TW404081B - Short-circuit microstrip antenna and device including that antenna - Google Patents

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經濟部中央標率局員工消費合作社印製 404081 μ ____________B7_ 五、發明説明（1 ) 本發明關於微波導片天線。這些天線被典型地使用於 微波頻率及無線電頻率。此天線包含其典型地由蝕鏤一金 屬層所獲得的一嵌片。其被已知爲一微波導片嵌片天線。 微波導片技術是一種平面技術以應用於製造信號傳輸 線以及製造構成介於此線與輻射波之間之一耦合的天線。 它使用導電嵌片及/或導片，其形成於分離它們自基片底 表面上之一導電接地層的一薄介電基片的頂表面之上。上 述之一種嵌片是典型地寬於上述之一種導片並且其形狀及 尺寸組成了天線的重要特性。此基片是典型地以一種固定 厚度之矩形平面薄片的型式。然而，其並排必須的。尤其 ’其一種基片厚度上之指數變化可加寬上述之一種天線的 頻寬以及其薄片的外形可以不同於矩形之外形是已知的。 電場線延伸通過介於導片或嵌片與接地層之間的基片。上 述之技術不同於多種其他技術，其同樣.吏用於一薄基片上 之導電元件，即： 一導片線技術，其中一導片被局限介於底部接地層與 一頂部接地層之間，在一個天線必須包含一個槽以致能與 輻射波的耦合， 一凹槽線技術，其中電場被建立介於形成在基片之頂 表面上之一導電層的兩個部分之間並且藉由一凹槽來彼此 分離，在一天線必須典型式打開至一較寬之開口以利於與 輻射波之耦合的狀況下，例如藉由形成一共振結構，以及 一共面線技術，其中電場被建立於基片的頂表面之上 並且對稱地介於一中央導電片與兩個從它們被個別凹槽所 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X 297公釐）_4 . .I I I I 訂 n 浓 - - * - (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ___404081___ 五、發明説明（2 ) 分離之導片之個別相反邊上的導電區域之間。於一天線的 狀況下，導片被典型地連接至一較寬的嵌片以形成提供與 輻射波之一耦合的一個共振結構。 關於天線之製作，下列說明將有時且爲了簡化而被限 制於連接至一發射器之一發射天線的狀況。但是須被了解 的是其上列之安排可同等地應用於連接至一接收器之接收 天線。爲了相同之簡化的目標，其將被假設爲基片是以一 種水平薄片的型式。 廣泛地說，其可被實施於微波導片科技中之兩個共振 結構的基本型式之間有所區別。第一型式可被稱爲一 t半 波〃結構。其天線使爲一種''半波〃或 ''電〃天線。假設 嵌片之一尺寸構成一長度且延伸於一縱向之上，則其長度 是基本上相等於傳播在由接地平面，基片，及嵌片所組成 之線的方向上之一電磁波的半波長。與輻射波之耦合發生 於長度之終端，其終端位於其基片中之電場値爲最大的區 域之中。 其使用相同科技而可被實施之一第二共振結構型式可 被稱爲一"四分之一波〃結構。其天線便爲一"四分之一 波#或w磁"天線。其首先不同於半波天線的是它的嵌片 具有一長度基本上相等於波長的四分之一，以上面所定義 之嵌片長度及波長，而其次是有一硬短路位在介於接地平 面與嵌片之間的長度之一終端之上以利用具有由短路所固 定之電場的一個結點的一種四分之一波型共振。與輻射波 之耦合發生於長度的另一終端，其位於通過基片之電場値 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐）_ 5 - ---^------裝------訂------泉 - . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 404081 五、發明説明（3 ) 爲最大的區域之中。 實際上不同型式之共振可發生於此種天線中，它們尤 其根據： -嵌片之結構，其可包含凹槽，可能是輻射凹槽， -任何短路及代表短路之電子模型的存在及位置，雖 然後者無法總是被視爲同等於，即使近似地，零阻抗的完 美短路，以及 -包含於此種天線中之耦合裝置以耦合它們的共振結 構至一信號處理單元，例如一發射器，以及此種裝置的位 置。 對於一給定之天線結構，可能有多於一種共振型式以 致能天線之使用於一群相應於共振模式的頻率。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述之一種天線被典型地耦合至一信號處理單元，例 如一發射器，其不只藉由包含於天線中之一耦合裝置同時 還藉由位於天線外並且連接其耦合裝置至信號處理單元之 一連接線。