專利名稱：無線網(wǎng)路卡的天線單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種天線單元，特別是一種無線網(wǎng)路卡的天線單元。
背景技術(shù)：
無線區(qū)域網(wǎng)路產(chǎn)品的誕生帶領(lǐng)區(qū)域網(wǎng)路的發(fā)展進入一個連接更便利的新紀元！使用者可以舍棄惱人的傳統(tǒng)網(wǎng)路線，不必屈就于墻上的網(wǎng)路接頭，不必?zé)啦季€的空間及美觀問題，只需具備一個無線網(wǎng)路卡及一個無線區(qū)域網(wǎng)路橋接器即可在區(qū)域網(wǎng)路范圍內(nèi)享受自由地移動上網(wǎng)的樂趣。
而拜無線網(wǎng)路市場驚人的成長率所賜，扮演關(guān)鍵元件角色中的“天線”開始受到系統(tǒng)廠商的青睞，原因無他，只因“天線”是在無線通訊系統(tǒng)中用來傳送與接收電磁波能量的窗口，它的電氣特性良好與否足以影響通訊的品質(zhì)和能否通話的關(guān)鍵因素。換句話說，就是收發(fā)訊號強度好壞的指標。因此它的重要性便突顯出來，讓大家開始把注意力放在天線身上。
由于天線是傳送接收電磁波的窗口，它必須經(jīng)過特別的設(shè)計，使得發(fā)射端的射頻能量以電磁波的方式有效地向空中輻射，或者截取空中電磁波能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻邮斩擞杏玫纳漕l信號，因此天線設(shè)計的良窳攸關(guān)無線傳輸?shù)膶嶋H效能。
另外無線傳輸功能也成為NB(可攜式電腦)、PDA(個人數(shù)字助理)等可攜式電子裝置的必要設(shè)備，而逐漸在家電市場發(fā)揚光大，但無論是那一類的產(chǎn)品，隱藏式天線都滿足了美觀以及外型設(shè)計彈性等需求，因此隱藏式天線已有凌駕外露型天線的趨勢。
舉例來說，PCMCIA(Personal Computer Memory Card InternationalAssociation)界面無線網(wǎng)路卡是市場上的最主流的產(chǎn)品，因為無線網(wǎng)路在發(fā)展初期，就是針對可攜性佳的筆記型電腦(Note Book)而提出的移動連接的解決方案。我們以提供作為攜帶式電腦使用的PCMCIA無線網(wǎng)路卡為例，如圖1所示為習(xí)知無線網(wǎng)路卡模組的電路方塊圖，射頻信號先由天線單元10接收，經(jīng)由低噪聲放大器121、功率放大器123以及混頻器125組合而成的射頻處理元件處理，再傳送至數(shù)字訊號處理元件14，其中天線單元10是采用印刷電路板(PCB)制程方式以便制作平面化隱藏式天線，并且與周邊匹配電路直接一起在PCB板上布線，故成品不會有突起的天線柱狀物，可達到隱藏化天線的目的，再加上臺灣廠商在PCB板的經(jīng)驗與技術(shù)方面原本就相當豐富，因此開發(fā)速度快，現(xiàn)已成為無線網(wǎng)路卡的天線設(shè)計主流趨勢。
如圖2所示，為習(xí)知無線網(wǎng)路卡模組中藉印刷電路技術(shù)而被形成于介電質(zhì)基體的主表面上的天線單元20布線圖，包括了分別布置在無線網(wǎng)路卡兩端對應(yīng)位置且曲折天線形狀互相對稱的第一平板天線22及第二平板天線24，其中曲折狀的第一平板天線22及第二平板天線24，總長度分別是當無線網(wǎng)路卡工作頻率為2.4、2.5GHz時，作為四分之一波長天線所需的天線長度，大約為3公分。而又因其可直接藉由在介電質(zhì)基體表面實施蝕刻技術(shù)調(diào)整天線長度及寬度來控制天線的阻抗值，故天線的設(shè)計與布線極為便利以此種布線設(shè)計的平板天線22及24其分別所造成的輻射場型如圖3A、B所示。
圖3A所呈現(xiàn)的，為實際測量如圖2所示無線網(wǎng)路卡的第一平板天線22在工作頻率為2.45GHz時，在矩型坐標X-Y平面上水平極化波的輻射場型量測結(jié)果。圖3B所呈現(xiàn)的為實際測量包含如圖2所示無線網(wǎng)路卡的第二平板天線24在工作頻率為2.45GHz時，在矩型坐標X-Y平面上水平極化波的輻射場型量測結(jié)果。
