CN1159805C - 无线通讯的天线 - Google Patents

Abstract

一种无线通讯的天线，包括有：第一天线，具有一供电接脚并连接在一电路板上；第二天线，具有一供电接脚并连接在所述电路板上；以及一匹配电路，是设在该电路板上且具有一前微带线及一传输线，该传输线具有第一端和第二端，该第一端是结合于前微带线并与前微带线形成汇流点，该前微带线在该汇流点的两端设有第一馈入点和第二馈入点以分别连接第一、第二天线的供电接脚，其能同时在水平与垂直方向产生全向性的辐射场型。

Description

无线通讯的天线

技术领域

本发明涉及一种天线，尤其是涉及一种无线通讯的天线。

背景技术

区域网络(Local Area Network，LAN)是指在一定的区域内(如一栋建筑物)，由一群组的电脑所组成的网路，其可以是由至少两台或更多台安装有工作站的电脑所组成，并以电缆或是以无线通讯的方式相连接，以使该区域网络内部的电脑，彼此之间能够进行数据共享与数据传输。

目前大部分的区域网络的电脑彼此之间都是利用电缆(Cable)做为数据传输的连接线，但是以电缆连接所形成的区域网络具有下列的缺点：a.网络架设完成之后，位于客户端(Client)的电脑，若要将其位置变更则非常不容易，而且又耗时费钱；b.所形成的区域网络，若客户端随时有电脑要加入或移出，则必须随时增加或移除电缆以进行连接，这些步骤对于使用者而言都是非常麻烦的；c.以电缆做为电脑群组间数据传输的连接，会影响建筑物内部的美观，并且在空间的安排上也较不具有弹性。

鉴于以电缆做为区域网络内部电脑群组之间的连接线，对于使用者而言将会造成如上所述的不便，因此，目前通讯业界莫不致力于无线网络(wireless LAN)技术的研发，并试图以无线通讯方式取代以电缆进行数据传输，目前世界上有许多无线通讯大厂，例如IBM、Ericsson MobileCommunications，Nokia，Toshiba and Intel Corp.为了短距离(约150公尺之内)的无线通讯技术而订定了蓝牙(Bluetooth)通讯协定，其主要目的在于使无线通讯有一国际化的标准，并促成移动电话或区域网络之间在进行数据传输通讯时没有阻碍。

目前，无线区域网络，其传输的方式是在群组的电脑中装设无线网络(wireless LAN)装置，并利用这些无线网络装置使电脑彼此间可以进行数据共享与数据传输。

参阅图1所示，其是无线网络装置的电路方块图，其包括一天线10、一射频(RF)处理元件12以及一数位讯号处理元件(CODEC)14，其中，该射频处理元件12内部的元件主要包括一低杂讯放大器(LNA)121、一功率放大器(PA)123、一混波器(mixer)125。当该无线网络装置在接收外界讯号时，是以天线10做为讯号接收端接收讯号，并经过低杂讯放大器121的滤波和混波器125的降频，再传送至数位讯号处理元件14进行解码；反之，当该无线网络装置在传送数据时，是先以数位讯号处理元件14进行编码，并经过混波器125的升频和功率放大器123的强波，再以天线10做为发射端将讯号传送。

而无线网络装置在传送或接收讯号的过程中，最关键地也是最重要的零组件就为天线(antenna)，天线的好坏与通讯的质量、通讯的范围和传输的速度有着密切的关系，由于在区域网络中，客户端(Client)的电脑在位置的安排上通常并不固定，尤其是笔记型电脑(notebook)的使用者更是随时可能加入或移除区域网络，或者在区域网络中任意移动其位置，因此，对于无线网络装置而言，其对于天线的要求通常是以不具有方向接收特性为最佳，而且是要能够传送或接收来自四面八方的数据讯号，而满足这样要求的天线其幅射场型(radiation pattern)就必须各方向均符合全方向性的功能要求。

