专利名称：具多频带的天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种天线设计，特别是指一种具多频的天线设计。
背景技术：
为人所熟知的，天线为一种被设计用来传送或接收电磁波转换器(transducer)。 换言之，天线将转换电磁波为电流，反之亦然。广泛来讲，天线通常在空气和外层空间中工 作，也可以在水下运行，甚至在某些频率下工作于土壤和岩石之中。承上所述，在过去几年，由于微带天线所需尺寸极薄(约0. 01 0. 05free-space wave length)，相对于其他种类天线而言是最符合微机电制程，且具备了体积小、重量轻、 厚度薄及低制造成本等优点，由于这些吸引人的特点，所以应用于许多军事、太空梭、卫星 及商业用途上。一种如微带天线这种类型的PIFA天线结构被提出，如图1所示，典型PIFA天线结 构1的结构示意图，其结构如下所示，一天线主振荡体(长度约1/4 λ) 11、一 PIFA天线圆形 F头12，其中该F头的顶部接地、由一带状线(stripline)及其延伸的一 1/4圆弧stripline 构成一馈线(feed line) 13、一形成在PIFA天线圆形F头内一孔洞(hole) 14及一形成在 PIFA天线主体呈椭圆形孔洞15。较详细地说明为，一种PIFA单极天线则是在单极天线幅 射体加入一与系统接地面端路的金属线，使得天线除了操作在四分之一波长的大小之外， 还可以有效的达到良好的阻抗匹配。但不幸地是，该PIFA天线频宽及频宽百分比皆不理想，因而限制其应用范围。
发明内容
针对已知PIFA天线的频宽太小的缺失，本案的一目的是提供一种具多频的天线， 此一具多频的天线包含界定出多个不同频带区段的一接地面、配置在该接地面上的一第一 辐射元件，其中该第一辐射元件包含一第一弯折区段及一第二弯折区段，该接地面自该第 一弯折区段延伸，及自该第一辐射元件的该第二弯折区段所延伸的一第二辐射元件，即该 第一辐射元件的该第一弯折区段与该接地面电性连接，该第一辐射元件的该第二弯折区段 与该第二辐射元件电性连接，且该第二辐射元件的一前端具有一第一凸缘，及一末端具有 一第二凸缘。该第一辐射元件还具有一馈入点电性连接至一信号源，该馈入点较佳的选择 是设置于该第二弯折区段，该馈入点另一个较佳的选择是设置在邻近该接地面。其中调整 该第二幅射元件的长度可以控制该天线的操作频率，较佳的方式是调整该第二幅射元件自 该第一凸缘至与该第一辐射元件的该第二弯折区段电性连接处的长度，可以控制该天线的 操作频率。又其中调整该第二幅射元件的该第一凸缘与该一第二凸缘的形状和大小可以调 整该天线的阻抗匹配，较佳的选择是该第二辐射元件的该第一凸缘的面积大于该第二凸缘 的面积，另一种较佳的选择是该第二辐射元件的该第一凸缘用于粗调该天线的阻抗匹配， 且该第二辐射元件的该第二凸缘用于微调该天线的阻抗匹配。再者，该第二幅射元件约略 与该接地面平行设置。又该第一辐射元件的该至少两个弯折区段与该接地面之间形成一凹陷部，该凹陷部用于调整该天线的阻抗匹配。于一实施例中，将本案提出该天线连接于一电子装置的一介面连接埠上时，其架 构在该接地面的该等不同频带区段根据与该介面连接埠的距离远近进行调整，使其修正其 频率响应可达到应用的频带，可调整频宽330MHz。本案的另一目的是提供一种具多频的天线，较此天线的结构详细地叙述为，在该 天线内该第一辐射元件由一第一弯折区段及一第二弯折区段所构成，其中该第一弯折区段 及该第二弯折区段皆包含至少一弯折角度，每一该弯折角度呈90度。本案的另一目的是提供一种具多频的天线，较此天线的结构详细地叙述为，在该 天线内该第一辐射元件由一第一弯折区段及一第二弯折区段所构成，其中该第一辐射元件 的该第一弯折区段与该接地面形成一凹陷部，可以调整该天线的阻抗匹配。