CN104103889A - 天线结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本案提供一种天线结构制造方法。该方法包含下列步骤：提供一辐射部，其中该辐射部具有一呈四边形的本体及一第一边、一第二边相对于该第一边、一第三边及一第四边相对于该第三边；提供一第一延伸部，主要用于决定该天线结构的中心工作频率；以及提供一第二延伸部，主要用于决定该天线结构的工作带宽。

Description

天线结构及其制造方法

技术领域

本发明关于一种天线结构，尤指一种单一中心工作频率的单极天线结构。

背景技术

在科技发展日新月异的现今时代中，多种尺寸轻巧或型态的天线已开发出来，并应用在各种尺寸日益轻巧的手持式电子装置（例如移动电话、笔记本电脑）或无线传输装置（例如AP、无线网卡Card Bus）中。举例来说，结构轻巧、传输效能良好且可轻易地被设置在手持式电子装置内壁的平面倒F形天线（Planar Inverse-F Antenna，PIFA）或单极天线（Monopole Antenna）已存在，并被广泛地应用在多种手持式电子装置的无线传输或笔记本电脑或无线通信装置中。在传统技术中，多半将同轴缆线的内层导体层与外围导体层分别焊接于PIFA的信号馈入点与信号接地点，以将欲传输的信号经由PIFA输出。PIFA天线已存在并被广泛地应用在多种手持式电子装置的无线传输或笔记本电脑或无线通信装置中。而单极天线是最传统及最古典的天线设计之一，其结构简单、尺寸小、重量轻、成本低且具有全向性及驻波系数小等特性。然为应用于不同带宽，该天线有增加其天线带宽的需求，常见用于增加天线带宽的方式有两种，其一为天线的加载，另一为平面单极天线的应用。前者会导致天线尺寸变大及降低天线的辐射效率，后者具有较大的阻抗带宽，但其辐射方向于该带宽中变化较大且具不一致性较高，且其具有较大的天线尺寸。

因此，申请人有鉴于现有技术的缺失，发明出本案「天线结构及其制造方法」，用于改善上述缺失。

发明内容

本发明提供了一种天线结构，包含一辐射部，具一呈四边形的本体及一第一边、相对于该第一边的一第二边、一第三边及相对于该第三边的一第四边；一馈入端，邻近该第一边，且沿该第一边连接一微带线；一第一延伸部，主要用于决定该天线结构的中心工作频率，其自该第二边沿一第一方向延伸后形成一弯折并转而向一第二方向延伸，使得该第一延伸部与该第二边之间形成一第一空间，且该第一空间沿该第一方向的宽度为一第一距离；一第二延伸部，自该第三边沿该第二方向延伸，主要用于决定该天线结构的工作带宽，其中该第一延伸部与该第二延伸部沿该第一方向间的距离为一第二距离；以及一接地部，环绕该第一边的全部长度、该第四边的全部长度及至多一半该第二边的长度，该接地部不与该辐射部电性相连；其中该第一延伸部的长度大于该第二延伸部的长度，该第二距离大于该第一距离，该微带线沿第一方向深入该接地部与馈入信号连接。

本发明还提供了一种天线结构，包含一辐射部，具有一呈四边形的本体及一第一边、相对于该第一边的一第二边、邻接该第一边与该第二边的一第三边及邻接该第一边与该第二边且相对于该第三边的一第四边；一馈入端，邻近该第一边；一第一延伸部，主要用于决定该天线结构的中心工作频率，其自该第二边沿后该第二边之间形成一第一空间，其中该第一延伸部包含一连接端及一开放端，其该连接端与该第二边连接，并自该第二边沿一第一方向延伸后形成一第一转折再转向一第二方向延伸；以及一第二延伸部，自该第三边延伸，主要用于决定该天线结构的工作带宽；其中该第一延伸部沿该第二方向延伸的长度大于该第二延伸部的长度，该第一延伸部的宽度小于该第二延伸部的宽度，且该第一延伸部的宽度小于该第二边，该第二延伸部的宽度小于该第三边。

