并联式天线的制作方法
【专利摘要】一种并联式天线，包括第一天线、第二天线、以及馈入点。第一天线及第二天线共同连接至馈入点。第一天线具有第一谐振频率范围，第二天线具有第二谐振频率范围，第一谐振频率范围与第二谐振频率范围至少部分重叠。本实用新型只要是以谐振频率范围至少部分重叠的两个天线的并联结构即可，用以并联的两个天线的结构可以相同也可以不相同，以使得并联后的天线有较佳的辐射场型，改善原本单独使用天线的辐射场型缺陷。
【专利说明】并联式天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种天线，且特别涉及一种并联式天线。
【背景技术】
[0002]随着科技发展，无线通讯已于生活中广泛使用，而天线在一般无线通讯产品中扮演重要角色，因为天线能够辐射特定频率的信号，以进行无线数据传输。而天线的辐射场型会影响无线通讯产品收发信号的能力。如何让天线具有较佳的辐射场型，使得天线在多个方向皆具备良好的信号强度，乃目前业界所致力的课题之一。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种并联式天线，可以使天线具有较佳的辐射场型，以及使得天线在多个方向皆具备良好的信号强度。
[0004]为达上述目的，本实用新型提供一种并联式天线，其包括:
[0005]一第一天线，具有一第一谐振频率范围；
[0006]一第二天线，具有一第二谐振频率范围；以及
[0007]—馈入点,该第一天线及该第二天线共同连接至该馈入点；
[0008]其中该第一谐振频率范围与该第二谐振频率范围至少部分重叠。
[0009]上述的并联式天线，其中该第一天线与第二天线的结构不相同。
[0010]上述的并联式天线，其中该并联式天线是配置于一印刷电路板上，该印刷电路板包括一接地层，该第一天线是一平面倒F天线，该平面倒F天线包括一接地点，该接地点连接至该印刷电路板的该接地层。
[0011]上述的并联式天线，其中该平面倒F天线的配置方向垂直于该印刷电路板。
[0012]上述的并联式天线，其中该第二天线是一单极天线，该印刷电路板更包括一净空区，该单极天线配置于该印刷电路板的该净空区内。
[0013]上述的并联式天线,其中该单极天线是一宽带线单极天线。
[0014]上述的并联式天线，其中该单极天线的一末端具有一弯折结构。
[0015]上述的并联式天线，其中该第二天线是一偶极天线。
[0016]上述的并联式天线，其中该第二天线是一回圈天线。
[0017]上述的并联式天线，其中该第一天线是一偶极天线，该第二天线是一回圈天线。
[0018]本实用新型的功效在于，本实用新型只要是以谐振频率范围至少部分重叠的两个天线的并联结构即可，用以并联的两个天线的结构可以相同也可以不相同，以使得并联后的天线有较佳的辐射场型，改善原本单独使用天线的辐射场型缺陷。
[0019]以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1绘示平面倒F天线的示意图；
[0021]图2A绘示天线结构I的反射损失；
[0022]图2B绘示天线结构I在YZ平面的辐射场型；
[0023]图3A绘示依据本实用新型第一实施例的并联式天线的一立体图；
[0024]图3B绘示依据本实用新型第一实施例的并联式天线的另一立体图；
[0025]图4A绘示并联式天线3的反射损失；
[0026]图4B绘示并联式天线3在YZ平面的辐射场型；
[0027]图5绘示依据本实用新型第二实施例的并联式天线的示意图；
[0028]图6绘示依据本实用新型第三实施例的并联式天线的示意图。
[0029]其中，附图标记
[0030]1:天线结构
[0031]3、5、6:并联式天线
[0032]10:印刷电路板
[0033]11:平面倒F天线
[0034]20:净空区
[0035]21,61:单极天线
[0036]31:信号传输线
[0037]51:宽带线单极天线
[0038]62:弯折结构
[0039]110:馈入点
[0040]111:接地点
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述:
[0042]传统上使用单一天线以辐射信号时，会有辐射场型不理想的问题，即特定方向的信号强度较差，造成使用者的不便，例如对于移动中的使用者信号传输过程会断断续续，或是位于特定位置的使用者总是难以维持稳定的传输速率。以下说明使用单一天线的情况。
