TWI520443B - 單極天線 - Google Patents

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TWI520443B TW101143278A TW101143278A TWI520443B TW I520443 B TWI520443 B TW I520443B TW 101143278 A TW101143278 A TW 101143278A TW 101143278 A TW101143278 A TW 101143278A TW I520443 B TWI520443 B TW I520443B
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    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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Description

單極天線
本發明係為一種單極天線，尤其是有關於一種利用印刷技術所製作之一單頻單極天線。
現今，無線傳輸的產品(例如行動電話、筆記型電腦、無線網卡等)都需要配置天線以進行傳輸與接收的工作。在一般無線傳輸裝置的天線使用上，往往需視其空間的大小、特性以及成本而決定。目前所使用的無線傳輸裝置所使用的天線依照頻率的不同可以分為單頻、雙頻、多頻以及寬頻天線等種類。另外依照構造的不同則可以分為兩大類，一是晶片天線，另一為印刷天線；其中晶片天線具有所需面積小、成本高以及頻寬較窄等特點。而印刷天線依結構來分又分為單極天線、雙偶極天線、平面倒F型天線以及環形天線等，其特徵為所需面積大、成本低以及頻寬較寬，正好與晶片天線相反。例如，結構輕巧、傳輸效能良好且可輕易被設置手持式電子裝置內壁之平面倒F型天線(planar inverse-F antenna，以下簡稱PIFA)或單極天線(monopole antenna)係已存在，且被廣泛地應用在多種手持式電子裝置的無線傳輸、筆記型電腦或無線通訊裝置中。
在傳統技術中，多半將同軸纜線(coaxial cable)之內層導體層與外圍導體層分別焊接於PIFA之訊號饋入點與訊號接地點，以將欲傳輸之訊號經由PIFA輸出。但是，PIFA的天線頻寬較窄，需針對不同的環境作頻段微調。而單極 天線是最傳統且最古典的天線設計之一，如圖1所示。圖一所示之傳統單極天線1必需要有支撐部11與與基板12相接合，用以支撐與固定單極天線1，且單極天線1容易造成往上、下、左、右傾倒，不易固定，且生產困難，增加生產成本。
因此，鑑於前述之問題，故亟需提出一新穎的單極天線可輕易調整以達到產器之需求，以節省成本。
本發明之目的之一在於提供一種單極天線，其可根據不同的環境作調整，以達到多系統共同，並可有效節省成本支出。
本發明之目的之一在於提供一種單極天線，其可印刷於電路板上，以減少立體式天線的模具成本與生產組裝成本。
本發明係關於一種單極天線，包括：一天線本體，且該天線本體包括一第一輻射部與一第二輻射部，該第二輻射部具有一饋入訊號端，且該第一輻射部向一第一方向延伸具有一第一長度，該第一輻射部向一第二方向延伸具有一第一寬度，該第一方向與該第二方向呈垂直，且該第一輻射部與該第二輻射部係沿該第一方向鄰接；一介質部，鄰接於該天線本體；以及一接地部，鄰接於該介質部，且該介質部隔離該天線本體與該接地部；其中，調整該第一輻射部之該第一長度進而調整該天線本體之操作頻率，調整該第一輻射部之該第一寬度進而調整該天線本體之操作 頻寬，調整該第二輻射部的形狀大小進而調整該天線本體之阻抗匹配。
較佳地，該第一輻射部為一矩形輻射部，該第一輻射部的長度約略等於所欲操作之頻段中使用頻率共振波長之四分之一。
較佳者，該天線本體包含四個邊長，其中三個邊長與該介質部鄰接，該接地部以相對應上述三個邊長的設置方式與該介質部鄰接。
較佳地，該第二輻射部向該第一方向延伸具有一第二長度，該第二輻射部向該第二方向延伸具有一第二寬度，該第一長度大於該第二長度，該第一寬度大於該第二寬度。
較佳地，透過調整該第二長度及/或該第二寬度，進而調整該天線本體之阻抗匹配。
較佳地，透過調整沿第一方向之該第一輻射部與該接地部間的一第一距離，進而調整該天線本體之阻抗匹配。
較佳地，透過調整沿第一方向之該第二輻射部與該接地部間的一第二距離，進而調整該天線本體之阻抗匹配。
較佳地，該第二距離大於該第一距離。
較佳地，該第二輻射部為一倒F型輻射部，且調整該倒F型輻射部之形狀大小，進而調整該天線本體之阻抗匹配。
較佳地，該第二輻射部為一倒F型輻射部，更包括沿第二方向往接地部延伸之一第一延伸部與一第二延伸部，其中該第一延伸部位於該第二輻射部的未端，該第二延伸部位於該第一延伸部與該第一輻射部之間，藉由調整該第 一延伸部及/或該第二延伸部的大小，進而調整該天線本體之阻抗匹配。
較佳地，該第一延伸部與第二延伸部間形成一第一槽孔，該第二延伸部與該第一輻射部間形成一第二槽孔，藉由調整該第一槽孔及/或該第二槽孔的大小，進而調整該天線本體之阻抗匹配。
