专利名称：嵌入式系统的单极天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种印刷电路板(Printed Circuit Board, PCB)天线，特别是 一种整合于嵌入式系统(embedded system)的电路基板上的单极天线。
背景技术：
近年来，随着无线通讯技术和半导体制程的快速发展，使得无线通讯 和卫星通讯，诸如:卫星定位系统、卫星直播(Direct Broadcasting Satellite; DBS)、卫星行动通信(mobile satellite; MSAT)、无线电话、无线局域网络 系统、无线用户交换机、无线区域呼叫...等通讯网络，有如雨后春笋般的产 生。由于无线通讯系统主要是由发射/接收机及天线所组成，其中天线是负责 接收/发射信号在空气中电磁能量转换的桥梁,是通信系统中不可或缺的基本 配备，亦为目前研发工作的一项重心。
在嵌入式无线系统产品中， 一般都会采用外接式偶极天线(Dipole Antenna)的架构作设计，但此种设计会增加额外的天线成本，也会使嵌入式 无线系统产品的体积变大，故上述设计方式不符合短、小、轻、薄的设计趋 势。
由于偶极天线的有效辐射长度为1/2M^波长)，而单极天线的有效辐 射长度为1/4入，换句话说，单极天线的长度仅为偶极天线长度一半，故若采 用单极天线的架构作设计，将有助于缩小嵌入式无线系统产品的体积，且单 极天线的结构简单、制作容易，也可大大降低天线制作成本。
请参照中国台湾专利公告第568389号，该专利揭露一种多频印刷式单 极天线，应用于无线通信终端设备中，包括有绝缘基板、第一辐射部、第二 辐射部、接地部以及馈线。其中，第一辐射部及第二辐射部为金属印刷线路， 并设置在绝缘基板的上表面，两者相距预设的间距。接地部设置在绝缘基板 下表面。所述第一、第二辐射部与接地部及馈线分别构成工作于第一、第二 频段的第一、第二单极天线。其中第一单极天线可借由预设间距的调整实现较为理想的阻抗匹配。
虽然上述专利同样采用单极天线的结构来获得小型化的天线体积并可 达到多频效果，但其采用同轴线缆的馈线连接方式，使其与无线系统产品的 连接过程上稍显不便利。
因此，如何能提供一种嵌入式系统的天线，以縮小与简化天线体积与 结构，成为研究人员待解决的问题之一。
发明内容
为了解决上述嵌入式系统天线的体积变大问题，本发明提供一种嵌入 式系统单极天线，借以縮小与简化天线体积与结构，更进一步降低天线制作 成本。
一种嵌入式系统单极天线，整合于嵌入式系统的电路基板上，包含有 馈入线，采用印刷或蚀刻技术形成于电路基板上，用以传输馈入信号，可借 由改变其几何形状、长度值或宽度值，以调整其线路阻抗，使其获得较佳阻 抗匹配值；类梯形辐射部，采用印刷或蚀刻技术形成于电路基板的角落位置 处并与馈入线连接，用以辐射相应于馈入信号的射频信号，且由于其设置于 电路基板的角落位置处，因此可不必更动原先已设计好的嵌入式系统的电路 布局格式，在整合上亦非常方便；接地部，采用印刷或蚀刻技术形成于类梯 形辐射部周围，用以提供馈入信号的接地路径。
本发明的嵌入式系统单极天线，利用印刷或蚀刻技术将单极天线整合 于嵌入式系统的电路基板上，除了无需额外增加硬件成本外，更缩小与简化 天线体积与结构。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特 举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下
