專利名稱：雙頻雙偶極天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種天線，更特別有關(guān)一種用于無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)系統(tǒng)的雙頻雙偶極天線。
一般適于諸如筆記本電腦的無線傳輸產(chǎn)品的常用天線大體上分為兩種，其中一類為倒F形平板天線(PIFA)，而另一類為雙頻雙偶極天線。此兩類都能夠產(chǎn)生1/4波長(zhǎng)共振的操作模態(tài)。舉例而言，1999年7月20日頒于Korisch的美國(guó)專利第5,926,139號(hào)揭示一使用于無線收發(fā)機(jī)裝置的平板天線，其具有第一與第二表面、一第一層，位于該第一表面上、一單位的(unitary)第二層，位于該第二表面上，具有作為倒F形平板天線(PIFA)的兩輻射部份與結(jié)合該輻射部份的一連接部份、一接地針、以及一饋入針。然而，該接地針必須延伸穿過該基板并于結(jié)構(gòu)上使該第一層與該第二層的該連接部份互相連結(jié)，且因而可發(fā)現(xiàn)該天線的制造相當(dāng)困難與復(fù)雜的。此外，此類倒F形平板天線典型上具有一窄的頻寬，以致于其使用上受到不利地限制。雖然雙偶極天線具有相對(duì)上較大的頻寬，然而卻需要一相當(dāng)寬廣的接地面用以達(dá)成預(yù)期的輻射效率。因?yàn)樵谝还P記本電腦里所提供用以配置一天線的空間相對(duì)上是較為細(xì)長(zhǎng)的，所以該雙偶極天線在使用上也受到限制。
再者，常用天線最多僅能夠在一單頻帶下操作，諸如1999年12月28日頒予Wu的美國(guó)專利第6,008,774號(hào)標(biāo)題名稱為“用于無線數(shù)據(jù)通訊之印刷天線構(gòu)造(Printed antenna structure for wireless datacommunications)”，其揭示一種印刷天線，包含一印刷電路板、一鉤狀輻射金屬線，印制于該印刷電路板的上表面、一饋入點(diǎn)，連接于該鉤狀輻射金屬線上、以及一接地面，印制于該印刷電路板的下表面。然而，此天線僅可在用于WLAN操作的2.4GHz頻帶下使用。因此，可以預(yù)期的是，隨著市場(chǎng)的成長(zhǎng)，僅能在單一頻帶下操作的天線的性能與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力將是不夠的。所以，發(fā)展適用于雙頻帶的天線將是相關(guān)電子產(chǎn)品的主流趨勢(shì)。
因此，有必要提供一雙頻雙偶極天線，能夠在雙頻帶(諸如2.4與5.2GHz頻帶)下操作，且具有一細(xì)長(zhǎng)的外形，其適于諸如筆記本電腦的通訊產(chǎn)品以便達(dá)成隱藏該天線與維持該產(chǎn)品外形美觀的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一雙頻雙偶極天線，能夠在用于WLAN操作的雙頻帶下使用。
本發(fā)明的次要目的在于提供一雙頻雙偶極天線，其具有一細(xì)長(zhǎng)的外形，特別適合于諸如筆記本電腦的通訊產(chǎn)品。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一雙頻雙偶極天線，其適于配置在一介質(zhì)基板上，且包含兩大體上矩形的輻射金屬片與一同軸傳輸線。該大體上矩形的輻射金屬片相對(duì)于該介質(zhì)基板的中心線對(duì)稱地配置于該介質(zhì)基板兩邊，其中每一輻射金屬線另具有一饋入點(diǎn)與一狹縫。一饋入點(diǎn)配置相對(duì)于另一饋入點(diǎn)，且該狹縫從該大體上矩形的輻射金屬片的一邊緣朝該饋入點(diǎn)的方向延伸至其內(nèi)部，以致于在該大體上矩形的輻射金屬片上形成一較長(zhǎng)路徑與一較短路徑。