专利名称：双对称天线的结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种宽带天线的结构，特别是涉及一种宽带产品上可提供一宽 广频段的天线结构。
背景技术：
目前宽带产品使用于WiMAX系统时，各国最常考虑的频段为天线单元的 频段，于各国上最常考虑的频段为(1)执照频段(Licensed Band):美国WCS (Wireless Communication Services)频段2. 305-2. 320GHz、 2. 345-2. 360GHz; 美国MMDS (Multi-point Microwave Distribution System或Multi-channel Multi-point Distribution System)频段2. 50-2. 69GHz;国际FWA (Fixed Wireless Access)频段:3.4-3.7GHz。
(2)免执照频段(Unlicensed Band): 2.4GHz工科医(ISM)频段2. 4000-2. 4835GHz ; 5GHz U-Nil (Unlicensed NationalInformationInfrastructure) 步页段 5. 15_5. 35GHz 、 5. 470-5. 725GHz、 5. 725-5. 825GHz;国际FWA(Fixed Wireless Access)频段: 3. 4-3.7GHz。
(3)应用于IEEE 802.15,3a的UWB (Ultra-WideBand)的系统， 其操作频段在3. lGHz-4. 8GHz的高速、短距离、低移动性的无线通讯系统。
然而，各自利用于上述的频段中，尚未具有可完全覆盖上述频段的技术， 如美国专利7， 230， 578号"dual-band dipole antenna"中的双天线结构仅能 提供2. 3 GHz 2.6 GHz及5GHz 6GHz的两种频段，以及美国专利7， 242， 352号 "Multi-band or wide-band ante腿，，中的多频天线结构可提供2. 4GHz、 5. 4GHz或2. 9GHz、 6. 2GHz的4种频率，但却无法于同一时间下提供上述的4种频 率，而达到完全覆盖上述所介绍的各种频率。所以，若能设计出一种宽带天线 的结构，可同时提供多个频率，足以完全包覆上述的各种频段，以满足众人的 需求，则为此业界急欲解决的课题。
发明内容
本发明的目的是在提供一种双对称天线结构，以提供具有2. lGHz 6GHz 的宽广频段，以符合WiMAX标准的所有频段。
根据上述的目的，本发明为一种双对称天线的结构，可应用于一宽带产品 上，是于制作该双对称天线的印刷电路板时，直接于印刷电路板的两面各制作 相互对称的二梯型天线，其中各面的二梯型天线各以相邻的一顶边相互对称地 配置于印刷电路板上，印刷电路板第一面上的一梯型天线于面对另一梯型天线 的一相邻顶边的末缘设有一信号馈入部，且第一面的各梯型天线分别以导线透 过印刷电路板与第二面的印刷电路板上且同方向的各梯型天线电气相接，使得 印刷电路板第一面的二相对称的梯形天线可对应一第一频率范围，而第二面的 二相对称的梯形天线可对应一第二频率范围，其中第一频率范围与第二频率范 围具有部分的重叠。
综上所述，藉由本发明上述的双对称天线的结构，以同时提供多个频率， 足以完全包覆WiMAX的标准于各国常见的频段。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的 限定。
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附
图式的详细说明如下
图1是本发明双对称天线的结构的立体示意图2是本发明双对称天线的结构于印刷电路板的上视图3是本发明双对称天线的结构于印刷电路板的下视图4是本发明双对称天线的结构的实测电压驻波比波形图(VSWR)数据示
意图5a是为本发明双对称天线的结构操作于通讯频带2. 1 2.7千兆赫 (GHz)时的垂直极化的辐射场型图5b是为本发明双对称天线的结构操作于通讯频带3. 1 3.7千兆赫 (GHz)时的垂直极化的辐射场型图5c是为本发明双对称天线的结构操作于通讯频带4. 1 4.7千兆赫
5(GHz)时的垂直极化的辐射场型图5d是为本发明双对称天线的结构操作于通讯频带5. 1 5.8千兆赫 (GHz)时的垂直极化的辐射场型图6a是为本发明双对称天线的结构操作于通讯频带2. 1 2.7千兆赫 (GHz)时的水平极化的辐射场型图6b是为本发明双对称天线的结构操作于通讯频带3. 1 3.7千兆赫 (GHz)时的水平极化的辐射场型图6c是为本发明双对称天线的结构操作于通讯频带4. 1 4.7千兆赫 (GHz)时的水平极化的辐射场型图6d是为本发明双对称天线的结构操作于通讯频带5. 1 5.8千兆赫 (GHz)时的水平极化的辐射场型图。
