TWI609526B

TWI609526B - 高效率天線

Info

Publication number: TWI609526B
Application number: TW105127528A
Authority: TW
Inventors: 劉家維; 伊曼紐喬瑟夫亞馬蘭亞魯爾
Original assignee: 奈特吉爾公司
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2017-12-21
Also published as: TW201701530A; US20130314290A1; TWI556507B; TW201349663A; US20160248162A1; US9627767B2; CN103427154B; US9190729B2; CN103427154A

Description

高效率天線

本發明一般而言係關於用於無線或射頻(radio frequency；RF)通訊系統的天線。更特定言之，本發明係關於提供高頻寬及高效率兩者的天線設計。

有必要為接收器、發射機及收發機提供天線，該等天線有效地輻射，亦即，從網路的其他元件接收所欲訊號及/或發送所欲訊號至網路的其他元件以提供無線網路中的裝置之間的無線連線性及通訊，諸如在無線個人區域網路(personal area network；PAN)、無線區域網路(local area network；LAN)、無線廣域網路路(wide area network；WAN)、蜂巢式網路，或實質上任何其他無線電網路或系統中。對於如此處所使用的此類天線，例如，2.4GHz及5.0GHz頻帶，提供展現高效率且容易製造的天線是一個挑戰。

本發明的實施例提供數個展現高頻寬及高效率兩者的天線設計。本發明的第一態樣關於天線的外形尺寸；本發明的第二態樣關於製造天線的容易性；及第三態樣關於天線跨過大的頻寬所展現的卓越效能。

10‧‧‧單層PCB

11‧‧‧延伸形狀

12‧‧‧金屬層

13‧‧‧間隙

14‧‧‧電纜焊接區域

15‧‧‧跡線

16‧‧‧鑽孔

17‧‧‧孔

20‧‧‧單層PCB

21‧‧‧間隙

22‧‧‧鑽孔

23‧‧‧三角形頂點

24‧‧‧電纜焊接區域

25‧‧‧金屬區域

26‧‧‧金屬層

27‧‧‧電纜焊接區域

28‧‧‧孔

29‧‧‧彎曲形狀

30‧‧‧輻射元件

31‧‧‧彎曲形狀

32‧‧‧輻射元件

33‧‧‧間隙

34‧‧‧孔

35‧‧‧金屬切口

36‧‧‧孔

37‧‧‧金屬

38‧‧‧間隙

39‧‧‧金屬

40‧‧‧單層PCB

41‧‧‧偶極

42‧‧‧金屬層

43‧‧‧跡線

44‧‧‧鑽孔

45‧‧‧金屬切口

46‧‧‧孔

47‧‧‧電流路徑

49‧‧‧偏移饋電點

第1圖為根據本發明的用於2.4GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖；第2圖為根據本發明的用於2.4GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示類比中的調諧；第3圖為根據本發明的用於2.4GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示生產之後的調諧；第4圖為基板的透視圖，該圖顯示用於根據本發明的2.4GHz天線的天線佈置；第5圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的2.4GHz頻帶天線的類比資料及量測資料；第6圖為根據本發明的用於5GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖；第7圖為根據本發明的用於5GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示類比中的調諧；第8圖為根據本發明的用於5GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示在生產之後的調諧；第9圖為基板的透視圖，該圖顯示根據本發明的用於5GHz天線的天線佈置；第10圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的2.4GHz頻帶天線的類比資料及量測資料；第11圖為根據本發明的用於2.4GHz頻帶及5GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖；第12圖為根據本發明的用於2.4GHz頻帶及5GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示類比中的調諧；第13圖為根據本發明的用於2.4GHz頻帶及5GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示生產之後的調諧；第14圖為基板的透視圖，該圖顯示用於根據本發明的2.4GHz頻帶及5GHz頻帶的天線的2.4GHz部分的天線佈置；第15圖為基板的透視圖，該圖顯示用於根據本發明的2.4GHz頻帶及5GHz頻帶的天線的5GHz部分的天線佈置；第16圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的2.4GHz頻帶及5GHz頻帶天線的類比資料及量測資料；第17圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的2.4GHz頻帶及5GHz頻帶天線的2.4GHz頻帶的輻射圖案；第18圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的2.4GHz頻帶及5GHz頻帶天線的5GHz頻帶的輻射圖案；第19圖為根據本發明的用於3G/LTE應用的PCB天線的俯視平面圖；第20圖為根據本發明的用於3G/LTE應用的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示類比中的調諧；第21圖為根據本發明的用於3G/LTE應用的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示生產之後的調諧；第22圖為根據本發明的基板的透視圖，該圖顯示用於3G/LTE天線的天線佈置；第23圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的3G/LTE天線的類比資料及量測資料；第24圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的3G/LTE天線的方位角輻射圖案；以及第25圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的3G/LTE天線的仰角輻射圖案。