参阅图2所示，其是习知技术的无线网络装置的示意图，目前市面上所见到的无线网络装置2，其所使用的天线大部分均为棒状天线22，对于一个棒状天线22而言，其若要在水平方向产生全向性(omni-directional)的幅射场型，该棒状天线22就必须垂直于某一水平面之上，但如此一来，该棒状天线22在垂直方向所产生的幅射场型其全向性就会相对变差；反之，其若要在垂直方向产生全向性(Omni-directional)的幅射场型，该棒状天线22就必须与某一水平面平行，但如此一来，该棒状天线22在水平方向所产生的幅射场型其全向性就会相对变差。

即对于一个棒状天线而言，其很难在水平方向或垂直方向都同时满足全向性的幅射场型的要求，但是对于无线区域网络而言，其内部的天线无论在传送或是接收，位于传送端的天线与位于接收端的天线，其幅射场型都必须相同才能有较佳的传送或接收效果，而习知技术的无线网络装置所使用的棒状天线却无法同时在水平以及垂直方向提供全向性的幅射场型，因此在无线区域网络之中，若是位于传送端的无线网络卡的棒状天线，其幅射场型与接收端的无线网络装置棒状天线的幅射场型不同，其原因可能是因为摆设位置不同或是不小心被移动而造成幅射场型改变，由此而会大大地影响整个无线区域网络内部的数据传输。

除了上述缺点之外，习知技术的无线网络装置所使用的棒状天线还具有下列缺点：

a.习知技术的无线网络装置，其所使用的棒状天线是设于外部，而由于棒状天线的传输质量与天线的长度和高度有关，但是棒状天线的长度与高度的增加又与一般消费者所希望产品能够达到轻薄短小的要求相违背，因此习知技术不仅造成了消费者使用上的不便，其产品在市场上也较不具有竞争力。

b.对于无线网络装置的制造商而言，习知技术所使用的棒状天线大部分都是委托外面的天线厂商代为制造，从下订单、制造到完成，不但手续繁琐、成本高而且货源供应受制于别人，增加了出货的风险。

c.习知技术的棒状天线通常只能在一特定方向获得全向性的幅射场型，但是却在另一方向产生较差的幅射场型，其对于数据的传送与接收都会有很大的影响，造成质量无法提高。

本发明的目的在于提供一种无线通讯的天线，其可以同时在水平与垂直方向产生全向性的幅射场型，提高天线传送或接收讯号的质量；并且结构简单，生产、制造容易，还可容纳于无线网络卡的内部而使消费者使用方便。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种无线通讯的天线，其特征在于：包括有：

第一天线，为一金属薄板且具有一供电接脚，该供电接脚与该金属薄板呈垂直状且连接在一电路板上；

第二天线，为一金属薄板且具有一供电接脚，该供电接脚与该金属薄板呈垂直状且连接在所述电路板上，以及

一匹配电路，是设在该电路板上且包括一前微带线及一传输线，该传输线具有第一端和第二端，该第一端结合于前微带线并与前微带线形成汇流点，该前微带线在该汇流点的两端设有第一馈入点和第二馈入点，该第一馈入点、第二馈入点是分别连接第一、第二天线的供电接脚：

