专利名称：一种具有加强固定结构的倒f型天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种倒F型(Inverted-F)天线，特别是涉及一种具有加强固定结构并利于天线分集(Antenna Diversity)布局的倒F型天线。
背景技术：
随着通信科技的进步，通信技术在科技产品的应用上也日益增加，使得相关的通信产品日趋多样化，而且近年来消费者对通信产品的功能要求越来越高，所以许多具有不同设计和功能的通信产品不断地被提出，具有无线通信的计算机网络产品更是近来热门的趋势，再加上集成电路的技术日益成熟，使得产品的体积也逐渐倾向轻薄短小。
在通信产品中用于传送与接收信号的天线，特别是印刷天线或低轮廓(LowProfile)天线，其设计与研究更有其重要性。天线是用以辐射或接收电磁波的一种元件，一般可从操作频率、辐射场型(Radiation Pattern)、回波损耗(Return Loss)及天线增益(Antenna Gain)等参数来获知天线的特性。
由于不同的通信产品，其所需的功能皆不尽相同，因此用以辐射或接收信号的天线设计更是多样化，例如菱形天线(Rhombic Antenna)、正交叉式天线(Turnstile Antenna)、三角形微带天线、倒F型天线等。传统的倒F型天线结构一般是在接地面上放置一小片金属片作为辐射主体，在辐射主体的边缘加上一短路(Short)线与接地面连接，可使得原本为二分之一共振波长的天线长度，降低至四分之一共振波长的天线长度，从而达到天线体积缩小化的效果。
请参照图1，图1为现有技术的倒F型天线的立体示意图。如图1所示，现有技术的倒F型天线由接地面10(基板)、辐射金属片40、短路片42和TEM(Transverse Electromagnetic，横电磁波)输送线30所组成，其中短路片42的一端垂直地连接至辐射金属片40的一端，而短路片42的另一端则垂直地连接于接地面10上。TEM输送线30由内导线34和外导体元件32所组成，内导线34垂直地连接至辐射金属片40，以馈入信号。现有的倒F型天线为立体型式，其使用短路片42、内导线34(馈入(Feed)线)或二者为支持元件，以固定在接地面10(基板)上。然而，现有的倒F型天线的支持元件仅为将一端直接插入基板上，因而无法稳固地固定在基板上。为求固定，一种现有技术是将支持元件的一端折成L形，抵住并焊接在基板上，然而，此现有技术的结构复杂，焊接范围扩大后，外形也因此发生变化，影响电性稳定。另一种现有技术是利用亚克力等硬质材料作介质，以兼具固定倒F型天线的作用，然而，此现有技术的材料成本较高。
另外，辐射金属片40通常为一长条形，对讲究迷你化的产品而言，长条形的辐射金属片40的长度无法进一步缩短，因而造成设计上相当大的难题。
因此，非常迫切需要发展一种具有加强固定结构的倒F型天线，以充分满足小尺寸、高增益、频宽大、设计简单、低成本等天线需求，来进一步缩短现有的倒F型天线的本体长度，并有效地加强固定倒F型天线于基板上。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有加强固定结构的倒F型天线，以缩小天线的本体长度，并减少制作成本，且有利于天线的分集布局。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种具有加强固定结构的倒F型天线，以有效地加强固定倒F型天线于基板上，并降低材料成本。
为了实现上述目的，本发明提供了一种具有加强固定结构的倒F型天线。依照本发明的较佳实施例，该倒F型天线至少包括基板、辐射体、和至少一个支持元件。该基板具有相互平行的第一表面和第二表面，该辐射体位于基板的第一表面的上方，并与第一表面相距有一距离。辐射体至少包括长条形辐射体和第一延伸辐射体，其中该第一延伸辐射体垂直地电性连接于长条形辐射体的一端，支持元件的一端插入至第一表面中，支持元件的另一端电性连接至辐射体上的位置，每一个支持元件的前述端延伸有一斜面(Beveled)固定脚。
