专利名称：具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种圆极化平板天线结构，特别涉及一种利用槽沟电极结构实现 降频效果的圆极化平板天线结构。
背景技术：
由于无线通信技术的发展，电子产品对于信号的接收质量要求越来越重视，例如 全球定位系统(GPS)导航功能或是移动通信能力等等。再者，电子产业对于电子产品要求 轻、薄、短、小等特性之下，加上高度集成的芯片特性以实现小型化的目的。因此，由于电子通信的体积日益缩小，使得GPS系统集成于手机时，将会出现现有 的GPS天线体积过大而无法组装于手机等电子产品内部的问题。目前，微小化天线的方法 大多以采用介电特性较高的基材为主，然而，高介电特性的基材的制作难度大，成本亦随之 增加，在此情况下，GPS天线的尺寸就难以达到微小化。另一方面，在基材体积缩小时，也必 须考虑到辐射金属片的面积缩小所导致的问题，例如，缩小辐射金属片的面积，必会造成天 线谐振频率升高，而无法有效接收信号的问题。本实用新型发明人有鉴于上述现有的结构装置于实际应用时的缺陷，且积累个人 从事相关产业开发实务上多年的经验，精心研究，终于提出一种设计合理且有效改进上述 问题的结构。
发明内容本实用新型的主要目的，在于提供一种具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结 构，其在辐射金属片与接地金属片之间形成槽沟状的电极结构，以增加上述两金属片之间 的路径，以使天线达成较低的谐振频率，进而实现制作出更小型化的天线的目的。本实用新型的另一目的，在于提供一种具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结 构，利用辐射金属片的变化，例如辐射金属片的本体制作截角、或是利用辐射金属片所延伸 出不同长度的第一槽沟电极，以构成圆极化天线的特性。为了达到上述目的，本实用新型提供一种具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结 构，包含一基材，其上设有一贯穿孔位，该基材具有一顶面、一底面及多个位于该顶面与该 底面之间的侧面；一设于该基材上的上平板电极(相当于辐射金属片)，该上平板电极上的 任意两斜对角上具有相对称的截角，且该上平板电极具有至少一延伸至所述多个侧面的第 一槽沟电极；以及一设于该基材上的下平板电极(相当于接地金属片)，该下平板电极具有 至少一延伸至所述多个侧面的第二槽沟电极，且该第一槽沟电极对应于该第二槽沟电极， 以形成一槽沟电极结构。该槽沟电极结构具有延长路径的功效，故可降低天线谐振频率。在上述具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构中，该基材具有两个相对的第一 侧面及两个相对的第二侧面，且该下平板电极分别沿着该两相对的第一侧面与该两相对的 第二侧面而成型该第二槽沟电极，位于该两相对的第一侧面上的该第二槽沟电极具有对称 的位置，位于该两相对的第二侧面上的该第二槽沟电极具有对称的位置；该上平板电极分别沿着该两相对的第一侧面与该两相对的第二侧面而成型该第一槽沟电极，位于该两相对 的第一侧面上的该第一槽沟电极具有对称的位置，位于该两相对的第二侧面上的该第一槽 沟电极具有对称的位置。在上述具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构中，位于同一个侧面的该第一槽 沟电极与该第二槽沟电极交错设置。在上述具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构中，该第一槽沟电极的末端位置 低于位于同一个侧面的该第二槽沟电极的末端位置，以使位于同一个侧面的该第一槽沟电 极与该第二槽沟电极在该侧面的延伸方向上具有重叠区域。在上述具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构中，该第一槽沟电极的末端位置 高于位于同一个侧面的该第二槽沟电极的末端位置，以使位于同一个侧面的该第一槽沟电 极与该第二槽沟电极在该侧面的延伸方向上不相互重叠。在上述具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构中，该上平板电极开设有对应该 贯穿孔位的第一通孔，该下平板电极开设有对应该贯穿孔位的第二通孔，而一信号馈入端 子穿设于该穿孔、该第一通孔及该第二通孔，并电性连接于该上平板电极。