三辐射部413部分弯折且该弯折部分以平行于第二辐射部412的方式延伸。此外，在图2a所示的实施例中，金属辐射件400还包含一第一半开放区域440，形成于第一辐射单元410及第二辐射单元420之间；换言之，第一半开放区域440为实质上由第一辐射单元410及第二辐射单元420所围起并形成于基板200的一空间。第一半开放区域440具有一第一开口441；在本实施例中，第一开口441形成于第一表面的较长一端，但不限于此；在不同实施例中，第一半开放区域440的形状及第一开口441的位置亦可以随第一辐射单元410及第二辐射单元420设置在第一表面的方式而改变。此外，金属辐射件400进一步包含一凸出部460，自第一辐射单元410延伸而出，凸出部460用于达到金属辐射件400与上述的信号传输线之间的阻抗匹配，以提升天线100的信号传输效率及所传输无线信号的强度。本实施例的凸出部460是自第一辐射部411向第一半开放区域440延伸而出，但不限于此；在不同实施例中，凸出部460亦可以根据设计的要求自第一辐射部411向接地件300的方向延伸或自金属辐射件400的其他部分延伸而出。

如图2a所示，信号传输线500包含一信号线510及一地线520，其中信号线510电性连接于信号馈入点以将自一信号源(未绘示)所收到的电信号激发金属辐射件400；另一方面，地线520用于电性连接于接地件300，以提供金属辐射件400与接地件300相同的参考电位。本实施例的信号源为一信号产生器，但不限于此；在不同实施例中，信号源亦可以为一膝上型计算机的信号处理器或其他电子装置的信号处理器。此外，本实施例的接地件300包含一形成于接地件300一端的设置区310，供电性连接于信号传输线500的地线520。在图2a所示的实施例中，信号传输线500的信号线510及地线520自基板200较长的一侧分别连接于信号馈入点430及设置部310，但不限于此；在不同实施例中，信号传输线500亦可以依据信号馈入点430及设置部310位置的改变以不同方式及方位连接于金属辐射件400及接地件300。如图2a所示，本实施例的接地件300包含一设置部310，接地件300设置在靠近基板200的第一表面一端的位置。此外，在图2a所示的实施例中，金属辐射件400还包含一接地部450。接地部450的一端电性连接于信号馈入点430，另一端则延伸至第一表面的一端并电性连接于接地件300。

图2b所示为图2a所示天线的电压驻波比分布的示意图。如图2b所示的低频段模态位于2.4GHz附近的频率范围，其中在低频段模态中以电压驻波比＝2所达到的效果频宽实质上为2.7GHz-2.3GHz＝0.4GHz。因此本实施例的低频段模态的中心频率实质上为(2.7+2.3)/2＝2.5GHz，而低频段模态中相对应的频宽百分比为0.4/2.5＝0.16＝16％。如图2b所示，本实施例在5GHz附近的高频段模态具有多个波峰；但如以电压驻波比＝2作为标准，高频段模态实质的效果频宽大于低频段模态的效果频宽(0.4GHz)。

图3所示为本发明的天线的第二实施例。如图3所示，第一辐射单元410及第二辐射单元420是以相对的方向自信号馈入点430延伸而出。在本实施例中，第二辐射单元420自信号馈入点430延伸而出并以直线方式向基板200的边缘延伸。如图3所示，第一辐射单元410的第一辐射部411以直线方式自信号馈入点430延伸至基板200的边缘；此外，部分第一辐射部411设置在基板200的边缘。在本实施例中，第一辐射部411以保持固定宽度的方式设置在基板200上，但不限于此；在不同实施例中，第一辐射部411亦可以以不等宽的方式设置在基板200上。此外，本实施例的第二辐射部412以直线并等宽的方式设置在靠近基板200边缘的位置，其中第二辐射部412的长度小于基板200的宽度。此外，第三辐射部413的一端连接于第二辐射部412，其中部分第三辐射部413以垂直于第二辐射部412的方向延伸而出，另一部分第三辐射部413以直角方式弯折并延伸至基板200的另一端边缘。此外，在图3所示的实施例中，一第二半开放区域600形成于第二辐射单元420及接地部450之间；第二半开放区域600所包含的第二开口610形成于接地部450及第二幅射单元420端部之间。