图1A为本发明嵌入式系统的单极天线第一实施例示意图1B为本发明嵌入式系统的单极天线第二实施例示意图； 图1C为本发明嵌入式系统的单极天线第三实施例示意图； 图1D为本发明嵌入式系统的单极天线第四实施例示意图2为图1A中圆圈处的局部放大示意图； 图3为本发明实施例的反射损失模拟示意图； 图4为本发明实施例的辐射场型模拟示意图； 图5为本发明实施例的辐射场型模拟示意图；及 图6为本发明实施例的天线增益仿真示意图。
10电路基板 20单极天线 21馈入线 21a馈入线接地部 22类梯形辐射部 22a第一侧面 22b第二侧面 22c第三侧面 22d第四侧面
23 接地部
24 贯孔
具体实施方案
请参照「图1A」，本发明嵌入式系统的单极天线的第一实施例示意图。 本发明单极天线整合于嵌入式系统的电路基板10上，并位于电路基板10的 第一角落处。
电路基板10，概略成一长矩形体的印刷电路板(Printed Circuit Board, PCB)，其种类可分为复合基板、陶瓷基板、金属基板、热塑性基板及玻纤 布铜箔层基板等等，主要用以承载、配置嵌入式系统的电子零件，其中电路 基板IO可采用多层板或单层板结构。
单极天线20，设置于电路基板IO上的角落位置处，并整合于嵌入式系 统的电路基板10上，其可裸露于电路基板10的十.层、下层或者嵌入于电路
基板10中，其中单极天线20包含有馈入线2K类梯形辐射部22及接地部 23，而单极天线20利用印刷或蚀刻技术形成于电路基板10」:，借以降低天 线制作成本。
请参照「图2」，为「图1A」中圆圈处的局部放大示意图。如「图2j 所示，本发明嵌入式系统单极天线包含有馈入线2K类梯形辐射部22及接 地部23。
馈入线21，设置于电路基板10上，与类梯形辐射部22连接，为长条 状用以传输馈入信号，馈入线21利用印刷或蚀刻技术形成于电路基板10上， 且可借由改变馈入线21的几何形状、长度值或宽度值，以调整其线路阻抗， 而馈入线21的阻抗值较佳者为50欧姆(Q)，其中馈入线21的周围设置有馈 入线接地部21a，而馈入线接地部21a与接地部23连接，用以提供馈入信号 的接地路径。
类梯形辐射部22，为金属材质，设置于电路基板10上，并与馈入线 21连接，用以辐射相应于馈入信号的射频信号(即电磁波)，类梯形辐射部22 利用印刷或蚀刻技术形成于电路基板10上，其中类梯形辐射部22更包含有 第一侧面22a、第二侧面22b、第三侧面22c及第四侧面22d，以构成一个类 似梯形形状的辐射部，而类梯形辐射部22的第一侧面22a与第二侧面22b 相邻于电路基板10的角落位置，其第三侧面22c平行于第一侧面22a，其第 四侧面22d约略朝向电路基板10的中心位置，于类梯形福射部22的第^-侧 面22a与第四侧面22d之间更连接有馈入线21 ，以接收并辐射相应于馈入信 号的射频信号，透过改变类梯形辐射部22的形状可调整单极天线20的辐射 场形，或者改变第三侧面22c与第四侧面22d的长度，借以改变类梯形辐射 部22的形状与单极天线20使用的频率范围。
贯孔24，形成于类梯形辐射部22上，用以使类梯形輻射部22连接至 另一层电路基板(图中未示，其另一层电路基板的位置可在电路基板10的正 上方或正下方)，以传输馈入信号，如此，即可使不同层的单极天线20相互 连接。
