TWI425709B

TWI425709B - 一種天線

Info

Publication number: TWI425709B
Application number: TW097145112A
Authority: TW
Inventors: Yuh Yuh Chiang; Shang Ching Tseng
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2014-02-01
Also published as: TW201021287A; US20100127941A1; US8390517B2

Description

一種天線

本發明係有關於一種天線；特別關於一種雙頻天線。

隨著科技的演進，人類在無線通訊上的技術也持續進步。近年來，各種無線通訊網路技術及標準不斷推陳出新，使得無線傳輸的質及量均大幅提升。例如先前國際電機工程師學會(IEEE)於802.11所定義之Wi-Fi無線網路標準，以至近期於802.16中訂定之全球互通微波存取技術(WIMAX)標準。特別以WIMAX而言，由於其傳輸距離已可由以公尺計算增加到數十公里，且具寬頻之特性，已可大幅改善前代技術之缺點。

為配合無線通訊網路技術之提升，作為無線訊號收發用之天線亦需因應改良，方能配合新的技術使用。圖1所示為美國專利US6861986所揭示之傳統雙頻天線。此雙頻天線包含有第一輻射體1及第二輻射體2，兩者均連接於接地面4。訊號經由饋入點3以直接饋入方式饋入，以激發第一輻射體1產生高頻模態，其操作中心頻率落在5.25GHz。訊號直接饋入並可激發第二輻射體2產生低頻模態，其操作中心頻率落在2.45GHz。此外，第二輻射體2之長度約為其操作頻率之1/4波長。

由於此天線採用直接饋入方式饋入訊號，低頻模態之頻寬約在200MHz，未能符合WIMAX之寬頻需求。此外，為配合低頻模態之操作頻率，第二輻射體32之長度無法縮減，因此將無法因應各式電子裝置小型化之需求。

本發明之另一目的在於提供一種天線，使天線具有較小之尺寸及空間需求。

本發明之另一目的在於提供一種天線，可設置於一電子裝置之上並可減少該電子裝置所需之整體體積。

本發明之天線包含一基板、一接地件、一接地部、一金屬輻射件及一訊號傳輸線，其中接地件係設置於基板之一端。金屬輻射件包含第一輻射單元、第二輻射單元以及訊號饋入點，而接地部之一端電性連接於訊號饋入點，另一端則電性連接於接地件，其中第一輻射單元之長度係大於第二輻射單元之長度。第一輻射單元及第二輻射單元為金屬線或具幾何形狀之金屬微帶(Microstrip)並以印刷方式設置於第一表面上。此外，第一輻射單元包含第一輻射部、第二輻射部、第三輻射部，其中至少部分第一輻射部、第二輻射部及第三輻射部係沿著基板之邊緣設置。

本發明天線實施例其中之一包含第一半開放區域，形成於第一輻射單元及第二輻射單元之間；換言之，第一半開放區域係為實質上由第一輻射單元及第二輻射單元所圍起並形成於基板之一空間。第一半開放區域具有一第一開口；在本實施例中，第一開口係形成於第一表面之較長一端，但不限於此；在不同實施例中，第一半開放區域之形狀及第一開口之位置亦可隨第一輻射單元及第二輻射單元設置於第一表面之方式而改變；此外，在不同實施例中，一第二半開放區域係形成於第二輻射單元及接地件之間。

訊號傳輸線包含一訊號線及一地線，地線係電性連接於其中訊號線係電性連接於訊號饋入點以將自一訊號源所收到之電訊號激發金屬輻射件以形成至少一高頻段模態及一低頻段模態。高頻段模態包含無線網路通信標準IEEE 802.11中所制定之5GHz無線頻段，低頻段模態包含無線網路通信標準IEEE 802.11中所制定之2.4GHz無線頻段。

本發明提供一種天線及其製造方法。在較佳實施例中，本發明之天線係供應用於各式電子裝置作為無線訊號收發之用；電子裝置較佳包含膝上型電腦、桌上型電腦、行動電話、個人數位助理、電子遊戲機等。其所收發之無線訊號之可能應用則包含各式無線區域網路(WLAN)、全球互通微波存取技術(WIMAX)、其他無線通訊方式及其他需使用天線之技術領域。