图4所示为本发明的天线的第三实施例。在本实施例中，第一辐射单元410及第二辐射单元420分别自信号馈入点430的不同部分延伸而出，之后第一辐射单元410及第二辐射单元同时向基板200的同一边缘延伸。此外，一第二半开放区域600形成于第二辐射单元420及接地件300之间；而第二半开放区域600还包含一第三开口620，其亦形成于第二辐射单元420与接地件300的设置区310之间。

虽然前面的描述及图示已公开本发明的较佳实施例，必须了解到各种增添、许多修改和取代可能使用于本发明的较佳实施例，而不会脱离如所附权利要求书范围所界定的本发明原理的精神及范围。本领域技术人员将可以体会本发明可能使用在很多形式、结构、布置、比例、材料、元件和组件的修改。因此，本文在此所公开的实施例从所有观点应被视为用以说明本发明，而非用以限制本发明。本发明的范围应当由所附权利要求书范围所界定，并涵盖其合法等同物，并不限于先前的描述。

Claims (11)

1.一种天线，包括：

一基板，包括一第一表面；

一接地件，设置于靠近所述第一表面一端的位置上；

一金属辐射件，设置于所述第一表面，其中所述金属辐射件包括：

一信号馈入点，供接受一电信号；

一第一辐射单元，设置于所述第一表面，其中所述第一辐射单元包括：

一第一辐射部，电性连接于所述信号馈入点并部分设置于所述第一表面的边缘；

一第二辐射部，电性连接于所述第一辐射部并设置于靠近所述第一表面边缘的位置；以及

一第三辐射部，电性连接于所述第二辐射部并部分平行于所述第一辐射部，其中至少部分所述第三辐射部设置于靠近所述第一表面边缘的位置；

一第二辐射单元，设置于所述第一表面并自所述信号馈入点延伸而出，其中至少部分所述第二辐射单元设置在所述接地件及所述第一辐射单元之间；

一第一半开放区域，形成于所述第一辐射单元及所述第二辐射单元间；以及

一接地部，一端电性连接于所述信号馈入点，另一端则电性连接于所述接地件；

其中所述电信号以一直接馈入方式激发所述第一辐射单元及所述第二辐射单元，以分别形成至少一第一频段模态及一第二频段模态。

2.如权利要求1所述的天线，其中所述第一辐射单元及所述第二辐射单元的宽度不相等。

3.如权利要求1所述的天线，其中所述第三辐射部的长度相等于所述基板的宽度。

4.如权利要求1所述的天线，其中所述第一半开放区域具有一第一开口，形成于所述第一辐射单元及所述第二辐射单元之间及所述第一表面的一侧。

5.如权利要求1所述的天线，其中所述第一半开放区域具有一第一开口，形成于所述第三辐射部及所述接地部之间。

6.如权利要求1所述的天线，包括一信号传输线，其中所述信号传输线包括一信号线及一地线，所述接地件具有一设置区，供电性连接于所述地线，所述信号线电性连接于所述信号馈入点。

7.如权利要求6所述的天线，还包括一第二半开放区域，形成于所述金属辐射件及所述接地件之间。

8.如权利要求7所述的天线，其中所述第二半开放区域包括一第二开口，形成于所述设置区及所述第二辐射单元之间。

9.如权利要求7所述的天线，其中所述第二半开放区域包括一第三开口，形成于所述第二辐射单元及所述接地件之间。

10.如权利要求1所述的天线，其中所述第一辐射单元还具有一凸出部，自所述第一辐射单元的一侧延伸而出。

11.如权利要求1所述的天线，其中至少部分所述第一辐射单元及部分所述第二辐射单元在所述第一表面上互相平行。

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