專利名稱：寬頻帶平面天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平面天線，特別是涉及一種寬頻帶平面天線。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線網(wǎng)路訪問(wèn)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線筆記型電腦允許用戶在火車站、大學(xué)等設(shè)有網(wǎng)路站點(diǎn)的固定地點(diǎn)通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)路(WLAN)訪問(wèn)網(wǎng)路。結(jié)果，無(wú)線筆記型電腦因其允許用戶自由訪問(wèn)網(wǎng)路而成為一種主流產(chǎn)品。近年來(lái)，發(fā)展了WiFi無(wú)線局域網(wǎng)路(LAN)，其工作頻率為約2.4GHz和5GHz(這些頻率稱為在諸如正交頻分頻用(OFDM)技術(shù)的任何調(diào)變技術(shù)中由資料信號(hào)所調(diào)變的通信載波頻率)。
然而，無(wú)線WiFi LAN技術(shù)所具有一些缺點(diǎn)使其僅限在固定地點(diǎn)附近使用。這些缺點(diǎn)是指無(wú)線通信載波的低容量和短范圍(約幾百米)，其阻止用戶從任何地方訪問(wèn)網(wǎng)路。目前，已開發(fā)出無(wú)線WiMAX通信技術(shù)(也就是IEEE820.16標(biāo)準(zhǔn))來(lái)克服無(wú)線WiFi LAN技術(shù)的缺陷；即，WiMAX允許無(wú)線通信載波擁有較高容量和較遠(yuǎn)通信范圍而不會(huì)減弱效果，因此可以在設(shè)有WiMAX城域網(wǎng)(metropolitan area network，MAN)的城市區(qū)域中的任何地方訪問(wèn)網(wǎng)路。此外，無(wú)線WiMAX MAN在幾個(gè)頻帶下工作，其中心頻率分別在約2.3GHZ、3.4-3.6GHz和5.7-5.8GHz。應(yīng)WiFi LAN和WiMAX MAN兩種應(yīng)用的需要，需要一種工作頻率從2.3GHz到5.8GHz的寬頻帶天線。這種寬頻帶天線又稱為超寬頻帶天線，因?yàn)槠渚哂谐瑢挼墓ぷ黝l率范圍。
此外，無(wú)線通信技術(shù)中廣泛使用平面天線，因?yàn)榇朔N天線較容易與印刷電路板(PCB)整合，因此具有緊湊兼低成本的優(yōu)勢(shì)。例如，美國(guó)專利第6,535,167 B2號(hào)揭示了一種能夠在較寬頻帶下工作的疊層模式天線。所述疊層模式天線包含一作為驅(qū)動(dòng)元件形成于PCB的正側(cè)表面上的倒F形天線圖案、和一作為無(wú)源元件形成于PCB的反側(cè)表面上的倒L形天線圖案。通過(guò)將倒F形天線圖案的路徑長(zhǎng)度設(shè)定為一特定值，所述天線將其可用頻率范圍的低頻側(cè)移到低頻側(cè)。同樣的，通過(guò)將倒L形天線圖案的路徑長(zhǎng)度設(shè)定為一特定值，所述天線將其可用頻率范圍的高頻側(cè)移到高頻側(cè)。結(jié)果，所述疊層模式天線能夠在更寬的頻帶下工作。
然而，其工作頻率約為2.4GHz，這限制了其只能應(yīng)用于WiFi LAN，而不能應(yīng)用于WiMAX MAN。此外，因?yàn)榀B層模式天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以其制造程式相應(yīng)較長(zhǎng)，并且在PCB兩側(cè)表面上形成倒F形天線圖案后再形成倒L形天線圖案的程式使制造成本增大。因此，疊層模式天線除了因?yàn)榫哂姓l帶外還由于其疊層結(jié)構(gòu)而不能滿足平面天線的緊湊性要求。因此，希望有設(shè)計(jì)一種具有多頻帶特性同時(shí)天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且制造成本低的新型模式的平面天線。
由此可見，上述現(xiàn)有的平面天線在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問(wèn)題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒(méi)有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問(wèn)題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型的寬頻帶平面天線，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。
