双频印刷式天线的制作方法

本申请是申请人为和硕联合科技股份有限公司，申请日为2017年5月8日，申请号为201710318567.7，发明名称为“双频印刷式天线”的发明专利申请的分案申请。

本发明关于一种通信技术，具体而言，本公开涉及一种双频印刷式天线。

背景技术：

随着网络技术的快速演进，能连接上网的通信电子装置已成为人们生活中不可或缺的存在。同时，由于通信电子装置的普遍，人们对于通信电子装置外观设计与携带便捷性的要求日渐严苛。一般而言，许多制造厂商会通过对印刷式天线的改进，以达到缩小整体通信电子装置体积的目的。然而，对于印刷式天线的改进不仅得考虑其运行频率的调整与控制，更得评估其于制造生产上所需消耗的人力成本。

因此，如何在兼顾印刷式天线的正常运行与其生产成本降低的前提下，进行印刷式天线的设计与缩小化，可说是一大挑战。

技术实现要素：

本发明公开的一实施方式涉及一种双频印刷式天线，包含：金属基板、绝缘支撑件以及单极天线元件。金属基板包含槽孔。绝缘支撑件一侧设置于金属基板。单极天线元件设置于绝缘支撑件的另一侧，并对应于槽孔的位置，单极天线元件包含：辐射部以及接地部。辐射部包含馈入点。接地部与辐射部间隔一距离。其中辐射部与槽孔共振以产生第一频带的辐射场型，辐射部自身共振产生第二频带的辐射场型。

本发明公开的另一实施方式涉及一种双频印刷式天线，包含：金属基板、绝缘支撑件以及倒f天线元件。金属基板包含槽孔。绝缘支撑件设置于金属基板。倒f天线元件设置于绝缘支撑件相反于金属基板的一侧，并对应于槽孔的位置，倒f天线元件包含至少一个辐射部，辐射部包含馈入点以及接地点。其中辐射部与槽孔共振以产生第一频带的辐射场型，辐射部自身共振产生第二频带的辐射场型。

通过应用上述一实施例，双频印刷式天线可通过单一方向的槽孔与天线元件共振耦合双频段，将槽孔的设计大幅简化，因而改善金属基板的结构强度与外观，并能满足需要的频率收讯质量。

