專利名稱：微帶偶極天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型系有關(guān)平面式天線裝置，采用微帶線(microstirpline)饋入的印刷電路板半波長偶極天線(planar sleeve dipole antenna)。
習知的同軸偶極天線(sleeve dipole antenna)，如

圖1，以同軸電纜(coaxial cable)11為主體，中心軸13比周圍接地導體14凸出約四分之一波長的長度，周圍接地導體14部份則向外往后延伸約四分之一波長的長度如同回摺的袖口，以此兩部份合成一個半波長的偶極(dipole)振蕩機制，達成輻射能量的目的。
一種習知的印刷式偶極天線(Yu-De Lin et al，1998，“Analysis anddesign of broadside-coupled-striplines fed bow-tie antennas，”IEEETrans.Antennas Propagat，vol.46，no.3，pp.459-460.)，如圖2，由微帶線的導體帶(conductive strip)22與其接地導體24的延伸反方向分開，形成二分之一波長的振蕩偶極。天線本身與饋入微帶線形成T字形。
另一種習知的印刷式偶極天線(United States Patent NO.5598174)，如圖3，系將圖2饋入微帶線摺向天線的接地導體34四分之一延伸部份，達成類似圖1的同軸偶極天線效果。此結(jié)構(gòu)并不如同軸偶極天線般的左右對稱中心軸，較不易對于一般的微帶線或同軸電纜線饋入方式作阻抗匹配；且其輻射場型的水平全向性(H-plane omni-direction)較完全對稱的同軸偶極天線為差。
針對上述習知裝置的缺點，本實用新型乃提出一種微帶偶極平面天線，解決習知技術(shù)中所遭遇的問題并提供其他優(yōu)點。
本實用新型的目的之一為提供一種微帶偶極天線，使能以印刷電路板形式制造，為成本低廉，適合大量生產(chǎn)的平面天線。
本實用新型的另一目的為提供一種微帶偶極天線，將習知技術(shù)同軸偶極天線平面化，大幅減少所需的體積。
本實用新型的再一目的為提供一種微帶偶極天線，可減少習知技術(shù)平面T型偶極天線所需空置的面積。
本實用新型的又一目的為提供一種微帶偶極天線，具有結(jié)構(gòu)上的左右對稱，使易于與一般的微帶線或同軸電纜饋入方式作阻抗匹配與連接。
本實用新型的又一目的為提供一種微帶偶極天線，具有結(jié)構(gòu)上的左右對稱，使其輻射能適合水平全向性天線場型的應(yīng)用。
本實用新型為一種平面印刷式偶極天線裝置，包括一層基板及上下兩層金屬層印刷其上。上層金屬包括信號饋入微帶線(microstirp line)之導體帶與其延長四分之一波長的導體帶輻射部份；下層金屬包括微帶線的接地面與其延伸的兩段四分之一波長導體帶輻射部份。信號源由微帶線饋入，籍由上層延伸的四分之一波長導體帶與下層由接地導體所延伸的兩段四分之一波長導體帶共同形成一組半波長振蕩結(jié)構(gòu)的偶極(dipole)，達成天線輻射的目的。
本實用新型所采用的技術(shù)方案為這種微帶偶極天線，它包括—基板，該基板由至少一種絕緣體介質(zhì)構(gòu)成；—微帶線，信號由微帶線端緣進入，導體帶附于基板上層，接地導體附于基板下層；—四分之一波長導體帶，附于基板上層，一端連接于微帶線導體帶的另一端；—兩段四分之一波長導體帶，附于基板下層，分別有一端連接于微帶線接地導體的另一端。
所述的四分之一波長導體帶的形狀除長條型外，在維持四分之一波長原則下，可為其他形狀，例如蜿蜓狀、梯形、三角形、扇形、圓形、鋸齒狀、弧形等；所述的兩段四分之一波長導體帶分別有一端連接于饋入微帶線接地導體的另一端，其馀部份以回摺方式分布于饋入微帶線接地導體的兩側(cè)，除連接接地導體的部份外與下層接地導體保持縫隙間隔；其中饋入微帶線接地導體與上層導體帶重疊并比其稍寬或與其等寬使微帶線能以傳輸摸式傳遞能量；所述的兩段四分之一波長導體帶的形狀除長條型外，在維持四分之一波長原則下，可為其他形狀，例如蜿蜓狀、梯形、三角形、扇形、圓形、鋸齒狀、弧形等。
