专利名称：无线网络装置的双频平面天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线网络装置的双频平面天线，特别是关于一种使用在无线局域网络(WLAN)的发送或接收装置上的双频平面天线。
背景技术：
由于计算机及无线通信技术发达，无线局域网络(Wireless LAN)已逐渐被广泛使用，也被计算机产业内建于芯片组或主机板中，如Intel的Centrino型的笔记型计算机，就是主张可随时随地无线上网。
而在公知技术中，已有许多无线通信天线的专利，如美国专利第6,166,694号「Printed twin spiral dual band antenna」，可译成印刷双旋式双频天线，其揭露一种用于无线通信系统上的天线装置，包含印刷电路板，接口基板表面黏着于该印刷电路板，以及天线印制于介电基板上，再以表面黏着技术附着于该印刷电路板。在制作上相当复杂而且成本昂贵，且其所占的空间颇大，并不适用于现今电子产品体积小的要求。
美国专利第6,008,774号「Printed antenna structure for wireless datacommunications」可译成无线数据通信的印刷天线结构，是揭露一种用于无线局域网络的笔记型计算机或便携式通信产品上的印刷式天线，包含印刷电路板，钩状辐射金属线，印制于印刷电路板的上表面，馈入点连接在钩状辐射金属在线，以及接地面，印制于该印刷电路板的下表面。
相对于前者，此发明的特征在于该天线是印制于一个外围卡(PeripheralCard)上，可直接与外围卡上的系统电路整合，然而，该天线只限用于2.4GHz单频带下的无线局域网络系统频宽。
因此，目前各类电子产品所配备的无线网络卡其内部的天线多只拥有单频带操作能力。所以，可以预期，随着市场的渐渐增大，配置的天线若只具有单频操作能力的无线网络卡，其工作能力与市场竞争力将是不够的，因此发展可双频操作的无线网络卡天线将是相关电子产品的主流趋势。虽然现有的技术已有可用于双频操作的装置，然而，天线在调整作频率时，必须考虑该天线各组成组件的相互关系，在使用上相当复杂的。
此外由于目前的电子产品均以轻、薄、短、小的设计发展，因此可预期的无线网络装置的体积将会有轻、薄、小的特性与外观。在这种情况下，配置在无线网络装置内部的天线体积也将会被限制在一定范围之内。
本发明解决现有天线无法执行双频操作模式的不便与缺点，提出一种无线网络装置的双频平面天线，可轻易地执行双频操作，并适合应用于无线局域网络系统，以及具有轻、薄、面积小的特性，因此符合现今电子产品体积缩小的要求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可使用在无线局域网络装置上的平面天线，可轻易地执行在两种频带的操作模式，并具有轻、薄、面积小的特性。
为达成上述目的，本发明主要提供一种无线网络装置的双频平面天线，包括一基板具有第一表面及第二表面。馈入微带线配设在第一表面上，一端设有一馈入点。8字形金属循环配设于第一表面上由右上垂直金属线、右下垂直金属线、下方水平金属线、左下垂直金属线、左上垂直金属线、上方水平金属线及中间水平金属线所构成，下方水平金属线的中心端连接至馈入点。接地面设置在第二表面上的下半部，且不涵盖在8字形金属循环的区域。本发明还提供一种无线网络装置的双频平面天线，包括一基板具有第一表面及第二表面。馈入微带线配设于在第一表面上，一端设有一馈入点。6字形金属循环配设于第一表面上，由上方水平金属线、左上垂直金属线、左下垂直金属线、下方水平金属线、右下垂直金属线及中间水平金属线所构成，下方水平金属线的右端连接至馈入微带线的馈入点。接地面设置在第二表面上的下半部，且不涵盖在6字形金属循环的区域。
本发明还提供一种无线网络装置的双频平面天线的又一实施例，包括一基板具有第一表面及第二表面。馈入微带线配设于在该第一表面上，一端设有一馈入点。9字形金属循环配设于第一表面上，由中间水平金属线、左上垂直金属线、上方水平金属线、右上垂直金属线、右下垂直金属线及下方水平金属线所构成，下方水平金属线的左端连接至该馈入微带线的馈入点。接地面设置在第二表面上的下半部，且不涵盖在9字形金属循环的区域。
图1是本发明双频平面天线的第一实施例立体示意图；图2是本发明第一实施例的反射损失量测图；图3是本发明第一实施例天线操作于2.45GHz的辐射场型图；图4是本发明第一实施例天线操作于5.2GHz的辐射场型图；图5是本发明第一实施例天线操作于2.45GHz频带的增益图；图6是本发明第一实施例天线操作于5.2GHz频带的增益图；图7是本发明的第二实施例立体示意图；图8是本发明第二实施例的反射损失量测图；图9是本发明第二实施例天线操作于2.45GHz的辐射场型图；图10是本发明第二实施例天线操作于5.2GHz的辐射场型图；图11是本发明第二实施例天线操作于2.45GHz频带的增益图；图12是本发明第二实施例天线操作于5.2GHz频带的增益图；图13是本发明的第三实施例立体示意图。