接地部23，设置于类梯形辐射部22的周围，与馈入线接地部21a相连 接，用以提供馈入信号的接地路径，接地部23利用印刷或蚀刻技术形成于 电路基板10上。接下来，请参照「图1B」，为本发明嵌入式系统单极天线的第二实施 例示意图。如「图1B」所示，本发明的单极天线整合于嵌入式系统的电路 基板10上，并位于电路基板10的第二角落处，其天线结构同第一实施例， 在此不再赘述。请参照「图1C」，本发明嵌入式系统单极天线第三实施例示 意图。如「图1C」所示，本发明的单极天线系整合于嵌入式系统的电路基 板10上，并位于电路基板10的第三角落处，其天线结构同第一实施例，在 此不再赘述。请参照「图1D」，本发明嵌入式系统单极天线第四实施例示意 图。如「图1D」所示，本发明的单极天线系整合于嵌入式系统的电路基板 10上，并位于电路基板10的第四角落处，其天线结构同第一实施例，在此 不再赘述。
接着，请参照「图3」，为本发明实施例的反射损失模拟示意图，如「图 3J所示，本案实施例的单极天线操作频率在2.32GHz 2.68GHz时，其反射 损失(Sll)均维持在-10dBi以下。
另外，请参照「图4」，本发明实施例的辐射场型模拟示意图，其模拟 频段为2.45GHz。 0=0°表示XZ平面，E 、 E^分别表示在6 O方向上的场 强强度，Ea、 E。相互垂直请参照「图5」，本发明实施例的辐射场型模拟示意 图，其模拟频段为2.45GHz。 0=90°表示YZ平面，En、 E+分别表示在e O方向上的场强强度，E 、 E,相互垂直.请参照「图6」，本发明实施例的天 线增益仿真示意图，如「图6」所示，本案实施例的单极天线操作频率在 2.4GHz 2.5GHz时，其增益值都在2.1dBi以上。
本发明的嵌入式系统单极天线，利用印刷或蚀刻技术将单极天线整合 于嵌入式系统的电路基板上，除了无需额外增加硬件成本外，更縮小与简化 天线体积与结构。
权利要求
1.一种嵌入式系统的单极天线，该单极天线整合于该嵌入式系统的电路基板上，其特征在于，该嵌入式系统的单极天线包含有一馈入线，设置于该电路基板上，用以传输一馈入信号；一类梯形辐射部，设置于该电路基板上并与该馈入线连接，以辐射相应于该馈入讯号的射频信号；及一接地部，设置于该类梯形辐射部周围，以提供该馈入信号的接地路径。
2. 根据权利要求1所述的嵌入式系统的单极天线，其特征在于该类 梯形辐射部设置于该电路基板的角落位置。
3. 根据权利要求1所述的嵌入式系统的单极天线，其特征在于该类 梯形辐射部更包含有一第一侧面、 一第二侧面、 一第三侧面及一第四侧面。
4. 根据权利要求3所述的嵌入式系统的单极天线，其特征在于该类 梯形辐射部的第一侧面与第二侧面相邻于该电路基板的角落位置。
5. 根据权利要求3所述的嵌入式系统的单极天线，其特征在于该类 梯形辐射部的第三侧面平行于该第一侧面。
6. 根据权利要求3所述的嵌入式系统的单极天线，其特征在于该类 梯形辐射部的第四侧面朝向该电路基板的中心位置。
7. 根据权利要求3所述的嵌入式系统的单极天线，其特征在于该馈 入线更连接于该类梯形辐射部的第一侧面与第四侧面之间。
8. 根据权利要求1所述的嵌入式系统的单极天线，其特征在于更包 含有多个贯孔形成于该类梯形辐射部上，以使该类梯形辐射部连接至另一层 电路基板。
9. 根据权利要求1所述的嵌入式系统的单极天线，其特征在于更包 含有一馈入线接地部，设置于该馈入线周围，与该接地部连接，以提供该馈 入信号的接地路径。
全文摘要
一种嵌入式系统的单极天线，整合于嵌入式系统的电路基板上，包含有馈入线，设置于电路基板上，用以传输一馈入信号；类梯形辐射部，设置于电路基板上并与馈入线连接，以辐射相应于馈入信号的射频信号；及接地部，设置于类梯形辐射部周围，以提供馈入信号的接地路径。
文档编号H01Q9/04GK101192710SQ20061016397
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月24日 优先权日2006年11月24日
发明者苏信诚 申请人:技嘉科技股份有限公司