专利名称：无线网路卡的天线单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种天线单元，特别是一种无线网路卡的天线单元。
背景技术：
无线区域网路产品的诞生带领区域网路的发展进入一个连接更便利的新纪元！使用者可以舍弃恼人的传统网路线，不必屈就于墙上的网路接头，不必烦恼布线的空间及美观问题，只需具备一个无线网路卡及一个无线区域网路桥接器即可在区域网路范围内享受自由地移动上网的乐趣。
而拜无线网路市场惊人的成长率所赐，扮演关键元件角色中的“天线”开始受到系统厂商的青睐，原因无他，只因“天线”是在无线通讯系统中用来传送与接收电磁波能量的窗口，它的电气特性良好与否足以影响通讯的品质和能否通话的关键因素。换句话说，就是收发讯号强度好坏的指标。因此它的重要性便突显出来，让大家开始把注意力放在天线身上。
由于天线是传送接收电磁波的窗口，它必须经过特别的设计，使得发射端的射频能量以电磁波的方式有效地向空中辐射，或者截取空中电磁波能量转变为接收端有用的射频信号，因此天线设计的良窳攸关无线传输的实际效能。
另外无线传输功能也成为NB(可携式电脑)、PDA(个人数字助理)等可携式电子装置的必要设备，而逐渐在家电市场发扬光大，但无论是那一类的产品，隐藏式天线都满足了美观以及外型设计弹性等需求，因此隐藏式天线已有凌驾外露型天线的趋势。
举例来说，PCMCIA(Personal Computer Memory Card InternationalAssociation)界面无线网路卡是市场上的最主流的产品，因为无线网路在发展初期，就是针对可携性佳的笔记型电脑(Note Book)而提出的移动连接的解决方案。我们以提供作为携带式电脑使用的PCMCIA无线网路卡为例，如图1所示为习知无线网路卡模组的电路方块图，射频信号先由天线单元10接收，经由低噪声放大器121、功率放大器123以及混频器125组合而成的射频处理元件处理，再传送至数字讯号处理元件14，其中天线单元10是采用印刷电路板(PCB)制程方式以便制作平面化隐藏式天线，并且与周边匹配电路直接一起在PCB板上布线，故成品不会有突起的天线柱状物，可达到隐藏化天线的目的，再加上台湾厂商在PCB板的经验与技术方面原本就相当丰富，因此开发速度快，现已成为无线网路卡的天线设计主流趋势。
如图2所示，为习知无线网路卡模组中藉印刷电路技术而被形成于介电质基体的主表面上的天线单元20布线图，包括了分别布置在无线网路卡两端对应位置且曲折天线形状互相对称的第一平板天线22及第二平板天线24，其中曲折状的第一平板天线22及第二平板天线24，总长度分别是当无线网路卡工作频率为2.4、2.5GHz时，作为四分之一波长天线所需的天线长度，大约为3公分。而又因其可直接藉由在介电质基体表面实施蚀刻技术调整天线长度及宽度来控制天线的阻抗值，故天线的设计与布线极为便利以此种布线设计的平板天线22及24其分别所造成的辐射场型如图3A、B所示。
图3A所呈现的，为实际测量如图2所示无线网路卡的第一平板天线22在工作频率为2.45GHz时，在矩型坐标X-Y平面上水平极化波的辐射场型量测结果。图3B所呈现的为实际测量包含如图2所示无线网路卡的第二平板天线24在工作频率为2.45GHz时，在矩型坐标X-Y平面上水平极化波的辐射场型量测结果。
因无线网路卡的使用场合大部分位于同一层楼，所以矩行坐标系中X-Y平面的水平极化电磁波发射与接收的辐射特性最为受到重视，因其直接影响到天线发射或接收的效率。而无论是第一平板天线22或第二平板天线24的X-Y平面上的辐射场型皆显示其辐射场型在某些特定角度时有极大的下陷现象。此种辐射强度过度变动而减少的情形，将导致在实际运用这些无线网路卡作为资料传输时，有电磁波发射或接收效效率不佳的空间死角产生，因此限制了习知无线网路卡可被使用的空间与地点。更甚者若一企业在办公室内为了减少此一低辐射讯号区域对于整体网路的运作产生不良影响，进而改变办公室整体的装潢及配置，将大幅提高企业营运的生产及经营成本。
发明内容
鉴于上述背景技术中传统无线网路卡的天线单元所产生的诸多缺点，本实用新型主要的目的在于提供一种改变天线布线的无线网路卡的天线单元，其能改善矩行坐标系中X-Y平面的水平极化电磁波发射与接收的辐射特性，避免上述诸如位于特定方向辐射场型大幅衰减而造成使用者不便等问题。