有鑒于上述現(xiàn)有的平面天線存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型的寬頻帶平面天線，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的平面天線，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)過(guò)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種寬頻帶平面天線。
本發(fā)明還涉及一種工作頻率從2.3GHz到將近6GHz的適合于WiFi LAN和WiMAX MAN兩種應(yīng)用的寬頻帶平面天線。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種形成于一電路板的一側(cè)表面上的寬頻帶平面天線，其特征在于該寬頻帶平面天線包含一伸長(zhǎng)部分，其與一形成于所述電路板的另一側(cè)表面上的接地圖案的一周邊邊緣大體平行，且其一端連接到一饋電傳輸線，其中，該伸長(zhǎng)部分與該接地圖案的該周邊邊緣之間有一間隙；以及一主體短截線，其一端開口，且其另一端連接到所述伸長(zhǎng)部分的另一端，從而形成一倒L形圖案，其中該間隙值小于2mm，以便使該寬頻帶天線能夠在2.3GHz到將近6GHz的一寬頻率范圍內(nèi)工作。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的寬頻帶平面天線，其中所述的主體短截線被一矩形貼片圖案所代替，該貼片圖案靠近饋電傳輸線的長(zhǎng)邊向外漸縮，且所述貼片圖案的最短邊連接到該伸長(zhǎng)部分。
前述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案為一短的短截線。
前述的寬頻帶平面天線，其中所述的寬頻帶平面天線的總路徑長(zhǎng)度等于λ/4，其中λ從該寬頻率范圍的最低頻率到其最高頻率。
前述的寬頻帶平面天線，其中所述的伸長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度從7.5mm到9.5mm。
前述的寬頻帶平面天線，其中所述的伸長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度從7.5mm到9.5mm。
前述的寬頻帶平面天線，其中所述的主體短截線的長(zhǎng)度從11.5mm到14.5mm。
前述的寬頻帶平面天線，其中所述的主體短截線的長(zhǎng)度從11.5mm到14.5mm。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種形成于一電路板的一側(cè)表面上的寬頻帶平面天線，其包含一伸長(zhǎng)部分，其與一形成于所述電路板的另一側(cè)表面上的接地圖案的一周邊邊緣大體平行，且其一端連接到一饋電傳輸線，其中該伸長(zhǎng)部分與該接地圖案的該周邊邊緣之間有一間隙；一主體短截線，其一端開口，且其另一端連接到該伸長(zhǎng)部分的另一端；以及一阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案，用于調(diào)節(jié)該寬頻帶平面天線以及該饋電傳輸線之間的阻抗匹配，其一端經(jīng)由一通孔短路連接到該接地圖案，且其另一端連接到該伸長(zhǎng)部分與該饋電傳輸線之間的一接合點(diǎn)，其中該間隙值小于2mm，以便使該寬頻帶天線能夠在2.3GHz到將近6GHz的一寬頻率范圍內(nèi)工作。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的寬頻帶平面天線，其中所述的主體短截線被一矩形貼片圖案所代替，該矩形貼片圖案靠近饋電傳輸線的長(zhǎng)邊向外漸縮，且該矩形貼片圖案的最短邊連接到該伸長(zhǎng)部分。
前述的寬頻帶平面天線，其中取決于調(diào)節(jié)該寬頻帶平面天線和該饋電傳輸線之間的阻抗匹配的需要，該阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案的寬度等于或不等于該伸長(zhǎng)部分的寬度。
前述的寬頻帶平面天線，其中取決于調(diào)節(jié)該寬頻帶平面天線和該饋電傳輸線之間的阻抗匹配的需要，該阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案的寬度等于或不等于該伸長(zhǎng)部分的寬度。
前述的寬頻帶平面天線，其中所述的阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案是一短的短截線。
前述的寬頻帶平面天線，其中所述的阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案是一短的短截線。
