专利名称：平板天线及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种接收卫星信号的平板天线，特别是涉及一种制作程序较为简便的平板 天线及其制造方法。
背景技术：
目前市面上常见的用于接收卫星信号(频率约为2.32~2.3325 GHz)的平板天线结构 是以特氟隆(Teflon)基板为介质层，并在特氟隆基板两面分别贴覆一铜箔以作为辐射层 及接地层，另外在板体中央形成一贯孔，贯孔的壁面被覆有一铜层，以使辐射层及接地层 电连接。
如图1所示，含有特氟隆基板的平板天线的制作流程的步骤包含步骤901，清洗特 氟隆基板表面，并以化学药剂腐蚀其表面使之活性化；步骤902，在特氟隆基板两表面被 覆热熔性胶膜；步骤903，在热熔性胶膜上覆盖铜箔，并在铜箔上加压加热，使胶膜融化 而将铜箔与特氟隆基板黏合，形成一三层板；步骤904，再以冲孔制程在三层板上形成一 贯孔；步骤905，由于特氟隆基板含有纤维材质，形成贯孔时会产生毛边且贯孔周缘的壁 面不平整，故需再以化学腐蚀方式使贯孔周缘的壁面平坦化；步骤906，接着以电镀方式 在贯孔周缘的壁面镀制铜层，使贯孔壁面的铜层与两铜箔相连接；最后以冲压制程形成平 板天线的外形，完成平板天线的制作。
前述制程中，因为特氟隆基板表面不易处理，需要使用化学蚀刻，不仅使制程较为繁 复，也产生化学废液。此外，特氟隆基板的材料成本昂贵，也不易回收处理，在特氟隆基 板的冲切制程中，即产生许多不可回收的废料。
因此，目前利用特氟隆基板制作平板天线，除了制程繁复且生产成本昂贵之外，还产 生许多影响环境的废料，不符合环保需求。 ，
发明内容
因此，本发明的目的，即在于提供一种成本较为低廉的平板天线。
于是，本发明的平板天线，包含 一介质层、 一辐射金属层及一接地金属层。该介质 层由绝缘材料制成，具有一上表面、 一下表面及一贯孔。该辐射金属层被覆于该介质层的 上表面，具有一第一片体、 一与该贯孔对应的第一穿孔，以及一由该第一片体的第一穿孔
5周缘往该贯孔内延伸的第一凸伸部。该接地金属层被覆于该介质层的下表面，具有一第二 片体、 一与该贯孔对应的第二穿孔，以及一由该第二片体的第二穿孔周缘往该贯孔内延伸 的第二凸伸部，且该第一凸伸部与该第二凸伸部在该贯孔内相接触，使该辐射金属层与该 接地金属层形成电连接。
本发明的另一目的，在于提供一种制程简便、成本低廉且对环境友善的平板天线的制 造方法。
依据本发明的一实施方式，本发明的平板天线的制造方法的步骤包含
在一金属板冲压形成一具有预定形状的第一片体，同时在该第一片体形成有一第一穿 孔，以及一由该第一穿孔周缘处弯折凸伸的第一凸伸部，以形成一辐射金属层；
在一金属板冲压形成一具有预定形状的第二片体，同时在该第二片体形成有一第二穿 孔，及一由该第二穿孔周缘处弯折凸伸的第二凸伸部，以形成一接地金属层；
将该辐射金属层及该接地金属层置入一模具内，并使该第一凸伸部与该第二凸伸部相 嵌合；以及
将绝缘材料注入于该模具内，以形成一夹置于该辐射金属层与该接地金属层间的介质层。
依据本发明的另一实施方式，本发明的平板天线的制造方法的步骤包含
在一金属板冲压形成一具有预定形状的第一片体，同时在该第一片体形成有一第一穿 孔，以及一由该第一穿孔周缘处弯折凸伸的第一凸伸部，以形成一辐射金属层；
在一金属板冲压形成一具有预定形状的第二片体，同时在该第二片体形成有一第二穿 孔，以及一由该第二穿孔周缘处弯折凸伸的第二凸伸部，以形成一接地金属层；
制备一具有一贯孔的介质层；以及
将该辐射金属层与该接地金属层分别接合于该介质层的两相反侧面，并使该第一凸伸 部及该第二凸伸部互相嵌合。
藉由可用模具成形的绝缘材料取代传统的特氟隆基板，并配合该辐射金属层及该接地 金属层形状的设计，本发明的平板天线可以大幅简化制作程序，不仅节省制程时间，也降 低制造成本。而且能够避免因使用特氟隆基板造成环境污染的问题。
图1是一说明一公知的平板天线的制造流程的流程图2是一说明本发明平板天线及其制造方法的第一较佳实施例的实施步骤的流程图； 图3是一说明该第一较佳实施例的一辐射金属层的立体图； 图4是一说明该第一较佳实施例的一接地金属层的立体图5是一说明该第一较佳实施例在模具内使该辐射金属层及接地金属层保持平行的 立体图；图6是一说明该第一较佳实施例制得的平板天线的立体图；图7是一说明该辐射金属层及接地金属层的凸伸部互相嵌合的剖视示意图；图8是一说明该平板天线的形状尺寸的俯视图；图9是一说明该平板天线的Sll散射参数曲线图；图IO是一说明该平板天线的史密斯图；图11是一说明该平板天线的指向性图；图12是一说明该第一较佳实施例的多个突部的立体图；图13是一说明各所述突部的图12的局部放大图；图14是一说明各所述突部埋入介质层中的剖视示意图；图15是一说明本发明平板天线的第二较佳实施例的实施步骤的流程图；图16是一说明该第二较佳实施例的一辐射金属层、 一接地金属层及一介质层，以及它们在黏合前的相对位置关系的立体图；及
