天线结构的制作方法

本发明涉及一种天线结构，尤其涉及一种印刷式偶极天线结构。

背景技术：

在科技发展日新月异的现今时代中，多种尺寸轻巧的天线已开发出来，以应用在各种尺寸日益轻巧的手持式电子装置中(例如移动电话或笔记本电脑)或无线传输装置(例如AP、无线网卡Card Bus)中。举例来说，结构轻巧、传输效能良好且可轻易地被设置在手持式电子装置内壁的平面倒F形天线(Planar Inverse-F Antenna，PIFA)或单极天线(Monopole Antenna)或偶极天线(Dipole Antenna)已存在，并被广泛地应用在多种手持式电子装置的无线传输或笔记本电脑或无线通讯装置中。

技术实现要素：

本发明是一种使用于无线传输装置的印刷式偶极天线的设计。

本发明的印刷式偶极天线结构适用于无线传输装置中的外建式天线。此外，本发明的天线结构是非典型式设计，即不是从天线中心馈入讯号，此设计是因在从天线中心馈入讯号的已知Lite天线案例中，所需电缆(Cable)线长较长，且利用接地端耦合方式谐振，从而导致效率较低、双段双拨度、焊接组装不易、双面制作及制作成本高等缺陷。

所以，申请人鉴于已知技术的缺点，发明出本发明“天线结构”，用于改善上述缺陷。

本发明一方面提供一种天线结构，包括：一纵向参考轴、相关于该纵向参考轴的一第一侧和相对于该第一侧的一第二侧，其中该纵向参考轴具有一纵向参考方向；一讯号馈入端；以及一辐射部，包括：一 第一导体路径，从该讯号馈入端在该第一侧中沿该纵向参考方向延伸到一第一转角位置；一第二导体路径，从该第一转角位置通过该纵向参考轴延伸到在该第二侧中的一第二转角位置；一第三导体路径，在该第二侧中从该第二转角位置沿该纵向参考方向延伸到一启始回转位置；一第四导体路径，从该启始回转位置通过该纵向参考轴延伸到在该第一侧中的一终止回转位置；以及一第五导体路径，从该终止回转位置在该第一侧中沿与该纵向参考方向相反的一第一方向延伸；一馈入接地端，经一第一空隙而相邻于该讯号馈入端；以及一接地部，包含一第一接地导体，该第一接地导体从该馈入接地端在该第二侧中沿该纵向参考方向延伸。

本发明另一方面提供一种天线结构，包括：一纵向参考轴，具有一纵向参考方向；一讯号馈入端；以及一辐射部，包括：一第一导体路径，从该讯号馈入端沿该纵向参考方向延伸到一第一转角位置；一第二导体路径，从该第一转角位置通过该纵向参考轴延伸到一第二转角位置；一第三导体路径，从该第二转角位置沿该纵向参考方向延伸到一启始回转位置；一第四导体路径，从该启始回转位置通过该纵向参考轴延伸到一终止回转位置；以及一第五导体路径，从该终止回转位置沿与该纵向参考方向相反的一第一方向延伸；以及一馈入接地端，经一第一空隙而相邻于该讯号馈入端。

本发明又一方面提供一种天线结构，包括：一天线本体，具有一第一端、一中心部位、一第二端、一横向及一纵向；一讯号馈入端，设于接近该第一端处；以及一辐射部，包括：一中心部，沿该横向设于接近该中心部位，并具一第一端部及一第二端部；一第一延伸部，延伸于该第一端部及该讯号馈入端之间；一第二延伸部，以该纵向延伸于该第二端部及该第二端之间；一第三延伸部，以该横向在该第二端延伸，并具与该第二延伸部连接的一第一延伸端及相对于该第一延伸端的一第二延伸端；以及一第四延伸部，以该纵向自该第二延伸端往该中心部延伸。

本发明再一方面提供一种天线结构，包括：一纵向参考轴，具有一纵向参考方向；一讯号馈入端；以及一辐射部，包括：一第一导体路径，从该讯号馈入端沿该纵向参考方向延伸到一第一转角位置；一第二导体路径，从该第一转角位置通过该纵向参考轴延伸到一第二转角位置；一第三导体路径， 从该第二转角位置沿该纵向参考方向延伸到一启始回转位置；一第四导体路径，从该启始回转位置通过该纵向参考轴延伸到一终止回转位置；以及一第五导体路径，从该终止回转位置沿与该纵向参考方向相反的一第一方向延伸。