前述的寬頻帶平面天線，其中所述的寬頻帶平面天線的總路徑長(zhǎng)度等于λ/4，其中λ從該寬頻率范圍的最低頻率到其最高頻率。
前述的寬頻帶平面天線，其中所述的伸長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度從7.5mm到9.5mm。
前述的寬頻帶平面天線，其中所述的伸長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度從7.5mm到9.5mm。
前述的寬頻帶平面天線，其中所述的主體短截線的長(zhǎng)度從11.5mm到14.5mm。
前述的寬頻帶平面天線，其中所述的主體短截線的長(zhǎng)度從11.5mm到14.5mm。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下為了達(dá)到上述目的，提供本發(fā)明第一實(shí)施例的寬頻帶平面天線。多頻寬頻平面天線包含一由一伸長(zhǎng)部分和一主體短截線所形成的倒L形圖案。此外，伸長(zhǎng)部分大體上平行于一形成于一電路板的反側(cè)表面(即，電路板上安裝有寬頻帶平面天線和其他電子元件的正側(cè)表面的相對(duì)面)上的接地圖案的一周邊邊緣，其中伸長(zhǎng)部分和接地圖案的周邊邊緣之間有一間隙G。此外，伸長(zhǎng)部分的一端連接到具有預(yù)定長(zhǎng)度的主體短截線，而伸長(zhǎng)部分的另一端連接到一饋電傳輸線，以便高頻AC電流穿過(guò)饋電傳輸線進(jìn)入伸長(zhǎng)部分中。通過(guò)調(diào)節(jié)間隙G為一特定值，所述平面天線能夠在適合于WiFi LAN和WiMAXMAN兩種應(yīng)用的2.3GHz到約5.8GHz(或?qū)⒔?GHz)的超寬頻率范圍內(nèi)工作。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，寬頻帶平面天線包含一由一伸長(zhǎng)部分和一貼片圖案所形成的倒L形圖案，其中所述貼片圖案代替第一實(shí)施例中所揭示的主體短截線。此外，伸長(zhǎng)部分大體上平行于一形成于一電路板的反側(cè)表面(即，電路板上安裝有寬頻帶平面天線和其他電子元件的正側(cè)表面的相對(duì)面)上的接地圖案的一周邊邊緣，其中伸長(zhǎng)部分和所述接地圖案的周邊邊緣之間有一間隙G。此外，伸長(zhǎng)部分的一端連接到矩形貼片圖案的最短邊，所述貼片圖案靠近饋電傳輸線的長(zhǎng)邊向外漸縮(長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度為H)，而伸長(zhǎng)部分的另一端連接到一饋電傳輸線，以便高頻AC電流穿過(guò)饋電傳輸線進(jìn)入伸長(zhǎng)部分中。通過(guò)調(diào)節(jié)間隙G為一特定值，所述平面天線能夠在適合于WiFiLAN和WiMAX MAN兩種應(yīng)用的2.3GHz到約5.8GHz(或?qū)⒔?GHz)的超寬頻率范圍內(nèi)工作。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，本發(fā)明第三實(shí)施例的多頻寬頻平面天線進(jìn)一步包含一阻抗匹配調(diào)節(jié)短截線，其一端經(jīng)由一通孔而短路連接到所述接地圖案，而其另一端連接到所述伸長(zhǎng)部分和所述饋電傳輸線之間的接合點(diǎn)。另外，所述短的短截線的作用是調(diào)節(jié)寬頻帶平面天線和饋電傳輸線之間的阻抗匹配，以便穿過(guò)傳輸線的高頻AC信號(hào)能以最小反射損耗最理想地傳輸?shù)狡矫嫣炀€中。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，本發(fā)明第四實(shí)施例的寬頻帶平面天線進(jìn)一步包含一阻抗匹配調(diào)節(jié)短截線，其一端經(jīng)由一通孔而短路連接到所述接地圖案，而其另一端連接到所述伸長(zhǎng)部分和所述饋電傳輸線之間的接合點(diǎn)。另外，所述短的短截線的作用是調(diào)節(jié)寬頻帶平面天線和傳輸線之間的阻抗匹配，以便穿過(guò)傳輸線的高頻AC信號(hào)能以最小反射損耗最理想地傳輸?shù)狡矫嫣炀€中。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明寬頻帶平面天線至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的寬頻帶平面天線可以很好地應(yīng)用于WiFi LAN和WiMAX MAN，從而提供中心頻率從2.3GHz到5.8GHz(或?qū)⒔?GHz)的多頻寬頻，而不是常規(guī)平面天線中的中心頻率為2.4GHz的一個(gè)頻帶。因此，本發(fā)明的MFB平面天線可應(yīng)用于城域網(wǎng)，以便無(wú)線筆記型電腦用戶能在城市區(qū)域中的任何地方訪問(wèn)網(wǎng)路，而不必像在使用實(shí)施常規(guī)平面天線的無(wú)線筆記型電腦時(shí)受限于一些固定地點(diǎn)，諸如公共建筑和火車站等。