本實用新型的有益效果是1.本實用新型提出將圖1習知技術(shù)同軸偶極電纜平面化的方法，大幅減少天線所需的體積，適合整合于一般電路，或配合產(chǎn)品機構(gòu)的設(shè)計。
2.雖同為平面式偶極天線，本實用新型較圖2習知技術(shù)T型偶極天線所需面積為少，減少電路成本，提高產(chǎn)品外觀設(shè)計彈性。
3.本實用新型與圖3習知技術(shù)雖同為微帶形式的平面偶極天線，然而本實用新型提出下層接地輻射導體帶對稱分叉，使接地電流能以左右對稱方式分流，配合上層延伸導體帶所產(chǎn)生的半波長振蕩得以形成較對稱的輻射場型，有利于水平全向性場型需求；并且使信號饋入端易于與左右對稱的傳輸結(jié)構(gòu)如微帶線、同軸電纜、共平面波導(coplanar waveguide)等連結(jié)與阻抗匹配。
總之本實用新型采用平面式天線，端緣饋入方式大量減少傳統(tǒng)平面T型偶極天線由中央饋入所需空置的面積；對稱的結(jié)構(gòu)有利于傳統(tǒng)微帶線或同軸電纜等電路輸入阻抗的匹配，易于與后級電路連接；對稱的結(jié)構(gòu)亦使其輻射場型保持對稱，有利水平全向性(H-plane omni-direction)的設(shè)計需求；且此一結(jié)構(gòu)不限基材，于各頻率可適合大量生產(chǎn)。
由此可見，本實用新型的微帶偶極天線，易于制造、成本低廉，可廣泛適用于一般手機、無線網(wǎng)路或其他無線通訊設(shè)備的應(yīng)用；倘以陣列形式設(shè)計，亦可達成高天線增益、分集(diversity)系統(tǒng)以及相列(Phased array)天線系統(tǒng)等應(yīng)用。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
圖1系上述習知的同軸偶極天線示意圖；圖2系上述習知的印刷式偶極天線示意圖；圖3系上述習知的另一印刷式偶極天線示意圖4系本實用新型微帶偶極天線的第一實施例示意圖；圖5系本實用新型微帶偶極天線的第二實施例示意圖；圖6系本實用新型第一實施例H-plane水平輻射場型圖。
元件符號的說明11.同軸電纜；12.天線信號饋入端13.同軸電纜中心軸14.同軸電纜接地導體15.同軸電纜接地導體延伸反摺部份16.同軸電纜介質(zhì)21.天線信號饋入端22.微帶線的上層導體帶23.上層導體帶延伸24.微帶線的下層接地導體25.下層接地導體的延伸導體帶26.基板31.天線信號饋入端32.微帶線的上層導體帶33.上層導體帶延伸34.微帶線的下層接地導體35.下層接地的延伸導體帶36.基板本實用新型的微帶偶極天線其結(jié)構(gòu)參見圖4及圖5，包括一層基板及上下兩層金屬層印刷其上。上層金屬包括信號饋入微帶線的導體帶與其延長的輻射導體帶；下層金屬包括微帶線的接地導體與其延伸的兩段輻射導體帶。信號源由微帶線饋入，藉由上層延伸的四分之一波長導體帶與下層由接地面所延伸的兩段四分之一波長導體帶共同形成一組半波長振蕩結(jié)構(gòu)的偶極，達成天線輻射的目的。
實施例1參見圖4，本實用新型中的微帶偶極天線由一層基板47與附于其上下的兩層導體層電路所構(gòu)成。該基板47不限定為特種介質(zhì)。信號由微帶線端緣41饋入，經(jīng)由上層導體帶42與下層接地導體44的微帶線傳輸。導體帶42另一端連接約四分之一波長的延伸導體帶43。下層接地44另一端則分叉成兩段分別連接約四分之一波長的延伸導體帶45、46。下層接地導體44與上層導體帶42重疊并比其稍寬或與其等寬使微帶線能以傳輸模式(guided mode)傳遞能量。延伸導體帶45、46以回摺方式分布于饋入微帶線接地導體44的兩側(cè)，除連接下層接地導體44的部份外與下層接地導體44保持縫隙間隔。接地延伸導體帶45、46上的電流分布將與饋入微帶線接地導體44的電流分布相位相反；而與延伸導體帶43的電流分布形成一組半波長的振蕩機制，因而可達成輻射的目的。
