立体式天线及其相关的无线通信装置的制作方法

专利名称：立体式天线及其相关的无线通信装置的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种立体式天线及其相关的无线通信装置，特别是一种 以一倒V形金属片设置在基板上的立体式天线及其相关的无线通信装置。
背景技术：
随着无线通信的蓬勃发展以及移动通信产品微型化的趋势，天线的摆设 位置与空间受到压缩，相对地造成设计上的困难， 一些内嵌式的微型天线因
而被提出。 一般而言，目前较普遍所使用的微型天线有芯片天线(Chip Antenna)以及平面式天线(Planar Antenna)等，这类型天线均具有体积小的特 点。平面式天线设计亦有许多，例如微带天线(microstripante皿a)、印刷式天 线(printed antenna)与平面倒F型天线(Planar Inverted F Antenna, PIFA)等， 这些天线被广范地应用于GSM、 DCS、 UMTS、 WLAN与蓝牙等无线终端 设备，例如移动电话、无线局域网络等等。
随着无线通信系统信息传输的速度提升，多频段或者宽频天线已成为通 信系统的基本要求。如何缩小天线尺寸、增进天线效能及节省制作成本，即 成为该领域重要的i果题。传统的宽频天线的成本无法有效缩减，且宽频天线 的辐射场形及操作频段不易控制，因而限制其应用范围。

实用新型内容
本实用新型的目的之一在于提供一种立体式天线及其相关的无线通信 装置，以解决先前技术中的问题。
本实用新型的一实施例提供了一种立体式天线。立体式天线包括一基板、 一辐射体、 一第二辐射体、 一信号馈入元件以及一接地元件。辐射体设置在 基板上，其包括一第一子辐射体以及一第二子辐射体。第一子辐射体具有第 一端以及第二端，第二子辐射体具有第一端以及第二端，第二子辐射体的第 二端耦接于第一子辐射体的第二端。第二辐射体耦接于辐射体。信号馈入元 件耦接于第 一子辐射体的第 一端。接地元件耦接于基板与第二子辐射体的第一端之间。其中，第一子辐射体与第二子辐射体呈现一倒V形设置在基板上。 本实用新型的另一实施例提供了一种立体式天线。立体式天线包括一基 板、 一辐射体、 一接地元件以及一信号馈入元件。基板具有第一端以及第二 端。辐射体包括一第一子辐射体以及一第二子辐射体。第一子辐射体具有第 一端以及第二端，第二子辐射体具有第一端以及第二端，第二子辐射体的第 二端耦接于第 一子辐射体的第二端。接地元件耦接于基板的第 一端以及第二 子辐射体的第一端，其通过弯折基板来形成一特定间隔在两者之间。信号馈
入元件耦接于第一子辐射体的第一端。其中，第一子辐射体与第二子辐射体 呈现一倒V形设置在基板上。
本实用新型的再一实施例提供了一种使用立体式天线的无线通信装置。 无线通信装置包括有一系统电路以及多个立体式天线耦4妄于该系统电路。每 一立体式天线包括一基板、 一辐射体、 一第二辐射体、 一信号馈入元件以及 一接地元件。辐射体设置在基板上，其包括一第一子辐射体以及一第二子辐 射体。第一子辐射体具有第一端以及第二端，第二子辐射体具有第一端以及 第二端，第二子辐射体的第二端耦接于第一子辐射体的第二端。第二辐射体 耦接于辐射体。信号馈入元件耦接于第一子辐射体的第一端。接地元件耦接. 于基板与第二子辐射体的第一端之间。其中，第一子辐射体与第二子辐射体 呈现一倒V形设置在基板上。
本实用新型的又一实施例提供了一种使用立体式天线的无线通信装置。 无线通信装置包括有一系统电路以及多个立体式天线耦接于该系统电路。每 一立体式天线包括一基板、 一辐射体、 一接地元件以及一信号馈入元件。基 板具有第一端以及第二端。辐射体包括一第一子辐射体以及一第二子辐射体。 第 一子辐射体具有第 一端以及第二端，第二子辐射体具有第 一端以及第二端， 第二子辐射体的第二端耦接于第 一子辐射体的第二端。接地元件耦接于基板
的第 一端以及第二子辐射体的第 一端，其通过弯折基板来形成一特定间隔在 两者之间。信号馈入元件耦接于第一子辐射体的第一端。其中，第一子辐射 体与第二子辐射体呈现一倒V形设置在基板上。
本实用新型的优点在于，提供了一种立体式天线及其相关的无线通信装 置，其利用一金属片(以及其变形)设置在基板上。可借由增加第二辐射体 以及匹配元件来调整立体式天线的电压驻波比、操作频段以及辐射场形。此 外，接地元件可通过一体成型的结构以及弯折基板来形成，以取代传统的焊接方式，如此一来，可大幅提升制程的良品率。

图1为本实用新型一实施例的立体式宽频天线的示意图。
图2为图1的宽频天线的辐射体的示意图。
图3为图1的宽频天线的电压驻波比的示意图。
图4为图1的宽频天线的电压驻波比的示意图。
图5为本实用新型另一实施例的立体式宽频天线的示意图。
图6为图5的宽频天线的电压驻波比的示意图。
图7为本实用新型另一实施例的立体式宽频天线的示意图。
图8为图7的宽频天线的电压驻波比的示意图。
图9为本实用新型另一实施例的立体式宽频天线的示意图。
图IO为图9的宽频天线的电压驻波比的示意图。
图11为本实用新型另一实施例的立体式宽频天线的示意图。
图12为图11的宽频天线的电压驻波比的示意图。
图13为本实用新型另一实施例的立体式宽频天线的示意图。
图14为图13的宽频天线的电压驻波比的示意图。
图15为本实用新型另一实施例的立体式宽频天线的示意图。
