TWI497823B - 單極寬頻之天線結構 - Google Patents

Description

單極寬頻之天線結構

本發明係有關一種單極寬頻之天線結構，尤指一種印刷式掛壁式單極寬頻天線。

於科技發展日新月異的現今時代中，電子產品需要多種輕巧尺寸之天線，應用的電子產品舉例而言，可包括：行動電話、筆記型電腦或外接式無線傳輸裝置(無線網路基地台(Access Point，AP)或無線網卡(Card Bus)中)，一般而言，平面之倒F型天線(Planar Inverse-F Antenna，PIFA)或單極天線(Monopole Antenna)之二種類天線，具有結構輕巧及傳輸效能優良的特性，已廣泛存在於手持式電子產品中。而習知傳統的二種天線，其設計多半同軸纜之內層導體層與外層導體層分別銲接於平面之倒F型天線之信號饋入點及信號接地點，再將傳輸信號經由平面之倒F型天線輸出。而單極天線亦是使用較早且仍存於一般市售手持電子產品的天線結構。

習知一寛頻天線如台灣專利號TW 200824289所揭露，該天線結構不穩定，具有易造成傾倒及生產技術難度較高的問題，且該天線設置於電子產品中需要一天線固定結構來進行固定，如此便增加了生產成本。

習知另二寬頻天線如台灣專利號TW M260011及TW M325616所揭露，該二外接天線為因應電子無線頻寬區段，設計上採用較大的體積的天線結構，對於講究輕巧的電子 產品而言，無疑增加了使用上的不便性。

基於解決以上所述習知技藝的缺失，本發明為一種單極寬頻之天線結構，主要目的為提供一種可輕易調整之掛壁式單極寬頻天線，具有大寬頻的優點，故可適用於多種電子產品中，本案之單極寬頻之天線直接於電路板上印刷成形，具有低成本及體積輕巧的優勢。

本發明之另一目的在於本案之單極寬頻之天線之操作頻段經由簡易的調整與修正，可適用於第四代行動通訊標準『長期演進技術(Long Term Evolution，LTE)』、WiFi(802.11a)、超寬頻UWB(Ultra Wideband)及全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Miorowave Access，WiMAX)之相關電子產品之通訊頻段。

為達上述目的，本發明為一種單極寬頻之天線結構，其係製作於一印刷電路板上，係包括有：一天線區，該天線區包括獨立的一輻射主體及獨立之一頻帶頻寬調整區，該輻射主體係包括有一第一延伸端、一第二延伸端及一饋入信號端，其中該第一延伸端沿第一方向形成一第一阻抗匹配調整區；該第二延伸端與該第一延伸端接合並沿第二方向形成一主要輻射區；該饋入信號端係與該二延伸端接合處連接並沿第三方向延伸；該頻帶頻寬調整區係設置於該二延伸端所夾成區域之間；一接地區，係鄰設於該饋入信號端；以及 一第二阻抗匹配調整區，係以該接地區與鄰近該天線區之間的區域增減面積做一調整。

