专利名称：双频双偶极天线的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种天线，更特别有关一种用于无线局域网络(WLAN)系统的双频双偶极天线。
一般适于诸如笔记型计算机的无线传输产品的公用天线大体上分为两种，其中一类为倒F形平板天线(PIFA)，而另一类为双频双偶极天线。此两类皆能够产生1/4波长共振的操作模态。举例而言，1999年7月20日颁于Korisch的美国专利第5,926,139号公开一使用于无线收发机装置的平板天线，其具有第一与第二表面、一第一层，位于该第一表面上、一单位的(unitary)第二层，位于该第二表面上，具有作为倒F形平板天线(PIFA)的两辐射部分与结合该辐射部分的一连接部分、一接地针、以及一馈入针。然而，该接地针必须延伸穿过该基板并于结构上使该第一层与该第二层的该连接部分互相连结，且因而可发现该天线的制造相当困难与复杂的。此外，此类倒F形平板天线典型上具有一窄的频宽，以致于其使用上受到不利地限制。虽然双偶极天线具有相对上较大的频宽，然而却需要一相当宽广的接地面用以达成预期的辐射效率。因为在一笔记型计算机里所提供用以配置一天线的空间相对上较为细长的，所以该双偶极天线在使用上也受到限制。
再者，公用天线最多仅能够在一单频带下操作，诸如1999年12月28日颁予Wu的美国专利第6,008,774号标题名称为“用于无线数据通讯的印刷天线构造(Printed antenna structure for wireless datacommunications)”，其揭示一种印刷天线，包含一印刷电路板、一钩状辐射金属线，印制于该印刷电路板的上表面、一馈入点，连接于该钩状辐射金属线上、以及一接地面，印制于该印刷电路板的下表面。然而，此天线仅可在用于WLAN操作的2.4GHz频带下使用。因此，可以预期的是，随着市场的成长，仅能在单一频带下操作的天线的性能与市场竞争力将是不够的。所以，发展适用于双频带的天线将是相关电子产品的主流趋势。
本发明的主要目的提供一种双频双偶极天线，能够在用于WLAN操作的双频带下使用。
本发明的次要目的提供一种双频双偶极天线，具有一细长的外形特别适合于诸如笔记型计算机的通讯产品。
为达上述目的，本发明提供一种双频双偶极天线，其适于配置在一介质基板上，且包括两大体上矩形的辐射金属片与一同轴传输线，该大体上矩形的辐射金属片相对该介质基板的中心线对称地配置在一介质基板的两边，其中每一辐射金属线另具有一馈入点与一U形槽孔。一馈入点配置于相对另一馈入点，且该U形槽孔的开口朝向该馈入点。该同轴传输线具有一中心导线与一外层接地导体，其分别连接至该馈入点。
根据本发明的另一特征，每一U形槽孔用以将对应的大体上矩形的辐射金属片分割为一较大的子金属片与一较小的金属片，其中前者用以产生该双频双偶极天线的一第一(低频)操作模态，且后者用以产生该双频双偶极天线的一第二(高频)操作模态。
根据本发明的又一特征，该较大的子金属片的长度可选择为大约该第一操作模态的中心频率的1/4波长，且该较小的子金属片的长度可选择为大约该第二操作模态的中心频率的1/4波长。
根据本发明的再一特征，该第一操作模态的中心频率约为2.4GHz。
根据本发明的再一特征，该第一操作模态的中心频率约为5.2GHz。
通过下文的详细说明，并同相关的附图，本发明其它的目标、优点、以及新颖的特征将可更为明显。
图1为显示根据本发明的一较佳实施例的一双频双偶极天线的一上视图。
图2为配置在一介质基板上的一双频双偶极天线的上视图。
图3为图2的天线返回损失量测结果。
图4a与图4b为本发明的辐射金属片的其它实施例的上视图。标号说明1双频双偶极天线5介质基板12第一(低频)操作模态 14第二(高频)操作模态20矩形辐射金属片 22馈入点24U形槽孔 30矩形辐射金属片32馈入点 34U形槽孔40同轴传输线 42中心导线44外层接地导体 60辐射金属片64U形槽孔 70辐射金属片74U形槽孔 80辐射金属片84U形槽孔 90辐射金属片94U形槽孔 242较大的子金属片244较小的子金属片 245第一狭缝247第二狭缝249第三狭缝342较大的子金属片 344较小的子金属片