为了达到上述目的，本实用新型还提供一种具有槽沟电极结构的圆极化平板天线 结构，包含一基材，其上设有一贯穿孔位，该基材具有一顶面、一底面及多个位于该顶面与 该底面之间的侧面；一设于该基材的该顶面的上平板电极，该上平板电极具有多个延伸至 所述多个侧面的第一槽沟电极，且该上平板电极上的任意两对边上的该第一槽沟电极的长 度为不相对称；以及一设于该基材的该底面的下平板电极，该下平板电极具有多个延伸至 所述多个侧面的第二槽沟电极，且该第一槽沟电极对应于该第二槽沟电极，以形成一槽沟 电极结构。在上述具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构中，该基材具有两个相对的第一 侧面及两个相对的第二侧面，且该下平板电极分别沿着该两相对的第一侧面与该两相对的 第二侧面而成型该第二槽沟电极，位于该两相对的第一侧面上的该第二槽沟电极具有对称 的位置，位于该两相对的第二侧面上的该第二槽沟电极具有对称的位置；该上平板电极分 别沿着该两相对的第一侧面与该两相对的第二侧面而成型该第一槽沟电极，位于该两相对 的第一侧面上的该第一槽沟电极具有对称的位置，位于该两相对的第二侧面上的该第一槽 沟电极具有对称的位置。在上述具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构中，位于同一个侧面的该第一槽 沟电极与该第二槽沟电极交错设置。在上述具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构中，位于同一个侧面的该第一槽 沟电极与该第二槽沟电极在该侧面的延伸方向上具有重叠区域，或者位于同一个侧面的该 第一槽沟电极与该第二槽沟电极在该侧面的延伸方向上不相互重叠。本实用新型的有益效果在于，如上述构造，该上平板电极所延伸的第一槽沟电极 与该下平板电极所延伸的第二槽沟电极可配合形成一种延长路径的槽沟电极结构，故可 以调整第一槽沟电极与第二槽沟电极的交错形式与其所延伸的路径，以降低天线的谐振频 率，借以缩小天线尺寸。因此，通过槽沟电极结构的作用，使得天线的工艺不必使用高成本 的高介电特性的材料，即可制作出小尺寸的圆极化平板天线，以符合电子产品的应用。为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
图IA为本实用新型第-图IB为本实用新型第-图2A为本实用新型第-图2B为本实用新型第-图3A为本实用新型第: 图3B为本实用新型第: 图4A为本实用新型第: 图4B为本实用新型第:
实施例的立体分解图。 实施例的立体组合图。 实施例的变化形式的立体分解图。 实施例的变化形式的立体组合图。 实施例的立体分解图。 实施例的立体组合图。 实施例的变化形式的立体分解图。 实施例的变化形式的立体组合图。 图5A为传统天线(尺寸为6X6X4mm3)所量测出的S22图。 图5B为本实用新型第一实施例的天线(尺寸为6X6X4mm3)所量测出的322图< 其中，附图标记说明如下 10基材101贯穿孔位
102顶面 103第一侧面 104第二侧面 105底面
11上平板电极111上平板电极本体 112第一通孔 113第一槽沟电极 114截角
12下平板电极121下平板电极本体 122第二通孔
123第二槽沟电极 13信号馈入端子 131连接部 132本体
S重叠区域 a、b、c位置
具体实施方式
本实用新型提出一种具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构，其在辐射金属片 与接地金属片之间形成槽沟状的电极结构，以增长两金属片之间的路径，以使天线达成较 低的谐振频率，进而实现天线尺寸的缩小化。图IA至图IB显示本实用新型的第一实施例中，本实用新型的圆极化平板天线结 构具有一基材10、一设于该基材10的顶面102的上平板电极11及一设于该基材10的底 面105的下平板电极12 ；基材10为一种介电材料，其介电常数可介于8至150，例如陶瓷 等，但不以此为限。再者，基材10上设有一贯穿孔位101，该基材10可具有一顶面102、一
6底面105及多个位于该顶面与该底面之间的侧面，如本实施例中所示的两个相对的第一侧 面103及两个相对的第二侧面104，然而，基材10的形式、外观等变化均属于本实用新型的 保护范围。该上平板电极11成型于该基材10的顶面102，例如利用银胶印刷方法所制作，但 不以此为限，而该上平板电极11具有至少一延伸至所述多个侧面的第一槽沟电极113，该 上平板电极11上的任意两斜对角上具有相对称的截角114，以产生圆极化接收特性；同于 上平板电极11，下平板电极12成型于该基材10的底面105，而该下平板电极12具有至少 一延伸至所述多个侧面的第二槽沟电极123，该第一槽沟电极113对应于该第二槽沟电极 123，以形成一槽沟电极结构，借以使本实用新型的天线具有较低的谐振频率，进而实现天 线尺寸的缩小化。