專利名稱：單極天線模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)于一種單極天線模塊，尤其是指一種可藉頻率選擇面(FrequencySelective Surface，簡稱FSS)以縮小天線尺寸和提升輻射效率，并可利用高阻抗面(HighImpedance Surface；簡稱HIS)以增加增益，以及縮減背向輻射以降低SAR影響的單極天線模塊。
背景技術(shù)：
習(xí)知單極天線(Monopole Antenna)僅需單一饋入點(diǎn)，連接接口的結(jié)構(gòu)較為簡單，但其輻射體的長度約為通訊電磁波的1/2波長，此為一般PIFA天線的2倍，通常為了縮減單極天線所占空間，常藉蛇形蜿蜒(meandered)或折迭(Folded)的方式彌補(bǔ)，不過伴隨的是輻射效率降低的缺點(diǎn)。
再者，單極天線與接地平面(Ground Plane)必須有一段隔絕距離(IsolationDistance)，亦即位于單極天線正下方的PCB必須有一銅箔逃讓區(qū)域，因此相較于PIFA天線的有較充足的金屬屏蔽，單極天線的另一缺點(diǎn)是較大的背向輻射。
綜上可知，如何縮小天線尺寸，以及減少背向輻射，以充分利用單極天線既有的簡單連接接口的優(yōu)點(diǎn)，確為業(yè)界的所期待。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種單極天線模塊，其藉整合一頻率選擇面FSS，以縮小天線尺寸和提升輻射效率，并可藉一高阻抗面HIS以增加天線增益，以及縮減背向輻射以降低SAR的影響。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型單極天線模塊，包括模塊機(jī)殼；及固定于機(jī)殼的單極天線；以及與單極天線近接耦合的頻率選擇面FSS；以及設(shè)于機(jī)殼與PCB接觸的一側(cè)的高阻抗面HIS。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種單極天線模塊，是組裝于電路板上，包括機(jī)殼，是組固于該電路板上；單極天線，是固定于該機(jī)殼上，其包含輻射體，該輻射體具有饋入線段；頻率選擇面，是與該單極天線近接耦合；以及高阻抗面，是設(shè)于該機(jī)殼與電路板接觸的一側(cè)，其特征在于該頻率選擇面由一介電質(zhì)層及印制于該介電質(zhì)層上的導(dǎo)體層所構(gòu)成，該導(dǎo)體層為特殊形狀尺寸的復(fù)數(shù)基本單元，藉此形成電感與電容的共振數(shù)組，此共振數(shù)組可產(chǎn)生兩個(gè)作用，一則可以減緩電磁波的行進(jìn)速度，亦即減小共振波長，因而可藉以縮小天線的尺寸，再則由于電磁波的內(nèi)陷于共振數(shù)組，可使天線往內(nèi)輻射的部份減少，而往外輻射部分較大，可以提升輻射效率；該高阻抗面在特定的通訊頻段的反射波與天線直接朝外的輻射波為同相，因而形成建設(shè)性干涉，可藉以減少背向輻射與增加增益。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型再次提供一種單極天線模塊，一種單極天線模塊，包括組裝于電路板上的機(jī)殼及固定于機(jī)殼的單極天線，該單極天線包含一輻射體，該輻射體具有饋入線段，其特征在于一頻率選擇面是與該單極天線近接耦合，該頻率選擇面由一介電質(zhì)層與印制于該介電質(zhì)層上的導(dǎo)體層所構(gòu)成，該導(dǎo)體層為特殊形狀尺寸的復(fù)數(shù)基本單元，藉此形成電感與電容的共振數(shù)組，此共振數(shù)組可產(chǎn)生兩個(gè)作用，一則可以減緩電磁波的行進(jìn)速度，亦即減小共振波長，因而可藉以縮小天線的尺寸，再則由于電磁波的內(nèi)陷于共振數(shù)組，可使天線往內(nèi)輻射的部份減少，而往外輻射部分較大，可以提升輻射效率。