本發明的實施例提供數個展現高頻寬及高效率兩者的天線設計。如以下細節中詳細論述的，本發明的第一態樣關於天線的外形尺寸；本發明的第二態樣關於製造天線的容易性；及第三態樣關於天線跨過大的頻寬所展現的卓越效能。熟習此項技術者將理解本發明的其他特徵貢獻於此項技術且因此本發明的其他特徵為新的及不明顯的，及將理解此處的論述並非意欲以任何方式限制本發明的範疇。本發明的前述關鍵態樣在以下更為詳細的全部論述。此後，描述此處揭示的發明的數個具體實施例。

外形尺寸

本發明的實施例允許生產具有小的外形尺寸的天線，該天線同時展現卓越的效能。天線的大小為關鍵的，因為諸如路由器及類似物的產品可使用最少四至六根天線。在此類應用中，天線的大小起到了巨大的作用。若天線的大小為大的，則不可能在一個特定產品中容納六根天線。

此處揭示的天線在任何要求的外形尺寸上為容易製造的。舉例而言，天線可經製造用於裝置(諸如路由器)內的內部安裝，或天線可經製造用於外殼內的外部安裝，例如，作為遠端天線。在任一應用中，可相同地製造天線。因此，不需要保留用於不同的應用的天線的存貨。確切而言，存貨的唯一需要為存貨含有用於每一所欲頻帶或頻帶組合的天線。在所有其他態樣中，可普遍地應用此處揭示的天線。

可製造性

根據本發明的示例性天線作為導電(例如，金屬)圖案形成於印刷電路板(printer circuit board；PCB)或類似的基板上。以此方式形成的天線元件唯一地提供寬的頻寬上的可靠的效能。容易製造天線，因為天線作為單層形成在PCB基板上。因此，雖然當前技術水準包含需要饋通及由此需要高成本、高精確度PC製造商的多層天線，但根據本發明製造的天線形成在單層PCB 上(儘管如有需要本發明的實施例可形成在多層PCB上)。因此，此處揭示的天線容易地由具有基本PCB製造設備的任何製造商製造。由於此製造為相對低的技術，故天線產量、製造成本、使用常見可獲得材料及設備等等全部貢獻於低成本、高品質的天線。因此，習知的PCB及類似已知的製造技術可容易地用於生產大量具有精確度及低成本的天線。

效能

如此處所揭示的，天線形狀的精心選擇及設計提供在頻帶內整個寬範圍頻率上的共振，由此展現寬的頻寬，同時亦提供優秀的輻射效能。因而，本發明的重要部分為天線的形狀。因此，在實施例中，天線元件的每一者為另一個的鏡像，每一天線元件具有平面導電表面且附著至剛性基板，且每一天線元件形成具有特定彎曲的周長輪廓。每一天線元件的獨特及特定的周長形狀增加跨過寬頻帶的天線的共振頻率，由此製造非常適合於在2.4GHz、5.0GHz及3G/LTE(700/800及1700/1900MHz)頻帶中通訊的天線。雖然在當前技術水準中天線的周長形狀通常為矩形或正方形(該形狀限制了調諧能力)，但此處揭示的天線的彎曲形狀賦予天線更寬的頻帶覆蓋範圍。

重要的是注意到每一天線元件的形狀具有數個彎曲且沒有直的邊緣。天線形狀為彎曲的以不僅使得天線大小更小，而且維持每一元件的整體長度，使得每一元件的周長從頭到尾較佳地為四分之一波(λ/4波)共振體。此安排提供增加頻寬的能力，因為天線輪廓中的每一凸出或彎曲形成四分之一波或波長的八分之一，此四分之一波或波長的八分之一可延伸天線頻寬。亦即，跨過天線的結構，由於每一天線元件的形狀中的彎曲及突出，可存在多個共振波長。因此，每一天線元件的周邊或周長在某一頻率處共振。由於跨過每一天線元件的表面的形狀為不同的，故有可能覆蓋寬的頻帶而非狹窄的頻帶。

