CN101320836A - 宽带倒f型天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种宽带倒F型天线，包括设在一电路板的一天线本体、一短路线及一馈入线，其中该天线本体由一第一部分、一第二部分及一第三部分所组成的，而该第一部分的线宽比第三部分的线宽的宽度小，该第二部分设在该第一部分与第三部分间，且该第二部分的线宽由其一端逐渐向其另端逐渐扩大，而该短路线设在该第一部分与该电路板所设的一接地面间位于相邻该第一部分一端的位置上，该馈入线设在该第一部分与该接地面间接近该第一部分另端的位置。如此，该天线本体与该接地面间，由于不存在任何的金属，使得该宽带倒F型天线的有效频宽，易于调整到涵盖使用该宽带倒F型天线的产品所需要频带，有效增加量产时的容忍度。

Description

宽带倒F型天线

技术领域

本发明有关于倒F型天线，尤指一种有效拓展频宽、易于调整到所需要的频带、有效增加量产时的容忍度的宽带倒F型天线。

背景技术

目前网络设备制造业者在无线网络存取点(Wireless Access Point)或无线路由器(Wireless Router)等无线网络设备中加入天线选择(AntennaDiversity)的功能，以期无线网络设备能具有最佳的信号收发质量，最终达到信号全涵盖且无死角的目的。因此，目前无线网络设备除了外露于其机壳的天线之外，该机壳的内部还设有另一天线。该另一天线多半为芯片型天线(Chip Antenna)、印刷电路单极(Monopole)天线和倒F型天线等。

现今无线网络设备已朝向小型化发展，使得网络设备制造业者在设计无线网络设备时，该无线网络设备内部的电路板可供设置该另一天线的空间变得愈来愈小，此外，该无线网络设备内部各种零件及机构设计的需求，更造成该另一天线设计空间遭受到更多的限制，导致该另一天线并未能确实达到最佳的信号收发质量的目的。以下分别具体说明，该另一天线无法达到最佳的信号收发质量的目的的原因：

1、芯片型天线(Chip Antenna)10：

请参阅图1所示，通常是由一种称之为“低温共烧陶瓷(Low TemperatureCo-fired Ceramic；LTCC)”技术所制造，此技术的主要特色为体积极小，因此，在无线网络设备有限的内部空间内，芯片型天线10的摆放位置显然具有很大的弹性，但芯片型天线10在实际应用上，由于无线网络设备内部的机构及电路板2系数不同，经常无法依照芯片型天线10的产品数据表(Productdata sheet)所建议的最佳状况摆放，所以在频宽表现上稍嫌不足，且辐射效率并不理想，且使用芯片型天线需要额外的成本，无法达成低成本的需求。

2、印刷电路单极天线12：

请参阅图2所示，印刷电路单极天线12以一微带线印制在一电路板2上，该微带线的一部分作为一馈入线122，且该馈入线122越过该电路板2的一接地面20向外延伸出来所形成一信号线120。该印刷电路单极天线12的优点是架构简单且设计容易，只要能够达到阻抗匹配的需求，可以形成任一形状以符合电路板2既有的布局空间。各种无线网络设备的印刷电路单极天线12的形状，依照不同设计者的习惯及机构及电路板2系数不同，往往会有很大的差异，且频宽表现并不理想，因此，对于天线制造及设计上造成很大的困扰。

3、倒F型天线14：

请参阅图3所示，该倒F型天线14印设在一电路板2上，该电路板2接近其边缘位置设有一接地面20，而该倒F型天线14由一馈入线140、一短路线142及一天线本体144所组成，其中该馈入线140与短路线142的一端与该接地面20相接，另端则朝向该电路板2的边缘延伸，而该天线本体144的一端与该短路线142相接，另端沿该电路板2的边缘延伸到与该馈入线140的另端相接后，继续沿该电路板2的边缘延伸一段预定长度。由前述可知，倒F型天线14是印刷电路单极天线12的变形，再以印刷电路单极天线12与倒F型天线14相较而言，由于倒F型天线14特殊的形状，使得倒F型天线14占用电路板2的面积比印刷电路单极天线12小。请参阅图4所示，该馈入线及短路线的宽度都为0.85mm、长度皆为5mm，彼此间的间距为2.3mm，该天线本体144的宽度0.7mm、长度为18.63mm，请参阅图5所示，经过电路设计验证量测后，在返回损失-10dB间的频宽，是介于2.338～2.508GHz，该倒F型天线14普遍存在频宽不足的问题。

据上所述，以上天线10、12、14共同的缺点，皆为频宽表现不理想，使得耦合误差向量振幅(Couple error vector magnitude(EVM))不佳，进而影响传输速率(Throughput)。并由于无线网络设备小型化的趋势，加上机构上的需求，天线摆放的位置常被限制，因此，目前市场上实有必要开发出具有宽带、小型化且形状简单的天线。

