TW512558B - Surface-mountable dual-band monopole antenna for WLAN application - Google Patents

Description

五、發明說明d) 【發明領域】 本發明係古關 種無線區拭'細/種無線通吼系統之天線，更特別有關一 製作容易：成t f統之可表面黏著之雙頻單偶極天線，其 與增益，並可雙=作且其介電基底具有較佳之天線頻寬 【先前技術】 傳路”構，使得各種多媒體設備訊號及資料 埠定點之；；’ Γ主設備之連結不再受限於有線傳輪連接 「，聿絆。同時為增加使用之便利性與攜行性， 計：必J符二成為相關元件設計之規範’天線的設 計的考虎番Γ/ 範，除此之外，安裝容易也是天線設 發展，ί彳曰节ΐ一。而隨著表面黏著技術（SMT)的快速 於表面黏著技術的天線安裝容易並可以大 巾田降低封A與連接所需花f成本，因此可表面

受到極大的重視。而一般習知之可表面黏著之天線設計J 大都是印製於陶瓷材質基底上，諸如1 997年7月16 :頒於 aWahata2 Λ國專利第5, 668, 557號"表面黏著天線及使 用該天線之通訊裝置（Surface__nt⑽一= 以及使 c〇m|nunicati〇n device using same) |，，其揭示一種表面 黏著天線，該天線的介電基底係由陶瓷材質所構成。然 而，該基底至少具有二個洞延伸穿過該基底前後兩個& 面，以構成二個共振器，該天線之特點為訊號從輸入至輸 出所行進的途徑係為唯一，即訊號從輸入端進入後，便由 第一個共振器耦合至第二個共振器，如此漸進直到訊號取

