微帶型偶極天線結構的製作方法

2023-05-24 04:33:06 1

專利名稱：微帶型偶極天線結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種微帶型偶極天線結構，尤其是指一種包含有一對(二個)以上信號端，以該信號端的內側端間中線為對稱軸或中點為中心，連接該信號端的內側端，排列組合該信號端，形成具有對稱狀或放射狀排列結構的微帶型偶極天線結構。
如

圖1所示，一般的偶極天線(Dipole Antenna)的結構，是為正級與負極或是信號端與接地端兩極的一般天線結構，其以空氣或電路板(PCB)為基材，由於兩極的基本長度均需使用載波頻率的1/4波長(λ)，例如以藍牙計劃所使用的頻率2.4～2.5GHz來說，若以2.45GHz為天線的計劃載波頻率，其波長為122mm，1/4波長(λ)則為31mm，所以，使用常規的偶極天線其長度為62mm，該長度的偶極天線顯然太長，無法適用於內建天線的用途；再者，以筆記型電腦內建藍牙天線為例，該6公分長度的常規偶極天線，根本無法有裝設的空間，於是，常規的偶極天線已無法配合如筆記型電腦等體積越來越小的通信設備的需求。
所以，利用各種微帶型天線來減少長度，為現行體積較小的通訊設備的發展趨勢，如圖2和圖3所示，為運用於製作筆記型電腦的內建藍牙天線的方式，但由於現行印刷電路板的製造技術受限於帶狀環繞方式及長度等因素的限制，此二種慣用的方式，其通常的缺點如下(1)各方位的輻射增益變化太大。
(2)平均輻射增益效果不佳。
(3)單獨外掛使用或內建於設備中使用，都無法達到全方位析通訊效果。
如圖2所示的電路板(PCB)微帶型天線(一)，其大小在使用頻率2.4～2.5Ghz的需求條件下，可以有7×20mm2，6×25m2等尺寸，其電氣特性的反射損失(Return Loss)、電壓駐波比(VSWR)，如圖4和圖5所示為6×25mm2尺寸，其接地端50及信號端60的長度1/4λ約為13mm，其中顯示該慣用案可以達到藍牙計劃或無線通訊頻帶的標準50歐姆的電氣特性要求；然而，其輻射增益的H平面輻射場形圖、V平面輻射場形圖，如圖6和圖7所示，其中的高蜂增益(Peak gain)＝1.2dBi，平均增益(Average gain)＝-5.34dBi，輻射增益變化為6.54dBi，顯示其輻射增益變化範圍大，比較無法提供全方位的通訊效果。
如圖3所示的PCB微帶型天線二，其大小在使用頻率2.4～2.5GHz的需求條件下，可以有5×20mm2，5×15mm2等尺寸，其電氣特性的反射損失(Return Loss)、電壓駐波比(VSWR)，如圖8和圖9所示為5×15mm2尺寸，其接地端51及信號端61的長度1/4λ約為7mm及8mm，其中顯示該常規案可以達到藍牙計劃或無線通訊頻帶的標準50歐姆的電氣特性要求；其輻射增益的H平面輻射場形圖、V平面輻射場形圖，如圖10和圖11所示，其中的高蜂增益(Peak gain)＝3.2dBi，平均增益(Average gain)＝-2.57dBi，輻射增益變化為5.77dBi，顯示其輻射增益變化範圍仍大，也難以提供全方位的通訊效果。
本實用新型的目的在於提出一種由接地端及二個以上信號端所組成的微帶型偶極天線結構，它可適用於各式通信設備用的內建天線，提高天線的平均輻射收發增益，從而解決了現有技術所存在的問題。
本實用新型所採用的技術方案在於，它包含有一接地端及一對(二個)以上的信號端，組設於電路板(PCB)或陶瓷基材，其特徵在於該信號端為長條狀，其自內側端順外周邊向內環卷，不相交叉、也不接觸；以一對(二個)以上的該信號端，該信號端相互以其內側端的中線為對稱軸，對稱反向地連接其內側端，組合該一對(二個)以上的信號端，該信號端連接於正極，該接地端連接於負極，形成具有一對(二個)以上對稱狀排列信號端的微帶型偶極天線結構。