附图说明

本发明藉由下列附图的详细说明，以使得更深入的了解：

图1(a)是本发明第一实施例的天线结构的正视图；

图1(b)是本发明第一实施例的天线结构的侧视图；

图2(a)是本发明第二实施例的天线结构的详细正视图；

图2(b)是本发明第二实施例的天线结构的详细正视图；

图2(c)是本发明第二实施例的天线结构的详细正视图；

图3是本发明的天线结构的返回损失的测试结果图；

图4是本发明的天线结构的频率-效率结果图。

具体实施方式

本发明将由下列实施例说明而得到充分了解，使熟悉本领域的技术人员可以根据下列内容进行具体实施，然而本发明的实施并非限制于下列实施例所描述的内容。

本发明的目的是提供一种天线结构，该天线结构不需要再有额外的接地区域，即可单独操作在外接式系统上，并适用于无线传输装置的电子装置，并可依产品的需求轻易的作调整与修正以达到适合的应用。本发明所举的实施例均可应用于操作频段在LTE-Band 13(746～787MHz)、LTE-Band 17(704～746MHz)、LTE-Band 20(791～862MHz)、LTE-Band 5(824～894MHz)、3G-Band(860～960MHz)的系统频带需求，也就是说，凡是698～960MHz的系统频带皆可应用，或另可稍作频段调整而应用在除了上述频段以外的其它操作宽频段的无线通讯装置的天线。再者，本发明的天线结构在698～960MHz的系统频带下其天线效率约可达59～60％，此对于低频天线而言，是相当优 异的天线效率表现。

本发明为一种使用于一基板(例如印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB))上的一印刷式偶极天线结构，其中该天线结构是通过印制一微带线于该基板中的一面，以及将讯号馈入端与馈入接地端连接至该微带线而形成，而该基板的另一面在对应于该微带线的位置不印制接地金属面。该基板可为多层板或完全无金属的单层板。

本发明的天线结构包含一天线本体、一辐射部以及一讯号馈入端，其中该辐射部的一长度约略等于所欲设计的频段中使用频率共振波长的1/4长度，该辐射部可作为天线辐射频带讯号，而该长度可用于调整天线结构的一操作频率。

该天线本体具有一第一端、一中心部位、一第二端、一横向及一纵向。该讯号馈入端是设于接近该第一端处。该辐射部包含一中心部，沿该横向设于接近该中心部位，并具一第一端部及一第二端部；一第一延伸部，延伸于该第一端部及该讯号馈入端之间；一第二延伸部，以该纵向延伸于该第二端部及该第二端之间；一第三延伸部，以该横向在该第二端延伸，并具与该第二延伸部连接的一第一延伸端及相对于该第一延伸端的一第二延伸端；以及一第四延伸部，以该纵向自该第二延伸端往该中心部延伸。

此外，本发明的天线结构还包含一辐射补块、一补块开槽、一接地部以及一馈入接地端，其中该辐射补块是自该中心部及该第二延伸部延伸，其中该补块、该中心部与该第一延伸部之间具有一补块开槽，该第二延伸部、该第三延伸部、第四延伸部与该辐射补块之间具有一空隙，该第一延伸部与该中心部之间具有一第一直角，该第二延伸部与该辐射补块之间具有一第二直角，而该第三延伸部呈一弧状。该补块开槽用于调整该天线结构的阻抗匹配，而该讯号馈入端配置于该辐射部的一端以馈入讯号，且该辐射部与该接地部之间电性绝缘。

根据本发明的一实施例，该接地部的长度约为该辐射部的1/2长。

请参阅图1(a)和图1(b)，其分别为本发明第一实施例的天线结构100的正视图以及侧视图。如图1(a)及图1(b)所示，天线结构100包括一辐射部101、一接地部102、一讯号馈入端103、一馈入接地端104、一辐 射补块105、一补块开槽106以及一基板1-7。该天线结构100还包括一纵向参考轴A(如图2(a)所示)、相关于该纵向参考轴A的一第一侧和相对于该第一侧的一第二侧，其中该纵向参考轴A具有一纵向参考方向。

