TW445666B - Microstrip antenna - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 645664 π ------ B7 五、發明說明（1 ) 微帶天線 本發明有關一種微帶型天線，用以發送及接收波長 λ而位於lOOMhz至6Ghz頻帶之波，且在3.5Ghz帶、C帶、 S帶中呈現特別優良之發送及接收特徵。 微帶天線係為已知，其常包含—第一金屬板，而形 成一接地面；及一或多個其他金屬板，其與接地面相對配 置且構成幅射片’該等兩個金屬板/片系統最常固定在一 介電材料塊之相對面上’因而額外確保接地面與一或多個 幅射片之間的機械連接。 但當幅射片出現在較大表面積時，此系統可能很貴 ’尤其在高品質介電材料的成本方面。 為克服此缺點’提議使用接地面與幅射片之間的空 氣作為介電。單一幅射片情形中，此解決方式目前仍有實 行上之複雜性，因為難以將幅射片維持在相對接地面之一 精確位置、並在此兩板之間確保一個可承受外部應力之機 械連接。含有多數金屬片而使部份天線幅射之情形中（因 為金屬片必須嚴格保持相同平面中），此問題更加複雜。 本發明之一目的係為提供一種用空氣作為介電材料 之微帶天線，同時避免上述缺點，特別是有關天線的機械 結構的問題。 因此’根據本發明，用以發送或接收波長λ的波之 微帶天線之特徵為包含： 一第一絕緣板及在該板一面上生效之—第一金屬 化部，其覆蓋一部份的該第一板，以形成一接地 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】〇χ 297公釐Υ----- -4 - ----------------------訂---------線 I - <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五 I. if. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

AT ___ - _ B?__ 發明說明（2 ) 一第一絕緣板及在該第二板一面上生效之至少一 第一金屬化部’且呈現比該第一金屬化部更小之尺寸；該 第二板係包含在概等於λ/10的寬度上圍繞該第二金屬化 部之一周邊區’而對應了具有該第二金屬化部周邊產生的 最大電磁場幅度之一區域，該第二板在至少—部分該周邊 區中設有凹部，固體部係隔離該等凹部，以確保該第二板 承載第二金屬化部之部份與該第二板其餘部份間具有一機 械連接； 一至少一天線進給線*連接至該第一及第二金屬化 部，及 一固定裝置，係與兩板相固定以使兩板保持一預定 相對位置’故兩金屬化部朝向彼此，且第二金屬化部係與 第一金屬化部相對。 可瞭解由於接地面及一或多個幅射片配置於絕緣支 樓部上而產生良好的機械強度，並且，導電板直接彼此相 對’故因為作為支撐之絕緣板而易於機械連接，得到一種 可含一或多個幅射片且用空氣作為介電、且呈現適當機械 結構之微帶天線β 此外如下詳述’圍繞至少一部份形成一或多幅射片 之金屬化部之板中所出現之凹部，係可有效使用空氣在一 或多幅射金屬化部周邊產生的最大電場區中作為介電，利 用此方式達成最佳的天線功能s 根據本發明實施例之一較佳型式，天線之第二絕緣 板設有多數概呈矩形的第二金屬化部，且金屬化部係由連 規格（21G 297 i卜釐） -------------裝--------訂----I----線 (碕先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A? B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 接部所電性連接·> 此實施例中，由於出現不同的幅射金屬化部，故可 恰當適應天線之增益（gain)，凹部亦設置在該裝置任一側 上的周邊區中，以供不同幅射金屬化部之間作電性連接。 