专利名称：微带天线的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种微带天线，特别是一种以电容耦合方式连接的微带 天线。
背景技术：
随着无线通讯科技的发展，各式的通讯产品与技术也不断的推陈出新。随 着技术的进步，使得产品的体积也倾向轻薄短小。同样的在通讯产品中用来接 受或发射信号的天线，其体积大小也就攸关着产品是否能达到轻薄短小。各项技术中，微带天线(microstrip antenna)的技术已经成为天线领域中发展最快 速的一门。微带天线具有体积小、重量轻、可结合其它组件与电路等优点。一般常见的微带天线设计，功率被耦合进入天线辐射单元的方式可概略分 为直接馈入与间接馈入两种。典型的直接馈入使用同轴线或信号传输线连接金 属线路与辐射单元，因此天线的基本特性与馈入点的位置有很大的关是。而间 接馈入的方式，在不破坏天线辐射组件结构的前提下，能够提供较大空间以结 合馈入网络与相关微波电路。现有的微带天线若需较高的增益(gain)，须以数组(array)方式设计，而 天线数组间需以走线相互连接。但碍于尺寸、天线组件(antenna element)个 数因素，天线组件彼此无法以并联方式连接。请参照图1，图1是为现有的微 带天线示意图。微带天线10包含有基板1、金属线路2、信号馈入部3、多个 第一辐射单元4与多个第二辐射单元5。金属线路2形成于基板1上，且信号 馈入部3位于金属线路2上。多个第一辐射单元4连接于金属线路2，而多个 第二辐射单元5则串接于第一辐射单元4。当信号经由信号馈入部3馈入时， 经由金属线路2将信号传递至多个第一辐射单元4，在经由多个第一辐射单元 4传递至多个第二辐射单元5。现有的微带天线10为了在基板1上结合尽量多 个辐射单元，以增强微带天线的增益，因此在布线时将第二辐射单元5串接于 第一辐射单元4后，但是这样会造成信号再传递时，会先经由第一辐射单元4才会传递至第二辐射单元5，使得第二辐射单元5的能量因为经由第一辐射单元4的消耗而相较第一辐射单元4少，而使微带天线10有阻抗频宽不足且场形频宽不足的问题。 实用新型内容鉴于以上的问题，本实用新型提供一种能改善现有的阻抗频宽不足且场形 频宽不足的微带天线。根据本实用新型所揭露的微带天线，其包含有基板、第一线路与多个辐射 部。基板具有第一表面。第一线路位于第一表面上，且第一线路上具有信号馈 入部以馈入一信号。多个辐射部位于第一表面上，且多个辐射部之间是相互平 行。其中，每一辐射部包含有第二线路、多个第一辐射单元与至少一第二辐射单元。第二线路位于基板的第一表面上，且第二线路垂直于第一线路的延伸方 向，并以直接馈入方式和电容耦合方式其中之一种方式连接第一线路。多个第 一辐射单元是朝向同一方向且以电容耦合方式连接于第二线路。至少一第二辐 射单元与该第一辐射单元朝向同一方向，且以直接馈入方式连接于第二线路。其中，各该第一辐射单元和各该第二辐射单元中至少其中之一上形成有槽 孔。槽孔用以抑制微带天线辐射场型的交叉极化。根据本实用新型所揭露的微带天线，其中基板更具有第二表面，第二表面 是相对于第一表面。微带天线更包括有底座与信号线。底座包含有底板与侧壁。 底板位于基板的第二表面的一侧，并以螺柱支撑形成一空气高度，以提升天线 效率。底板为第一表面微带天线的相对接地面。侧壁是设置于底板的表面上， 且与底板形成一夹角。侧壁是用以抑制微带天线辐射场型的旁瓣及前后比。于 此，底板的表面可平行于基板的第二表面。根据本实用新型所揭露的微带天线透过在微带天线上相对于信号馈入部较近的线路与辐射单元以电容耦合(capacitance coupling)的方式馈入，其耦 合强度依设计而有所不同；较远的线路与辐射单元则以直接馈入方式连接。使 得每个辐射单元能得到较接近的功率分配，达到理想的天线场形，且因为走线 长度大幅减少，亦能增进天线效率(antenna efficiency)。有关本实用新型的特征与实作，兹配合图示作最佳实施例详细说明如下。