考慮一全功能之系統，其包含信號處理單元， 連接線，耦合裝置，及共振結構，其耦合裝置及連接線必 須被製造以致系統具有一均勻之阻抗遍及它的長度，其避 免阻擾優良耦合之亂真反射。 在具有一共振結構之一發射天線的狀況下’其耦合裝 置連接線，以及天線的個別功能爲如下：連接線之功能爲 傳送一無線電頻率或微波頻率信號自發射器至天線的終端 。完全延著上述之一種線，其信號以一·種傳輸波的型式來 傳播而無它的特性之任何顯著修正，至少在理論上。耦合 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨Ο X 297公釐）-6 - 經濟部中央標率局員工消費合作社印裝 404081 a7 ____ B7 五、發明説明（4 ) 裝置之功能是轉換由連接線所供應之信號爲一種型式，其 中它可激發天線之共振，即，載運信號之傳輸波的能量須 被轉換爲建立於天線中具有由天線所定義之特性的一種駐 波。至於天線，它轉換來自駐波之能量至其被輻射至空間 的一種波。由發射器所供應之信號於是從一傳輸波的型式 第一次被轉換至一駐波的型式。且然後第二次被轉換至一 輻射波的型式。在一接收天線的狀況下，其信號採用於相 同單元中之相同型式 > 但其轉換被執行於相反方向且於相 反的次序。 連接線可被實施於一種非平面的科技之中，例如以同 軸線的型式。 平面科技天線被使用於不同型式的裝備。它們包含行 動電話，行動電話之基地台，汽車，飛機，以及飛彈。於 一行動電話的狀況下，天線之底部接地層的連續本質表示 其由裝置之使用者本身所截斷的輻射功率是很容易被限制 的。於汽車之狀況下，以及尤其是在一飛機或一飛彈，它 們的外表面是一種金屬表面且具有一流線之外形以減小阻 力的狀況下，則天線可被整合於其外形以致不會產生任何 不想要的額外阻力。 本發明是特別關於具有小尺寸之四分之一波天線。 第一個四分之一波微波導片天線是描述於T、D、 Ormiston，P.Gardner以及P.S.Hall之著作 ''微波導片短路嵌 片設計方程式〃，微波與光學科技書信，Vol. 1 6，No. 1 ，1997 年 9 月，12 — 14 頁。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ：297公釐） -----------1衣------1T------^ ' - (請先閣讀背面之注意事項再填寫本I) 404081 a? B7 五、發明説明（5 ) 於上述著作之圖1中，其天線之基片及接地層未被顯 示，但是暗示了一基片及一接地層存在於所顯示之嵌片及 微波導片之下。爲了利用四分之一波共振於天線之上’其 嵌片之一個邊緣被提供以形成於基片之一邊緣表面上之一 導電層中的一個短路。其短路是一種複合的，即，它包括 兩個垂直導片型式的導體其導片側面地延伸至嵌片寬度 之個別終端而具有一軸間隙介於其間。 本文描述用以輸送給天線自一發射器的裝置。它們被 指定以術語A微波導片〃，即，它們利用微波導片科技。 雖然未解釋於本文中，但很淸楚的其微波導片裝置提供耦 合裝置及連接線之兩個以上指定的功能。本文之圖1顯示 其連接線是一種標準的微波導片線。此線之一主要導體是 顯示於嵌片之平面中的一種導片。此線之一接地導體是接 地層之部分，未顯示，共同於此線，於耦合裝置，以及於 天線。 經濟部中央榡準局員工消費合作社印裝 (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁} 至於耦合裝置，它是以一種水平縱向導片的型式。其 被顯示爲延伸連接線之導片的一種微波導片線的部分。此 導片可被稱爲耦合導片。其經由短路之邊緣而進入嵌片的 區域。它之後延伸進入其區域，從介於兩個凹痕之間的邊 緣，並且被連接至嵌片於嵌片內之一連接點，即，於嵌片 之區域內的一個點。依據本文，兩個凹痕被提供以致能耦 合導片來穿透如適宜的連接點一般地遠。它們相應於短路 之軸間隙的兩個邊緣。 此第一習知技術天線具有下列缺點： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）_ 8 - A7 B7 404081 五、發明説明（6 ) 第一個缺點是關於其連接線之導片及接地個別與嵌片 及天線接地或一直線的事實。至少於某些小裝置，例如某 些行動電話中，發射器之元件是位於包含天線的單元中， 而天線是在裝置的表面之上，其元件通常被組合一起於被 稱爲&母板〃之一印刷電路板之上。結果上文中所描述之 連接線無法自行連接天線至發射器。一個額外之連接線必 須被提供，而且安裝兩條此種線於以上之一種裝置中增加 了其製造的成本。 上述天線之另一缺點是它可被輸送給，或更普遍地耦 合至信號處理單元，只在當不同之參數被精確地調整時。 這些參數包含上述之兩個凹痕寬度與長度以及耦合導片的 寬度，並且它們須被調整以達到天線之沮抗的一個適當値 。