专利名称：超宽频平面天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超宽频平面天线，特别是指一种应用于超宽频(UWB，Ultra-Wide Band)无线通讯技术频段的具有全向性辐射功能的超宽频平面天线。
背景技术：
以往应用于无线超宽频技术(3.1GHz～10.6GHz)的天线如图1所示，其包括有一辐射元件10、一馈入线11及一接地面20。辐射元件10是呈类椭圆形，其尺寸为长轴a＝11.21mm、短轴b＝10.125mm。接地面20的尺寸为其长边c＝30mm、短边d＝10mm。天线1的缺点为其接地面20的长边c长度大于辐射元件10的短轴b长度，使得天线1的整体尺寸较大。且如图2及图3所示，当天线1操作在8GHz以上频段时，因死区(dead area)的范围增加，其辐射场形无法达到全向性。因此，如何克服上述缺点，发展出新的超宽频天线，以适用于通讯产品中，一直是业者、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具较小尺寸且具有全向性辐射功能的超宽频平面天线。
于是，本发明的超宽频平面天线，包含一绝缘基板、一馈入线、一辐射元件及一接地面，其特征在于该绝缘基板，具有一第一表面，一与该第一表面相反的一第二表面；该馈入线，设于该第一表面上，用以馈入讯号；
该辐射元件，设于该第一表面上且连接该馈入线的一端，该辐射元件为一椭圆形的辐射面，且具有一通过圆心的长轴与一垂直于该长轴并通过该圆心的短轴，其中该长轴长度/短轴长度的比值x为1.25≤x≤1.7；及该接地面，设于该绝缘基板的第二表面上，并位于该辐射元件与该馈入线连接的一端下方。
本发明的超宽频平面天线是指一种应用于超宽频(UWB，Ultra-Wide Band)无线通讯技术频段的具有全向性辐射功能的超宽频平面天线。
下面通过最佳实施例及附图对本发明超宽频平面天线进行详细说明，附图中图1是一平面示意图，说明习知一超宽频平面天线。
图2是一辐射场形图，说明习知天线操作于9GHz时，在H平面的辐射场形模拟结果。
图3是一辐射场形图，说明习知天线操作于11GHz时，在H平面的辐射场形模拟结果。
图4是一立体示意图，说明本发明超宽频平面天线的第一较佳实施例。
图5是显示图4的平面示意图；图6是一实验数据模拟图，说明第一较佳实施例的电压驻波比值。
图7及图8是一辐射场形图，分别说明第一较佳实施例的天线操作于9GHz及11GHz时，在H平面的辐射场形模拟结果。
图9是一平面示意图，说明本发明超宽频平面天线的第二较佳实施例。
图10是一实验数据模拟图，说明第二较佳实施例的电压驻波比值。
图11及图12是一辐射场形量测图，说明第二较佳实施例的天线操作于9GHz及11GHz时，在H平面的辐射场形模拟结果。
具体实施方式有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的二较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。
在本发明被详细描述前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
第一较佳实施例参阅图4及图5，本发明超宽频平面天线的第一较佳实施例，以下简称天线3，包括一绝缘基板30、一馈入线32、一辐射元件34(radiation element)及一接地面36。
该绝缘基板30例如为由Rogers Corp所提供的RO4003C基板，其适用于超宽频的频宽下操作，或是FR4的印刷电路板。绝缘基板30具有一第一表面300及与该第一表面300相反的第二表面302。
该馈入线32是设于绝缘基板30的第一表面300上。该辐射元件34例如为一金属铜箔面，其是以习知的光罩及蚀刻技术蚀刻第一表面300上的铜箔形成，且连接该馈入线32的一端。辐射元件34是为一椭圆形的辐射面，且具有一通过圆心的长轴a与一垂直于该长轴a并通过该圆心的短轴b，其中该长轴a/短轴b的长度比值x介于1.25至1.7的间(1.25≤x≤1.7)，在本较佳实施例中，长轴a/短轴b的长度比值为1.63。
接地面36同前述亦以习知的光罩及蚀刻技术形成在绝缘基板30的第二表面302上。其是以馈入线32为中心线左右对称于该馈入线32的设于第二表面302，位于辐射元件34的下方且与辐射元件34间具有一间隙38。接地面36在本实施例中是呈矩形，并具有相邻接的一长边c及一短边d，长边c是实质平行于该辐射元件的34的短轴b，短边d是垂直该长边c，其中长边c的长度/短边d长度的比值介于1～1.1的间，在本实施例的比值为1.06，接地面36的长边c长度短于辐射元件34的短轴b长度且接地面长边c长度/辐射元件34短轴b长度的比值小于0.5。