該同軸傳輸線具有一中心導(dǎo)線與一外層接地導(dǎo)體，其分別相連于該饋入點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，該較長(zhǎng)路徑是用以產(chǎn)生該雙頻雙偶極天線的一第一(低頻)操作模態(tài)，且該較短路徑用以產(chǎn)生其一第二(高頻)操作模態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的再一特征，該較長(zhǎng)路徑的長(zhǎng)度可選擇為接近該第一操作模態(tài)的中心頻率的1/4波長(zhǎng)，且該較短路徑的長(zhǎng)度可選擇為接近該第二操作模態(tài)的中心頻率的1/4波長(zhǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的又一特征，該第一操作模態(tài)的中心頻率約為2.4GHz。
根據(jù)本發(fā)明的又一特征，該第二操作模態(tài)的中心頻率約為5.2GHz。
1雙頻雙偶極天線5介質(zhì)基板12第一(低頻)操作模態(tài) 14第二(高頻)操作模態(tài)20矩形輻射金屬片 22饋入點(diǎn)24倒L形狹縫 30矩形輻射金屬片32饋入點(diǎn) 34倒L形狹縫40同軸傳輸線 42中心導(dǎo)線44外層接地導(dǎo)體60輻射金屬片64狹縫70輻射金屬片74狹縫80輻射金屬片
84狹縫 90輻射金屬片94狹縫 242較長(zhǎng)路徑244較短路徑245第一部份247第二部份342較長(zhǎng)路徑344較短路徑345第一部份347第二部份642較長(zhǎng)路徑644較短路徑645第一部份742較長(zhǎng)路徑744較短路徑745第一部份842較長(zhǎng)路徑844較短路徑942較長(zhǎng)路徑944較短路徑參考

圖1，其顯示根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一雙頻雙偶極天線1的俯視圖。該雙頻雙偶極天線1包括兩大體上矩形的輻射金屬片20，30與一同軸傳輸線40。該矩形輻射金屬片20，30具有在其上的相對(duì)應(yīng)的饋入點(diǎn)22，32與倒L形狹縫24，34。該同軸傳輸線40具有一中心導(dǎo)線42與一外層接地導(dǎo)體44。該倒L形狹縫24，34另包括相對(duì)應(yīng)的第一部份245，345與第二部份247，347。圖2為配置在一介質(zhì)基板5上的該雙頻雙偶極天線1的俯視圖。更詳細(xì)而言，該輻射金屬片20，30分別并對(duì)稱地置于該介質(zhì)基板5的兩相對(duì)邊上，借此形成該天線1的兩臂，且通過印刷或蝕刻的技術(shù)配置于其上。根據(jù)本發(fā)明，該介質(zhì)基板5以BT(bismaleimide-triazine)樹脂或FR4(玻璃纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹脂；fiberglass reinforced epoxy resin)制成的印刷電路板，也可以聚醯亞胺(polyimide)制成的可撓性薄片基板(flexible film substrate)。
該饋入點(diǎn)22，32是分別配置于該輻射金屬片20，30上用以傳遞信號(hào)。該倒L形狹縫24，34分別從輻射金屬片20，30的一邊緣朝該饋入點(diǎn)22，32的方向延伸至其內(nèi)部，以致于分別在該輻射金屬片20，30上形成較長(zhǎng)路徑242，342與較短路徑244，344。該較長(zhǎng)路徑242，342用以產(chǎn)生該天線1的一第一(低頻)操作模態(tài)，且較短路徑244，344用以產(chǎn)生該天線1的一第二(高頻)操作模態(tài)，其中該較長(zhǎng)路徑242，342的長(zhǎng)度選擇為接近該第一(低頻)操作模態(tài)的中心頻率的1/4波長(zhǎng)，且較短路徑244，344的長(zhǎng)度選擇為接近該第二(高頻)操作模態(tài)的中心頻率的1/4波長(zhǎng)。該中心導(dǎo)線42與外層接地導(dǎo)體44分別連接于該饋入點(diǎn)22，32。
