专利名称：双频天线的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种天线，且特别是有关于 一种多频带平面倒F形天线 (Planar Inverse-F Antenna ， IFA)。
背景技术：
在科技发展日新月异的现今时代中，多种尺寸轻巧的天线被开发出来， 以应用在各种尺寸日益轻巧的手持式电子装置(例如是移动电话或是笔记本 电脑)或无线传输装置(例如AP)中。举例来说，结构轻巧、传输效能良好且 可轻易地被设置在手持式电子装置内壁的平面倒F形天线(Planar Inverse-F Antenna, PIFA)已经存在，并被广泛地应用在多种手持式电子装置的无线传 输或无线通信装置中。
举例来说，接地信号与欲经由PIFA传输的信号分别经由同轴缆线 (Coaxial Cable)的外围导体层与内层来进行传输。在传统技术中，多半将同 轴缆线的外围导体层与内层导体层分别焊接于PIFA的信号馈入点与信号接 地点，以将欲传输的信号经由PIFA输出。然而，传统技术具有同轴缆线容 易脱落的问题。此外，额外增加的同轴缆线同时提高了产品的成本负担。
发明内容
本发明提出一种天线，其可经由印刷电路板(Printed Circuit Board, PCB) 中的电路来接收馈入信号与接地信号。如此，相较于传统平面倒F形天线 (Planar Inverse-F Antenna, PIFA)，本发明提出的天线可避免同轴缆线(Coaxial Cable)容易脱落的问题与同轴缆线所增加的成本负担。
根据本发明提出一种天线，设置于电路板上，电路板设置有信号传输单 元及接地单元。天线包括导体支撑部、辐射体(Radiator)及接地部。辐射体用 以操作于第一频带，辐射体包括馈入分支部。馈入分支部耦接至信号传输单 元，以接收馈入信号。接地部经由导体支撑部与辐射体电性连接，接地部包 括槽孔空腔(Slot Cavity)及接地分支部。槽孔空腔自接地部的顶面延伸至接地部的内部。接地分支部耦接至接地单元。其中，辐射体与槽孔空腔之间形成
谐振腔(ResonantCavity),谐振腔的谐振频率操作于第二频带。
本发明还包括一侧4反，为天线的固定机构。侧板与接地部的底部呈垂直
相接，天线可以借由侧板的支撑垂直放置在电路板上，并在自动化生产过程
中使天线连同电路板上的其它元件一起结合固定在电路板上。侧板可是接地
部的底部延伸，亦可以为外4妄。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合
附图，作详细说明如下
图1示出本发明优选实施例的天线的立体图。
图2示出本实施例的天线IO的示意图。
图3示出图2的天线10的电压驻波比波形图。
图4A 4C分别示出图2的天线10操作于通信频带2.40GHz、 2.45GHz 及2.50GHz时的垂直极化场型图。
图5A 5C分别示出图2的天线10 4喿作于通信频带4.90GHz、 5.4GHz 及5.850GHz时的垂直极化场型图。
图6示出图4及图5中频率与增益的关系表。
图7A 7C分别示出图2的天线10操作于通信频带2.40GHz、 2.45GHz 及2.50GHz时的水平极化场型图。
图8A 8C分别示出图2的天线10操作于通信频带4.90GHz、 5.4GHz 及5.850GHz时的水平极化场型图。
图9示出图7及图8中频率与增益的关系表。
图IO示出图1的天线IO的另一立体图。
主要元件符号说明
100: PCB
200:信号传输单元
300a、 300b:接地单元
10:天线
12:辐射体
12a:々贵入分支部12b、 12c:凸出部 14:接地部 14a:空腔 14b:接地分支部 16:导体支撑部 18:谐振腔 uf: 顶面 sl s2:长形开槽 nl、 n2:凹口 20:侧板
具体实施例方式
本发明实施例提出一种平面倒F形天线(Planar Inverse-F Antenna, PIFA)，其可经由印刷电路板(Printed Circuit Board, PCB)上的电鴻4妄收馈入 信号与接地信号。
请参照图1，其示出本发明优选实施例的天线的立体图。天线IO设置于 PCB 100上，PCB 100上包括信号传输单元200、接地单元300a及300b,用 以分别提供馈入信号及接地信号至天线10。
请参照图2，其示出本实施例的天线10的示意图。天线10例如应用在 经由电机暨电子工程师学会(The Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)制订的通信协定802.11 a/b/g/n进行信息传输的电子装置， 天线10支持通信频带2.4GHz至2.5GHz及通信频带4.9GHz至5.85GHz的 信息传输。
天线10包括辐射体(Radiator)12、接地部14及导体支撑部16。天线10 例如为PIFA,其中辐射体12、接地部14及导体支撑部16均位于同一个导 体平面上。此导体平面的厚度介于0.4微米(millimeter， mm)至0.8mm之间。