其中，附图标记
1:双对称天线结构 10:印刷电路板 11:第一面 12:第二面
111、 112:第一梯型天线 121、 122:第二梯型天线 13:信号馈入部 130:信号导体
131:导电端 132:接地端 141、 142:导线 h:梯形高度 1:长度 d:间距 6>:张开角度
具体实施例方式
本发明揭露出一种双对称天线的结构，请参阅图1 图3所示，其中图1 是本发明双对称天线的结构的立体示意图，图2是本发明双对称天线的结构于 印刷电路板的上视图，图3是本发明双对称天线的结构于印刷电路板的下视 图。本发明双对称天线的结构1是于一印刷电路板10的两对立面的第一面11 与第二面12上各设有二梯型天线111、 112及121、 122，第一面ll与第二面 12的二梯型天线111、 112及121、 122分别相互对称，即其第一面ll上二相 互对称的梯型天线111、 112各称为左方的第一梯型天线111及右方的第一梯 型天线112，而左方的第一梯型天线111及右方的第一梯型天线112各以相邻的一顶边相互对称，其第二面12上二相互对称的梯型天线121、 122各称为左 方的第二梯型天线121及右方的第二梯型天线122，而左方的第二梯型天线121 及右方的第二梯型天线122各以相邻的一顶边相互对称。而印刷电路板10的 第一面11左方的第一梯型天线111于面对右方的第一梯型天线112的一顶边 末缘处设有一信号馈入部13 (RF Feed point)，且印刷电路板10第一面11 左方的各第一梯型天线111、 112分别以导线141、 142透过印刷电路板10， 与印刷电路板10第二面12上与各第一梯型天线111、 112分别具相同方向的 第二梯型天线121、 122电气相接，且印刷电路板10的第一面11上的二第一 梯形天线lll、 112可对应一第一频率范围，而印刷电路板10的第二面12的 二第二梯形天线121、 122可对应一第二频率范围，其中第一频率范围与第二 频率范围具有部分的重叠。
本发明的一较佳实施例中，该双对称天线的结构1可供应用于一宽带产品 (如网络卡)的内建式或外挂式天线，是于制作该双对称天线的结构1的一 印刷电路板10时，于印刷电路板10上布设有该宽带产品所需的控制线路及所 需安装的零件，且以金属微带的型式，于印刷电路板10的第一面11上设置有 面积及形状均相对称的二第一梯型天线111、 112，再于印刷电路板10的第二 面12上设置有面积及形状均相对称的二第二梯型天线121、 122。复请参阅图 2所示，而印刷电路板10第一面11左方的第一梯型天线111面对其右方的第 一梯型天线112的一顶边末缘处设有一信号馈入部13，信号馈入部13与一信 号导体130的导电端131连接，而信号导体130的接地端132并与右方的第一 梯型天线112电气相接。
在此值得强调的是，信号馈入部13并不仅限于图2上所示的位置，左方 的第一梯型天线111于面对右方的第一梯型天线112的一顶边末缘上的任一位 置皆可设为本发明的信号馈入部13。
而印刷电路板10上为确保各天线信号的连通，以获得回馈信号等的交换， 印刷电路板10第一面11左方的第一梯型天线111于面对其右方第一梯型天线 112的一顶边的边缘分别以至少一条导线141 (Via)电气连接，各导线141 贯穿印刷电路板10，并与印刷电路板10第二面12左方的第二梯型天线121 面对其右方的第二梯型天线122的一顶边的边缘电气相接；同样地，印刷电路 板10第一面11右方的第一梯型天线112于面对其左方的第一梯型天线111
7的一顶边的边缘以至少一条导线142 (Via)电气连接，各导线142贯穿印刷 电路板10，与印刷电路板10第二面12右方的第二梯型天线122面对其左方 的第二梯型天线121的一顶边的边缘电气相接，如此，印刷电路板10第一面 11的二第一梯型天线111、 112则可用以对应2. 10 3.3千兆赫(GHz)的频 率范围，接收相同频带中所传来的信号，而印刷电路板10第二面12的二第二 梯型天线121、 122则可对应3 5.8千兆赫(GHz)的频率范围，接收相同频 带中所传来的信号，则印刷电路板10双面11、 12的梯型天线111、 112及121、 122便可涵盖2. 10 5.8千兆赫(GHz)的频率范围，同时接收相同频带中所 传来的信号。