本發明的另一特徵提供天線元件之間的小的間隙，該小的間隙增加天線的頻寬。在兩個天線元件之間提供小的間隙添加較大串聯電容值並使得偶極天線成為低Q共振體。由於低Q共振體，天線輸入阻抗及電抗更穩定；由此，天線可在更寬的頻寬中與50歐姆傳輸線匹配。

進一步而言，選擇每一天線元件的各種部分的形狀及/或突出及/或輪廓以調諧天線的頻率。舉例而言，若將三角形增加至每一天線元件，則三角形可被切得略微較短或三角形可形成略微較長以改變天線的頻率並由此細微調諧天線。因此，當執行天線元件於基板上的佈置時，有可能藉由調整天線元件的形狀來細微調諧天線。生產天線之後，天線可放置在測試設備上，並可鑽出上述孔以精確實現天線的最後細微調諧。

本發明的另一特徵提供形成在每一天線元件中間中或周圍的孔或點以在天線形成於基板上之後提供生產後細微調諧天線的能力，例如，藉由使用鑽或其他工具擴大孔來細微調諧。

以下論述提供本發明的各種實施例的詳細論述。提供此論述以顯示本發明的實例，但此論述不意欲以任何方式限制本發明的範疇。在以下實例的每一者中，PCB可為(例如)玻璃強化環氧樹脂層壓板(FR4)、陶瓷層板、熱固性陶瓷負載塑膠、液晶電路材料；及天線元件可由(例如)銅、鋁、銀、金、錫形成。

2.4GHz幾何形狀

第1圖為根據本發明的用於2.4GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖。在本發明的此實施例中，金屬層12在單層PCB 10中形成，在此情況下，該單層PCB 10具有12mm寬度、35mm長度及1.6mm厚度，儘管亦可使用其他尺寸。提供一或更多個鑽孔16以安裝天線。在此實施例中，孔具有2mm直徑，儘管可使用其他直徑。天線藉由位於電纜焊接區域14的天線電纜連線至各自的系統。

每一天線元件為另一個的鏡像。每一元件具有彎曲的、半圓形內緣及弧形的外緣，該內緣及該外緣界定天線元件的接觸部分，其中元件從元件的狹窄部分延伸至一點，在該點處，邊緣分叉並由此界定寬的、彎曲的元件上部。半圓形突出(以下論述)從天線元件外緣的上部延伸。每一天線元件可被視為輪廓上類似海狸的頭。

根據本發明的示例性天線提供從2.4GHz至2.5GHz的全向輻射圖案及從2.4GHz至2.5GHz的S11<-10dB。此處出於論述的目的，S11代表有多少功率從天線反射。若S11=0dB，則所有功率從天線反射且沒有輻射。若S11=-10dB，則此意味著若3dB的功率傳遞至天線，則反射的功率為-7dB。天線接受剩餘的功率。此接受的功率被輻射或者被作為損耗在天線內部吸收。因為天線通常設計為低損耗的，故輻射傳遞給天線的大部分功率。

第2圖為根據本發明的用於2.4GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示類比中的調諧。如第2圖所圖示，天線的延伸形狀11提供額外電流以幫助微型化天線。由於較寬的金屬區域，天線亦提供更好的頻寬。間隙13形成在兩個天線元件之間。在此實施例中，間隙為0.5mm，然而可使用其他間隙。此區域中的焊接可用於調整天線的阻抗及電抗。略微更細的跡線15提供串聯電感以微型化天線大小。

第3圖為根據本發明的用於2.4GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示生產之後的調諧。在此實施例中，提供一或更多個孔17用於生產之後的頻率調諧。在此實施例中，孔具有1mm的初始直徑，然而可使用其他直徑。天線通常連接至測試設備並量測天線特性。在調諧孔處移除少量金屬，由此擴大孔，例如使用鑽，直到在測試設備上量測到所欲的天線特性。

第4圖為基板的透視圖，該圖顯示用於2.4GHz天線的天線佈置。特定而言，可見天線元件的獨特及明顯形狀由一系列重疊的弧形構造而成。天線元件的實際形狀藉由實線概括地顯示，同時以陰影顯示產生弧形的圓形。