本案的另一目的是提供一种具多频的天线，此一具多频的天线包含界定出多个不 同频带区段的一接地面、配置在该接地面上的一第一辐射元件包含至少二个弯折区段、位 于该第一辐射元件的该至少二个弯折区段的其中一馈入点，及自该第一辐射元件延伸的一 第二辐射元件。其中，该馈入点电性连接至一信号源，该馈入点较佳的选择是邻近该接地面 设置于第一辐射元件。其中，该第二辐射元件呈一长条状且其一前端具有一第一凸缘与一 末端具有一第二凸缘，调整该第二幅射元件的该第一凸缘与该一第二凸缘的形状和大小可 以调整该天线的阻抗匹配，较佳的选择是该第二辐射元件的该第一凸缘用于粗调该天线的 阻抗匹配，且该第二辐射元件的该第二凸缘用于微调该天线的阻抗匹配。其中，调整该第二 幅射元件的长度可以控制该天线的操作频率，较佳的选择是调整该第二幅射元件自该第一 凸缘至与该第一辐射元件的该第二弯折区段电性连接处的长度，可以控制该天线的操作频 率。其中，该第二幅射元件较佳的选择约略与该接地面平行设置。其中，该天线内该第一辐 射元件由至少二个弯折区段所构成，每个该第一弯折区段及该第二弯折区段皆包含至少一 弯折角度，该弯折区段皆至少包含一弯折角度。于一实施例中，将本案提出该天线连接于一电子装置的一介面连接埠上时，其架 构在该接地面的该等不同频带区段根据与该介面连接埠的距离远近进行调整，使其修正其 频率响应可达到应用的频带，可调整频宽330MHz。在一实测状况下，当一信号源通过该第一辐射元件的该馈入点而产生的一电流路 径时，该电流路径会先经由与该第一辐射元件电性连接的该第二辐射元件，之后，基于此 该第一辐射元件呈多个弯折区段，亦能降低该电流路径的反射电流，使得量测电压驻波比 (Voltage standing wave ratio，VSWR)数值接近一理想值，一般皆以VSWR等于或小于2作 为衡量标准。
图1为已知PIFA天线结构图。图2(a)为本发明多频带的天线的前视图。图2(b)为本发明多频带的天线的前视图。图3为一信号源通过该第一辐射元件的该信号源的一馈入点而产生的一电流路 径示意图。图4(a)及4(b)分别为固定天线方式的示意图。
图5为本发明在改变焊接位置的可调整频宽可达330MHz。图6为本发明具多频带的天线的电压驻波比示意图。图7为本发明具多频带的天线的返回损失图。图8(a)-8(c)为本发明具多频带的天线的水平及垂直面辐射场形图(Y_Z平面)。图9 (a)-9 (c)为本发明具多频带的天线的水平及垂直面辐射场形图(Z_X平面)。图10(a)-10(c)为本发明具多频带的天线的水平及垂直面辐射场形图(X_Y平 面)°主要元件符号说明PIFA 天线 1天线主振荡体(长度约1/4 λ ) 11圆形F头12馈线(feedline) 13孔洞(hole)14椭圆形孔洞15具多频带的天线2接地面20第一辐射元件21第二辐射元件22第一弯折区段211第二弯折区段212第二辐射元件22第一凸缘221第二凸缘222馈入点nd区域 P电流路径Al、A具体实施例方式以下将配合图式及实施例来详细说明本发明的特征与实施方式，内容足以使本领 域技术人员能够轻易地充分理解本发明解决技术问题所应用的技术手段并据以实施，藉此 实现本发明可达成的功效。—般商用天线会有以下的要求1.体积小，2.重量轻，3.厚度薄，4.容易量产， 5.价格便宜，6.外形美观，7.天线本身具有特色，8.最好是内建式天线，9.可适用到各式各 样的产品上，10.性能符合一定标准。现有PIFA的设计有下列缺点，如频宽太小、中心频率不稳定及生产良率低等问 题。因此，设计一种用在 2. 