TWI508379B - 單極天線 - Google Patents

Description

單極天線

本案是有關於一種單極天線。

在小型化通訊產品(如無線分享器)或內建天線通訊產品中，天線體積影響整體元件的配置。故而，天線體積愈小的話，愈有利於整體元件配置的便利性，也更能減少通訊產品的體積。

如果天線需要在電路板的背面也有走線來補償天線長度的話，則必需使用雙或多面板，這將提高天線的成本。或者是，如果天線需要下地端的話，則此天線的面積/尺寸將較大。

本案之一示範性實施例提出一種單極天線，印製於一基板上。單極天線包括：一主體，具有一第一端與一第二端，該主體更包括一寬度漸進變化部份以及兩個折彎，該寬度漸進變化部份設置於該兩個折彎之間；一延伸部，該延伸部的一延伸方向相對於該單極天線為一第一傾斜方向；一連接部，用於連接該主體的該第一端與該延伸部；一訊號饋入端，電性連接至該連接部；以及一接地面，鄰近於該訊號饋入端。

其中，該第一傾斜方向係自該連接部向該寬度漸進變化部延伸。該寬度漸進變化部包括兩個端，其寬度係自其中一端向另一端逐漸變寬。該兩個折彎與該寬度漸進變化部所包含的寬度不大於該接地面的寬度。該主體、該延伸部、該連接部、該主體延伸端以及該訊號饋入端投影所在的該基板區域內無任何其他金屬圖樣或元件設置其上。

本案之另一示範性實施例提出一種單極天線，更包括：一主體延伸端，連接該主體的該第二端，該主體延伸端的一延伸方向相對於該單極天線為一第二傾斜方向。

其中，該第二傾斜方向係自該主體的該第二端向該接地面延伸。該第一傾斜方向與該第二傾斜方向約略呈反向。

為了對本案之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100‧‧‧單極天線

110‧‧‧主體

120‧‧‧連接部

130‧‧‧延伸部

111‧‧‧寬度漸進變化部份

112‧‧‧主體延伸端

150‧‧‧接地面

140‧‧‧射頻訊號饋入端

M1、M2‧‧‧金屬層

G1‧‧‧介電層

P1‧‧‧頻率訊號路徑

θ‧‧‧夾角

第1圖顯示根據本案一實施例之單極天線之示意圖。

第2圖顯示具有本案實施例單極天線之印刷電路板之剖面示意圖。

第3圖顯示根據本案實施例之天線輻射頻率訊號所經路徑長度P1之示意圖。

現請參考第1圖，其顯示根據本案一實施例之單極天線之示意圖。如第1圖所示，單極天線100包括：主體110、連接部120與延伸部130。本案實施例之單極天線乃是印製於印刷電路板上。

主體110乃是此單極天線100的輻射主體，其輻射體延伸至適當的共振長度，基本上，天線主體的輻射體長度約略為其所操作頻率的共振波長的四分之一，如此的話，這樣長度的天線主體可收發天線輻射頻率訊號。在此，本案實施例的單極天線的操作頻率可符合於2.40~2.50GHz。

由第1圖可看出，該主體110有兩次折彎，其中一次折彎是由第1圖的左方向上方折彎，另一次折彎是由第1圖的上方向右方折彎。或者是說，主體110的其中一次折彎是由單極天線100的左側邊折彎向其上側邊，另一次折彎是由單極天線100的上側邊折彎向其右側邊，其中該上側邊的兩端分別與該左側邊的一端和該右側邊的一端相連。

如第1圖所示，主體110包括寬度漸進變化部份111與主體延伸端112。寬度漸進變化部份111位於該主體110的兩次折彎之間，可用於調整單極天線100之阻抗匹配，以使得單極天線100的電壓駐波比(VSWR) 可以達到業界規範跟要求。主體延伸部112位於主體110自連接部120向反方向延伸的末端，藉由調整主體延伸部112的長度可以使得天線主體的輻射體延伸至適當的共振長度。寬度漸進變化部份111與主體延伸端112可以為矩形或四邊形。

如第1圖所示，單極天線100之寬度漸進變化部份111的一側乃是傾斜(亦即，此側與水平參考線間的夾角θ並非為0度)，以使得主體110在此位置的寬度有漸進變化。如果改變寬度漸進變化部份111的寬度的話，則可以增加/改變天線所能應用的頻寬。亦即，主體110的寬度漸進變化部份111的寬度有關於單極天線100的一操作頻率。

連接部120可視為補塊，其連接主體110與延伸部130。

延伸部130可視為單極天線100的主體110的延伸。延伸部130可用於調整單極天線100之阻抗匹配，以使得單極天線100的電壓駐波比(VSWR)可以達到業界規範跟要求。比如，如果調整延伸部130的長度或寬度的話，則可調整單極天線100的阻抗匹配。於本實施例中，延伸部130之外觀為一矩形。但於其他可能實施例中，延伸部130之形狀可為四邊形。

單極天線100更包括射頻訊號饋入端140，其用以饋入由射頻訊號源(未示出)所傳來的射頻訊號。在本案實施例中，單極天線100為單端饋入，亦即，單極天線100包括單一個射頻訊號饋入端140。

由第1圖可看出，在本案實施例中，主體110、連接部120、延伸部130與射頻訊號饋入端140乃為一體成形之金屬結構。

此外，單極天線100電性連接至接地面150，接地面150當成單極天線之接地面。以寬度來看，主體110的寬度漸進變化部份111與兩次折彎所包含的寬度不大於接地面150的寬度。請注意，在本案中，接地面150乃是鄰設於射頻訊號饋入端140，且不能電性連接於射頻訊號饋入端140。