第5圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的2.4GHz頻帶天線的類比資料及量測資料。特定而言，顯示S參數、方位角增益及仰角增益的類比及量測資料。可看出，實際量測的值與模擬的值的比較結果有利，由此證實此處揭示的天線的優點。

5GHz幾何形狀

第6圖為根據本發明的用於5GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖。在本發明的此實施例中，金屬層26在單層PCB 20中形成，在此情況下，該單層PCB 20具有)7.5mm寬度、32.8mm長度及1.6mm厚度，然而可選擇其他尺寸。提供一或更多個鑽孔22以安裝天線。在此實施例中，孔具有2mm直徑。在其他實施例中可使用其他直徑。天線藉由位於電纜焊接區域24的天線電纜連線至各自的系統。根據本發明的示例性天線提供從4.9GHz至5.9GHz的全向輻射圖案及從4.9GHz至5.9GHz的S11<-10dB，具有超過20%的頻寬。

第7圖為根據本發明的用於5GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示類比中的調諧。如第7圖所圖示，臨界間隙21提供穩定的天線阻抗及電抗。在此實施例中，間隙為0.5mm，然而其他尺寸可用於間隙。額外的三角形頂點23提供串聯電感以微型化天線大小。寬金屬區域25提供寬的頻寬效能。寬電纜焊接區域27確保生產線中沒有製造問題。提供彎曲形狀29以增加電流路徑並進一步將共振頻率轉變得更低。

每一天線元件為另一個的鏡像。每一元件具有弧形內緣及弧形外緣，該內緣及該外緣界定天線元件的接觸部分，其中元件從元件的寬的部分延伸至一點，在該點，內緣聚集，很像曲線板，且由此界定元件彎曲的上部，該上部終止於一點，在該點，內緣及外緣匯合。每一天線元件可被視為輪廓上類似鳥的頭。

第8圖為根據本發明的用於5GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示生產之後的調諧；在生產之後的調諧期間，有可能擴大孔28的大小以減少天線共振頻率。在此實施例中，孔為0.26mm的切口部分，然而其他尺寸可用於其他實施例中。

第9圖為基板的透視圖，該圖顯示用於5GHz天線的天線佈置。特定而言，可見天線元件的獨特及明顯形狀由一系列重疊的弧形構造而成。天線元件的實際形狀藉由實線概括地顯示，同時以陰影顯示產生弧形的圓形。

第10圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的2.4GHz頻帶天線的類比資料及量測資料。特定而言，顯示S參數、方位角增益及仰角增益的類比及量測資料。可見，實際量測的值與模擬的值的比較結果有利，由此證實此處揭示的天線的優點。

雙頻帶

第11圖為根據本發明的用於2.4GHz頻帶及5GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖。在第11圖的實施例中，提供輻射元件30用於5GHz頻帶並提供輻射元件32用於2.4GHz頻帶。在本發明的此實施例中，輻射元件在單層PCB中形成，在此情況下，該單層PCB具有11mm寬度、30.5mm長度及1.6mm厚度，然而可選擇其他尺寸。

根據本發明的示例性天線提供從2.4GHz至2.5GHz及從4.9GHz至5.9GHz的全向輻射圖案，具有從2.4GHz至2.5GHz及從4.9GHz至5.9GHz的S11<-10dB。在本發明的此實施例中天線元件類似於分別針對2.4GHz及5.0GHz用於在第1圖中及第6圖中圖示的天線的天線元件。

本發明的一個態樣提供在基板上形成的天線，且其中由此形成的天線元件具有特定的圖案。圖案的一個特徵提供兩個開口，在該兩個開口中引入同軸電纜。電纜的外部導體及隨後中心導體連接至天線並形成類似偶極的結構。本發明的雙頻帶實施例在兩個獨立頻率處共振，但是電纜承載用於兩個頻率的訊號。在此實施例中，裝置的主機板上存在兩個無線電，藉由該等無線電使用天線。每一無線電的訊號路由經過雙工器並隨後組合成一個單端型輸出，該單端型輸出驅動天線。天線對兩個頻率為共振的，但是訊號在裝置板上被分離並由此在裝置板上的雙工器中執行訊號的分離及隔離。