它們的値，且尤其是長度，必須被保持於非常接近的容 限之中，其爲難以事先決定的。於此種天線之工業上大量 生產的狀況下，此調整之問題可能增加無法接受的製造成 本。 一種第二個四分之一波微波導片天線被描述於專利文 件W 0 9 4 / 2 4 7 2 3 (無線存取I nc )。它的嵌片 (圖3中之3 1 6 )具有一個寬的凹槽（長方形環3 5 0 )以使得它較不敏感於導電體之周遭，例如一人體，或是 電路，例如一微電腦之那些電路。它的短路（3 3 0 )是 部分的，意味著它是只由嵌片之一邊緣的一個分段所形成 的。已說過如此利於匹配天線的輸入阻抗。輸送給天線之 連接線被垂直地排列於基片之下。其爲同軸型式的。耦合 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） _ 9 - —— 裝-- ^ - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '11 派 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 A7 404^81____. 五、發明説明（7 ) 裝置是中央導體之一延伸，即延著線之軸伸展的主要導體 ，其延伸通過基片以被連接至嵌片。其包覆此線之接地導 體被直接連接至天線接地。 第二個習知技術天線具有此缺點，其使用連接至天線 嵌片之一同軸線中央導體的終端部分所提供之一種有效的 耦合裝置需要一個通過基片的洞，而導致實際上的困難， 尤其以調整整連接點的位置。這些問題增加了製造成本， 特別是在大量生產的狀況下。 專利申請ΕΡ0 795 926描述一種天線具有 -兩個平行的介電層，每個具有一底表面，一頂表面 以及一邊緣表面， ——個位於底部介電層之底表面下的導電接地平面， --個延伸介於兩個介電層之間並且具有兩端折疊於 頂介電層之頂表面上的導電嵌片，此天線是類似於輻射通 過兩個側面開口的一個空腔， 一在低介電層之邊緣表面上連接嵌片至接地平面的兩 個短路導體，以及 一用以傳送一信號介於天線與一信號處理單元之間的 連接導體。 連接導體包含位於底介電層之頂面上的一個第一微波 導片波導，由於其藉由嵌片中之一阻斷所形成的事實。於 一個第一實施例中’第一微波導片波導被連接至接地平面 下之一同軸電纜，藉由一個非常窄於底介電層之邊緣表面 I ^ ir浓 (請先閱讀背面之·江意事項再填寫本萸} 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0 X 297公釐）_ _ „〇4〇Bl _ 五、發明説明) 上的第一波導的導電片。 於一個第二實施例中，其同軸電纜由接地平面中之一 第二微波導片波導所取代，在底介電層之底表面上，假如 它被設計類似一印刷電路板。 上述天線具有一個不可忽略之阻抗中斷在介於第一波 導與同軸電纜或第二微波導片波導之間的連接之上。 本發明之目標包含： 一利用介於上述之一種短路天線與一信號處理單元之 間的耦合，例如必須與天線合作的一個發射器，以及 一限制包含上述之一種天線及一種信號處理單元的一 個通信裝置的製造成本，特別是上述之一種裝置之大量生 產的狀況下。 具有以上所見之目標，本發明由一種微波導片所組成 ，其包含： 一具有一底表面，一頂表面以及一邊緣表面的一個介 電基片， 一該底表面上之一導電接地平面， 經濟部中央標华局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一該頂表面上之一導電嵌片， 一該邊緣表面上的兩個短路導體以連接該嵌片至該導 電接地，以及 ―用以傳送介於該天線與一信號處理單元之間的一個 信號的連接導體；該天線之特性爲其連接導體包含具有一 第一部分於基片之頂面上以及位於邊緣表面上且延伸第一 部分而無顯著之阻抗中斷的第二部分的一個共面線。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（ΉΟΧ297公釐） -11 - 經濟部中央橾準局員工消費合作社印裂 4040 ai B--^_ 五、發明説明) 本發明之不同面貌被解釋，藉助以下說明及其件隨之 圖形。假如相同項目被顯示在多於一個圖形之中’其被指 定以相同的參考數字及/或字母。 圖1是依據本發明而包含一第一天線之一通信裝置的 一個透視圖。 圖2是來自圖1之天線的一個頂視圖。 圖3是相同天線之一前視圖。 圖4是顯示相同天線之輸入上之一反射係數中的變動 的圖，其爲以ΜΗ Z之頻率之一涵數的分貝數。 圖5顯示依據本發明於一垂直平面上之部分中的一個 第二天線的部分。 圖6是來自圖5之天線的一個部分透視圖。 -----·_----^------、1T------'" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 主要元件對照 S1 底表面 S2 頂表面 S3 邊緣表面 2 介電基片 4 天線接地 6 嵌片 8 信號處理單元 C1 主導體部份 C2 短路導體 C3 主導體部分 C4,C5 連接線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐）-12 _ 4040B1 a? B7 Γ Γ 批衣 訂 泉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（10