由第1圖可看出，在本案實施例中，主體延伸端112與延伸部130乃是傾斜的，如此的話，可更增加單極天線100的天線長度和操作頻寬，且因充分利用單極天線100的餘裕空間而又不會增加天線面積。

現請參考第2圖，其顯示具有本案實施例單極天線之印刷電 路板之剖面示意圖。如第2圖所示，假設金屬層M1上印製有單極天線100。金屬層M1底下是介電層G1、金屬層M2…。印刷電路板之層數可依需要而增減，第2圖所示之3層結構只是用於舉例說明，其並非用以限制本案實施例單極天線只能應用於3層板印刷電路板。

如第2圖所示，在金屬層M2中的相關於金屬層M1的單極天線100的區域(如第2圖的區域210)不能印製有金屬圖樣或設置元件，其原因在於，如果在單極天線100的下方印製有金屬圖樣或設置元件的話，則此金屬圖樣或元件將會影響單極天線100的訊號收發。至於金屬層M2的其他區域(如第2圖的區域220)則可依需要而印製金屬圖樣或設置元件。

同樣地，如果有其他金屬層的話，這(這些)金屬層的相關於金屬層M1的單極天線100的區域不能印製有金屬圖樣或設置元件。也就是說，主體110、延伸部130、連接部120、主體延伸端112以及射頻訊號饋入端140的投影所在的基板區域內無任何其他金屬圖樣或設置元件。

由第2圖可看出，單極天線100係位於介電層G1的一側，在此介電層G1的側面上印製微帶線，此微帶線的一端作為射頻訊號饋入端140。

現請參考第3圖，其顯示根據本案實施例之天線輻射頻率訊號路徑P1之示意圖。亦即，天線輻射頻率訊號路徑P1的長度約略為此單極天線所操作頻率的共振波長的四分之一。由第3圖可看出，天線長度(其為四分之一波長)乃是計算主體110與連接部120的長度，但並不將延伸部130計算在內。

此外，依照系統應用的需求，單極天線100更可電性連接至接地延伸區(未示出)。

如上述般，本案上述實施例之優點列舉如下，但並非僅止於此。由第1圖可看出，單極天線100的外形原則上接近於矩形，而此矩形的槽孔面積非常小，也就是說，此單極天線的面積使用率高。而且，本案實施例的單極天線的面積比起習知天線較為縮減，可適用於現今小型化產品與天線內建式通訊產品內。

如果需要微調整操作頻率的話，則調整延伸部130的長度即 可，故而，可容易調整本案實施例之單極天線之操作頻率以達到系統需求。

習知天線可能需要下地端，但本案實施例之單極天線不需如此，所以尺寸可更為縮減。

此外，由於單極天線之面積縮減，故而，印刷電路板的面積亦可縮減，更有助於節省成本，且更有效率使用小型化產品或天線內建式通訊產品的有限內部空間。

在本案實施例中，單極天線的訊號饋入方式乃是直接在印刷電路板上以50歐姆方式饋入，故而，可免除使用外加式同軸纜線的饋入成本。

此外，由於本案實施例的單極天線乃是為平面式(亦即，此單極天線的主體、連接部與延伸部位於同一平面上)，故而，可免除立體天線所需負擔的模具費及組裝成本。

綜上所述，雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案。本案所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧單極天線

110‧‧‧主體

120‧‧‧連接部

130‧‧‧延伸部

111‧‧‧寬度漸進變化部份

112‧‧‧主體延伸端

150‧‧‧接地面

θ‧‧‧夾角

140‧‧‧射頻訊號饋入端

Claims (11)

1. 一種單極天線，印製於一基板上，該單極天線包括：一主體，具有一第一端與一第二端，該主體更包括一寬度漸進變化部份與兩個折彎，該寬度漸進變化部份設置於該兩個折彎之間；一延伸部，該延伸部的一延伸方向相對於該單極天線為一第一傾斜方向；一連接部，用於連接該主體的該第一端與該延伸部；一訊號饋入端，電性連接至該連接部；以及一接地面，鄰設於該訊號饋入端；其中，該主體更包括一主體延伸端，連接該主體的該第二端，該主體延伸端的一延伸方向相對於該單極天線為一第二傾斜方向，該第二傾斜方向係自該主體的該第二端向該接地面延伸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中，該主體的一輻射體長度為該單極天線的一操作頻率的共振波長的四分之一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中，該第一傾斜方向係自該連接部向該寬度漸進變化部延伸。
4. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中，該延伸部為一矩形或四邊形。
5. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中，該主體、該連接部、該延伸部與該射頻訊號饋入端乃為一體成形之金屬結構。
6. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中，該主體的該寬度漸進變化部份的一寬度有關於該單極天線的一操作頻率，該寬度漸進變化部份之一側邊為傾斜，該側邊與一水平參考線間的一夾角不為0度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中，該主體具有至少兩次折彎，其中一次折彎是由該單極天線的一第一側邊折彎向其一第二側邊，另一次折彎是由該單極天線的該第二側邊折彎向其第三側邊，其中該第二側邊的兩端分別與該第一側邊的一端和該第三側邊的一端相連接。
8. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中，該主體的該寬度漸進變化部份與該兩折彎所包含的寬度不大於該接地面的寬度。
9. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中，該主體與該主體延伸端的長度有關於該單極天線之操作頻率。
10. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中，該延伸部的一長度有關於該單極天線的一操作頻率。
11. 如申請專利範圍第9項所述之單極天線，其中，該主體、該延伸部、該連接部、該主體延伸端以及該訊號饋入端投影所在的該基板區域內無任何其他金屬圖樣或元件設置其上。