專利名稱：平板型天線及應(yīng)用該天線的無線網(wǎng)絡(luò)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種平板型天線及應(yīng)用該天線的無線網(wǎng)絡(luò)裝置，特別是有關(guān)于一種使用具有開口的圓形輻射金屬板的平板型天線及應(yīng)用該天線的無線網(wǎng)絡(luò)裝置。
背景技術(shù)：
隨著通信科技的精進，通信技術(shù)在科技產(chǎn)品的應(yīng)用上亦日益增加，使得相關(guān)的通信產(chǎn)品日趨多樣化，而且近年來消費者對通信產(chǎn)品的功能要求越來越高，所以許多具有不同設(shè)計和功能的通信產(chǎn)品不斷的被提出，具有無線通信的計算機網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品更是近來熱門的趨勢，再加上集成電路(Integrated Circuit，IC)的技術(shù)日益成熟，使得產(chǎn)品的體積也逐漸傾向輕薄短小。
在通信產(chǎn)品中天線的主要功能系用以傳送與接收信號，而現(xiàn)今的無線產(chǎn)品所使用的天線必須具有體積小、性能佳和成本低等特點，方能得到市場的廣泛接受與肯定。以放置位置來區(qū)分，無線產(chǎn)品所使用的天線大致可分為外接與內(nèi)建(built-in)兩類，而基于外型美觀及使用便利的考量，外接式天線已逐漸被內(nèi)建式天線所取代。另一方面，由于適合量產(chǎn)的表面黏貼技術(shù)(Surface Mount Technology，SMT)已經(jīng)非常成熟，故使用表面黏貼技術(shù)來安裝天線，可大幅地降低封裝(Packaging)與連接所需的成本，因而成為內(nèi)建式天線中最受歡迎的設(shè)計方式。
根據(jù)不同的操作需求，通信產(chǎn)品所具備的功能皆不盡相同，故用以輻射或接收訊號的天線設(shè)計有許多種，而平板型天線是其中相當(dāng)常用的一種。為了要獲得高增益高寬頻的天線，可增加基板與輻射金屬板的間距，來增加平板型天線的輻射效率及操作頻帶。一般而言，使用者可從天線組件的操作頻率、輻射場型(RadiationPattern)、返回?fù)p失(Return Loss)及天線增益(Antenna Gain)等參數(shù)來獲知天線的特性(Feature)。因此，平板型天線的設(shè)計必須同時考量基板與輻射金屬板的間距和良好的天線特性等因素。
然而，公知的平板天線非常難以同時具有低成本、小尺寸、高天線增益、寬廣的操作頻率及良好的輻射場型等優(yōu)點，亦不易配合外殼機構(gòu)的設(shè)計，致使其在應(yīng)用上受到許多限制。而且，公知的平板天線的二階諧波(Second Harmonic)較大，會造成電磁干擾(Electromagnetic Interference，EMI)。
因此，非常迫切需要發(fā)展一種平板型天線，以充分滿足小尺寸、高增益、高寬頻、設(shè)計簡單、低成本、低二階諧波等天線需求，來解決公知的平板天線的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的發(fā)明背景中，由于公知的平板天線無法有效地滿足如前所述的天線需求；不易配合外殼機構(gòu)的設(shè)計；以及其二階諧波較大，因而使其在應(yīng)用上受到許多限制。
本發(fā)明的主要目的為提供了一種平板型天線及應(yīng)用該天線的裝置，借以提供輕薄短小的天線，并可應(yīng)用表面黏貼技術(shù)來將天線安裝于基板上，因而可做大量生產(chǎn)，降低與電路整合時所需的成本，增加產(chǎn)品穩(wěn)定度。本發(fā)明更提供具有較小二階諧波的平板型天線，借以避免產(chǎn)生電磁干擾。
本發(fā)明的另一目的為提供了一種平板型天線及其應(yīng)用系統(tǒng)，通過天線分集式的安排，同時安裝兩個平板型天線于基板上，借以獲得更好的天線性能。