較佳者，該饋入信號端更係連接有一電阻，且該電阻之電阻值為50 Ω。

較佳者，該輻射主體之形狀接近於『Y』字形。

較佳者，該單極寬頻之天線結構之操作頻段係為4 GHz至7 GHz。

較佳者，該頻帶頻寬調整區之形狀接近於三角形島狀區塊，其中一頂角鄰近於該第二延伸端。

較佳者，該輻射主體係為一微帶線所構成。

較佳者，該輻射主體延伸至一預定的共振長度，而該第二延伸端長度等於所設計頻段使用頻率共振之四分之一長度。

較佳者，該第二延伸端的部分係向第二方向逐漸變寬。

較佳者，該第一延伸端具有至少一彎折。

較佳者，該印刷電路板係為一介電質基板所構成。

為進一步對本發明有更深入的說明，乃藉由以下圖示、圖號說明及發明詳細說明，冀能對 貴審查委員於審查工作有所助益。

茲配合下列之圖式說明本發明之詳細結構，及其連結關係，以利於 貴審委做一瞭解。

請參閱圖一至圖二所示，係為本發明單極寬頻天線之結構圖，其係製作於一印刷電路板1上，該印刷電路板1係 為一介電質基板所構成，係包括有：一天線區11，該天線區11包括獨立的一輻射主體111及獨立之一頻帶頻寬調整區112，該輻射主體111係包括有一第一延伸端1112、一第二延伸端1111及一饋入信號端1113，該輻射主體111之形狀接近於『Y』字形，其中該第一延伸端1112沿第一方向形成一第一阻抗匹配調整區，且該第一延伸端1112具有至少一彎折；該第二延伸端與該第一延伸端1112接合並沿第二方向形成一主要輻射區，且該第二延伸端1111的部分係向第二方向逐漸變寬；該饋入信號端1113係與該二延伸端(1111、1112)接合處連接並沿第三方向延伸，該饋入信號端1113更係連接有一電阻(圖中未示)，且該電阻之電阻值為50 Ω，當然熟習本項技藝人仕可任意更換電阻值來週整不同的頻帶寬度；上述該頻帶頻寬調整區112係設置於該二延伸端(1111、1112)所夾成區域之間；一接地區12，係鄰設於該饋入信號端1113；一第二阻抗匹配調整區(見於圖三A)，係以該接地區12與鄰近該天線區之間的區域增減面積做一調整。該單極寬頻之天線結構之操作頻段係為4 GHz至7 GHz。

請參閱圖三A至圖三C所示，係為本發明單極寬頻天線利用接地區之第一、二阻抗匹配調整區及頻帶頻寬調整區做頻率寬度調整示意圖，其中圖三A為調整前的天線結構，其中該輻射主體111之第一阻抗匹配調整區1112可進行加寬(如虛線區域)來調整頻帶頻寬；同時亦可將該接地區12外的第二阻抗匹配調整區121(如虛線區域，將原本三階梯形狀修改為二階梯形狀)加以填補，即可形成如圖三B 的調整結構，藉由改變第一阻抗匹配調整區1112及第二阻抗匹配調整區121，即可達到簡易調整頻帶頻寬的目的。

承上述，再者同樣以圖三A為調整前的天線結構，其中將-三角形島狀區塊之頻帶頻寬調整區112加以移除，即可形成如圖三C的調整結構，亦可達到簡易調整頻帶頻寬的目的。

上述之製作於一印刷電路板1上的掛壁式單極寬頻天線，該單極天線係在一介電質基板之一側面印製有一微帶線(Microstrip Line)，該微帶線是一種帶狀導線，與地平面之間用一種介電質隔離開，其另一面直接接觸空氣，只有一個地平面作為參考層面，並將其一端作為訊號饋入端。該介電質基板之另一側面在對應於該微帶線之位置未印製接地金屬面，非天線位置對應之另一側面可分為印製接地金屬面(三層板)或無金屬(雙層板)之兩種不同結構。

所述天線區11之輻射主體111將其一端做為信號饋入端1113，該微帶線之另一端係對應於該接地區12以外之位置向兩個不同方向延伸，以形成天線之輻射主體111，該輻射主體111延伸至一預定的共振長度，而第二延伸端1111長度等於所設計頻段使用頻率共振之四分之一長度，該輻射主體111即可做天線輻射頻帶信號。輻射主體111之另一方向延伸對應調整天線之阻抗匹配，使天線之電壓駐波比(VSWR)可達到規範。該頻帶頻寬調整區112之形狀接近於三角形島狀區塊，其中一頂角鄰近於該第二延伸端1111，用以增加應用頻率之寬度。

請參閱圖四所示，係為本發明單極寬頻天線之電壓駐波比與頻率之曲線圖，當電壓駐波比(VSWR)之最大值設定為2時，可可觀察出在4.2GHz至7.3GHz的全頻段皆在該電壓駐波比(VSWR)之最大值的下方，代表本案之天線有可效應用於無線通訊的全波段，完全符合關於『長期演進技術(Long Term Evolution，LTE)』、WiFi(802.11a)、超寬頻UWB(Ultra Wideband)及全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)之相關電子產品之通訊頻段的標準。