與傳統(tǒng)技術(shù)相比本實(shí)用新型具有如下有益效果天線的內(nèi)側(cè)設(shè)有一頻率選擇面(Frequency Selective Surface，簡稱FSS)，其由介電質(zhì)層與印制于該介電質(zhì)層上的導(dǎo)體層所構(gòu)成，該導(dǎo)體層是特殊形狀尺寸的基本單元(Unit Cell)的周期性或特殊非周期性排列，藉此形成電感與電容的共振數(shù)組，此共振數(shù)組可產(chǎn)生兩個(gè)作用，一則可以減緩電磁波的行進(jìn)速度，亦即減小共振波長，因而可藉以縮小天線的尺寸，再則由于電磁波的內(nèi)陷(Trapped)于共振數(shù)組，可使天線往內(nèi)輻射的部份減少，習(xí)知往內(nèi)輻射的電磁波被接地平面(Ground Plane)或其它導(dǎo)體反射折回時(shí)，與天線直接朝外的輻射波會(huì)因反相而形成破壞性干涉，因此天線往外輻射的部分較大時(shí)，輻射效率可以提升。
本實(shí)用新型的另一有益效果在于可于機(jī)殼與PCB接觸的一側(cè)設(shè)一高阻抗面(HighImpedance Surface；簡稱HIS)，使其在特定的通訊頻段的反射波與天線直接朝外的輻射波為同相，因而形成建設(shè)性干涉，可藉以減少背向輻射與增加增益。
圖1、圖2為本實(shí)用新型單極天線構(gòu)造的第一實(shí)施例的立體分解圖，及組裝于機(jī)殼的立體圖。
圖3、圖4為本實(shí)用新型單極天線構(gòu)造的第二實(shí)施例的立體分解圖，及組裝于機(jī)殼的立體圖。
圖5、圖6為本實(shí)用新型單極天線構(gòu)造的第三實(shí)施例的立體分解圖，及組裝于機(jī)殼的立體圖。
圖7、圖8為本實(shí)用新型單極天線構(gòu)造的第四實(shí)施例的立體分解圖，及組裝于機(jī)殼的立體圖。
圖號(hào)說明 單極天線模塊1、1’、1” 機(jī)殼2、2’、2” 單極天線3、3’、3” 頻率選擇面 4、4’、4” 高阻抗面5、5’、5” 探針式連接器6、6’、6” 安裝孔 20、20’、20” 輻射體 30、30’ 饋入線段31、31、31” 介電質(zhì)層40 導(dǎo)體層 41 介電質(zhì)層50 導(dǎo)體層 51 復(fù)合元素510 電路板 7 具體實(shí)施方式
請參閱圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的單極天線模塊1包括機(jī)殼2、單極天線3、頻率選擇面(FSS)4，以及高阻抗面(HIS)5，其中機(jī)殼2組裝于電路板7上，其上設(shè)有安裝孔20用于收容一探針式連接器6，探針式連接器6是藉鉚合方式壓入安裝孔20內(nèi)。單極天線3是固定于機(jī)殼2上，包含輻射體30，輻射體30于本實(shí)施例中為蛇形蜿蜒形狀(實(shí)際實(shí)施時(shí)可為其它構(gòu)形)，藉膠合劑貼固于機(jī)殼2的內(nèi)側(cè)，其上具有饋入線段31，并經(jīng)適當(dāng)彎折，當(dāng)該探針式連接器6藉鉚合方式壓入時(shí)，可對單極天線3的饋入線段31的表面產(chǎn)生摩擦同時(shí)固定，以去除氧化層造成電性連接，并進(jìn)行饋入。
頻率選擇面(FSS)4，是與單極天線3近接耦合，其包含由介電質(zhì)層40與印制于該介電質(zhì)層上的導(dǎo)體層41所構(gòu)成。導(dǎo)體層41具有特殊形狀尺寸的基本單元(Unit Cell)，以周期性或特殊非周期性排列，藉此形成電感與電容的共振數(shù)組，此共振數(shù)組可產(chǎn)生兩個(gè)作用，一則可以減緩電磁波的行進(jìn)速度，亦即減小共振波長，因而可藉以縮小天線的尺寸，再則由于電磁波的內(nèi)陷(Trapped)于共振數(shù)組，可使天線往內(nèi)輻射的部份減少，而往外輻射部分較大，可以提升輻射效率。