根據(jù)以上所述的目的，本發(fā)明提供了一種平板型天線，此平板型天線至少包括基板，其下表面形成有布地面；輻射金屬板，為具有開口的圓形板；金屬支撐片，其中金屬支撐片的一邊為電性連接于圓形板的開口中不與其余邊并行的一邊，并形成饋入點(FeedingPoint)；金屬固定片，其中金屬固定片的一邊為電性連接于金屬支撐片的另一邊，而金屬固定片為電性安裝于基板上；其中，基板和輻射金屬板之間保持一設(shè)定的間距。
另外，本發(fā)明提供了一種無線網(wǎng)絡(luò)裝置。此無線網(wǎng)絡(luò)裝置至少包括基板，具有一射頻(Radio Frequency，RF)，而射頻具有天線輸出端，借以在射頻與該無線系統(tǒng)之間傳送訊號，基板的下表面形成有布地面；第一平板型天線，其中第一平板型天線至少包括第一輻射金屬板，為具有第一開口的圓形板；第一金屬支撐片，其中第一金屬支撐片的一邊為電性連接于第一開口中不與其余邊并行的一邊，并形成第一饋入點；第一金屬固定片，其中第一金屬固定片的一邊為電性連接于第一金屬支撐片的另一邊，而第一金屬固定片為電性安裝于天線輸出端；其中，基板和第一輻射金屬板之間，具有第一設(shè)定的間距；以及第二平板型天線，其中第二平板型天線至少包括第二輻射金屬板，為具有第二開口的圓形板；第二金屬支撐片，其中第二金屬支撐片的一邊為電性連接于第二開口中不與其余邊并行的一邊，并形成第二饋入點；第二金屬固定片，其中第二金屬固定片的一邊電性連接于第二金屬支撐片的另一邊，而第二金屬固定片電性安裝于天線輸出端；其中，基板和第二輻射金屬板之間具有第二設(shè)定的間距。另外還有一外殼，具有凸起中空部分，用以包覆該基板，形成一無線網(wǎng)絡(luò)卡。


圖1為本發(fā)明的一較佳實施例的平板型天線與實際應(yīng)用產(chǎn)品的組裝立體示意圖；圖2為本發(fā)明的一較佳實施例的平板型天線的俯視示意圖；圖3為本發(fā)明的一較佳實施例的平板型天線的正視示意圖；圖4為本發(fā)明的一較佳實施例的平板型天線的側(cè)視示意圖；圖5A、圖5B和圖5C為本發(fā)明的一較佳實施例的平板型天線切換排列的示意圖；圖6A和圖6B為本發(fā)明的一較佳實施例的平板型天線關(guān)于返回?fù)p失的量測數(shù)據(jù)圖；圖7A為本發(fā)明的一較佳實施例的平板型天線操作于5.25GHz時，x-z平面的輻射場型的實驗數(shù)據(jù)圖；以及圖7B為本發(fā)明的一較佳實施例的平板型天線操作于5.25GHz時，x-y平面的輻射場型的實驗數(shù)據(jù)圖。
100基板100E、100F邊距100G天線間距100W基板寬度110布地面120、220平板型天線122、222輻射金屬板122D輻射板直徑124、224開口122W開口寬度122S開口長度132、232金屬支撐片132H支撐片長度142、242金屬固定片142L固定片長度150外殼152凸起中空部分
t天線材料厚度A饋入點B、C、D操作點具體實施方式
請參照圖1，圖1為本發(fā)明的一較佳實施例的平板型天線與實際應(yīng)用產(chǎn)品的組裝立體示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的平板型天線120和220由例如C260黃銅(Brass)所制成，且安裝于基板100上，而由導(dǎo)電材料所制成的布地面110形成于基板100的下表面，用來做為接地(Grouding)面，而基板100可為例如由玻纖(FR4；Fiberglass)材料所制成的印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)?；?00上具有射頻(RF)，而射頻具有天線輸出端(未繪示)，借以在射頻與天線之間傳送訊號。平板型天線120和平板型天線220為完全相同的天線，使用兩支平板型天線的目的在于當(dāng)其中一支平板型天線的收發(fā)不良時，另一支平板型天線可取而代其來進行訊號收發(fā)。平板型天線120由輻射金屬板122、金屬支撐片132和金屬固定片142所組成；平板型天線220由輻射金屬板222、金屬支撐片232和金屬固定片242所組成。其中，輻射金屬板122和輻射金屬板222分別具有開口124和開口224的圓形板。布地面110與輻射金屬板122和222之間有一設(shè)定的間距。