附图说明

图1a为本发明一实施例中一种双频印刷式天线的俯视图；

图1b为本发明一实施例中图1a中的双频印刷式天线的仰视图；

图1c为本发明一实施例中图1a中的双频印刷式天线沿a方向的侧视图；

图2为本发明一实施例中双频印刷式天线的电压驻波比示意图；

图3a-图3c分别为本发明一实施例中双频印刷式天线在x-y平面、xz平面以及y-z平面的辐射场型示意图；

图4a为本发明一实施例中一种双频印刷式天线的俯视图；

图4b为本发明一实施例中图4a中的双频印刷式天线的仰视图；

图4c为本发明一实施例中图4a中的双频印刷式天线沿a方向的侧视图；

图5为本发明一实施例中双频印刷式天线的电压驻波比示意图；

图6a-图6c分别为本发明一实施例中双频印刷式天线在x-y平面、xz平面以及y-z平面的辐射场型示意图；

图7a为本发明一实施例中一种双频印刷式天线的俯视图；

图7b为本发明一实施例中图7a中的双频印刷式天线的仰视图；

图7c为本发明一实施例中图7a中的双频印刷式天线沿a方向的侧视图；

图8为本发明一实施例中双频印刷式天线的电压驻波比示意图；

图9a-图9c分别为本发明一实施例中双频印刷式天线在x-y平面、xz平面以及y-z平面的辐射场型示意图；

图10a为本发明一实施例中一种双频印刷式天线的俯视图；

图10b为本发明一实施例中图10a中的双频印刷式天线的仰视图；

图10c为本发明一实施例中图10a中的双频印刷式天线沿a方向的侧视图；

图11为本发明一实施例中双频印刷式天线的电压驻波比示意图；

图12a-图12c分别为本发明一实施例中双频印刷式天线在x-y平面、xz平面以及y-z平面的辐射场型示意图；以及

图13为本发明一实施例中双频印刷式天线在包含不同形式的槽孔和天线元件时，在不同频率的平均天线增益值的示意图。

具体实施方式

以下将以附图及详细叙述清楚说明本公开内容的构思，任何所属技术领域中技术人员在了解本公开内容的实施例后，当可由本公开内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本公开内容的构思与范围。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的“电性耦接”，可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，而“电性耦接”还可指二或多个元件相互操作或动作。

关于本文中所使用的“包含”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包含所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本公开。

关于本文中所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此公开的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本公开的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本公开的描述上额外的引导。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可些微变化的数量或误差，但这种些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的些微变化或误差的范围为20％，在部分优选实施例中为10％，在部分优选实施例中为5％。

请同时参照图1a、图1b及图1c。图1a为本发明一实施例中一种双频印刷式天线1的俯视图。图1b为本发明一实施例中图1a中的双频印刷式天线1的仰视图。图1c为本发明一实施例中图1a中的双频印刷式天线1沿a方向的侧视图。双频印刷式天线1包含：金属基板100、绝缘支撑件102以及单极天线元件104。

金属基板100包含槽孔101，以穿透金属基板100的两面。于本实施例中，槽孔101沿特定方向延伸，且此特定方向为x方向，然而本发明并不以此为限。于本实施例中，槽孔101为封闭式的槽孔，亦即槽孔101的两端均位于金属基板100内部。

于一实施例中，为维持金属基板100的结构强度，槽孔101与金属基板100的其中两个边缘的间距d1及d2可分别为9毫米以及15毫米。然而本发明并不以此为限。

绝缘支撑件102设置于金属基板100上。于一实施例中，绝缘支撑件102覆盖住槽孔101。于其他实施例中，绝缘支撑件102亦可能仅部分覆盖住槽孔101。

于一实施例中，绝缘支撑件102包含相邻的绝缘支撑层103a以及电路板层103b。绝缘支撑层103a的一侧设置于金属基板100上，电路板层103b设置于绝缘支撑层103a的另一侧，以使单极天线元件104设置于电路板层103b相反于绝缘支撑层103a的一侧。于一实施例中，为使单极天线元件104与底下的金属基板100有优选的绝缘效果以及与槽孔101有优选的耦合效果，绝缘支撑层103a以及电路板层103b优选地可分别具有1毫米及0.4毫米的厚度。然而本发明并不以此为限。

单极天线元件104设置于绝缘支撑层103a上，并对应于槽孔101的位置。单极天线元件104包含：辐射部105以及接地部107。

辐射部105包含馈入点f。接地部107与辐射部105间隔一距离。于本实施例中，辐射部105及接地部107均沿特定方向延伸。然而本发明并不以此为限。于一实施例中，双频印刷式天线1还包含金属接地件106，用以电性连接接地部107以及金属基板100，以辅助接地部107进行接地。其中，金属接地件106可为例如，但不限于铜箔。

举例来说，双频印刷式天线1可通过设置传输线(未示出的)，并使传输线的正极电性连接于馈入点f以及使传输线的负极电性连接于金属接地件106进一步使接地部107接地，以达到驱动单极天线元件104运行的目的。

单极天线元件104运行时，辐射部105与槽孔101共振以产生第一频带的辐射场型，且辐射部105自身共振产生第二频带的辐射场型。

于一实施例中，第一频带具有2.4吉赫(ghz)的谐振频率，第二频带具有5吉赫的谐振频率。更详细地说，于一实施例中，第一频带的范围大约位于2.4吉赫至2.5吉赫间，第二频带的范围大约位于5.15吉赫至5.875吉赫间。然而本发明并不以此为限。其中，当第一频带为2.4吉赫时，为使辐射部105与槽孔101有优选的共振效果，槽孔101的尺寸可具有45毫米的长度及2毫米的宽度。然而本发明并不以此为限。