C 1 2 18 21 Z2 Z12 ZA FI，F1 1 F2，F12 F3，FU，F5，F4，F14 ,F15

DL

DT

DV 20 10 30 32,34 52 54 56 S53 C52，C62 C5 1 C53,C54,C55 短路導體 內接點 主要區域 次要區域 次要區域 後區域 縱向分離器凹槽 橫向分離器凹槽 凹槽 縱向 橫向 垂直方向 軸間隙 邊緣 母板 接合 基片 天線接地 嵌片 邊緣表面 短路導體 主導體部分 導體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）-13- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 __404081_B7__ 五、發明説明（11 ) 類似於第一個上述之習知技術天線，一個依據本發明 的天線具有一共振結構，其由以下元件所組成： 一個介電基片2，其具有兩個彼此相對的主要表面延 伸於天線所定義的方向上並且構成水平方向D L及D T 這些方向可能根據相關之天線的區域。如先前所解釋的， 其基片可以具有不同的外形。它的兩個主要表面個別爲一 底表面S 1及一頂表面S 2。另一方向也同樣被定義於天 線之中。它是以一角度對於每個水平方向並且構成一垂直 方向DV。其角度只被稱爲典型的一個直角。然而，其垂 直方向也可能具有不同之角度相對於水平方向並且也可能 根據相關之天線的區域。基片具有幾個邊緣表面，如表面 S 3，其每個連接底表面之一邊緣至一個相應之頂表面的 邊緣並且包含垂直方向。 --個底部導電層延伸於底表面且構成一天線接地4 〇 --個頂部導電層延伸於接地4上之頂表面的一個區 域以構成一嵌片6。其嵌片具有特定於天線的一個結構。 其同時具有一長度及一寬度於兩個該水平方向上以個別構 成一縱向DL及一橫向DT，後者之方向是平行於邊緣表 面S 3。雖然文中長度及寬度通常應用於一長方形物之兩 個互相垂直的維’而長度大於寬度，但須了解的是其嵌片 6可背離其外形的種類而不會背離本發明的範圍。尤其， 方向D L與D T可具有非9 0度的一個角度，嵌片之邊緣 無需是直線的而且它的長度可以小於它的寬度。一個邊緣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公廣） -14 - 11 —11 Γ n I ,τI 線 -" ' - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 404081 A7 B7_ 五、發明説明（12 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 是在頂表面S 2與邊緣表面S 3的交點上。它於是延伸於 橫向D T之上。它構成一後邊緣並且定義一個方向D B於 縱向D L上朝向後邊緣以及一個相反方向D F朝向前面。 一最後，在依據本發明之第一個天線中，一個短路C 2電連接嵌片6至接地4。短路被形成於邊緣表面S 3中 ，其爲典型的平面且之後構成一短路平面。它產生至少一 種近似四分之一波型的天線共振。. 經濟部少央標準局員工消費合作社印製 天線進一步包含以一耦合線型式的一種耦合裝置。此 裝置包含一主要導體，其由兩個連接至嵌片6於一內連接 點1 8的部分C 1及C 3所組成。它進一步包含一複合接 地導體，其與主要導體合作並且被描述如下。它構成一個 連接天線之共振結構至一信號處理單元8的連接系統之全 部或部分，例如從其單元激發一個或更多天線共振在一傳 送天線的狀況下。除了此裝置外，連接系統典型地包含一 連接線C 4，C 5於天線之外且包含兩個導體。在此線之 -一天線端上，這兩個導體被連接至個別的連接導體，其爲 耦合裝置的部分並且可被視爲形成天線的兩個終端。在此 線之另一端上，它的兩個導體被個別連接至信號處理單元 的兩個終端。此線可以是同軸型，微波導片型或共面型的 。假如相關天線爲一接收天線，則相同系統傳送由天線所 接收之信號至信號處理單元。其系統之不同元件具有之前 所定義的功能。 