金屬固定片142和金屬固定片242可以例如表面黏貼技術(shù)，來安裝于天線輸出端(或基板100)，而金屬固定片142和金屬固定片242的安裝方向，可依外殼150的實際機構(gòu)設(shè)計需要而有所不同?；?00與應(yīng)用產(chǎn)品外殼150結(jié)合在一起之后，平板型天線120和平板型天線220位于外殼150的凸起中空部分152(其高度可為例如約7.49mm)中，而輻射金屬板122和輻射金屬板222離外殼150頂部的距離對天線的輻射場型有相當(dāng)大影響。因此如圖1，本發(fā)明特征之一便是可充分配合應(yīng)用產(chǎn)品外殼150的機構(gòu)設(shè)計，而應(yīng)用產(chǎn)品可為例如IEEE802.11a CardBus卡或存取裝置(Access Point)，外殼150的材料可為例如聚碳酸酯/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)合膠(amorphous polycarbonate/acrylonitrile-butadiene-styreneterpolymer)。由于平板型天線120和平板型天線220為完全相同的天線，以下僅以平板型天線120來說明本發(fā)明的平板型天線的結(jié)構(gòu)。
請參照圖2、圖3和圖4，圖2、圖3和圖4分別為本發(fā)明的一較佳實施例的平板型天線的俯視示意圖、正視示意圖和側(cè)視示意圖。如圖2所示，輻射金屬板122具有長條形的開口124，而金屬固定片142位于開口124的正下方。開口124的開口寬度122W可為例如約1.75mm，而開口長度122S可為例如約2.7mm。如圖3所示，輻射金屬板122的輻射板直徑可為例如約8.66mm。金屬支撐片132的一邊連接于開口124的開口寬度122W的一邊，亦即開口124中不與其余邊并行的一邊。金屬支撐片132的另一邊則連接有金屬固定片142的一邊。如圖4所示，饋入點A位于金屬支撐片132與輻射金屬板122的開口124的連接處。金屬支撐片132的支撐片長度132H可為例如約4.2mm，金屬固定片142的固定片長度142L可為例如約1.8mm，金屬固定片142的方向可與開口124同向，亦可依實際需要而與開口124不同向。本發(fā)明的平板型天線的厚度t可為例如約0.25mm。
另外，本發(fā)明的無線網(wǎng)絡(luò)裝置可通過天線切換的安排，來獲得更好的天線性能。請參照圖5A、圖5B和圖5C，圖5A、圖5B和圖5C為本發(fā)明的一較佳實施例的平板型天線切換排列的示意圖。基板100的基板寬度100W可為例如約43mm，平板型天線120和220與基板100的基板寬度100W這一邊的邊距100E可為例如約14.83mm，而平板型天線120和220分別與基板100的其它兩邊的邊距100F可為例如約8.74mm，平板型天線120和平板型天線220間的天線間距100G可為例如約24.23mm。開口124與開口224的開口方向可位于相對的方向，即二者均朝內(nèi)(如圖5A所示)；開口124與開口224的開口方向亦可位于相反的方向，即開口124朝下，而開口224朝上(如圖5B所示)；或開口124和開口224均朝外(如圖5C所示)。通過如上所述的開口方向的不同安排，可進一步提升本發(fā)明的平板型天線的如幅射場型等的天線特性。
值得一提的是，以上所述各構(gòu)件的位置、尺寸和材料僅為舉例說明，故本發(fā)明并不在此限。
本發(fā)明的平板型天線經(jīng)實際量測之后，得知本發(fā)明的平板型天線具有相當(dāng)優(yōu)良的天線特性，可以涵蓋ISM頻段所需的頻帶，如5.15GHz～5.35GHz。