该辐射部101包括复数延伸部，且该复数延伸部各自具有一第一导体路径a、一第二导体路径b、一第三导体路径c、一第四导体路径d以及一第五导体路径e，其中该第一导体路径a是从该讯号馈入端103在该第一侧中沿该纵向参考方向延伸到一第一转角位置，该第二导体路径b是从该第一转角位置通过该纵向参考轴A延伸到在该第二侧中的一第二转角位置，该第三导体路径c在该第二转角位置沿该纵向参考方向延伸到一启始回转位置，该第四导体路径d是从该启始回转位置通过该纵向参考轴A延伸到在该第一侧中的一终止回转位置，而该第五导体路径e从该终止回转位置在该第一侧中沿与该纵向参考方向相反的一第一方向延伸。

该第二导体路径b垂直于该第一导体路径a。该第三导体路径c垂直于该第二导体路径b，并平行于该第一导体路径a。该第五导体路径e平行于该第三导体路径c。

该辐射部101还包括一辐射补块105以及一补块开槽106，其中该辐射补块105从该第三导体路径c通过该纵向参考轴A延伸到该第一侧中，而该补块开槽106设置于该辐射补块105和该第二导体路径b之间，且该第五导体路径e延伸到在该辐射补块105和该终止回转位置之间的一第三转角位置。

该馈入接地端104经由一第一空隙而相邻于该讯号馈入段103。该接地部102还包含一第一接地导体G，该第一接地导体G从该馈入接地端104在该第二侧中沿该纵向参考方向延伸。

本发明的天线结构100除了包含设置于该第一导体路径a和该第一接地导体G之间的该第一空隙外，还包含设置于该第一导体路径和该第一接地导体G之间并与该第一空隙相通的一第二空隙，设置于该第二导体路径b和该第一接地导体G之间并与该第二空隙相通的一第三空隙，以及设置于该辐射补块105和该第三导体路径c、该第四导体路径d、该第五导体路径e之间的一第四空隙。

该辐射部101还可包含一延伸部(未显示)，该延伸部具有一第六导体路径(未显示)，其中该第六导体路径从该第三转角位置朝该第三导体路径c延伸，且该第六导体路径垂直于该第五导体路径e，并平行与该第二导体路径b。

该接地部102还可包含一第二接地导体(未显示)，该第二接地导体从该馈入接地端104沿该第一方向延伸，并包含位于该第一侧中的一第一部分及位于该第二侧中的一第二部分。

该辐射部101的一长度用以决定该天线结构100的操作频率。该补块开槽106用以调整该天线结构100的阻抗匹配，使该天线结构100的电压驻波比(VAWR)可以达到业界的规范及要求，且其尺寸取决于该长度。该第二空隙的一第一尺寸决定于该辐射部101的一第二尺寸。该接地部102的第三尺寸取决于该第二尺寸。

请参阅图2(a)、图2(b)和图2(c)，其为本发明第二实施例的天线结构200的详细正视图。如图2(a)、图2(b)及图2(c)所示，本发明的天线结构200包括一辐射部201、一接地部202、一讯号馈入端203、一馈入接地端204、一辐射补块205、一补块开槽206以及一基板207。该天线结构200还包括一纵向参考轴A、相关于该纵向参考轴A的一第一侧和相对于该第一侧的一第二侧。该纵向参考轴A具有一纵向参考方向，而该馈入接地端204经由一第一空隙而相邻于该讯号馈入端203。

该辐射部201包括复数延伸部，且该复数延伸部各自具有一第一导体路径a、一第二导体路径b、一第三导体路径c、一第四导体路径d以及一第五导体路径e，其中该第一导体路径a从该讯号馈入端203沿该纵向参考方向延伸到一第一转角位置①，该第二导体路径b从该第一转角位置①通过该纵向参考轴A延伸到一第二转角位置②，该第三导体路径c从该第二转角位置②沿该纵向参考方向延伸到一启始回转位置③，该第四导体路径d从该启始回转位置③通过该纵向参考轴A延伸到一终止回转位置④，而该第五导体路径e从该终止回转位置④沿与该纵向参考方向相反的一第一方向延伸。