因無線網(wǎng)路卡的使用場合大部分位于同一層樓，所以矩行坐標系中X-Y平面的水平極化電磁波發(fā)射與接收的輻射特性最為受到重視，因其直接影響到天線發(fā)射或接收的效率。而無論是第一平板天線22或第二平板天線24的X-Y平面上的輻射場型皆顯示其輻射場型在某些特定角度時有極大的下陷現(xiàn)象。此種輻射強度過度變動而減少的情形，將導(dǎo)致在實際運用這些無線網(wǎng)路卡作為資料傳輸時，有電磁波發(fā)射或接收效效率不佳的空間死角產(chǎn)生，因此限制了習(xí)知無線網(wǎng)路卡可被使用的空間與地點。更甚者若一企業(yè)在辦公室內(nèi)為了減少此一低輻射訊號區(qū)域?qū)τ谡w網(wǎng)路的運作產(chǎn)生不良影響，進而改變辦公室整體的裝潢及配置，將大幅提高企業(yè)營運的生產(chǎn)及經(jīng)營成本。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述背景技術(shù)中傳統(tǒng)無線網(wǎng)路卡的天線單元所產(chǎn)生的諸多缺點，本實用新型主要的目的在于提供一種改變天線布線的無線網(wǎng)路卡的天線單元，其能改善矩行坐標系中X-Y平面的水平極化電磁波發(fā)射與接收的輻射特性，避免上述諸如位于特定方向輻射場型大幅衰減而造成使用者不便等問題。
本實用新型的另一個目的，在于提供一種改變天線布線的無線網(wǎng)路卡的天線單元，使得辦公室空間內(nèi)建筑物裝潢、設(shè)置無須作改變，節(jié)省企業(yè)的經(jīng)營成本。
根據(jù)以上所述的目的，本實用新型提供了一種無線網(wǎng)路卡的天線單元，包含一介電質(zhì)基體；多條相交岔的金屬天線，形成于該介電質(zhì)基體的表面，用以構(gòu)成至少一平板天線；及一連接該平板天線的匹配電路，形成于該介電質(zhì)基體的表面，用以傳遞電磁信號。
根據(jù)上述無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該介電質(zhì)基體為一印刷電路板(PCB)其材料是從下列中選出環(huán)氧樹脂基體、陶瓷基體、聚四氟乙烯-陶瓷結(jié)合基體。
根據(jù)上述無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該印刷電路板(PCB)的防燃等級至少為UL94。
根據(jù)上述無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該多條相交岔的金屬天線構(gòu)成一第一平板天線及一第二平板天線。
根據(jù)上述無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該第一及第二平板天線為互相對稱的圖形。
根據(jù)上述無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該第一及第二平板天線分別利用兩條平行的線性天線與一條線性天線垂直相交而成的雙十字形平板天線。
根據(jù)上述無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該兩條平行的線性天線間隔約5mm。
根據(jù)上述無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該多條金屬天線的線寬約1mm。
根據(jù)上述無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該多條金屬天線的長度約15mm。
根據(jù)上述無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該多條金屬天線的長度約為共振波長的八分之一。
根據(jù)上述無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該匹配電路與該平板天線阻抗匹配(50毆姆)，使電磁訊號在傳送或接收時功率可以獲得較佳的轉(zhuǎn)移。
根據(jù)上述無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該天線單元是用于工作頻率2.4、2.5GHz的頻帶范圍。
根據(jù)上述無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該平板天線與該匹配電路是以蝕刻技術(shù)形成。
本實用新型的優(yōu)點在于1、本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元藉由分散電流波產(chǎn)生的電磁輻射，可以有效避免電磁波輻射傳播死角的產(chǎn)生。
2、將第一平板天線和第二平板天線設(shè)計為對稱圖形，可以減少電磁波輻射傳播死角的產(chǎn)生。
3、藉由蝕刻技術(shù)改變線性天線的線寬，可調(diào)整天線的阻抗至50歐姆使電磁訊號在傳送或接收時功率可以獲得較佳的轉(zhuǎn)移。
4、本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元與傳輸線的阻抗匹配情況良好和極低的返回損失，故非常適合于無線區(qū)域網(wǎng)路設(shè)備中使用。
為對本實用新型的構(gòu)造、特征及其功效有進一步了解，茲列舉較佳實施例結(jié)合附圖詳細描述如下。然而除了詳細描述外，本實用新型還可以廣泛地以其他的實施例施行，且本實用新型的范圍不受限定，以權(quán)利要求范圍為準。