图1是为现有的微带天线示意图； 图2是为本实用新型第一实施例的示意图； 图3是为本实用新型第二实施例的示意图； 图4是为本实用新型第三实施例的爆炸图； 图5是为本实用新型第三实施例的示意图；图6A是以频率3. 3GHz利用本实用新型第一实施例的微带天线测试所得的 垂直主极化量测图形；图6B是以频率3. 4GHz利用本实用新型第一实施例的微带天线测试所得的 垂直主极化量测图形；图6C是以频率3. 5GHz利用本实用新型第一实施例的微带天线测试所得的 垂直主极化量测图形；图6D是以频率3. 6GHz利用本实用新型第一实施例的微带天线测试所得的 垂直主极化量测图形；图6E是以频率3. 7GHz利用本实用新型第一实施例的微带天线测试所得的 垂直主极化量测图形；图6F是以频率3. 8GHz利用本实用新型第一实施例的微带天线测试所得的 垂直主极化量测图形；图7A是以频率3. 3GHz利用本实用新型第二实施例的微带天线测试所得的 垂直主极化量测图形；图7B是以频率3. 4GHz利用本实用新型第二实施例的微带天线测试所得的 垂直主极化量测图形；图7C是以频率3. 5GHz利用本实用新型第二实施例的微带天线测试所得的 垂直主极化量测图形；图7D是以频率3. 6GHz利用本实用新型第二实施例的微带天线测试所得的 垂直主极化量测图形；图7E是以频率3. 7GHz利用本实用新型第二实施例的微带天线测试所得的 垂直主极化量测图形；图7F是以频率3. 8GHz利用本实用新型第二实施例的微带天线测试所得的 垂直主极化量测图形；图8A是以频率3. 3GHz~3. 7GHz利用本实用新型第一实施例的微带天线测试所得的垂直面最大增益与水平面最大增益表；图8B是以频率3. 3GHz~3. 7GHz利用本实用新型第二实施例的微带天线测 试所得的垂直面最大增益与水平面最大增益表。 其中，附图标记1.................基板2.................金属线路3.................信号馈入部4.................第一辐射单元5.................第二辐射单元10................微带天线21................基板21a...............第一表面21b...............第二表面22................第一线路23................信号馈入部24................辐射部25................第二线路26................第一辐射单元27................第二辐射单元28................槽孔29................底座29a...............底板29b...............侧壁30................信号线30a...............芯线30b...............绝缘层30c...............接地层100...............微带天线具体实施方式
有关本实用新型的特征与实作，兹配合图式详细说明如下。请参照图2，图2是为本实用新型第一实施例的示意图。于此实施例中， 微带天线100包含有基板21、第一线路22、信号馈入部23与多个辐射部24。基板21具有第一表面21a与第二表面21b。第一线路22是形成于第一表 面21a上。信号馈入部23位于第一线路22上，用以馈入或馈出信号。多个辐 射部24位于第一表面21a上，且多个辐射部24之间是相互平行。其中每一辐 射部24包含有第二线路25、多个第一辐射单元26与至少一第二辐射单元27。第二线路25位于第一表面21a上，且垂直于第一线路22的延伸方向。第 二线路25是以直接馈入方式和电容耦合方式其中之一种方式连接于第一线路 22。多个第一辐射单元26朝向同一方向且以电容耦合方式连接于第二线路25。 于同一辐射部24中的第一辐射单元26是以第一线路22为对称轴而相互对称。 至少一第二辐射单元27是与第一辐射单元26朝向同一方向且以直接馈入方式 连接于第二线路25。