所述第一及第二天线的金属簿板形状互补并由此组成一环状。

所述的无线通讯的天线，其特征在于：该第一及第二天线均具有一接地接脚以连接到该电路板的地线，且该第一及第二天线的侧面呈倒F形状。

所述的无线通讯的天线，其特征在于：该第一、第二天线的金属薄板呈L形，且该L形金属薄片是围成一环状矩形机构。

所述的无线通讯的天线，其特征在于：该匹配电路传输线与前微带线形成的汇流点呈一T字形状。

所述的无线通讯的天线，其特征在于：该匹配电路与该第一及第二天线形成使讯号在传送或接收时功率获得转移的阻抗匹配。

所述的无线通讯的天线，其特征在于：该匹配电路的前微带线的阻抗值为50欧姆。

所述的无线通讯的天线，其特征在于：该匹配电路的传输线为一转换器，该转换器与前微带线在汇流点是形成50欧姆的阻抗匹配而使前微带线讯号完全馈入传输线。

所述的无线通讯的天线，其特征在于：该传输线设有一可对传输线上的讯号进行微调减少功率流失的分路。

所述的无线通讯的天线，其特征在于：该阻抗转换传输线的长度为四分之一波长。

所述的无线通讯的天线，其特征在于：该传输线的第二端与一后微带线相连接，该后微带线与传输线在连接处形成使传输线的讯号完全馈入后微带线的阻抗匹配。

所述的无线通讯的天线，其特征在于：该后微带线的阻抗值为50欧姆，且该后微带线的线宽度与前微带线相同。

所述的无线通讯的天线，其特征在于：该讯号传送可被后微带线进行处理的电路板设有一射频处理元件以及一数位讯号处理元件。

所述的无线通讯的天线，其特征在于：该天＝线与电路板是收纳于一方形盒子内部而组成一无线网络装置。

本发明还提供了一种无线网络装置，其特征在于：包括完成讯号的传送与接收的天线、一射频处理元件以及一数位讯号处理元件；该天线包括有：

第一天线，为一金属薄板且具有一供电接脚，该供电接脚与该金属薄板呈垂直状且连接在一电路板上；

第二天线，为一金属薄板且具有一供电接脚，该供电接脚与该金属薄板呈垂直状且连接在所述电路板上；以及

一匹配电路，是设在该电路板上且具有一前微带线及一传输线，该传输线具有第一端和第二端，该第一端结合于前微带线并与前微带线形成汇流点，该前微带线在该汇流点的两端设有第一馈入点和第二馈入点以分别连接该第一、第二天线的供电接脚；

所述第一及第二天线的金属簿板形状互补并由此组成一环状。

所述的无线网络装置，其特征在于：该第一及第二天线还具有一接地接脚以连接到该电路板的地线，且该第一及第二天线的侧面呈倒F形状。

所述的无线网络装置，其特征在于：该第一、第二天线的金属薄板呈L形，且该L形金属薄片围成一环状矩形机构。

所述的无线网络装置，其特征在于：该匹配电路传输线与前微带线形成的汇流点呈一T字形状。

所述的无线网络装置，其特征在于：该匹配电路与该第一及第二天线形成使讯号在传送或接收时功率获得转移的阻抗匹配。

所述的无线网络装置，其特征在于：该匹配电路的前微带线的阻抗值为50欧姆。

所述的无线网络装置，其特征在于：该匹配电路的传输线为一转换器，该转换器与前微带线在汇流点是形成50欧姆的阻抗匹配而使前微带线讯号完全馈入传输线。

所述的无线网络装置，其特征在于：该第一、第二天线的供电接脚与接地接脚间相距四分之一波长。

所述的无线网络装置，其特征在于：该传输线设有一可对传输线上的讯号进行微调减少功率流失的分路。

所述的无线网络装置，其特征在于：该阻抗转换传输线的长度为四分之一波长。

所述的无线网络装置，其特征在于：该传输线的第二端与一后微带线相连接，该后微带线与传输线在连接处形成使传输线的讯号完全馈入后微带线的阻抗匹配。

所述的无线网络装置，其特征在于：该后微带线的阻抗值为50欧姆，且该后微带线的线宽度与前微带线相同。

所述的无线网络装置，其特征在于：该讯号传送可被该后微带线进行处理的电路板具有一射频处理元件以及一数位讯号处理元件。

所述的无线网络装置，其特征在于：该天线与电路板是收纳于一方形盒子内而组成一无线网络装置。

所述的无线网络装置，其特征在于：该射频处理元件是由一低杂讯放大器、一功率放大器以及一混波器组合而成。

所述的无线网路装置，其特征在于：该匹配电路是以电路印刷的方式设于一电路板之上。

采用了上述技术方案后，本发明的无线通讯的天线包括一匹配电路、第一天线以及第二天线，该匹配电路包括一前微带线、一传输线以及一后微带线，该传输线的第一端是结合于前微带线的适当位置处，并与前微带线在该结合处形成一T字汇流点，且该传输线具有转换器的功能，使其可以与前微带线在T字汇流点处形成阻抗匹配，因此，本发明的无线通讯的天线与习知技术的棒状天线相比较，具有下列的优点：

