專利名稱：印刷單極天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種印刷單極天線，尤其涉及一種應(yīng)用在以ISM(Industry，Science，Medicine)頻段為工作頻率的無線通信裝置的內(nèi)置式天線。
背景技術(shù)：
在工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)(Industry，Science，Medicine，簡稱ISM)中，頻段(2.4GHz)為一使用極為廣泛的無線通信頻段，凡是無繩電話(cordlessphone)、無線局域網(wǎng)絡(luò)(wireless local area network)、無線影音信號傳送器(wireless AV sender)及計(jì)算機(jī)的無線鼠標(biāo)(wireless mouse)等設(shè)備均普遍使用這一頻段。隨著無線通信設(shè)備不斷向輕薄短小的方向發(fā)展，為了避免天線突出機(jī)體，破壞產(chǎn)品外觀的整體感，所以小型化的內(nèi)置天線在多樣化的天線裝置中日漸重要，甚至是不可或缺的部分。
小型內(nèi)置天線為了占用較小空間，多采用平面天線(planar antenna)，即平板形狀的天線模塊。其中較為常用的是一種稱為低溫共燒陶磁(LTCC，Low Temperature Co-fired Ceramics)，如美國專利第5,859,614號所公開的，是用陶磁作為電路基板材料，在850～900攝氏度的燒結(jié)爐中，將輻射體(radiator)埋入多層陶磁基板中，將其燒結(jié)形成集成式陶磁組件。因?yàn)樘沾排c硅的材料特性極為接近，因此適合與集成電路(IC)連接并且具有體積小的優(yōu)點(diǎn)。不過，LTCC在將溫度控制在900度以內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，會(huì)有收縮程度不同的缺陷，用堆疊方式制成，容易使電子特性變量增加，即會(huì)使成品品質(zhì)不一，合格的成品率較低，從而使成本增高。
另有一種常被使用的印刷方形螺旋天線(printed square spiralantenna)，如

圖1所示的美國專利第6,166,694號，其公開了一種在印刷電路板3上布設(shè)方形螺旋銅箔31所構(gòu)成的平面天線。但所公開的平面天線為一種雙頻(dual band)天線，主要增強(qiáng)了在兩頻段輻射的均衡性，并未強(qiáng)化天線在單一頻段的頻寬(bandwidth)特性，根據(jù)該專利的專利說明書所述，在ISM頻段時(shí)，在電壓駐波比(VSWR，Voltage Standing Wave Ratio)為2.5∶1的范圍內(nèi)，其頻寬約為110MHz。但事實(shí)上，電壓駐波比的理想值應(yīng)為1∶1，超過2∶1以上即沒有實(shí)用效果，所以評估其有效頻寬應(yīng)依據(jù)2∶1以下的電壓駐波比為準(zhǔn)。根據(jù)該專利的附圖可知，其電壓駐波比在2∶1以下的有效頻寬應(yīng)不足100MHz，因此在需要較大頻寬的應(yīng)用場合(如無線鼠標(biāo))，這一頻寬尚有不足，并且其頻寬也難以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。
本實(shí)用新型的內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種印刷單極天線，該天線供ISM的單一頻段使用，可用最低的制造成本提供比現(xiàn)有技術(shù)更大的頻寬，該頻寬也可以根據(jù)實(shí)際需要加以調(diào)整。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型在一印刷電路板的基材上布設(shè)一方形螺旋銅箔，由五個(gè)直角彎折的導(dǎo)體臂所組成。其中，最長的第一臂延伸至基材的邊緣，形成信號饋入點(diǎn)。在與第一臂平行的第三臂延伸設(shè)有一調(diào)整臂，該調(diào)整臂可擴(kuò)展天線整體的輻射頻寬，并且可以通過改變調(diào)整臂的長短來調(diào)整所需的頻寬。
本實(shí)用新型的印刷單極天線可以在較低的電壓駐波比的狀態(tài)下，取得較寬的頻寬，并且該頻寬可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。具有成本低、制造的成品率高、使用方便的特點(diǎn)。
附圖的簡要說明圖1為公知印刷單極雙頻天線的示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的印刷單極天線在一無線通信設(shè)備中的應(yīng)用示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的印刷單極天線主視放大圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的印刷單極天線在ISM頻段的電壓駐波比實(shí)測結(jié)果曲線圖。
具體實(shí)施方式
