專利名稱：雙頻天線及其設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種天線裝置的設(shè)計(jì)，特別是一種雙頻天線及其設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
無線局域網(wǎng)絡(luò)(Wireless Local Area Network，WLAN)屬于無線定點(diǎn)式的傳輸，透過無線局域網(wǎng)絡(luò)卡(WLAN card)，在定點(diǎn)以計(jì)算機(jī)作大量數(shù)據(jù)傳輸，讓復(fù)雜的線路消失于無形，而這些消失的線路就是由天線來取代，其中印刷式單極天線因?yàn)榫哂行∏杉拜p薄，且可與電路板上的布局電路同時(shí)制作等優(yōu)點(diǎn)，常被用來做為通訊產(chǎn)品的內(nèi)裝型天線。
請(qǐng)參閱圖1所示，其為傳統(tǒng)技術(shù)的印刷式單極天線示意圖，包括一基板10、一接地金屬12、一輻射金屬帶14、一饋電金屬帶16，其中輻射金屬帶14與饋電金屬帶16為分布于基板10上的印刷電路，接地金屬12則制作于基板10的另一表面(圖式為基板10的下表面)。
饋電金屬帶16是由輻射金屬帶14向下沿伸連接至一匹配電路(圖中未示)，其中，饋電金屬帶16與接地金屬12之間并不互相接觸，而輻射金屬帶14延伸至接地金屬12于基板10上表面的相對(duì)位置處為一饋入端18。然而，饋入端18與輻射金屬帶14一端之間的距離約以所欲傳輸訊號(hào)的四分之一波長為原則。
由于印刷式單極天線的面積大小長久以來一直受輻射金屬帶的長度必須為四分之一波長的限制，使得天線的長度大小始終被限定在四分之一波長的固定范圍，而無法有效的縮小，然而現(xiàn)今集成電路內(nèi)的無源組件體積已朝小型化的趨勢發(fā)展，而通訊產(chǎn)品的天線體積卻因?yàn)槭苤嵦?hào)的四分之一波長限制，導(dǎo)致無法將天線的體積有效的縮小。
此外，所述傳統(tǒng)印刷式單極天線可用的傳輸頻率僅局限在單一頻段，以應(yīng)用在無線局域網(wǎng)絡(luò)為例，頻段是屬于ISM 2.4GHz的高頻率范圍，而目前ISM頻段(Industrial Scientific Medical Band)，有愈來愈多的無線通訊設(shè)備使用藍(lán)牙裝置(Blue Tooth)，因此使用相近頻帶的通訊設(shè)備彼此會(huì)互相干擾，包括同頻干擾(Co-Channel Interference)及鄰頻干擾(Next-ChannelInterference)，兼之產(chǎn)品普及同頻段產(chǎn)品過多，干擾問題愈趨嚴(yán)重；而其諧振頻率則因反射系數(shù)過大且傳輸頻段落在8～9GHz之間，并不符合現(xiàn)有的通訊協(xié)議，所以僅能以單頻使用。有鑒于此，借由本發(fā)明的公開，不僅同時(shí)達(dá)到縮小天線體積的目的，也增加另一操作頻段以供傳輸使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種雙頻天線。
本發(fā)明的另一目的為提供一種雙頻天線，且是一種具有可調(diào)整其高頻傳輸頻寬的雙頻天線。
本發(fā)明的再一目的為提供一種雙頻天線的設(shè)計(jì)方法。
本發(fā)明提供一種雙頻天線可包括基板、轉(zhuǎn)折金屬帶、連接金屬帶、塊狀金屬帶及接地金屬層?；宓纳?、下表面可以分別具有接地區(qū)及絕緣區(qū)。轉(zhuǎn)折金屬帶制作于上表面的絕緣區(qū)，其還具有一頭端與一尾端。連接金屬帶制作于上表面的絕緣區(qū)，連接金屬帶的一端連接轉(zhuǎn)折金屬帶的頭端。塊狀金屬帶制作于上表面的絕緣區(qū)，塊狀金屬帶至少具有相對(duì)應(yīng)的一第一端與一第二端，塊狀金屬帶的第一端作為一饋入端，第二端連接連接金屬帶的另一端。接地金屬層可以制作于基板上表面的接地區(qū)且不與饋入端接觸，另一種做法是接地金屬層亦可制作于基板下表面的接地區(qū)。
應(yīng)注意的是，自饋入端至塊狀金屬帶第二端的電流路徑將構(gòu)成該雙頻天線的第一諧振路徑，以決定該雙頻天線的第一操作頻率(高頻的部分)；而自饋入端經(jīng)由塊狀金屬帶、連接金屬帶至轉(zhuǎn)折金屬帶尾端的電流路徑將構(gòu)成雙頻天線的第二諧振路徑，以決定雙頻天線的第二操作頻率(低頻的部分)，其中該第一操作頻率高于該第二操作頻率。