2.由于本發(fā)明的寬頻帶平面天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以其制造程式可以大大簡(jiǎn)化，從而降低制造成本并提高產(chǎn)量。
綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種寬頻帶平面天線，包含一伸長(zhǎng)部分，其大體上平行于一接地圖案的一周邊邊緣，且其一端連接到一饋電傳輸線，其中此伸長(zhǎng)部分和此接地圖案的周邊邊緣之間有一間隙；一主體短截線和一用于調(diào)節(jié)寬頻帶平面天線與饋電傳輸線之間的阻抗匹配的阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案；其中間隙值小于2mm，以便使此寬頻帶天線能夠在2.3GHz到將近6GHz的寬頻率范圍內(nèi)工作，從而允許此寬頻帶天線應(yīng)用在WiFi LAN和WiMAX MAN中。本發(fā)明的寬頻帶平面天線很好地應(yīng)用于WiFi LAN和WiMAX MAN，從而提供中心頻率從2.3GHz到5.8GHz(或?qū)⒔?GHz)的多頻寬頻，此外其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以其制造程式可以大大簡(jiǎn)化，從而降低制造成本并提高產(chǎn)量。本發(fā)明具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或功能上皆有較大的改進(jìn)，在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，且較現(xiàn)有的寬頻帶平面天線具有增進(jìn)的多項(xiàng)功效，從而更加適于實(shí)用，并具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1A和1B分別顯示本發(fā)明第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的寬頻帶平面天線的俯視圖。
圖2A和2B分別顯示本發(fā)明第三實(shí)施例和第四實(shí)施例的寬頻帶平面天線的俯視圖。
圖3顯示圖2A所示的寬頻帶平面天線中G值從0mm到3.5mm的五個(gè)不同回流損失相對(duì)頻率的曲線圖。
圖4顯示圖2A所示的寬頻帶平面天線中L2值從6.5mm到9.5mm的四個(gè)不同回流損失相對(duì)頻率的曲線圖。
圖5顯示圖2A所示的寬頻帶平面天線中H值從11.5mm到15.5mm的四個(gè)不同回流損失相對(duì)頻率的曲線圖。
圖6顯示圖2A所示的寬頻帶平面天線在有和沒(méi)有短的短截線時(shí)的兩個(gè)輸入電阻相對(duì)頻率的曲線圖。
圖7A和7B分別顯示圖2A和圖2B所示實(shí)施例的寬頻帶平面天線的回流損失(單位dB)相對(duì)頻率的曲線圖。
圖8A和8B分別顯示圖2B所示第四實(shí)施例的寬頻帶平面天線分別在2.45GHz、3.5GHz、5.25GHz和5.75GHz下工作的輻射圖。
1、1’寬頻帶平面天線 1a、1’a伸長(zhǎng)部分1b主體短截線 1’b貼片圖案2接地圖案 4電路板G間隙 L2伸長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度H預(yù)定長(zhǎng)度 3饋電傳輸線1c、1c’阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案 10、20通孔L1阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案的長(zhǎng)度具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的寬頻帶平面天線其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
現(xiàn)在將詳細(xì)描述一種寬頻帶平面天線，其實(shí)例如附圖所示?？赡艿那闆r下，圖式和具體實(shí)施方式
中使用相同的參考數(shù)位指示相同的部件。