圖3為圖2中該天線1的返回?fù)p失量測(cè)結(jié)果。該量測(cè)結(jié)果在該條件下獲得的介質(zhì)基板5為一玻璃纖維基板具有46mm的長(zhǎng)度、5mm的寬度、以及0.4mm的厚度；該兩輻射金屬片20，30長(zhǎng)度約為21mm以及寬度約為3mm，且印制在該玻璃纖維基板5上；該倒L形狹縫24，34從該輻射金屬片20，30的一邊緣，也就是在距該饋入點(diǎn)22，32大約10mm的點(diǎn)，朝該饋入點(diǎn)22，32延伸至其內(nèi)部。因此，該第一(低頻)操作模態(tài)12的中心頻率約為2.45GHz，且該第二(高頻)操作模態(tài)14的中心頻率約為5.25GHz。再者，在電壓駐波比(VSWR)小于2的定義下，該第一(低頻)操作模態(tài)12與第二(高頻)操作模態(tài)14的頻寬可含蓋用于WLAN操作的該2.4GHz(2.4-2.484GHz)與5.2GHz(5.15-5.35GHz)頻帶的頻寬。此外，此實(shí)施例的天線1寬度僅有5mm，且因此非常適合于僅具有細(xì)長(zhǎng)的空間以容納一天線的筆記本電腦。
圖4為在2.4GHz頻帶(第一操作模態(tài))下該天線1的天線增益量測(cè)結(jié)果。在此結(jié)果下，該第一操作模態(tài)的天線增益大約在2.3dBi至2.5dBi之間，適合用于在2.4GHz的WLAN頻帶的應(yīng)用。
圖5為在5.2GHz頻帶(第二操作模態(tài))下該天線1的天線增益量測(cè)結(jié)果。在此結(jié)果下，該第二操作模態(tài)的天線增益大約在2.7dBi至3.2dBi之間，亦適合用于在5.2GHz的WLAN頻帶的應(yīng)用。
圖6a與圖6b顯示根據(jù)本發(fā)明的輻射金屬片60，70，80，90的其它實(shí)施例的俯視圖。這些輻射金屬片60，70，80，90相似于圖2所示的輻射金屬片20，30，且相似或?qū)?yīng)的組件以同一圖號(hào)標(biāo)示。如圖6a所示，第一部份645，745的寬度可選擇性地調(diào)整，以致于可得到用于各種不同應(yīng)用的第一(低頻)與第二(高頻)操作模態(tài)的預(yù)期中心頻率。舉例而言，該第一部份645，745的寬度可分別朝向該饋入點(diǎn)22，32的方向增加以減低該較短路徑644，744的長(zhǎng)度，以便于分別降低該第二(高頻)操作模態(tài)的中心頻率。此外，圖6b所示的該I形狹縫84，94可代替圖2中前述的倒L形狹縫24，34，且該配置將產(chǎn)生與圖2大體上相同的效能。該較長(zhǎng)路徑642，742，842，942以及該較短路徑644，744，844，944分別通過該狹縫64，74，84，94形成在該輻射金屬片60，70，80，90上，其中前者用以產(chǎn)生該天線1的第一(低頻)操作模態(tài)且后者用以產(chǎn)生該天線1的第二(高頻)操作模態(tài)。相似地，圖2中該倒L形狹縫24，34配置的位置可相對(duì)該輻射金屬片20，30縱向移動(dòng)以便于可同時(shí)改變?cè)摰谝?低頻)與第二(高頻)操作模態(tài)的兩中心頻率。再者，該輻射金屬片20，30的長(zhǎng)度可相對(duì)該倒L形狹縫24，34向外延伸以便于降低該第一(低頻)的中心頻率。