其中，微带天线100上的数组皆朝同一方向。多个第二 线路25中的任意两个以一条虚拟的对称轴1而相互对称，该对称轴1是以第 一线路22上的信号馈入部23来垂直第一线路22并平行于多个第二线路25。 第一辐射单元26的形状可以圆形、椭圆形、多边形(例如六角形、菱形、 矩形等)或其类似形状(例如类圆形、类椭圆形、类六角形、类菱形、类矩 形等)等各种几何形状。第二辐射单元27的形状可以是圆形、椭圆形、多边形(例如六角形、菱形、矩形等)或其类似形状(例如类圆形、类椭圆形、类六角形、类菱形、类矩形等)等各种几何形状。其中，多个辐射部24的第二线路25中与信号馈入部23之间距离较近的 是以电容耦合方式连接于第一线路22，多个辐射部24的第二线路25中与信 号馈入部23之间距离较远的是以直接馈入方式连接于第一线路22。每一辐射 部24中的第一辐射单元26与信号馈入部23的距离相较于同一辐射部24中的 第二辐射单元27与信号馈入部23的距离较近。于此实施例中，第一辐射单元26和第二辐射单元27的形状是为一类六角 形。其中，第一辐射单元26和第二辐射单元27分别具有位置相对的第一顶角 及第二顶角，第一顶角是连接于第二线路25上，第二顶角则形成有一槽孔28。 槽孔28的形状是为一端连接于该第二顶角，另一端往第一辐射单元26或第二辐射单元27中心延伸的类矩形。此槽孔28可用以抑制微带天线100辐射场型 的交叉极化。根据本实用新型所揭露的微带天线100，透过在微带天线100上 相对于第一线路22上的信号馈入部23较近的第二线路25与第一辐射单元26 以电容耦合的方式馈入；较远的第二线路25与第二辐射单元27则以直接馈入 方式连接。使得第一辐射单元26和第二辐射单元27能得到较接近的功率分配， 达到理想的天线场形，且因为走线长度大幅减少，亦能增进天线效率。请参照图3，图3是为本实用新型第二实施例的示意图。本实施例与第一 实施例的特征大致上相同。在此实施例中，以直接馈入方式连接第一线路22 的第二线路25的第一辐射单元26与第二辐射单元27是与以电容耦合方式连 接于第一线路22的第二线路25的第一辐射单元26和第二辐射单元27是朝向 相反方向。于此实施例中，将以直接馈入方式连接于第一线路22的辐射部24与以电 容耦合方式连接于第一线路22的辐射部朝向相反方向，亦即使微带天线100 上的部分数组颠倒摆放，并利用走线相位(Phase)差180度，使得辐射单元之 间能得到最大的组件间距(element spacing),进而提升天线增益，亦因为相 差180度，使得垂直方向能具有更多的对称性，且E平面的主波瓣(main beam) 能有更好的场形频宽。请参照图4和图5。图4是为本实用新型第三实施例的爆炸图。图5是为 本实用新型第三实施例的示意图。本实施例与第二实施例的特征大致上相同。 于此实施例中，其中基板21更具有第二表面21b，第二表面21b是相对于第 一表面21a。微带天线100更包含有底座29与信号线30。底座29位于基板 21的第二表面21b的一侧，并以螺柱垫高一空气高度。底座29可为金属材料 制成，以当作微带天线100的接地组件。信号线30用以传递信号。底座29可包含底板29a与侧壁29b。底板29a位于基板21的第二表面21b的一侧，即相对于基板21的第一表 面21a的另一侧面。于此，底板29a的表面可平行于基板的第二表面21b。侧壁29b是设置于底板29a的表面上，且与底板29a形成小于180度的一 夹角。此夹角较佳约为90度。换言之，侧壁29b是由底板29a向上延伸，即 由底板29a的表面向基板21的第二表面21b延伸。其中，侧壁29b可设置于 底板29a的边缘，亦可于底板29a的表面上，且侧壁2%会与底板29a形成一夹角。于此，侧壁2%与底板29a可为一体成型的设计，亦可为分开的两组件 (即个别的侧壁29b与底板29a)，此个别的侧壁29b与底板29a透过任意的 连结手段致使侧壁29b以一夹角固定于底板29a的表面上。于此实施例中，利用底板29a反射辐射部24朝第二表面21b的方向所辐 射出的信号，即将微带天线100的背向辐射反射集中在前向辐射的方向，以提 高前后比。