于本实施例中，辐射部105的第一端p1以及第二端p2分别与槽孔的两端相距长度c以及大于长度c的长度d，馈入点f与第一端p1以及第二端p2分别相距长度a以及长度b。单极天线元件104在第一频带及第二频带上的谐振频率以及对应的阻抗匹配可通过上述的长度尺寸进行调整。

详细而言，第一频带的谐振频率通过长度c以及长度b进行调整。第一频带对应的阻抗匹配通过长度a进行调整。第二频带的谐振频率通过长度c以及长度b进行调整，第二频带对应的阻抗匹配通过长度b进行调整。

请参照图2及图3a-图3c。图2为本发明一实施例中双频印刷式天线1的电压驻波比(voltagestandingwaveratio；vswr)示意图。其中，横轴为频率(单位：吉赫)，纵轴为电压驻波比。

图3a-图3c分别为本发明一实施例中双频印刷式天线1在x-y平面、xz平面以及y-z平面的辐射场型示意图。其中，以实线示出的的为第一频带(2.4吉赫至2.5吉赫)的辐射场型，以虚线示出的的为第二频带(5.15吉赫至5.875吉赫)的辐射场型。

由图2可得知，双频印刷式天线1在第一频带及第二频带具有良好的电压驻波比表现。由图3a-图3c则可得知，双频印刷式天线1在各个平面上的辐射场型均十分平均。

因此，本发明的双频印刷式天线1可通过单一方向的槽孔101与单极天线元件104共振耦合双频段，将槽孔的设计大幅简化，因而改善金属基板100的结构强度与外观，并能满足需要的频率收讯质量。

请同时参照图4a、图4b及图4c。图4a为本发明一实施例中一种双频印刷式天线4的俯视图。图4b为本发明一实施例中图4a中的双频印刷式天线4的仰视图。图4c为本发明一实施例中图4a中的双频印刷式天线4沿a方向的侧视图。双频印刷式天线4包含：金属基板400、绝缘支撑件402以及单极天线元件404。

金属基板400包含沿单一特定方向延伸的槽孔401，以穿透金属基板400的两面。于本实施例中，上述的特定方向为x方向，然而本发明并不以此为限。于本实施例中，槽孔401为开放式的槽孔，亦即槽孔401具有开口于金属基板400一边缘的开放端以及位于金属基板400内部的封闭端。

于一实施例中，为维持金属基板400的结构强度，槽孔401与金属基板400的其中一个边缘的间距d1可为9毫米。然而本发明并不以此为限。

绝缘支撑件402设置于金属基板400上。绝缘支撑件402的结构与图1a至图1c所示出的的绝缘支撑件102大同小异，因此不再赘述。

单极天线元件404设置于绝缘支撑件402相反于金属基板400的一侧，并对应于槽孔401的位置。单极天线元件404包含：辐射部405以及接地部407。其中，接地部407可通过金属接地件406辅助接地。辐射部405以及接地部407的结构和运行方式与图1a至图1c所示出的的辐射部105以及接地部107大同小异。亦即，辐射部405与槽孔401共振以产生第一频带的辐射场型，且辐射部405自身共振产生第二频带的辐射场型。因此不再赘述。

于一实施例中，第一频带具有2.4吉赫(ghz)的谐振频率，第二频带具有5吉赫的谐振频率。更详细地说，于一实施例中，第一频带的范围大约位于2.4吉赫至2.5吉赫间，第二频带的范围大约位于5.15吉赫至5.875吉赫间。然而本发明并不以此为限。其中，当第一频带为2.4吉赫时，为使辐射部405与槽孔401有优选的共振效果，槽孔401的尺寸可具有20毫米的长度及2毫米的宽度。然而本发明并不以此为限。

