专利名称：具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线的制作方法
技术领域：
本发明是有关于天线，特别是一种平面天线。
背景技术：
平面天线(PIFA，Planar Inverted F Antenna)因为具有体积小的优点，特别适合应用于无线通信的各式手持通讯产品中，例如移动电话、个人数位助理器(PDA)、蓝牙(Bluetooth)装置等。
如图1所示，基本上，平面天线1具有一接地面11、一接地元件12、一辐射元件13，及一馈入元件14。
该接地面11以导体材料，例如铜、金形成在一基材100上，电场为零。
该接地元件12以片状自接地面11垂直向上延伸，而与接地面11电性连结。
该辐射元件13具有一自接地元件12平行于接地面11延伸的辐射片131，辐射片131成一矩形且可向外辐射电波。
该馈入元件14的一端电性连结于辐射片131，另一端则与一电子零件(图未示出)相电性连结，而使馈入元件14提供一预定的输入阻抗于辐射元件14。
当馈入元件14提供一配合平面天线1操作频率的输入阻抗于辐射元件13时，辐射片131则向外辐射出对应该操作频率的电波。
各式平面天线1的基本结构大致上说来差异不大，但是由于平面天线1的操作频率是由辐射元件13的辐射片131的面积所决定，且随着辐射元件13与接地面11间的距离(即接地元件12的高度)而增减，同时，平面天线1的频宽(bandwidth)是由平面天线1本身的组合后厚度(即接地面11至辐射片131表面的距离，与接地元件12的高度相关)以及辐射元件13与接地面11的彼此电性耦合所决定，例如，天线操作频率愈低，则频宽愈窄且所需要的天线体积则越大，因此，对设计例如行动电话等小型通讯产品所需的平面天线1而言，其最大挑战是在于必须兼顾通讯使用所需的频宽与平面天线1本身体积的最佳化。
而在各式通讯产品不断小型化的趋势下，平面天线1势必必须不断的小型化，方可配通讯产品的需要，同时，也必须配合各种不同的通讯规格，例如IEEE802.11a/b/g、蓝牙、及各地区的GSM等，平面天线1的物理尺寸亦必须加以改变设计，因此，如何设计出新的、小型的平面天线，以适用于各式通讯产品中，是业者、学界不断努力的目标。
发明内容因此，本发明的目的，即在提供一种适用于小型通讯产品的小型平面天线。
本发明的一种具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线，其特征在于该小型平面天线包含一接地面；一接地元件，自该接地面向上延伸一高度；一辐射元件，具有一自该接地元件平行于该接地面向外延伸的弯折臂，及一与该弯折臂连结且共平面的不连续平板，该弯折臂成一连续弯折状以增加电性路径，该不连续平板可向外辐射电波，且该弯折臂与该不连续平板连接部分的宽度彼此不相等而形成一电性上的不连续状态；及一馈入元件，与该辐射元件的弯折臂的一邻近于该接地元件的端部相电性连结，以提供一预定输入阻抗。
所述具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线，其特征在于该弯折臂与不连续平板连接部分的边缘彼此成一直角。
所述具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线，其特征在于该弯折臂与不连续平板是限制在一长不大于14mm且宽不大于5mm的矩形平面中。
所述具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线，其特征在于该弯折臂的每一弯折是成直角。
所述具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线，其特征在于该辐射元件更具有一与该弯折臂连结且共平面的可向外辐射电波的第二不连续平板，且该弯折臂与该第二不连续平板连接部分的宽度彼此不相等而形成一电性上的不连续状态。
所述具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线，其特征在于该接地元件是以可导电材料形成狭长矩形的接地臂，且该接地臂的宽度与该接地臂向外延伸的弯折臂部分的宽度相同。
综上所述，本发明具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线2主要是以辐射元件23的弯折臂231形成多数弯折形态，并连结一与此弯折臂231共平面的不连续平板232，而在弯折臂231与不连续平板232相交接的部分形成电性不连续，而可在符合蓝牙传输规格的2402MHz至2480MHz的频带下，限缩天线小于5mm×14mm×2.5mm的尺寸，而适用于无线通讯产品中，并仍具有良好的输出功率以及均匀指向性，符合通讯产品所需的良好传输性能，确实达到本发明的目的。
图1是一现有的平面天线的一立体图。
图2是一立体图，说明本发明具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线的一较佳实施例。
图3是本发明具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线的一模拟返回损失示意图。
图4是本发明具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线的一实际模拟返回损失示意图。
图5是本发明具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线在x-y平面的辐射场形示意图。
图6是本发明具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线在x-z平面的辐射场形示意图。
具体实施方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明本发明由于本发明具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线2，是适用于符合蓝牙传输规格的无线通讯产品中；而，为符合蓝牙传输规格的2402MHz至2480MHz的频带，天线的长度必须介于60.5mm至62.4mm之间；且同时为适用于无线通讯产品中，天线本身的最大体积必须小于5mm×14mm×2.5mm。
因此，如图2所示，本发明具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线2的一较佳实施例是包含一接地面21、一接地元件22、一辐射元件23，及一馈入元件24。
该接地面21是以导体材料，如铜、金等形成在基材100上，电场为零。