同时，侧壁29b具有能抑制微带天线100的辐射场型的旁瓣的作用。信号线30包含芯线30a、绝缘层30b和接地层30c。芯线30a电性连接于 信号馈入部23，以藉由芯线30a传递信号，即将信号输出/输入信号馈入部23。 绝缘层30b包覆于芯线30a上，接地层30c包覆绝缘层30b，以藉由绝缘层30b 电性隔离芯线30a和接地层30c。接地层30c电性连接于底座29，藉以作为此 微带天线100的信号接地。参照图6A、图6B、图6C、图6D、图6E和图6F。图6A是以频率3. 3GHz 利用本实用新型第 一 实施例的微带天线测试所得的垂直面主极化 (co-polarization)量测图形。图6B是以频率3. 4GHz利用本实用新型第一实 施例的微带天线测试所得的垂直面主极化量测图形。图6C是以频率3.5GHz 利用本实用新型第一实施例的微带天线测试所得的垂直面主极化量测图形。图 6D是以频率3. 6GHz利用本实用新型第一实施例的微带天线测试所得的垂直面 主极化量测图形。图6E是以频率3. 7GHz利用本实用新型第一实施例的微带天 线测试所得的垂直面主极化量测图形。图6F是以频率3. 8GHz利用本实用新型 第一实施例的微带天线测试所得的垂直面主极化量测图形。可以看出利用本实 用新型第一实施例的微带天线在频率3. 3GHz至3. 8GHz时，其垂直面主极化增 益会符合欧洲电信标准机构ETSI (European Telecommunication Standards Institute)所定义出的TS2标准。参照图7A、图7B、图7C、图7D、图7E和图7F。图7A是以频率3. 3GHz利用本实用新型第二实施例的微带天线测试所得的垂直面主极化 (co-polarization)量测图形。图7B是以频率3. 4GHz利用本实用新型第二实 施例的微带天线测试所得的垂直面主极化量测图形。图7C是以频率3.5GHz 利用本实用新型第二实施例的微带天线测试所得的垂直面主极化量测图形。图 7D是以频率3. 6GHz利用本实用新型第二实施例的微带天线测试所得的垂直面 主极化量测图形。图7E是以频率3. 7GHz利用本实用新型第二实施例的微带天线测试所得的垂直面主极化量测图形。图7F是以频率3. 8GHz利用本实用新型第二实施例的微带天线测试所得的垂直面主极化量测图形。相较本实用新型第一实施例的微带天线，可以看出利用本实用新型第二实施例的微带天线在频率3. 3GHz至3. 8GHz时，其垂直面主极化增益则能够明显 降低至符合ETSI所定义的TS2标准。参照图8A、图8B。图8A是以频率3. 3GHz 3. 7GHz利用本实用新型第一实 施例的微带天线测试所得的垂直面最大增益与水平面最大增益表。图8B是以 频率3. 3GHz 3. 7GHz利用本实用新型第二实施例的微带天线测试所得的垂直 极化最大增益与水平极化最大增益表。当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其 实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改 变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保 护范围。
权利要求1.一种微带天线，其特征在于，包含一基板，具有一第一表面；一第一线路，位于该第一表面上，该第一线路具有一信号馈入部，以馈入一信号；多个辐射部，位于该第一表面上且多个该辐射部之间相互平行，每一该辐射部包含一第二线路，位于该第一表面上，垂直于该第一线路的延伸方向并以直接馈入方式和电容耦合方式其中之一种方式连接该第一线路；多个第一辐射单元，朝向同一方向且以电容耦合方式连接于该第二线路；至少一第二辐射单元，与该第一辐射单元朝向同一方向且以直接馈入方式连接于该第二线路。