較佳地，第二延伸部更包含該饋入訊號端，其用以接收該單極天線的饋入訊號。
較佳地，更包括一印刷電路板，其包括相對應的一第一表面與一第二表面，該天線本體、該介質部以及該接地部係共設於該第一表面，該天線本體投影於該第二表面的區域不設置任何電路或元件。
較佳地，該天線本體設置於鄰接該印刷電路板的任一邊緣。
為使 貴審查委員對於本發明之結構目的和功效有更進一步之了解與認同，茲配合圖示範例詳細說明如後。
為使 貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，下文特將本發明之裝置的相關細部結構以及設計的理念原由進行說明，以使得 審查委員可以了解本揭露之特點，詳細說明陳述如下：
圖2顯示根據本發明之一實施例之一單極天線，且該單極天線設於一印刷電路板2，該印刷電路板2有相對應相對應的一第一表面2a與一第二表面2b。該單極天線包 括：一天線本體21、一介質部22與一接地部23，且該天線本體21、該介質部22與該接地部23共同設於該印刷電路板2之一第一表面2a，且該天線本體投影於該第二表面2b的區域不設置任何電路或元件。該天線本體21可設置於鄰近該印刷電路板2的任一邊緣。
天線本體21包括一第一輻射部211與一第二輻射部212，該第二輻射部212具有一饋入訊號端F1，且該第一輻射部211向一第一方向延伸，具有一第一長度L1，該第一輻射部211向一第二方向延伸，具有一第一寬度W1，該第一方向與該第二方向約略呈垂直，且該第一輻射部211與該第二輻射部212係沿該第一方向鄰接。其中，可調整該第一輻射部211之該第一長度L1進而調整該天線本體21之操作頻率，調整該第一輻射部211之該第一寬度W1進而調整該天線本體21之操作頻寬，調整該第二輻射部212的形狀大小，進而調整該天線本體21之阻抗匹配。更進一步而言，該第二輻射部212向該第一方向延伸具有一第二長度L2，該第二輻射部212向該第二方向延伸具有一第二寬度W2，因此，調整該第二長度L2或第二寬度W2可調整該天線本體21之阻抗匹配。另外，於本實施例中，該第一長度L1大於該第二長度L2，該第一寬度W1大於該第二寬度W2。此外，該第二輻射部212可為一倒F型輻射部，且調整該倒F型輻射部之形狀大小，進而調整該天線本體21之阻抗匹配。
該介質部22，鄰接於該該天線本體21，而該接地部23，鄰接於該介質部22，且該介質部22隔離該天線本體 21與該接地部23。該第一輻射部211為一近似矩形結構，且調整沿該第一方向之該第一輻射部211與該接地部23間的一第一距離D1，及/或調整沿該第一方向之該第二輻射部212與該接地部23間的一第二距離D2，進而調整該天線本體之阻抗匹配，且該第二距離D2大於該第一距離D1。
該第二輻射部212更包括沿該第二方向往該接地部23延伸的一第一延伸部212a與一第二延伸部212b，且該第一延伸部212a位於於該第二輻射部212之末端，第二延伸部位212b於該第一延伸部212a與該第一輻射部211之間，藉由調整該第一延伸部212a及/或該第二延伸部212b的大小，進而調整該天線本體之阻抗匹配。且本實施例中該第二延伸部212b比該第一延伸部212a較長，且其寬度亦比該第一延伸部212a寬。該第二延伸部212b更包括該饋入訊號端F1，用於對應一饋入訊號點或耦接一傳輸線(未圖示)，且該饋入訊號端F1可用以接收該單極天線的饋入訊號。
該第一延伸部212a與第二延伸部212b間形成一第一槽孔H1，該第二延伸部212b與該第一輻射部211間形成一第二槽孔H2，藉由調整該第一槽孔H1及/或該第二槽孔H2的大小，進而調整該天線本體21之阻抗匹配。
另外，該天線本體21包含四個邊長，其中三個邊長與該介質部22鄰接，該接地部23以相對應上述三個邊長的設置方式與該介質部22鄰接。前述之接地部23之材質包括金屬。該單極天線為一單頻單極天線，且該單頻單極天線用於一無線通訊領域，例如IEEE 802.11a/b/c/g或單頻 5.15~5.85GHz之間。
於本實施例，該印刷電路板2可為一介電質基板，該介電質基板之一表面用於設置該單極天線，且該表面亦設有接地金屬面(三層板)或完全無金屬(雙層板)，而該介電極基板之另一表面對應於微帶線的位置，且不印製接地金屬面。本發明之天線本體21的該第二延伸部212b可作為訊號饋入端，而該第一延伸部212a則對應該接地部23作延伸。而該天線本體21的該第一輻射部211之該第一長度L1可約略等於所欲設計之頻段中使用頻率共振波長之四分之一長度，故該第一輻射部211可作為該單極天線的輻射頻帶訊號。而該第二輻射部212之該第二長度L2可被調整，進而調整該單極天線的阻抗匹配，使得天線之電壓駐波比(VSWR)可以達到業界的規範與要求。另外，本發明之單極天線不用有如PIFA天線另外的下地端，所以尺寸可以比PIFA天線為小，且本發明之單極天線訊號饋入方式可直接在電路板上以50Ω的傳輸線方式饋入，免除使用纜線的饋入成本，以及免除立體天線所需負擔的模具費用與組裝成本。