本發(fā)明另一方面提供一種雙頻天線的設(shè)計(jì)方法，該方法包括下列步驟首先，提供一基板，其中基板的上、下表面可分別具有接地區(qū)與絕緣區(qū)。接著，形成一塊狀金屬帶于該基板上表面的絕緣區(qū)，該塊狀金屬帶至少具有相對(duì)應(yīng)的第一端與第二端，其中第一端還做為雙頻天線的饋入端，而自饋入端至塊狀金屬帶第二端所構(gòu)成的第一諧振路徑長度將依雙頻天線所收發(fā)的第一操作頻率訊號(hào)的四分之一波長所決定。隨后，形成一連接金屬帶于基板上表面的絕緣區(qū)，且連接金屬帶的一端系連接該塊狀金屬帶的第二端。接著，形成一轉(zhuǎn)折金屬帶于基板上表面的絕緣區(qū)，該轉(zhuǎn)折金屬帶具有一頭端與一尾且該頭端與連接金屬帶的另一端相連接。最后，形成接地金屬層于基板上，其中此接地金屬層可以形成于基板上表面的接地區(qū)或形成于基板下表面的接地區(qū)。
然而，自饋入端經(jīng)由塊狀金屬帶、連接金屬帶至轉(zhuǎn)折金屬帶尾端所構(gòu)成的第二諧振路徑長度將依雙頻天線所收發(fā)的第二操作頻率訊號(hào)的四分之一波長所決定，此外，調(diào)整塊狀金屬帶的特定寬度將增加高頻(第二操作頻率)電流路徑，使得雙頻天線的第二操作頻率達(dá)到一預(yù)設(shè)的頻寬。


借由以下的描述結(jié)合附圖，將可輕易明了所述內(nèi)容及此項(xiàng)發(fā)明的諸多優(yōu)點(diǎn)，其中圖1為傳統(tǒng)的印刷式單極天線示意圖；圖2A至圖2F為本發(fā)明雙頻天線的第一實(shí)施例示意圖；圖3A及圖3B為本發(fā)明雙頻天線的塊狀金屬帶的其它形狀的示意圖；圖4為本發(fā)明雙頻天線的第二實(shí)施例示意圖；圖5為根據(jù)圖2A的雙頻天線且梯形上底寬度為2mm時(shí)的頻率-反射損耗的仿真曲線圖；圖6為本發(fā)明雙頻天線的設(shè)計(jì)方法流程圖；以及圖7為根據(jù)圖2A的雙頻天線且梯形上底寬度為3.55mm時(shí)的頻率-反射損耗的仿真曲線圖。
圖號(hào)對(duì)照表10基板12接地金屬14輻射金屬帶 16饋電金屬帶18饋入端 30基板32轉(zhuǎn)折金屬帶 301上表面絕緣區(qū)320轉(zhuǎn)折金屬帶的頭端 302上表面接地區(qū)321轉(zhuǎn)折金屬帶的尾端 303下表面接地區(qū)34連接金屬帶 36塊狀金屬帶38接地金屬層 360第一端
380饋電結(jié)構(gòu) 361第二端362饋電金屬帶
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種雙頻天線的設(shè)計(jì)，特別是一種可調(diào)整天線高頻頻寬的雙頻天線及其設(shè)計(jì)方法。在本發(fā)明中，天線以金屬微帶線(metal strip)的方式形成于基板上。以下茲列舉一優(yōu)選實(shí)施例以說明本發(fā)明，然業(yè)內(nèi)人士均知此僅為一舉例，而并非用以限定發(fā)明本身。有關(guān)此優(yōu)選實(shí)施例的內(nèi)容詳述如下。
請(qǐng)參考圖2A，為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的雙頻天線的示意圖，該雙頻天線包括一基板30、一轉(zhuǎn)折金屬帶32、一連接金屬帶34、一塊狀金屬帶36以及一接地金屬層38。其中雙頻天線的主要部分包括轉(zhuǎn)折金屬帶32、連接金屬帶34、塊狀金屬帶36等輻射金屬帶是制作于基板30上表面絕緣區(qū)301的金屬微帶線(metal strip)在本發(fā)明實(shí)施例及圖式中，以天線的輻射金屬帶形成于基板30的上表面為例，然輻射金屬帶亦可形成于多層基板中的任一層結(jié)構(gòu)。
轉(zhuǎn)折金屬帶32具有一頭端320與一尾端321，轉(zhuǎn)折金屬帶32可以是如圖2A至二C圖所示的螺旋形或如第二D至二E圖所示的波浪形，其主要目的在于減少轉(zhuǎn)折金屬帶32等效長度所占的布局面積，業(yè)內(nèi)人士可依據(jù)實(shí)際的應(yīng)用加以變化，其它不脫離本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的精神所為的等效修飾與變更，仍應(yīng)包括于本發(fā)明中。