此特定天線用於兩種情況。一種情況為雙工器情形，在該情形中存在兩個獨立的無線電，但是兩個無線電皆同時被激勵。在此情況中，從每一無線電提供訊號至雙工器，且隨後該等訊號成為對天線的一個單驅動點。或者，可選擇單個無線電，例如2.4千兆赫或5千兆赫，且單個無線電可驅動相同的一個雙頻帶天線。因此，雙頻帶天線可用於兩個應用。

第12圖為根據本發明的用於2.4GHz頻帶及5GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示類比中的調諧。天線的彎曲形狀31增加電流路徑並降低天線共振頻率。第一臨界間隙33維持用於5GHz頻帶的穩定的天線阻抗及電抗。此實施例具有0.254mm間隙，然而其他尺寸可用於其他實施例中。第二臨界間隙38維持用於2.4GHz頻帶的穩定的天線阻抗及電抗。此實施例具有1mm間隙，然而其他尺寸可用於其他實施例中。

提供金屬切口35以提高串聯電感從而微型化天線大小。較大的金屬37用於維持用於每一頻帶的較寬的頻寬。薄的金屬39用於產生電感，該電感防止5GHz能量在2.4GHz元件中輻射。因此，用於5GHz的輻射圖案仍為全方向的。串聯電感亦幫助微型化用於2.4GHz元件的輻射零件。

第13圖為根據本發明的用於2.4GHz頻帶及5GHz頻帶的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示生產之後的調諧。在生產之後的調諧期間，增加孔34的大小減少用於2.4GHz頻帶輻射元件的共振頻率，同時增加孔36的大小減少用於5GHz頻帶輻射元件的共振頻率。在此實施例中，1mm切口形成用於2.4GHz頻帶元件的孔34且0.5mm的切口形成用於5.0GHz頻帶的孔。其他尺寸的切口可用於其他實施例中。

第14圖為基板的透視圖，該圖顯示用於根據本發明的2.4GHz頻帶及5GHz頻帶的天線的2.4GHz部分的天線佈置；及第15圖為基板的透視圖，該圖顯示用於根據本發明的2.4GHz頻帶及5GHz頻帶的天線的5GHz部分的天線佈置。特定而言，可見天線元件的獨特及明顯形狀由一系列重疊的弧形構造而成。天線元件的實際形狀藉由實線概括地顯示，同時以陰影顯示產生弧形的圓形。

第16圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的2.4GHz頻帶及5GHz頻帶天線的類比資料及量測資料。在第16圖中，顯示2.4GHz及5GHz頻帶兩者的S參數的類比及量測資料，證實本發明的此實施例的優點。

第17圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的2.4GHz頻帶及5GHz頻帶天線的2.4GHz頻帶的輻射圖案。特定而言，顯示方位角增益及仰角增益之類比及量測資料。可見，實際量測的值與模擬的值的比較結果有利，由此證實此處揭示的天線的優點。

第18圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的2.4GHz頻帶及5GHz頻帶天線的5GHz頻帶的輻射圖案。特定而言，顯示方位角增益及仰角增益之類比及量測資料。可見，實際量測的值與模擬的值的比較結果有利，由此證實此處揭示的天線的優點。

3G/LTE

第19圖為根據本發明的用於3G/LTE應用的PCB天線的俯視平面圖。在本發明的此實施例中，金屬層42形成在單層PCB 40中，在此情況下，該單層PCB 40具有54.5mm的寬度、135.5mm的長度及1.6mm的厚度。可提供具有其他尺寸的其他實施例。提供一或更多個鑽孔44以安裝天線。在此實施例中，提供5.4mm孔，然而其他尺寸可用於其他實施例中。

根據本發明的示例性天線為三頻帶天線，該天線適用於所有3G/LTE頻帶。示例性天線展現從690MHz至730MHz的S11<-8.5dB及從750MHz至960MHz、從1700MHz至2100MHz及從2500MHz至2700MHz的S11<-10dB；從690MHz至960MHz的全向輻射(2dBi增益)圖案及從1700MHz至2100MHz(4dBi增益)及從2500MHz至2700MHz(6dBi增益)的定向輻射圖案。

