TW558855B - Microstrip dual band antenna - Google Patents

Description

558855 — 五、發明說明（1) 【技術領域】 段中ί::二指一種微晶片雙頻天線，尤指-種能在雙頻 (VSWR) j k3fl終端機適宜之回流損失和電壓駐波比 低，和以Γ見令人？ί之韓射型樣，使本身尺寸減至最 晶片雙頻天':化狀恶安裝到種種無線電通訊設備内部的微 【發明背景】 露各機的小巧化，“本技藝曾有人揭 訊服務，為铲；：〜皙另/卜’因為提供了種種不同的通 i:微裝式天線之缺點的微晶片天線。在 種服天線因為能以整合方式滿足各 訊終；：之：;用:f卻存有微晶片天線無法妥善解決與通 擴大雙m 關連的問題，且其原本便難以 到通…夂：線寬。尤其，因為習用天線大部份是安裝 …數所以要用到阻抗匹配電路1而增 【簡要說明】 明。：發：2:^ 3所發生的各種問題’因而提出本發 端機適宜之回！：！ 一種能在雙頻段中達到對通訊終 之輻射型#，2 電壓ΐ波比細），實現令人滿意 内部的微晶片雙頻：：化狀,%安裝到種種無線電通訊設備 第7頁 558855 五、發明說明（2) 為達成前述目的，本發明提供一種黏著到具有一接地 表面和一非接地表面之印刷電路板上的微晶片雙頻天線， 其包括·分別圍住一形狀為四稜柱形之電介體縱向雨端的 第及第二綴片元件；一第一輻射綴片，其係與第一綴片 凡件隔開和位在電介體的上表面而呈z字形朝著第二綴另 元件延伸；一第二輻射綴片，其係被接合到第二綴片元 件，和位在電介體的下表面而以一種使第一及第二輻射綴 片和之ζ子形組態彼此交錯的方式，著第一綴片

元件延伸到低於電介體整個長度一半的：：朝和一第一饋 線，槽，其係設在電介體前表面與其一端鄰接處，並以一 ，犯使第一及第二輻射綴片相接的方式予以電鍍。 【詳細說明】 可处1舉男施例並配合圖式，將本發明詳予說明於後。如 類：:!卹各圖式及說明中所用的相同參照號碼係指相同或 顯似的部件。 益姆^著ΐ吼年代的到來，由於個人的社會及經濟活動Β I二二資訊傳輸的重要性即被強調，所以需要-種能^ 地點均可與他人交換資訊的系統。

「個二诵:k，而求，有一種當作下一代行動通訊系統以 種近似有$ = i Pcs)」電話能以合理的服務費用提供一 想：通訊品質，實現方便、小巧和質輕㈣ 通訊環境。9者 服務等的提供而有助於建立一種多媒選

現行開發的數 位行動手機，係以語音完全編

第8頁 558855 五、發明說明（3) =二保安全，及錯誤能輕易予以 統的有限頻道容量，低通訊品ί與；= ^ ^ 增進防干擾特性，也增加頻道容量了 、 歎位通訊網路 (CDMA)及分時多重亡、夕 / '刀成分碼多重存取 分配時間的限制^ 道的容量係受頻寬及 訊，也可意的是t縱然為數位式的行動通 —此^為夕路哀減及頻率再使用而產生 这日可，就CDMA而言，並無頻率再使用方面 而，就TDMA而言，為能再使用相；：柊''、、、 (㈣)須彼此分隔到足以互不干擾的程度。個… .採用TDMA方法的泛歐通訊網路（group special mobi le，GSM)，原是整個歐洲地區採用一 頻帶運作的蜂巢式诵邙糸銥。ΓςΜ洛从各 U9U0 MHz 眚、闹Μ游:糸統在訊號品質、服務 費国除/又迦、和頻帶使用效率等方面有其優點。 # 一 mi頻帶提升而獲得的個人通訊網路(pcN)則當 和1 ’9 0 0 MHz頻帶運作的數位蜂巢式通訊系 統(DCS)。由於PCN是以GSM為基礎並採用用戶識別模组 (SIM)卡，所以能與GSM漫遊。 本發明係有關於一種能在包括GSM和DCS之雙頻中可靠 使用的微晶片雙頻天線3 0。現將其詳予說明於後。 第一圖係一透視圖，顯示出依本發明構成之微晶片雙 頻天線30被表面黏著到一印刷電路板1〇上的狀態。印刷電 路板1 0具有一接地表面11和一非接地表面丨2。微晶片雙頻 天線30係被黏著到印刷電路板10的非接地表面12上。在本