于本实施例中，辐射部405的第一端p1以及第二端p2分别与槽孔的封闭端以及开口端相距长度d以及长度c。辐射部405的馈入点f与第一端p1以及第二端p2分别相距长度a以及长度b。单极天线元件404在第一频带及第二频带上的谐振频率以及对应的阻抗匹配可通过上述的长度尺寸进行调整。

详细而言，第一频带的谐振频率通过长度c以及a长度进行调整，单极天线元件404对应第一频带的阻抗匹配通过长度b进行调整。第二频带的谐振频率通过长度c以及长度a进行调整，单极天线元件404对应第二频带的阻抗匹配通过长度b进行调整。

请参照图5及图6a-图6c。图5为本发明一实施例中双频印刷式天线4的电压驻波比示意图。其中，横轴为频率(单位：吉赫)，纵轴为电压驻波比。

图6a-图6c分别为本发明一实施例中双频印刷式天线4在x-y平面、xz平面以及y-z平面的辐射场型示意图。其中，以实线示出的的为第一频带(2.4吉赫至2.5吉赫)的辐射场型，以虚线示出的的为第二频带(5.15吉赫至5.875吉赫)的辐射场型。

由图5可得知，双频印刷式天线4在第一频带及第二频带具有良好的电压驻波比表现。由图6a-图6c则可得知，双频印刷式天线4在各个平面上的辐射场型均十分平均。

因此，本发明的双频印刷式天线可通过单一方向的槽孔401与单极天线元件404共振耦合双频段，将槽孔的设计大幅简化，因而改善金属基板400的结构强度与外观，并能满足需要的频率收讯质量。

请同时参照图7a、图7b及图7c。图7a为本发明一实施例中一种双频印刷式天线7的俯视图。图7b为本发明一实施例中图7a中的双频印刷式天线7的仰视图。图7c为本发明一实施例中图7a中的双频印刷式天线7沿a方向的侧视图。双频印刷式天线7包含金属基板700、绝缘支撑件702以及倒f天线元件704。

金属基板700包含沿单一特定方向延伸的槽孔701，以穿透金属基板700的两面。于本实施例中，上述的特定方向为x方向，然而本发明并不以此为限。于本实施例中，槽孔701为封闭式的槽孔，亦即槽孔701的两端均位于金属基板700内部。

于一实施例中，为维持金属基板700的结构强度，槽孔701与金属基板700的其中两个边缘的间距d1及d2可分别为9毫米以及15毫米。然而本发明并不以此为限。

绝缘支撑件702设置于金属基板700上。绝缘支撑件702的结构与图1a至图1c所示出的的绝缘支撑件102大同小异，因此不再赘述。

倒f天线元件704包含第一辐射部705a、第二辐射部705b、第三辐射部705c以及连接辐射部705d、705e。第一辐射部705a沿特定方向延伸，并包含馈入点f。第二辐射部705b沿特定方向延伸，设置于与第一辐射部705a平行邻接的第一侧并间隔一距离。第三辐射部705c沿特定方向延伸，设置于与第一辐射部705a平行邻接的第二侧并间隔一距离。连接辐射部705d电性连接第二辐射部705b的一端于第一辐射部705a，连接辐射部705e电性连接第二辐射部705b的另一端于第三辐射部705c。

于一实施例中，双频印刷式天线7还包含金属接地件706，用以电性连接第二辐射部705b一处做为接地点，并将第二辐射部705b与金属基板100电性连接，以辅助第二辐射部705b进行接地。其中，金属接地件706可为例如，但不限于铜箔。

举例来说，双频印刷式天线7可通过设置传输线(未示出的)，并使传输线的正极电性连接于馈入点f以及使传输线的负极电性连接于金属接地件706进一步使第二辐射部705b接地，以达到驱动倒f天线元件704运行的目的。

倒f天线元件704运行时，第一辐射部705a、第二辐射部705b、第三辐射部705c与槽孔701共振以产生第一频带的辐射场型，且第一辐射部705a、第二辐射部705b、第三辐射部705c自身共振产生第二频带的辐射场型。