第20圖為根據本發明的用於3G/LTE應用的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示類比中的調諧。在此實施例中，短粗偶極41提供來自700MHz至1000MHz頻帶的寬的頻寬。細的跡線43增加串聯電感以降低第一共振頻率。金屬切口45增加電流路徑並微型化天線大小。電流路徑47的增加亦產生電流的紊流並產生在較高頻率處的輻射。提供偏移饋電點49，其中對於700MHz偏移為相對可忽略的。因此，在700MHz至1000MHz處的輻射圖案仍為全向的，但是偏移引起不平衡的電流並增加在1800MHz及2600MHz頻帶處的增益。

第21圖為根據本發明的用於3G/LTE應用的PCB天線的俯視平面圖，該圖顯示生產之後的調諧。在此實施例中，增加孔46的大小降低了共振頻率。在此實施例中，孔的初始大小為2mm，然而其他尺寸可用於其他實施例中。

第22圖為基板的透視圖，該圖顯示用於3G/LTE天線的天線佈置。特定而言，可見天線元件的獨特及明顯形狀由一系列重疊的弧形構造而成。天線元件的實際形狀藉由實線概括地顯示，同時以陰影顯示產生弧形的圓形。

第23圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的3G/LTE天線的類比資料及量測資料。

第24圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的3G/LTE天線的方位角輻射圖案。在第24圖中，顯示S參數之類比及量測資料，證實本發明的此實施例的優點。

第25圖提供一系列圖形，該一系列圖形顯示用於根據本發明的3G/LTE天線的仰角輻射圖案。

基於安裝的效能改良

從製造觀點看，本發明的另一態樣提供天線的間隔安裝。不將天線直接安裝至外殼，例如藉由將天線直接黏附至外殼，天線具有兩個或兩個以上安裝開口，該等安裝開口配合兩個或兩個以上互補塑膠凸座，該等凸座形成在外殼中。在製造包括天線的裝置期間，天線經摩擦安裝至凸座中並永久地固持在彼位置處。因此，不使用膠水或其他黏合劑或扣件來將天線緊固至外殼。明顯地，最經常使用的外殼為全黑色。當塑膠顏色變為黑色時，存在含碳量增加的現象。當天線直接黏附至塑膠時，存在天線效率的損失，其中來自天線及到達天線的訊號被吸收，因為黑色塑膠外殼具有高含碳量。若天線直接安裝至塑膠外殼，而不是將天線從塑膠舉升約5mm左右，則外殼吸收的訊號量可高達5%至10%。因此，借助於此處揭示的安裝技術，有可能達到5%至10%的效率增加。

儘管此處參閱較佳實施例描述本發明，然而熟習此項技術者將容易理解，在不脫離本發明的精神及範疇的情況下，其他應用可代替此處闡明的應用。因此，本發明應僅受限於以下包括的申請專利範圍。