圖2a所示為本發明天線第一實施例之示意圖。如圖2a所示，天線100包含一基板200、一接地件300、一金屬輻射件400及一訊號傳輸線。基板200之材料較佳係由PET等塑膠材料或其他具介電性的材質製成，例如印刷電路板(PCB)、可撓性電路板(FPC)等，此外基板200具有一第一表面及相對之一第二表面。在圖2a所示之實施例中，基板200之厚度係實質上大於或等於1mm；本實施例基板200之長度及寬度實質上為28mm及13mm，但不限於此；在不同實施例中，基板200之長度、寬度及厚度亦可根據設計或其他性能上的要求而改變。在圖2a所示之實施例中，接地件300及金屬輻射件400係同時設置於基板200之第一表面。在本實施例中，訊號傳輸線之一端係電性連接於一訊號源並接受訊號源所產生之一電訊號；訊號傳輸線之另一端係電性連接於金屬輻射件400，藉此以電訊號激發金屬輻射件400以形成至少一高頻段模態及一低頻段模態。在圖2a所示之實施例中，高頻段模態包含無線網路通信標準IEEE 802.11中所制定之5GHz無線頻段，低頻段模態包含無線網路通信標準IEEE 802.11中所制定之2.4GHz無線頻段，但不限於此；在不同實施例中，金屬輻射件400可根據訊號源之驅動而形成其他不同之頻段模態。

在圖2a所示之第一實施例中，金屬輻射件400包含一第一輻射單元410、一第二輻射單元420以及一訊號饋入點430；其中第一輻射單元410之長度係大於第二輻射單元420之長度。本實施例之第一輻射單元410及第二輻射單元420為金屬線或具幾何形狀之金屬微帶(Microstrip)並以印刷方式設置於第一表面上，但不限於此；在不同實施例中，第一輻射單元410及第二輻射單元420亦可以蝕刻方式形成於基板200上。如圖2a所示，第一輻射單元410之一端及第二輻射單元420之一端係同時電性連接於訊號饋入點430；之後第一輻射單元410及第二輻射單元420係自訊號饋入點430延伸而出。在本實施例中，第一輻射單元410及第二幅射單元420係自訊號饋入點430一端相對之兩側延伸而出，但不限於此；在不同實施例中，第一輻射單元410及第二幅射單元420亦可自訊號饋入點430之不同部位及不同方位延伸而出。

如圖2a所示，第一輻射單元410具有一第一輻射部411、一第二輻射部412及一第三輻射部413。第一輻射部411之一端係電性連接於訊號饋入點430，而另一端則是延伸至基板200之邊緣並繼續延伸至基板200之角落。本實施例之第二輻射部412係設置於靠近基板200邊緣之位置；其中第二輻射部412之一端係於基板200之一角落電性連接於第一輻射部411，另一端則是於基板200之另一角落電性連接於第三輻射部413。部分第三輻射部413沿著基板200之邊緣設置，其中第三輻射部413係部分彎折且該彎折部分以平行於第二輻射部412之方式延伸。此外，在圖2a所示之實施例中，金屬輻射件400另包含一第一半開放區域440，形成於第一輻射單元410及第二輻射單元420之間；換言之，第一半開放區域440係為實質上由第一輻射單元410及第二輻射單元420所圍起並形成於基板200之一空間。第一半開放區域440具有一第一開口441；在本實施例中，第一開口441係形成於第一表面之較長一端，但不限於此；在不同實施例中，第一半開放區域440之形狀及第一開口441之位置亦可隨第一輻射單元410及第二輻射單元420設置於第一表面之方式而改變。此外，金屬輻射件400進一步包含一凸出部460，自第一輻射單元410延伸而出，凸出部460係用於達成金屬輻射件400與上述之訊號傳輸線之間的阻抗匹配，以提升天線100之訊號傳輸效率及所傳輸無線訊號之強度。本實施例之凸出部460係自第一輻射部411向第一半開放區域440延伸而出，但不限於此；在不同實施例中，凸出部460亦可根據設計之要求自第一輻射部411向接地件300之方向延伸或自金屬輻射件400之其他部分延伸而出。

如圖2a所示，訊號傳輸線500包含一訊號線510及一地線520，其中訊號線510係電性連接於訊號饋入點以將自一訊號源(未繪示)所收到之電訊號激發金屬輻射件400；另一方面，地線520係用於電性連接於接地件300，以提供金屬輻射件400與接地件300相同之參考電位。本實施例之訊號源係為一訊號產生器，但不限於此；在不同實施例中，訊號源亦可為一膝上型電腦之訊號處理器或其他電子裝置之訊號處理器。此外，本實施例之接地件300包含一形成於接地件300一端之設置區310，供電性連接於訊號傳輸線500之地線520。在圖2a所示之實施例中，訊號傳輸線500之訊號線510及地線520係自基板200較長之一側分別連接於訊號饋入點430及設置部310，但不限於此；在不同實施例中，訊號傳輸線500亦可依據訊號饋入點430及設置部310位置之改變以不同方式及方位連接於金屬輻射件400及接地件300。如圖2a所示，本實施例之接地件300包含一設置部310，接地件300係設置於靠近基板200之第一表面一端之位置。此外，在圖2a所示之實施例中，金屬輻射件400另包含一接地部450。接地部450之一端係電性連接於訊號饋入點430，另一端則延伸至第一表面之一端並電性連接於接地件300。