图16为图15的宽频天线的电压驻波比的示意图。
图17为图1的宽频天线的一辐射场型图。
图18为标示图17中的最大值与最小值的位置与数值的示意图。
图19为图1的宽频天线的一辐射场型图。
图20为标示图19中的最大值与最小值的位置与数值的示意图。
图21为本实用新型一使用立体式宽频天线的无线通信装置的示意图。
图22为图21的第一宽频天线的一辐射场型图。
图23为图21的第一宽频天线的一辐射场型图。
图24为本实用新型一使用立体式宽频天线的无线通信装置的示意图。
图25为图24的第一宽频天线的一辐射场型图。
图26为图24的第一宽频天线的一辐射场型图。
图27为本实用新型一立体式天线的一实施例的示意图。
图28为说明图27所示的立体式天线的辐射体与第二辐射体的示意图。图29为本实用新型一立体式天线的另一实施例的示意图。
图30为本实用新型一立体式天线的另一实施例的示意图。
图31为本实用新型一立体式天线的另一实施例的示意图。
图32为图31的立体式天线的电压驻波比的示意图。
图33为图31的立体式天线的一辐射场型图。
图34为标示图33中的最大值与最小值的位置与数值的示意图
图35为图31的立体式天线的另一辐射场型图。
图36为标示图35中的最大值与最小值的位置与数值的示意图
图37为本实用新型一立体式天线的另一实施例的侧;f见图。
图38为图37的立体式天线的展开图。
图39为本实用新型一立体式天线的另一实施例的侧视图。
图40为图39的立体式天线的展开图。
图41为本实用新型一立体式天线的另一实施例的展开图。
图42为图39的立体式天线的电压驻波比的示意图。
图43为图39的立体式天线的一辐射场型图。
图44为标示图43中的最大值与最小值的位置与数值的示意图
图45为图39的立体式天线的另一辐射场型图。
图46为标示图45中的最大值与最小值的位置与数值的示意图
主要元件符号说明
10、 20、 30、 40、
122
124
19
01
hl
h2
①1
①2
148、 149、 1148 Ll
X、 Y、 Z
50、 60、 70
信号馈入点
接地点
信号线
第一角度
第一高度
第二高度
第一内角
第二内角
对角线
第一长度
座标轴
宽频天线210、 240 212、 242 214、 244 216、 246 Al、 Bl
无线通信装置 第一宽频天线 第二宽频天线
第三宽频天线 部分
1100、 1200、 1300、 1400、 3700、 3900、 4100 12、 1120、 3720、 3920 1130、 3730
14、 24、 34、 44、 54、 64、 74、 1140、 3740
15、 25、 35、 45、 55、 65、 75 、 1150、 3750
16、 26、 36、 46、 56、 66、 76、 1160、 3760
17、 1170、 3770
18、 1180、 3780
ll卯、1290、 13卯、4110 152、 162、 252、 352、 452、 562、 1152、 1162、 3722、 3752、 3762 154、 164、 254、 354、 454、 564、 1154、 1164、 3724、 3754、 3764、 3924
第一导体层
立体式天线
基板
同轴电缆
辐射体
第一子辐射体
第二子辐射体 信号馈入元件 接地元件 第二辐射体
第一端 第二端
1131、 3731
1132、 3732
1133、 3733
1134、 3734 h3、 h4 1392、 3911、 1410、 4120 Dl
3711 —3714
第一绝缘层 第二导体层
第二绝缘层 距离 3912弯折
匹配元件 特定间隔 虚线具体实施方式
请参考图1。图1为本实用新型一实施例的立体式宽频天线10的示意图。
宽频天线10包括一基板12、 一辐射体14、 一信号馈入元件17以及一接地 元件18。基板12上包括一信号馈入点122及一接地点124。辐射体14包括 一第一子辐射体15及一第二子辐射体16。第一子辐射体15包括一第一端 152与一第二端154。第二子辐射体16包括一第一端162与一第二端164， 第二子辐射体16的第二端164连接于第一子辐射体15的第二端154。信号 馈入元件17连接于信号馈入点122与第一子辐射体15的第一端152之间。 接地元件18连接于接地点124与第二子辐射体16的第一端162之间。信号 馈入元件17连接至一信号线19用以接收一输入信号。优选地，第一子辐射 体15及第二子辐射体16是以同一金属片制作而成。在本实施例中，第一子 辐射体15及第二子辐射体16是沿一菱形金属片的对角线弯折而形成，使得 第一子辐射体15及第二子辐射体16呈现一倒V形设置于基板12上。第一 子辐射体15的第一端152与基板12的夹角为一第一角度G)l，第一子辐射 体15的第二端154与基板12的距离为一第一高度hl。本实用新型可通过改 变第一角度 1及第一高度hl来调整宽频天线10的操作频段及辐射场形， 将在下面加以详述。其中，基板12由介电材质所构成，且电性连接至一系 统地端，优选地，基板12为一金属薄板。宽频天线IO设于一无线通信装置 中，如一无线网络4妻入点(Wireless Access Point, WAP )。