連接金屬帶34的一端連接轉(zhuǎn)折金屬帶32的頭端320，應(yīng)注意的是，連接金屬帶34為一高電抗金屬帶，其電抗高于塊狀金屬帶36，例如一細(xì)長金屬帶且其寬度(圖式為0.25mm)小于轉(zhuǎn)折金屬帶32的寬度(如圖2A至二E圖所示)，或是以彎折狀(meandering-shaped)來呈現(xiàn)(如第二F圖所示)，使得雙頻天線在接收/傳輸?shù)谝徊僮黝l率時(shí)的等效電流路徑長度得以忽略連接金屬帶34后端相連的轉(zhuǎn)折金屬帶32，使得本發(fā)明的雙頻天線在高頻傳輸時(shí)，連接金屬帶34的作用可視為一電感，使得本發(fā)明的天線在高頻時(shí)等效電流路徑變短。
塊狀金屬帶36至少具有相對(duì)應(yīng)的第一端360與第二端361，塊狀金屬帶36的第一端360作為一饋入端并借由一饋電金屬帶362連接至射頻訊號(hào)處理模塊(圖中未示)，且饋入端的位置位于基板30上表面的接地區(qū)301與下表面絕緣區(qū)303的交界處；第二端361連接連接金屬帶34的另一端，由于天線在高頻傳輸時(shí)，連接金屬帶34可視為一電感，使得高頻的電流路徑可以限制在塊狀金屬帶內(nèi)，以增加高頻的頻寬。
如圖2A所示，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中塊狀金屬帶36為一梯形，第一端360為梯形的下底，第二端361為梯形的上底，上底長度大于下底長度，此外，其它形狀如圖3A至三B圖所示的倒三角形或菱形等，均可適用于本發(fā)明的塊狀金屬帶36，在本發(fā)明中，決狀金屬帶36的作用在于增加天線在高頻傳輸時(shí)的電流路徑，然業(yè)內(nèi)人士當(dāng)可依據(jù)實(shí)際的應(yīng)用加以變化。接地金屬層38可制作于基板30下表面的接地區(qū)303，此外，請(qǐng)同時(shí)參考圖4，接地金屬層38亦可制作于基板30上表面的接地區(qū)302，而接地金屬層38中還設(shè)有一饋電結(jié)構(gòu)380，以形成共平面波導(dǎo)(CPWG)的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)本發(fā)明的天線進(jìn)行接收/發(fā)射訊號(hào)時(shí)，自饋入端360至塊狀金屬帶36第二端361的電流路徑將構(gòu)成雙頻天線的第一諧振路徑，以決定雙頻天線的第一操作頻率，而自饋入端360經(jīng)由塊狀金屬帶36、連接金屬帶34至轉(zhuǎn)折金屬帶32尾端321的電流路徑將構(gòu)成本發(fā)明的雙頻天線的第二諧振路徑，以決定雙頻天線的第二操作頻率。應(yīng)注意的是，運(yùn)用本發(fā)明的精神而將天線設(shè)定在單頻或多頻的傳輸仍應(yīng)包括于本發(fā)明中。
如圖5所示，是根據(jù)圖2A的雙頻天線尺寸(其中a＝1、b＝5.1、c＝5.4、d＝7.1、e＝2、f＝8.2、g＝1.45、h＝46.7、i＝2.1、j＝3.2，單位mm)關(guān)于頻率-反射損耗(Return Loss)的仿真曲線圖，如圖所示，在反射系數(shù)為-10dB時(shí)，天線的第一操作頻率將落在4.8GHz至6GHz(頻寬約為1.2GHz)，而第二操作頻率將落在2.2GHz至2.5GHz，若以使用在無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)為例，本發(fā)明的雙頻天線可同時(shí)符合IEEE802.11b/g及802.11a的操作頻段。
如圖6所示，為本發(fā)明雙頻天線的設(shè)計(jì)方法流程圖。應(yīng)注意的是，為方便說明起見，才分別以接續(xù)步驟的方式來說明形成本發(fā)明雙頻天線于基板上的流程，事實(shí)上，基板上的輻射金屬帶可以網(wǎng)版印刷(screen printing)的方式同時(shí)將金屬帶形成于基板上，以構(gòu)成本發(fā)明的雙頻天線。在本發(fā)明步驟中，首先，提供一基板30(步驟100)。接著，形成接地金屬層38于基板30上(步驟102)，在本發(fā)明實(shí)施例中，接地金屬層38可制作于相同或相異于天線輻射金屬帶的基板30表面。隨后，形成一塊狀金屬帶36于基板30上(步驟104)。其中塊狀金屬帶36至少具有相對(duì)應(yīng)的第一端360與第二端361，其第一端360還做為雙頻天線的饋入端，而自饋入端至塊狀金屬帶36第二端361所構(gòu)成的第一諧振路徑長度將依雙頻天線所收發(fā)的第一操作頻率訊號(hào)的四分之一波長所決定。