2. 根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，其中该辐射部的该第二线路中与该信号馈入部之间距离较近的该第二线路是以电容耦合方式连接于 该第一线路，该辐射部的该第二线路中与该信号馈入部之间距离较远的该第二 线路是以直接馈入方式连接于该第一线路。
3. 根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，其中于各该辐射部中， 该第一辐射单元与该信号馈入部的距离相较于该第二辐射单元与该信号馈入 部的距离较近。
4. 根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，其中各该第一辐射单元 上形成有一槽孔，该槽孔用以抑制该微带天线辐射场型的交叉极化。
5. 根据权利要求4所述的微带天线，其特征在于，其中该槽孔是位于该第一辐射单元连接该第二线路的相对另一端。
6. 根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，其中各该第二辐射单元 上形成有一槽孔，且该槽孔用以抑制该微带天线辐射场型的交叉极化。
7. 根据权利要求6所述的微带天线，其特征在于，其中该槽孔是位于第一 辐射单元连接该第二线路的相对另一端。
8. 根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，其中以该直接馈入方式连接该第一线路的该第二线路的该第一辐射单元是与以该电容耦合方式连接 于该第一线路的该第二线路的该第一辐射单元是朝向同一方向。
9. 根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，其中以该直接馈入方式 连接该第一线路的该第二线路的该第一辐射单元是与以该电容耦合方式连接 于该第一线路的该第二线路的该第一辐射单元是朝向相反方向。
10. 根据权利要求l所述的微带天线，其特征在于，其中该基板更具有一 第二表面，相对于该第一表面；以及该微带天线更包含一底座，位于该基板的 该第二表面的一侧，该底座用以当作接地组件。
11. 根据权利要求10所述的微带天线，其特征在于，其中该底座包含 一底板，位于该基板的该第二表面的一侧，以反射该辐射部朝该第二表面的方向所辐射出的信号；一侧壁，设置于该底板的一表面上且与该底板形成一夹角，以抑制该微带 天线辐射场型的旁瓣。
12. 根据权利要求11所述的微带天线，其特征在于，其中该底板的该表 面平行于该基板的该第二表面。
13. 根据权利要求10所述的微带天线，其特征在于，更包含一信号线，该信号线包含-一芯线，电性连接该信号馈入部，以传递该信号； 一绝缘层，包覆该芯线；一接地层，包覆该绝缘层，电性连接于该底座以当作信号接地。
14. 根据权利要求l所述的微带天线，其特征在于，其中该第一辐射单元 的形状是为圆形、椭圆形、多边形和其类似形状中至少一种。
15. 根据权利要求l所述的微带天线，其特征在于，其中该第二辐射单元 的形状是为圆形、椭圆形、多边形和其类似形状中至少一种。
16. 根据权利要求l所述的微带天线，其特征在于，其中于同一该辐射部 中的该第一辐射单元是以该第一线路为对称轴而相互对称。
17. 根据权利要求l所述的微带天线，其特征在于，其中该第二线路中的 两个以通过该信号馈入部且平行该第二线路的延伸方向的一对称轴而相互对 称。
专利摘要一种微带天线，包含基板、第一线路与多个辐射部。第一线路位于基板的第一表面上且具有信号馈入部。多个辐射部位于第一表面且相互平行。辐射部包含第二线路、多个第一辐射单元与至少一第二辐射单元。第二线路位于第一表面且垂直于第一线路延伸方向。第一辐射单元与第二辐射单元分别以电容耦合方式和直接馈入方式连接于第二线路上且朝向同一方向。并依辐射单元与线路的特性分别以电容耦合方式和直接馈入方式串并联连接于金属线路上，如此能解决阻抗频宽和场型频宽不足的问题，又能增加天线效益。
文档编号H01Q21/30GK201219132SQ20082012690
公开日2009年4月8日 申请日期2008年6月17日 优先权日2008年6月17日
发明者周耿弘 申请人:寰波科技股份有限公司