请参考图2与图1。图2为图1中的辐射体14的示意图。辐射体14为 一菱形金属片，第一子辐射体15及第二子辐射体16是沿菱形金属片的对角 线148弯折而形成。因此，第一子辐射体15及第二子辐射体16大致为一渐 宽式(Tapered Width)平面，第一子辐射体15的第一端152的宽度小于第 一子辐射体15的第二端154的宽度，第二子辐射体16的第一端162的宽度 小于第二子辐射体16的第二端164的宽度。菱形金属片的边长为一第一长 度Ll, 一第一内角Ol由第一子辐射体15的两侧边所形成， 一第二内角(D2 由第一子辐射体15的一侧边与第二子辐射体16的一侧边所形成。在本实施 例中，第一内角①1小于九十度且第二内角①2大于九十度。第一长度L1大 约为宽频天线10所产生的一谐振模式的信号波长的四分之一。
请参考图3与图1。图3为图1的宽频天线10的电压驻波比的示意图。横轴表示频率(GHz),介于2GHz至6GHz,纵轴表示电压驻波比VSWR。 图3为当第一角度01介于10度至30度之间(10° < 1<30° )时，宽频 天线10的电压驻波比的示意图。在电压驻波比VSWR约小于2的情形下， 此时宽频天线10的频宽约为2GHz。
请参考图4与图1。图4为图1的宽频天线IO的电压驻波比的示意图。 横轴表示是频率(GHz )，介于2GHz至6GHz,纵轴表示电压驻波比VSWR。 图4为当第一角度 1大于35度(01>35° )时，宽频天线10的电压驻波 比的示意图。在电压驻波比VSWR约小于2的情形下，此时宽频天线10的 频宽约为4GHz,比图3的VSWR好。
图1所示的宽频天线10为本实用新型的实施例，本领域具通常知识者 当可据以做适当的变化，例如，在第一子辐射体15及第二子辐射体16上分 别形成多个弯折。请参考图5及图6。图5为本实用新型实施例的立体式宽 频天线20的示意图，图6为图5的宽频天线20的电压驻波比的示意图。宽 频天线20的结构与图1的宽频天线10类似，为宽频天线10的变形。值得 注意的是，两者不同之处在于宽频天线20的一辐射体24所包括的一第一子 辐射体25以及一第二子辐射体26各形成有数个弯折。若第一子辐射体25 的一第一端252与基板12的夹角仍为第一角度G)l,由于第一子辐射体25 与第二子辐射体26各包括多个弯折，则第一子辐射体25的第二端254与基 板12的距离(一第二高度h2)会小于图1中的第一高度hl。在图6中，横 轴表示频率(GHz)，介于2GHz至6GHz,纵轴表示电压驻波比VSWR。宽 频天线20为宽频天线10的变形，且第一子辐射体25的第二端254与基板 12的距离小于图1中的第一高度hl,因此，图6所示的电压驻波比不同于 图3与图4所示的电压驻波比，可应用于不同的系统需求。
当然，第一子辐射体25以及第二子辐射体26上的弯折不限于特定数量 或形状。
请参考图7及图8。图7为本实用新型另一实施例的立体式宽频天线30 的示意图，图8为图7的宽频天线30的电压驻波比的示意图。宽频天线30 的结构与图1的宽频天线10类似，为宽频天线10的变形。值得注意的是， 两者不同之处在于宽频天线30的一辐射体34所包括的一第一子辐射体35 以及一第二子辐射体36各形成一个弯折，其弯折数异于宽频天线20的弯折 数。假设第一子辐射体35的一第一端352与基板12的夹角仍为第一角度G)1,由于第一子辐射体35与第二子辐射体36各形成一个弯折，则第一子辐 射体35的第二端354与基板12的距离会小于图1中的第一高度hl。在图8 中，横轴代表的是频率(GHz)，介于2GHz至6GHz，纵轴代表的是电压驻 波比VSWR。宽频天线30为宽频天线IO的变形，且第一子辐射体35的第 二端354与基板12的距离小于图1中的第一高度hl，因此，图8所示的电 压驻波比不同于图3与图4所示的电压驻波比，可应用于不同的系统需求。 且由于宽频天线30所包括的弯折数不同于宽频天线20所包括的弯折数，图 8所示的电压驻波比亦不同于图6所示的电压驻波比。
请参考图9及图10。图9为本实用新型另一实施例的立体式宽频天线 40的示意图。宽频天线40的结构与图1的宽频天线10类似，为宽频天线 10的变形。值得注意的是，两者不同之处在于宽频天线40的一辐射体44 所包括的一第一子辐射体45以及一第二子辐射体46各形成数个弯折，其弯 折数及弯折形状异于宽频天线20及30的弯折数及弯折形状。假设第一子辐 射体45的一第一端452与基板12的夹角仍为第一角度 1,由于第一子辐 射体45与第二子辐射体46各形成数个弯折，则第一子辐射体45的第二端 454与基板12的距离会小于图1中的第一高度hl。在图10中，横轴代表的 是频率(GHz),介于2GHz至6GHz,纵轴代表的是电压驻波比VSWR。宽 频天线40为宽频天线IO的变形，因此，图IO所示的电压驻波比不同于图3 与图4所示的电压驻波比，可应用于不同的系统需求。且由于宽频天线40 的弯折数及弯折形状不同于宽频天线20及30的弯折数及弯折形状，图10 所示的电压驻波比亦不同于图6及图8所示的电压驻波比。
请参考图11。图11为本实用新型另一实施例的立体式宽频天线50的示 意图。宽频天线50的一辐射体54包括一第一子辐射体55及一第二子辐射 体56,与图1的宽频天线IO不同之处在于，宽频天线50的一第二子辐射体 56大致为一矩形，其一第一端562的宽度及一第二端564的宽度并不限定。 当然，本实施例仅用来作为本实用新型的范例说明，第二子辐射体56的形 状并不局限于矩形，亦可为其他形状。