請參照圖6A和圖6B，圖6A和圖6B為本發(fā)明的一較佳實施例的平板型天線關(guān)于返回?fù)p失的量測數(shù)據(jù)圖，其中圖6A所示的頻率范圍較圖6B大。如圖6A所示，本發(fā)明的平板型天線在約10.5GHz附近的二階諧波較小，故可避免產(chǎn)生電磁干擾。如圖6B所示，本發(fā)明的平板型天線操作于約5.25GHz(如B點)時，若以返回?fù)p失等于-10dB來計算天線的操作頻帶，則本發(fā)明的平板型天線的操作頻帶為約5.1GHz(如C點)和約5.5GHz(如D點)之間，保守來說，本發(fā)明的平板型天線的操作頻帶可約為5.15GHz和約5.35GHz之間，即操作頻帶可達200MHz以上。另外，操作于約5.25GHz時，本發(fā)明的平板型天線的天線增益峰值(Peak Gain)為約1.253dB。
請參照圖7A和圖7B，圖7A為本發(fā)明的一較佳實施例的平板型天線操作于5.25GHz時，x-z平面的輻射場型的實驗數(shù)據(jù)圖；圖7B為繪示本發(fā)明的一較佳實施例的平板型天線操作于5.25GHz時，x-y平面的輻射場型的實驗數(shù)據(jù)圖。從圖7B可得知，本發(fā)明的一實施例的x-y平面的輻射場型呈現(xiàn)全向(Omni-directional)天線的圓形輻射場型。而圖7A所示的x-z平面的輻射場型亦相當(dāng)優(yōu)良。
本發(fā)明的優(yōu)點為提供了一種平板型天線及其應(yīng)用系統(tǒng)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、低姿勢、且質(zhì)量輕，并有較小二階諧波，得以避免產(chǎn)生電磁干擾。加上可應(yīng)用表面黏貼技術(shù)來將天線安裝于基板上，故可大幅降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的另一優(yōu)點為提供了一種平板型天線及其應(yīng)用系統(tǒng)，可利用天線切換的安排，而獲得更好的天線性能。
權(quán)利要求
1.一種平板型天線，其特征是，該天線至少包括一基板；一輻射金屬板，為具有一長條形開口的圓形板，并與該基板之間保持一設(shè)定的間距；一金屬支撐片，其中該金屬支撐片的一邊為電性連接于該長條形開口中不與其余邊并行的一邊，并形成一饋入點；以及一金屬固定片，其中該金屬固定片的一邊電性連接于該金屬支撐片的另一邊，而該金屬固定片電性安裝于該基板上。
2.如權(quán)利要求1所述的平板型天線，其特征是，該基板的一下表面形成有一布地面，該布地面由導(dǎo)電材料所形成。
3.如權(quán)利要求1所述的平板型天線，其特征是，該基板為一印刷電路板。
4.如權(quán)利要求1所述的平板型天線，其特征是，該基板為玻纖材料所制成。
5.如權(quán)利要求1所述的平板型天線，其特征是，該平板型天線由黃銅所制成。
6.如權(quán)利要求1所述的平板型天線，其特征是，該金屬固定片以表面黏貼技術(shù)來電性安裝于該基板上。
7.如權(quán)利要求1所述的平板型天線，其特征是，更包含一外殼，具有一凸起中空部分，其包覆上述基板的上表面，其中上述平板型天線位于該凸起中空部分之中，且該凸起中空部分的頂端與該輻射金屬板之間有一設(shè)定的距離。
8.如權(quán)利要求7所述的平板型天線，其特征是，該外殼的材質(zhì)為聚碳酸酯/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯合膠。