345第一狭缝347第二狭缝349第三狭缝642较大的子金属片644较小的子金属片 649第三狭缝742较大的子金属片 744较小的子金属片749第三狭缝842较大的子金属片844较小的子金属片 849第三狭缝942较大的子金属片 944较小的子金属片949第三狭缝参考图1，其显示根据本发明的一较佳实施例的双频双偶极天线1的上视图。该双频双偶极天线1包括两大体上矩形的辐射金属片20，30与一同轴传输线40。该矩形辐射金属片20，30具有在其上的相对应的馈入点22，32以及在其上的U形槽孔24，34。该同轴传输线40具有一中心导线42与一外层接地导体44。该U形槽孔24，34另分别包括相对应的第一狭缝245，345、第二狭缝247，347、以及第三狭缝249，349。
图2公开在一介质基板5上的该双频双偶极天线1的上视图。更详细而言，该辐射金属片20，30分别且对称地配置在该介质基板5的两相对边上，因而形成该天线1的两臂，且通过印刷或蚀刻技术配置于其上。根据本发明，该介质基板5以BT(bismaleimide-triazine)树脂或FR4(玻璃纤维强化环氧树脂；fiberglass reinforced epoxy resin)制成的印刷电路板，也可以聚醯亚胺(polyimide)制成的可挠性薄片基板(flexible film substrate)。
该馈入点22，32分别配置在该辐射金属片20，30上用以传递信号。该U形槽孔24，34分别以其开口朝向该馈入点22，32的方式配置，以致于该辐射金属片20，30分别被分割为在其内的较大的子金属片242，342与较小的子金属片244，344。该较大的子金属片242，342用以产生该天线1的一第一(低频)操作模态，且该较小的子金属片244，344用以产生该天线1的一第二(高频)操作模态，其中该较大的子金属片242，342的长度可选择为大约该第一(低频)操作模态中心频率的波长，且该较小的子金属片244，344的长度可选择为大约该第二(高频)操作模态中心频率的波长。该中心导线42与外层接地导体44分别连接至该馈入点22，32。
图3公开图2中该天线1的返回损失量测结果。该量测结果在该条件下获得的该介质基板5为一为玻璃纤维基板具有50mm的长度、5mm的宽度、以及0.4mm的厚度；该两辐射金属片20，30长度大约23mm以及宽度约为4mm，并且印制在该玻璃纤维基板5上；该U形槽孔24，34宽度约为0.5mm；以及从该U形槽孔24，34的开口至该对应的馈入点22，32的距离，其以标号“A”标示，约为5mm。因此，该第一(低频)操作模态1 2的中心频率约为2.45GHz，且该第二(高频)操作模态14的中心频率约为5.25GHz。再者，在电压驻波比(VSWR)小于2的定义下，该第一(低频)操作模态12与第二(高频)操作模态14的频宽可含盖用于WLAN操作的2.4GHz(2.4-2.484GHz)与5.2GHz(5.15-5.35GHz)的频带。此外，此实施例的天线1宽度仅为5mm，且因此非常适合于仅具有细长空间用以容纳一天线的笔记型计算机。
图4a与图4b显示本发明的辐射金属片60，70，80，90的其它实施例的上视图。这些辐射金属片60，70，80，90相似于图2所示的该辐射金属片20，30，且相似或对应的器件以同一图号标示。该U形槽孔64，74，84，94分别将该辐射金属片60，70，80，90分割为较大的子金属片642，742，842，942与较小的子金属片644，744，844，944，其中前者用以产生该天线1的一第一(低频)操作模态，且后者用以产生该天线1的一第二(高频)操作模态。如图4a所示，该第三狭缝649，749具有一圆弧的折弯，且此配置将产生与图2大体上相同的功效。此外，图4b中的该第三狭缝849，949的宽度能够选择性调整，以致于可得到用于各种不同应用的第一(低频)与第二(高频)操作模态的预期中心频率。举例而言，该第三狭缝849，949的宽度可分别朝该馈入点22，32的方向增加以减少该较小的子金属片844，944的长度，以便于降低该第二(高频)操作模态的中心频率。相似地，图2所示U形槽孔24，34配置的位置可相对该辐射金属片20，30纵向移动，以便于同时改变该第一(低频)与第二(高频)操作模态的两中心频率。再者，该辐射金属片20，30的长度可相对U形槽孔24，34向外延伸，以便于减低该第一(低频)操作模态的中心频率。