请参考图12与图11。图12为图11的宽频天线50的电压驻波比的示意 图。横轴代表的是频率(GHz)，介于2GHz至6GHz,纵轴代表的是电压驻 波比VSWR。宽频天线50为宽频天线10的变形，因此，图12所示的电压 驻波比不同于图3与图4所示的电压驻波比，可应用于不同的系统需求。请参考图13。图13为本实用新型另一实施例的立体式宽频天线60的示 意图。宽频天线60的一辐射体64包括一第一子辐射体65及一第二子辐射 体66,与图1的宽频天线IO不同之处在于，宽频天线60的一第二子辐射体 66为一导体贴布，与一第一子辐射体65并非由同一金属片制作而成。当然， 本实施例仅用来作为本实用新型的范例说明，第二子辐射体66的形状、材 质并不局限于此，亦可使用其他的形状、材质。
请参考图14与图13。图14为图13的宽频天线60的电压驻波比的示意 图。横轴代表的是频率(GHz)，介于2GHz至6GHz,纵轴代表的是电压驻 波比VSWR。宽频天线60为宽频天线IO的变形，因此，图14所示的电压 驻波比不同于图3与图4所示的电压驻波比，可应用于不同的系统需求。
请参考图15、图1与图2。图15为本实用新型另一实施例的立体式宽 频天线70的示意图。宽频天线70的一辐射体74包括一第一子辐射体75及 一第二子辐射体76,与图1的宽频天线IO不同之处在于，宽频天线70的第 一子辐射体75及第二子辐射体76沿该菱形金属片的另一对角线149弯折而 形成，此时，第一内角Ol大于九十度且第二内角①2小于九十度。当然， 本实施例仅用来作为本实用新型的范例说明，第一内角①1与第二内角①2 的角度并不局限于固定的数值。
请参考图16与图15。图16为图15的宽频天线70的电压驻波比的示意 图。横轴代表的是频率(GHz)，介于2GHz至6GHz，纵轴代表的是电压驻 波比VSWR。宽频天线70为宽频天线IO的变形，因此，图16所示的电压 驻波比不同于图3与图4所示的电压驻波比，可应用于不同的系统需求。
请参考图17与图18。图17为图1的宽频天线IO的一辐射场型图。图 17为宽频天线IO于XZ平面的测量结果，其操作频段为2GHz。图18为标 示图17中的最大值与最小值的位置与数值的示意图。如图17与图18所示， 最大值的位置大约落在(-45° )附近，其数值大约为3.92dB 4.31dB。最小 值的位置大约落在(-175° )附近，其数值大约为(-17dB)。由测量结果可 知，宽频天线10在XZ平面(+60° ~-60° )拥有较高的辐射效率的场型， 可满足无线局域网络系统的操作需求。
请参考第19与图20。图19为图1的宽频天线IO的一辐射场型图。图 19为宽频天线10于XZ平面的测量结果，其才喿作频段为5GHz。图20为标 示图19中的最大值与最小值的位置与数值的示意图。如图19与图20所示，
14最大值的位置大约落在(-45。)与(3° )附近，其数值大约为4.45dB 5.64dB。 最小值的位置大约落在(-150° ~-180° )与(132° ~177° )附近，其数值 大约为(-20dB)。由测量结果可知，宽频天线10在XZ平面(+60。 -60° ) 拥有较高的辐射效率的场型，可满足无线局域网络系统的操作需求。
由上述的实施例可知，本实用新型可通过改变第一角度G)l及第一高度 hl来调整宽频天线10的操作频段及辐射场形。此外，宽频天线10可包括不 同变形，如增加弯折、改变第二子辐射体16的形状或材质等，以改变宽频 天线10的操作频段及辐射场形。
请参考图21。图21为本实用新型一使用立体式宽频天线的无线通信装 置210的示意图。无线通信装置210包括一系统电路(未标示)、 一第一宽 频天线212、一第二宽频天线214及一第三宽频天线216。第一宽频天线212、 第二宽频天线214及第宽频三天线216系连接于该系统电路，且每一个宽频 天线为上述的宽频天线IO或者其变形之一。其中，第一宽频天线212、第二 宽频天线214及第三宽频天线216在无线通信装置210内的排列方式为该三 宽频天线的中心点的连线构成一三角形。无线通信装置210为一无线网络接 入点(Wireless Access Point, WAP )。
请参考图22与图23。图22与图23分别为图21的第一宽频天线212 的一辐射场型图。其中，图22为第一宽频天线212在ZX平面的测量结果， 图23为第一宽频天线212在XY平面的测量结果。由测量结果可知，辐射 场型在ZX平面的涵盖范围很大，其大部分落在(-75° 75° )之间(可依 照使用者需求进行调整)，且XY平面的辐射场形的特征为有一小凹陷，如 图中标示为Al的部分。