符号说明10 平面天线11 基板12 第一表面13 第二表面14 馈入微带线 15 馈入点16 8字形金属循环 17 接地面20 平面天线21 基板22 第一表面23 第二表面24 馈入微带线 25 馈入点26 6字形金属循环 27 接地面30 平面天线31 基板
32 第一表面 33 第二表面34 馈入微带线35 馈入点36 9字形金属循环 37 接地面具体实施方式
为了更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，可由此可得到深入且具体的了解，然而所述附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
如图1所示，是本发明双频平面天线的第一实施例立体示意图，本发明无线网络装置的双频平面天线主要是使用在无线网络装置上，如无线接入点(Wireless Access Point)、无线网络卡(Wireless LAN Card)、无线网络路由器(Wireless Router)或无线网络网关器(Wireless Gateway)...等等，可符合无线区域线路IEEE 802.11a、11b及11g的标准可操作在2.45GHz与5.2GHz的双频带天线。
如图1所示，是本发明的平面天线10主要包括一基板11，具有第一表面12及第二表面13。在第一表面12上设有馈入微带线(Microstrip Line)14，其具有特性阻抗50欧姆，用以传输信号。馈入微带线14的一端设有一馈入点15。在第一表面12上还设置有8字形金属循环16。
其中8字型金属循环16由七节金属线所构成，包含右上垂直金属线161、右下垂直金属线162、下方水平金属线163、左下垂直金属线164、左上垂直金属线165、上方水平金属线166及中间水平金属线167。
8字形金属循环16是以印刷电路板的方式印制于该第一表面12上。下方水平金属线163的中心端还连接至该馈入微带线14的馈入点15，借以传输信号。
另在第二表面13上设置有接地面17，同样地，接地面17也以印刷电路板的方式印制在第二表面13上，且接地面17是连接于无线网络装置的接地电位端，设置在第二表面13的下半部，且不涵盖在8字形金属循环16的区域。
第一实施例的基板11尺寸可为51.5×100mm2的电路板所构成，且材质可为玻璃纤维强化BT(Bismaleimide-triazine)树脂或FR4玻璃纤维强化环氧树脂(FIBERGLASS Reinforce Epoxy Resin)制成的印刷电路板，也可以聚酰亚胺(Polyimide)制成的可挠性薄片基板(Flexible Film Substrate)，也可以是在高频具有良好特性的铁弗龙，如氧化铝或钛酸镁的陶瓷基板。
8字形金属循环16由馈入微带线14的馈入点15经下方水平金属线163、左下垂直金属线164、左上垂直金属线165至上方水平金属线166，以及馈入微带线14的馈入点15经的下方水平金属线163、右下垂直金属线162、右上垂直金属线161至上方水平金属线166形成两个共振路径，且该共振路径的路径长度约为2.45GHz的四分之一波长，可决定该平面天线10的第一(较低)操作频率，如2.45GHz。而该共振路径的路径长度也恰约为5.2GHz的二分之一至四分之三波长，可决定平面天线10的第二(较高)操作频率，如5.2GHz。
如图2所示，为本发明第一实施例的反射损失(Return Loss)量测图，第一实施例的平面天线10是可使用相对介电常数4.3，厚度0.7mm的基板11，以及面积为18.5×17mm2的天线来量测，8字形金属循环16的右上垂直金属线161、右下垂直金属线162、左下垂直金属线164、左上垂直金属线165的线宽都为7mm。而下方水平金属线163的线宽为3mm、上方水平金属线166的线宽为5mm、中间水平金属线的线宽为4mm。
如图2所示是10dB返回损失(Return Lose)阻抗频宽的定义下，可看出该平面天线10在第一操作频率的量测结果为2038MHz～2788MHz之间，频宽(Bandwidth)为750MHz，其量测点1为在2.4875GHz的频带上具有-20.61dB的返回损失，而在第二操作频率的量测结果为4925MHz～5713MH之间，频宽为788MHz，其量测点2为在5.3GHz的频带上具有-22.32dB的返回损失，故而本发明的平面天线10可为操作在2.45GHz与5.2GHz双频段的无线局域网络系统频宽需求。