558855 五、發明說明（4) 一 ，明的一較佳實施例中，印刷電路板10具有38 _的 mm的長度，接地表面丨丨具有38 _的寬度和^ 又二反之非接地表面12則具有38 mm的寬度和12 mm的、 二本喊日日日片雙頻天線3G係以—種電介體31構成以降低製j =二，係一透視圖，獨立顯示出依本發明構成的 二雙頻天線30。在本發明所舉的這實施例中，形成二::曰 形形狀1電介體31具有3〇 mm的長度L，8賴的寬度w，文柱 • 2 mm的咼度η。第三圖係一部份透和 ^ ^ ^ „ 3 0 „ Τ ^ „ / 〇 =纷出電介體31的輪靡，即可確認這：形J掉或 第四圖係依本發明構成之微晶片 丄貌。 射 雙頻天線3“H卩視= 3。包：=元:二明3 =:微晶片雙頻天線 稜桎形之電介體3 1的縱向兩端。 ν、刀別圍住形狀為四 第一幸昌射綴片3 4與第_炉Η 一 體31的上表面而呈ζ字形朝著双凡牛32隔開，和位在電介 35被接合到第二綴片元件3 ’ f °白振。第二輻射綴片 以-種使第-及第二輕射牛：片=電7她的下表面而 錯的方式，呈Z字形朝著第—你 之Z予形組態彼此交 、、双片凡件32延伸到低於電介 第】0頁 558855

體31整個長度L 一半的距離。第二輻射綴片35係在，例 如，DCS頻帶中諧振。 由於苐·一及苐^一輪射綴片3 4和3 5係分別在電介體3 1的 上和下表面設成使它們的Z字形組態彼此交錯，因而能將 匕們之間的輻射影響及干擾減至最低。在一實施例中，可 使用電介體31的整個長度l而讓第一輻射綴片34在9〇〇 mHz 頻帶運作，另可使用電介體31整個長度L的一半而讓第二 輻射綴片35在1，8 0 0或1，90 0 MHz頻帶運作。 有個第一饋線凹槽36設在電介體31前表面與其一個縱 向端鄰接處。這第一饋線凹槽3 6係以一種能使第一及第二 輻射綴片34和35彼此相接的方式予以電鍍。另有個第二饋 線凹槽37設在電介體31前表面與其另一個縱向端鄰接處。 這第二饋線凹槽37係以一種能使第一及第二輻射綴片34和 35彼此相接的方式予以電鍍。將第一及第二饋線凹槽％和 37焊接到一個能發揮作用而提供利用電路匹配產生訊號的 訊號線路1 3，就使這二凹槽連接到印刷f路板} 〇的接地表 面11 〇 同時，圍住形狀為四稜 一綴片元件3 2，包括一個晶 3 8係設在一個經由其而使第 此相接的路線中，據以提供 果，頻寬最高可擴大10〜20% 有5〜10 nH的數值。 如前所述，依本發明構 柱形之電介體31 —縱向端的第 片形感應體38。晶片形感應體 一級片元件3 2與接地表面i j彼 一種增加接地長度的效應。結 ’這時，晶片形感應體38可具

成的天線經由第一饋線凹槽36

558855 五、發明說明（6) 而運用位在電介體31上和下# 34和35，亦即雙頻，基於這^每上的第一及第二輻射辍片 地實現GSM和DCS頻帶（亦即錐，就能在行動通訊中可靠 明的微晶片雙頻天線係被安、的運作。另外，因為本發 所以能使終端機小巧化。再ί到行動通訊終端機的内部， 天線係以表面黏著方式固定’由於本發明的微晶片雙頻 訊號從訊號線路1 3供應過來聍Ρ刷電路板1 0，所以當—個 綠敗，而日H 士 牙 不但不需要另$又~個馈绩 線路，而且也旎積極克服那些盥碩綠 問題。 ~ /、電力線路为布不均有關的 依本發明構成的微晶片雙頻天線30可用於採行 行動電話或PCS電話的個人行動通訊服務，無線區域心式 (wireless local l〇oped，WLL)服務，未來的公用陸上一 動電信服務（future public land mobile 订 telecommunication service，FPLMTS)，以及包括衛星通 訊的無線電通訊，所以能輕易配合基地台與一行動終端$ 之間的訊號收發。 在習用的技藝中，由於微波導片堆疊式天線依其固有 特性屬於諧振天線，因此造成若干會使頻寬減少幾個百分 比和輻射增益變低的缺點。由於這種低輻射增益，必須將 若干綴片排成陣列或彼此上下堆疊，因而天線的尺寸及厚 度不得不增加。因此，當習用的微波導片堆疊式天線被安 裝到個人行動終端機，或當作行動通訊發射器的天線，或 用於無線電通訊設備時，就會造成一些困難。 然而，本發明的微晶片雙頻天線30具有範圍較大的步貝