隨后，形成一連接金屬帶34于基板30上(步驟106)。連接金屬帶34的一端系連接塊狀金屬帶36的第二端361。最后，形成一轉(zhuǎn)折金屬帶32于基板30上(步驟108)。此外，調(diào)整塊狀金屬帶36(如梯形)的上底361的寬度可使雙頻天線的第一操作頻率達(dá)到一預(yù)定的頻寬，應(yīng)注意的是，若塊狀金屬帶36為倒三角形(如圖3A所示)，則調(diào)整其第二端361(即倒三角形的底邊)可改變天線的高頻頻寬；若塊狀金屬帶36為一菱形(如第三B圖所示)則調(diào)整其第二端361的相鄰另二端點(diǎn)363、364對(duì)角線的長度L，即可改變天線的高頻頻寬。如圖7所示，是根據(jù)圖2A的雙頻天線且改變梯形上底寬度為3.55mm(改變前為2mm)時(shí)的頻率-反射損耗的仿真曲線圖，由圖可知，高頻的可傳輸頻段(在反射系數(shù)為-10dB時(shí)為4.6GHz～6.4GHz)，頻寬將可由1.2GHz增加為1.8GHz。
本發(fā)明的雙頻天線設(shè)計(jì)具有如下的優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明的雙頻天線比傳統(tǒng)的印刷式單極天線具有更小的布局(Layout)面積，更能符合移動(dòng)通訊裝置朝向小型化的發(fā)展趨勢。
(2)本發(fā)明的雙頻天線具有雙頻傳輸?shù)墓δ?，且能針?duì)移動(dòng)通訊產(chǎn)品的規(guī)格適時(shí)調(diào)整高頻帶的頻寬，提供產(chǎn)品更大的設(shè)計(jì)彈性。
本發(fā)明雖以優(yōu)選實(shí)例闡明如上，然其并非用以限定本發(fā)明精神與發(fā)明實(shí)體僅止于所述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)所作的修改，均應(yīng)包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙頻天線，該雙頻天線至少包括一基板，該基板上表面具有一絕緣區(qū)；一轉(zhuǎn)折金屬帶，制作于該絕緣區(qū)，該轉(zhuǎn)折金屬帶具有一頭端與一尾端；一連接金屬帶，制作于該絕緣區(qū)，該連接金屬帶的一端連接該轉(zhuǎn)折金屬帶的頭端；及一塊狀金屬帶，制作于該絕緣區(qū)，該塊狀金屬帶至少具有相對(duì)應(yīng)的一第一端與一第二端，該第一端作為一饋入端，該第二端連接該連接金屬帶的另一端；其中自該饋入端至該塊狀金屬帶第二端的電流路徑將構(gòu)成該雙頻天線的第一諧振路徑，以決定該雙頻天線的第一操作頻率，而自該饋入端經(jīng)由該塊狀金屬帶、該連接金屬帶至該轉(zhuǎn)折金屬帶尾端的電流路徑將構(gòu)成該雙頻天線的第二諧振路徑，以決定該雙頻天線的第二操作頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻天線，其中所述的基板的下表面具有一接地區(qū)與一絕緣區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙頻天線，還包括一接地金屬層，該接地金屬層是制作于該基板下表面的接地區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻天線，其中所述的基板的上表面還具有一接地區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙頻天線，還包括一接地金屬層，該接地金屬層是制作于該基板上表面的接地區(qū)且不與該饋入端接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻天線，其中所述的第一操作頻率高于該第二操作頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻天線，其中所述的轉(zhuǎn)折金屬帶的形狀可為螺旋形、波浪形的其中一種或其組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻天線，其中所述的連接金屬帶為一細(xì)長金屬帶且其寬度小于該轉(zhuǎn)折金屬帶的寬度，使得該雙頻天線在接收/傳輸?shù)谝徊僮黝l率時(shí)的等效電流路徑長度得以忽略該轉(zhuǎn)折金屬帶的長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻天線，其中所述的連接金屬帶呈彎折狀，使得該雙頻天線在接收/傳輸?shù)谝徊僮黝l率時(shí)的等效電流路徑長度得以忽略該轉(zhuǎn)折金屬帶的長度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻天線，其中該連接金屬帶的電抗高于該塊狀金屬帶。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻天線，該第二端的寬度大于該第一端的寬度。