本发明还提供了一种天线结构制造方法，包含下列步骤：提供一辐射部，其中该辐射部具一呈四边形的本体及一第一边、相对于该第一边的一第二边、一第三边及相对于该第三边一第四边；提供一第一延伸部，主要用于决定该天线结构的中心工作频率，其自该第二边沿一第一方向延伸后形成一弯折并转而向一第二方向延伸，使得该第一延伸部与该第二边之间形成一第一空间；以及提供一第二延伸部，自该第三边沿该第二方向延伸，主要用于决定该天线结构的工作带宽；其中该第三边、该第一延伸部及第二延伸部之间具有一第二空间，且该第二空间大于该第一空间。

本发明还提供了一种天线结构，包含一辐射部，具一呈四边形的本体及一第一边、相对于该第一边的一第二边、一第三边及相对于该第三边的一第四边；以及一接地部，环绕该第一边的全部长度、该第四边的全部长度及至多一半该第二边的长度。

附图说明

结合以下附图以更深入的了解本发明提供的技术方案︰

图1为本发明一实施例的天线结构的正视图；

图2为本发明一实施例的天线结构的等角示意图；

图3为本发明一实施例的天线结构的详细正视图；

图4为本发明一实施例的天线结构中辐射部的正视图；

图5至图8分别为变化图3与图4中的参数D1-D4所产生的返回损失的变化图；

图9为本发明的不同实施例中天线结构的电压驻波比（VSWR）的测试结果图。

【符号说明】

10：印刷式单极天线

11：基板的介电层

20：天线结构

21：基板

22：接地部

221：接地延伸区

23：辐射部

231：第一延伸部

2311、2321：开放端

2312、2322：连接端

232：第二延伸部

233：本体

24：馈入端

25：微带线

D1-D6：距离

A1-A2：角度

S1-S4:本体的边

26、28：空间

27：槽孔

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明将可由以下的实施例说明而得到充分了解，使本领域技术人员可以据以完成，然本案的实施并非可由下列实施例而被限制其实施型态。

本发明的目的是提供一种天线结构及其制造方法，其中内建式单极天线适用于无线传输装置的电子装置上，如笔记本电脑、个人数字助理（PDA）及手机等产品中，并可依产品的需求做轻易的调整与修正以达到适合的应用。所举的实施例可应用于工作频段在WiFi802.11b/g/n（2.40～2.50GHz）的系统频带需求；亦可应用于长期演进（Long Term Evolution，LTE）工作频段，如：LTE-Band7（2500～2690MHz）、LTE-Band40（2300～2400MHz）、LTE-Band38（2570～2620MHz）的系统频段需求；亦可应用于无线通信装置中，如笔记本电脑或移动电话或AP或包含WiFi的TV或DVD中等等；亦可应用于LTE频段的2300MHz～2700MHz的系统，或可稍作频段调整而应用在其它工作频段的无线通信系统。

请参阅图1、图2、图3和图4，分别为本发明的一实施例的天线结构20的正视图、等角示意图和详细正视图。如图1、图2所示，本发明将一体成形的一印刷式单极天线10设置于一基板21的一介电层11上。如图3所示，该天线结构20具有一单一带宽下的单一中心工作频率，并包含一基板21、一辐射部23、一馈入端24、一微带线25、及一具有一接地延伸区221的接地部22，其中该辐射部23包含一第一延伸部231、一第二延伸部232及一本体233。如图4所示，该辐射部还具有第一空间26及第一槽孔27。

该第一延伸部231具有一连接端2312及一开放端2311。该第二延伸部232具有一连接端2322及一开放端2321。该本体233呈四边形，并具有一第一边S1、相对于该第一边S1的一第二边S2、一第三边S3及相对于该第三边S3的一第四边S4。

