垂直式倒f型天線的製作方法
2023-05-14 20:25:16 2
專利名稱：垂直式倒f型天線的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於無線通訊的天線，特別是涉及一種發射體與接地面垂直的垂直式倒F型天線(perpendicularly-oriented inverted F antenna，POIFA)。
背景技術：
在現代的信息生活中，每個人都希望能隨時隨地方便地取得有用的信息；而無線通訊器材在使用時不需光纖、電纜就能傳輸信號，無疑是傳遞信息的極佳途徑。隨著技術的演進，各種可攜式的無線通訊器材，例如行動電話及個人數字助理(PDA)等，其輕巧便利的特性，也已成為現代人重要的信息交流工具。
在無線通訊器材中，用來發射接收無線電波以傳遞交換無線電數據信號的天線，無疑是最重要的組件之一。尤其是在現代的可攜式無線通訊器材中，不僅天線要輕薄短小，設計上儘量不佔用機構布局的空間，以配合可攜式無線通訊器材體積縮小的趨勢，此外隨著無線電數據信號中數據集積的程度(有時以單位時間內傳輸的位數來衡量)增加，天線運作時頻帶的頻寬(bandwidth)也要隨之增加。
請參考圖1，圖1為一現有倒F平板天線10擺設於一電路基板12上的示意圖。天線10為一種單頻倒F型平板天線(planar inverted F antenna，PIFA)，其連接於電路基板12，天線10包括有一發射體14，用來接收與發射射頻信號，一饋入端16，延伸自發射體14並以垂直方式連接於電路基板12的信號傳輸端18，用來傳輸射頻信號，以及一接地端20，延伸自發射體14並以垂直方式連接於電路基板12的接地面22。天線10為一種單頻天線，其運作方式主要是通過發射體14產生的共振特性來傳送及接收射頻信號，而發射體14的長度可影響傳送及接收射頻信號的頻率範圍，而射頻信號於天線10與電路基板12的傳入與傳出的是通過天線10的饋入端16與電路基板12的信號傳輸端18的連接。
然而現有天線10在應用上有其限制，舉例來說，由於天線10置放於電路基板12之上，且發射體14與電路基板12以平行方式擺設，且因為現有天線10的高度並非可任意地縮小，以達到所需的頻寬要求，因此饋入端16與接地端20會造成現有天線10增加一額外的高度需求，連帶影響天線10的體積，所以當利用天線10來設計薄型行動電話時會令其困難度提高不少。
發明內容
本發明的目的在於提供一種用於無線通訊的垂直式倒F型天線，以解決上述問題。
本發明的目的是這樣實現的，即提供一種用於無線通訊的天線，其連接於一電路基板，該天線包括有一發射體，用來收發射頻信號，該發射體與該電路基板的接地面垂直，一饋入端，延伸自該發射體並連接於該電路基板的信號傳輸端，用來傳輸射頻信號，以及一接地端，延伸自該發射體並連接於該電路基板的接地面。
另外，本發明還提供一種用於無線通訊的單頻天線，其連接於一印刷電路板，該天線包括有一發射體，設於該印刷電路板的外側，用來收發射頻信號，該發射體與該印刷電路板的接地面垂直，一饋入端，延伸自該發射體的下緣並連接於該印刷電路板的信號傳輸端，用來傳輸射頻信號，以及一接地端，延伸自該發射體的下緣並連接於該印刷電路板的接地面。
圖1為現有倒F平板天線擺設於電路基板上的示意圖；圖2為個人數字助理的功能方塊示意圖；圖3與圖4為本發明第一實施例的垂直式倒F型天線示意圖；圖5為本發明第二實施例的垂直式倒F型天線示意圖；圖6為本發明第三實施例的垂直式倒F型天線示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖2，圖2為本發明的精神實施於一個人數字助理2的功能方塊示意圖。個人數字助理2包括一處理模塊3，用來主控個人數字助理2的操作，一存儲裝置4，用來儲存個人數字助理2的數據，存儲裝置4可為各種儲存格式的儲存媒體，例如CF、SD或MMC等格式的快閃式內存。而為了要實現無線通訊的功能，個人數字助理2另包括一無線通訊模塊5，其設有一基頻電路6，一射頻電路7，以及一天線8。處理模塊3可讀取存儲裝置4的數據並進行處理，再將處理過後的電子通訊信號傳送至基頻電路6，而基頻電路6便可將處理模塊3傳來的電子通訊信號編碼為適當的基頻信號，再傳輸至射頻電路7，由射頻電路7將基頻信號調變後以射頻的方式通過天線8發射出去；而射頻電路7也可通過天線8接收射頻信號，將其解調為基頻信號，再由基頻電路6將其解編為通訊信號後回傳至處理模塊3，而處理模塊3便可將傳送過來的電子通訊信號進行處理再儲存至存儲裝置4，便可達到無線通訊傳輸數據的功能。