512558 五、發明說明（2) 出，故此種濾波器稱為直接耦合（direct c〇uplin幻濾波 器之天線。因而’該種天線極難具有較佳之天線頻寬：烊 盈。再者，此結構在製作上係相當困難複雜且成本曰 的。又如2000年8月8日頒於Tsubaki等人之美國專利、 6’ 1 00, 849號"表面黏著天線以及使用該天線之通訊裝置 (Surface mount antenna and communication apparatus Using the sa託）”，其揭示—種表面黏著天 f，該天線之介電基底亦係由陶竟材質所構成的，相較於 刖者，雖然Tsubaki等人之天線在製作上較為容易，但、 是二在表面黏著的製程中’陶瓷材質不僅昂貴 上^目對^電常數較高’一般大於7，因此降低了天線的 頻覓與增盈，使得產品的競爭力大幅下降❶ 再者，各類電子產品所配備的無線網 多只擁有單頻帶操作能力。可以預期的是卡隨: 二置的天線只具有單頻操作能力的 作的無線網路卡天線將是相關電子產品的主流趨勢雙項 ，便有需要提供_種無線通訊系統 者於糸統電路板之上’製作容易，Α本低廉，且1 =基底具有較佳之天線頻寬與心，並? 適合應用於無線區域網路系統。 ！ 7貝铞作 【發明概要】 天i發=要目的在於提供—可表面黏著之雙頻單偶極 天線，製作容易’成本低廉，且其介電基底具有較佳之天 P01-200.ptd 第5頁 五、發明說明（3) 線頻寬與增益 本發明之次要日 天線，可雙艇、在於提供一可表面黏著之雔 為達到上適合應用於無線區域網路ΐ頻單偶極 天線包含：_ Λ庙 * 表面黏著之雙η 4 金屬片Μ ί’以及一摺疊輻射金屬片，Ϊ: 極 二二/、有一小金屬片突出於該基底外，亥摺疊輻射 饋入點，用以傳遞訊號。 在该小金屬片上 該摺疊輻射金屬 离片包圍住該基 該基底係為一 & > 二乳層，或介電 該基底可為一彻·欠细 低妥勢的矩形柱 該指疊輕射金屬 p伽息… 屬片由一形狀為 it- 根據本發明之另一特徵 底至少三個面。 〜根據本發明之再一特徵 ^數接近空氣之物質製成 根據本發明之又一特 體形狀。 、玉 根據本發明之又一特 ^ ^ ^ ^ 何试’成伯®褐射 :ίϊ 形之平面金屬片摺疊形成 縫，該槽縫由該平面片：平：：屬月具有至少-槽’ 之電流路徑，該第二路徑 本天線之二操作頻率 根據本發明之又一特m之阻抗匹配調整。 低頻，為該雙頻單偶極；線-高頻及- 根據本發明之又一特微，姑楚u二振頻率。 末端，該起始點為該雙頻單^ $徑具有一起始點及一 貝早偶極天線之饋入點，且該第一 P01-200.ptd 第6頁 五、發明說明（4) ΪΪΠ:1 伸8°。度或接近180度之轉f，使該末端朝向該起 【發明說明】 2 /、、、:本么明可表現為不同形式之實施例，但附圖所示 ;下文中說明者係為本發明可之較佳 ;:::示者係考量為本發明之-範㈣，且並非意圖用: :^限制_於圖不及/或所描述之特定實施例中。 圖所示’根據本發明可表 天線1係附著於一科、“二 面黏者之雙頻早偶極 .U波基板20上，該微波基板20係由一尺 係^製於% 之無線通訊元件電路板構成。該天線1 I表於忒试波基板20的一角落處。 面i::2雙圖頻Λ顯广根據本發明之-較佳實施例之可表 頻早偶極天線i主要包括·一 』衣囬扣耆之雙 氣層構成，式八 # 、 土底3〇，該基底30係由一空 質，1相斜二二1 Γ接近空氣之物質組成，諸如塑夢葡〜 該摺疊輕住該基底30㈣ 傳遞訊號。 位於δ亥小金屬片1 1上，用以 如前所述，由於該基底30俜由扣产 接近空氣之物質組成，諸』由介電常數 篆材質，製作的成本便降低了^質，在相較於習用的陶 午阪】口千夕，且由於其介電常數一 512558 五、發明說明（5) 般小於2，使該天線1具有較佳之頻寬與增益（參考第5-7 圖），此外，該摺疊輻射金屬片1 0包圍住該基底3 0即可， 不需印製於該基底30之上。 參考第3圖，該微波基板2 0包括：一第一表面21與一第 二表面22，在該第一表面21之上有一黏著區間23以及一 50 歐姆微帶線4 0，一接地面2 4印製於該第二表面2 2，該接地 面24另具有一矩形缺口 25，該矩形缺口 25對應於該黏著區 間2 3。根據本發明，微波基板2 〇 —般係以玻璃纖維強化 BT(bismaleimide-triazine)樹脂或FR4玻璃纖維強化環氧 樹月曰（fiberglass reinforced epoxy resin)製成之印刷 電路板’亦可以聚醯亞胺（poly imi de)製成之可撓性薄片 基板（flexible film substrate)。如圖所示，本發明之 可，面黏著之雙頻單偶極天線1係以表面黏著技術（SMT ) 黏著於钂铋波基板2 〇第一表面2 1之上，其中該饋入點1 2係 連接於該5 0歐姆微帶線4 〇，藉以傳遞訊號。 #參考第\圖，根據本發明之一較佳實施例，該可表面黏 f之雙頻單偶極天線丨之該摺疊輻射金屬片丨〇係由一形狀 二矩形或接近矩形之平面金屬片5〇依照摺疊線55、Μ及W =疊而成，該平面金屬片5〇具有一L形槽縫6〇，該 由該：；金屬片50的一邊緣延伸至該平面金屬片5;的縫 ，該平面金屬片5q形成一第一路徑51及一第：：徑 』線用於本發明之可表面黏著之雙頻單偶極 前二個共振㈣為」亥之作：率係根據本發明之天線1的 馬 问頻及一低頻，以及該第一路徑5 1