本實用新型還可採用的方案在於，它包含有一接地端及一對(二個)以上的信號端，組設於電路板(PCB)或陶瓷基材，其特徵在於該信號端為長條狀，其自內側端順外周邊向內環卷，不相交叉、也不接觸；以一對(二個)以上的該信號端，該信號端相互以其內側端間的中線為中心，信號端相互間以180度旋轉的相對排列位置，連接其內側端，組合該一對(二個)以上的信號端，該信號端連接於正極，該接地端連接於負極，形成具有一對(二個)以上放射狀信號端的微帶型偶極天線結構。
本實用新型的特點在於本實用新型以該信號端的內側端間中線為對稱軸或中點為中心，連接該信號端的內側端，排列組合該信號端，形成具有對稱狀或放射狀排列結構的微帶型偶極天線結構，藉以縮短微帶型偶極天線的信號端長度，使其適用於各式通信設備用的內建天線。
本實用新型藉由該信號端排列組合，形成具有對稱狀或放射狀排列結構的微帶型偶極天線結構，其輻射場型為線性極化或為圓形極化的特性，得以提高微帶型偶極天線的平均輻射收發增益。
本實用新型根據不同通訊屬性的需要，該信號端的外周邊形狀可以配合設計成各種不同的形狀，如矩形、三角形、梯形、多邊形、圓形或接近圓形，其輻射增益皆有加強的功效。
圖1為常規偶極天線基本結構示意圖。
圖2為常規電路板(PCB)微帶型天線一的結構示意圖。
圖3為常規電路板(PCB)微帶型天線二的結構示意圖。
圖4為圖2的反射損失圖。
圖5為圖2的電壓駐波比圖。
圖6為圖2的H平面輻射場形圖。
圖7為圖2的V平面輻射場形圖。
圖8為圖3的反射損失圖。
圖9為圖3的電壓駐波比圖。
圖10為圖3的H平面輻射場形圖。
圖11為圖3的V平面輻射場形圖。
圖12為本實用新型實施例結構示意圖。
圖13為圖12的反射損失圖。
圖14為圖12的電壓駐波比圖。
圖15為圖12的H平面輻射場形圖。
圖16為圖12的V平面輻射場形圖。
圖17為本實用新型實施例的信號端各種形狀的示意圖。
圖18方本實用新型實施例二的結構示意圖。
圖19為本實用新型實施例三的結構示意圖。
現在結合上述各附圖來進一步說明本實用新型的較佳具體實施例。
如圖12所示，是為本實用新型實施例的結構示意圖，本實用新型包含有一接地端1及一對(二個)以上的信號端2；該接地端1位於電路板(PCB)(圖中未示)的背面，該一個以上的信號端2則位於電路板(PC)的正面，分別連接於同軸饋線3，其中，該信號端2為長條的卷帶狀，其外周邊略形成為矩形，自其內側端21順外周邊的形狀向內環卷，不相交叉、也不接觸；以一對(二個)以上的該信號端2，該信號端2相互以其內側端間的中線為對稱軸40，對稱反向地連接其內側端21，組合該一對(二個)以上的信號端2，該信號端2連接於同軸饋線3的正極(+)，該接地端1連接於同軸饋線3的負極(-)。
前述的接地端1、信號端2可以直接焊接於電路板(PCB)上。
依本實用新型實施例所製成的5×20mm2電路板(PCB)微帶型偶極開線，其電氣特性的反射損失(Return Loss)、電壓駐波比(VSWR)，如圖13和圖14所示，顯示本實用新型實施例合乎標準50歐姆的電氣特性要求；其輻射增益的H平面輻射場形圖、V平面輻射場形圖，如圖15和圖16所示，其中的高峰增益值(Peak Gain)＝2.01dBi，平均增益值(Average Gain)＝-1.69dBi；輻射增益變化範圍為3.7dBi，顯示其輻射增益變化範圍遠小於前述兩常規案的6.54dBi及5.77dBi，相對於前述兩常規案，本實用新型實施例更容易達到全方位通訊要求。