558855 五、發明說明（7) 寬和減低泄漏電流，因而獲得高增益。尤其，因為增進 VSWR和減低天線的尺寸’所以種種無線電通訊設備均可小 巧化。 現將依本發明構成之微晶片雙頻天線3 〇的特性詳予說 明於後。 第六圖之圖表顯示出依本發明一實施例構成之微晶片 雙頻天線3 0中的頻率與回流損失之間的關係；而第七圖之 圖表則顯示出依本發明另一實施例構成之微晶片雙頻天線 3 0中的頻率與回流損失之間的關係。 如第六圖所示，依本發明構成之微晶片雙頻天線3〇的 服務頻帶係以雙頻實現，包括第一輻射綴片34所用的 824〜894 MHz (參閱標誌卜標誌2)和第二輻射綴片35使用 的1，8 5 0〜1，9 90 MHz (參閱標誌3〜標誌4)。如第七圖所 示’若將晶片形感應體3 8加到雙頻的微晶片雙頻天線3 〇， 包括第一輻射綴片34所用的824〜8 9 4 MHz和第二輻射綴片 3 5使用的1，8 5 0〜1，9 9 0 Μ Η z，回流損失即被改進1 〇〜2 〇 %。 第八圖之圖表顯示出依本發明再一實施例所構成，即加設 晶片形感應體38之微晶片雙頻天線30中的頻率與VSWR之間 的關係。從第八圖可輕易看出，在GSM的工作頻段中，以 50歐姆諧振阻抗所獲得的最大”㈣為} :2.5〇〇7〜2. 8486， 而在DCS的工作頻段中，以5〇歐姆諧振阻抗所獲得的最大 VSWR 為1 : 2· 9314〜3·3695 。 也就是說，假定1是微晶片雙頻天線30中理想的VSWR 數值，那麼在列入GSM頻段的標誌1内，於880 MHz頻率所

558855 五、發明說明（8) 獲得的VSWR為2.8486，另在標誌2内，於960 MHz頻率所獲 得的VSWR則為2. 5 0 0 7。在列入DCS頻段的標誌3内，於 1，710诞112頻率所獲得的”界1^為2.9314，另在標誌4内，於 1，8 80 MHz頻率所獲得的VSwR則為3.36 95。結果，於此極 易瞭解的是，諧振阻抗如為50歐姆時，便可在GSM和DCS頻 段獲得極佳的VSWR。 第九圖係一史密斯圖表（Smith Chart)，用以說明依 本發明又一實施例所構成，即加設晶片形感應體38的微晶 片雙頻天線30。 如第九圖所示，選取50歐姆的諧振阻抗作為GSM和DCS 頻段的基準時，那麼在列入GSM頻段的標誌1内，於880 MHz頻率所獲得的諧振阻抗為23· 81 3歐姆，另在標誌2内， 於9 6 0 MHz頻率所獲得的諧振阻抗則為29· 068歐姆。此 外’在列入D C S頻段的標諸3内，於1，7 1 0 Μ Η z頻率所獲得 的諧振阻抗為3 0. 93 9歐姆，另在標誌4内，於1，880 MHz頻 率所獲得的諧振阻抗則為154· 80歐姆。結果，在GSM頻段 中’實現了23. 8 13〜2 9 .0 68歐姆的整個諧振阻抗，而在DCS 頻段中’則貫現了 3 0 · 9 3 9〜1 5 4 · 8 0歐姆的整個諧振阻抗。 因此，本發明的天線3 〇能在雙頻情況下可靠地運作。 第十圖之圖表用以說明依本發明再一實施例構成之微 晶片雙頻天線3 0的縱向輻射型樣。於一消聲室内測量時， GSM頻段所獲得的輻射增益為〇 dBi，DCS頻段所獲得1的轄 射增盈則為2 dB i。因此，可知能以更有效的方式在行動 通訊中達成輻射。第十一圖之圖表用以說明依本發明1"又一