图17是一说明该第二较佳实施例制得的平板天线的立体图。
主要组件符号说明-
101.......................步骤
102.......................步骤
103.......................步骤
104.......................步骤
2...........................平板天线
201.......................贯孔
202.......................馈入孔
203.......................平板天线半径
204.......................贯孔半径
205.......................馈入孔直径
206.......................导引槽长度
207.......................导引槽宽度
208.......................馈入孔与天线中心的距离
21.........................辐射金属层
21'........................辐射金属层
211.......................第一片体
212.......................第一穿孔
213.......................第一凸伸部
213，......................第一凸伸部
214.......................第一馈入孔
215.......................导引槽
216.......................第一凹口
217.......................突部
218.......................穿孔
223.......................第二凸伸部
224.......................第二馈入孔
225.......................第二凹口
23.........................介质层
23，........................介质层
41.........................第一定位销
42.........................第二定位销
5...........................平板天线
51.........................辐射金属层
511.......................第一片体
512.......................第一穿孔
513.......................第一凸伸部
514.......................第一馈入孔
515.......................导引槽
52.........................接地金属层
521.......................第二片体
522.......................第二穿孔
523.......................第二凸伸部
524.......................第二馈入孔
53.........................介质层
531.......................贯孔
532.......................馈入孔
601.......................步骤
602.......................步骤22.........................接地金属层 603.......................步骤
221.......................第二片体 604.......................步骤
222.......................第二穿孔 901~907...............步骤
具体实施例方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的两个较佳实 施例的详细说明中，将可以清楚地呈现。