下述數項實施例中藉由非限定範例且參照囷式可 更易於瞭解本發明之其他特徵及優點，其令： 第1圖為天線之第一實施例的垂直剖視圖，顯示僅包 含一個幅射金屬化部之情形； 第2圖為第1圖之垂直細部囷，顯示接地面與幅射金 屬化部之間的電磁場線； 第3圖為上板之仰視圓，顯示上板包含多數的幅射金 屬化部； 第4圖為根據本發明中包含多數幅射金屬化部之一微 帶天線之垂直剖視圖；及 第5圖為第3圓之部份，顯示圍繞該等幅射金屬化部 之凹部之變化實施例。 現請參照第1圖，係描述在單一金屬化部搆成該幅射 部份之情形中，微帶天線之第一實施例。 天線包含一第一板1〇，其係由用以製造印刷電路板 類型且較佳有0.8至1.6公厘厚度以呈現足夠機械性質之絕 緣材料製造。此板1〇的上面l〇a上具有譬如銅等一金屬化 部12’以構成天線之接地面，金屬化部12概呈矩形β天線 亦包含一第二絕緣板14，其與板1〇為相同的絕緣材料製成 、且其厚度e與板1〇約有相同數值大小。下面14a設有由任 本紙張尺度剌中關家標(CNS)A4規格⑵Q χ 297公爱 I Γ I I I A-------—訂----1線 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印f Α7 Β7 五、發明說明（4 ) 何適當技術所生效之一金屬化部16，而構成天線的幅射板 (英文稱為片：patch)。金屬化部16亦如已知呈矩形，其尺 寸可適用於天線之作業頻帶。絕緣板10及14不具有金屬化 部之部份所固定之固定部（如18及20)係確使兩絕緣板及接 地面12與幅射片18作嚴格定位，天線係加入一進給線22， 已知其各連接至幅射片16及接地面12。並且，絕緣板14設 有凹部（如24及26)，由於參照第2圖所示原因，其配置於 圍繞絕緣板14覆有金屬化部16的部份之一周邊區中。 此第2圖中再度可知：絕緣板10、金屬化部12、絕 緣板14及金屬化部16係形成幅射片，此放大圖顯示導電板 12與16之間反向發出之電磁場線3〇、以及金屬化部16周邊 16a上所循環電所產生之電磁場線32。如圖示，此周邊i6a 所產生的最大電磁場區中之場線先導向絕緣支撐部14。由 於成本因素，此絕緣支撐部14係由將降低天線品質之中等 介電性質之材料製造，因此，凹部24及26設置在金屬化部 16周圍，如下詳述。利用此方式，金屬化部16周邊發出的 電磁場線係橫跨凹部24及26，其中如同導電板12及16間之 情形亦由空氣構成介電，因此天線呈現極佳之品質。 請參照第3及4圖’天線之第二實施例係描述：該天 線的幅射部份分別由兩個金屬化部34及36構成。該等兩金 屬化部已知概呈方形且其側邊係對應λ /2，；（為天線的作 業波長。該等兩金屬化部34及36係由一電連接部38電連接 在一起’以確保金屬化部34及36間之電連續性。在金屬化 部34及36周圍及連接部3 8各側邊上係界定一個寬度概等於 表印.¾ H遴用中s ffl家標iMCSDAl規格（21G X 297公釐〉 ----- II -----^ ----I I I I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ς 4566 A a? _______Β7__ 五、發明說明（5 ) λ/10之所謂周邊區4〇。此周邊區4〇内製成譬如24及26等 凹部。當然，凹部必須佔周邊區4〇之可能的最高比例，同 時確使絕緣板14上使金屬化部生效之部份與此板固定該等 固定部18及20之其餘部份之間具有足夠機械連接。就優先 順序而言，當電磁場為最大幅度時，絕緣板之構成材料必 須移除。 為了在周邊區40中的凹部之高比例與此區必須保持 的機械強度之間作出取捨，凹部密度將與一最大磁場的出 現相對應而沿導電板34及36邊緣增加，此密度將沿其他邊 緣且沿電連接部3 8邊緣而減少。譬如，第3圖情形中，此 周邊區4〇中設有槽42、44a、44b、46b及48，其對應了導 電板的全寬。另一方面，在各兩金屬化部之另兩邊緣上僅 設有相隔之凹部（如50)，其譬如呈圓形且由絕緣材料52所 分隔，以確保板整體之機械連績性。 亦如第3及4圊示，可有利地提供短路線（如51及53)其 將接地面12分別連接至各金屬化部24及36之大致中心處。 