而且，复请参阅图2、图3所示，本案双对称天线的结构1中，若印刷电 路板10第一面11上的二第一梯形天线111、 112与第二面12上的二第二梯形 天线121、 122分别具有不同的梯形高度(h)、相面对一顶边的长度(1)、 二梯形的间的间距(d)及梯形的张开角度(e )时，也会影响各第一、二梯 形天线lll、 112及121、 122所分别对应的频宽(bandwidth)、频率起始点 (frequency start poinO及步页带(band):
(A) 若有效地调整印刷电路板10的各面梯型天线(即第一或二梯型天线 111、 112或121、 122)相面对的一顶边的长度(1)大小，再搭配控制各面梯 型天线(即第一或二梯型天线111、 112或121、 122)的间的间距(d)，便 可控制梯型天线的频宽与频率起始点。
于本实施例来说，本发明的印刷电路板IO第一面11的左、右方第一梯型 天线lll、 112相互面对一顶边的长度(1)为8毫米(,) 11毫米(mra)， 且其间距(d)为1.5毫米(mm) 5. 5毫米(mm)，则因此调整此面11的二 第一梯型天线111、 112至频宽为1.2千兆赫(GHz)，且频率起始点为2.1 千兆赫(GHz)的标准；同样地操作方式而言，印刷电路板10第二面12的左、 右方第二梯型天线121、 122相面对一顶边的长度(1)为6毫米(mm) 11 毫米(mm)，且其间距(d)为0. 5毫米(mm) 5. 5毫米(mm)，则因此调 整此面12的二第二梯型天线121、 122至频宽为2.8千兆赫(GHz)，且频率 起始点为3千兆赫(GHz)的标准。
(B) 若有效地调整印刷电路板10的各面梯型天线(即第一或二梯型天线 111、 112或121、 122)的梯型高度(h)，再搭配控制印刷电路板10的各面梯型天线(即第一或二梯型天线111、 112或121、 122)的张开角度(e)，
便可控制梯型天线的频带。
于本实施例来说，本发明的印刷电路板IO第一面11的左、右方第一梯型 天线lll、 112的梯形高度(h)为18毫米(mm) 30毫米(mm)，且其张开 角度(e)分别为1.2度(deg) 6. 2度(deg)，则此面11梯型天线111、 112的频带为2. 10 3. 3千兆赫(GHz);同样地操作方式而言，印刷电路板 10第二面12的二第二梯型天线121、 122的高度(h)分别为12毫米(mm) 25毫米(mm)，且其张开角度(e )分别为1. 2度(deg) 6. 2度(deg)时， 此面12的第二梯型天线121、 122的频带则为3 5.8千兆赫(GHz)。
如此可知，本发明可因应不同频宽产品的不同频段特性(甚至达到7.0 GHz)，而对上述的变数(即二梯型天线的梯形高度(h) 、 二梯形相面对的一 顶边的长度(1) 、 二梯形间的间距(d)及梯形的张开角度(e ))以一定比 例的变化，以获得适当的尺寸大小，由此可知，印刷电路板10第一面11的梯 型天线lll、 112与第二面12的梯型天线121、 122可不需完全相同。
本发明根据前述较佳实施例的设计条件，将该双对称天线的结构1实际制 作完成，而进行检测后，其检测结果将如图4所示，图4是本发明双对称天线 的实测数据示意图。其中该印刷电路板IO第一面11的二第一梯型天线111、 112在频带为2千兆赫(GHz)至3.3千兆赫(GHz)附近有良好的频率响应， 且电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio,以下简称VSWR)值仅于频带为 2. 1千兆赫(GHz)时为2. 067，其余均小于2. 0的设计标准，而该印刷电路板 10第二面12的第二梯型天线121、 122在频带为3千兆赫(GHz)至5. 8千兆 赫(GHz)附近有良好的频率响应，且VSWR值均小于2.0的设计标准，如此， 该双对称天线结构1的便可具有长达3. 7千兆赫(GHz)的频宽。
再者，为表示本发明双对称天线的结构1于2. 1千兆赫(GHz)至5. 8千 兆赫(GHz)中的各频段均可用，请参阅图5a 图5d所示，图5a 图5d分别 为本发明双对称天线结构1操作于2. 1 2. 7千兆赫(GHz) 、 3. 1 3. 7千 兆赫(GHz) 、 4. 1 4. 7千兆赫(GHz) 、 5. 1 5. 8千兆赫(GHz)时，于 天线暗室的量测下所分别产生的垂直极化辐射场型图，由此图5a 图5d中可 知，双对称天线的结构1于垂直极化中的天线增益平均值接近+2.0 -1.0分 贝(decibel, dB)，代表双对称天线的结构1于2. lGHz 5. 8GHz的频段中均