辐射体12被调整来操作于第一通信频带，其中辐射体12的长度接近第 一通信频带的中心频率的四分之一波长。辐射体12包括馈入分支部12a,其 自辐射体12向下延伸至PCB 100的另一侧面，PCB 100相对应辐射体12向 下延伸的部份可以设有一穿孔；馈入分支部12a可以具有一勾状结构，且此 勾状结构延伸至PCB 100的另一侧面。馈入分支部12a电性连接至信号传输单元200,以接收馈入信号。馈入分支部12a中连接至信号传输单元200的 连接点实质上为天线10中的信号馈入点。
接地部14经由导体支撑部16与辐射体12连接，接地部14包括空腔 (Cavity)14a及接地分支部14b,接地分支部14b自接地部14向下延伸至PCB 100的另一侧面，PCB 100相对接地部14向下延伸的部份可以设有一穿孑L 4妄地分支部14b可以具有一勾状结构，且此勾状结构延伸至PCB 100的另一 侧面。接地分支部14b电性连接至接地单元300b，以接收接地信号。接地分 支部14b中连接至接地单元300b的连接点实质上为天线10中的信号接地点。
空腔14a自接地部14的顶面uf延伸至接地部14的内部，空腔14a例如 具有L形结构。辐射体12、导体支撑部16与接地部14的空腔14a相邻的 部份共同形成谐振腔(Resonant Cavity) 18 ，谐振腔18操作于第二频带。第二 频带例如高于第一频带。
空腔14a包括长形开槽(Slot)sl，长形开槽sl与顶面uf互为平行地设置。 长形开槽sl具有封闭端及开口端，开口方向与顶面uf平行。
辐射体12包括凹口 nl,凹口 nl的开口方向质上与辐射体12相互垂直。 凹口 nl与谐振腔18相互连通。辐射体12、导体支撑部16及接地部14定义 出凹口 n2，凹口 n2的开口方向与凹口 nl的开口方向实质上相互垂直，且凹 口 n2与谐振腔18相互连通。辐射体12还包括凸出部12b，凸出部12b实质 上与馈入分支部12a相邻设置，在本实施例中例如是平行设置。
长形开槽sl、凹口nl、 n2及凸出部12b的长度与宽度相关于谐振腔18 中的电流5^径长度及谐振腔18的阻抗，以作为其阻抗的调整与匹配。在本 实施例中，长形开槽sl、凹口nl、 n2及凸出部12b均具有特定的长度与宽 度，使得当谐振腔18操作于第二频带时，谐振腔18与信号传输单元200实 质上为阻抗匹配。
辐射体12还包括凸出部12c，凸出部12c与导体支撑部16连接，凸出 部12c实质上与辐射体12平行"&置。凸出部12c、导体支撑部16及接地部 14还定义出长形开槽s2。长形开槽s2具有封闭端及开口端，长形开槽s2的 开口方向与辐射体12平行。
长形开槽s2及凸出部12c的长度与宽度相关于辐射体12中的电流路径 长度及辐射体12的阻抗，以作为其阻抗的调整与匹配。在本实施例中，长 形开槽s2及凸出部12c均具有特定的长度与宽度，使得当辐射体12操作于第一频带时，辐射体12与传输单元200实质上为阻抗匹配。
请参照图3,其示出图2的天线10的驻波比波形图。根据电压驻波比 (Voltage Standing Wave Ratio, VSWR)等于2的频宽参考线LI可知，本实施 例的第一频带实质上介于2.1GHz至2.7GHz;第二频带实质上介于4.2GHz 至超过6GHz。其中，第二频带高于第一频带，第一频带实质上包括通信协 定802.11 a/b/g/n中定义的低频通信频带2.4GHz至2.5GHz，第二频带实质上 包括通信协定802.11 a/b/g/n中定义的高频通信频带4.9GHz 5.85GHz。在频 率等于2.4GHz、 2.5GHz、 4.9GHz及5.85GHz的实际VSWR数值(在图3中 分别以测量点1 4表示)分别为1.5641、 1.8521、 1.2693及1.6168。如此，本 实施例的天线10可有效地支持通信协定802.11 a/b/g/n的信息传输。
天线10的增益垂直极化场型图如图4A 4C及图5A 5C所示，其频率 与增益的关系表如图6所示。图4A 4C分别示出图2的天线IO操作于通信 频带2.40GHz、 2.45GHz及2.50GHz时的垂直极化场型图，图5A 5C分别 示出图2的天线10操作于通信频带4.90GHz、 5.40GHz及5.85GHz时的垂 直场型图；图6示出图4A 4B及图5A 5B中频率与增益的关系表。
天线10的增益水平极化场型图如图7A 7C及图8A 8C所示，其频率 与增益的关系表如图9所示。图7A 7C分别示出乃图2的天线IO操作于通 信频带2.40GHz、 2.45GHz及2.50GHz时的水平极化场型图，图8A 8C分 别示出图2的天线10操作于通信频带4.90GHz、 5.40GHz及5.85GHz时的 水平极化场型图；图9示出图7A 7B及图8A 8B中频率与增益的关系表。