a.本发明的无线通讯的天线无论在水平或是垂直方向均可以产生全向性的幅射场型，因此无论是在数据的传送或接收上，本发明的无线通讯的天线均较习知技术佳。

b.本发明的无线通讯的天线由于体积小，而可以放置于无线网络卡内部；这与习知技术中必须将棒状天线置于无线网络卡外部相比较，本发明不仅不会造成消费者使用上的不便，还可以使本发明的无线网络卡在市场上增加竞争力。

c.由于本发明的无线通讯的天线是由两L形的金属薄板组合而成，其在设计、制造上均相当容易，无论是委托外面厂商制造或是自行冲压成形均相当容易，因此能使成本与生产风险度均降至最低。

附图说明

下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的描述。

图1是无线网络卡的电路方块图。

图2是习知技术的无线网络卡的立体示意图。

图3是本发明的无线通讯的天线的示意图。

图4是本发明中无线网络卡的示意图。

图5A、5B是本发明的天线在垂直与水平方向所产生的幅射场型示意图。

图6是本发明的无线通讯的天线的反射损失(Return Loss)频谱示意图。

具体实施方式

本发明的无线通讯的天线主要是应用于无线区域网络的无线网络卡(wireless LAN card)，其中，该无线网络卡对于讯号的接收与传送方式，已在背景说明中作了详述且又不是本发明的重点，于此则不再赘述。

参阅图3所示，本发明的无线通讯的天线主要是由一匹配电路3、一第一倒F型天线4以及一第二倒F型天线5组合而成。

该匹配电路3包括一前微带线31、一传输线33以及一后微带线35，该传输线33具有一第一端331和一第二端332，该第一端331是结合于前微带线31的适当位置处并形成一T字汇流点37，其中，该传输线33的线宽度较前微带线31大，使传输线33具有转换器(transformer)的功能，以便于与前微带线31在T字汇流点37处形成阻抗匹配，且该传输线33的长度是以四分之一波长为最佳，该传输线33在其适当位置处设有一分路(stubline)333，该分路333可以对传输线33上讯号的频率(阻抗)做适当的微调以形成阻抗匹配；该前微带线31在其两端分别设有一第一馈入点311和一第二馈入点312，上述馈入点311、312是分别用以接收第一倒F型天线4以及第二倒F型天线5的讯号，其中，该前微带线31的阻抗值通常设计为50欧姆，其目的在于使该前微带线31与天线形成阻抗匹配，使天线在发射或接收讯号时功率可以获得较佳的转移；该后微带线35与传输线33的第二端332相连接，其中，该后微带线35的阻抗值通常设计为50欧姆且其线宽度与前微带线31相同，其目的在于使其可以与传输线33在第二端332的连接处形成阻抗匹配，使讯号在传送时可以获得较佳的转移，又该后微带线35还可通过一讯号传输线将讯号传递至射频处理元件、数位讯号处理元件(图中未示)之中进行处理，此外，该匹配电路3可以电路印刷的方式形成于一电路板之上。

该第一倒F形天线4为一金属薄板机构，其形状以L形为最佳，该第一倒F形天线4具有一供电接脚41和一接地接脚43，该供电接脚41是结合于前微带线31的第一馈入点311，而该接地接脚43是连接至地线6。

该第二倒F形天线5与第一倒F形天线4均为金属薄板机构，其形状以L形为最佳，且具有一供电接脚51和一接地接脚53，该供电接脚51是结合于前微带线31的第二馈入点312，而该接地接脚53是连接至地线6，第一与第二天线4、5是互相对称并形成一类似矩形的环状机构。