本發明也包括一通信裝置，其包含依據本發明之一天 線以及藉由上述之一種連接系統連接至一種上述的信號處 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X 297公釐） -_ ίΛ04081 五、發明説明（13 ) 理單元。 依據本發明之天線可以是一種單一頻率天線或一種多 頻率天線。本範例之天線是一種雙頻率天線，即，它必須 產生至少兩次共振以致其可操作於相腹於兩個操作頻率的 兩個模式之下。至此端有一個凹槽形成於嵌片6中而開口 朝向嵌片之前面及外面。它構成一縱向分離器凹槽F 1。 此凹槽之縱向延伸定界限於嵌片中之一前面區域Z 2， Z 1 ，Z 1 2，其中凹槽分隔一主要區域Z 1自一次要區 域Z 2。一個後區域ZA延伸介於前區域與後邊緣1 〇之 間。後區域在縱向D L上是更短於刖區域。 內接點1 8是在主要區域Z 1之中。天線之一操作模 式之後構成一主要模式，其中一驅波藉由兩個縱向或近似 縱向之一方向上的兩個傳輸波的傳播而建立，其波傳播於 包含主要區域及後區域而基本上排除次要區域Z 2的一個 區域。另一操作模式構成一次要模式，其中一駐波藉由兩 個方向（同前）上之傳輸波的傳播而建立，在另一個包含 主要與次要區域以及後區域的區域中。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在此排列之環境下’其後區域Z A具有耦合次要區域 至主要區域以致能次要模式來被建立的一個第一個功能。 它具有一第二個功能以致能後邊緣上之短路以執行它在每 個此二區域中的角色。其天線然後成爲一四分之一波天線 ，至少近似，對於每個操作頻率。 嵌片及耦合線之結構以及特別是內接點1 8之縱向位 置被選擇以獲得一所須之阻抗的事先決定値，其由天線所 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2IOX297公釐） ΓΤβΤ 404081 A7 B7 五、發明説明（14 ) 提出之於信號處理單元或更典型地一連接線連接其單元至 裝置。此阻抗被視爲天線阻抗在下文中。於一傳送天線的 狀況中，它通常被稱爲輸入阻抗。它所需的値是有利地相 等於連接線的阻抗。這就是爲什麼連接點之位置最好是對 於不同的操作頻率均給予基本上相同的阻抗値。 其通常是有利於操作頻率以具有事先決定之所需的値 。這些値可有利地被獲得，藉由主要區域Z 1及次要區域 Z 2之個別縱向尺寸的一個適當的選擇。這就是爲什麼這 兩個尺寸是典型地不同。 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 在此處所更特定描述的狀況下，其嵌片1 6之結構也 形成一凹槽延伸於橫向D T之上。此凹槽構成一橫向分離 器凹槽F 2以部分分離主要區域自後區域2 A。它被連接 至縱向分離器凹槽F 1的後端。主要區域Z 1中之另一凹 F 3延伸朝向來自橫向分離器凹槽F 2的前面。它可被稱 爲頻率減低凹槽因爲它的角色是減低操作頻率當它的長度 增加時。因此它不但限制了爲獲得操作頻率之事先決定需 要値所須的嵌片長度，同時還致能那些頻率藉由適當地調 整它的長度來被調整。 天線最好是具有一對稱平面延伸於縱向D L及垂直方 向D V之上’在基片之頂表.面上之此平面的去向構成了嵌 片6之對稱A的一個軸。假如兩個元件是彼此對稱於對稱 軸或平面，則包含於圖形右邊之參考符號中的數字是等於 左邊之相應的數字再加1 〇。耦合裝置及主要區域z 1延 仲至軸A的附近，並且嵌片的構造形成該兩個縱向分離器 -17- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公楚） __404081_a? -__ 五、發明説明（15 ) 凹槽F 1 ，F 1 1於主要區域之個別的相反邊上。次要區 域則包含超過個別凹槽之兩個部分Z 2 ’ Z 1 2。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以上所提供，其分離器凹槽組F 1 ，F 2，F 1 1 ， F 1 2是V形的。其V之分支及基礎個別爲縱向及橫向的 。其基礎具有一軸間隙2 0延伸於軸之任一邊以連接主要 區域Z 1至短路C2，C 1 2 ’藉由後區域ZA之一軸的 部分。 依據已使用於之前所提及之第一個習知技術天線中的 一個有利的排列，其構成天線之耦合裝置的耦合線包含一 個爲頂導電層之部分的導體。更明確地，該主導體之一部 分C 1於縱向D L上進入嵌片6的區域。它延伸介於接近 後邊緣1 0的一個後端與由內接點1 8所組成的一個前端 之間。此主導體部分是以一導片的型式且可被稱爲水平耦 合導片。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 如先前提及之第一個習知技術天線的狀況中，其導片 是側面地由兩個凹痕F 4及F 1 4所限制。