请参考图24。图24为本实用新型一使用立体式宽频天线的无线通信装 置240的示意图。无线通信装置240包括一系统电路(未标示)、 一第一宽 频天线242、 一第二宽频天线244及一第三宽频天线246。第 一宽频天线242、 第二宽频天线244及第三宽频天线246连接于该系统电路，且每一个宽频天 线为上述的宽频天线10或者其变形之一。值得注意的是，无线通信装置240 与无线通信装置210不同之处在于，第一宽频天线242、第二宽频天线244 及第三宽频天线246在无线通信装置240内的排列方式为该三宽频天线的中 心点的连线构成一直线。无线通信装置240为一无线网络接入点(Wireless Access Point, WAP )。请参考图25与图26。图25与图26分别为图24的第一宽频天线242 的一辐射场型图。其中，图25为第一宽频天线242于ZX平面的测量结果， 图26为第一宽频天线242在XY平面的测量结果。由测量结果可知，辐射 场型在ZX平面的涵盖范围很大，其大部分落在(-75° ~75° )之间(可依 照使用者需求进行调整)，且XY平面的辐射场形的特征为无小凹陷，如图 中标示为Bl的部分。借由第二宽频天线244及第三宽频天线246金属本体 的挤压效应，而使得第一宽频天线242在XY平面的辐射场形的小凹陷消失。
以上所述的实施例仅用来说明本实用新型，并不局限本实用新型的范畴。 文中所4是到的宽频天线IO可包括多个种变形，比如il宽频天线20、30及40， 是增加第一子辐射体15与第二子辐射体16的弯折个数；宽频天线50是改 变第二子辐射体56的形状；宽频天线60是改变第二子辐射体66的材质。 如此一来，宽频天线10的操作频段及辐射场形亦会随着改变。然而，宽频 天线10-70仅用来作为本实用新型的范例说明，并不局限于此。再者，可 通过改变第一角度01、第一高度hl及第二高度h2来调整宽频天线10的操 作频段及辐射场形。文中所提到的第一角度0 1 、第一高度hl 、第二高度h2、 第一长度L1、第一内角Ol与第二内角①2并不局限于固定的数值，可祸/f吏 用者需求而调整。此外，无线通信装置210与无线通信装置240所包括的天 线个数并不局限于三个，亦可为其他数量。
请参考图27，图27为本实用新型一立体式天线1100的一实施例的示意 图。如图27所示，立体式天线1100包括一基板1120、 一辐射体1140、 一 第二辐射体1190、 一信号馈入元件1170以及一接地元件1180。辐射体1140 设置在基板1120上，其包括第一子辐射体1150以及第二子辐射体1160，其 中第一子辐射体1150具有第一端1152以及第二端1154，而第二子辐射体 1160具有第一端1162以及第二端1164，且第二子辐射体1160的第二端1164 耦接于第一子辐射体1150的第二端1154。第二辐射体1190耦接于辐射体 1140,用以调整立体式天线1100的操作频段以及辐射场型。信号馈入元件 1170耦接于第一子辐射体1150的第一端1152，而接地元件1180耦接于基 板1120与第二子辐射体1160的第一端1162之间。其中，第一子辐射体1150 与第二子辐射体1160呈现一倒V形设置于基板U20上。
此外，信号馈入元件1170另连接至一同轴电缆(coaxial cable) 1130， 其包括一第一导体层1131、 一第一绝缘层1132、 一第二导体层1133以及一第二绝缘层1134,其中第一绝缘层1132覆盖于第一导体层1131之外且介于 第一导体层1131与第二导体层1133之间，第二绝缘层1134覆盖于第二导 体层1133之外。第一导体层1131耦接于信号馈入元件1170，而第二导体层 1133耦接于立体式天线1100的基板U20。基板1120是由介电材质所构成， 且电性连接至一系统地端，优选地，基板1120为一金属薄板。立体式天线 1100设于一无线通信装置中，如一无线网络接入点(Wireless Access Point, WAP)。
请参考图28与图27,图28为说明图27所示的立体式天线1100的辐射 体1140与第二辐射体1190的示意图。第一子辐射体1150、第二子辐射体 1160以及第二辐射体1190是以同一金属片制作而成，其中第一子辐射体 1150以及第二子辐射体1160是沿该金属片的对角线1148弯折而形成。在本 实施例中，第二辐射体1190耦接于第一子辐射体1150的第二端1154，且第 二辐射体1190与第二子辐射体1160朝相反方向延伸。此外，第二辐射体1190 大致上为一矩形。请注意，本实施例仅用来作为本实用新型的范例说明，第 二辐射体1190的形状并不局限于矩形，亦可为其他形状。且第二辐射体1190 的延伸方向及其连接位置并不局限于此。
图27所示的立体式天线1100仅为本实用新型的一实施范例，然而本领 域技术人员应可了解，立体式天线1100的各种各样的变化均是可行的。
请参考图29,图29为本实用新型一立体式天线1200的另一实施例的示 意图，其为图27所示的立体式天线1100的变形。图29的立体式天线1200 的结构与图27的立体式天线1100类似，两者不同之处在于立体式天线1200 的第二辐射体1290耦接于第二子辐射体1160的第二端1164，且第二辐射体 1290与第一子辐射体1150朝相反方向延伸。
请注意，在本实施例中，第二辐射体1290大致上平行于基板1120，换 句话说，第二子辐射体1160的第二端1164与基板1120之间的距离h3大致 上等于第二辐射体1290与基板1120之间的距离h4。但此并非本实用新型的 限制条件，在其他实施例中，距离h3亦可略小于或者略大于距离h4，此亦 隶属实用新型所涵盖的范畴。
请参考图30，图30为本实用新型一立体式天线1300的另一实施例的示 意图，其为图29所示的立体式天线1200的变形。图30的立体式天线1300 的结构与图29的立体式天线1200类似，两者不同之处在于立体式天线1300