因此，为获得该第一(低频)操作模态中心频率与该第二(高频)操作模态中心频率的不同比例的双频操作，可修改诸如图2所示的该U形槽孔24，34或辐射金属片20，30的器件，借此可设计一适于2.4/5.2GHz双频WLAN操作的双频双偶极天线。此外，该两共振频率(该第一与第二操作模态的中心频率)不需要以额外的匹配电路加装于该天线1便可获得良好的阻抗匹配。
虽然前述的描述及图标以公开本发明较佳实施例，必须了解到各种增添、修改和取代可能使用于本发明较佳实施例，而不会脱离如所附权利要求书所界定的本发明原理的精神及范围。一熟悉该技术者将可体会本发明可能使用于很多形式、结构、布置、比例、材料、器件和器件的修改。此外，实际使用本发明特别适用于特殊的环境和操作上的需要而不脱离本发明的主要原则。因此，本文于此所公开的实施例于所有观点，应被视为用以说明本发明，而非用以限制本发明。本发明的范围应由权利要求书所界定，并其合法均等物，并不限于先前的描述。
权利要求
1.一种双频双偶极天线，适于配置在一介质基板上，其特征在于包括两大体上矩形的辐射金属片，相对该介质基板的中心线对称地配置在该介质基板的两边上，因而形成该双频双偶极天线的两臂，其中每一大体上矩形的辐射金属片另具有一馈入点，配置于相对另一馈入点用以传递信号；一U形槽孔，其开口面向该馈入点的方向用以将该大体上矩形的辐射金属片分割为一较大的子金属片与一较小的子金属片，其中前者用以产生该双频双偶极天线的一第一(低频)操作模态，且后者用以产生该双频双偶极天线的一第二(高频)操作模态；一同轴传输线，具有一中心导线与一外层接地导体，分别连接至该馈入点。
2.如权利要求1所述的双频双偶极天线，其特征在于其中每一较大的子金属片长度可选择为大约该第一操作模态的一中心频率的1/4波长，且每一较小的子金属片长度可选择为大约该第二操作模态的一中心频率的1/4波长。
3.如权利要求1所述的双频双偶极天线，其特征在于其中该第一操作模态的中心频率约为2.4GHz。
4.如权利要求1所述的双频双偶极天线，其特征在于其中该第一操作模态的中心频率约为5.2GHz。。
5.如权利要求1所述的双频双偶极天线，其特征在于其中该该大体上矩形的辐射金属片印制在该介质基板上。
6.如权利要求1所述的双频双偶极天线，其特征在于其中该该大体上矩形的辐射金属片蚀刻在该介质基板上。
7.如权利要求1所述的双频双偶极天线，其特征在于其中每一U形槽孔包括一第一狭缝；一第二狭缝，维持在一与该第一狭缝分离地相隔的关系；一第三狭缝，其一端连接至该第一狭缝的一端且另一端连接至该第二狭缝的一端，且该第一与第二狭缝的另一端置于该第三狭缝的相同侧边。
8.如权利要求7所述的双频双偶极天线，其特征在于其中每个第三狭缝大体上垂直于该第一与第二狭缝。
9.如权利要求7所述的双频双偶极天线，其特征在于其中每个第三狭缝具有一圆弧弯折的外形。
10.如权利要求1所述的双频双偶极天线，其特征在于其中每一U形槽孔配置的位置可相对该大体上矩形的辐射金属片纵向移动。
全文摘要
一种双频双偶极天线，适于配置在一介质基板上，包括两大体上矩形辐射金属片与一同轴传输线。该大体上矩形的辐射金属片相对该介质基板的中心线对称地配置在该介质基板的两边，其中每一辐射金属片另具有一馈入点与一U形槽孔。一馈入点配置相对于另一馈入点，且该U形槽孔的开口面向该馈入点的方向用以将该大体上矩形的辐射金属片分割为一较大的子金属片与一较小的金属片，其中前者用以产生该双频双偶极天线的一第一(低频)操作模态，且后者用以产生该双频双偶极天线的一第二(高频)操作模态。该同轴传输线具有一中心导线与一外层接地导体，其分别连接至该馈入点。
文档编号H01Q1/27GK1479409SQ02141878
公开日2004年3月3日 申请日期2002年8月27日 优先权日2002年8月27日
发明者方启印, 苏志铭, 邱宗文, 翁金辂 申请人:智邦科技股份有限公司