该辐射部201还包括一辐射补块205，其从第三导体路径c通过该纵向参考轴A延伸到该第一侧中，其中该第五导体路径e延伸到在该辐射补块205 和该终止回转位置④之间的一第三转角位置⑤。

该辐射部201还包括一延伸部2011，其具有一第六导体路径f，且该第六导体路径f从该第三转角位置⑤朝该第三导体路径c延伸，垂直于该第五导体路径e，并平行于该第二导体路径b。该延伸部2011的设计是在不增加整体尺寸的情况下，来增加该辐射部201的长度以得到所欲使用的操作频率。

该辐射部201、该延伸部2011、该接地部202、该讯号馈入端203、该馈入接地端204及该辐射补块205皆为一共平面。

该接地部202包含一第一接地导体以及一第二接地导体c’，其中该第一接地导体a’、b’从该馈入接地端204在该第二侧中沿该纵向参考方向延伸，而该第二接地导体c’从该馈入接地端204沿该第一方向延伸，并包含位于第一侧中的一第一部分及位于该第二侧中的一第二部分。

该第一接地导体具有一第一导体支部a’以及一第二导体支部b’，其中该第一导体支部a’平行于该第二导体路径b，而该第二导体支部b’平行于该第一导体路径a。该第一导体支部a’与该第二导体支部b’之间具有一直角，且该第一导体支部a’的两侧分别连接于该第二导体支部b’及该第二接地导体c’。

该辐射部201与该接地部202的尺寸可依据所设计的产品的外壳而变化，如图2(a)中的虚线至该辐射部201或该接地部202的复数区域所示。该第一导体路径a、第三导体路径c、第四导体路径d以及第五导体路径e的宽度可调整以微调该天线结构的效率以及返回损失的程度。此外，区域(虚线至该接地部202)的移除不会对该天线结构200的阻抗匹配有显著的影响，而该补块开槽206的尺寸会对该天线结构200的阻抗匹配有显著的影响。

如图2(b)所示，该辐射部201与该接地部202的设计，使该第一导体路径a与该第二导体支部b’的电流路径(如→所示)方向一致且平行，导致电流的耦合反应，进而使得在698～960MHz频段的该天线结构200具有高达60％且稳定的效率。

如图2(a)及图2(b)所示，天线结构200除了包含设置于该第一导体路径a和该第一接地导体之间的该第一空隙外，还包含设置于该第一导体 路径a和该第一接地导体之间并与该第一空隙相通的一第二空隙、设置于该第二导体路径b和该第一接地导体之间并与该第二空隙相通的一第三空隙以及设置于该辐射补块205和该第三导体路径c、该第四导体路径d、该第五导体路径e、该第六导体路径f之间的一第四空隙。

根据本发明的一实施例，该等导体路径a、b、c、d、e及该延伸部2011的一第一总长度大于该第一接地导体a’、b’及该第二接地导体c’的一第二总长度，其中该第一总长度约为该第二总长度的2倍。

如图2(c)所示，该第一导体路径a具有一第一距离D1、一第二距离D2以及一第三距离D3。该第二导体路径b具有一第四距离D4。该第三导体路径c具有一第五距离D5、一第六距离D6以及一第七距离D7。该第四导体路径d具有一第八距离D8。该第五导体路径e具有一第九距离D9以及一第十距离D10。该延伸部2011具有一第十一距离D11。该辐射补块205具有一第十二距离D12、一第十三距离D13以及一第十四距离D14。

该第一距离D1大于该第二距离D2，该第二距离D2大于该第三距离D3，该第三距离D3小于该第一距离D1的1/2长，该第一距离D1小于该第四距离D4的1/2长，该第三距离D3约略等于该第五距离D5，该第六距离D6大于该第七距离D7，该第八距离D8约略等于该第五距离D5，该第九距离D9约略等于该第七距离D7，该第八距离D8约略等于该第五距离D5，该第九距离D9约略等于该第七距离D7，该第十距离D10约略等于该第六距离D6，该第十一距离D11小于该第一距离D1但大于该第二距离D2，该第十二距离D12约略等于该第四距离D4，该第十三距离D13小于该第十二距离D12，而该第十四距离D14约略等于该第四距离D4的1/3长，其中该第二距离D2与该第四距离D4的和等于一总宽度，而该第六距离D6与该第十二距离D12的和也等于该总宽度。