[0043]图1绘不平面倒F天线(Planar Inverted F Antenna, PIFA)的不意图。天线结构I包括印刷电路板(Printed Circuit Board, PCB) 10以及配置于印刷电路板10上的平面倒F天线11。平面倒F天线11的配置方向垂直于印刷电路板10，亦即印刷电路板10是沿着XY平面方向，而平面倒F天线11是沿着XZ平面方向。印刷电路板10包括接地层以及其他电路元件，详细而言，印刷电路板10的顶层包括多个电路元件以及信号传输线，顶层与接地层之间有介质(dielectric)基板,接地层是金属材质。平面倒F天线11包括馈入点(feeding point) 110,馈入点110可以连接至印刷电路板10上的一信号传输线(未绘示于第I图中)，信号传输线可连接至印刷电路板10上其他电路元件。信号传输线例如是印刷电路板走线(PCB trace)或是射频电缆(RF cable)，可将印刷电路板10上的信号传送至平面倒F天线11发射，或将自平面倒F天线11接收的信号传送至印刷电路板10的其他电路元件。平面倒F天线11更包括接地点(shorting point) 111,连接至印刷电路板10的接地层。
[0044]图1所绘示为使用单一平面倒F天线11的天线结构1，此例中的平面倒F天线11的尺寸是设计以使用于频率范围2.45GHz，例如使用于家用的无线路由器当中。图2A绘示天线结构I的反射损失(return loss)。一般反射损失是以-1OdB为门滥值,如图2A所示，天线结构I在频率2.4GHz?2.5GHz有良好的反射损失，适用于例如蓝牙、W1-F1、Zigbee的通讯协定，频宽约为100MHz。
[0045]图2B绘示天线结构I在YZ平面的福射场型(radiat1n pattern),操作于频率
2.45GHz。例如印刷电路板10于无线通讯产品内是直立摆放，则YZ平面代表此无线通讯产品水平方向的前后左右四周围。如图2B所示，天线结构I在YZ平面的角度0°处增益值为-1.7dB，在角度180°处增益值仅为-6.5dB。根据此辐射场型，可以看出使用单一平面倒F天线11的天线结构1，在无线通讯产品前后两侧的信号强度并不理想，而在一些其他角度(例如60°及-60° )的信号强度则可以不需要那么强。
[0046]因此，为了改善这样的辐射场型，本实用新型提出一种并联式天线。亦即使用另一天线与原本的单一天线并联，利用两个天线不同的辐射场型的特性互相叠加，以产生较佳的或甚至接近全向性(omnidirect1nal)天线的福射场型。举例而言，其中一个天线信号强度较弱的方位，通过另一个天线在这个方位较强的信号强度补足；相反的，原本一个天线信号强度不需要那么强的方位，也可以被另一个天线在这个方位较弱的信号强度适当地向下修正。如此能够使得在产品的多个方向，皆有良好的信号强度。以下详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0047]图3A绘示依据本实用新型第一实施例的并联式天线的一立体图，以朝向Y轴的正Y方向观看并联式天线。为更清楚绘示第一实施例的并联式天线，图3B绘示依据本实用新型第一实施例的并联式天线的另一立体图，是以朝向Y轴的负Y方向观看并联式天线。请同时参考图3A及图3B，并联式天线3包括平面倒F天线11、单极天线21、以及馈入点110，平面倒F天线11及单极天线21共同连接至馈入点110。因此，从印刷电路板10的其他电路元件，可以经由信号传输线31传送信号，将信号从馈入点110经由并联结构而馈入至平面倒F天线11以及单极天线21，以产生辐射信号。需注意的是，平面倒F天线11本身的谐振频率范围与单极天线21本身的谐振频率范围必须至少部分重叠，例如两个天线本身各自的谐振频率范围都包括2.45GHz,以使得并联式天线3的谐振频率范围也能包括2.45GHz。
[0048]平面倒F天线11包括接地点111,连接至印刷电路板10的接地层，平面倒F天线11的配置方向垂直于印刷电路板10，亦即印刷电路板10是沿着XY平面方向，而平面倒F天线11是沿着XZ平面方向。印刷电路板10包括净空区20，净空区20例如是以蚀刻的方式去除金属，避免天线受到印刷电路板10其他元件干扰而影响天线的相关辐射性质，单极天线21配置于印刷电路板10的净空区20内。
[0049]图4A绘示并联式天线3的反射损失。由于平面倒F天线11以及单极天线21的谐振频率范围至少部分重叠，从图4A可以看出并联式天线3在频率2.45GHz有良好的反射损失。而以-1OdB作为反射损失的门槛值，并联式天线3操作频带的频宽约为250MHz，与使用单一平面倒F天线11相比(可参考图2A)，并联式天线3能达到较宽的操作频宽。
[0050]图4B绘示并联式天线3在YZ平面的辐射场型，操作于频率2.45GHz。如图4B所示，天线结构I在角度0°的增益值为0.7dB，在角度90°的增益值为-0.5dB，在角度180°的增益值为-0.ldB，在角度-90°的增益值为-0.9dB。根据此辐射场型，可以看出并联式天线3在前后左右各方向有大致相同的信号强度，与使用单一平面倒F天线11相比(可参考图2B)，并联式天线3能有较佳的辐射场型，因此于实际应用时，能够有更稳定的信号传输品质。
[0051]由于平面倒F天线11及单极天线21是以并联方式在馈入点110连接，并联后的阻抗会小于两个天线原本各自的阻抗。因此，为达到良好的阻抗匹配，平面倒F天线11以及单极天线21各自的阻抗(例如70 Ω)，会略大于信号传输线31的阻抗(例如50 Ω)，使得两个天线并联后的并联式天线3仍能够与印刷电路板10上的信号传输线31有着良好的阻抗匹配。