具体而言，本实用新型的该上平板电极11具有一位于该顶面102上的上平板电极 本体111，其上设有一对应贯穿孔位101的第一通孔112，而该上平板电极本体111沿着基 材10的侧面所延伸的方向(如图IB所示的Z轴)成型有上述的第一槽沟电极113，该第一 槽沟电极113的数量可依实际情况加以调整，例如图IA所示，基材10的两个相对的第一侧 面103及两个相对的第二侧面104上分别具有一个该第一槽沟电极113，且位于该两相对的 第一侧面103上的该第一槽沟电极113具有对称的位置，第一槽沟电极113的长度可依据 阻抗值的调整而呈现相同或不同的情形，同样地，位于该两相对的第二侧面104上的该第 一槽沟电极113具有对称的位置；而第一槽沟电极113的长度可依据阻抗值的调整而呈现 相同或不同的情形。再者，该上平板电极11的上平板电极本体111的任意两斜对角上具有 相对称的截角114，以达到接收圆极化信号的目的；换言之，在本具体实施例中，该上平板 电极11为天线的辐射金属片，其为一立方体薄片，以成型于基材10的顶面102，而上平板电 极11的上平板电极本体111具有四个角，并于任意两斜对角设有对称的截角114，以形成右 旋或左旋的圆极化平板天线。同于上平板电极11，该下平板电极12具有一位于该底面105上的下平板电极本体 121，其上设有对应贯穿孔位101的第二通孔122，而该下平板电极本体121沿着基材10的 侧面所延伸的方向(如图IB所示的Z轴)成型有上述的第二槽沟电极123，该第一槽沟电 极113的数量可依实际情况加以调整，例如图IA所示，基材10的两个相对的第一侧面103 及两个相对的第二侧面104上分别具有两个该第二槽沟电极123，且位于该两相对的第一 侧面103上的该第二槽沟电极123具有对称的位置；而第二槽沟电极123的长度可依据阻 抗值的调整而呈现相同或不同的情形，同样地，位于该两相对的第二侧面104上的该第二 槽沟电极123具有对称的位置，第二槽沟电极123的长度可依据阻抗值的调整而呈现相同 或不同的情形。而该下平板电极12为本天线的接地金属片，本实施例利用位于上平板电极 11(辐射金属片)与下平板电极12 (接地金属片)之间的槽沟电极结构(即位于每一侧面 的第一槽沟电极113与第二槽沟电极123所组成的槽沟状电极面)，以期降低天线谐振频 率，并缩小天线尺寸。请参考图1A，在本具体实施例中，位于同一个侧面的该第一槽沟电极113与该第 二槽沟电极123交错设置，例如该第一槽沟电极113设于两第二槽沟电极123之间，且该第 一槽沟电极113的末端位置低于位于同一个侧面的该第二槽沟电极123的末端位置，以使 位于同一个侧面的该第一槽沟电极113与该第二槽沟电极123在该侧面的延伸方向(即Z轴)上具有重叠区域S (但此重叠区域S亦可加以变化而形成非重叠区域)。本实用新型并 以图IA所示的天线结构(天线尺寸为6X6X4mm3)进行实验，选择介电常数为130的基材 10，将一信号馈入端子13的本体132依序穿设于上平板电极11的第一通孔112、该基材10 的贯穿孔位101、及该下平板电极12的第二通孔122，该本体132 —端的连接部131与该上 平板电极11呈电性连结，在上平板电极11在接收信号时，该信号馈入端子13电连接于上 平板电极11而形成一信号馈入点，而图5B所示即为上述天线所测得的S22曲线图，其中位 置a、b、c的频率分别为1. 5754GHz (即为中心频率)、1. 5698GHz、1. 5820GHz ；而第图5A为 传统两金属平板的圆极化天线(天线尺寸同样为6X6X4mm3)所测得的S22曲线图，其中 位置a的频率为2. 9332GHz (即为中心频率)，因此，当传统的天线缩小时，其谐振频率大幅 上升而无法使用；然而本实用新型则通过第一槽沟电极113与第二槽沟电极123所组成的 槽沟电极结构可有效降低天线的谐振频率，当天线的基材10的体积缩小时，上平板电极11 的面积缩小，而导致天线谐振频率升高，因此利用本实用新型的槽沟电极结构，可用以补偿 并回复天线谐振频率至所需频段。再一方面，图2A与图2B则显示第一实施例的变化形式，其中，相较于第一实施例， 本实施例的基材10的两个相对的第一侧面103及两个相对的第二侧面104上分别具有两 个由该上平板电极本体111所延伸的第一槽沟电极113，且位于该两相对的第一侧面103与 该两相对的第二侧面104上的第一槽沟电极113具有对称的位置；而第一槽沟电极113的 长度可依具阻抗值的调整而呈现相同或不同的情形；而基材10的两个相对的第一侧面103 及两个相对的第二侧面104上分别具有由下平板电极本体121所延伸的三个该第二槽沟 电极123，且位于该两相对的第一侧面103与该两相对的第二侧面104上的第二槽沟电极 123具有对称的位置，第二槽沟电极123的长度可依据阻抗值的调整而呈现相同或不同的 情形，且第一槽沟电极113与第二槽沟电极123在X轴与Y轴上为相互交错，而在Z轴上， 该第一槽沟电极113的末端位置高于位于同一个侧面的该第二槽沟电极123的末端位置， 以使位于同一个侧面的该第一槽沟电极113与该第二槽沟电极123在该侧面的延伸方向上 不相互重叠(但此非重叠区域亦可加以变化而形成上述的重叠区域S)，借此，本实施例更 可增加所形成的槽沟电极结构所延伸的路径长度，以得到更小的谐振频率。