12.一種雙頻天線的設(shè)計(jì)方法，該方法至少包括下列步驟提供一基板；及形成一塊狀金屬帶于該基板上，該塊狀金屬帶至少具有相對(duì)應(yīng)的第一端與第二端，其中該第一端還做為該雙頻天線的饋入端，而自該饋入端至該塊狀金屬帶第二端所構(gòu)成的第一諧振路徑長度將依該雙頻天線所收發(fā)的第一操作頻率訊號(hào)的四分之一波長所決定；形成一連接金屬帶于該基板上，該連接金屬帶的一端連接該塊狀金屬帶的第二端；及形成一轉(zhuǎn)折金屬帶于該基板上，該轉(zhuǎn)折金屬帶具有一頭端與一尾端且該頭端與該連接金屬帶的另一端相連接；其中自該饋入端經(jīng)由該塊狀金屬帶、該連接金屬帶至該轉(zhuǎn)折金屬帶尾端所構(gòu)成的第二諧振路徑長度將依該雙頻天線所收發(fā)的第二操作頻率訊號(hào)的四分之一波長所決定。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述的基板的上表面具有一接地區(qū)與一絕緣區(qū)，而該塊狀金屬帶、該連接金屬帶及該轉(zhuǎn)折金屬帶形成于該基板上表面的絕緣區(qū)且該饋入端的位置位于該接地區(qū)與該絕緣區(qū)的交界處。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括形成接地金屬層的步驟，該接地金屬層制作于該基板上表面的接地區(qū)且不與該饋入端接觸。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述的基板的下表面具有一接地區(qū)與一絕緣區(qū)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括形成接地金屬層的步驟，該接地金屬層制作于該基板下表面的接地區(qū)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述的塊狀金屬帶呈梯形，該第一端是梯形的下底，該第二端是梯形的上底，上底大于下底。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述的塊狀金屬帶呈倒三角形，該第一端是倒三角形的頂點(diǎn)，該第二端是倒三角形的底邊。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，還包括調(diào)整所述塊狀金屬帶的第二端的寬度使該雙頻天線的第一操作頻率達(dá)到一預(yù)定的頻寬。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述的塊狀金屬帶呈菱形，該第一端是菱形的一頂點(diǎn)，該第二端是菱形的另一頂點(diǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括調(diào)整所述塊狀金屬帶第二端的相鄰另二端點(diǎn)的聯(lián)機(jī)長度，使該雙頻天線的第一操作頻率達(dá)到一預(yù)定的頻寬。
全文摘要
一種雙頻天線，包括基板、轉(zhuǎn)折金屬帶、連接金屬帶及塊狀金屬帶?；寰哂薪^緣區(qū)。轉(zhuǎn)折金屬帶、連接金屬帶及塊狀金屬帶均制作于絕緣區(qū)。連接金屬帶一端連接轉(zhuǎn)折金屬帶的頭端，塊狀金屬帶具有相對(duì)應(yīng)的第一端與第二端，第一端作為天線饋入端，第二端與連接金屬帶的另一端相連接。自饋入端至塊狀金屬帶第二端的電流路徑構(gòu)成天線的第一諧振路徑，而自饋入端經(jīng)塊狀金屬帶、連接金屬帶至轉(zhuǎn)折金屬帶尾端的電流路徑構(gòu)成天線的第二諧振路徑。
文檔編號(hào)H01Q13/08GK1797850SQ20041010464
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者李明洲 申請(qǐng)人:絡(luò)達(dá)科技股份有限公司