而關於本發明的垂直式倒F型天線的應用，請參考圖3。圖3為本發明第一實施例的垂直式倒F型天線24示意圖，天線24連接於一印刷電路板26之上，天線24包括有一發射體28，其安裝於印刷電路板26的外側，用來接收與發射射頻信號，一饋入端30，延伸自發射體28連接於印刷電路板26的一信號傳輸端32，以用來傳輸射頻信號，而信號傳輸端32可從無線通訊設備的射頻電路7接收射頻信號再將信號傳送至天線24發射出去，或從天線24接收射頻信號再將信號傳送至無線通訊設備的射頻電路7以進行信號解調的工作。天線24另包括一接地端34，延伸自發射體28連接於印刷電路板26上的一接地面36。天線24為一種單頻天線，其運作方式主要是通過發射體28產生的共振特性來傳送及接收射頻信號，而發射體28的長度可影響傳送及接收射頻信號的頻率範圍，例如若本發明的天線24為一四分之一波長天線，則發射體28長度即約為所傳輸的射頻信號的四分之一波長。天線24另包括一延伸板38，其延伸自發射體28側邊，其功能為具有電容負載(capacitive loading)的效果，可減少發射體28所需的有效長度，而達到接收相同頻率的射頻信號，舉例而言，在四分之一波長天線中若加入延伸板38，則發射體28的長度便可小於四分之一波長，進而達到節省天線長度的功效。而射頻信號於天線24的傳入與傳出乃經由天線24的饋入端30與印刷電路板26的信號傳輸端32的連接。
本發明的第一實施例是應用在藍芽(Blue tooth)技術或是無線區域網路(802.11b)，而其應用頻率是介於2400～2483.5MHz。在圖3中發射體28與印刷電路板26的接地面36互相垂直，發射體28長度L1約為26mm，寬度d3約為1～6mm，對應於一可為天線24傳送或接收無線電信號的頻率，且發射體28與印刷電路板26距離d1為0.5～2mm，發射體28與印刷電路板26之間保留間距是為了避免發射體28接觸印刷電路板26，而導致短路的情形發生，並且可以通過調整距離d1而獲得所需頻寬。而饋入端30與接地端34相距的距離d2則約為3.0mm，調整d2的距離則可調整該天線的阻抗匹配。饋入端30與接地端34都延伸於發射體28的下緣且位於發射體28的同側，與印刷電路板26相連接。而饋入端30與接地端34也可分別連接於發射體28的下緣或上緣，請參閱圖4，圖4即為一饋入端31連接於發射體28的上緣，而接地端34連接於發射體28的下緣的示意圖。圖4為饋入端31與接地端34的各種不同擺設變化中的其中一示意圖，而饋入端31與接地端34也可連接於發射體28的同側或異側，於此便不再繪製其它擺設變化的示意圖。
而在本實施例中，由於天線24的發射體28置放於印刷電路板26的外側，且發射體28與印刷電路板26以垂直方式擺設，故此擺設方式較不會佔用印刷電路板26的機構配置空間，可空出發射體28的側邊的印刷電路板26上的組件擺設空間。
請參考圖5，圖5為本發明第二實施例的垂直式倒F型天線40示意圖，第二實施例的組件大抵與第一實施例的組件相同，故圖3相關各組件的號碼仍繼續沿用至圖5。天線40連接於印刷電路板26之上，天線40包括有發射體28，其安裝於印刷電路板26的外側，用來接收與發射射頻信號，饋入端30，延伸自發射體28連接於印刷電路板26的信號傳輸端32，用來傳輸射頻信號，以及接地端34，延伸自發射體28連接於印刷電路板26的接地面36。