高阻抗面(HIS)5，是設(shè)于機(jī)殼2與電路板7接觸的一側(cè)，包含一介電質(zhì)層50及導(dǎo)體層51，于本實(shí)施例中，導(dǎo)體層51具有復(fù)數(shù)基本單元(Unit Cell)，該等基本單元相互間具適當(dāng)?shù)拈g隙，每一基本單元為內(nèi)鑲耶路撒冷十字的十字形回路復(fù)合元素510。(注實(shí)際上該介電質(zhì)層與導(dǎo)體層亦可采用能夠作為電容負(fù)載的其它型式的回路元素設(shè)置)。如是，在特定的通訊頻段的反射波與天線直接朝外的輻射波為同相，因而形成建設(shè)性干涉，可藉以減少背向輻射與增加增益。
續(xù)請參閱圖3圖4所示，為本實(shí)用新型的單極天線模塊的第二實(shí)施例，其中單極天線模塊1’同樣包括機(jī)殼2’、單極天線3’、頻率選擇面(FSS)4’，以及高阻抗面(HIS)5’，其與第一實(shí)施例的不同處，在于頻率選擇面(FSS)4’是設(shè)置于單極天線3’的外面，且輻射體30’的一側(cè)進(jìn)一步經(jīng)九十度折彎，并貼固于機(jī)殼2’的頂部。另外，機(jī)殼2’的安裝孔20’則以貫穿設(shè)置，令探針式連接器6’可由頂部組裝，而與饋入線段31’接觸進(jìn)行饋入。如是，同樣可以達(dá)到藉該頻率選擇面(FSS)4’形成電感與電容的共振數(shù)組，減緩電磁波的行進(jìn)速度，以減小共振波長，藉以縮小天線的尺寸，同時(shí)藉電磁波的內(nèi)陷(Trapped)于共振數(shù)組，使天線往內(nèi)輻射的部份減少，而往外輻射部分較大，以提升輻射效率。另，藉高阻抗面(HIS)5’在特定的通訊頻段的反射波與天線直接朝外的輻射波為同相，因而形成建設(shè)性干涉，可藉以減少背向輻射與增加增益。
請參閱圖5、圖6所示，為本實(shí)用新型的單極天線構(gòu)造的第三實(shí)施例，其中單極天線模塊1”同樣包括機(jī)殼2”、單極天線3”、頻率選擇面(FSS)4”，以及高阻抗面(HIS)5”，其與第二實(shí)施例的不同處，在于單極天線3”的一側(cè)是經(jīng)二次的折彎，而使得饋入線段31”可位于機(jī)殼2”的安裝孔20”的下方，令探針式連接器6’可由底部組裝，而與饋入線段31”接觸進(jìn)行饋入。如是，同樣可以達(dá)到上述本實(shí)用新型的目的。
請參閱圖7、圖8所示，為本實(shí)用新型的單極天線模塊的第四實(shí)施例，其中單極天線1同樣包括機(jī)殼2、單極天線3、頻率選擇面(FSS)4，其與第一實(shí)施例的不同，在于并未設(shè)置高阻抗面(HIS)5及探針式連接器6，而是藉輻射體30的饋入線段31作加長并經(jīng)適當(dāng)彎折，再直接與電路板7接觸以進(jìn)行饋入。如是，同樣可以達(dá)到藉該頻率選擇面(FSS)4形成電感與電容的共振數(shù)組，減緩電磁波的行進(jìn)速度，以減小共振波長，藉以縮小天線的尺寸，同時(shí)藉電磁波的內(nèi)陷(Trapped)于共振數(shù)組，使天線往內(nèi)輻射的部份減少，而往外輻射部分較大，以提升輻射效率。
綜上所述，本實(shí)用新型單極天線模塊確能藉頻率選擇面(FSS)及高阻抗反射面(HIS)的設(shè)置，達(dá)到縮小共振波長，減少天線本體的尺寸，符合薄型化的訴求，且可以提高天線的輻射效達(dá)到實(shí)用新型的目的，符合實(shí)用新型專利要件，但是，以上所述者僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，大凡依據(jù)本實(shí)用新型所為的各種修飾與變化，如將單極天線的輻射體、或?qū)㈩l率選擇面(FSS)及高阻抗反射面(HIS)的導(dǎo)電層以其它幾何形替代，皆仍應(yīng)包含于本案專利申請范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種單極天線模塊，是組裝于電路板上，包括