如圖12所示的本實用新型的實施例，該一對(二個)以上信號端2以相對內側邊間中線為對稱軸40，反相地對稱組合該信號端2，該一對(二個)以上信號端2為相同形狀，或為不相同形狀，再者，該信號端2的外周邊形狀並不限於矩形，它也可以為任意幾何形狀，如圖17所示，該信號端2可為正方形、菱形、三角形、梯形、圓形或橢圓形等等，該等形狀的信號端2，其輻射場增益均有加強的效益。
如圖18所示本實用新型實施例二的結構示意圖，其中該信號端2以內側端21間的中點為中心41，使一對(二個)相同形狀的信號端2分別置於180度旋轉的相對排列位置，該一對(二個)信號端2的內側端21接合，形成另一種排列方式的微帶型偶極天線結構，此種微帶型偶極天線結構仍屬於線性極化的輻射場型。
如圖19所示本實用新型實施例三的結構示意圖，其中該二對(四個)以上的信號端2以內側端21的中點為中心41，使二對(四個)相同形狀的信號端2分別置於180度旋轉的相對排列位置，該二對(四個)信號端2的內側端21接合，形成一种放射狀排列方式的微帶型偶極天線結構，此種微帶型偶極天線結構是由線性極化的輻射場型，擴充成為圓極化的輻射場型。
本實用新型的實施例是以將接地端1、信號端2組設於電路板PCB為洗明，它也可以組設於陶瓷基材等。
以上已將本實用新型作一詳細說明，但以上所述的，僅為本實用新型的較佳實施例而已，當不能限定本實用新型實施例的範圍。即凡依本實用新型權利要求所作的等效變化與修飾等，均應仍屬本實用新型的權利要求書保護的範圍內。
權利要求1.一種微帶型偶極天線結構，它包含有一接地端及一對(二個)以上的信號端，組設於電路板(PCB)或陶瓷基材，其特徵在於該信號端為長條狀，其自內側端順外周邊向內環卷，不相交叉、也不接觸；以一對(二個)以上的該信號端，該信號端相互以其內側端的中線為對稱軸，對稱反向地連接其內側端，組合該一對(二個)以上的信號端，該信號端連接於正極，該接地端連接於負極，形成具有一對(二個)以上對稱狀排列信號端的微帶型偶極天線結構。
2.一種微帶型偶極天線結構，其包含有一接地端及一對(二個)以上的信號端，組設於電路板(PCB)或陶瓷基材，其特徵在於該信號端為長條狀，其自內側端順外周邊向內環卷，不相交叉、也不接觸；以一對(二個)以上的該信號端，該信號端相互以其內側端間的中線為中心，信號端相互間以180度旋轉的相對排列位置，連接其內側端，組合該一對(二個)以上的信號端，該信號端連接於正極，該接地端連接於負極，形成具有一對(二個)以上放射狀信號端的微帶型偶極天線結構。
3.如權利要求1或2所述的微帶型偶極天線結構，其特徵在於，所述的信號端的外周邊形狀為矩形。
4.如權利要求1或2所述的微帶型偶極天線結構，其特徵在於，所述的信號端的外周邊形狀為任意幾何形狀，如正方形、菱形、三角形、梯形、圓形或橢圓形。
專利摘要本實用新型涉及一種微帶型偶極天線結構,它包含一接地端及一對(二個)以上的信號端,信號端為長條狀,其自內側端順外周邊向內環卷,不相交叉、也不接觸;該信號端相互以其內側端間的中線為對稱軸,對稱反向地連接其內側端,組合一對以上的信號端,信號端連接於正極,接地端連接於負極,形成具有一對以上成對稱狀排列信號端的微帶型偶極天線結構,或該信號端相互以其內側端間的中點為中心,形成具有一對以上放射狀信號端的天線結構。
文檔編號H01Q13/08GK2484653SQ01223888
公開日2002年4月3日 申請日期2001年5月18日 優先權日2001年5月18日
發明者蔡崇洲 申請人:蔡崇洲