在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的组件是以相同 的编号来表示的。
参阅图2，说明本发明的平板天线及其制造方法的第一较佳实施例的实施流程。其详 细实施步骤说明如下-
参阅图3，步骤101是利用冲压制程在一金属板(图未示)形成一具有预定形状的第 一片体211，在本实施例中，第一片体211的外轮廓大致呈圆形。而且，在第一片体211 的中央处冲压形成有一第一穿孔212，以及一由第一片体211的第一穿孔212周缘处大致 呈直角弯折凸伸的第一凸伸部213。此外，在第一片体211上还形成有一第一馈入孔214、 一由第一片体211的外周缘往中心延伸的导引槽215，以及四个由第一片体211的外周缘 往内縮且沿第一片体211的外周缘间隔分布的第一凹口 216，从而形成一辐射金属层21。
参阅图4，步骤102是利用冲压制程在一金属板(图未示)形成一具有预定形状的第 二片体221，在本实施例中，第二片体221的外轮廓大致呈圆形且其尺寸与第一片体211 相对应。而且，在第二片体221的中央处冲压形成有一第二穿孔222，以及一由第二片体 221的第二穿孔222周缘处大致呈直角弯折凸伸的第二凸伸部223。此外，在第二片体221 上还形成有一第二馈入孔224，以及四个由第二片体221的外周缘往内縮且沿第二片体221 的外周缘间隔分布的第二凹口 225，从而形成一接地金属层22。
参阅图3、图4与图5，步骤103是将辐射金属层21及接地金属层22置入一模具(图 未示)内，使第一片体211与第二片体221互相平行，并利用四个第一定位销41分别通 过各第一凹口 216抵于第二片体221 ，以及四个第二定位销42通过各第二凹口 225抵于第 一片体211，而且第一片体211及第二片体221的外侧面抵靠于模具，使第一片体211与 第二片体221可在模具内保持平行，以避免第一片体211与第二片体221在注入熔融态的 绝缘材料的过程中错位变形。此外，第一凸伸部213的内径相近于第二凸伸部223的外径， 使第一凸伸部213与第二凸伸部223可互相嵌合设置(参阅图7)。而第一馈入孔214与第 二馈入孔224也相对定位。
参阅图5、图6及图7，步骤104是在模具内注入熔融态的绝缘材料，使该绝缘材料填充于辐射金属层21与接地金属层22之间，但是第一凸伸部213与第二凸伸部223共同 形成一未填充区201，且第一馈入孔214与第二馈入孔224串设一插销(图未示)，使该绝 缘材料未能填充于这些区域，从而能在该绝缘材料固化后在这些区域形成穿孔。当该绝缘 材料固化后脱模取出，即可形成一夹置于辐射金属层21与接地金属层22之间的介质层23， 从而制得具有一贯孔201及一馈入孔202的平板天线2。其中，馈入孔202与辐射金属层 21的导引槽215是用以控制平板天线2接收的频段及场形。并且，利用第一凸伸部213 的末端与第二凸伸部223的末端相迭合使辐射金属层21与接地金属层23形成电连接。
适用于制作辐射金属层21及接地金属层22的材料以具有低阻抗性及良好的可焊接性 的金属材料较佳，在本实施例中所用的金属材料是采用依日本工业标准(JISG3303)产制 的马口铁(SPTE)，其厚度为0.2mm。
适用于形成介质层23的绝缘材料以具有可注塑成形性，且具有介电常数(Df，Dielectric constant)小于2.5、介电强度(Dk， Dielectric strength)小于0.001，且热变形温度(HDT， Heat Deflection Temperature)大于IIO'C的性质的塑料材料较佳。在本实施例中，所采用 的绝缘材料为GE公司(General Electric Company)的商品Noryl Resin RF1132 。
为了避免影响天线效能，各第一凹口 216及各第二凹口 225由第一片体211或第二片 体221的外周缘往中心内縮的深度以不大于0.5mm较佳。
如图8所示，本实施例制得的平板天线2的半径203约为23mm，贯孔201的半径204 约为3.25mm，馈入孔202的直径205约为lmm，导引槽215的长度206约为6mm，导引 槽215的宽度207约为2mm，总厚度(图未标号)约为2mm，馈入孔202与平板天线2 的中心的距离208约为7.65mm。以软件仿真预测平板天线2的频带及场形如图9、图10 及图11所示。