17的第二辐射体1390还包括至少一弯折1392。值得注意的是，第二辐射体1390 的弯折的个数并不局限。
请参考图31,图31为本实用新型一立体式天线1400的另一实施例的示 意图，其为图29所示的立体式天线1200的变形。图31的立体式天线1400 的结构与图29的立体式天线1200类似，两者不同之处在于立体式天线1400 还包括一匹配元件1410耦接于第一子辐射体1150的第二端1154以及第二 子辐射体1160的第二端1164，用以匹配立体式天线1400的阻抗。在本实施 例中，第一子辐射体1150、第二子辐射体1160、第二辐射体1290以及匹配 元件1410是以同一金属片制作而成。此外，匹配元件1410大致上为一矩形， ^E此并非本实用新型的限制条件，匹配元件1410的形状并不局限于矩形， 亦可为其他形状。
上述的实施例仅为用来说明本实用新型的可行的设计变化，并非本实用 新型的限制条件。毫无疑问地，本领域技术人员应该了解，在不违背本实用 新型的精神下，图1至图31所提到的天线的各种各样的变化均是可行的。 举例而言，可将图1至图31的天线任意排列组合成一个新的变化实施例。
请参考图32,图32为图31的立体式天线1400的电压驻波比(VSWR) 的示意图。横轴表示频率(GHz),介于2GHz至6GHz,纵轴表示电压驻波 比VSWR。如图32所示，立体式天线1400的操作频段可借由第二辐射体 1290以及匹配元件1410来调整。
请参考图33与图34,图33为立体式天线1400在XZ平面的测量结果， 其操作频段为2.4GHz以及5GHz,而图34为标示图33中的最大值与最小值 的位置与数值的示意图。如图33与图34所示，最大值的位置大约落在 (45° ~51° )以及(-30° ~0° )附近，其数值大约为0.28dB~ 1.71dB。 最小值的位置大约落在(148° -165° )以及(-168° )附近，其数值大 约为(-28dB~ -18dB)。由测量结果可知，立体式天线1400在XZ平面的 (+75。 ~-75° )拥有较高的辐射效率的场型，可满足无线局域网络系统 的操作需求。
请参考图35以及图36，图35为立体式天线1400在YZ平面的测量结 果，其操作频段为2.4GHz以及5GHz,而图36为标示图35中的最大值与最 小值的位置与数值的示意图。如图35与图36所示，最大值的位置大约落在 (-31。
~ -28° )以及(42° ~54° )附近，其数值大约为1.5dB-4dB。最小值的位置大约落在177°以及(-180° ~ -160° )附近，其数值大约 为(-23dB~ -6dB)。由测量结果可知，立体式天线1400在XZ平面的(+ 75° ~-75° )拥有较高的辐射效率的场型，可满足无线局域网络系统的操 作需求。
请参考图37，图37为本实用新型一立体式天线3700的另一实施例的側 视图。如图37所示，立体式天线3700包括一基板3720、 一辐射体3740、 一接地元件3780以及一信号馈入元件3770。基板3720具有第一端3722以 及第二端3724。辐射体3740包括第 一子辐射体3750以及第二子辐射体3760， 其中第一子辐射体3750具有第一端3752以及第二端3754，而第二子辐射体 3760具有第一端3762以及第二端3764，且第二子辐射体3760的第二端3764 耦接于第一子辐射体3750的第二端3754。接地元件3780耦接于基板3720 的第一端3722以及第二子辐射体3760的第一端3762,其通过弯折基板3"0 来形成一特定间隔Dl在两者之间。信号馈入元件3770耦接于第一子辐射体 3750的第一端3752。其中，第一子辐射体3750与第二子辐射体3760呈现 一倒V形设置于基板3720上。
此外，信号馈入元件3770另连接至一同轴电缆3730,其包括第一导体 层3731、第一绝缘层3732、第二导体层3733以及第二绝缘层3734，其中第 一绝缘层3732覆盖于第一导体层3731之外且介于第一导体层3731与第二 导体层3733之间，第二绝缘层3734覆盖于第二导体层3733之外。第一导 体层3731耦接于信号馈入元件3770,而第二导体层3733耦接于基板3720 的第二端3724。基板3720是由介电材质所构成，且电性连接至一系统地端。 立体式天线3700设于一无线通信装置中，如一无线网络接入点。
请参考图38,图38为图37的立体式天线3700的展开图。由图38可看 出，基板3720、第一子辐射体3750、第二子辐射体3760、接地元件3780 以及信号馈入元件3770为一体成型。换句话说，基板3720、第一子辐射体 3750、第二子辐射体3760、 4妻地元件3780以及信号馈入元件3770是以同一 金属片制作而成，其中接地元件3780通过弯折该金属片来形成该特定间隔 Dl于基板3720的第一端3722以及第二子辐射体3760的第一端3762之间 所构成。此外，虚线3711 ~ 3714代表弯折的位置。由于立体式天线3700借 由 一体成型的结构来取代传统的焊接方式(soldering),并借由弯折基板3720 来形成4妄地元件3780，如此一来，可大幅^是升制程上的良品率(yieldrate )。请参考图39以及图40，图39为本实用新型一立体式天线3900的另一 实施例的侧4见图，其为图37所示的立体式天线3700的变形。图39的立体 式天线3900的结构与图37的立体式天线3700类似，两者不同之处在于在 图39中，基板3920的第二端3924还包括至少一弯折3911、 3912。而图40 为图39的立体式天线3900的展开图，从图40可以看出，基板3920具有第 二端3924，且虚线3911 ~ 3912表示弯折的所在位置。