4GHz ISM band 的 IEEE 802. lib、IEEE802. Ilg Bluetooth 等 WLAN商用产品上的一种具多频带的天线有其必要性。况且，熟知此技艺人士可知，影响天线性能的临界参数有很多，通常在天线设计过 程中可以进行调整，如谐振频率、阻抗、增益、孔径或辐射方向图、极化、效率和频宽等。因此，在设计本案具多频带的天线的外形架构时，还需参考上述天线参数。还需提及的，制造 天线基板材料尚需考虑介电常数的大小，如采用介电常数4. 6环氧玻璃纤维板FR4为较佳 选择。请一并参考图2(a)为本发明的具多频带的天线的前视图及图2(b)为本发明的等 角前视图。主体上，在图2(a)中，该具多频带的天线2(以下可简称天线)包含一接地面 20、一第一辐射元件21及一第二辐射元件22，较详细地的结构说明为该接地面20其电性 连接于一地端，该第一辐射元件21配置在该接地面20，且包含一第一弯折区段211及一第 二弯折区段212，也就是，该第一辐射元件21设有多个弯折区段(含至少一弯折区段)，其 中在图2(a)可知，该第一弯折区段211及该第二弯折区段212皆至少包含一弯折角度，且 于本实施例中每一该弯折角度皆呈90度。及该第二辐射元件22，呈一长条状，该第二辐射 元件22自该第二弯折区段212延伸，且该第二辐射元件22的一前端具有一第一凸缘221 及一末端具有一第二凸缘222。较佳地，该第二辐射元件22的前端的第一凸缘221的面积 大于该第二辐射元件22的后端的第二凸缘222的面积，该第二弯折区段212约略与接地面 20呈平行设置。而针对天线参数而改善习知PIFA天线频宽及阻抗匹配如下说明界定该第二弯 折区段212至该第二辐射元件22的前端的第一凸缘221之间的一区域用于调整该天线2 的操作频率，及该第二辐射元件22的前端的第一凸缘221用于粗调该天线2的阻抗匹配， 及该第二辐射元件22的后端的第二凸缘222用于微调该天线2的阻抗匹配，及该第一辐射 元件21的一凹陷部至该接地面20之间的一区域P用于调整该天线2的阻抗匹配。接着，请参考图3，该图系为一信号源(cable)通过该第一辐射元件21的该信号源 的一馈入点nd而产生的一电流路径Al (以虚线表示)示意图，其中该馈入点nd位于该第 二弯折区段212，且于本实施例中馈入点nd设置于该第二弯折区段212的位置系邻近该接 地面20。该电流路径Al沿着该第一辐射元件21的该第二弯折区段212流至该第二辐射元 件22，之后，该电流路径Al经反射流回至该第一辐射元件21的该第一弯折区段211及该第 二弯折区段212 (此时，该电流路径Al称之为一电流路径A2，以虚线表示)，这时，所产生的 该电流路径A2因流经该第一弯折区段211及该第二弯折区段212的多个弯折角度(其中， 每一弯折角度皆呈90度)进而造成该电流路径A2的反射电流减少，亦能降低该天线2的 电压驻波比(VSWR)，如图6所示，为本发明具多频带的天线的电压驻波比示意图(可涵盖目 前无线区域网路WiFi所需的2. 29GHz至2. 59GHz频带的操作需求，其中VSWR下降至一期 望最大值2)。再者，将本发明提出该天线2连接于笔记型电脑或行动电话如此类型的一电子装 置的一介面连接埠4上时，如图4 (a)所示，其固定天线方式为机构式固定天线，可依据不同 的系统做调整。如图4(b)所示，其固定天线方式使用天线2的接地面20的背面(以斜线 表示)通过粘胶以贴粘方式固定该天线2。特别地，如图2(a)，其架构在该接地面的该等不同频带区段(以字母A、B、C、D及 E表示)根据与如图4所示的该介面连接埠4的距离远近进行调整，使其修正其频率响应可 达到应用的频带，可调整频宽330MHz，如图5所示，其中，在该图中一虚线表示图2(a)中以 字母E所表示一频带，一实线表示图2 (a)以字母A所表示另一频带。