圖1A顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的寬頻帶平面天線的俯視圖。寬頻帶平面天線1包含伸長(zhǎng)部分1a和主體短截線1b。此外，伸長(zhǎng)部分1a和主體短截線1b形成倒L形圖案，其中伸長(zhǎng)部分1a大體上平行于用于隔離的接地圖案2的一周邊邊緣，所述接地圖案2形成于電路板4的反側(cè)表面上(被虛線所包圍)，所述反側(cè)表面與電路板4的正側(cè)表面(或稱為元件側(cè)表面)相對(duì)，在所述正側(cè)表面上安裝有所述寬頻帶平面天線和其他電子元件。此外，在伸長(zhǎng)部分1a和接地圖案2的周邊邊緣之間有一間隙G。另外，長(zhǎng)度為L(zhǎng)2的伸長(zhǎng)部分1a的一端連接到預(yù)定長(zhǎng)度為H的主體短截線1b的一端，而主體短截線1b的另一端開口，且伸長(zhǎng)部分1a的另一端連接到饋電傳輸線3，以便高頻交流(AC)信號(hào)穿過(guò)饋電傳輸線3進(jìn)入伸長(zhǎng)部分1a中。因此，由資料信號(hào)用OFDM技術(shù)所調(diào)變的高頻AC信號(hào)被寬頻帶平面天線1轉(zhuǎn)換為具有寬頻率范圍的電磁波。而電磁波又被用作頻率和AC信號(hào)相同的通信載波。
目前，無(wú)線網(wǎng)路訪問(wèn)技術(shù)所使用的幾個(gè)頻帶的中心頻率分別是2.4GHz、3.5GHz、5.25GHz和5.8GHz。在這些頻率中，2.4GHz、5.25GHz和5.8GHz應(yīng)用于WiFi LAN，而2.3GHz、3.5GHz、5.25GHz和5.8GHz應(yīng)用于WiMAX MAN。穿過(guò)寬頻帶平面天線1的電流的總路徑長(zhǎng)度等于L2和H的和。寬頻帶平面天線1較佳地總路徑長(zhǎng)度約等于λ/4，其中λ是高于2.3GHz的頻率的波長(zhǎng)。結(jié)果，寬頻帶平面天線1可形成為一共振腔以用于波長(zhǎng)λ的駐波，然后其發(fā)射波長(zhǎng)λ的電磁波以用于通信載波。接下來(lái)，也是最重要的，間隙G應(yīng)該較小且適當(dāng)調(diào)節(jié)，以便獲得伸長(zhǎng)部分1a和接地圖案2之間的強(qiáng)電磁耦合。為此，在2.3GHz到將近6GHz的頻率下工作時(shí)，可產(chǎn)生另外的第二諧波共振頻率并將其下拉向第一共振頻率，以形成具有低回流損失的寬頻帶。
請(qǐng)參閱圖1B，其顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的寬頻帶平面天線的俯視圖。寬頻帶平面天線1’包含伸長(zhǎng)部分1’a和貼片圖案1’b，所述貼片圖案1’b代替第一實(shí)施例中所揭示的主體短截線1b。此外，長(zhǎng)度為L(zhǎng)2的伸長(zhǎng)部分1’a大體上平行于用于隔離的接地圖案2的一周邊邊緣，所述接地圖案2形成于電路板4的反側(cè)表面上(被虛線所包圍)，所述反側(cè)表面與電路板4的正側(cè)表面相對(duì)，在所述正側(cè)表面上安裝有所述寬頻帶平面天線和其他電子元件。此外，在伸長(zhǎng)部分1’a和接地圖案2的周邊邊緣之間有一間隙G。此外，伸長(zhǎng)部分1’a的一端連接到矩形貼片圖案1’b的最短邊，所述貼片圖案1’b靠近饋電傳輸線的長(zhǎng)邊向外漸縮(長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度是H)，而伸長(zhǎng)部分1’a的另一端連接到饋電傳輸線3，以便高頻AC信號(hào)穿過(guò)饋電傳輸線3進(jìn)入伸長(zhǎng)部分1’a中。
此外，如圖2A所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，本發(fā)明第三實(shí)施例的寬頻帶平面天線1可進(jìn)一步包含長(zhǎng)度為L(zhǎng)1的阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案1c，例如圖2A所示的短的短截線，其一端經(jīng)由通孔10短路連接到形成于電路板4的反側(cè)表面上的接地圖案2，而其另一端連接到伸長(zhǎng)部分1a和饋電傳輸線3之間的接合點(diǎn)。另外，短的短截線1c的作用是調(diào)節(jié)寬頻帶平面天線1和饋電傳輸線3之間的阻抗匹配，以便穿過(guò)饋電傳輸線3的高頻AC信號(hào)能以最小反射損耗最理想地傳輸?shù)綄掝l帶平面天線1中。稍后通過(guò)參考圖6詳細(xì)描述如何獲得前述的最佳阻抗匹配。
如第一實(shí)施例所述，穿過(guò)第三實(shí)施例的寬頻帶平面天線1的電流的總路徑長(zhǎng)度等于L1、L2和H的和，且寬頻帶平面天線1較佳的總路徑長(zhǎng)度約等于λ/4，其中λ在2.3GHz的頻率到5.8GHz(或?qū)⒔?GHz)的頻率范圍內(nèi)，以作為用于通信載波的電磁波。結(jié)果，寬頻帶平面天線1可形成為一共振腔以用于波長(zhǎng)λ的駐波，然后其發(fā)射波長(zhǎng)λ的電磁波以用于通信載波。