请参考图41,图41为本实用新型一立体式天线4100的另一实施例的展 开图，其为图39、图40所示的立体式天线3900的变形。图41的立体式天 线4100的结构与图39、图40的立体式天线3卯0类似，两者不同之处在于 立体式天线4100还包括耦接于辐射体3740的一第二辐射体4110以及一匹
施例中，基板3920、第一子辐射体3750、第二子辐射体3760、接地元件3780、 信号々貴入元件3770、第二辐射体4110以及匹配元件4120为一体成型且以同 一金属片制作而成。
请参考图42，图42为图39的立体式天线3900的电压驻波比的示意图。 横轴表示频率(GHz),介于2GHz至6GHz,纵轴表示电压驻波比VSWR。
请参考图43以及图44,图43立体式天线3900在XZ平面的测量结果， 其操作频段为5GHz,而图44为标示图43中的最大值与最小值的位置与数 值的示意图。如图43与图44所示，最大值的位置大约落在(-51° ~ -45° ) 附近，其IW直大约为-ldB 0.5dB。最小值的位置大约落在(-180° ~_ 177° )以及(2.8° ~5.7° )附近，其数值大约为(-21dB~ - 16dB)。
请参考图45以及图46,图45为立体式天线3900在YZ平面的测量结 果，其操作频段为5GHz，而图46为标示图45中的最大值与最小值的位置 与数值的示意图。如图45与图46所示，最大值的位置大约落在(-130° ) 以及(90° ~125° )附近，其数值大约为0.5dB-1.8dB。最小值的位置大 约落在(-180° ~ - 177° )以及2.86°附近，其数值大约为(-20dB~ -16dB)。
上述的实施例仅为用来说明本实用新型的可行的设计变化，并非本实用 新型的限制条件。毫无疑问地，本领域技术人员应可了解，在不违背本实用 新型的精神下，图1至图41所提到的天线的各种各样的变化均是可行的。 举例而言，可将图1至图41的天线任意排列组合成一个新的变化实施例。由上可知，在不违背本实用新型的精神下，图1至图41所提到的天线 的各种各样的变化均是可行的。换句话说，上述所提及的天线的任何变形或 者任何组合均属于本实用新型所涵盖的范畴。通过本实用新型所公开的立体 式天线，不仅能够控制天线的辐射场形及操作频段以符合无线通信系统的应 用，更可以有效节省制作成本。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，凡依本实用新型所估文的均等变 化与^奮饰，均应属本实用新型的涵盖范围。
权利要求1.一种立体式天线，其特征在于，包括一基板；一辐射体，设置于该基板上，该辐射体包括一第一子辐射体，具有一第一端以及一第二端；以及一第二子辐射体，具有一第一端以及一第二端，该第二子辐射体的该第二端耦接于该第一子辐射体的该第二端；一第二辐射体，耦接于该辐射体；一信号馈入元件，耦接于该第一子辐射体的该第一端；以及一接地元件，耦接于该基板与该第二子辐射体的该第一端之间；其中，该第一子辐射体与该第二子辐射体呈现一倒V形设置于该基板上。
2. 根据权利要求1所述的立体式天线，其特征在于，该第二辐射体包括 至少一弯折。
3. 根据权利要求1所述的立体式天线，其特征在于，该第二辐射体大致 上平行于该基板。
4. 根据权利要求1所述的立体式天线，其特征在于，该第二辐射体与该 第 一子辐射体朝相反方向延伸。
5. 根据权利要求1所述的立体式天线，其特征在于，该第二辐射体与该 第二子辐射体朝相反方向延伸。
6. 根据权利要求1所述的立体式天线，其特征在于，还包括 一同轴电缆，其包括一第一导体层、 一第一绝缘层、 一第二导体层以及一第二绝缘层，其中该第一绝缘层覆盖于该第一导体层之外且介于该第一导 体层与该第二导体层之间，该第二绝缘层覆盖于该第二导体层之外，该第一 导体层耦接于该立体式天线的该信号馈入元件，以及该第二导体层耦接于该 立体式天线的该基板。
7. 根据权利要求1所述的立体式天线，其特征在于，还包括一匹配元件 耦接于该第一子辐射体的该第二端以及该第二子辐射体的该第二端，用来匹 配该立体式天线的阻抗。
8. 根据权利要求7所述的立体式天线，其特征在于，该第一子辐射体、 该第二子辐射体、该第二辐射体以及该匹配元件是以同 一金属片制作而成。
9. 根据权利要求1所述的立体式天线，其特征在于，该第一子辐射体、 该第二子辐射体以及该第二辐射体是以同 一金属片制作而成。
10. —种立体式天线，其特征在于，包括 一基板，具有一第一端以及一第二端； 一辐射体，包括有一第一子辐射体，具有一第一端以及一第二端；以及 一第二子辐射体，具有一第一端以及一第二端，该第二子辐射体的该第二端耦接于该第一子辐射体的该第二端；一接地元件，耦接于该基板的该第一端以及该第二子辐射体的该第一端,其通过弯折该基板来形成一特定间隔在两者之间；以及 一信号馈入元件，耦接于该第一子辐射体的该第一端； 其中，该第一子辐射体与该第二子辐射体呈现一倒V形设置于该基板上。