然而，在本發 明之天線中，其兩個凹痕F 4及F 1 4是在方向DT上足 夠窄而在方向D L上足夠長以個別被視爲兩個縱向凹槽 F 4及F 1 4。此兩個凹槽自嵌片6分離其導片並且在下 文中被稱爲耦合凹槽。它們的寬度容許以下之事實：其耦 合導片構成主導體之線的參數可被有利地決定於設計此線 爲採用以激發天線於延著線長度之一分布方式的一種共面 線，而非爲採用以激發天線只於線之末端的一種微波導片 線。 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS )八4規格（210X 297公釐）-18 - 404081 五、發明説明（16 ) 共面線之接地導體則主要包括，如一共面線，導片C 1之個別相反側邊上超過兩個凹槽F 4及F 1 4的嵌片6 的部分，而非如一微波導片線中之天線接地。此線在下文 中被稱爲水平共面線。 它將致能天線以藉由供應至或接收自外部連接線之一 電磁信號來被耦合在介於兩個共同於水平共面線的終端與 天線之間的水平共面線的後端之上，其兩個終端個別包括 線之接地導體4及導片C 1之後端。然而，至少在如某些 行動電話的狀況之中，藉由嵌片之平面中此種導體來製造 介於耦合裝匱與外部線之間的連接將使得裝置之製作變複 雜。 尤其，在討論中之水平共面線延著軸A而延伸。它從 V的基礎進入軸間隙2 0，此間隙由兩個耦合凹槽F 4及 F 1 4所定界。如之前所提，它的主導體之前端1 8的位 置被決定以獲得天線阻抗之一所需的値。然而，天線阻抗 還根據其他參數，例如耦合導片C 1及耦合凹槽的寬度， 以及根據基片的本質。 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 依據先前利用於第一個習知技術天線之另一個有利的 特徵，該短路是包括兩個短路導體C 2及C 1 2的一種複 合短路。其兩個導體延伸於垂直方向D V之上以一個間隙 介於其間。它們每個連接天線接地4至嵌片6。 在特定於本發明之一排列中，其天線耦合線進一步包 含其形成於邊緣表面S 3之上的連接導體並且其可形成一 垂直共面線。一個此種線是更特定地由下列導體所組成： -19- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X W7公釐） 404081 A7 ______B7_ 五、發明説明（17 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 一個延伸在垂直方向D V上介於一底端與一頂邊而 在間隙左邊介於兩個短路導體C 2與C 1 2之間的導體C 3。其頂端被連接至水平共面線之主導體C 1的後端。垂 直共面線之主導體同時構成該第一連接導體，天線之一第 一終端以及稱合線之主導體的一個垂直部分。 一兩個與導體c 3共同操作且由兩個短路導體C 2及 C 1 2所組成的接地導體C 2及C 1 2。 兩個短路導體也一起構成天線之一第二終端。耦合線 之垂直導體C 3是與水平導體C 1相同的寬度並且由個別 之凹槽F 5及F 1 5來分離自短路導體C 2及（：1 2如凹 槽F 4及F 1 4的相同寬度，以致垂直線部分構成連接至 水平共面線而無顯著阻抗中斷的一個垂直共面線。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 具有有限尺寸之一裝置的狀況下，其連接導體被形成 於邊緣表面S 3之上的事實大大地幫助製造一連接介於其 爲形成於裝置之表面上之天線的部分的耦合裝置與連接裝 置至一信號處理單元的一個連接線之間。假如其單元是在 裝置之內，則其線可採用一同軸線的型式，其在天線附近 是垂直於天線的平面。於其他狀況中，連接導體之此排列 幫助連接天線至導體，其由一母板所載運至其天線之基片 已事先被固定的一個面，連接線則典型地是平行於天線之 縱向，至少在天線的附近。 被採用以形成天線之終端於基片之邊緣表面上的此種 形成連接導體使得天線之製造變複雜了只有一點點可忽略 的等級。對於天線在製造爲四分之一波Μ式時，其短路導 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨Ο X 297公釐） · 2〇 _ ^04081 A7 B7 五、發明説明（18 ) 體是需要的。第一連接導體可被形成，藉由至少類似於其 使用於短路導體的一種程序，且在大部分狀況下是於相同 之製造步驟的期間。 尤其，在特定於第一範例天線之一有利的排列下，其 耦合裝置之所有連接導體被共同地藉由下列步驟所製造； -形成一垂直導體層於邊緣表面S 3之上，以及 -蝕鏤此層以同時形成兩個短路導體C 2與C 1 2以 及第一連接導體C 3。其導體則個別構成兩個短路導片以 及一垂直耦合導片。 