請(qǐng)參閱圖2B，寬頻帶平面天線1’可進(jìn)一步包含長(zhǎng)度為L(zhǎng)1的阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案1c’，例如圖2B中短的短截線，其一端經(jīng)由通孔20短路連接到接地圖案2，而其另一端連接到伸長(zhǎng)部分1a’和饋電傳輸線3之間的接合點(diǎn)。另外，短的短截線1’c的作用是調(diào)節(jié)寬頻帶平面天線1’和傳輸線3之間的阻抗匹配，以便穿過(guò)傳輸線3的高頻AC信號(hào)能以最小反射損耗最理想地傳輸?shù)綄掝l帶平面天線1’中。
當(dāng)評(píng)估寬頻帶平面天線1和1’的性能時(shí)，必須考慮其重要特性，包括天線增益、輻射圖和可用頻帶的帶寬大小。當(dāng)設(shè)計(jì)具有前述特性的平面天線時(shí)，應(yīng)分析G、L2和H的值是如何影響寬頻帶平面天線的特性的，下文將對(duì)此作出描述。在進(jìn)行分析之前，應(yīng)引入“可用頻帶”的定義。
請(qǐng)參閱圖3，其顯示G值從0mm到3.5mm的五個(gè)不同回流損失相對(duì)頻率的曲線圖，“可用頻帶”的定義是指其中所有頻率的相應(yīng)回流損失都小于-10dB的頻帶，在“可用頻帶”中，最高頻率減去最低頻率的頻率范圍稱為其“帶寬”。然而，下文中使用術(shù)語(yǔ)“頻帶”來(lái)代替術(shù)語(yǔ)“可用頻帶”。此外，回流損失是在傳輸線3與伸長(zhǎng)部分1a和1’a之間的接合點(diǎn)上測(cè)量的，其計(jì)算公式如下回流損失＝20log|Γ|............(1)其中Γ是反射系數(shù)，其等于傳輸線3與伸長(zhǎng)部分1a和1’a之間的接合點(diǎn)上的反射AC信號(hào)的電壓和入射AC信號(hào)的電壓的比值；即，用回流損失來(lái)指示AC信號(hào)穿過(guò)傳輸線3跟伸長(zhǎng)部分1a和1’a之間的接合點(diǎn)時(shí)的減弱程度。此外，根據(jù)式(1)，-10dB回流損失意謂，傳輸線3中的原始AC信號(hào)在穿過(guò)傳輸線3跟伸長(zhǎng)部分1a和1’a之間的接合點(diǎn)后減弱1/3。
圖3顯示圖2A所示的寬頻帶平面天線中G值為0mm到3.5mm的五個(gè)不同回流損失相對(duì)頻率的曲線圖。顯然，根據(jù)圖3，隨著G值變窄，不僅“頻帶”的數(shù)量增加，而且每一“頻帶”的帶寬也增大。最終，各“頻帶”彼此重迭而形成從2.3GHz到超過(guò)6GHz的超寬頻帶。此外，通過(guò)將低頻帶的中心頻率移到高頻側(cè)，并且將高頻帶的中心頻率移到低頻側(cè)，而導(dǎo)致帶寬增加。例如，比較3.5mm的G值和0.5mm的G值可以看出，當(dāng)G值為3.5mm時(shí)只有一個(gè)帶寬很窄(即，約0.5GHz帶寬)的頻帶，而當(dāng)G值為0.5mm時(shí)有兩個(gè)中心頻率在3.75GHz和5.6GHz的頻帶(即低頻帶和高頻帶)。同時(shí)，這兩個(gè)頻帶彼此重迭而形成從2.3GHz到超過(guò)6GHz的超寬頻帶。相對(duì)而言，當(dāng)G值為1mm時(shí)，低頻帶和高頻帶是分開的，其中心頻率分別為3.6GHz和5.95GHz。即，頻帶的帶寬隨著G值變小而加寬。因此，較小的G值可以滿足寬頻帶平面天線1和1’在較寬頻率范圍工作的要求。為滿足前述要求，本發(fā)明中較佳的G值小于2mm。
圖4顯示圖2A所示的寬頻帶平面天線中L2值從6.5mm到9.5mm的四個(gè)不同回流損失相對(duì)頻率的曲線圖。此外，伸長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度L2的作用是將頻帶的中心頻率移到高頻側(cè)或低頻側(cè)。參看圖4，其顯示L2值從6.5mm到9.5mm的四個(gè)不同回流損失相對(duì)頻率的曲線圖。比較9.5mm的L2值和6.5mm的L2值可以看出，隨著L2值變小，其頻帶的中心頻率移到高頻側(cè)。在本發(fā)明中，較佳的L2值范圍為7.5mm-9.5mm。
另外，圖5顯示圖2A所示的寬頻帶平面天線中H值從11.5mm到15.5mm的三個(gè)不同回流損失相對(duì)頻率的曲線圖。根據(jù)圖5，比較H值從11.5mm到15.5mm的三個(gè)不同回流損失相對(duì)頻率的曲線圖可以推斷出，頻帶的帶寬保持相同的值，但隨著H值變大，其中心頻率移到低頻側(cè)。換句話說(shuō)，當(dāng)主體短截線1b的長(zhǎng)度變大時(shí)，寬頻帶平面天線1’的工作頻率移到低頻側(cè)。此外，在G、L2和H各值中，G值對(duì)寬頻帶平面天線1和1’的性能的影響最大。即，G值不僅啟動(dòng)“頻帶”，而且還增寬所得“頻帶”的帶寬。最終，所得“頻帶”重迭形成從2.3GHz到5.8GHz(或?qū)⒔?GHz)的超寬頻率范圍。因此，WiFi LAN和WiMAX MAN中都可應(yīng)用平面天線1和1’。