558855 五、發明說明（9) 構；=晶片雙頻天線30的橫向幸昌射型樣。在第十 此，不論位置均可收發訊號，c實現。因 ”題。此時’係在一間無電 ：以：方向相關 -後5。公尺範圍内均無干擾的場地測=至内或在-個 晶片雙頻天線3〇。就這方面而言，。===成的微 行測量。測量各標鍵、點之主電場表磁^聲室内執 輕射型樣顯現出全向式特性。因= =表” = 被適當地用來作為傳輸及接收…二 -5dB的程度。於是，在GSM工作頻段能充分獲得 〜2· 8486的VSWR，另在DCS工作頻段則能充分獲得 1:2.9314〜3.369 5的VSWR。此外，在GSM和DCS頻段也分別 獲得23· 8 13〜29· 068歐姆及30· 939〜154· 80歐姆的諧振阻 抗。此外，在GSM和DCS頻段分別獲得〇 dBi和2 dBi的縱向 輻射型樣。至於橫向輻射型樣，則以全向式達成。這種微 晶片雙頻天線可被輕易地黏著到印刷電路板。另外，依本 發明構成的微曰曰片雙頻天線可用於採行蜂巢式行動電話或 PCS電話的個人行動通訊服務，WLL服務，FPLMTS， IMT- 2 0 0 0，以及包括衛星通訊的無線電通訊，所以能輕易 配合行動終端機與無線區域網路（LAN)之間的訊號收發。

第15頁 558855 五、發明說明（ίο) 尤其，依本發明構成的微晶晶片雙頻天線，因為能以單饋 線凹槽實現雙頻，所以具有減低泄漏電流而獲得高增益和 增進VSWR等優點，同時這種微晶片雙頻天線亦能以小巧化 狀態安裝到種種無線電通訊設備的内部。 以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制 本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或 變化，倶屬本發明申請專利範圍。

第16頁 558855 圖式簡單說明 【圖式間要說θ月】 弟一圖係一透相固 Ms ~ ΓίΓΓ1…心:ί:;:ΐ成之微晶片雙頻天 第一圖係—透視圖，獨 伋上的狀態。 頻天線。 ，肩示出依本發明槿击ΛΑ 第三圖係-部份透視圈，3 “構成的微晶片雙 頻天線的下方部份。顯不出依本發明構成之微晶片雙 :四圖係一平面圖， ^ 出依本發明構成的微晶片雙頻天 埭’係—仰視圖，顯示出 線。 出依本發明構成的微晶片雙頻天 第六圖係一圖表，蟲一 ί::線中的頰率i:、ΐ ΐ本發明-實施例構成之微晶片 弟圖係一圖表，翻l #貝失之間的關係。 ί雙頻天線中的頻依本發明另-實施例構成之微晶 ί八圖係1表：回流損失之間的關係。 以：天線中的頻；再-實施例所構成之微 明又=ΐ〜史密斯圖表^ 波比（vswr)之間的關係。 貫施例所播Λ、 mi th Chart)，用以說明依本發 ΐ十圖係-心，晶片雙頻天線。 晶片雙頻天線的縱6 ^說明依本發明再一實施例構成之微 ί十1係：圖表ΐ射？樣。 U晶片雙 以說明依本發明又一實施例構成之 負天線的k向輻射型樣。

第17頁 558855 圖式簡單說明 【符號說明】 微晶片雙頻天線（3 0 ) 印刷電路板（1 0 ) 接地表面（11) 非接地表面（1 2 ) 訊號線路（1 3 ) 微晶片雙頻天線（3 0 ) 電介體（31) 第一綴片元件（3 2 ) 第二綴片元件（3 3 ) 第一輻射綴片（34) 第二輻射綴片（3 5 ) 第一饋線凹槽（3 6 ) 第二饋線凹槽（37) 晶片型感應體（38)

第18頁

Claims (1)

1. 558855 六、申請專利範圍 1. 一種微晶片雙頻天線，該微晶片雙頻天線係黏著 到具有一接地表面和一非接地表面之印刷電路板上，其包 括： 分別圍住一形狀為四棱柱形之電介體縱向兩端的第一 及第二綴片元件； 一第一輻射綴片，其係與第一綴片元件隔開和位在電 介體的上表面而呈Z字形朝著第二綴片元件延伸； 一第二輻射綴片，其係被接合到第二綴片元件，和位 在電介體的下表面而以一種使第一及第二輻射綴片之Z字 形組態彼此交錯的方式，呈Z字形朝著第一綴片元件延伸 到低於電介體整個長度一半的距離；和 一第一饋線凹槽，其係設在電介體前表面與其一端鄰 接處，並以一種能使第一及第二輻射綴片相接的方式予以 電鍍。 2. 如申請專利範圍第1項所述之微晶片雙頻天線，另 包括： 一晶片形感應體，其係設在一個經由其而使第一綴片 元件與接地表面彼此相接的路線中，據以提供一種增加接 地長度的效應’因而使頻見擴大。 3. 如申請專利範圍第1項所述之微晶片雙頻天線，另 包括： 至少一個第二饋線凹槽，其係設在電介體前表面與其 另一端鄰接處，並以一種能使第一及第二輻射綴片相接的 方式予以電鍍。

   第19頁