该第一延伸部231由该连接端2312连接该本体233的该第二边S2并从该第4边S4方向延伸出，该开放端2311沿一第一方向延伸，经过一转折处后，该开放端2311转向沿一第二方向延伸，使得该第一延伸部231与该本体233之间形成该第一空间26。该第二延伸部232由该连接端2322连接该本体233的该第三边S3并从该第三边S3沿一第二方向延伸出，且约略与该第一延伸部231平行。该第一延伸部231用于决定该天线结构的中心工作频率，该第二延伸部用以决定该天线结构的工作带宽。

该第一延伸部231与该第二延伸部232之间具有一第一距离D5，而该第一延伸部231与该本体233之间亦具有一第二距离D6，其中D6小于D5。

该第一延伸部231至少具有两转折处，其中该本体233与该连接端2312之间具有该转折处，其转折角度A2为90度，而近该开放端2311的该第一延伸部231具有另一转折处，其转折角度A1大于90度。

该第一延伸部231的宽度小于该第二延伸部232的宽度，且该第一延伸部231的宽度及该第二延伸部232的宽度皆小于该本体233的宽度。

该第一延伸部231的长度D1大于该第二延伸部232的长度D2，根据本案的一实施例，该第一延伸部231的长度D1为该第二延伸部232的长度D2的至少三倍。

该馈入端24连接于该第一边S1，用于馈入信号，且沿该第一边连接一微带线25，且该微带线25沿第一方向深入该接地部22与馈入信号连接，其中该微带线25的一端则可任意延伸。

该接地部22具有一接地延伸区221，且该接地部22包围该本体的该第一边S1、该第四边S4及该第二边S2的一部份。

该接地延伸区221具有一长度D3及一宽度D4，其中该长度D3与该宽度D4的变化对应于该辐射部23的该第一槽孔27的变化，而该接地延伸区221的尺寸（长宽比）用于调整该天线结构20的阻抗匹配，使该天线结构20的电压驻波比（VAWR）可以达到业界规范及要求。

该第一空间26的设计是用于在不增加整体尺寸的情况下，来增加该第一延伸部231的长度以得到所欲使用的中心频率，该第一槽孔27的尺寸则相对应于该接地延伸区221的尺寸，其中该接地延伸区用于调整该天线的阻抗匹配。

根据本案的一实施例，该接地延伸区221的长宽比为4毫米/2毫米。

请参照图5，为变化图3和图4的参数D1所产生的返回损失的变化图。其中D1为该第一延伸部231的长度。第3图（a）的纵轴为返回损失（单位：dB）、而横轴为频率（单位：GHz），观察返回损失为-10dB时的中心工作频率变化，可知随着长度D1缩短，中心工作频率向右（高频）移动。该趋势显示出该第一延伸部231的长度D1决定该天线结构20的中心工作频率。

请参照图6，为变化图3和图4的参数D2所产生的返回损失的变化图。其中D2为该第二延伸部232的长度D2。第3图（b）的纵轴为返回损失（单位：dB）、而横轴为频率（单位：GHz），观察返回损失为-10dB时的中心工作频率变化，可知中心工作频率不随D2变化而变化，但随着长度D2的缩短而增加工作带宽。该趋势显示出该第二延伸部232的长度D2决定该天线结构20的工作带宽。

请参照图7，为变化图3和图4的参数D3所产生的返回损失的变化图。为固定该接地延伸区221的宽度D4，变化其长度D3所产生的返回损失的变化图。图7的纵轴为返回损失（单位：dB）、而横轴为频率（单位：GHz），观察返回损失为-10dB时的中心工作频率变化，可知中心工作频率不随D3变化而有明显的变化，但随着长度D3的缩短，点a-b与线A所形成的面积越小，亦即该曲线越趋向线A，这表示该天线结构20的阻抗匹配越差。

请参照图8，为变化图3和图4的参数D4所产生的返回损失的变化图。为固定该接地延伸区221的长度D3，变化其宽度D4所产生的返回损失的变化图。图3的纵轴为返回损失（单位：dB）、而横轴为频率（单位：GHz），观察返回损失为-10dB时的中心工作频率变化，可知中心工作频率不随D4变化而有明显的变化，但随着宽度D4的缩短，点a-b与线A所形的面积越小，亦即该曲线越趋向线A，这表示该天线结构20的阻抗匹配越差。由图7与图8可知，该接地延伸区221的最佳长宽比为4毫米/2毫米。