同样地，该上平 板电极11的上平板电极本体111的任意两斜对角上具有相对称的截角114，以达到接收圆 极化信号的目的；故在本具体实施例中，该上平板电极11为天线的辐射金属片，其为一立 方体薄片，以成型于基材10的顶面102，而上平板电极11的上平板电极本体111具有四个 角落，并于任意两斜对角设有对称的截角114，以形成右旋或左旋的圆极化平板天线。请参考图3A及图3B所示，其显示本实用新型的第二实施例，其与第一实施例不 同之处在于第二实施例利用对角不对称的天线结构取代第一实施例中的截角式的天线结 构。该天线结构同样由基材10、上平板电极11及下平板电极12所组成，而上平板电极11 与下平板电极12分别具有第一槽沟电极113与第二槽沟电极123，以形成可降频的槽沟电 极结构；然而，为了达成接收圆极化信号的特性，该上平板电极11上的任意两对边上的该 第一槽沟电极113的长度为不相对称，利用上述不相对称的第一槽沟电极113以取代第一 实施例中的截角114 ；换言之，在本实施例中，位于两个相对的第一侧面103及两个相对的 第二侧面104的第一槽沟电极113分别在X轴及Y轴上形成位置上的对称，然其在Z轴所 延伸的长度并不对称，更利用交错设置的第一槽沟电极113与第二槽沟电极123，借以达成具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构。请参考图4A及图4B所示，其显示本实用新型的第二实施例的变化实施形式，其为 一种对角线馈入式的天线结构，利用第一槽沟电极113所延伸不同的长度，达成接收圆极 化信号的特性。同于上述实施例，第一槽沟电极113与第二槽沟电极123交错设置，然而， 由于第一槽沟电极113的长度不同，故在结构上会出现位于同一个侧面的该第一槽沟电极 113与该第二槽沟电极123在该侧面的延伸方向上具有重叠区域(而各个侧面的重叠区域 S的面积大小不同)，或者位于同一个侧面的该第一槽沟电极113与该第二槽沟电极123在 该侧面的延伸方向上不相互重叠的变化情况(例如图4A中长度最短的第一槽沟电极113 即不会与第二槽沟电极123在Z轴上重叠)。通过上述实施例可知，本实用新型利用上平板电极11所延伸的第一槽沟电极113 与下平板电极12所延伸的第二槽沟电极123组成可降频的槽沟电极结构，而第一槽沟电极 113与第二槽沟电极123的排列、对称或数量等均可进行调整，以达到最佳化的天线特性， 故上述所提及的变化或任何隐含于本实用新型的变化均属于本实用新型的保护范围。综上所述，本实用新型具有下列诸项优点1、本实用新型的天线结构具有槽沟电极结构，其通过第一槽沟电极与第二槽沟电 极所组成，该槽沟电极结构具有降频效果，以补偿缩小天线面积所导致谐振频率上升的问 题。2、本实用新型可调整第一槽沟电极与第二槽沟电极的结构形式，以增长槽沟电极 结构所延伸的路径长度，进行达到缩小天线的功效，使本实用新型的天线更适用于薄形化/ 小型化的电子装置。在一实际制作中，本实用新型可制作出6X6X4mm3的天线，已较传统 的9X9X4mm3的天线具有较小的天线尺寸。3、本实用新型的具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构具有较小的轴比 (Axial Ratio)，可减少多重路径的干扰，适用于接收圆极化卫星信号。以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，非因此局限本实用新型的专利保护 范围，故举凡运用本实用新型说明书及附图内容所为的等效技术变化，均包含于本实用新 型的保护范围内。
权利要求一种具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构，其特征在于，包含一基材，其上设有一贯穿孔位，该基材具有一顶面、一底面及多个位于该顶面与该底面之间的侧面；一设于该基材上的上平板电极，该上平板电极上的任意两斜对角上具有相对称的截角，且该上平板电极具有至少一延伸至所述多个侧面的第一槽沟电极；以及一设于该基材上的下平板电极，该下平板电极具有至少一延伸至所述多个侧面的第二槽沟电极，且该第一槽沟电极对应于该第二槽沟电极，以形成一槽沟电极结构。