本实用新型的另一个目的，在于提供一种改变天线布线的无线网路卡的天线单元，使得办公室空间内建筑物装潢、设置无须作改变，节省企业的经营成本。
根据以上所述的目的，本实用新型提供了一种无线网路卡的天线单元，包含一介电质基体；多条相交岔的金属天线，形成于该介电质基体的表面，用以构成至少一平板天线；及一连接该平板天线的匹配电路，形成于该介电质基体的表面，用以传递电磁信号。
根据上述无线网路卡的天线单元，其特征是该介电质基体为一印刷电路板(PCB)其材料是从下列中选出环氧树脂基体、陶瓷基体、聚四氟乙烯-陶瓷结合基体。
根据上述无线网路卡的天线单元，其特征是该印刷电路板(PCB)的防燃等级至少为UL94。
根据上述无线网路卡的天线单元，其特征是该多条相交岔的金属天线构成一第一平板天线及一第二平板天线。
根据上述无线网路卡的天线单元，其特征是该第一及第二平板天线为互相对称的图形。
根据上述无线网路卡的天线单元，其特征是该第一及第二平板天线分别利用两条平行的线性天线与一条线性天线垂直相交而成的双十字形平板天线。
根据上述无线网路卡的天线单元，其特征是该两条平行的线性天线间隔约5mm。
根据上述无线网路卡的天线单元，其特征是该多条金属天线的线宽约1mm。
根据上述无线网路卡的天线单元，其特征是该多条金属天线的长度约15mm。
根据上述无线网路卡的天线单元，其特征是该多条金属天线的长度约为共振波长的八分之一。
根据上述无线网路卡的天线单元，其特征是该匹配电路与该平板天线阻抗匹配(50殴姆)，使电磁讯号在传送或接收时功率可以获得较佳的转移。
根据上述无线网路卡的天线单元，其特征是该天线单元是用于工作频率2.4、2.5GHz的频带范围。
根据上述无线网路卡的天线单元，其特征是该平板天线与该匹配电路是以蚀刻技术形成。
本实用新型的优点在于1、本实用新型无线网路卡的天线单元藉由分散电流波产生的电磁辐射，可以有效避免电磁波辐射传播死角的产生。
2、将第一平板天线和第二平板天线设计为对称图形，可以减少电磁波辐射传播死角的产生。
3、藉由蚀刻技术改变线性天线的线宽，可调整天线的阻抗至50欧姆使电磁讯号在传送或接收时功率可以获得较佳的转移。
4、本实用新型无线网路卡的天线单元与传输线的阻抗匹配情况良好和极低的返回损失，故非常适合于无线区域网路设备中使用。
为对本实用新型的构造、特征及其功效有进一步了解，兹列举较佳实施例结合附图详细描述如下。然而除了详细描述外，本实用新型还可以广泛地以其他的实施例施行，且本实用新型的范围不受限定，以权利要求范围为准。
图1显示习知无线网路卡的模组电路方块图；图2显示习知无线网路卡的天线单元布线图；图3A显示图2中习知无线网路卡的第一平板天线在工作频率为2.45GHz时，于矩型坐标X-Y平面上水平极化波的辐射场型实验数据图；图3B显示图2中习知无线网路卡的第二平板天线在工作频率为2.45GHz时，于矩型坐标X-Y平面上水平极化波的辐射场型实验数据图；图4显示本实用新型无线网路卡的天线单元布线图；图5绘示为依本实用新型无线网路卡的第一平板天线在工作频率为2.45GHz时，于矩型坐标X-Y平面上水平极化波的辐射场型实验数据图；图6绘示为依本实用新型无线网路卡的第一平板天线在工作频率为2.45GHz时，于矩型坐标X-Y平面上垂直极化波的辐射场型实验数据图；图7绘示为依本实用新型无线网路卡的第一平板天线在工作频率为2.45GHz时，于矩型坐标X-Z平面上水平极化波的辐射场型实验数据图；图8绘示为依本实用新型无线网路卡的第一平板天线在工作频率为2.45GHz.时，于矩型坐标X-Z平面上垂直极化波的辐射场型实验数据图；图9绘示为依本实用新型无线网路卡的第一平板天线在工作频率为2.45GHz时，于矩型坐标Y-Z平面上水平极化波的辐射场型实验数据图；图10绘示为依本实用新型无线网路卡的第一平板天线在工作频率为2.45GHz时，于矩型坐标Y-Z平面上垂直极化波的辐射场型实验数据图；图11绘示为依本实用新型无线网路卡的第二平板天线在工作频率为2.45GHz时，于矩型坐标X-Y平面上水平极化波的辐射场型实验数据图；