五、發明說明（6) 2;=及「末端，該起始點為該饋入點12,又該第 該起度或接近18°度之轉彎，使該末端朝向 :;心ΓΓ,需要外加習用技術之阻抗匹配調整電路， 度為〇 \明曰之一較佳實施例，該平面金屬片50其厚 1:且相二，在該厚度下所摺疊得到之該摺疊輻射金屬片 良好之剛性’若使用更厚之金“，該摺疊輻射 ^ :10之剛性可再增〜，使得本發明之可表面黏著之雙 1更適合表面黏著技術之應用，且以空氣為 八基底30即可，而無須其他材質之基底3〇。 第5至7圖顯示了根據本發日月第1及3圖所*之可表面黏著 之雙頻單偶極天線1之實驗結果，在使 為“、尺寸為40 X 1QGmm2，厚度為"二微電皮吊基，反 2〇，该微波基板20第一表面2i上之黏著區間23的尺寸為1〇 X 10 mm2，以及一整體長度為12 mm、寬度為8隨、高綠 為3 mra之天線1 ’該天線1放置於該微波基板2〇上，突 2 mm ’（該天線1亦可以完全置於該微波基板2〇之内，此 時該黏著區間2 3的尺寸可以配合選擇為丨2 X 1 〇 mm2)之 情況下’可得第5至7圖之實驗結果。 第5圖所揭示係於電壓駐波比小於2或丨〇 dB返回損失之 狀況（定義）下’所得之返回損失實驗結果，其中所得到的 天線阻抗頻寬可含蓋無線區域網路系統於2. 4 GHz (2400-2484 MHz)與 5·2 GHz ( 5 1 50 -5350 MHz)之操作頻 帶。如第6圖顯示，於2· 4 GHz頻帶内，天線最大增益可

P01-200.ptd 第9頁 512558 五、發明說明（7) 達2· 8 dBi。如第7圖顯示，於5· 2 GHz頻帶内，天線最大 增益可達3. 1 dBi。 “第8a及第8b圖所示為本發明之之其他實施例之可表面黏 著之雙頻單偶極天線1之摺疊輻射金屬片丨〇展開為平面金 屬片50之平面圖。如第8a圖所示，該平面金屬片“為一接 近矩形之形狀，具有摺疊線55、56以及一L形槽縫6〇，該 =縫60由該平面金屬片5G的—邊緣延伸至該平面金屬片5〇 的内部，俾在該平面金屬片5〇形成一第一路徑51及一 路徑52。由於該平面全屬岔士^ / 一 *姻田田—㈤ 十曲金屬片50僅有二個摺疊線55、56，僅 耑指豐包圍住該基底3 〇三個面即可，

Si疊ί摺f轄射金屬片1〇之製作過程：在二去LG 产=於第2圖’第二路徑52可自由地調整該 更'不必與該平面金屬片50之邊緣切齊，以 更適合天線1之阻抗匹配調整。 Μ 从 而如第8b圖所示，該平面金屬 狀，具有摺疊祕、56及57以及——接近矩形之1 由該平面金屬片50的一邊緣延伸至^?’該槽縫_ 部，俾在該平面金屬片50形成一第」千面金屬片50的1^" 52，該第二路徑52亦可彎折，以路徑51及一第二路徨 調整。 尺適合天線1之阻抗匹配 雖然前述的描述及圖示已揭示本 須瞭解到各種增添、許多修改和取發明之較佳實施例，必 佳實施例，而不會脫離如所附申笋=可能使用於本發明較 明原理之精神及範圍。熟悉該技藏引範圍所界疋的本發

P〇l'20〇.ptd 第10頁 *考將可體會本發明可能 512558 五、發明說明（8) 使用於很多形式、結構、佈置、比例、材料、元件和組件 的修改。因此，本文於此所揭示的實施例於所有觀點，應 被視為用以說明本發明，而非用以限制本發明。本發明的 範圍應由後附申請專利範圍所界定，並涵蓋其合法均等 物，並不限於先前的描述。