请参照图9，为本发明的不同实施例中的天线结构的电压驻波比（VSWR）的测试结果图。图9的纵轴为VSWR（单位：dB）、而横轴为频率（单位：GHz），观察该图可知在VSWR为2以下的实施例一的带宽为2.32-2.8GHz，而实施例二的带宽为2.27-2.85GHz。由图9可知，频带为480MHz的实施例一可完全覆盖带宽为IEEE802.11bg的无线通信，而频带为580MHz的实施例二则可完全覆盖带宽为LTE（2300-2700MHz）的无线通信。同样的实施例亦作了反射损失图（未显示），并得到相同的结果。因此，本发明可达到变化工作带宽的目的。

根据本案的一实施例，该本体233、该第一延伸部231及该第二延伸部232为一共平面，且该第一及第二延伸部均在该第四边S4的同一侧且延伸方向相互平行；以及该第一及第二延伸部之间具有一第二空间28。

根据本案的一实施例，该第一延伸部231与该本体233之间具有一第一空间26，且该第二空间28小于该第一空间26。

根据本案的一实施例，该第二延伸部232的下缘与该第一边S1切齐。

根据本案的一实施例，该天线结构＝配置于一基板21上，该基板21为一印刷电路板包含一第一侧面与一第二侧面，该第一侧面中的一区域包含该天线结构20，除了对应于该区域的该第二侧面不具有一接地金属面外，该第二侧面的其余区域至少包含该接地金属面或一无金属面。

根据本案的一实施例，该接地部23环绕该第一边S1的全部长度、该第四边S4的全部长度及至多一半该第二边S2的长度且该接地部22不与该辐射部23电性相连。

根据本案所述的实施例本发明可达成一种容易调整频带而达到系统应用的印刷式单一中心工作频率单极天线。其可透过特殊补块来调整频带宽度（如本案一实施例中的第二延伸部232），如应用在某些系统带宽不足时，则可利用此补块来增加带宽；亦其可透过特殊补块来调整使用频带，如使用在WiFi802.11b/g（2.40～2.50GHz）的系统频带需求，或是应用于工作LTE频段，如：LTE-Band7（2500～2690MHz）、LTE-Band40（2300～2400MHz）、LTE-Band38（2570～2620MHz）。一般单极天线不用有如平面倒F天线（PlanarInverted F Antenna，PIFA）另外的接地端，所以具有比PIFA天线尺寸的特性，而本案所使用的该接地部不与该辐射部电性相连，则该辐射部所产生的辐射不会被接地部相关连的元件直接影响。且本案所利用的天线信号馈入方式直接在印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）上以50Ω方式来馈入，免除使用电缆馈入的成本，以及免除立体天线所需负担的模具费及组装成本。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的全部或部分步骤可以使用计算机程序流程来实现，所述计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在相应的硬件平台上（如系统、设备、装置、器件等）执行，在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用集成电路来实现，这些步骤可以被分别制作成一个个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元可以采用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，也可以分布在多个计算装置所组成的网络上。

上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的计算机可读取存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种天线结构，包含

一辐射部，具有一呈四边形的本体及一第一边、一相对于该第一边的第二边、一第三边及相对于该第三边的一第四边；

一馈入端，邻近该第一边，且沿该第一边连接一微带线；

一第一延伸部，用于决定该天线结构的中心工作频率，其自该第二边沿一第一方向延伸后形成一弯折并转而向一第二方向延伸，使得该第一延伸部与该第二边之间形成一第一空间，且该第一空间沿该第一方向的宽度为一第一距离；