連接導體最好是只佔據後邊緣1 0之一部分。在此例 中，其天線是基本上如主要區域Z 1之相同的部分。 耦合導片及凹槽，例如在導片之個別相反邊上的耦合 凹槽，的寬度最好是被選擇以獲得一均勻的且適宜的阻抗 ，其爲典型的5 0歐姆，對於由垂直與水平共面線所組成 的耦合線。天線阻抗是由選擇內接點1 8的位置所調整。 耦合凹槽之窄寬度以及所導致之側面耦合效應使得它可能 加寬關於不同參數之製造容限而不會連累優良耦合品質。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 在第一個範例天線之狀況下，其慾被使用於小尺寸之 一種裝置中，於天線外之連接線是一種同軸線。至少於天 線之附近，它典型地延伸於基本上垂直於天線之表面的一 個方向，例如於垂直方向DV。它包含一軸導體C 4 »在 線之一第一端上，軸導體被連接至導體C 3。在線之另一 端上，它被連接至信號處理單元8之一第一終端。延著線 的長度，它被一導電護套C 5所包圍。在線之第一端上， -21 - (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（2丨Ο X 297公釐） 404081 ；] 五、發明説明（19 ) 護套被連接至兩個短路導體C 2及C 1 2。在線之另一端 上，它被連接至信號處理單元8之另一端，其爲一發射器 ，例如》 在第一個天線之一實施例的環境中，不同之成分與値 藉由用數字表示之範例來提供於下。長度及寬度個別被指 示於縱向DL及縱向DT之上。 —主要操作頻率：940MHz.， —次要操作頻率：870MHz， 一輸入阻抗：50歐姆， -基片之成分及厚度、環氧樹脂具有一相對電容率er =4 . 3以及一耗消因素tand=〇 · 02，厚度1 . 6 mm - -導電層之成分及厚度：銅，17微米， 一主要區Z 1之長度：2 6mm， —區域Z 1之寬度：2 9mm ’ —次要區域Z2及Z12之長度：30mm， —這些區域的寬度：5.5mm， 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —後區域Z 3的長度：2 . 5 m η. ’ 一水平共面線之導體C 1的長度：2 5mm， 一導體C 1及垂直共面線之主導體C 3的寬度： 2.1mm， —導體C3之高度：0 . 8mm ’ -所有凹槽之共同寬度，在橫向凹槽F 2及F 1 2之 水平方向上：0 . 5mm， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Λ4規格（210X297公釐） -22 - 404081 A7 B7__ 五、發明説明（20 ) -頻率減小凹槽F 3及F 1 3之長度：5mm， _軸間隙2 0之寬度：7mm， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一每個短路導體C 2及C 1 2之寬度：5mm。 圖5及6顯示依據本發明之一第二個天線的一個外連 接線及一天線耦合線。第二個天線之不同元件是個別類似 於，至少當考慮其功能時，先前所描述之第一個天線的不 同元件。這些元件被指定以如第一個天線之類似元件的相 同參考字母及/或數字，除了其數目被加上5 0，例如第 一個天線之外連接線的接地導體C 5是類似於第二個天線 之一導體C 5 5。 第二個天線與第一個天線不同於以下的方面： 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 外連接線之主導體C 5 4及接地C 5 5被形成於一介 電薄片3 0之底部及頂部表面上而構成一個母板並且載運 一信號處理單元（未顯示）之元件（未顯示）。此線是一 種微波導片線。構成它的接地及其母板之接地的一層是天 線之接地5 4的一延伸。天線之基片5 2被固定於母板 3 0之頂表面上。垂直耦合線之主導體，即該第一連接導 體，是以傳輸通過母板3 0之一金屬圓柱體的型式。其藉 由兩個接合3 2及3 4而被連接至水平耦合導片以及至外 連接線的導片。兩個短路導體C 5 2及C 6 2是以供應至 基片5 2之頂面，至它的邊緣表MS 5 3以及至母板3 0 之接地C 5 5的兩個預先構成之金屬導片的型式。 當然，連接一固定平面之天線至一母板的其他方法是 可能的。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 23 -

Claims (1)