另外，短的短截線1c和1’c的作用是調(diào)節(jié)寬頻帶平面天線1和1’的阻抗跟傳輸線3的阻抗之間的匹配，以便穿過(guò)傳輸線3的高頻AC信號(hào)能以最小反射損耗最理想地傳輸?shù)綄掝l帶平面天線1和1’中。參看圖6，其顯示寬頻帶平面天線1和1’的兩個(gè)電阻(即，有和沒(méi)有短的短截線1c和1c’時(shí))相對(duì)頻率的曲線圖。顯然，當(dāng)具備短的短截線1c和1c’時(shí)，寬頻帶平面天線1和1’的電阻穩(wěn)定在50Ω。為了調(diào)節(jié)寬頻帶平面天線1和1’的阻抗跟傳輸線3的阻抗之間的匹配，短的短截線1c和1c’的寬度和長(zhǎng)度不必跟伸長(zhǎng)部分1a和1’a的寬度和長(zhǎng)度相同。例如，在圖2A所示的第三實(shí)施例中，短的短截線1c的寬度與伸長(zhǎng)部分1a相同，而在圖2B所示的第四實(shí)施例中，短的短截線1’c的寬度大于伸長(zhǎng)部分1’a的寬度。
為了同時(shí)實(shí)施WiFi LAN和WiMAX MAN，本發(fā)明的寬頻帶平面天線能夠在寬頻率范圍內(nèi)工作。圖7A和圖7B分別顯示如圖2A和圖2B所示的本發(fā)明第三和第四實(shí)施例的寬頻帶平面天線的回流損失(單位dB)相對(duì)頻率的曲線圖。顯然，其驗(yàn)證了本發(fā)明第三和第四實(shí)施例的寬頻帶平面天線能夠在2.14GHz到6.2GHz的頻率范圍內(nèi)工作。此外，圖8A和圖8B分別顯示如圖2B所示的本發(fā)明第四實(shí)施例的寬頻帶平面天線在2.45GHz、3.5GHz、5.25GHz和5.75GHz下在y-z平面上的輻射圖。所有這些輻射圖都近似為全向輻射，其允許用戶方便地使用無(wú)線筆記型電腦或任何實(shí)施本發(fā)明的寬頻帶平面天線1和1’的無(wú)線通信產(chǎn)品。
另外，在前述寬頻帶天線的第四實(shí)施例中，盡管將其設(shè)置在電路板的正側(cè)表面上，而將接地圖案設(shè)置在反側(cè)表面上，但其設(shè)置也可切換，而不會(huì)損失寬頻帶平面天線的特征。即，可將寬頻帶平面天線設(shè)置在電路板的反側(cè)表面上，而將接地圖案設(shè)置在正側(cè)表面上。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種形成于一電路板的一側(cè)表面上的寬頻帶平面天線，其特征在于該寬頻帶平面天線包含一伸長(zhǎng)部分，其與一形成于所述電路板的另一側(cè)表面上的接地圖案的一周邊邊緣大體平行，且其一端連接到一饋電傳輸線，其中，該伸長(zhǎng)部分與該接地圖案的該周邊邊緣之間有一間隙；以及一主體短截線，其一端開口，且其另一端連接到所述伸長(zhǎng)部分的另一端，從而形成一倒L形圖案，其中該間隙值小于2mm，以便使該寬頻帶天線能夠在2.3GHz到將近6GHz的一寬頻率范圍內(nèi)工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的主體短截線被一矩形貼片圖案所代替，該貼片圖案靠近饋電傳輸線的長(zhǎng)邊向外漸縮，且所述貼片圖案的最短邊連接到該伸長(zhǎng)部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案為一短的短截線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的寬頻帶平面天線的總路徑長(zhǎng)度等于λ/4，其中λ從該寬頻率范圍的最低頻率到其最高頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的伸長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度從7.5mm到9.5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的伸長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度從7.5mm到9.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的主體短截線的長(zhǎng)度從11.5mm到14.5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的主體短截線的長(zhǎng)度從11.5mm到14.5mm。