2.如权利要求1所述的具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构，其特征在于该基 材具有两个相对的第一侧面及两个相对的第二侧面，且该下平板电极分别沿着该两相对的 第一侧面与该两相对的第二侧面而成型该第二槽沟电极，位于该两相对的第一侧面上的该 第二槽沟电极具有对称的位置，位于该两相对的第二侧面上的该第二槽沟电极具有对称的 位置；该上平板电极分别沿着该两相对的第一侧面与该两相对的第二侧面而成型该第一槽 沟电极，位于该两相对的第一侧面上的该第一槽沟电极具有对称的位置，位于该两相对的 第二侧面上的该第一槽沟电极具有对称的位置。
3.如权利要求1所述的具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构，其特征在于位于 同一个侧面的该第一槽沟电极与该第二槽沟电极交错设置。
4.如权利要求3所述的具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构，其特征在于该第 一槽沟电极的末端位置低于位于同一个侧面的该第二槽沟电极的末端位置，以使位于同一 个侧面的该第一槽沟电极与该第二槽沟电极在该侧面的延伸方向上具有重叠区域。
5.如权利要求3所述的具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构，其特征在于该第 一槽沟电极的末端位置高于位于同一个侧面的该第二槽沟电极的末端位置，以使位于同一 个侧面的该第一槽沟电极与该第二槽沟电极在该侧面的延伸方向上不相互重叠。
6.如权利要求1所述的具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构，其特征在于该上 平板电极开设有对应该贯穿孔位的第一通孔，该下平板电极开设有对应该贯穿孔位的第二 通孔，而一信号馈入端子穿设于该穿孔、该第一通孔及该第二通孔，并电性连接于该上平板 电极。
7.一种具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构，其特征在于，包含一基材，其上设有一贯穿孔位，该基材具有一顶面、一底面及多个位于该顶面与该底面 之间的侧面；一设于该基材的该顶面的上平板电极，该上平板电极具有多个延伸至所述多个侧面的 第一槽沟电极，且该上平板电极上的任意两对边上的该第一槽沟电极的长度为不相对称； 以及一设于该基材的该底面的下平板电极，该下平板电极具有多个延伸至所述多个侧面的 第二槽沟电极，且该第一槽沟电极对应于该第二槽沟电极，以形成一槽沟电极结构。
8.如权利要求7所述的具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构，其特征在于该基 材具有两个相对的第一侧面及两个相对的第二侧面，且该下平板电极分别沿着该两相对的 第一侧面与该两相对的第二侧面而成型该第二槽沟电极，位于该两相对的第一侧面上的该 第二槽沟电极具有对称的位置，位于该两相对的第二侧面上的该第二槽沟电极具有对称的 位置；该上平板电极分别沿着该两相对的第一侧面与该两相对的第二侧面而成型该第一槽沟电极，位于该两相对的第一侧面上的该第一槽沟电极具有对称的位置，位于该两相对的 第二侧面上的该第一槽沟电极具有对称的位置。
9.如权利要求7所述的具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构，其特征在于位于 同一个侧面的该第一槽沟电极与该第二槽沟电极交错设置。
10.如权利要求9所述的具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构，其特征在于位于 同一个侧面的该第一槽沟电极与该第二槽沟电极在该侧面的延伸方向上具有重叠区域，或 者位于同一个侧面的该第一槽沟电极与该第二槽沟电极在该侧面的延伸方向上不相互重 叠。
专利摘要本实用新型公开了一种具有槽沟电极结构的圆极化平板天线结构，包含一基材，其上设有一贯穿孔位，该基材具有一顶面、一底面及多个位于该顶面与该底面之间的侧面；一设于该基材上的上平板电极，该上平板电极上的任意两斜对角上具有相对称的截角，且该上平板电极具有至少一延伸至所述多个侧面的第一槽沟电极；以及一设于该基材上的下平板电极，该下平板电极具有至少一延伸至所述多个侧面的第二槽沟电极，且该第一槽沟电极对应于该第二槽沟电极，以形成一槽沟电极结构，该槽沟电极结构具有延长路径的功效，故可降低天线谐振频率。
文档编号H01Q1/36GK201699125SQ20102017797
公开日2011年1月5日 申请日期2010年4月14日 优先权日2010年4月14日
发明者张启隆, 苏志铭, 郑大福, 黄月碧 申请人:禾邦电子(苏州)有限公司;佳邦科技股份有限公司