于一实施例中，第一频带具有2.4吉赫(ghz)的谐振频率，第二频带具有5吉赫的谐振频率。更详细地说，于一实施例中，第一频带的范围大约位于2.4吉赫至2.5吉赫间，第二频带的范围大约位于5.15吉赫至5.875吉赫间。然而本发明并不以此为限。其中，当第一频带为2.4吉赫时，为使第一辐射部705a、第二辐射部705b、第三辐射部705c与槽孔701有优选的共振效果，槽孔701的尺寸可具有45毫米的长度及2毫米的宽度。然而本发明并不以此为限。

于本实施例中，第一辐射部705a的第一端p1以及第二端p2分别与槽孔的两端相距长度c以及小于长度c的长度e，馈入点f与第一端p1以及第二端p2分别相距长度d以及长度b，第三辐射部705c具有长度a。倒f天线元件704在第一频带及第二频带上的谐振频率以及对应的阻抗匹配可通过上述的长度尺寸进行调整。

详细而言，第一频带的谐振频率通过长度c以及长度a进行调整，倒f天线元件704对应第一频带的阻抗匹配通过长度d及长度b进行调整。第二频带的谐振频率通过长度c以及长度d进行调整，倒f天线元件704对应第二频带的阻抗匹配通过长度b进行调整。

请参照图8及图9a-图9c。图8为本发明一实施例中双频印刷式天线7的电压驻波比示意图。其中，横轴为频率(单位：吉赫)，纵轴为电压驻波比。

图9a-图9c分别为本发明一实施例中双频印刷式天线7在x-y平面、xz平面以及y-z平面的辐射场型示意图。其中，以实线示出的的为第一频带(2.4吉赫至2.5吉赫)的辐射场型，以虚线示出的的为第二频带(5.15吉赫至5.875吉赫)的辐射场型。

由图8可得知，双频印刷式天线7在第一频带及第二频带具有良好的电压驻波比表现。由图9a-图9c则可得知，双频印刷式天线7在各个平面上的辐射场型均十分平均。

因此，本发明的双频印刷式天线可通过单一方向的槽孔701与倒f天线元件704共振耦合双频段，将槽孔的设计大幅简化，因而改善金属基板700的结构强度与外观，并能满足需要的频率收讯质量。

请同时参照图10a、图10b及图10c。图10a为本发明一实施例中一种双频印刷式天线10的俯视图。图10b为本发明一实施例中图10a中的双频印刷式天线10的仰视图。图10c为本发明一实施例中图10a中的双频印刷式天线10沿a方向的侧视图。双频印刷式天线10包含：金属基板1000、绝缘支撑件1002以及倒f天线元件1004。

金属基板1000包含沿单一特定方向延伸的槽孔1001，以穿透金属基板1000的两面。于本实施例中，上述的特定方向为x方向，然而本发明并不以此为限。于本实施例中，槽孔1001为开放式的槽孔，亦即槽孔1001具有开口于金属基板1000一边缘的开放端以及位于金属基板1000内部的封闭端。

于一实施例中，为维持金属基板1000的结构强度，槽孔1001与金属基板1000的其中一个边缘的间距d1可为9毫米。然而本发明并不以此为限。

绝缘支撑件1002设置于金属基板1000上。绝缘支撑件1002的结构与图1a至图1c所示出的的绝缘支撑件102大同小异，因此不再赘述。

倒f天线元件1004包含第一辐射部1005a、第二辐射部1005b、第三辐射部1005c以及连接辐射部1005d、1005e。其中，第二辐射部1005b亦可通过金属接地件1006辅助接地。

第一辐射部1005a、第二辐射部1005b、第三辐射部1005c以及连接辐射部1005d、1005e的结构和运行方式与图7a至图7c所示出的的第一辐射部705a、第二辐射部705b、第三辐射部705c以及连接辐射部705d、705e大同小异。亦即，第一辐射部1005a、第二辐射部1005b以及第三辐射部1005c与槽孔1001共振以产生第一频带的辐射场型，且第一辐射部1005a、第二辐射部1005b以及第三辐射部1005c自身共振产生第二频带的辐射场型。因此不再赘述。