因此，為獲得第一(低頻)操作模態(tài)中心頻率與第二(高頻)操作模態(tài)中心頻率的不同比例的雙頻操作，可修改諸如圖2所示的該倒L形狹縫24，34或輻射金屬片20，30的組件，借此可設(shè)計(jì)適于2.4/5.2GHz雙頻WLAN操作的雙頻天線。此外，該兩共振頻率(第一與第二操作模態(tài)的中心頻率)不需要以額外的匹配電路加裝于該天線1便可獲得良好的阻抗匹配。
權(quán)利要求
1.一種雙頻雙偶極天線，適于配置在一介質(zhì)基板上，其特征在于，該天線包括兩大體上矩形的輻射金屬片，相對(duì)該介質(zhì)基板的中心線對(duì)稱地配置在該介質(zhì)基板的兩邊上，借此形成該雙頻雙偶及天線的兩臂，其中每一大體上矩形的輻射金屬片另具有一饋入點(diǎn)，配置于相對(duì)另一饋入點(diǎn)用以傳送信號(hào)；以及一狹縫，從該大體上矩形的輻射金屬片的一邊緣朝該饋入點(diǎn)方向延伸至其內(nèi)部，以致于在該大體上矩形的輻射金屬片上形成一較長(zhǎng)路徑與一較短路徑，其中該較長(zhǎng)路徑用以產(chǎn)生該雙頻雙偶極天線的一第一(低頻)操作模態(tài)，且該較短路徑用以產(chǎn)生該雙頻雙偶極天線的一第二(高頻)操作模態(tài)；以及一同軸傳輸線，具有一中心導(dǎo)線與一外層接地導(dǎo)體，分別連接于該饋入點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的雙頻雙偶極天線，其特征在于，每一較長(zhǎng)路徑的長(zhǎng)度可選擇為該第一操作模態(tài)的一中心頻率的1/4波長(zhǎng)，且每一較短路徑的長(zhǎng)度可選擇為該第二操作模態(tài)的一中心頻率的1/4波長(zhǎng)。
3.如權(quán)利要求1所述的雙頻雙偶極天線，其特征在于，該第一操作模態(tài)的中心頻率為2.4GHz。
4.如權(quán)利要求1所述的雙頻雙偶極天線，其特征在于，該第二操作模態(tài)的中心頻率為5.2GHz。
5.如權(quán)利要求1所述的雙頻雙偶極天線，其特征在于，該大體上矩形的輻射金屬片印制在該介質(zhì)基板上。
6.如權(quán)利要求1所述的雙頻雙偶極天線，其特征在于，該大體上矩形的輻射金屬片蝕刻在該介質(zhì)基板上。
7.如權(quán)利要求1所述的雙頻雙偶極天線，其特征在于，該狹縫具有接近倒L的形狀。
8.如權(quán)利要求1所述的雙頻雙偶極天線，其特征在于，該狹縫具有接近一“1”字母的形狀。
全文摘要
一種雙頻雙偶極天線，其適于配置在一介質(zhì)基板上，包含兩大體上矩形的輻射金屬片與一同軸傳輸線。該大體上矩形的輻射金屬片相對(duì)該基板的中心線對(duì)稱地配置于該基板的兩邊，其中每一輻射金屬片另具有一饋入點(diǎn)與一狹縫。一饋入點(diǎn)配置相對(duì)于另一饋入點(diǎn)，且該狹縫從該大體上矩形的輻射金屬片的一邊緣朝該饋入點(diǎn)的方向延伸至其內(nèi)部，以致于在該大體上矩形的輻射金屬片上形成一較長(zhǎng)路徑與一較短路徑，其中該較長(zhǎng)路徑用以產(chǎn)生該雙頻雙偶極天線的一第一(低頻)操作模態(tài)，且該較短路徑用以產(chǎn)生其一第二(高頻)操作模態(tài)。該同軸傳輸線具有一中心導(dǎo)線與一外層接地導(dǎo)體，其分別連接至該饋入點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01Q1/27GK1479410SQ0214227
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2002年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月29日
發(fā)明者方啟印, 蘇志銘, 邱宗文, 翁金輅 申請(qǐng)人:智邦科技股份有限公司