如图3及图4所示，是为本发明第一实施例平面天线10分别操作在2.45GHz与5.2GHz的辐射场型(Pattern)图；而图5及图6是本发明第一实施例平面天线10分别操作在2.45GHz与5.2GHz频带的无线局域网络系统中的增益(Gain)图。在2.45GHz频带内，天线增益的峰值为3.02dBi，平均值为-1.29dBi，而在5.2GHz频带内，天线增益的峰值为2.77dBi，平均值为-1.18dBi，显示在第一及第二操作模态内，该平面天线10均有相当良好的增益。
如图7所示为本发明的第二实施例立体示意图。本发明第二实施例的平面天线20主要包括基板21，具有第一表面22及第二表面23，在第一表面22上有馈入微带线24，该馈入微带线24的一端设有一馈入点25，并于第一表面22上还设置有一6字形金属循环26。
6字形金属循环26是由6节金属线所构成，包括上方水平金属线261、左上垂直金属线262、左下垂直金属线263、下方水平金属线264、右下垂直金属线265及中间水平金属线266。其中下方水平金属线264的右端连接至馈入微带线24的馈入点25。
第二表面23上设接地面27，且接地面27是连接于无线网络装置的接地电位端，设置在第二表面23的下半部，且不涵盖在该6字形金属循环26的区域。
而6字形金属循环26也可形成左右向反的6字形实施例(图中未示)，而下方水平金属线是由左端连接至馈入微带线的馈入点，由于其原理与6字形相同，在此就不多作论述。
6字形金属循环26由馈入微带线14的馈入点15经下方水平金属线264、左下垂直金属线263、左上垂直金属线262至上方水平金属线261，以及由馈入微带线14的馈入点15经右下垂直金属线265、中间水平金属线266、左上垂直金属线262至上方水平金属线261形成两个共振路径，且共振路径的路径长度约为2.45GHz的四分之一波长，可决定该平面天线10的第一(较低)操作频率，如2.45GHz。而共振路径的路径长度恰约为5.2GHz的二分之一至四分之三波长，可用以决定该平面天线10的第二(较高)操作频率，如5.2GHz。
如图8所示，为本发明第二实施例的反射损失(Return Loss)量测图，第二实施例的平面天线20是可使用相对介电常数4.3，厚度0.7mm的基板21，以及面积为11.5×14.5mm2的天线来量测，6字形金属循环26的上方水平金属线261、下方水平金属线264及中间水平金属线266的线宽都为3.5mm。而左上垂直金属线264、左下垂直属线263及右下垂直金属线265的线宽也都为3.5mm。且上方、中间及下方水平金属线的间隔都为2mm，而左下及右下垂直金属线的间隔为4.5mm。
如图8所示是10dB返回损失(Return Lose)阻抗频宽的定义下，可看出平面天线20在第一操作频率的量测结果为2225MHz～2731MHz之间，频宽(Bandwidth)为506MHz，其量测点1为在2.4875GHz的频带上具有-20.98dB的返回损失，而在第二操作频率的量测结果为4831MHz～5450MH之间，频宽为619MHz，其量测点2为在5.3GHz的频带上具有-13.38dB的返回损失，故而本发明的平面天线0可为操作在2.45GHz与5.2GHz双频段的无线局域网络系统频宽需求。
如图9及图10所示，为本发明第二实施例平面天线20分别操作于2.45GHz与5.2GHz的辐射场型(Pattern)图；而图11及图12是本发明第二实施例平面天线20分别操作于2.45GHz与5.2GHz频带的无线局域网络系统中的增益(Gain)图。在2.45GHz频带内，天线增益的峰值为3.54dBi，平均值为-1.18dBi，而在5.2GHz频带内，天线增益的峰值为2.94dBi，平均值为-2.57dBi，显示在第一及第二操作模态内，平面天线20均有相当良好的增益。
而如图13所示，为本发明的第三实施例立体示意图，第三实施例的平面天线30主要包括基板31，具有第一表面32及第二表面33，在第一表面32上有馈入微带线34，馈入微带线34的一端设有馈入点35，并于第一表面32上还设有一9字形金属循环36。
该9字形金属循环36也是由6节金属线所构成，包括中间水平金属线361、左上垂直金属线362、上方水平金属线363、右上垂直金属线364、右下垂直金属线365及下方水平金属线366。其中该下方水平金属线366的左端连接至馈入微带线24的馈入点25。
第二表面33上设有一接地面37，且该接地面37是连接于无线网络装置的接地电位端，设置在第二表面33的下半部，且不涵盖在该9字形金属循环36的区域。
该9字形金属循环36由馈入微带线14的馈入点15经下方水平金属线366、右下垂直金属线365、右上垂直金属线364至上方水平金属线363，以及由该馈入点15经该下方水平金属线366、右下垂直金属线365、中间水平金属线361至左上垂直金属线362形成两个共振路径，且共振路径的路径长度约为2.45GHz的四分之一波长，可决定该平面天线10的第一(较低)操作频率，如2.45GHz。而该共振路径的路径长度恰约为5.2GHz的二分之一至四分之三波长，可用以决定该平面天线10的第二(较高)操作频率，如5.2GHz。