9可使用，且皆处于良好的状态中。
再请参阅图6a 图6d所示，图6a 图6d分别为本发明双对称天线的结 构1操作于2. 1 2. 7千兆赫(GHz) 、 3. 1 3. 7千兆赫(GHz) 、 4. 1 4. 7 千兆赫(GHz) 、 5.1 5.8千兆赫(GHz)时，所分别产生的水平极化辐射 场型图，由此图6a 图6d中可知，双对称天线的结构1于水平极化中的天线 增益平均值接近-1.0 -2.0分贝(decibel, dB)，代表双对称天线的结构1 于2. lGHz 5. 8GHz的频段中均可使用，且皆处于可使用的状态。
故，当一宽带产品欲使用一种无线通讯网路协议，如IEEE 802. lWb/g/n、全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access, WiMAX)、超宽带(Ultra Wide Band)标准或蓝芽(Bluetooth) 标准时，即可利用本发明双对称天线的结构1完全覆盖于2. 1千兆赫(GHz) 至5.8千兆赫(GHz)频带的特性，提供足够宽带范围，有效提升了宽带产品 的系统效能。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但 这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1. 一种双对称天线的结构，是使用于一宽带产品上，其特征在于，包括一印刷电路板；二第一梯型天线，是各以相邻的一顶边相互对称地配置于该印刷电路板的一面，该二第一梯型天线可供于一第一频率范围中传接信号；二第二梯型天线，是各以相邻的一顶边相互对称地配置于该印刷电路板背对该二第一梯型天线的一面，且每一该第二梯型天线以至少一导线穿过该印刷电路板，分别与相同方向的一第一梯型天线电气相接，且该二第二梯型天线可供于一第二频率范围中传接信号，且该第二频率范围与该第一频率范围部分重叠。
2. 根据权利要求l所述的结构，其特征在于，其中该二第一梯型天线对应 2 3. 3千兆赫的频率范围，并可供接收相同频带中所传来的信号。
3. 根据权利要求2所述的结构，其特征在于，其中该二第一梯型天线相面 对该顶边的长度与该二第一梯型天线的该顶边的间距，是用以控制该二第一梯 型天线所对应的频宽与频率起始点。
4. 根据权利要求3所述的结构，其特征在于，其中该二第一梯型天线相面 对的该顶边的长度为8毫米 11毫米，且该二第一梯型天线相面对的该顶边之 间的间距为l. 5毫米 5. 5毫米。
5. 根据权利要求2所述的结构，其特征在于，其中该二第一梯型天线的梯 形高度与梯形张开角度，、是用以控制该二第一梯型天线所对应的频带。
6 根据权利要求5所述的结构，其特征在于，其中该二第一梯型天线的梯 形高度为18毫米 30毫米，且该二第一梯型天线的张开角度为l. 2度 6. 2度。
7. 根据权利要求l所述的结构，其特征在于，其中该二第二梯型天线对应 3 5. 8千兆赫的频率范围，并可供接收相同频带中所传来的信号。
8. 根据权利要求7所述的结构，其特征在于，其中该二第二梯型天线相面 对的该顶边的长度与该二第二梯型天线相面对的该顶边之间的间距，是用以控 制该二第二梯型天线所对应的频宽与频率起始点。
9. 根据权利要求8所述的结构，其特征在于，其中该二第二梯型天线相面 对的该顶边的长度为6毫米 11毫米，且该二第二梯型天线相面对的该顶边之间的间距为O. 5毫米 5. 5毫米。
10. 根据权利要求7所述的结构，其特征在于，其中该二第二梯型天线的 梯形高度与其梯型张开角度，是用以控制该二第二梯型天线所对应的频带。
11. 根据权利要求10所述的结构，其特征在于，其中该二第二梯型天线的 高度为12毫米 25毫米，且该二第二梯型天线的张开角度为l. 2度 6. 2度。
全文摘要
本发明为一种双对称天线的结构，是使用于一宽带产品上，以提供具有2.1GHz～5.8GHz的宽广频段。此结构是在制作该双对称天线的印刷电路板时，于印刷电路板的两面各制作相互对称的二梯型天线，其中印刷电路板一面上的一梯型天线于面对另一梯型天线的相邻一侧末缘设有一信号馈入部，且各面的各梯型天线分别以导线透过印刷电路板与另面印刷电路板上，且同方向的梯型天线电气相接，使得印刷电路板一面的二梯形天线可对应第一频率范围，而另面的二梯形天线可对应第二频率范围，其中第一频率范围与第二频率范围部分重叠。
文档编号H01Q1/38GK101453054SQ20071019870
公开日2009年6月10日 申请日期2007年12月6日 优先权日2007年12月6日
发明者郑世杰, 黄智勇 申请人:智易科技股份有限公司