上述具有加强固定结构的倒F型天线，其特点在于，该斜面固定脚的一端覆盖该至少一支持元件的该端的至少一部分表面。
上述具有加强固定结构的倒F型天线，其特点在于，还至少包括一介电材料，用以填充该辐射体与该基板间的间隙，来加强固定该至少一支持元件于该基板上。
上述具有加强固定结构的倒F型天线，其特点在于，该至少一支持元件为一短路线，而该至少一位置为一短路点的所在位置。
上述具有加强固定结构的倒F型天线，其特点在于，该至少一支持元件为一馈入线，而该至少一位置为一馈入点的所在位置。
上述具有加强固定结构的倒F型天线，其特点在于，该至少一支持元件分别为一短路线和一馈入线，而该至少一位置则分别为对应的一短路点的所在位置和一馈入点的所在位置。
上述具有加强固定结构的倒F型天线，其特点在于，该辐射体还至少包括一第一延伸辐射体，以大于0的角度电性连接于该长条形辐射体的一端。
上述具有加强固定结构的倒F型天线，其特点在于，该第一延伸辐射体垂直地电性连接于该长条形辐射体的该端。
上述具有加强固定结构的倒F型天线，其特点在于，该辐射体还至少包括一第二延伸辐射体，以大于0的角度电性连接于该长条形辐射体的另一端。
上述具有加强固定结构的倒F型天线，其特点在于，该第二延伸辐射体垂直地电性连接于该长条形辐射体的该另一端。
并且，该第一延伸辐射体和第二延伸辐射体可位于长条形辐射体的同一侧或相对两侧。
并且，该倒F型天线还至少包括一接地面，该接地面位于基板上。
因此，应用本发明，可利用具有斜面固定脚的短路线与馈入线，搭配局部泡沫胶或本体厚硬材料，以有效地加强固定倒F型天线于基板上，并降低材料成本；可利用转折多方变化天线辐射体的几何外观，以大幅地缩减倒F型天线的本体长度，有利于天线分集(Antenna Diversity)布局。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为现有技术的倒F型天线的立体示意图；图2A和图2B分别为本发明的具有加强固定结构的倒F型天线的侧视示意图，其具有不同型式的斜面固定脚结构；图3A为本发明的第一较佳实施例的具有加强固定结构的倒F型天线的俯视示意图；图3B为本发明的第二较佳实施例的具有加强固定结构的倒F型天线的俯视示意图；图3C为本发明的第三较佳实施例的具有加强固定结构的倒F型天线的俯视示意图；图4A为本发明的第一较佳实施例的具有加强固定结构的倒F型天线关于驻波比的测量数据图；图4B为本发明的第二较佳实施例的具有加强固定结构的倒F型天线关于驻波比的测量数据图；图4C为本发明的第三较佳实施例的具有加强固定结构的倒F型天线关于驻波比的测量数据图；图5A为本发明的第一较佳实施例操作于2.45GHz时的垂直面辐射场型在Φ＝0°时的数据图；图5B为本发明的第一较佳实施例操作于2.45GHz时的垂直面辐射场型在Φ＝90°时的数据图；图5C为本发明的第一较佳实施例操作于2.45GHz时的水平面辐射场型在θ＝0°时的数据图；图6A为本发明的第二较佳实施例操作于2.44GHz时的垂直面辐射场型在Φ＝0°时的数据图；图6B为本发明的第二较佳实施例操作于2.44GHz时的垂直面辐射场型在Φ＝90°时的数据图；图6C为本发明的第二较佳实施例操作于2.44GHz时的水平面辐射场型在θ＝0°时的数据图；图7A为本发明的第三较佳实施例操作于2.45GHz时的垂直面辐射场型在Φ＝0°时的数据图；图7B为本发明的第三较佳实施例操作于2.45GHz时的垂直面辐射场型在Φ＝90°时的数据图；图7C为本发明的第三较佳实施例操作于2.45GHz时的水平面辐射场型在θ＝0°时的数据图。
其中，附图标记如下