[0052]上述第一实施例中，是以并联平面倒F天线11以及单极天线21作为说明。实际应用中，可以依实际需求，例如根据所需的阻抗匹配以及辐射场型的最佳化，改变单极天线的设计。
[0053]图5绘示依据本实用新型第二实施例的并联式天线的示意图，与第一实施例的差别在于，并联式天线5于印刷电路板10的净空区20内，配置宽带线(wide strip)单极天线51，即使用更宽的微带线，改变天线的辐射特性。图6绘示依据本实用新型第三实施例的并联式天线的示意图，与第一实施例的差别在于，并联式天线6于印刷电路板10的净空区20内配置的单极天线61，其末端具有一弯折结构62，即第一实施例中的单极天线21类似于直线，而第三实施例中的单极天线61类似于L字形，以改变天线的相关辐射特性。在这些实施例中，对于单极天线的实作方式进行改变，以达到设计所需的阻抗匹配以及辐射场型，并且保有并联式天线的好处，即是使得并联后的天线能有较佳的辐射场型。
[0054]如图6所示，并联式天线6的平面倒F天线11配置方向是沿着YZ平面方向，而图5中，并联式天线5的平面倒F天线11配置方向是沿着XZ平面方向。并联式天线6及并联式天线5可以共同存在于印刷电路板10上，即当印刷电路板10上有多个并联式天线时，每个并联式天线当中的平面倒F天线的配置方向可以不相同，视各个并联式天线所需达到的辐射特性而个别决定。
[0055]值得注意的是，上述虽以平面倒F天线与单极天线的并联作为例示性说明，然而，本实用新型并不限于此，只要是以谐振频率范围至少部分重叠的两个天线的并联结构即可。用以并联的两个天线的结构可以相同也可以不相同。举例而言，本实施新型更包括以下实施例:单极天线与单极天线的并联、偶极天线与平面倒F天线的并联、回圈天线与平面倒F天线的并联、回圈天线与偶极天线的并联，皆能够使得并联后的天线有较佳的辐射场型，改善原本单独使用天线的辐射场型缺陷。
[0056]于本实用新型实施例上述的并联式天线，利用两个天线不同辐射场型的特性，例如在其中一个天线信号较弱的方向，可以通过另一个天线补足，使得并联后的天线结构能够有较佳的辐射场型，对于各个方向皆能有大致相同的信号强度，以获得稳定的信号传输品质。
[0057]由于并联的两个天线的谐振频率范围至少部分重叠，因此并联后仍能谐振，能够使用于原本设计的操作频率范围。另外，并联的两个天线可以使用各种工艺，并不限于特定的工艺，例如可以是金属天线、陶瓷天线、微带天线等等，只要能使得并联后的辐射场型变好即可，因此于使用上对于天线的选择具有高度的弹性。本案天线设计仅以2.45GHz为操作频带当作范例加以论述，但本案可适合用于任何频率的设计，例如以5GHz为操作频带的设计。
[0058]当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型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实用新型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实用新型所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种并联式天线，其特征在于，包括: 一第一天线，具有一第一谐振频率范围； 一第二天线，具有一第二谐振频率范围；以及 一馈入点，该第一天线及该第二天线共同连接至该馈入点； 其中该第一谐振频率范围与该第二谐振频率范围至少部分重叠。
2.根据权利要求1所述的并联式天线，其特征在于，该第一天线与第二天线的结构不相同。
3.根据权利要求2所述的并联式天线，其特征在于，该并联式天线是配置于一印刷电路板上，该印刷电路板包括一接地层，该第一天线是一平面倒F天线，该平面倒F天线包括一接地点，该接地点连接至该印刷电路板的该接地层。
4.根据权利要求3所述的并联式天线，其特征在于，该平面倒F天线的配置方向垂直于该印刷电路板。
5.根据权利要求3所述的并联式天线，其特征在于，该第二天线是一单极天线，该印刷电路板更包括一净空区，该单极天线配置于该印刷电路板的该净空区内。
6.根据权利要求5所述的并联式天线，其特征在于，该单极天线是一宽带线单极天线。
7.根据权利要求5所述的并联式天线，其特征在于，该单极天线的一末端具有一弯折结构。
8.根据权利要求3所述的并联式天线，其特征在于，该第二天线是一偶极天线。
9.根据权利要求3所述的并联式天线，其特征在于，该第二天线是一回圈天线。
10.根据权利要求2所述的并联式天线，其特征在于，该第一天线是一偶极天线，该第二天线是一回圈天线。
【文档编号】H01Q21/30GK203983506SQ201420438940
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月5日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】刘献文 申请人:中怡(苏州)科技有限公司, 中磊电子股份有限公司