参阅图12、图13及图14，冲压形成第一片体21，时，还可以在第一片体21'上接近外 周缘处形成有多个与第一凸伸部213'向同一方向凸伸的突部217。在本实施例中，突部217 呈截头圆锥状，且中央为一穿孔218。在模具内注入熔融态的绝缘材料时，可以使熔融态 的绝缘材料填充在穿孔218处，当绝缘材料固化后，突部217突伸埋入介质层23'中，以 增加第一片体21'与介质层23'的结合力。同理，冲压形成第二片体时亦可形成多个突部， 在此不再详述。
参阅图15，说明本发明的平板天线及其制造方法的第二较佳实施例的实施流程。如步 骤601-604所示，该第二较佳实施例与该第一较佳实施例的差异之处在介质层是与辐射金 属层及接地金属层分开制作完成后再黏合。
参阅图16，步骤601是利用冲压制程在一金属板(图未示)形成一具有预定形状的第 一片体511，在本实施例中，第一片体511的外轮廓大致呈圆形。而且，在第一片体5U
9的中央处冲压形成有一第一穿孔512，以及一由第一片体511的第一穿孔512周缘处大致 呈直角弯折凸伸的第一凸伸部513。此外，在第一片体511上还形成有一第一馈入孔514、 一由第一片体511的外周缘往中心延伸的导引槽515，从而形成一辐射金属层51。
步骤602是利用冲压制程在一金属板(图未示)形成一具有预定形状的第二片体521， 在本实施例中，第二片体521的外轮廓大致呈圆形且其尺寸与第一片体511相对应。而且， 在第二片体521的中央处冲压形成有一第二穿孔522，以及一由第二片体521的第二穿孔 522周缘处大致呈直角弯折凸伸的第二凸伸部523。此外，在第二片体521上还形成有一 第二馈入孔524，从而形成一接地金属层52。
步骤603是在一模具(图未示)中注入熔融态的绝缘材料，使该绝缘材料固化后，形 成一具有预定形状且具有一位于中央处的贯孔531及一馈入孔532的介质层53。
参阅图16及图17所示，步骤604是先在介质层53两面上胶，上胶方式可以为例如 贴覆背胶或点胶等，胶材选择以可在高温环境(例如30(TC以上)中还能保持其介电性质 不变质者较佳。再将辐射金属层51与介质层53相对定位，使第一穿孔512与贯孔531对 齐，以及使第一馈入孔514与馈入孔532对齐后，将第一片体511黏贴于介质层53的上 表面，并且使第一凸伸部513位于贯孔531内。另外，将接地金属层52与介质层53相对 定位，使第二穿孔522与贯孔531对齐，以及使第二馈入孔524与馈入孔532对齐后，将 第二片体521黏贴于介质层53的下表面，并且使第二凸伸部523位于贯孔531内。其中 第一凸伸部513的内径相近于第二凸伸部523的外径，使第一凸伸部513与第二凸伸部523 可互相嵌合，并且藉由第一凸伸部513的末端与第二凸伸部的末端相迭合，使辐射金属层 51与接地金属层52形成电连接。将辐射金属层51、接地金属层52与介质层53黏合后， 即可制得具有一贯孔501及一馈入孔502的平板天线5。
归纳上述，本发明的平板天线的制造方法使用具有注塑成形性的绝缘材料，并配合辐 射金属层与接地金属层结构的特殊设计，使制程简便。与传统使用特氟隆基板的制程相比 较，本发明能大幅简化平板天线的制作程序，而且能降低制造成本，又对环境较为友善， 故确实能达的本发明的目的。
惟以上所述的内容，仅为本发明的较佳实施例而已，应当不能以此限定本发明实施的 范围，即凡是依照本发明权利要求范围及发明说明内容所作的简单的等同变化与修饰，皆 仍属于本发明专利涵盖的范围内。
权利要求
1. 一种平板天线，包括一介质层，由绝缘材料制成，具有一上表面、一下表面及一贯孔；一辐射金属层，设于所述介质层的上表面，具有一第一片体、一与所述贯孔对应的第一穿孔，以及一由所述第一片体的第一穿孔周缘往所述贯孔内延伸的第一凸伸部；以及一接地金属层，设于所述介质层的下表面，具有一第二片体、一与所述贯孔对应的第二穿孔，以及一由所述第二片体的第二穿孔周缘往所述贯孔内延伸的第二凸伸部，并且所述第一凸伸部与所述第二凸伸部在所述贯孔内相接触，使所述辐射金属层与所述接地金属层形成电连接。
2.根据权利要求1所述的平板天线，
3. 根据权利要求1所述的平板天线， 所述接地金属层的馈入孔。
4. 根据权利要求l所述的平板天线， 体的外周缘往中心延伸的导引槽。
5. 根据权利要求l所述的平板天线， 片体往所述介质层延伸埋入的突部。
6. 根据权利要求5所述的平板天线， 所述第一片体的外周缘处。其中，所述第一凸伸部与所述第二凸伸部相接 还包括一贯穿所述辐射金属层、所述介质层及 其中，所述辐射金属层还具有一由所述第一片 其中，所述辐射金属层另具有多个自所述第一 其中，所述辐射金属层的各所述突部位于邻近
7. 根据权利要求1或5所述的平板天线，其中，所述接地金属层还具有多个自所述 第二片体往所述介质层延伸埋入的突部。