除此之外，通过实验量测，可得出该具多频带的天线2其它辐射特性。请参考图7 为具多频带的天线的返回损失(Return Loss)图、图8(a)-8(c)为该具多频带的天线的水平 及垂直面辐射场形图(Y-Z平面)、图9(a)-9(c)为该具多频带的天线的水平及垂直面辐射 场形图(Z-X平面)、图10(a)-10(c)为该具多频带的天线的水平及垂直面辐射场形图(X-Y 平面)及表一为本案的具多频带的天线的平均增益表。表一
权利要求
1.一种具多频带的天线，特征在于连接于一电子装置的一介面连接埠上，该天线包含一接地面，其上界定出多个不同频带区段；一第一辐射元件，配置在该接地面上，且该第一辐射元件包含一第一弯折区段及一第 二弯折区段，该接地面自该第一弯折区段延伸；以及一第二辐射元件，呈一长条状，该第二辐射元件自该第二弯折区段延伸，且该第二辐射 元件的一前端具有一第一凸缘及一末端具有一第二凸缘。
2.如权利要求1所述的天线，其特征在于该第二弯折区段还具有电性连接至一信号源 的一馈入点，其中该馈入点邻近该接地面设置。
3.如权利要求1所述的天线，其特征在于该第二幅射元件约略与该接地面平行设置。
4.如权利要求1所述的天线，其特征在于该第一弯折区段及该第二弯折区段皆包含至 少一弯折角度，其中该弯折角度皆呈90度。
5.如权利要求1所述的天线，其特征在于该多个不同频带区段根据与该介面连接埠的 距离远近进行调整。
6.如权利要求1所述的天线，其特征在于界定该第一辐射元件的该第二弯折区段至该 第二辐射元件的该第一凸缘之间的一区域用于调整该天线的操作频率。
7.如权利要求1所述的天线，其特征在于该第二辐射元件的该第一凸缘的面积大于该 第二凸缘的面积，其中该第二辐射元件的该第一凸缘用于粗调该天线的阻抗匹配，该第二 辐射元件的该第二凸缘用于微调该天线的阻抗匹配。
8.如权利要求1所述的天线，其特征在于该天线所接收或发送的无线讯号的频段实质 上为 330MHz。
9.如权利要求1所述的天线，其特征在于该第一辐射元件的该第一弯折区与该接地面 之间形成一凹陷部，该凹陷部用于调整该天线的阻抗匹配。
10.一种具多频带的天线，特征在于连接于一电子装置的一介面连接埠上，该天线包含一接地面，其上界定出多个不同频带区段；一第一辐射元件，配置在该接地面上，并设有至少二个弯折区段，每个该弯折区段皆至 少包含一弯折角度；一馈入点，位于该第一辐射元件的该至少二个弯折区段的其中一个，该馈入点电性连 接至一信号源；以及一第二辐射元件，呈一长条状，该第二辐射元件自该第一辐射元件延伸，且该第二辐射 元件的一前端具有一第一凸缘及一末端具有一第二凸缘。
11.如权利要求10所述的天线，其特征在于该第一辐射元件的该至少二个弯折区段与 该接地面之间形成一凹陷部，该凹陷部用于调整该天线的阻抗匹配。
全文摘要
本发明公开了一种具多频的天线，此一具多频的天线包含界定出多个不同频带区段的一接地面、配置在该接地面上的一第一辐射元件，其中该第一辐射元件包含一第一弯折区段及一第二弯折区段，及自该第一辐射元件的该第二弯折区段所延伸的一第二辐射元件，且该第二辐射元件的一前端及一末端皆具有一凸缘。于一实施例中，将本案提出该天线连接于一电子装置的一介面连接埠上时，其架构在该接地面的该等不同频带区段根据与该介面连接埠的距离远近进行调整，使其修正其频率响应可达到应用的频带，可调整频宽330MHz。
文档编号H01Q5/01GK102104188SQ20091022546
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者罗国彰, 黄智勇 申请人:智易科技股份有限公司