10-接地面30-TEM输送线32-外导体元件34-内导线40-辐射金属片42-短路片100-辐射体 110-长条形辐射体120、130-延伸辐射体200-基板 202-第一表面204-第二表面 400-支持元件420-斜面固定脚 500-介电材料F-馈入点 L1-长度L2-距离 L3-长度S-短路点 T1、T2、T3-厚度W2-宽度 W3-宽度具体实施方式
请参照图2A和图2B，其分别示出了本发明的具有加强固定结构的倒F型天线的侧视示意图，其具有不同型式的斜面固定脚结构。基板200(例如印刷电路板)具有相互平行的第一表面202和第二表面204，辐射体100以至少一个支持元件400安装于基板200的第一表面202的上方，并相距有一距离T2(即支持元件400的长度)。接地面(未示出)可形成于基板200的第一表面202或第二表面204上。基板200可为由例如玻璃纤维(FR4)材料所制成的印刷电路板，而辐射体100和接地面由金属材料所制成。
支持元件400的一端插入至第一表面202中，支持元件400的另一端电性连接至辐射体100上的位置。根据实际需要而定，支持元件400可为短路线和馈入线其中之一、或二者都是(即有两个支持元件400，一为短路线，一为馈入线)。若支持元件400为短路线，则连接至辐射体100上的位置为所谓的短路点(如图3A所示的短路点S)的所在位置；若支持元件400为馈入线，则连接至辐射体100上的位置为所谓的馈入点(如图3A所示的馈入点F)的所在位置；若支持元件400分别为短路线和馈入线，则连接至辐射体100上的位置为分别对应的短路点的所在位置和馈入点的所在位置。介电材料500(例如泡沫胶(Foam))用以填充辐射体100与基板200间的局部间隙，来加强固定支持元件400于基板200上。
支持元件400插入第一表面202中的一端延伸有斜面固定脚420。本发明是以斜面固定脚420的尖端钻进基板200中，再通过斜面固定脚420的斜面与基板200有较大的接触面积来强化固定于基板200的力量。本发明的斜面固定脚420的形成可有若干种变化，斜面固定脚420的一端可覆盖住其与支持元件400的连接端的全部表面(如图2A所示)或部分表面(如图2B所示)。另外，斜面固定脚420的长度也可有若干种变化，例如等于支持元件400的长度，即整个支持元件400均具有斜面固定脚420。
本发明的馈入方式可采用以条状针(其可为支持元件400)自馈入点F连接至位于第一表面202的接地面上的方式；以条状针自馈入点F穿过基板200而连接至位于第二表面204的共面波导(Coplanar Waveguide；CPW)的方式等。
另外，如图2A或图2B所示，辐射体100的厚度T1约为0.2～0.43毫米，距离T2约为2.5～6.5毫米。
请参照图3A至图3C，图3A为本发明的第一较佳实施例的具有加强固定结构的倒F型天线的俯视示意图；图3B为本发明的第二较佳实施例的具有加强固定结构的倒F型天线的俯视示意图；图3C为本发明的第三较佳实施例的具有加强固定结构的倒F型天线的俯视示意图。辐射体100的形状可有下列的变化如图3A所示，本发明的第一较佳实施例的辐射体100由长条形辐射体110(如长方形状)和延伸辐射体120(如长方形状)所组成，其中延伸辐射体120以大于0的角度(例如90度)电性连接于长条形辐射体110的一端(左端)，而形成反L字形(如图3A所示)，然而，长条形辐射体110和延伸辐射体120也可结合成正L字形。长条形辐射体110的长度L1约为17～27毫米、宽度W2约为3～7毫米。长条形辐射体110不与延伸辐射体120连接的一端(右端)与第一表面202的最近端的距离L2约为7～13毫米。延伸辐射体120的长度L3约为3～7毫米、宽度W3约为3.5～5.5毫米。短路点S位于靠近长条形辐射体110的右端，其与长条形辐射体110的长边(下侧边)相距约为0.35×W2～0.65×W2，馈入点F位于靠近长条形辐射体110的下侧边，其与长条形辐射体110的右端相距约为0.35×W2～0.65×W2毫米。