在讯号接收上，本发明是利用上述两天线4、5接收讯号，并通过其上的供电接脚41、51将讯号分别由第一、第二馈入点311、312馈入前微带线31，当讯号由前微带线31的两端将讯号汇流至T形汇流点37时，由于该传输线33与前微带线31在该处是形成阻抗匹配，因此可以使前微带线31的讯号完全地传递至传输线33之中，而当讯号在传输线33传送的过程中，该分路333可以先将讯号的频率(或阻抗)做适当的微调，以避免讯号损失的现象产生，最后再将讯号通过相同阻抗匹配的后微带线35，并通过讯号传输线将讯号传送至RF射频处理元件以及数位讯号处理元件之中进行处理。由于讯号的传送与接收原理大致相同，其最大的差异仅在于讯号方向的相反，因此不再赘述。

参阅图4所示，其是本发明的无线网络装置的示意图，其包括一矩形盒子7、一天线(包括匹配电路3、第一天线4以及第二天线5)以及一电路板8。该矩形盒子7是由一上盖71和一下盖72组合而成，其主要目的在于保护其内部的天线和电路板8免于受到外力作用而破坏，而该电路板8是包括RF射频处理元件和数位讯号处理元件。

本发明的无线通讯的天线在外观结构设计上，是由两相互对称的L形金属薄板组成一类似矩形的环状机构，该机构可以使本发明的天线在水平方向上产生一全向性的幅射场型，又由于本发明的两天线4、5的供电接脚41、51由于具有一定的垂直高度，因此可以使其在垂直方向产生一全向性的幅射场型，参阅图5A、5B所示，其所显示的是本发明的天线在垂直方向与水平方向的幅射场型，由图中可知，本发明的天线不仅可以水平与垂直方向产生较佳全向性的幅射场型，同时也具有较佳的水平和垂直的极化性质。

如图6所示，为本发明的无线通讯的天线的反射损失(Return Loss)频谱示意，图中A点表示频率在2.4GHz位置的反射损失。而B点则表示频率在2.5GHz位置的反射损失，一般而言，反射损失的数值越小，表示讯号在传输过程中产生反射的机率就越少。而对于无线区域网络而言，其所使用的频宽一般都是介于2.4GHz和2.5GHz之间，而本发明的天线在该范围之内所获得的反射损失其负值可达到最大，显示本发明的天线在应用于无线通讯时，可以达到非常不错的传输和接收效果。

Claims (29)

1.一种无线通讯的天线，其特征在于：包括有：

第一天线，为一金属薄板且具有一供电接脚，该供电接脚与该金属薄板呈垂直状且连接在一电路板上；

第二天线，为一金属薄板且具有一供电接脚，该供电接脚与该金属薄板呈垂直状且连接在所述电路板上；以及

一匹配电路，是设在该电路板上且包括一前微带线及一传输线，该传输线具有第一端和第二端，该第一端结合于前微带线并与前微带线形成汇流点，该前微带线在该汇流点的两端设有第一馈入点和第二馈入点，该第一馈入点、第二馈入点是分别连接第一、第二天线的供电接脚；

所述第一及第二天线的金属簿板形状互补并由此组成一环状。

2.如权利要求1所述的无线通讯的天线，其特征在于：该第一及第二天线均具有一接地接脚以连接到该电路板的地线，且该第一及第二天线的侧面呈倒F形状。

3.如权利要求1所述的无线通讯的天线，其特征在于：该第一、第二天线的金属薄板呈L形，且该L形金属薄片围成一环状矩形机构。

4.如权利要求1所述的无线通讯的天线，其特征在于：该匹配电路传输线与前微带线形成的汇流点呈一T字形状。

5.如权利要求1所述的无线通讯的天线，其特征在于该匹配电路与该第一及第二天线形成使讯号在传送或接收时功率获得转移的阻抗匹配。

6.如权利要求5所述的无线通讯的天线，其特征在于：该匹配电路的前微带线的阻抗值为50欧姆。

7.如权利要求5所述的无线通讯的天线，其特征在于：该匹配电路的传输线为一转换器，该转换器与前微带线在汇流点是形成50欧姆的阻抗匹配而使前微带线讯号完全馈入传输线。