参阅图6可知，图中横坐标表示频率(GHz)，纵坐标表示电压驻波比值，本发明的天线3，其在2.2381GHz～10.603GHz的操作频率范围中的电压驻波比值(voltage standing wave ratio，VSWR)皆在2.5Hz以下。另，如图7及图8所示，当天线3操作在8GHz以上时，其在H-平面(即X-Y平面)上的辐射场形具有良好的全向性，可符合超宽频天线的频宽(3.1GHz～10.6GHz)的使用需求。
第二较佳实施例如图9所示，本发明第二较佳实施例，以下简称天线4，其大部分元件与第一较佳实施例相同在此不再多说，主要不同处在于该馈入线32’具有一宽度较宽的第一线段320及一宽度较窄的第二线段321，其中第二线段321的末端与辐射元件40连接。辐射元件40于邻近该第二线段321处设有一对三角形槽400，该对三角形槽400以长轴a为中心线，两个底边相对且左右对称于该长轴a地形成于该辐射元件40中。
接地面41与第一较佳实施例不同处系在于该接地面41是概呈矩形，其长边c的长度与辐射元件40短轴b长度的间并无第一较佳实施例中需小于比值0.5的限定。且接地面41的两个长边c的左右两侧各形成有一三角形缺口410，及在同边相反侧形成一截角411。
如图10所示，图中横坐标表示频率(GHz)，纵坐标表示电压驻波比值，藉由本较佳实施例的天线4，其在频宽3.0935GHz～10.627GHz的操作范围中的电压驻波比值(voltagestanding wave ratio，VSWR)皆在2.002以下，不但具有良好的匹配特性且符合业界的规范。且当天线4操作在8GHz(如图11及图12的9GHz及11GHz)以上时，其在H-平面(即X-Y平面)上的辐射场形具有良好的全向性可符合超宽频天线的频宽(3.1GHz～10.6GHz)的使用需求。
归纳上述，本发明藉由将辐射元件30、40的长短轴比例定义在1.25到1.7间，使得本发明的天线在超宽频技术的频宽(3.1GHz～10.6GHz)的VSWR均在2.5以下。而定义接地面36的长边c长度短于该辐射元件34的短轴b长度且长边c/短边的比值为约1.06，可使得天线3在8GHz以上亦具有全向性的辐射场形。如此可使天线3具有更宽的频宽且天线3尺寸也更小。
权利要求
1.一种超宽频平面天线，包含一绝缘基板、一馈入线、一辐射元件及一接地面，其特征在于该绝缘基板，具有一第一表面，一与该第一表面相反的一第二表面；该馈入线，设于该第一表面上，用以馈入讯号；该辐射元件，设于该第一表面上且连接该馈入线的一端，该辐射元件为一椭圆形的辐射面，且具有一通过圆心的长轴与一垂直于该长轴并通过该圆心的短轴，其中该长轴长度/短轴长度的比值x为1.25≤x≤1.7；及该接地面，设于该绝缘基板的第二表面上，并位于该辐射元件与该馈入线连接的一端下方。
2.如权利要求1所述的超宽频平面天线，其特征在于该接地面为一矩形平面，具有两个相互平行的长边与连接该两个长边的短边，各该长边是平行于该辐射元件的短轴且长度小于该短轴长度，且该长边长度/短边长度的比值为1～1.1。
3.如权利要求2所述的超宽频平面天线，其特征在于该接地面长边长度/辐射元件的短轴长度的比值是小于0.5。
4.如权利要求2所述的超宽频平面天线，其特征在于该接地面以馈入线为中心线左右对称的位于该馈入线正下方，且该接地面的长边长度短于该辐射元件的短轴长度。
5.如权利要求1所述的超宽频平面天线，其特征在于该接地面与该辐射元件间具有一间隙。
6.如权利要求1所述的超宽频平面天线，其特征在于该馈入线具有一宽度较宽的第一线段连接该第一线段末端的一宽度较窄的第二线段，其中该第二线段的末端与辐射元件连接。
7.如权利要求6所述的超宽频平面天线，其特征在于该辐射元件于邻近该第二线段处设有一对三角形槽，该对三角形槽是以长轴为中心线，两个底边相对且左右对称于该长轴的形成在该辐射元件靠近该馈入线处。
8.如权利要求7所述的超宽频平面天线，其特征在于该接地面为一矩形平面，具有两个相互平行的长边与连接该两个长边的短边，各该长边是平行于该辐射元件的短轴且长度小于该短轴长度；于该两个长边的左右两侧各形成有一三角形缺口，及在同边另一侧形成一截角。
9.如权利要求1所述的超宽频平面天线，其特征在于该辐射元件为一金属铜箔面。
10.如权利要求1所述的超宽频平面天线，其特征在于该接地面为一金属铜箔面。
全文摘要
一种超宽频平面天线，包含一绝缘基板，具有一第一表面及一与该第一表面相反的一第二表面、一馈入线，设于该第一表面上，用以馈入讯号、一辐射元件，设于该第一表面上且连接该馈入线的一端，该辐射元件是为一椭圆形的辐射面，且具有一通过圆心的长轴与一垂直于该长轴并通过该圆心的短轴，其中该长轴/短轴的长度比值x为1.25≤x≤1.7；及一接地面，设于该绝缘基板的第二表面上，并位于该辐射元件的下方，藉此，可具有良好的匹配特性且符合业界的规范。
文档编号H01Q9/30GK1929201SQ20051010361
公开日2007年3月14日 申请日期2005年9月6日 优先权日2005年9月6日
发明者曾国华 申请人:环隆电气股份有限公司