如图3B所示，本发明的第二较佳实施例的辐射体100由长条形辐射体110、延伸辐射体120和延伸辐射体130(如长方形状)所组成，其中延伸辐射体120和延伸辐射体130分别以大于0的角度(例如90度)电性连接于长条形辐射体110的相对两端，位于该长条形辐射体的相对两侧，而形成Z字形(如图3B所示)。长条形辐射体110的长度L1约为17～25毫米、宽度W2约为3～7毫米。长条形辐射体110与延伸辐射体130连接的一端(右端)与第一表面202的最近端的距离L2为约7～13毫米。延伸辐射体120和延伸辐射体130的长度L3约为3～7毫米、宽度W3约为3.5～5.5毫米。馈入点F位于靠近延伸辐射体130的右端，其与延伸辐射体130的下侧边相距约为0.35×L3～0.65×L3，短路点S位于靠近延伸辐射体130的下侧边，其与延伸辐射体130的右端相距约为0.35×L3～0.65×L3。
如图3C所示，本发明的第三较佳实施例的延伸辐射体120和延伸辐射体130分别以大于0的角度(例如90度)电性连接于长条形辐射体110的相对两端，位于长条形辐射体110的同一侧，而形成U字形(如图3C所示)。长条形辐射体110的长度L1约为16.5～25.5毫米、宽度W2约为3～7毫米。长条形辐射体110与延伸辐射体130连接的一端(右端)与第一表面202的最近端的距离L2约为7～13毫米。延伸辐射体120和延伸辐射体130的长度L3约为3～7毫米、宽度W3约为3.5～5.5毫米。馈入点F位于靠近延伸辐射体130的右端，其与延伸辐射体130的下侧边相距约为0.35×L3～0.65×L3，短路点S位于靠近延伸辐射体130的下侧边，其与延伸辐射体130的右端相距约为0.35×L3～0.65×L3。
由以上的制作规格可知，本发明的具有加强固定结构的倒F型天线确实具有体积小，制作成本低的优点。
以上所述的长条形辐射体110、延伸辐射体120和延伸辐射体130的形状(直线长条状)与连接位置、短路点S与馈入点F的位置、以及天线的尺寸与形状仅为举例说明，并不作为对本发明的限制，例如长条形辐射体110、延伸辐射体120和延伸辐射体130的形状也可为弧线或缺角长条状。
此外，本发明的具有加强固定结构的倒F型天线具有相当优良的天线特性。请参照图4A，其为本发明的第一较佳实施例的具有加强固定结构的倒F型天线关于驻波比的测量数据图。其中当天线操作在频率约2.45GHz时，驻波比为约1∶1.2，若以驻波比等于约1∶1.8为基准，中心频率约2.45GHz时，本第一较佳实施例的倒F型天线可提供约150MHz的频宽，其天线频宽的特性相当优良。请参照图4B，其为本发明的第二较佳实施例的具有加强固定结构的倒F型天线关于驻波比的测量数据图。其中当天线操作于频率约2.44GHz时，驻波比为约1∶1.149，若以驻波比等于约1∶1.8为基准，中心频率约2.44GHz时，本第二较佳实施例的倒F型天线可提供约130MHz的频宽，其天线频宽的特性相当优良。请参照图4C，其为本发明的第三较佳实施例的具有加强固定结构的倒F型天线关于驻波比的测量数据图。其中当天线操作于频率约2.45GHz时，驻波比为约1∶1.117，若以驻波比等于约1∶1.8为基准，中心频率约2.45GHz时，本第二较佳实施例的倒F型天线可提供约140MHz的频宽，其天线频宽的特性相当优良。
请参照图5A至图5C，图5A为本发明的第一较佳实施例操作于2.45GHz时的垂直面辐射场型的数据图，其中Φ＝0°；图5B为本发明的第一较佳实施例操作于2.45GHz时的垂直面辐射场型的数据图，其中Φ＝90°；图5C为本发明的第一较佳实施例操作于2.45GHz时的水平面辐射场型的数据图，其中θ＝0°。从图5A至图5C可得知，本第一较佳实施例的辐射场型呈现相当优良的辐射场型，足以满足使用者的需求。请参照图6A至图6C，图6A为本发明的第二较佳实施例操作于2.44GHz时的垂直面辐射场型的数据图，其中Φ＝0°；图6B为本发明的第二较佳实施例操作于2.44GHz时的垂直面辐射场型的数据图，其中Φ＝90°；图6C为本发明的第二较佳实施例操作于2.44GHz时的水平面辐射场型的数据图，其中θ＝0°。