1. A8404081 | 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印袈 六、申請專利範圍 1 . 一種微波導片天線包含： ——個具有一底表面（S1)，一頂表面（S2)及 一邊緣表面（S3)的介電基片（2)， ——個在該底表面上的導電接地平面（4) ’ ——個在該頂表面上的導電嵌片（6) ’ -兩個在該邊緣表面上且連接該嵌片至該導體接地 (4)的短路導體（C2，C12)，以及 一用以傳送介於該天線與一信號處理單元之間的一個 信號的連接導體；該天線之特徵爲其連接導體包含具有一 個第一部分（F4，Cl，F14)於基片之頂面上以及 一個第二部分（F5，C3，F15)於邊緣表面上並且 延伸第一部分而無顯著之阻抗中斷的一種共面線。 2 ·如申請專利範圍第1項之一天線，包含一共振結 構包含： 一該介電基片（2 )，該基片具有延伸於該天線中所 定義之方向且構成水平方向（DL與DT)的兩個彼此相 對的主表面，該兩個表面個別構成該底表面（S 1 )及該 頂表面（S 2 )，以一個角度對應於每個該水平方向的另 一方向被進一步定義於該天線中，該另一方向構成一垂直 方向（DV)，該邊緣表面（S3)含有該垂直方向， 一位於該底表面上且構成該天線之該接地（4 )的一 個導電底層， --個導電頂層位於該接地上面之該頂表面的一個區 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公嫠）-25 · (請先閱讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) -裝· -1T 涑 4〇4〇Bl c8 D8 六、申請專利範圍 域上以構成該嵌片（6 )，該嵌片具有一結構，邊緣，〜 長度及一寬度，該長度及該寬度個別延伸於構成一縱向（ DL)及一橫向（DT)之兩個水平的方向上，該邊緣表 面進一步含有該嵌片之一邊緣（10)，該邊緣延伸於該 橫向（D T )上，以及 一該短路導體（2)，該導體延伸於該垂直方向（D V )上並且利用至少近似該共振結構於一四分之一波型共 振， 該天線進一步包含一耦合線，其適合於耦合傳播於該 線中之一傳輸波與共振結構之該共振，該線包含： 一連接至該嵌片（6 )於一內接點（1 8 )之一主導 體，以及 -平行且橫靠於該主導體之一接地導體， 經濟部中央標準局貞工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 該天線具有其耦合線之該主導體包含橫靠於該短路導 體（2 )且構成該第一連接導體之一垂直部分（C 3 )的 特徵，該線之該接地導體包含由該短路導體所組成之一垂 直部分以致能該共振結構來被連接至該信號處理單元 (8 )，其藉由包含形成該耦合線之部分之該導體之該垂 直部分的一條垂直線。 3 .如申請專利範圍第2項之一天線 > 其特徵爲耦合 線之該主導體進一步包含形成於該頂導電層中且延伸於該 縱向（DL)之一水平耦合導片（C 1 )以連接該導體之 該垂直部分（C 3 )至該內接點（1 8 )，該水平耦合導 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）-26 - 404081 I 々、申請專利範圍 片是由該導片之個別邊緣上的兩個縱向側面凹槽（F 4， F 1 4 )來分離自該嵌片，該線之該接地導體進一步包含 位於該耦合導片之任一邊上由該嵌片所組成之一水平部 分，該水平耦合導片及主導體之該水平部分構成一水平共 面線， 該天線包含一垂直導電層於該邊緣表面（S 3 )之區 域上，該短路是包含兩個該短路導體（C2，C 1 2)之 一複合短路，該兩個短路導體包括兩個垂直短路導片以形 成該垂直導體層之部分，於包括其同時也爲該垂直導電層 之部分且由個別垂直側面凹槽（F 5，F 1 5 )來分離自 該兩個短路導體之一垂直耦合導片的耦合線之主導體之該 垂直部分（C 3 )的別個相反邊之上，以致該垂直線部分 構成連接至該水平共面線之一垂直共面線而無顯著的阻抗 中斷。 4 .如申請專利範圍第3項之一天線，其特徵爲該垂 直共面線（C2，F5，C3，F15，C12)是只有 形成於嵌片（6 )之該寬度之一部分。 經濟部中央標率局員工消費合作社印裝 5 .如申請專利範圍第2至4項之任一項的一種天 線，有特徵爲它是對稱於該垂直方向（D V )中傳輸通過 該嵌片（6 )之一對稱軸的一個平面。 6 . —無線電通信裝置包含： 一依據申請專利範圍第1項至第5項之任一項的_種 天線，以及 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-27 - A8 404081 ?8s D8 六、申請專利範圍 一由該連接導體（C3 ，C2 ，C12)連接至該天 線之一信號處理單元（8)。 經濟部中央棣率局員工消費合作社印裝 -----,----^-- (請先聞讀背面之注意事項再勒寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-28 -