而9字形金属循环36也可形成左右向反的9字形实施例(图中未示)，而下方水平金属线是由右端连接至馈入微带线的馈入点，由于其原理与6字形相同，在此就不多作论述。
虽然所述内容已揭示本明的较佳实施例，必须了解到各种增添、许多修改和取代可能使用于本发明较佳实施例，而不会脱离所述权利要求所界定的本发明原理的精神及范围。
熟悉该技术者将可体会本发明可能使用于很多形式、结构、布置、比例、材料、组件和组件的修改。因此，本文于所述的实施例的所有观点，应被视为用以说明本发明，而非用以限制本发明。本发明的范围应由权利要求中所界定，并涵盖其合法均等物，并不限于先前的描述。
权利要求
1.一种无线网络装置的双频平面天线，使用于无线网络装置上可操作于双频带的天线，其特征在于包括一基板，具有第一表面及第二表面；一馈入微带线，配设于在第一表面上，一端设有一馈入点；
8字形金属循环，配设于第一表面上，由右上垂直金属线、右下垂直金属线、下方水平金属线、左下垂直金属线、左上垂直金属线、上方水平金属线及中间水平金属线所构成，该下方水平金属线的中心端连接至该馈入点，借以传输信号；及一接地面，设置在第二表面上的下半部，且不涵盖在8字形金属循环的区域。
2.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于该无线网络装置可以是无线接入点、无线网络卡、无线网络路由器或无线网络网关器。
3.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于由馈入微带线的馈入点经下方水平金属线、左下垂直金属线、左上垂直金属线至上方水平金属线，以及该馈入微带线的馈入点的下方水平金属线、右下垂直金属线、右上垂直金属线至上方水平金属线形成两个共振路径，这些共振路径的长度可为第一(较低)操作频率的四分之一波长，用以决定第一(较低)操作频率。
4.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于由馈入微带线的馈入点经下方水平金属线、左下垂直金属线、左上垂直金属线至上方水平金属线，以及该馈入微带线的馈入点的下方水平金属线、右下垂直金属线、右上垂直金属线至上方水平金属线形成两个共振路径，这些共振路径的长度可为一第二(较高)操作频率的二分之一至四分之三波长，可决定第二(较高)操作频率。
5.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于馈入微带线是具有特性阻抗50欧姆，用以传输信号。
6.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于馈入微带线、8字形金属循环及接地面是以印刷电路板的方式印制于基板上。
7.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于接地面是可连接于无线网络装置的接地电位端。
8.如权利要求1所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于基板的材质可为玻璃纤维强化树脂或FR4玻璃纤维强化环氧树脂制成的印刷电路板，或可为聚酰亚胺制成的可挠性薄片基板，或者铁弗龙陶瓷基板。
9.一种无线网络装置的双频平面天线，是使用在无线网络装置上可操作在双频带的天线，其特征在于包括基板，具有第一表面及第二表面；馈入微带线，配设于在第一表面上，端设有一馈入点；
6字形金属循环，配设于第一表面上，由上方水平金属线、左上垂直金属线、左下垂直金属线、下方水平金属线、右下垂直金属线及中间水平金属线所构成，该下方水平金属线的右端连接至馈入微带线的馈入点；及一接地面，是设置在第二表面上的下半部，且不涵盖在6字形金属循环的区域。
10.如权利要求9所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于无线网络装置可以是无线接入点、无线网络卡、无线网络路由器或无线网络网关器。
11.如权利要求9所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于由馈入微带线的馈入点经下方水平金属线、左下垂直金属线、左上垂直金属线至上方水平金属线，以及由馈入微带线的馈入点经右下垂直金属线、中间水平金属线、左上垂直金属线至上方水平金属线形成两个共振路径，这些共振路径的长度约为第一(较低)操作权频率的四分之一波长，可决定该第一(较低)操作频率。