圖2b所示為圖2a所示天線之電壓駐波比分佈之示意圖。如圖2b所示之低頻段模態係位於2.4GHz附近之頻率範圍，其中在低頻段模態中以電壓駐波比=2所達成之效果頻寬實質上係為2.7GHz-2.3GHz=0.4GHz。因此本實施例低頻段模態之中心頻率係實質上為(2.7+2.3)/2=2.5GHz，而低頻段模態中相對應之頻寬百分比係為0.4/2.5=0.16=16%。如圖2b所示，本實施例於5GHz附近之高頻段模態具有複數波峰；但如以電壓駐波比=2作為標準，高頻段模態實質之效果頻寬係大於低頻段模態之效果頻寬(0.4GHz)。

圖3所示為本發明天線之第二實施例。如圖3所示，第一輻射單元410及第二輻射單元420係相對之方向自訊號饋入點430延伸而出。在本實施例中，第二輻射單元420係自訊號饋入點430延伸而出並以直線方式向基板200之邊緣延伸。如圖3所示，第一輻射單元410之第一輻射部411係以直線方式自訊號饋入點430延伸至基板200之邊緣；此外，部分第一輻射部411係設置於基板200之邊緣。在本實施例中，第一輻射部411係以保持固定寬度之方式設置於基板200之上，但不限於此；在不同實施例中，第一輻射部411亦可以不等寬之方式設置於基板200之上。此外，本實施例之第二輻射部412係以直線並等寬之方式設置於靠近基板200邊緣之位置，其中第二輻射部412之長度係小於基板200之寬度。此外，第三輻射部413之一端係連接於第二輻射部412，其中部分第三輻射部413係以垂直於第二輻射部412之方向延伸而出，另一部分第三輻射部413係以直角方式彎折並延伸至基板200之另一端邊緣。此外，在圖3所示之實施例中，一第二半開放區域600係形成於第二輻射單元420及接地部450之間；第二半開放區域600所包含之第二開口610係形成於接地部450及第二幅射單元420端部之間。

圖4所示為本發明天線之第三實施例。在本實施例中，第一輻射單元410及第二輻射單元420係分別自訊號饋入點430之不同部分延伸而出，之後第一輻射單元410及第二輻射單元係同時向基板200之同一邊緣延伸。此外，一第二半開放區域600係形成於第二輻射單元420及接地件300之間；而第二半開放區域600另包含一第三開口620，其亦形成於第二輻射單元420於接地件300之設置區310之間。

雖然前述的描述及圖示已揭示本發明之較佳實施例，必須瞭解到各種增添、許多修改和取代可能使用於本發明較佳實施例，而不會脫離如所附申請專利範圍所界定的本發明原理之精神及範圍。熟悉該技藝者將可體會本發明可能使用於很多形式、結構、佈置、比例、材料、元件和組件的修改。因此，本文於此所揭示的實施例於所有觀點，應被視為用以說明本發明，而非用以限制本發明。本發明的範圍應由後附申請專利範圍所界定，並涵蓋其合法均等物，並不限於先前的描述。

100．．．天線

200．．．基板

300．．．接地件

310．．．設置區

400．．．金屬輻射件

410．．．第一輻射單元

411．．．第一輻射部

412．．．第二輻射部

413．．．第三輻射部

420．．．第二輻射單元

430．．．訊號饋入點

440．．．第一半開放區域

441．．．第一開口

450．．．接地部

460．．．凸出部

500．．．訊號傳輸線

510．．．訊號線

520．．．地線

600．．．第二半開放區域

610．．．第二開口

620．．．第三開口

圖1為傳統雙頻天線之示意圖；

圖2a所示為本發明天線之第一實施例；

圖2b為圖2a所示天線之電壓駐波比分佈之示意圖；

圖3所示為本發明天線之第二實施例；以及

圖4所示為本發明天線之第三實施例。