藉由上述圖一至圖四之揭露，即可瞭解本發明為一種單極寬頻之天線結構，主要目的為提供一種可輕易調整之掛壁式單極寬頻天線，具有大寬頻的優點，故可適用於多種電子產品中，本案之單極寬頻之天線直接於電路板上印刷成形，具有低成本的優勢。故提出專利申請以尋求專利權之保護。

綜上所述，本發明之結構特徵及各實施例皆已詳細揭示，而可充分顯示出本發明案在目的及功效上均深賦實施之進步性，極具產業之利用價值，且為目前市面上前所未見之運用，依專利法之精神所述，本發明案完全符合發明專利之要件。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以之限定本發明所實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

1‧‧‧印刷電路板

11‧‧‧天線區

111‧‧‧輻射主體

1111‧‧‧第二延伸端

1112‧‧‧第一延伸端

1113‧‧‧饋入信號端

112‧‧‧頻帶頻寬調整區

12‧‧‧接地區

121‧‧‧第二阻抗匹配調整區

圖一係為本發明單極寬頻天線之前視結構圖；圖二係為本發明單極寬頻天線之立體結構圖；圖三A~C係為本發明單極寬頻天線利用接地區之第一、二阻抗匹配調整區及頻帶頻寬調整區做頻率寬度調整示意圖；圖四係為本發明單極寬頻天線之電壓駐波比與頻率之曲線圖。

1‧‧‧印刷電路板

11‧‧‧天線區

111‧‧‧輻射主體

1111‧‧‧第二延伸端

1112‧‧‧第一延伸端

1113‧‧‧饋入信號端

112‧‧‧頻帶頻寬調整區

12‧‧‧接地區

Claims (9)

1. 一種單極寬頻之天線結構，其係製作於一印刷電路板上，係包括有：一天線區，該天線區包括獨立的一輻射主體及獨立之一頻帶頻寬調整區，該輻射主體係包括有一第一延伸端、一第二延伸端及一饋入信號端，其中該第一延伸端沿第一方向形成一第一阻抗匹配調整區；該第二延伸端與該第一延伸端接合並沿第二方向形成一主要輻射區；該饋入信號端係與該二延伸端接合處連接並沿第三方向延伸；該頻帶頻寬調整區係設置於該二延伸端所夾成區域之間，該頻帶頻寬調整區之形狀接近於三角形島狀區塊，其中一頂角鄰近於該第二延伸端；一接地區，係鄰設於該饋入信號端；以及一第二阻抗匹配調整區，係以該接地區與鄰近該天線區之間的區域增減面積做一調整。
2. 如申請專利範圍第1項所述之單極寬頻之天線結構，其中該饋入信號端更係連接有一電阻，且該電阻之電阻值為50Ω。
3. 如申請專利範圍第1項所述之單極寬頻之天線結構，其中該輻射主體之形狀接近於『Y』字形。
4. 如申請專利範圍第1項所述之單極寬頻之天線結構，其中該單極寬頻之天線結構之操作頻段係為4GHz至7GHz。
5. 如申請專利範圍第1項所述之單極寬頻之天線結構，其中該輻射主體係為一微帶線所構成。
6. 如申請專利範圍第1項所述之單極寬頻之天線結構，其中 該輻射主體延伸至一預定的共振長度，而該第二延伸端長度等於所設計頻段使用頻率共振之四分之一長度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之單極寬頻之天線結構，其中該印刷電路板係為一介電質基板所構成。
8. 如申請專利範圍第1項所述之單極寬頻之天線結構，其中該第二延伸端的部分係向第二方向逐漸變寬。
9. 如申請專利範圍第1項所述之單極寬頻之天線結構，其中該第一延伸端具有至少一彎折。