8.如权利要求1所述的无线通讯的天线，其特征在于：该传输线设有一可对传输线上的讯号进行微调减少功率流失的分路。

9.如权利要求1所述的无线通讯的天线，其特征在于：该阻抗转换传输线的长度为四分之一波长。

10.如权利要求1所述的无线通讯的天线，其特征在于：该传输线的第二端与一后微带线相连接，该后微带线与传输线在连接处形成使传输线的讯号完全馈入后微带线的阻抗匹配。

11.如权利要求10所述的无线通讯的天线，其特征在于：该后微带线的阻抗值为50欧姆，且该后微带线的线宽度与前微带线相同。

12.如权利要求11所述的无线通讯的天线，其特征在于该讯号传送可被后微带线进行处理的电路板设有一射频处理元件以及一数位讯号处理元件。

13.如权利要求1所述的无线通讯的天线，其特征在于：该天线与电路板是收纳于一方形盒子内部而组成一无线网络装置。

14.一种无线网络装置，其特征在于：包括完成讯号的传送与接收的天线、一射频处理元件以及一数位讯号处理元件；该天线包括有：

第一天线，为一金属薄板且具有一供电接脚，该供电接脚与该金属薄板呈垂直状且连接在一电路板上；

第二天线，为一金属薄板且具有一供电接脚，该供电接脚与该金属薄板呈垂直状且连接在所述电路板上；以及

一匹配电路，是设在该电路板上且具有一前微带线及一传输线，该传输线具有第一端和第二端，该第一端结合于前微带线并与前微带线形成汇流点，该前微带线在该汇流点的两端设有第一馈入点和第二馈入点以分别连接该第一、第二天线的供电接脚；

所述第一及第二天线的金属簿板形状互补并由此组成一环状。

15.如权利要求14所述的无线网络装置，其特征在于：该第一及第二天线还具有一接地接脚以连接到该电路板的地线，且该第一及第二天线的侧面呈倒F形状。

16.如权利要求14所述的无线网络装置，其特征在于：该第一、第二天线的金属薄板呈L形，且该L形金属薄片围成一环状矩形机构。

17.如权利要求14所述的无线网络装置，其特征在于：该匹配电路传输线与前微带线形成的汇流点呈一T字形状。

18.如权利要求14所述的无线网络装置，其特征在于该匹配电路与该第一及第二天线形成使讯号在传送或接收时功率获得转移的阻抗匹配。

19.如权利要求18所述的无线网络装置，其特征在于：该匹配电路的前微带线的阻抗值为50欧姆。

20.如权利要求18所述的无线网络装置，其特征在于：该匹配电路的传输线为一转换器，该转换器与前微带线在汇流点是形成50欧姆的阻抗匹配而使前微带线讯号完全馈入传输线。

21.如权利要求14所述的无线网络装置，其特征在于：该第一、第二天线的供电接脚与接地接脚间相距四分之一波长。

22.如权利要求14所述的无线网络装置，其特征在于：该传输线设有一可对传输线上的讯号进行微调减少功率流失的分路。

23.如权利要求14所述的无线网络装置，其特征在于：该阻抗转换传输线的长度为四分之一波长。

24.如权利要求14所述的无线网络装置，其特征在于：该传输线的第二端与一后微带线相连接，该后微带线与传输线在连接处形成使传输线的讯号完全馈入后微带线的阻抗匹配。

25.如权利要求24所述的无线网络装置，其特征在于：该后微带线的阻抗值为50欧姆，且该后微带线的线宽度与前微带线相同。

26.如权利要求14所述的无线网络装置，其特征在于：该讯号传送可被该后微带线进行处理的电路板具有一射频处理元件以及一数位讯号处理元件。

27.如权利要求14所述的无线网络装置，其特征在于：该天线与电路板是收纳于一方形盒子内而组成一无线网络装置。

28.如权利要求14所述的无线网络装置，其特征在于：该射频处理元件是由一低杂讯放大器、一功率放大器以及一混波器组合而成。

29.如权利要求14所述的无线网路装置，其特征在于：该匹配电路是以电路印刷的方式设于一电路板之上。

Images