本實施例的典型設(shè)計頻率為ISM頻段2.4-2.5GHz，基板47采FR-4，0.8mm基板，上層延伸金屬部份43長20mm，下層接地延伸部份45、46長22mm，總寬6mm。測量所得的天線水平輻射場型(H-plane)參見圖6，增益約達0dBi。
實施例2參見圖5，本實用新型中的微帶偶極天線由一層基板57與附于其上下的兩層導體電路所構(gòu)成。該基板57不限定為特種介質(zhì)。微帶線上層導體帶52、微帶線下層接地導體54、延伸導體帶53、下層接地導體54、下層延伸導體帶55、56等的功能與作用分別與第一實施例的微帶線上層導體帶42、微帶線下層接地導體44、延伸導體帶43、下層接地導體44、下層延伸導體帶45、46等相同。延伸導體帶53在此做蜿蜓狀(meander)，有增加水平極化分量及減少天線面積的作用。延伸導體帶43、53可于保持約四分之一波長原則下修改成其他形狀。
權(quán)利要求1.一種微帶偶極天線，其特征在于它包括—基板(47)，該基板(47)由至少一種絕緣體介質(zhì)構(gòu)成；—微帶線，信號由微帶線端緣(41)饋入，導體帶(42)附于基板上層，接地導體(44)附于基板下層；—四分之一波長導體帶(43)，附于基板上層，一端連接于微帶線導體帶(42)的另一端；—兩段四分之一波長導體帶(45)、(46)，附于基板下層，分別有一端連接于微帶線接地導體(44)的另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的微帶偶極天線，其特征在于所述的四分之一波長導體帶(43)的形狀除長條型外，在維持四分之一波長原則下，可為其他形狀，例如蜿蜓狀、梯形、三角形、扇形、圓形、鋸齒狀、弧形等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶偶極天線，其特征在于所述的兩段四分之一波長導體帶(45)、(46)分別有一端連接于饋入微帶線接地導體(44)的另一端，其馀部份以回摺方式分布于饋入微帶線接地導體(44)的兩側(cè)，除連接接地導體(44)的部份外與下層接地導體(44)保持縫隙間隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶偶極天線，其特征在于其中饋入微帶線接地導體(44)與上層導體帶(42)重疊并比其稍寬或與其等寬使微帶線能以傳輸摸式傳遞能量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶偶極天線，其特征在于所述的兩段四分之一波長導體帶(45)、(46)的形狀除長條型外，在維持四分之一波長原則下，可為其他形狀，例如蜿蜓狀、梯形、三角形、扇形、圓形、鋸齒狀、弧形等。
專利摘要本實用新型為一種平面式天線裝置,包括一層基板及上下兩層金屬層印刷其上,上層金屬包括信號饋入微帶線之導體帶與其延長四分之一波長的導體帶輻射部分;下層金屬包括微帶線的接地面與其延伸的兩段四分之一波長導體帶輻射部分,信號源由微帶線饋入,本實用新型的微帶偶極天線,易于制造、成本低廉,可廣泛適用于一般手機、無線網(wǎng)路或其他無線通訊設(shè)備的應(yīng)用;以陣列形式設(shè)計,可達成高天線增益、分集系統(tǒng)以及相列天線系統(tǒng)等應(yīng)用。
文檔編號H01Q13/08GK2483918SQ01224549
公開日2002年3月27日 申請日期2001年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月30日
發(fā)明者陳泰利 申請人:正文科技股份有限公司