一第二延伸部，自该第三边沿该第二方向延伸，用于决定该天线结构的工作带宽，其中该第一延伸部与该第二延伸部沿该第一方向间的距离为一第二距离；以及

一接地部，环绕该第一边的全部长度、该第四边的全部长度及该第二边的至多一半的长度，该接地部不与该辐射部电性相连；

其中该第一延伸部的长度大于该第二延伸部的长度，该第二距离大于该第一距离，该微带线沿第一方向深入该接地部与馈入信号连接。

2.一种天线结构，包含：

一辐射部，具一呈四边形的本体及一第一边、相对于该第一边的一第二边、邻接该第一边与该第二边的一第三边以及邻接该第一边与该第二边且相对于该第三边的一第四边；

一馈入端，邻近该第一边；

一第一延伸部，用于决定该天线结构的中心工作频率，其自该第二边延伸后与该第二边之间形成一第一空间，其中该第一延伸部包含一连接端及一开放端，该连接端与该第二边连接，并自该第二边沿一第一方向延伸后形成一第一转折再转向一第二方向延伸；以及

一第二延伸部，自该第三边延伸，用于决定该天线结构的工作带宽；其中该第一延伸部沿该第二方向延伸的长度大于该第二延伸部的长度，该第一延伸部的宽度小于该第二延伸部的宽度，且该第一延伸部的宽度小于该第二边，该第二延伸部的宽度小于该第三边。

3.如权利要求2所述的天线结构，其中:

该第一延伸部包含一连接端及一开放端，其该连接端与该第二边连接，并自该第二边沿一第一方向延伸后形成一第一转折再转向一第二方向延伸，其中该第一延伸部沿该第二方向往该开放端延伸，并于近该开放端形成一第二弯折，该第二弯折的内角大于90度；

该第二延伸部自该第三边沿该第二方向延伸出，且平行于该第一延伸部；以及

该本体、该第一延伸部及该第二延伸部共平面。

4.如权利要求3所述的天线结构，其中该第三边、该第一延伸部及第二延伸部间具有一第二空间，且该第二空间大于该第一空间。

5.如权利要求2所述的天线结构，其中该第二延伸部的下缘与该第一边切齐。

6.如权利要求2所述的天线结构，该天线结构为一单极结构，其中该第二延伸部的长度决定该天线结构的工作带宽。

7.一种天线结构制造方法，包含下列步骤：

提供一辐射部，其中该辐射部具一呈四边形的本体及一第一边、相对于该第一边的一第二边、一第三边及相对于该第三边的一第四边；

提供一第一延伸部，用于决定该天线结构的中心工作频率，其自该第二边沿一第一方向延伸后形成一弯折并转而向一第二方向延伸，使得该第一延伸部与该第二边之间形成一第一空间；以及

提供一第二延伸部，自该第三边沿该第二方向延伸，用于决定该天线结构的工作带宽；其中该三边、该第一延伸部及第二延伸部之间具有一第二空间，且该第二空间大于该第一空间。

8.一种天线结构，包含：

一辐射部，具一呈四边形的本体及一第一边、相对于该第一边的一第二边、一第三边及相对于该第三边的一第四边；以及

一接地部，环绕该第一边的全部长度、该第四边的全部长度及该第二边至多一半的长度。

9.如权利要求8所述的天线结构，其中:

该辐射部包含一第一延伸部及一第二延伸部，该第一延伸部与该第一边、该第二边一体成型并共平面，该第二延伸部与该第三边、该第四边一体成形并共平面；

该天线结构还包含一馈入端，连接于该第一边且其连接方向垂直于该第一边，用于输入一信号；以及

该接地部包含一接地延伸区位于该第二边方向，该接地延伸区的长宽比用于调整该天线结构的阻抗匹配。

10.如权利要求9所述的天线结构，其中:

该接地延伸区的尺寸对应于该辐射部的一第一槽孔。

11.如权利要求9所述的天线结构，其中：

该天线结构配置于一基板上，该基板为一印刷电路板，包含一第一侧面与一第二侧面；

该第一侧面中的一区域包含该天线结构；以及

除了对应于该区域的该第二侧面不具有一接地金属面外，该第二侧面的其余区域至少包含该接地金属面或一无金属面。