该第二接地导体支部b’具有一第十五距离S1以及一第十六距离S2，该第一接地导体支部a’具有一第十七距离S3，而该第二接地导体c’具有一第十八距离S4及一第十九距离S5。

该第十五距离S1小于该第十六距离S2，该第十五距离S1小于该第十七距离S3的1/2长，该第十八距离S4小于该第十七距离S3但略大于该第十 九距离S5，而该第十七距离S3略等于该第十三距离D13。

该第二空隙具有一第二十距离L1及一第二十一距离L2，该第三空隙具有一第二十二距离L3，而该第四空隙具有一第二十三距离L4、一第二十四距离L5及一第二十五距离L6。

第二十距离L1小于该第二十一距离L2且小于该第二十二距离L3的1/2长，该第二十三距离L4略大于该第二十四距离L5，而第二十五距离L6略大于该第二十三距离L4的1/2长，其中该第六距离D6、该第十距离L6略大于该第二十三距离L4的1/2长，其中该第六距离S2、该第十距离D10与该第二十三距离L4的和等于该总宽度，该第十六距离S2、该第二距离D2与该第二十一距离L2的和也等于该总宽度，而该第六距离D6、该第二十五距离L6、该第十一距离D11与该第十距离D10的和也等于该总宽度。

该第六距离D6及该第十距离D10小于该第二十三距离L4的1/2长，该第二距离D2略小于该第二十一距离L2，该第二十一距离L2小于该第十六距离S2，而该第六距离D6略等于该第十距离D10且略大于该第二十五距离L6或该第十一距离D11的1/2长。

此外，该讯号馈入端203及该馈入接地端204的设计，是在不改变整体尺寸的情况下，使该天线结构200在LTE频段具有优异的操作频率。

请参阅图3，其是本发明的天线结构200的返回损失的测试结果图。图3的纵轴为返回损失(单位：dB)，而横轴为频率(单位：MHz)。观察返回损失为-6dB时的操作频率，可知该天线结构200在650-960MHz的频段显示出该天线结构200的阻抗匹配良好。

请参阅图4，其是本发明的天线结构的频率-效率结果图。图4的纵轴为效率(单位：％)，而横轴为频率(单位：MHz)。观察该图可知在698-960MHz的频段中该天线结构的效率高达60％。

综上所述，本发明提供一种可轻易调整以达成产品应用的印刷式耦合式天线。已知PIFA天线频宽较窄，天线要应用在宽频系统上，结构复杂，并不易于不同的环境下做频段微调。且如果可以不用调整频带而达到多系统共用，则可有效节省成本支出。所以，本发明的印刷式偶极天线结构易于在不同的环境下针对需要的频段来作调整。再者，由于本发明的印刷式偶极天线 结构的设计是直接在PCB板上印刷天线结构，这样不仅可减少立体式天线的模具成本支出，还可节省生产组装的成本。因此，本发明所提供的天线结构符合现今电子产业的低毛利的优点，并可应用在各种环境的无线网络装置中，另外，还可轻易应用在不同的产品上。本发明将该接地部的电流路径与辐射部的辐射路径呈同方向延伸，使得该天线结构于低频LTE频段区域处均可达成近60％的效率。此外，该天线讯号馈入的方式是直接以50Ω的Cable焊接在天线的讯号馈入端，而该Cable的另一端则可任意延伸至RF信号模块端，使得该天线结构可在独立的PCB板上且不需再与额外的系统连接而操作，或可在与系统地搭配的多选择性下而使用，因此本发明的天线结构还具备独立调整机制，可便于做不同的多元应用。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所做的变动与修改，都应属于本发明权利要求的保护范围。

【符号说明】

100、200：天线结构

101、201：辐射部

2011：延伸部

102、202：接地部

103、203：讯号馈入端

104、204：馈入接地端

105、205：辐射补块

106、206：补块开槽

107、207：基板

a-f：导体路径

a’、b’：接地导体支部

G、c’：接地导体

①-⑤：位置

区域

→：电流路径

D1-D14、S1-S2、L1-L6：距离