11. 根据权利要求IO所述的立体式天线，其特征在于，该基板、该第一 子辐射体、该第二子辐射体、该接地元件以及该信号馈入元件为一体成型。
12. 根据权利要求IO所述的立体式天线，其特征在于，该基板、该第一 子辐射体、该第二子辐射体、该接地元件以及该信号馈入元件是以同一金属 片制作而成。
13. 根据权利要求12所述的立体式天线，其特征在于，该接地元件通过 弯折该金属片来形成该特定间隔于该基板的该第一端以及该第二子辐射体 的该第 一端之间所构成。
14. 根据权利要求IO所述的立体式天线，其特征在于，该基板的该第二 端电性连接于 一 系统地端。
15. 根据权利要求IO所述的立体式天线，其特征在于，还包括 一同轴电缆，其包括一第一导体层、 一第一绝缘层、 一第二导体层以及一第二绝缘层，其中该第一绝缘层覆盖于该第一导体层之外且介于该第一导 体层与该第二导体层之间，该第二绝缘层覆盖于该第二导体层之外，该第一 导体层耦接于该立体式天线的该信号馈入元件，以及该第二导体层耦接于该 立体式天线的该基板的该第二端。
16. 根据权利要求IO所述的立体式天线，其特征在于，该基板的该第二 端包括至少一弯折。
17. 根据权利要求IO所述的立体式天线，其特征在于，还包括一第二辐射体，耦接于该辐射体。
18. 根据权利要求17所述的立体式天线，其特征在于，该基板、该辐射体、该第二辐射体、该接地元件以及该信号馈入元件是以同一金属片制作而成。
19. 根据权利要求17所述的立体式天线，其特征在于，还包括一匹配元 件耦接于该第一子辐射体的该第二端以及该第二子辐射体的该第二端，用来 匹配该立体式天线的阻抗。
20. 根据权利要求19所述的立体式天线，其特征在于，该基板、该第一 子辐射体、该第二子辐射体、该第二辐射体、该接地元件、该信号馈入元件 以及该匹配元件是以同 一金属片制作而成。
21. —种使用立体式天线的无线通信装置，其特征在于，该无线通信装 置包括一系统电路；以及多个立体式天线，耦接于该系统电路，其中每一立体式天线包括 一基板；一辐射体，设置于该基板上，该辐射体包括 一第一子辐射体，具有一第一端以及一第二端；以及 一第二子辐射体，具有一第一端以及一第二端，该第二子辐射体的该第二端耦接于该第一子辐射体的该第二端； 一第二辐射体，耦^妄于该辐射体；一信号馈入元件，耦接于该第一子辐射体的该第一端；以及一接地元件，耦接于该基板与该第二子辐射体的该第 一端之间；其中，该第一子辐射体与该第二子辐射体呈现一倒V形设置于该基板上。
22. 根据权利要求21所述的无线通信装置，其特征在于，该第一子辐射 体、该第二子辐射体以及该第二辐射体是以同 一金属片制作而成。
23. 根据权利要求21所述的无线通信装置，其特征在于，还包括一匹配 元件耦接于该第一子辐射体的该第二端以及该第二子辐射体的该第二端，用 来匹配该立体式天线的阻抗。
24. 根据权利要求23所述的无线通信装置，其特征在于，该第一子辐射 体、该第二子辐射体、该第二辐射体以及该匹配元件是以同一金属片制作而 成。
25. —种使用立体式天线的无线通信装置，其特征在于，该无线通信装 置包括有一系统电路；以及多个立体式天线，耦接于该系统电路，其中每一立体式天线包括 一基板，具有一第一端以及一第二端； 一辐射体，包括有一第一子輻射体，具有一第一端以及一第二端；以及 一第二子辐射体，具有一第一端以及一第二端，该第二子辐射体的该第二端耦接于该第一子辐射体的该第二端；一接地元件，耦接于该基板的该第 一端以及该第二子辐射体的该第 一端,其通过弯折该基板来形成一特定间隔在两者之间；以及 一信号馈入元件，耦接于该第一子辐射体的该第一端； 其中，该第一子辐射体与该第二子辐射体呈现一倒V形设置于该基板上。
26. 根据权利要求25所述的无线通信装置，其特征在于，该基板、该第 一子辐射体、该第二子辐射体、该接地元件以及该信号馈入元件是以同一金 属片制作而成。
27. 根据权利要求25所述的无线通信装置，其特征在于，还包括 一第二辐射体，耦接于该辐射体。
28. 根据权利要求27所述的无线通信装置，其特征在于，还包括一匹配 元件耦接于该第一子辐射体的该第二端以及该第二子辐射体的该第二端，用 来匹配该立体式天线的阻抗。
29. 根据权利要求28所述的无线通信装置，其特征在于，该基板、该第 一子辐射体、该第二子辐射体、该第二辐射体、该接地元件、该信号々赍入元件以及该匹配元件是以同 一金属片制作而成。
专利摘要一种立体式天线，包括基板、辐射体、第二辐射体、信号馈入元件及接地元件。辐射体设置在基板上，且包括第一子辐射体及第二子辐射体。第一子辐射体具有第一端及第二端，第二子辐射体具有第一端及第二端，其中第二子辐射体的第二端耦接于第一子辐射体的第二端。第二辐射体耦接于辐射体。信号馈入元件耦接于第一子辐射体的第一端。接地元件耦接于基板与第二子辐射体的第一端之间。第一子辐射体与第二子辐射体呈现一倒V形设置在基板上。
文档编号H01Q1/36GK201360039SQ20092000734
公开日2009年12月9日 申请日期2009年2月20日 优先权日2008年12月11日
发明者王义志, 王志铭, 蔡丰吉 申请人:启碁科技股份有限公司