该接地元件22是以导体材料，如铜、金等形成，具有一以狭长矩形自接地面21向上垂直延伸预定高度的接地臂221，在本例中接地臂221的高度是2.5mm。
该辐射元件23亦是以导体材料，例如铜、金等一体自接地臂221延伸形成，具有一自接地臂221平行于接地面21向外延伸的弯折臂231，及一与弯折臂231连结且共平面的不连续平板232。
弯折臂231的宽度与接地臂221相等，并成一连续直角弯折态样而可增加电性路径；在本例中以七弯折，形成「U」、倒「U」、「U」彼此相互连接的态样为例说明。
不连续平板232成一矩形，自弯折臂231的相对远离一与接地臂221连结处的端部延伸形成，可向外辐射电波，且弯折臂231与不连续平板232连接部分的边缘彼此成一直角，且宽度彼此不相等而形成一电性上的不连续状态；在本例中，弯折臂231与不连续平板232共同限制在一长不大于14mm、宽不大于5mm的矩形范围中，以符合天线本身的最大体积的需求。
在此要特别说明的是，由于辐射元件23的弯折臂231与不连续平板232在传输线理论上视为二个不同特性阻抗(characteristicimpedance)的传输线，在串联后，实质上弯折臂231与不连续平板232连接部分形成的电性不连续状态造成一可以改变辐射元件23整体电场分布的电感，进而在限制辐射元件23在长不大于14mm、宽不大于5mm的矩形范围条件下，使得小型平面天线2的操作频率适合于当初设计的需求；同时，当限制辐射元件23于预定尺寸的矩形范围的条件要求下(即小型平面天线2本身的体积固定)，辐射元件23的弯折臂231与不连续平板232连接部分的宽度(及图示中的a)，以及不连续平板232与弯折臂231连接部分的边缘长度(及图示中的b)二者的比值(即a/b)愈小，辐射元件23的辐射频率愈低，以此等关系，即可最佳化天线本身的体积、以及所适用的操作频率。
与现有的相似平面天线1相似，馈入元件24的一端与弯折臂231的一邻近接地臂221的端部相电性连结，另一端则与无线通讯产品的一电子零件(图未示出)相电性连结，而使馈入元件24提供一预定的输入阻抗(一般是50欧姆)于辐射元件23，使辐射元件23则向外辐射出对应该操作频率的电波。
上述本发明具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线2，其返回损失(Return Loss)是模拟如图3所示，而实际测量返回损失则如图4所示，可知本发明具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线2，确实在符合蓝牙传输协定2402MHz至2480MHz的频带下具有良好的输出功率。
并由图5、图6本发明具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线2在x-y平面与x-z平面的模拟辐射场形(Radiation Pattern)可知以上述辐射元件23的设计态样所形成的场形能量分布，其指向性(Directivity)均匀完整，符合无线通讯的实际需求。
由于本发明具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线2主要是以辐射元件23的弯折臂231形成的态样以及连结单一与此弯折臂231共平面的不连续平板232二者彼此配合，且在弯折臂231与不连续平板232相交接的部分形成电性不连续，方可在大小不超过14mm×5mm的态样中，达到在符合蓝牙传输协定的频带下具有良好的输出功率以及均匀指向性，符合通讯产品所需的良好传输性能。
当然，熟悉天线技艺人士，均可由本发明的教示，简单自弯折的弯折臂231连结二个或二个以上与此弯折臂231共平面的不连续平板，借由弯折臂弯折的态样与不连续平板的配合修正，达到具有预定输出功率以及辐射场形的通讯产品的要求，由于此部份仅需以相关软体进行辐射元件最佳化的模拟即可完成，在此不再多加叙述。
权利要求
1.一种具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线，其特征在于该小型平面天线包含一接地面；一接地元件，自该接地面向上延伸一高度；一辐射元件，具有一自该接地元件平行于该接地面向外延伸的弯折臂，及一与该弯折臂连结且共平面的可向外辐射电波的不连续平板，该弯折臂成一连续弯折状，且该弯折臂与该不连续平板连接部分的宽度彼此不相等而形成一电性上的不连续状态；及一馈入元件，与该辐射元件的弯折臂的一邻近于该接地元件的端部相电性连结。
2.如权利要求1所述具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线，其特征在于该弯折臂与不连续平板连接部分的边缘彼此成一直角。
3.如权利要求1所述具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线，其特征在于该弯折臂与不连续平板是限制在一长不大于14mm且宽不大于5mm的矩形平面中。
4.如权利要求1所述具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线，其特征在于该弯折臂的每一弯折是成直角。
5.如权利要求1所述具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线，其特征在于该辐射元件更具有一与该弯折臂连结且共平面的可向外辐射电波的第二不连续平板，且该弯折臂与该第二不连续平板连接部分的宽度彼此不相等而形成一电性上的不连续状态。
6.如权利要求1所述具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线，其特征在于该接地元件是以可导电材料形成狭长矩形的接地臂，且该接地臂的宽度与该接地臂向外延伸的弯折臂部分的宽度相同。
全文摘要
本发明是一种具有弯曲形长条及不连续接点的小型平面天线，包含接地面、自接地面延伸的接地元件、自接地元件延伸的辐射元件，及提供输入阻抗于辐射元件的馈入元件，辐射元件具有自接地元件平行于接地面向外延伸的弯折臂，及与弯折臂连结且共平面的不连续平板，弯折臂成连续弯折态样以增加电性路径，不连续平板向外辐射电波，弯折臂与不连续平板连接宽度彼此不相等而形成电性不连续，而可供2402MHz至2480MHz频带的通讯元件使用。
文档编号H01Q1/36GK1713451SQ20041004900
公开日2005年12月28日 申请日期2004年6月14日 优先权日2004年6月14日
发明者曾国华, 李冠兴, 李惠中, 王垂堂 申请人:环隆电气股份有限公司