8. 根据权利要求7所述的平板天线，其中，所述接地金属层的各所述突部位于邻近 所述第二片体的外周缘处。
9. 一种平板天线的制造方法，所述制造方法的步骤包括在一金属板冲压形成一具有预定形状的第一片体，同时在所述第一片体形成有一第一 穿孔，以及一由所述第一穿孔周缘处弯折凸伸的第一凸伸部，以形成一辐射金属层；在一金属板冲压形成一具有预定形状的第二片体，同时在所述第二片体形成有一第二 穿孔，以及一由所述第二穿孔周缘处弯折凸伸的第二凸伸部，以形成一接地金属层；将所述辐射金属层及所述接地金属层置入一模具内，并使所述第一凸伸部与所述第二 凸伸部相嵌合；以及将绝缘材料注入于所述模具内，以形成一夹置于所述辐射金属层与所述接地金属层间 的介质层。
10. 根据权利要求9所述的平板天线的制造方法，其中，形成所述第一片体同时形成 有多个由所述第一片体的外周缘往内縮且沿所述第一片体的外周缘间隔分布的第一凹口； 而形成所述第二片体同时形成有多个由所述第二片体的外周缘往内縮且沿所述第二片体 的外周缘间隔分布的第二凹口 。
11. 根据权利要求10所述的平板天线的制造方法，其中，将所述辐射金属层及所述 接地金属层置于所述模具内时，使用多个与各所述第一凹口相对应的第一定位销通过各所 述第一凹口处抵于所述第二片体，并且使用多个与各所述第二凹口相对应的第二定位销通 过各所述第二凹口处抵于所述第一片体，使所述第一片体及第二片体保持平行。
12. 根据权利要求ll所述的平板天线的制造方法，其中，各所述第一、第二凹口由 所述第一片体或所述第二片体的外周缘往内縮的深度不大于0.5mm。
13. 根据权利要求9所述的平板天线的制造方法，其中，所述辐射金属层还形成有多 个与所述第一凸伸部向同一方向凸伸的突部。
14. 根据权利要求9或13所述的平板天线的制造方法，其中，所述接地金属层还形 成有多个与所述第二凸伸部同向凸伸的突部。
15. 根据权利要求14所述的平板天线的制造方法，其中，将绝缘材料注入于所述模 具内时，所述多个突部可被所述绝缘材料包覆，而被埋入所述介质层中。
16. 根据权利要求9所述的平板天线的制造方法，其中，将绝缘材料注入于所述模具 内时，所述第一凸伸部与所述第二凸伸部共同形成一未填充区。
17. 根据权利要求9所述的平板天线的制造方法，其中，形成所述第一片体同时形成 有一第一馈入孔；形成所述第二片体同时形成有一第二馈入孔；并且在形成所述介质层时 对应形成一馈入孔，使所述第一馈入孔与所述第二馈入孔相连通。
18. 根据权利要求9所述的平板天线的制造方法，其中，形成所述第一片体同时形成 有一由所述第一片体的外周缘往中心延伸的导引槽。
19. 一种平板天线的制造方法，所述制造方法的步骤包括-在一金属板冲压形成一具有预定形状的第一片体，同时在所述第一片体形成有一第一 穿孔，以及一由所述第一穿孔周缘处弯折凸伸的第一凸伸部，以形成一辐射金属层；在一金属板冲压形成一具有预定形状的第二片体，同时在所述第二片体形成有一第二穿孔，以及一由所述第二穿孔周缘处弯折凸伸的第二凸伸部，以形成一接地金属层； 制备一具有一贯孔的介质层；以及将所述辐射金属层与所述接地金属层分别接合于所述介质层的两相反侧面，并使所述 第一凸伸部及所述第二凸伸部互相嵌合。
20. 根据权利要求19所述的平板天线的制造方法，其中，形成所述第一片体同时形 成有一第一馈入孔；形成所述第二片体同时形成有一第二馈入孔；所述介质层还形成有一 馈入孔；将所述辐射金属层与所述接地金属层接合于所述介质层时，先使所述第一馈入孔 与所述第二馈入孔分别与所述介质层的馈入孔对位后再接合。
21. 根据权利要求19所述的平板天线的制造方法，其中，形成所述第一片体同时形 成有一由所述第一片体的外周缘往中心延伸的导引槽。
全文摘要
一种平板天线，包含一介质层、一辐射金属层及一接地金属层。该介质层由绝缘材料制成，具有一上表面、一下表面及一贯孔。该辐射金属层被覆于该介质层的上表面，具有一第一片体、一与该贯孔对应的第一穿孔，以及一由该第一片体的第一穿孔周缘往该贯孔内延伸的第一凸伸部。该接地金属层被覆于该介质层的下表面，具有一第二片体、一与该贯孔对应的第二穿孔，以及一由该第二片体的第二穿孔周缘往该贯孔内延伸的第二凸伸部，并且该第一凸伸部与该第二凸伸部在该贯孔内相接触，使该辐射金属层与该接地金属层形成电连接。
文档编号H01Q1/38GK101483271SQ20081000096
公开日2009年7月15日 申请日期2008年1月10日 优先权日2008年1月10日
发明者张继中, 徐杰圣, 陈世宏, 黄章修 申请人:启碁科技股份有限公司