图12绘示为依本实用新型无线网路卡的第二平板天线在工作频率为2.45GHz时，于矩型坐标X-Y平面上垂直极化波的辐射场型实验数据图；图13绘示为依本实用新型无线网路卡的第二平板天线在工作频率为2.45GHz时，于矩型坐标X-Z平面上水平极化波的辐射场型实验数据图；图1 4绘示为依本实用新型无线网路卡的第二平板天线在工作频率为2.45GHz时，于矩型坐标X-Z平面上垂直极化波的辐射场型实验数据图；图15绘示为依本实用新型无线网路卡的第二平板天线在工作频率为2.45GHz时，于矩型坐标Y-Z平面上水平极化波的辐射场型实验数据图；图16绘示为依本实用新型无线网路卡的第二平板天线在工作频率为2.45GHz时，于矩型坐标Y-Z平面上垂直极化波的辐射场型实验数据图；及图17绘示为依本实用新型无线网路卡的天线单元的史密斯(Smith)实验数据图与返回损失(return loss)对频率的曲线图。
具体实施方式
图4为本实用新型无线网路卡的天线单元40布线图，图中的第一平板天线42，其布线为利用三条线型天线422、424和426交岔所形成双十字配置的天线阵列，其中线型天线422藉由传输线428馈入激发讯号。本实用新型利用与线型天线422垂直相交的线型天线424与426来分散线型天线422上的电流波，并藉此分散电流波所产生的电磁波辐射来弥补习知无线网路卡天线在X-Y平面的特定方位上，所造成的辐射强度衰减现象。在实际应用上，第一平板天线42的尺寸参数约为线型天线422、424和426线长度L为15mm(共振波长的八分之一)，线宽度W为1mm，而线型天线424和426的间隔为5mm。
图5为利用本实用新型无线网路卡的天线单元中第一平板天线42在工作频率2.45GHz时，其矩型坐标系统X-Y平面的水平极化电磁波所形成的辐射场型图。藉由图5与图3A的比较，我们可以明显发现本实用新型的第一平板天线42的辐射场型，虽在某些特定角度仍有凹陷情形发生，但其趋势及减少量均比图3A所示习知天线的辐射场型和缓甚多，故本实用新型无线网路卡的天线单元中第一平板天线42的双十字天线配置方式，可以分散原本只由线性天线422承载的电流波，藉由分散电流波产生的电磁辐射，可以有效避免电磁波辐射传播死角的产生。
同样的方式，图4中的第二平板天线44，其布线也是利用三条线型天线442、444和446交岔所形成双十字配置的天线阵列，其中线型天线442藉由传输线448馈入激发讯号。本实用新型利用与线型天线442垂直相交的线型天线444与446来分散线型天线442上的电流波，并藉此分散电流波所产生的电磁波辐射，来弥补习知的无线网路卡天线在X-Y平面的特定方位上，所造成的辐射强度衰减现象。在实际应用上，第二平板天线44的尺寸参数亦与第一平板天线42的尺寸约略相同，即线型天线442、444和446线长度L为15mm(共振波长的八分之一)，线宽度W为1mm，线型天线444和446的间隔为5mm。事实上一般均将第一平板天线42和第二平板天线44设计为对称图形，以减少电磁波辐射传播死角的产生。
图11为利用本实用新型无线网路卡的天线单元中第二平板天线44在工作频率2.45GHz时，其矩型坐标系统X-Y平面的水平极化电磁波所形成的辐射场型图。藉由图11与图3B的比较，我们可以明显发现本实用新型的第二平板天线44的辐射场型，虽在某些特定角度仍有凹陷情形发生，但其趋势及减少量均比图3B所示习知天线的辐射场型和缓甚多，故本实用新型无线网路卡的天线单元中第二平板天线44的双十字天线配置方式，可以分散原本只由线性天线442承载的电流波，藉由分散电流波产生的电磁辐射，可以避免造成电磁波辐射传播死角。
本实用新型无线网路卡的天线单元40，除了包含第一平板天线42与第二平板天线44外，还包含与其相对应的匹配电路(图中未显示)，同时形成在PCB介电质板上，匹配电路包括前微带线及传输线，传输线一端连接平板天线，另一端则在前微带线的适当位置与前微带线结合形成汇流点，且前微带线在前述汇流点的两端设有第一馈入点和第二馈入点以分别连接天线的供电接脚。另外，匹配电路还连接用以处理讯号的射频处理元件及数字讯号处理元件。PCB介电质板的基体材料一般是使用防燃等级UL94的环氧树脂基体、陶瓷基体或是聚四氟乙烯-陶瓷结合基体。由于在PCB介电质板的表面上，可藉由蚀刻技术来形成平板天线及匹配电路，且馈电线及周边装置与天线同时被设计而制造于同一平面，故亦可达到天线隐藏化的目的。另，藉由蚀刻技术改变线性天线的线宽，可调整天线的阻抗至50欧姆，使电磁讯号在传送或接收时，功率可以获得较佳的转移。