本發明之內建式單極天線適用於任何無線通訊產品，並可輕易的調整與修正，以達到產品的需求，且本發明亦可應用於操作頻段在WiFi 802.11a(5.15~5.85GHz)之系統，例如筆記型電腦、行動電話或包含WiFi之TV或DVD等。本發明之印刷式單極天線，除了可多系統共用外，亦可直接在電路板上印刷，如此可減少立體式天線的模具成本支出及生產組裝的成本。
唯以上所述者，僅為本發明之範例實施態樣爾，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‧‧‧單極天線
11‧‧‧支撐部
12‧‧‧基板
2‧‧‧印刷電路板
2a‧‧‧第一表面
2b‧‧‧第二表面
21‧‧‧天線本體
22‧‧‧介質部
23‧‧‧接地部
211‧‧‧第一輻射部
212‧‧‧第二輻射部
212a‧‧‧第一延伸部
212b‧‧‧第二延伸部
L1、L2‧‧‧長度
D1、D2‧‧‧距離
W1、W2‧‧‧寬度
H1、H2‧‧‧槽孔
F1‧‧‧饋入訊號端
圖1顯示傳統的單極天線。
圖2顯示顯示根據本發明之一實施例之一單極天線。
2‧‧‧印刷電路板
2a‧‧‧第一表面
2b‧‧‧第二表面
21‧‧‧天線本體
22‧‧‧介質部
23‧‧‧接地部
211‧‧‧第一輻射部
212‧‧‧第二輻射部
212a‧‧‧第一延伸部
212b‧‧‧第二延伸部
L1、L2‧‧‧長度
D1、D2‧‧‧距離
W1、W2‧‧‧寬度
H1、H2‧‧‧槽孔
F1‧‧‧饋入訊號端

Claims (12)

  1. 一種單極天線，包括：一天線本體，且該天線本體包括位於同一平面之一第一輻射部與一第二輻射部，該第二輻射部具有一饋入訊號端、一第一延伸部與一第二延伸部，且該第一輻射部向一第一方向延伸具有一第一長度，該第一輻射部向一第二方向延伸具有一第一寬度，該第一方向與該第二方向呈垂直，且該第一輻射部與該第二輻射部連接且該第二輻射部朝該第一方向延伸，該第一延伸部位於該第二輻射部的一末端，該第二延伸部位於該第一延伸部與該第一輻射部之間，且該第一延伸部及該第二延伸部朝該第二方向延伸，使該第二輻射部形成一倒F型輻射部；一介質部，鄰接於該天線本體；以及一接地部，鄰接於該介質部，且該介質部隔離該天線本體與該接地部，該第一延伸部與該第二延伸部向該接地部延伸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中該第一輻射部為一近似矩形結構，且調整沿該第一方向之該第一輻射部與該接地部間的一第一距離，及/或調整沿第一方向之該第二輻射部與該接地部間的一第二距離，進而調整該天線本體之阻抗匹配，且該第二距離大於該第一距離。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中調整該倒F型輻射部之形狀大小，進而調整該天線本體之阻抗匹 配。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中該第二輻射部向該第一方向延伸具有一第二長度，該第二輻射部向該第二方向延伸具有一第二寬度，且該第一長度大於該第二長度，該第一寬度大於該第二寬度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中藉由調整該第一延伸部及/或該第二延伸部的大小，進而調整該天線本體之阻抗匹配。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之單極天線，其中該第二延伸部更包括該饋入訊號端，其用以接收該單極天線的饋入訊號。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之單極天線，其中該第一延伸部與第二延伸部間形成一第一槽孔，該第二延伸部與該第一輻射部間形成一第二槽孔，藉由調整該第一槽孔及/或該第二槽孔的大小，進而調整該天線本體之阻抗匹配。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，更包括一印刷電路板及其相對應的一第一表面與一第二表面，其中該天線本體、該介質部與該接地部共同設於該印刷電路板之該第一表面。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之單極天線，其中該天線本體投影於該第二表面的區域不設置任何電路或元件。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之單極天線，該天線本體設置於鄰近該印刷電路板的任一邊緣。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中該單極天 線為一單頻單極天線，且該單頻單極天線用於一無線通訊領域。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之單極天線，其中調整該第一輻射部之該第一長度進而調整該天線本體之操作頻率，調整該第一輻射部之該第一寬度進而調整該天線本體之操作頻寬，調整該第二輻射部的形狀大小進而調整該天線本體之阻抗匹配。
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