10‧‧‧單層PCB

12‧‧‧金屬層

14‧‧‧電纜焊接區域

16‧‧‧鑽孔

Claims

一種用於製造一天線的方法，包括以下步驟：提供一剛性基板；在該剛性基板上形成兩個導電金屬天線元件；每一元件包括一偶極天線的二分之一；每一天線元件為另一個的一鏡像並為分隔關係，以界定該每一天線元件之間的一間隙，該間隙提供穩定的天線阻抗及電抗，每一天線元件的一部分在該間隙界定一連接襯墊，該連接襯墊用於連接一天線電纜至該每一天線元件，每一天線元件具有一輪廓，該輪廓界定一彎曲的、半圓形內緣及一弧形外緣，該內緣及該外緣界定在該間隙處的該天線元件的該連接襯墊；其中每一天線元件從該每一天線元件的一狹窄部分以彎曲邊緣向外延伸至一點，在該點處，該等彎曲邊緣分叉並界定一寬的、彎曲的元件上部，每一天線元件的該外緣進一步界定一半圓形突出，該突出從該天線元件的外緣的一上部凸出。
如請求項1所述之方法，其中該天線電纜是一同軸天線電纜。
如請求項1所述之方法，其中該天線在2.4GHz頻帶中操作。
如請求項1所述之方法，其中該剛性基板包括一單層PCB。
如請求項1所述之方法，其中該間隙為約0.5mm。
如請求項1所述之方法，進一步包括以下步驟：界定通過該每一天線元件的一或更多個調諧孔，其中該一或更多個調諧孔具有一初始直徑。
如請求項6所述之方法，進一步包括以下步驟：有選擇地擴大該等調諧孔的一或更多者的該直徑，以建立一所欲的天線特徵
如請求項1所述之方法，其中該等天線元件中每一者的該輪廓由一系列重疊的弧形構造而成。
如請求項1所述之方法，其中該等元件提供約2.4GHz至2.5GHz的一全向輻射圖案及從2.4GHz至2.5GHz的一S11<-10dB。
一種用於製造一天線的方法，該方法包含以下步驟：提供一剛性基板；在該剛性基板上形成兩個導電金屬天線元件；每一元件包括一偶極天線的二分之一；每一天線元件為另一個的一鏡像並為分隔關係，以界定該每一天線元件之間的一間隙，該間隙提供穩定的天線阻抗及電抗，每一天線元件的一部分在該間隙界定一連接襯墊，該連接襯墊用於連接一天線電纜至該每一天線元件，每一天線元件具有一輪廓，該輪廓界定一彎曲的、半圓形內緣及一弧形外緣，該內緣及該外緣界定在該間隙處的該天線元件的該連接襯墊；其中每一天線元件從該每一天線元件的一狹窄部分以彎曲邊緣向外延伸至一點，在該點處，該等彎曲邊緣分叉並界定一寬的、彎曲的元件上部，該元件上部提供寬的頻寬效能；其中提供該等彎曲以增加一電流路徑並將該天線的一共振頻率轉變為更低，每一天線元件的該外緣進一步界定一半圓形、三角形頂點突出，該突出從該天線元件的外緣的一上部凸出且該突出提供串聯電感以微型化該天線的大小。
如請求項10所述之方法，其中該天線電纜是一同軸天線電纜。
如請求項10所述之方法，其中該天線在5GHz頻帶中操作。
如請求項10所述之方法，其中該剛性基板包括一單層PCB。
如請求項10所述之方法，其中該間隙為約0.5mm。
如請求項10所述之方法，進一步包括以下步驟：界定通過該每一天線元件的一或更多個調諧孔，其中該一或更多個調諧孔具有一初始直徑。
如請求項15所述之方法，進一步包括以下步驟：有選擇地擴大該等調諧孔的一或更多者的該直徑，以建立一所欲的天線特徵。
如請求項10所述之方法，其中該等天線元件中每一者的該輪廓由一系列重疊的弧形構造而成。
如請求項10所述之方法，其中該等元件提供約4.9GHz至5.9GHz的一全向輻射圖案及從4.9GHz至5.9GHz的一S11<-10dB，該S11具有多於20%的頻寬。
一種用於製造一多頻帶天線的方法，包括以下步驟：提供一剛性基板；在該剛性基板上形成一第一天線，該第一天線在一第一頻帶中共振，該第一天線包含兩個導電金屬天線元件，每一元件包含一偶極天線的二分之一；每一第一天線元件為另一個的一鏡像並為分隔關係，以界定該每一天線元件之間的一間隙，該間隙提供穩定的天線阻抗及電抗，每一天線元件的一部分在該間隙界定一連接襯墊，該連接襯墊用於連接一天線電纜至該每一天線元件，每一天線元件具有一輪廓，該輪廓界定一彎曲的、半圓形內緣及一弧形外緣，該內緣及該外緣界定在該間隙處的該天線元件的該連接襯墊；其中每一天線元件從該每一天線元件的一狹窄部分以彎曲邊緣向外延伸至一點，在該點處，該等彎曲邊緣分叉並界定一寬的、彎曲的元件上部，每一天線元件的該外緣進一步界定一半圓形