于一实施例中，第一频带具有2.4吉赫(ghz)的谐振频率，第二频带具有5吉赫的谐振频率。更详细地说，于一实施例中，第一频带的范围大约位于2.4吉赫至2.5吉赫间，第二频带的范围大约位于5.15吉赫至5.875吉赫间。然而本发明并不以此为限。其中，当第一频带为2.4吉赫时，为使辐射部1005与槽孔1001有优选的共振效果，槽孔1001的尺寸可具有20毫米的长度及2毫米的宽度。然而本发明并不以此为限。

于本实施例中，第一辐射部1005a辐射部的第一端p1与槽孔的开口端相距长度c，馈入点f与第一端p1以及第二端分别相距长度d以及长度b，第三辐射部1005c具有长度a。倒f天线元件1004在第一频带及第二频带上的谐振频率以及对应的阻抗匹配可通过上述的长度尺寸进行调整。

详细而言，第一频带的谐振频率通过长度c以及长度a进行调整，倒f天线元件对应第一频带的阻抗匹配通过长度b及长度d进行调整。第二频带的谐振频率通过长度c以及长度c进行调整，倒f天线元件对应第二频带的阻抗匹配通过长度b进行调整。

请参照图11及图12a-图12c。图11为本发明一实施例中双频印刷式天线10的电压驻波比示意图。其中，横轴为频率(单位：吉赫)，纵轴为电压驻波比。

图12a-图12c分别为本发明一实施例中双频印刷式天线10在x-y平面、xz平面以及y-z平面的辐射场型示意图。其中，以实线示出的的为第一频带(2.4吉赫至2.5吉赫)的辐射场型，以虚线示出的的为第二频带(5.15吉赫至5.875吉赫)的辐射场型。

由图11可得知，双频印刷式天线10在第一频带及第二频带具有良好的电压驻波比表现。由图12a-图12c则可得知，双频印刷式天线10在各个平面上的辐射场型均十分平均。

因此，本发明的双频印刷式天线可通过单一方向的槽孔1001与倒f天线元件1004共振耦合双频段，将槽孔的设计大幅简化，因而改善金属基板1000的结构强度与外观，并能满足需要的频率收讯质量。

请参照图13。图13为本发明一实施例中双频印刷式天线在包含不同形式的槽孔和天线元件时，在不同频率的平均天线增益值的示意图。于一实施例中，上述的平均天线增益值，是使用50欧姆、线径为1.13毫米且长度为500毫米的同轴传输线进行信号传输所产生。

当双频印刷式天线具有开放式槽孔以及倒f天线元件时，对应谐振频率为2.4吉赫的频带的天线效率有-2.9db至-5.1db，对应谐振频率为5吉赫的频带的天线效率有-3.7db至-6.2db。

当双频印刷式天线具有开放式槽孔以及单极天线元件时，对应谐振频率为2.4吉赫的频带的天线效率有-2.1db至-2.6db，对应谐振频率为5吉赫的频带的天线效率有-4.6db至-5.2db。

当双频印刷式天线具有封闭式槽孔以及倒f天线元件时，对应谐振频率为2.4吉赫的频带的天线效率有-2.9db至-3.4db，对应谐振频率为5吉赫的频带的天线效率有-3.5db至-5.5db。

当双频印刷式天线具有封闭式槽孔以及单极天线元件时，对应谐振频率为2.4吉赫的频带的天线效率有-2.2db至-2.5db，对应谐振频率为5吉赫的频带的天线效率有-4.1db至-5.8db。

因此，本发明的双频印刷式天线不论在对应谐振频率为2.4吉赫或是5吉赫的频带，均具有良好的天线效率表现。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作各种的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。