圖1顯示習(xí)知無線網(wǎng)路卡的模組電路方塊圖；圖2顯示習(xí)知無線網(wǎng)路卡的天線單元布線圖；圖3A顯示圖2中習(xí)知無線網(wǎng)路卡的第一平板天線在工作頻率為2.45GHz時，于矩型坐標X-Y平面上水平極化波的輻射場型實驗數(shù)據(jù)圖；圖3B顯示圖2中習(xí)知無線網(wǎng)路卡的第二平板天線在工作頻率為2.45GHz時，于矩型坐標X-Y平面上水平極化波的輻射場型實驗數(shù)據(jù)圖；圖4顯示本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元布線圖；圖5繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的第一平板天線在工作頻率為2.45GHz時，于矩型坐標X-Y平面上水平極化波的輻射場型實驗數(shù)據(jù)圖；圖6繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的第一平板天線在工作頻率為2.45GHz時，于矩型坐標X-Y平面上垂直極化波的輻射場型實驗數(shù)據(jù)圖；圖7繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的第一平板天線在工作頻率為2.45GHz時，于矩型坐標X-Z平面上水平極化波的輻射場型實驗數(shù)據(jù)圖；圖8繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的第一平板天線在工作頻率為2.45GHz.時，于矩型坐標X-Z平面上垂直極化波的輻射場型實驗數(shù)據(jù)圖；圖9繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的第一平板天線在工作頻率為2.45GHz時，于矩型坐標Y-Z平面上水平極化波的輻射場型實驗數(shù)據(jù)圖；圖10繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的第一平板天線在工作頻率為2.45GHz時，于矩型坐標Y-Z平面上垂直極化波的輻射場型實驗數(shù)據(jù)圖；圖11繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的第二平板天線在工作頻率為2.45GHz時，于矩型坐標X-Y平面上水平極化波的輻射場型實驗數(shù)據(jù)圖；
圖12繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的第二平板天線在工作頻率為2.45GHz時，于矩型坐標X-Y平面上垂直極化波的輻射場型實驗數(shù)據(jù)圖；圖13繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的第二平板天線在工作頻率為2.45GHz時，于矩型坐標X-Z平面上水平極化波的輻射場型實驗數(shù)據(jù)圖；圖1 4繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的第二平板天線在工作頻率為2.45GHz時，于矩型坐標X-Z平面上垂直極化波的輻射場型實驗數(shù)據(jù)圖；圖15繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的第二平板天線在工作頻率為2.45GHz時，于矩型坐標Y-Z平面上水平極化波的輻射場型實驗數(shù)據(jù)圖；圖16繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的第二平板天線在工作頻率為2.45GHz時，于矩型坐標Y-Z平面上垂直極化波的輻射場型實驗數(shù)據(jù)圖；及圖17繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元的史密斯(Smith)實驗數(shù)據(jù)圖與返回損失(return loss)對頻率的曲線圖。
具體實施方式
圖4為本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元40布線圖，圖中的第一平板天線42，其布線為利用三條線型天線422、424和426交岔所形成雙十字配置的天線陣列，其中線型天線422藉由傳輸線428饋入激發(fā)訊號。本實用新型利用與線型天線422垂直相交的線型天線424與426來分散線型天線422上的電流波，并藉此分散電流波所產(chǎn)生的電磁波輻射來彌補習(xí)知無線網(wǎng)路卡天線在X-Y平面的特定方位上，所造成的輻射強度衰減現(xiàn)象。在實際應(yīng)用上，第一平板天線42的尺寸參數(shù)約為線型天線422、424和426線長度L為15mm(共振波長的八分之一)，線寬度W為1mm，而線型天線424和426的間隔為5mm。