发明内容

有鉴于前述的诸多缺失，发明人经过长久努力研究与实验，终于开发设计出本发明的一种宽带倒F型天线，以期通过本发明的提出，能够对社会大众有所贡献。

本发明的一目的是提供一种宽带倒F型天线，由印设在一电路板上的一天线本体、一短路线及一馈入线所组成的，其中该天线本体与该接地面间保持一定的间距，并包括一第一部分、一第二部分及一第三部分，而该第一部分面对该接地面的一侧位于相邻该第一部分一端的位置，向该电路板所设的一接地面延伸形成该短路线，该第一部分面对该接地面的一侧位于接近该第一部分另端的位置，向该接地面延伸，藉以形成该馈入线，并且，该第一部分的线宽比第三部分的线宽的宽度小，该第二部分的线宽由其一端逐渐向其另端逐渐扩大，而该第二部分的一端与该第一部分另端相接在一起，且该第二部分的另端与该第三部分一端相接在一起。

如此，该第二、三部分与该接地面间，由于不存在任何的金属，使得该宽带倒F型天线的有效频宽，易于调整到涵盖使用该宽带倒F型天线的产品所需要频带，有效增加量产时的容忍度。为方便贵审查员能对本发明的目的、技术特征及其功效，做更进一步的认识与了解，兹举实施例配合图式，详细说明如下：

附图说明

图1为现有技术芯片型天线的示意图；

图2为现有技术印刷电路单极天线的示意图；

图3为现有技术倒F型天线的示意图；

图4为现有技术倒F型天线的实际尺寸示意图；

图5为图4的频宽量测示意图；

图6为本发明的架构示意图；

图7为本发明第一部分一实施例的示意图；

图8为本发明第一部分另一实施例的示意图；

图9为本发明第三部分一实施例的示意图；

图10为本发明第二部分一实施例的示意图；

图11为图6的尺寸标示图；及

图12为图10的频宽量测示意图。

主要元件符号说明：

电路板…………3    天线本体………40

短路线…………42   馈入线…………44

第一部分………400  第二部分………402

第三部分………404  接地面…………30

具体实施方式

本发明为一种宽带倒F型天线，请参阅图6所示，一电路板3在接近其一侧边缘的位置设有一接地面30，该宽带倒F型天线则是设在该电路板3的一侧边缘与该接地面30间，且该宽带倒F型天线包括一天线本体40、一短路线42及一馈入线44，其中该天线本体40由一第一部分400、一第二部分402及一第三部分404所组成的，其中该第一部分400的线宽比第三部分404的线宽的宽度小，且该第一部分400的一端到其另端间，是保持相同的线宽及相同间距沿着该接地面30延伸预定长度所形成的，该第二部分402的一端与该第一部分400的另端相接，且该第二部分402的一端线宽与该第一部分400的线宽相当，并朝向远离该第一部分400的方向逐渐扩展及延伸，直到其另端的线宽与该第三部分404的线宽相当为止，该第三部分404的一端由该二部分402的另端以保持该第三部分404两端间相同的线宽及相同间距沿着该接地面30延伸预定长度所形成的。并且，该第一部分400面对该接地面30的一侧位于相邻该第一部分400一端的位置，向该接地面30延伸，藉以形成该短路线42，该第一部分400面对该接地面30的一侧位于接近该第一部分400另端的位置，向该接地面30延伸并连接到该电路板3所设的一信号收发回路46，藉以形成该馈入线44。如此，该天线本体40与该接地面30间不存在任何的金属，且该宽带倒F型天线的有效频宽在不增加额外的匹配电路(Matching Circuit)下，即可易于调整到产品所需要的频带，有效增加量产时的容忍度及适合不同产品的机构外壳设计。

在本发明中，请参阅图6所示，该第一部分400及第三部分404可为矩形微带金属线，并且，该第一部分400背对该接地面30的一侧延伸衔接到该第三部分404背对该接地面30的一侧，该第一部分400面对该接地面30的一侧朝接近接地面30延伸并衔接到该第三部分404面对该接地面30的一侧，藉以在该第一部分及第二部分间形成呈梯形的该第二部分402。并且，该第一部分400可在不影响该天线本体的整体频宽下，将该第一部分400背对该短路线42的一角落的位置制成一切角(如第7图所示)或一弧形(如第8图所示)。再者，该第三部分404可在不影响该天线本体的整体频宽下，将该第三部分404远离该第二部分的一端制成一弧形(如第9图所示)。

由于本发明第一部分400及第三部分404的形状并不局限在前述的矩形，第二部分402也不局限在前述的梯形，并且，该第二部分402一端的线宽与该第一部分400的线宽可以不相当，及该第二部分402另端的线宽与该第三部分400的线宽也可以不相当，因此，凡是第三部分404的线宽比第一部分400的线宽大，且该第二部分402朝向远离该第一部分400的方向逐渐扩展及延伸的形状，都属于可轻易思及的变化或修饰，皆可涵盖在本发明权利要求范围内，例如：请参阅图10所示，该第一部分400的两侧以一第一角度逐渐向外扩张延伸预定长度，再以第二角度逐渐向外扩张延伸预定长度，并衔接到该第三部分的两侧，藉以在该第一部分及第三部分间形成呈钟形的该第二部分402。