機(jī)殼，是組固于該電路板上；
單極天線，是固定于該機(jī)殼上，其包含輻射體，該輻射體具有饋入線段；
頻率選擇面，是與該單極天線近接耦合；以及
高阻抗面，是設(shè)于該機(jī)殼與電路板接觸的一側(cè)，其特征在于該頻率選擇面由一介電質(zhì)層及印制于該介電質(zhì)層上的導(dǎo)體層所構(gòu)成，該導(dǎo)體層為特殊形狀尺寸的復(fù)數(shù)基本單元，藉此形成電感與電容的共振數(shù)組，此共振數(shù)組可產(chǎn)生兩個(gè)作用，一則可以減緩電磁波的行進(jìn)速度，亦即減小共振波長，因而可藉以縮小天線的尺寸，再則由于電磁波的內(nèi)陷于共振數(shù)組，可使天線往內(nèi)輻射的部份減少，而往外輻射部分較大，可以提升輻射效率；該高阻抗面在特定的通訊頻段的反射波與天線直接朝外的輻射波為同相，因而形成建設(shè)性干涉，可藉以減少背向輻射與增加增益。
2.如權(quán)利要求1所述單極天線模塊，其特征在于該基本單元的特殊形狀尺寸，是以周期性或非周期性排列。
3.如權(quán)利要求1所述單極天線模塊，其特征在于該基本單元相互間具有適當(dāng)?shù)拈g隙。
4.如權(quán)利要求2或3所述單極天線模塊，其特征在于該單極天線的饋入線段經(jīng)適當(dāng)彎折，以適合表面黏著焊接。
5.如權(quán)利要求4所述單極天線模塊，其特征在于該單極天線的輻射體可在縱向作適當(dāng)彎折，以降低其高度。
6.如權(quán)利要求5所述的單極天線模塊，其特征在于該單極天線的饋入線段可直接與電路板連通，或透過一探針式連接器進(jìn)行饋入。
7.如權(quán)利要求1所述單極天線模塊，其特征在于該高阻抗面包含一介電質(zhì)層及復(fù)數(shù)導(dǎo)體層，每一導(dǎo)體層具基本單元，該基本單元為內(nèi)鑲耶路撒冷十字的十字型回路復(fù)合元素。
8.如權(quán)利要求1所述單極天線模塊，其特征在于該高阻抗面可藉膠合劑黏貼于該單極天線的內(nèi)側(cè)。
9.一種單極天線模塊，包括組裝于電路板上的機(jī)殼及固定于機(jī)殼的單極天線，該單極天線包含一輻射體，該輻射體具有饋入線段，其特征在于一頻率選擇面是與該單極天線近接耦合，該頻率選擇面由一介電質(zhì)層與印制于該介電質(zhì)層上的導(dǎo)體層所構(gòu)成，該導(dǎo)體層為特殊形狀尺寸的復(fù)數(shù)基本單元，藉此形成電感與電容的共振數(shù)組，此共振數(shù)組可產(chǎn)生兩個(gè)作用，一則可以減緩電磁波的行進(jìn)速度，亦即減小共振波長，因而可藉以縮小天線的尺寸，再則由于電磁波的內(nèi)陷于共振數(shù)組，可使天線往內(nèi)輻射的部份減少，而往外輻射部分較大，可以提升輻射效率。
10.如權(quán)利要求9所述單極天線模塊，其特征在于該基本單元的殊形狀尺寸是以周期性或非周期性排列。
專利摘要本實(shí)用新型是為一種單極天線模塊，包括機(jī)殼；固定于機(jī)殼上的單極天線，該單極天線包含輻射體和饋入線段；以及和該單極天線近接耦合的頻率選擇面，該頻率選擇面由一介電質(zhì)層與印制于該介電質(zhì)層上的導(dǎo)體層所構(gòu)成，該導(dǎo)體層是為特殊形狀尺寸的基本單元的周期性或特定非周期性排列所構(gòu)成，藉該頻率選擇面FSS可縮小天線尺寸與提升輻射效率，另外，于該機(jī)殼與電路板接觸的一側(cè)可設(shè)置一高阻抗面，藉以提升天線增益，以及縮減背向輻射以降低SAR的影響。
文檔編號(hào)H01Q9/04GK201084827SQ200720174599
公開日2008年7月9日 申請日期2007年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者林漢年, 鄭克昌 申請人:達(dá)昌電子科技(蘇州)有限公司, 禾昌興業(yè)股份有限公司, 禾昌興業(yè)電子(深圳)有限公司