P01-200.ptd 第11頁 512558 圖式簡單說明 【圖示說明】 ，1圖為根據本發明之一較佳實施例之可表面黏 頻單偶極天線附著於一微波基板上之俯視圖。 ^ 2圖為根據本發明之-較佳實施例之可表面黏著之 頻早偶極天線之側視圖。 雙 第3圖為根據本發明之一實施例之之可表面黏著 早偶極天線附著於一微波基板上之透視立體圖。 ， 第4圖為根據本發明之一實施例之摺疊輻 為平面金屬片之平面圖。 屬片展開 第5圖為根據本發明之可表面黏著之雙 返回損失實驗結果。 两從天線之 第6圖為根據本發明之可表面黏著之雙頻 操：於2.4 GHz無線區域網路系統頻驗；之 第7圖為根據本發明之可表面黏著之雙頻單m。 作於5.2 GHz無線區域網路系統頻帶内線操 第8a圖及第8b圖為根據本發明二；, 展開為平面金屬片之其他實施例之平面圖〜射金屬片 【圖號說明】

1 可表面黏著之雙頻罝加k τ a 叉取早偶極天線 10摺疊輻射金屬片 11小金屬片 12饋入點 20微波基板

512558 圖式簡單說明 2 1第一表面 23黏著區間 30 基底 4 0 5 0歐姆微帶線 50平面金屬片 5 1第一路徑 6 0 L形槽縫 22 第二表面 2 4接地面 2 5矩形缺口 5 2第二路徑5 5、5 6、5 7摺疊線 6 1 T形槽縫

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P01-200.ptd 第13頁

Claims (1)

1. 512558 六、申請專利範圍 1、 一種可表面黏著之雙頻單偶極 -基底，以及 人線，其包含： 一摺疊輻射金屬片，其具有一小 屬片包圍住該基底，且該小金屬片*:片’該摺疊輻射金 小金屬片上有-饋入點，用以於該基底外，在該 2、 依申睛專利範圍第1項之可表面从 線，其中該摺疊輻射金屬片由一形$ 4之雙頻單偶極天 平面金屬片摺疊形成。 y <為矩形或接近矩形之 3、 依申請專利範圍第2項之 面 面 該 線，其中該平面金屬片具有至少著之雙頻單偶極天 金屬片的一邊緣延伸至今伞9縫，該槽縫由該平 金屬片形成-第一路徑；！d片的内部，俾在該平 用 顧 雙頻單偶極天線之二操作頻率之雷t i該第一路徑用於 以天線之阻抗匹配調整。 机路彳坐’該第二路徑 4、依申請專利範圍第3項之 線，p〜 、了表面黏耆之雙頻單偶榀丟 :，、甲省孩一刼作頻率包括一萬瓶爲叉用早偶極天 頻 早偶極天線的前二個共振頻率。。-低頻，為該雙 5、依申請專利範圍第3項 線’其中該第-路徑具有—：=者：雙頻單偶極天 該雙頻單偶極天線 端，該起始點為

   P0l-200.ptd 第14頁 點且该第一路徑具有一 18〇度 六、申請專利範圍 或接近18〇度之轉f ’使該末端朝向該起始點方向延 1'依甘⑼第1項之可表面黏著之雙頻單 線，其中該基底係為一空氣層。 1早 7、 依申請專利範圍第1項之可表面黏著 線，其中該基底係為塑膠材質。 頌早偶極天 8、 依申請專利範圍第丨項之可表 線，其中該基底係為介電常數接近空氣之物質；：極天 9線依JL申中圍第/項：可表面黏著之雙頻單偶極天 線〃中該基底為一低安勢的矩形柱體形狀。 10、依申請專利範圍第9項之可 線，其中該摺疊轄射金屬片包圍住該基底至雙二早個， P01-200.ptd 第15頁