当电气信号馈入本实用新型无线网路卡的天线单元时，其辐射场型图如图5至图16所示，图5至图6分别绘示为依本实用新型无线网路卡的天线单元的第一平板天线操作于2.45GHz时，X-Y平面的水平辐射场型与垂直极化辐射场型的实验数据图，图7至图8分别绘示X-Z平面水平辐射场型与垂直极化辐射场型的实验数据图，图9至图10分别绘示Y-Z平面的水平极化辐射场型与垂直极化辐射场型的实验数据图，而图11至图12则是分别绘示为依本实用新型无线网路卡的天线单元的第二平板天线操作于2.45GHz时，X-Y平面的水平辐射场型与垂直极化辐射场型的实验数据图，图13至图14分别绘示X-Z平面水平辐射场型与垂直极化辐射场型的实验数据图，图15至图16分别绘示Y-Z平面的水平极化辐射场型与垂直极化辐射场型的实验数据图。从上述图形可看出，本实用新型所提供的无线网路卡的天线单元工作于2.45GHz X-Y平面时，呈现接近无方向性天线的圆形辐射场型，因而本实用新型能提供良好的全方位角(Azimuthal Angle)辐射及接收电波讯号，适用于一般的无线区域网路上。
图17为当本实用新型无线网路卡的天线单元馈入电气信号时，所记录的史密斯图形(Smith Chart)与返回损失(return loss)对频率的曲线图。由图形中显示，当工作频率为2.4～2.5GHz时，本实用新型无线网路卡的天线单元与传输线的阻抗匹配情况良好和极低的返回损失，故非常适合于无线区域网路设备中使用。
即使本实用新型是藉由举出一个较佳实施例来描述，但是本实用新型并不限定于所举出的实施例。先前虽举出与叙述的特定实施例，但是显而易见地其它未脱离本实用新型所揭示的精神下，所完成的等效改变或修饰，均应包含在本实用新型的权利要求范围内。此外，凡其它未脱离本实用新型所揭示的精神下，所完成的其他类似与近似改变或修饰，也均包含在本实用新型的申请专利范围内。同时应以最广的定义来解释。本实用新型的范围，藉以包含所有的修饰与类似结构。
权利要求1.一种无线网路卡的天线单元，包含一介电质基体；其特征是多条相交岔的金属天线，形成于该介电质基体的表面，用以构成至少一平板天线；及一连接该平板天线的匹配电路，形成于该介电质基体的表面，用以传递电磁信号。
2.根据权利要求1所述的无线网路卡的天线单元，其特征是该介电质基体为一印刷电路板，其材料是从下列中选出环氧化树脂基体、陶瓷基体、聚四氟乙烯-陶瓷结合基体。
3.根据权利要求2所述的无线网路卡的天线单元，其特征是该印刷电路板的防燃等级至少为UL94。
4.根据权利要求1所述的无线网路卡的天线单元，其特征是该多条相交岔的金属天线构成一第一平板天线及一第二平板天线。
5.根据权利要求4所述的无线网路卡的天线单元，其特征是该第一及第二平板天线为互相对称的图形。
6.根据权利要求4所述的无线网路卡的天线单元，其特征是该第一及第二平板天线是分别利用两条平行的线性天线与一条线性天线垂直相交而成的双十字形平板天线。
7.根据权利要求6所述的无线网路卡的天线单元，其特征是该两条平行的线性天线间隔约5mm。
8.根据权利要求6所述的无线网路卡的天线单元，其特征是该多条金属天线的线宽约为1mm。
9.根据权利要求6所述的无线网路卡的天线单元，其特征是该多条金属天线的长度约为15mm。
10.根据权利要求6所述的无线网路卡的天线单元，其特征是该多条金属天线的长度约为共振波长的八分之一。
11.根据权利要求1所述的无线网路卡的天线单元，其特征是该匹配电路是与该平板天线阻抗匹配，使电磁讯号在传送或接收时功率可以获得较佳的转移。
12.根据权利要求1所述的无线网路卡的天线单元，其特征是该天线单元是用于工作频率2.4～2.5GHz的频带范围。
13.根据权利要求1所述的无线网路卡的天线单元，其特征是该平板天线与该匹配电路是以蚀刻技术形成。
专利摘要一种无线网路卡的天线单元，利用多条相交的线型天线分散电流波，故产生的电磁波辐射可以改善电磁辐射于天线周围的某些方位的辐射场型强度骤减现象，使得无线网路卡被使用的空间弹性大幅增加，非常适合于日常生活及在特定工作场合中作为无线区域网路设备的天线使用。
文档编号H01Q1/38GK2669384SQ20032010290
公开日2005年1月5日 申请日期2003年11月5日 优先权日2003年11月5日
发明者黄文满, 许芳仪 申请人:智捷科技股份有限公司