9.一種無線網(wǎng)絡(luò)裝置，應(yīng)用于一無線系統(tǒng)中，其特征是，至少包括一基板，其中該基板具有一射頻，而該射頻具有一天線輸出端，借以在該射頻與該無線系統(tǒng)之間傳送信號；一第一平板型天線，位于該基板的一端，至少包括一第一輻射金屬板，為具有一第一長條形開口的圓形板，并與該基板之間保持一設(shè)定的間距；一第一金屬支撐片，其中該第一金屬支撐片的一邊電性連接于該第一長條形開口中不與其余邊并行的一邊，并形成一第一饋入點；一第一金屬固定片，其中該第一金屬固定片的一邊電性連接于該第一金屬支撐片的另一邊，而該第一金屬固定片電性安裝于該天線輸出端；一第二平板型天線，位于該基板與該第一平板型天線相同的一端，至少包括一第二輻射金屬板，為具有一第二長條形開口的圓形板，并與該基板之間保持一設(shè)定的間距；一第二金屬支撐片，其中該第二金屬支撐片的一邊電性連接于該第二長條形開口中不與其余邊并行的一邊，并形成一第二饋入點；一第二金屬固定片，其中該第二金屬固定片的一邊電性連接于該第二金屬支撐片的另一邊，而該第二金屬固定片電性安裝于該天線輸出端；以及一外殼，具有一凸起中空部分，用以包覆該基板的上表面，其中該第一及第二平板型天線位于該凸起中空部分之中，且該凸起中空部分的頂端與該輻射金屬板之間有一設(shè)定的距離。
10.如權(quán)利要求9所述的無線網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征是，該第一平板型天線與該第二平板型天線的形狀與尺寸完全相同。
11.如權(quán)利要求9所述的無線網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征是，該第一長條型開口的開口方向相對于該第二長條型開口的開口方向。
12.如權(quán)利要求9所述的無線網(wǎng)絡(luò)，其特征是，該第一開口的開口方向相反于該第二開口的開口方向。
13.如權(quán)利要求9所述的無線網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征是，該外殼的材質(zhì)為聚碳酸酯/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯合膠。
14.如權(quán)利要求9所述的無線網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征是，該基板的一下表面形成有一布地面，該布地面由導(dǎo)電材料所形成。
15.如權(quán)利要求9所述的無線網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征是，該基板為一印刷電路板。
16.如權(quán)利要求9所述的無線網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征是，該基板為玻纖材料所制成。
17.如權(quán)利要求9所述的無線網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征是，該金屬固定片以表面黏貼技術(shù)來電性安裝于該基板。
18.如權(quán)利要求9所述的無線網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征是，上述第一及第二平板型天線由黃銅所制成。
全文摘要
一種平板型(Planar)天線及應(yīng)用該天線的無線網(wǎng)絡(luò)裝置。此平板型天線由輻射(Radiation)金屬板、金屬支撐片和金屬固定片所組成，其中輻射金屬板為具有長條形開口的圓形板。當(dāng)此平板型天線操作于約5.25GHz時，可提供良好的接收與輻射場型(Pattern)和天線增益(Gain)，來滿足ISM頻段(Industrial－Scientific－Medical band)所需的頻帶。另外，此平板型天線的應(yīng)用系統(tǒng)更可通過天線分集式(Antenna Diversity)的安排，同時安裝兩個本發(fā)明平板型天線于基板上，借以獲得更好的天線性能(Performance)。
文檔編號H01Q1/38GK1492537SQ0214607
公開日2004年4月28日 申請日期2002年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月25日
發(fā)明者洪百甫, 尤仁宏, 王鳳雪 申請人:智邦科技股份有限公司