圖5為利用本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元中第一平板天線42在工作頻率2.45GHz時，其矩型坐標系統(tǒng)X-Y平面的水平極化電磁波所形成的輻射場型圖。藉由圖5與圖3A的比較，我們可以明顯發(fā)現(xiàn)本實用新型的第一平板天線42的輻射場型，雖在某些特定角度仍有凹陷情形發(fā)生，但其趨勢及減少量均比圖3A所示習(xí)知天線的輻射場型和緩甚多，故本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元中第一平板天線42的雙十字天線配置方式，可以分散原本只由線性天線422承載的電流波，藉由分散電流波產(chǎn)生的電磁輻射，可以有效避免電磁波輻射傳播死角的產(chǎn)生。
同樣的方式，圖4中的第二平板天線44，其布線也是利用三條線型天線442、444和446交岔所形成雙十字配置的天線陣列，其中線型天線442藉由傳輸線448饋入激發(fā)訊號。本實用新型利用與線型天線442垂直相交的線型天線444與446來分散線型天線442上的電流波，并藉此分散電流波所產(chǎn)生的電磁波輻射，來彌補習(xí)知的無線網(wǎng)路卡天線在X-Y平面的特定方位上，所造成的輻射強度衰減現(xiàn)象。在實際應(yīng)用上，第二平板天線44的尺寸參數(shù)亦與第一平板天線42的尺寸約略相同，即線型天線442、444和446線長度L為15mm(共振波長的八分之一)，線寬度W為1mm，線型天線444和446的間隔為5mm。事實上一般均將第一平板天線42和第二平板天線44設(shè)計為對稱圖形，以減少電磁波輻射傳播死角的產(chǎn)生。
圖11為利用本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元中第二平板天線44在工作頻率2.45GHz時，其矩型坐標系統(tǒng)X-Y平面的水平極化電磁波所形成的輻射場型圖。藉由圖11與圖3B的比較，我們可以明顯發(fā)現(xiàn)本實用新型的第二平板天線44的輻射場型，雖在某些特定角度仍有凹陷情形發(fā)生，但其趨勢及減少量均比圖3B所示習(xí)知天線的輻射場型和緩甚多，故本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元中第二平板天線44的雙十字天線配置方式，可以分散原本只由線性天線442承載的電流波，藉由分散電流波產(chǎn)生的電磁輻射，可以避免造成電磁波輻射傳播死角。
本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元40，除了包含第一平板天線42與第二平板天線44外，還包含與其相對應(yīng)的匹配電路(圖中未顯示)，同時形成在PCB介電質(zhì)板上，匹配電路包括前微帶線及傳輸線，傳輸線一端連接平板天線，另一端則在前微帶線的適當位置與前微帶線結(jié)合形成匯流點，且前微帶線在前述匯流點的兩端設(shè)有第一饋入點和第二饋入點以分別連接天線的供電接腳。另外，匹配電路還連接用以處理訊號的射頻處理元件及數(shù)字訊號處理元件。PCB介電質(zhì)板的基體材料一般是使用防燃等級UL94的環(huán)氧樹脂基體、陶瓷基體或是聚四氟乙烯-陶瓷結(jié)合基體。由于在PCB介電質(zhì)板的表面上，可藉由蝕刻技術(shù)來形成平板天線及匹配電路，且饋電線及周邊裝置與天線同時被設(shè)計而制造于同一平面，故亦可達到天線隱藏化的目的。另，藉由蝕刻技術(shù)改變線性天線的線寬，可調(diào)整天線的阻抗至50歐姆，使電磁訊號在傳送或接收時，功率可以獲得較佳的轉(zhuǎn)移。
當電氣信號饋入本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元時，其輻射場型圖如圖5至圖16所示，圖5至圖6分別繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元的第一平板天線操作于2.45GHz時，X-Y平面的水平輻射場型與垂直極化輻射場型的實驗數(shù)據(jù)圖，圖7至圖8分別繪示X-Z平面水平輻射場型與垂直極化輻射場型的實驗數(shù)據(jù)圖，圖9至圖10分別繪示Y-Z平面的水平極化輻射場型與垂直極化輻射場型的實驗數(shù)據(jù)圖，而圖11至圖12則是分別繪示為依本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元的第二平板天線操作于2.45GHz時，X-Y平面的水平輻射場型與垂直極化輻射場型的實驗數(shù)據(jù)圖，圖13至圖14分別繪示X-Z平面水平輻射場型與垂直極化輻射場型的實驗數(shù)據(jù)圖，圖15至圖16分別繪示Y-Z平面的水平極化輻射場型與垂直極化輻射場型的實驗數(shù)據(jù)圖。從上述圖形可看出，本實用新型所提供的無線網(wǎng)路卡的天線單元工作于2.45GHz X-Y平面時，呈現(xiàn)接近無方向性天線的圓形輻射場型，因而本實用新型能提供良好的全方位角(Azimuthal Angle)輻射及接收電波訊號，適用于一般的無線區(qū)域網(wǎng)路上。