而第二實施例各組件的作用功能與第一實施例相同，在此便不再詳述，不同之處在於第二實施例的饋入端30與接地端34都延伸在發射體28的上緣，而非第一實施例的延伸於發射體28的下緣，故發射體28則不若第一實施例形成於印刷電路板26的外側上方，而如圖5所示位於印刷電路板26的外側與印刷電路板26側邊相對之處，而發射體28與印刷電路板26也仍然保留一距離d1以避免發射體28接觸印刷電路板26，而導致短路的情形發生，並且可以通過調整距離d1而獲得所需頻寬。而第二實施例的空間布局則可避免因發射體28高度而造成額外增加體積的缺憾。
請參考圖6，圖6為本發明第三實施例的垂直式倒F型天線42示意圖，天線42連接於印刷電路板26之上，天線42包括有發射體28，其安裝於印刷電路板26的上側，用來接收與發射射頻信號，一饋入端44，延伸自發射體28連接於印刷電路板26的信號傳輸端32，用來傳輸射頻信號，以及一接地端46，延伸自發射體28連接於印刷電路板26上的接地面36。
而第三實施例各組件的作用功能與第一實施例相同，在此便不再詳述，不同之處在於第三實施例的天線42是全部安裝於印刷電路板26的上側，且饋入端44與接地端46都延伸於發射體28的下緣，但饋入端44與接地端46可具有轉折的形狀，其各設有一距離為d4的高度，以避免發射體28直接接觸印刷電路板26，而導致短路的情形發生，並且可以通過調整距離d1而獲得所需頻寬。而第三實施例的空間布局也可於印刷電路板26的側邊已無餘裕空間時，提供作為空間擺設的另一選擇。
與現有技術相比，本發明的天線發射體以垂直方式安裝於電路基板的上側或外側，而此擺設方式比現有的平面擺設方式更不會佔用電路基板的機構配置空間，況且天線的發射體以直立於電路基板的外側方式擺設可減少因電路基板屏蔽所造成的影響，故若將本發明的天線應用於現今輕薄短小的無線行動通訊設備，實為一可行且優於現有倒F型平板天線的替代方案。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，都應屬本發明專利的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種用於無線通訊的天線，其連接於一電路基板，該天線包括有一發射體，用來收發射頻信號，該發射體與該電路基板的接地面(groundplane)垂直；一饋入端，延伸自該發射體並連接於該電路基板的信號傳輸端，用來傳輸射頻信號；以及一接地端，延伸自該發射體並連接於該電路基板的接地面。
2.如權利要求1所述的天線，其中該發射體安裝於該電路基板的外側。
3.如權利要求1所述的天線，其中該發射體安裝於該電路基板的上側。
4.如權利要求1所述天線，其中該饋入端與該接地端連接於該發射體的同側。
5.如權利要求1所述的天線，其中該饋入端與該接地端連接於該發射體的異側。
6.如權利要求1所述的天線，其另包括一延伸板，延伸自該發射體的側邊。
7.如權利要求1所述的天線，其中該饋入端延伸自該發射體的上緣。
8.如權利要求1所述的天線，其中該饋入端延伸自該發射體的下緣。
9.如權利要求1所述的天線，其中該接地端延伸自該發射體的上緣。
10.如權利要求1所述的天線，其中該接地端延伸自該發射體的下緣。
11.如權利要求1所述的天線，其中該天線為一單頻天線，且該發射體的長度相當於其所傳輸的射頻信號的四分之一波長。
12.如權利要求1所述的天線，其中該電路基板為一印刷電路板。
全文摘要
一種用於無線通訊的天線，其連接於一電路基板，該天線包括有一發射體，用來收發射頻信號，該發射體與該電路基板的接地面垂直，一饋入端，延伸自該發射體並連接於該電路基板的信號傳輸端，以用來傳輸射頻信號，以及一接地端，延伸自該發射體並連接於該電路基板的接地面。
文檔編號H01Q1/36GK1581583SQ03127749
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月13日 優先權日2003年8月13日
發明者陳國丞, 李蕙鋒, 馬建華 申請人:宏達國際電子股份有限公司