从图6A至图6C可得知，本第二较佳实施例的辐射场型呈现相当优良的辐射场型，足以满足使用者的需求。请参照图7A至图7C，图7A为本发明的第三较佳实施例操作于2.45GHz时的垂直面辐射场型的数据图，其中Φ＝0°；第7B图为本发明的第三较佳实施例操作于2.45GHz时的垂直面辐射场型的数据图，其中Φ＝90°；图7C为本发明的第三较佳实施例操作于2.45GHz时的水平面辐射场型的数据图，其中θ＝0°。从图7A图至图7C可得知，本第三较佳实施例的辐射场型呈现相当优良的辐射场型，足以满足使用者的需求。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明的优点为以空气作介质，利用具有斜面固定脚的短路线与馈入线，搭配局部泡沫胶或本体厚硬材料以加强固定倒F型天线于基板上，本发明的材料成本相当低；利用转折多方变化天线辐射体的几何外观，以大幅地缩减倒F型天线的本体长度，有利于天线分集布局。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种具有加强固定结构的倒F型天线，其特征在于，至少包括一基板，具有相互平行的一第一表面和一第二表面；一辐射体，位于该基板的该第一表面的上方，并与该第一表面相距有一距离，该辐射体至少包括一长条形辐射体；以及至少一支持元件，该至少一支持元件的一端插入至该第一表面中，该至少一支持元件的另一端电性连接至该辐射体上的至少一位置，每一该至少一支持元件的该端延伸有一斜面固定脚。
2.根据权利要求1所述的具有加强固定结构的倒F型天线，其特征在于，该斜面固定脚的一端覆盖每一该至少一支持元件的该端的至少一部分表面。
3.根据权利要求1所述的具有加强固定结构的倒F型天线，其特征在于，还至少包括一介电材料，用以填充该辐射体与该基板间的间隙，来加强固定该至少一支持元件于该基板上。
4.根据权利要求1所述的具有加强固定结构的倒F型天线，其特征在于，该至少一支持元件为一短路线，而该至少一位置为一短路点的所在位置。
5.根据权利要求1所述的具有加强固定结构的倒F型天线，其特征在于，该至少一支持元件为一馈入线，而该至少一位置为一馈入点的所在位置。
6.根据权利要求1所述的具有加强固定结构的倒F型天线，其特征在于，该至少一支持元件分别为一短路线和一馈入线，而该至少一位置则分别为对应的一短路点的所在位置和一馈入点的所在位置。
7.根据权利要求1所述的具有加强固定结构的倒F型天线，其特征在于，该辐射体还至少包括一第一延伸辐射体，以大于0的角度电性连接于该长条形辐射体的一端。
8.根据权利要求7所述的具有加强固定结构的倒F型天线，其特征在于，该第一延伸辐射体垂直地电性连接于该长条形辐射体的该端。
9.根据权利要求8所述的具有加强固定结构的倒F型天线，其特征在于，该辐射体还至少包括一第二延伸辐射体，以大于0的角度电性连接于该长条形辐射体的另一端。
10.根据权利要求9所述的具有加强固定结构的倒F型天线，其特征在于，该第二延伸辐射体垂直地电性连接于该长条形辐射体的该另一端。
全文摘要
本发明涉及一种具有加强固定结构的倒F型天线，以利于天线分集布局。该倒F型天线包括基板、辐射体、和具有斜面固定脚的至少一个支持组件，其中辐射体的几何外观可具有多方转折的变化，如L形、U形或Z形等。该倒F型天线的加强固定结构还可包括低介电常数材料，用以填充辐射体与基板间的局部间隙，而加强固定支持组件于基板上。本发明可有效地加强固定倒F型天线于基板上，并降低材料成本，大幅地缩减倒F型天线的本体长度，有利于天线分集布局。
文档编号H01Q13/08GK1881683SQ200510077528
公开日2006年12月20日 申请日期2005年6月17日 优先权日2005年6月17日
发明者刘一如, 王伯刚, 田鸿昆 申请人:智易科技股份有限公司