9.一種形成于一電路板的一側(cè)表面上的寬頻帶平面天線，其包含一伸長(zhǎng)部分，其與一形成于所述電路板的另一側(cè)表面上的接地圖案的一周邊邊緣大體平行，且其一端連接到一饋電傳輸線，其中該伸長(zhǎng)部分與該接地圖案的該周邊邊緣之間有一間隙；一主體短截線，其一端開口，且其另一端連接到該伸長(zhǎng)部分的另一端；以及一阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案，用于調(diào)節(jié)該寬頻帶平面天線以及該饋電傳輸線之間的阻抗匹配，其一端經(jīng)由一通孔短路連接到該接地圖案，且其另一端連接到該伸長(zhǎng)部分與該饋電傳輸線之間的一接合點(diǎn)，其中該間隙值小于2mm，以便使該寬頻帶天線能夠在2.3GHz到將近6GHz的一寬頻率范圍內(nèi)工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的主體短截線被一矩形貼片圖案所代替，該矩形貼片圖案靠近饋電傳輸線的長(zhǎng)邊向外漸縮，且該矩形貼片圖案的最短邊連接到該伸長(zhǎng)部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中取決于調(diào)節(jié)該寬頻帶平面天線和該饋電傳輸線之間的阻抗匹配的需要，該阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案的寬度等于或不等于該伸長(zhǎng)部分的寬度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中取決于調(diào)節(jié)該寬頻帶平面天線和該饋電傳輸線之間的阻抗匹配的需要，該阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案的寬度等于或不等于該伸長(zhǎng)部分的寬度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案是一短的短截線。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案是一短的短截線。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的寬頻帶平面天線的總路徑長(zhǎng)度等于λ/4，其中λ從該寬頻率范圍的最低頻率到其最高頻率。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的伸長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度從7.5mm到9.5mm。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的伸長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度從7.5mm到9.5mm。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的主體短截線的長(zhǎng)度從11.5mm到14.5mm。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻帶平面天線，其特征在于其中所述的主體短截線的長(zhǎng)度從11.5mm到14.5mm。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種寬頻帶平面天線，包含一伸長(zhǎng)部分，其大體上平行于一接地圖案的一周邊邊緣，且其一端連接到一饋電傳輸線，其中此伸長(zhǎng)部分和此接地圖案的周邊邊緣之間有一間隙；一主體短截線和一用于調(diào)節(jié)寬頻帶平面天線與饋電傳輸線之間的阻抗匹配的阻抗匹配調(diào)節(jié)圖案；其中間隙值小于2mm，以便使此寬頻帶天線能夠在2.3GHz到將近6GHz的寬頻率范圍內(nèi)工作，從而允許此寬頻帶天線應(yīng)用在WiFi LAN和WiMAX MAN中。本發(fā)明的寬頻帶平面天線很好地應(yīng)用于WiFi LAN和WiMAX MAN，從而提供中心頻率從2.3GHz到5.8GHz(或?qū)⒔?GHz)的多頻寬頻，此外其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以其制造程式可以大大簡(jiǎn)化，從而降低制造成本并提高產(chǎn)量。
文檔編號(hào)H01Q5/01GK1972007SQ20061014007
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
發(fā)明者紀(jì)勝源, 鍾世忠, 陳諭正, 王熹偉 申請(qǐng)人:達(dá)創(chuàng)科技股份有限公司