利用此方式’幅射片34及36各中心處設有概為零之一電位 ，而改良天線的穩定性。 第5圖顯示周邊區4 〇内的凹部之變化實施例，此圓僅 顯示金屬化部34及電連接部38之起點。周邊區4〇與最大電 磁場相對應之部份中’係出現譬如圓形且彼此極靠近之凹 部54 ’而沿板之另兩邊緣處’同樣可出現彼此更為分隔之 圓形凹部56，故特別獲得機械強度。 若天線的幅射部份係由電連接在一起之兩個以上的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 x 297公釐） -------------ii--------訂---------線 (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁> 經濟部智慧財產局員二消費合作社印製 五、發明說明（6 ) 導電板構成，當然不超出本發明範圍，若形成天線幅射部 之導電板未電性連接而各包含一天線的線路（如22)，亦未 超出本發明範圍。最後應注意，為了獲得幅射導體元件周 圍的真空率及足夠的機械強度’基本的凹部54或56亦可嘗 試使用各種尺寸。 同樣地，上文中’幅射板呈矩形或方形，但是，若 這些金屬化部呈圓形 '多角形等等，當然亦未超出本發明 範圍。 元件標號對照 10…第一絕緣板 10a...上面12.. .接地面 16.34.36.. .金屬化部 14.. .第二絕緣板 14a...下面 16a...周邊 18.20.. .固定部 22.. .進給線 24,26,50,54,56 …凹部 30,32…電磁場線 38…電連接部 40,..周邊區 42,44a，44b，46b，48‘·.槽 51，5 3…短路線 5 2…絕緣材料 e…厚度 λ…波長 --------------------—訂-- -----線 (靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣纸張尺度透用士國®家標Λ X.N：Sh-\4規格（2丨0 X」97公餐）

Claims (1)

1. 888^ ABCD 六、申請專利範圍 1- 一種微帶天線’用以發送或接收波長又的波，其特徵 為包含： --第一絕緣板及在該板一面上生效之一第一金 屬化部，其覆蓋一部份的該第一板以形成一接地面； —第二絕緣板及在該第二板一面上生效之至少 第一金屬化部’且呈現比該第一金属化部更小之尺 寸’該第二板係包含在概等於λ/1()的寬度上圍繞該第 二金屬化部之一周邊區，而對應了具有該第二金屬化 部周邊產生的最大電磁場幅度之一區域，該第二板在 至少一部分該周邊區中設有凹部，固體部係隔離該等 凹部’以確保該第二板承載第二金屬化部之部份與該 第二板其餘部份之間之一機械連接； 一至少一天線進給線’連接至該第一及該第二金 屬化部，及 —固定裝置，係與該等兩板相固定以使該等兩板 保持一預定相對位置，故該等兩金屬化部朝向彼此， 且該第二金屬化部係與該第一金屬化部相對。 2. 如申請專利範園第1項之天線，其特徵為：該第二板設 有概呈矩形之多數第二金屬化部，且其令該等金屬化 部係由進給線所電性連接而形成連接部。 3. 如申請專利範圍第2項之天線，其特徵為：各第二板係 概由一周邊區所包圍，且其中各連接部係由一周邊區 所包圍，凹部係配置在至少一部份的各周邊區中。 4. 如申請專利範圍第2項之天線，其特徵為：對於各第二 ^張尺度適用甲國國家標準(CNSM4規格. (21ϋ 公釐） 閱 讀 背 面 之· 注 | ； 事 項 再 填 寫： 本 頁 I I I I I 訂 10 Λδ BS CS 二------^______ 申請專利範圍 金屬化部’該等凹部包含—槽，其配置在相同金屬化 部之兩平行側面全長上。 5.如申請專利範圍第1項之天線，其特徵為：該等凹部包 含圊孔。 如申叫專利範圍第1至5項其中任一項之天線，其特徵 為.其尚包含短路線，各短路線將該第一金屬化部連 接至一第二金屬化部的中心。 ---------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部知曰慧財產局員工消費合作社印" 11