本实施例的天线10还例如具有固定机构，用以将天线10固定于PCB 100 之上。在本实施例中，固定机构例如为侧板20,如图10所示。其自天线IO 的接地部14的底部延伸，侧板20与天线10间的夹角例如等于90度。侧板 20与PCB 100互为平行，以将天线10垂直地固定在PCB 100上，并避免天 线IO相对于PCB IOO产生方向A的转动。
在本实施例中虽仅以固定机构为侧板20的情形为例作说明，然而，设 计于天线10中的固定机构并不局限于为侧板20,而更可为其他可达到实质 上相近的固定效果的固定机构。
在本实施例中虽仅以长形开槽sl与顶面uf互为平行设置的情形为例作 说明，然而，长形开槽sl的方向并不局限于为与顶面uf平行，而更可为其 他形式。凹口 nl与n2的开口方向不局限于为相互垂直，而可i殳计为其他形式。
本实施例公开的天线具有馈入分支部及接地分支部，其分别自天线本身
的辐射体与接地部延伸至PCB上的信号传输单元与接地单元，并用以接收 馈入信号与接地信号。如此，相较于传统PIFA，本实施例的天线可不用经 由焊接的同轴缆线(Coaxial Cable)来进行信号的馈入，并可避免同轴缆线容 易脱落的问题与额外增加成本负担。馈入分支部及接地分支部在自动化生产 过程中，可以与电路板上的其它元件一起被使焊接而使得天线固定在电路板 上，不须额外增加生产的步骤。
另外，相较于传统PIFA,本实施例的天线更具有可轻易地站立于PCB 上的优点。
综上所述，虽然本发明已以一优选实施例^^开如上，然其并非用以限定 本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和 范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求 书所界定者为准。
权利要求
1. 一种天线，设置于一电路板上，该电路板设置有一信号传输单元及一接地单元，该天线包括一导体支撑部；一辐射体，用以操作于一第一频带，该辐射体包括一馈入分支部，耦接至该信号传输单元，以接收一馈入信号；以及一接地部，经由该导体支撑部与该辐射体电性连接，该接地部包括一槽孔空腔，该空腔自该接地部的一顶面延伸至该接地部的内部；及一接地分支部，耦接至该接地单元；其中，该辐射体与该空腔形成一谐振腔，该谐振腔操作于一第二频带。
2. 根据权利要求1所述的天线，其中该空腔包括一第一长形开槽，该第 一长形开槽具有一第一封闭端及一第一开口端，该第一长形开槽的开口方向 与该顶面平行，该第一长形开槽的长度与宽度相关于该第二频带的频率高 低。
3. 根据权利要求1所述的天线，其中该辐射体包括一第一凹口，该第一凹口的开口方向实质上与该辐射体相互垂直，该第 一凹口与该谐振腔相互连通，该第一凹口的大小相关于第二频带的频率高低。
4. 根据权利要求1所述的天线，其中该辐射体、该导体支撑部及该接地 部定义出一第二凹口，该第二凹口的开口方向与该底面实质上相互平行，该 第二凹口与该谐振腔相互连通，该第二开口的大小相关于第二频带的频率高低。
5. 根据权利要求1所述的天线，其中该辐射体还包括 一第一凸出部，实质上与该馈入分支部相邻设置，该第一凸出部的长度与宽度相关于该第二频带的高低。
6. 根据权利要求1所述的天线，其中该辐射体还包括 一第二凸出部，与该导体支撑部连接，该第二凸出部的长度与宽度相关于该第一频带的高低。
7. 根据权利要求6所述的天线，其中该第二凸出部、该导体支撑部及该接地部还定义出一第二长形开槽，该第二长形开槽具有一第二封闭端及一第 二开口端，该第二长形开槽的开口方向与该辐射体本体平行，该第二长形开 槽的长度与宽度相关于该第一频带的高低。
8. 根据权利要求1所述的天线，其中该馈入分支部与该接地分支部向下 延伸至该电路板的另一侧面，用以使该天线耦接于该电路板上。
9. 根据权利要求1所述的天线，其中该接地部更具有一固定机构，用以 使该天线垂直地固定于该电路板上。
10. 根据权利要求1所述的天线，其中该辐射体、该导体支撑部及该接 地部形成于同一个平面结构。
11. 根据权利要求1所述的天线，其中该天线为一平面倒F形天线。
全文摘要
一种天线，设置于电路板上，电路板设置有信号传输单元及接地单元。天线包括导体支撑部、辐射体(Radiator)及接地部。辐射体用以操作于第一频带，辐射体包括馈入分支部。馈入分支部耦接至信号传输单元，以接收馈入信号。接地部经由导体支撑部与辐射体电性连接，接地部包括槽孔空腔(SlotCavity)及接地分支部。槽孔空腔自接地部的顶面延伸至接地部的内部。接地分支部耦接至接地单元。其中，辐射体与槽孔空腔之间形成谐振腔(Resonant Cavity)，谐振腔的谐振频率操作于第二频带。
文档编号H01Q1/22GK101471489SQ20071030556
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者李长荣, 郑平熙, 黄智勇 申请人:智易科技股份有限公司