另外，该天线本体40、短路线42及馈入线44可为一微带金属线，加上其形状简单，使得该天线本体40、短路线42及馈入线44能在印刷电路板的工艺中轻易制作出来，如此，该宽带倒F型天线更易导入量产，进而提高生产稳定度。此外，通过修改该天线本体40、短路线42及馈入线44的线宽、长度、短路线42及馈入线44间的间距，及该馈入线44在连接在该第一部分400面对该接地面30一侧的位置等条件，藉以微调该宽带倒F型天线的频率。

图11为根据图6所示的天线结构，将该天线本体40、短路线42及馈入线44直接制印刷电路板的尺寸标示图，其中该第一部分400、短路线42及馈入线44的宽度皆为0.5mm，该短路线42及馈入线44的总长度皆为7.6mm，该短路线42及馈入线44间的间距为3.6mm，该第一部分400的长度为4.8mm，该第三部分404的宽度3.0mm、长度7.1mm，而该短路线42与该第一部分400相互呈正交，且该馈入线44与该第一部分400相互呈正交，同时，该馈入线44与短路线42相互平行。如此，请参阅图12所示，该宽带倒F型天线量测到的频宽涵盖了约2128MHz～2830MHz，约702MHz，量测结果显示除了频宽增加外，天线增益的表现也比传统倒F型天线来的好。

在本发明中，为了补偿该馈入线44的电感性，并必须使电流均匀分布于该天线本体40之间，利用该第二部分402完成匹配架构，降低其馈入的电感效应，且使电流分布趋向均匀，并令天线频宽涵盖较大的范围，同时，在结构上通过该短路线42的设计形成电感，藉此解决掉电容问题，回复到四分之一波长达成共振与辐射的目的，如预期地达到增加频宽的效果，因此，本发明在不改变原本电路板结构的前提下，即不增加额外的匹配电路(MatchingCircuit)，增加天线的频宽。

以上所述，仅为本发明最佳的一具体实施例，然而本发明的特征并不局限于此，任何熟悉该项技艺者在本发明领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆可涵盖于本发明权利要求范围。

Claims (11)

1、一种宽带倒F型天线，设在一电路板上，所述电路板在接近其一侧边缘的位置设有一接地面，而所述宽带倒F型天线则是设在所述电路板的一侧边缘与所述接地面间，其特征在于，所述宽待倒F型天线包括：

一天线本体，由一第一部分、一第二部分及一第三部分所组成的，其中所述第一部分的线宽比第三部分的线宽的宽度小，所述第二部分设在所述第一部分与第三部分间，而所述第二部分的线宽由其一端逐渐向其另端逐渐扩大，且所述第二部分的一端与所述第一部分面对所述第三部分的一端相接，及所述第二部分的另端与所述第三部分面对所述第一部分的一端相接；

一短路线，设在所述第一部分面对所述接地面的一侧与该接地面间，且所述短路线一端连接所述第一部分背对所述第二部分一端的位置上，另端则延伸到该接地面；及

一馈入线，设在所述第一部分面对所述接地面的一侧与该接地面间，所述馈入线的一端连接在所述第一部分接近所述第二部分的一端上，另端则向该接地面延伸到所述电路板所设的一信号收发回路。

2、根据权利要求1所述的宽带倒F型天线，其特征在于，所述第一部分及第三部分可为矩形微带金属线。

3、根据权利要求2所述的宽带倒F型天线，其特征在于，所述第一部分背对所述接地面的一侧延伸衔接到所述第三部分背对所述接地面的一侧，所述第一部分面对所述接地面的一侧朝接近接地面延伸并衔接到所述第三部分面对所述接地面的一侧，藉以在所述第一部分及第三部分间形成呈梯形的所述第二部分。

4、根据权利要求3所述的宽带倒F型天线，其特征在于，所述第一部分背对所述短路线的一角落的位置制成一切角。

5、根据权利要求3所述的宽带倒F型天线，其特征在于，所述第一部分背对所述短路线的一角落的位置制成一弧形。

6、根据权利要求3所述的宽带倒F型天线，其特征在于，所述第三部分远离所述第二部分的一端制成一弧形。

7、根据权利要求3所述的宽带倒F型天线，其特征在于，所述短路线与所述第一部分相互呈正交。

8、根据权利要求3所述的宽带倒F型天线，其特征在于，所述馈入线与所述第一部分相互呈正交，同时，所述馈入线与短路线相互平行。

9、根据权利要求3所述的宽带倒F型天线，其特征在于，所述第二部分的一端线宽与所述第一部分的线宽相当。

10、根据权利要求3所述的宽带倒F型天线，其特征在于，所述第二部分的另端线宽与所述第三部分的线宽相当。

11、根据权利要求2所述的宽带倒F型天线，其特征在于，所述第一部分的两侧以一第一角度逐渐向外扩张延伸预定长度，再以第二角度逐渐向外扩张延伸预定长度，并衔接到所述第三部分的两侧，藉以在所述第一部分及第三部分间形成呈钟形的所述第二部分。

Images