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的印刷單極天線在一無線通信設(shè)備中的應(yīng)用示意圖。如圖2所示，印刷單極天線2垂直固定安裝在一無線通信設(shè)備的主印刷電路板1上，形成一直立的形態(tài)。印刷單極天線2由在一長方形印刷電路板基材20上布設(shè)一方形螺旋銅箔構(gòu)成，其形狀如圖3所示的本實(shí)用新型的印刷單極天線的主視放大圖。該銅箔由第一臂21至第五臂25等五個(gè)成直角彎折的導(dǎo)體臂(conductive arms)連接而成并形成內(nèi)螺旋形狀(inner spiral)。其中最長的第一臂21與主印刷電路板1垂直設(shè)置，其末端延伸至基材20的下端，形成信號饋入點(diǎn)并與主印刷電路板1的對應(yīng)接點(diǎn)相連接。在與第一臂21平行的第三臂23設(shè)有一向內(nèi)垂直延伸出的調(diào)整臂26，調(diào)整臂26的設(shè)置可以擴(kuò)展印刷單極天線2整體的輻射頻寬，并且其長度也會(huì)影響頻寬的范圍，其長度愈長，則頻寬愈大，所以可以通過調(diào)整其長度來將其頻寬調(diào)整至所需的范圍。
由第一臂21至第五臂25所構(gòu)成的主螺旋體的總長度約為輻射頻率的四分之一(λ/4)，當(dāng)然此長度會(huì)隨著基材20的厚度、介電特性(即介電常數(shù)(dielectric constant))及螺旋擴(kuò)張率(the rate of expansion of the spiral)等參數(shù)變化而略有增減。印刷單極天線2的輻射體由導(dǎo)體臂21～25及調(diào)整臂26將基材20的板面分割出的螺旋溝槽(spiral slots)所形成。
圖4為本實(shí)用新型應(yīng)用在ISM頻段(即2.4GHz)時(shí)的實(shí)測結(jié)果曲線圖。如圖4所示，當(dāng)中心頻率為2.43GHz，電壓駐波比為2∶1時(shí)的高低頻點(diǎn)分別為2.50GHz及2.39GHz，即其頻寬為110MHz，與上述的美國專利第6,166,694號專利申請相比較，本實(shí)用新型在較低的電壓駐波比(美國專利第6,166,694號專利以2.5∶1為計(jì)算基準(zhǔn))的狀態(tài)下，即可以取得與其幾乎相同的頻寬(110MHz)，顯然本實(shí)用新型的頻寬遠(yuǎn)大于上述的美國專利申請，證明了本實(shí)用新型的優(yōu)異特性。
綜上所述，本實(shí)用新型具有優(yōu)于公知的同類產(chǎn)品的頻寬特性，且其結(jié)構(gòu)特征未見于任何現(xiàn)有技術(shù)中，為一優(yōu)異的設(shè)計(jì)，根據(jù)專利法提出專利申請。上述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例的舉例說明，但并非是用來限制本實(shí)用新型的實(shí)施例，其它應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)特征所作的一切等效變換，均包括在實(shí)用新型的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種印刷單極天線，供無線通信裝置使用，在一印刷電路板的基材上布設(shè)一成直角彎折的螺旋形銅箔，其特征在于，以彎折點(diǎn)區(qū)分為第一臂至第五臂共五個(gè)導(dǎo)體臂，所述第一臂延伸至基材的邊緣，形成信號饋入點(diǎn)，在其中一個(gè)導(dǎo)體臂上垂直延伸設(shè)有一調(diào)整臂。
2.如權(quán)利要求1所述的印刷單極天線，其特征在于所述印刷電路板的基材成矩形。
3.如權(quán)利要求2所述的印刷單極天線，其特征在于所述印刷電路板的基材成長方形。
4.如權(quán)利要求1所述的印刷單極天線，其特征在于所述第一臂至第五臂的總長度為輻射電波波長的四分之一。
5.如權(quán)利要求1所述的印刷單極天線，其特征在于所述調(diào)整臂位于與第一臂平行的第三臂上。
6.如權(quán)利要求1或5所述的印刷單極天線，其特征在于所述調(diào)整臂向所述五個(gè)導(dǎo)體臂構(gòu)成的內(nèi)螺旋形的內(nèi)部延伸。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種印刷單極天線，由在一印刷電路板的基材(substrate)上布設(shè)一特定形狀的銅箔構(gòu)成，可作為無線通信裝置的內(nèi)置(built－in)天線。該基材成長方形，銅箔成直角彎折的螺旋形(spiral)，以彎折點(diǎn)區(qū)分為第一臂至第五臂等五個(gè)導(dǎo)體臂(conductive arms)，其總長為輻射電波波長的四分之一。其中第一臂延伸至基材的邊緣，形成信號饋入點(diǎn)(feed point)。在與第一臂平行的第三臂向內(nèi)垂直延伸設(shè)有一調(diào)整臂，該調(diào)整臂不僅可以擴(kuò)展輻射頻寬，更可以通過改變該調(diào)整臂的長度來調(diào)整天線的頻寬，由此構(gòu)成一低成本、高頻寬的單極天線。
文檔編號H01Q1/38GK2648623SQ200320100568
公開日2004年10月13日 申請日期2003年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月15日
發(fā)明者楊世才 申請人:金橋科技股份有限公司