突出，該突出從該天線元件的外緣的一上部凸出；以及在該剛性基板上形成一第二天線，該第二天線在一第二頻帶中共振，該第二天線的每一元件在該第一天線的一對應元件附近形成，並與該對應元件電性接觸，該第二天線包含兩個導電金屬天線元件，每一元件包含一偶極天線的二分之一；每一第二天線元件為在分隔關係的另一個的一鏡像，以界定該每一第二天線元件之間的一第二間隙，該第二間隙提供穩定的天線阻抗及電抗，每一天線元件具有一輪廓，該輪廓界定一彎曲的、半圓形內緣及一弧形外緣，該內緣及該外緣界定在該間隙處的該天線元件的該連接襯墊，其中每一天線元件從該每一天線元件的一狹窄部分以彎曲邊緣向外延伸至一點，在該點處，該等彎曲邊緣分叉並界定一寬的、彎曲的元件上部，該元件上部提供寬的頻寬效能；其中提供該等彎曲以增加一電流路徑並將該天線的一共振頻率轉變為更低，每一天線元件的該外緣進一步界定一半圓形突出，該突出從該天線元件的外緣的一上部凸出，且該突出提供串聯電感以微型化該天線的大小；其中一金屬元件形成在該第一間隙及該第二間隙的區域中以提供電感，該電感防止來自一組天線元件的能量在另一組天線元件中輻射；其中該多頻帶天線在兩個獨立頻率處共振；及其中該多頻帶天線承載用於該兩個頻率的訊號。
如請求項19所述之方法，其中該天線電纜是一同軸天線電纜。
如請求項19所述之方法，其中該多頻帶天線在2.4GHz頻帶及5GHz頻帶中操作。
如請求項19所述之方法，其中該剛性基板包括一單層PCB。
如請求項19所述之方法，其中該第一間隙為一約0.254mm的間隙，且該第二間隙為一約1mm的間隙。
如請求項19所述之方法，進一步包括以下步驟：界定通過該每一天線元件的一或更多個調諧孔，其中該一或更多個調諧孔具有一初始直徑。
如請求項24所述之方法，進一步包括以下步驟：有選擇地擴大該等調諧孔的一或更多者的該直徑，以建立一所欲的天線特徵。
如請求項19所述之方法，其中該等天線元件中每一者的該輪廓由一系列重疊的弧形構造而成。
如請求項19所述之方法，其中該第一天線元件及該第二天線元件分別提供約2.4GHz至2.5GHz及約4.9GHz至5.9GHz的一全向輻射圖案、具有從2.4GHz至2.5GHz及4.9GHz至5.9GHz的一S11<-10dB。
一種用於製造一天線的方法，該方法包含以下步驟：提供一剛性基板；在該剛性基板上形成兩個導電金屬天線元件；每一元件包括一偶極天線的二分之一；每一天線元件為另一個的一鏡像並為分隔關係，以界定該每一天線元件之間的一間隙，該間隙提供穩定的天線阻抗及電抗，每一天線元件的一部分在該間隙界定一連接襯墊，該連接襯墊用於連接一天線電纜至該每一天線元件，每一天線元件具有一輪廓及一連觸襯墊(landing pad)，該輪廓界定一彎曲的、半圓形內緣，該內緣界定一彎曲軌跡，該彎曲軌跡增加串聯電感以降低一第一共振頻率，該軌跡的厚度從該軌跡的一狹窄部分以彎曲邊緣向外延伸至一點，在該點處，該等彎曲邊緣分叉並界定一寬的、彎曲的元件上部，該元件上部提供增加的一電流路徑，該電流路徑產生一電流的紊流且該電流路徑在較高頻率處產生輻射，該連觸襯墊界定在該間隙處的該天線元件的該連接襯墊；其中每一天線元件從該每一天線元件的該半圓形內緣延伸以界定兩個間隔的、實質上直的、實質上平行的邊緣，該等邊緣延伸至該等邊緣的一共同的、實質上垂直的邊緣，該元件界定該元件中的一切口部分，該切口部分增加電流路徑並微型化天線大小。
如請求項28所述之方法，其中該天線電纜是一同軸天線電纜。
如請求項28所述之方法，其中該天線在3G/LTE頻帶中操作。
如請求項28所述之方法，其中該剛性基板包括一單層PCB。
如請求項28所述之方法，其中該間隙為一約2mm的間隙。
如請求項28所述之方法，進一步包括以下步驟：界定通過該每一天線元件的一或更多個調諧孔，其中該一或更多個調諧孔具有一初始直徑。
如請求項33所述之方法，進一步包括以下步驟：有選擇地擴大該等調諧孔的一或更多者的該直徑，以建立一所欲的天線特徵。
如請求項28所述之方法，其中該等天線元件中每一者的該輪廓由一系列重疊的弧形構造而成。
如請求項28所述之方法，其中該等天線元件提供從690MHz至960MHz的一全向輻射(2dBi增益)圖案及從1700MHz至2100MHz(4dBi增益)及從2500MHz至2700MHz(6dBi增益)的一定向輻射圖案。