12.如权利要求9所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于由馈入微带线的馈入点经下方水平金属线、左下垂直金属线、左上垂直金属线至上方水平金属线，以及由馈入微带线的馈入点经右下垂直金属线、中间水平金属线、左上垂直金属线至上方水平金属线形成两个共振路径，这些共振路径的长度约为第二(较高)操作频率的二分之一至四分之三波长，可用以决定第二(较高)操作频率。
13.如权利要求9所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于馈入微带线是具有特性阻抗50欧姆，用以传输信号。
14.如权利要求9所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于馈入微带线、6字形金属循环及接地面是以印刷电路板的方式印制在基板上。
15.如权利要求9所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于接地面是可连接在无线网络装置的接地电位端。
16.如权利要求9所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于基板的材质可为玻璃纤维强化树脂或FR4玻璃纤维强化环氧树脂制成的印刷电路板，或可为聚酰亚胺制成的可挠性薄片基板，或者铁弗龙陶瓷基板。
17.一种无线网络装置的双频平面天线，是使用于无线网络装置上可操作在双频带的天线，其特征在于包括基板，具有第一表面及第二表面；馈入微带线，配设于在第一表面上，一端设有一馈入点；
9字形金属循环，配设于第一表面上，由中间水平金属线、左上垂直金属线、上方水平金属线、右上垂直金属线、右下垂直金属线及下方水平金属线所构成，下方水平金属线的左端连接至馈入微带线的馈入点；及一接地面，设置在第二表面上的下半部，且不涵盖在9字形金属循环的区域。
18.如权利要求17所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于无线网络装置可以是无线接入点、无线网络卡、无线网络路由器或无线网络网关器。
19.如权利要求17所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于由馈入微带线的馈入点经下方水平金属线、右下垂直金属线、右上垂直金属线至上方水平金属线，以及由馈入点经下方水平金属线、右下垂直金属线、中间水平金属线至左上垂直金属线形成两个共振路径，这些共振路径的长度约为第一(较低)操作频率的四分之一波长，可决定第一(较低)操作频率。
20.如权利要求17所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于由馈入微带线的馈入点经下方水平金属线、右下垂直金属线、右上垂直金属线至上方水平金属线，以及由馈入点经该下方水平金属线、右下垂直金属线、中间水平金属线至左上垂直金属线形成两个共振路径，这些共振路径的长度约为第二(较高)操作频率的二分之一至四分之三波长，可决定第二(较高)操作频率。
21.如权利要求17所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于馈入微带线是具有特性阻抗50欧姆，用以传输信号。
22.如权利要求17所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于馈入微带线、9字形金属循环及接地面是以印刷电路板的方式印制在基板上。
23.如权利要求17所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于接地面是可连接在无线网络装置的接地电位端。
24.如权利要求17所述的无线网络装置的双频平面天线，其特征在于基板的材质可为玻璃纤维强化树脂或FR4玻璃纤维强化环氧树脂制成的印刷电路板，或可为聚酰亚胺制成的可挠性薄片基板，或者铁弗龙陶瓷基板。
全文摘要
一种无线网络装置的双频平面天线，是可操作于双频带模式，包括一基板具有第一表面及第二表面。一馈入微带线配设于在第一表面上，一端设有一馈入点。8字形金属循环配设在第一表面上由右上垂直金属线、右下垂直金属线、下方水平金属线、左下垂直金属线、左上垂直金属线、上方水平金属线及中间水平金属线所构成，下方水平金属线的中心端连接至馈入点。接地面设置在第二表面上的下半部，且不涵盖在该8字形金属循环的区域。
文档编号H01Q1/38GK1747233SQ200410073758
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月9日 优先权日2004年9月9日
发明者方江渡, 赖忠沅 申请人:合勤科技股份有限公司