圖17為當本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元饋入電氣信號時，所記錄的史密斯圖形(Smith Chart)與返回損失(return loss)對頻率的曲線圖。由圖形中顯示，當工作頻率為2.4～2.5GHz時，本實用新型無線網(wǎng)路卡的天線單元與傳輸線的阻抗匹配情況良好和極低的返回損失，故非常適合于無線區(qū)域網(wǎng)路設(shè)備中使用。
即使本實用新型是藉由舉出一個較佳實施例來描述，但是本實用新型并不限定于所舉出的實施例。先前雖舉出與敘述的特定實施例，但是顯而易見地其它未脫離本實用新型所揭示的精神下，所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在本實用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。此外，凡其它未脫離本實用新型所揭示的精神下，所完成的其他類似與近似改變或修飾，也均包含在本實用新型的申請專利范圍內(nèi)。同時應(yīng)以最廣的定義來解釋。本實用新型的范圍，藉以包含所有的修飾與類似結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.一種無線網(wǎng)路卡的天線單元，包含一介電質(zhì)基體；其特征是多條相交岔的金屬天線，形成于該介電質(zhì)基體的表面，用以構(gòu)成至少一平板天線；及一連接該平板天線的匹配電路，形成于該介電質(zhì)基體的表面，用以傳遞電磁信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該介電質(zhì)基體為一印刷電路板，其材料是從下列中選出環(huán)氧化樹脂基體、陶瓷基體、聚四氟乙烯-陶瓷結(jié)合基體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該印刷電路板的防燃等級至少為UL94。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該多條相交岔的金屬天線構(gòu)成一第一平板天線及一第二平板天線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該第一及第二平板天線為互相對稱的圖形。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該第一及第二平板天線是分別利用兩條平行的線性天線與一條線性天線垂直相交而成的雙十字形平板天線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該兩條平行的線性天線間隔約5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該多條金屬天線的線寬約為1mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該多條金屬天線的長度約為15mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該多條金屬天線的長度約為共振波長的八分之一。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該匹配電路是與該平板天線阻抗匹配，使電磁訊號在傳送或接收時功率可以獲得較佳的轉(zhuǎn)移。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該天線單元是用于工作頻率2.4～2.5GHz的頻帶范圍。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線網(wǎng)路卡的天線單元，其特征是該平板天線與該匹配電路是以蝕刻技術(shù)形成。
專利摘要一種無線網(wǎng)路卡的天線單元，利用多條相交的線型天線分散電流波，故產(chǎn)生的電磁波輻射可以改善電磁輻射于天線周圍的某些方位的輻射場型強度驟減現(xiàn)象，使得無線網(wǎng)路卡被使用的空間彈性大幅增加，非常適合于日常生活及在特定工作場合中作為無線區(qū)域網(wǎng)路設(shè)備的天線使用。
文檔編號H01Q1/38GK2669384SQ20032010290
公開日2005年1月5日 申請日期2003年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月5日
發(fā)明者黃文滿, 許芳儀 申請人:智捷科技股份有限公司