專利名稱：高增益全向性天線的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)天線，特 別是涉及一種高增益全向性天線。
背景技術：
隨著無線通信科技的發展，使用者可不受地形限制，利用無線通信系統進 行信息傳輸。而天線為無線通信領域中重要的組件之一，目前天線的制作以印 刷電路板方式較受到制造廠商的青睞，其具有制造容易與成本低廉等優點。
目前無線傳輸的標準是由電機電子工程師協會(The Institute of Electrical and Electronics Engineers ， IEEE)所制定的，借以讓無線傳 輸的技術能夠被廣為使用，并確保各廠商生產的設備都能具有兼容性與穩定 性。
參考圖1A與圖1B。其中圖1A為一般常見的高增益全向性天線正面圖， 具有天線基板100、信號饋入部10、金屬線路11與第一輻射單元20;圖IB 為一般常見的高增益全向性天線反面圖，具有天線基板100、信號饋入部IO、 金屬線路12與第二輻射單元30。 一般全向性天線的增益都不高。為了提高增 益，多以串接的方式串接開路式偶極天線；但是為了讓串接的輻射單元彼此間 能阻抗匹配，因此在開路式偶極天線的金屬線路上，會制作較寬的金屬線來傳 遞信號。其中金屬線路制作較寬的方式，造成縮短了金屬線與輻射端之間的間 距，使金屬線上傳遞的信號影響了輻射端上的信號，造成金屬線與輻射端之間 的耦合效應；這種金屬線與輻射端之間的耦合效應，不只影響了輻射單元彼此 間的阻抗匹配，也使得頻帶的寬度受到限制。而另一方面，若為了避免金屬線 與輻射端之間的耦合效應，而增加金屬線與輻射端之間的間距，卻容易造成全 向性天線的指向性過高。
因此，如何能提供一種高增益并達到較寬帶的輻射場型，成為有待研究人 員解決的問題之一。發明內容本實用新型的目的在于提供一種高增益全向性天線，通過將第一輻射接點 與第二輻射接點以串接輻射單元的設計，以形成循環式回路，利用循環式偶極 天線的高阻抗特性，可以達到比己知技術更為寬帶的功效。為了實現上述目的，本發明提供了一種高增益全向性天線，其包含有基板、 信號饋入部、第一輻射單元與第二輻射單元。其中第一輻射單元與第二輻射單 元分別具有第一輻射接點與第二輻射接點，用以將第一輻射單元與第二輻射單 元串接在一起，形成一循環式封閉回路。第一輻射單元與第二輻射單元可以是 形狀一樣，位置相互對稱的幾何圖形，如長形、方形、指狀圖形等；也可以是 形狀相異的幾何圖形。借助這種增益型全向性天線，通過信號饋入部的金屬線路結構將饋入信號 分配至對應的輻射單元。因為第一輻射單元與該第二輻射單元腳位相互串接在 一起，形成一循環式封閉回路，提供高阻抗特性。除了達到阻抗匹配，也避免 了因加寬信號線造成的耦合效應，并可以達成比已知技術更為寬帶的功效。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述，但不作為對本實 用新型的限定。
圖1A為常見的高增益全向性天線的第一面示意圖；圖1B為常見的高增益全向性天線的第二面示意圖；圖2A為本實用新型的第一實施例的第一表面的正面示意圖；圖2B為本實用新型的第一實施例的第二表面的正面示意圖；圖3為本實用新型第二實施例的示意圖；圖4A為本實用新型的第三實施例的第一表面的正面示意圖； 圖4B為本實用新型的第三實施例的第二表面的正面示意圖； 圖5為本實用新型第二實施例的場的方向性對頻率的關系圖；圖6A為本實用新型的第二實施例的水平面的二維輻射場形圖，以頻率值 2.2GHz作測試；圖6B為本實用新型的第二實施例的水平面的二維輻射場形圖，以頻率值2. 3GHz作測試；圖6C為本實用新型的第二實施例的水平面的二維輻射場形圖，以頻率值 2. 4GHz作測試;圖6D為本實用新型的第二實施例的水平面的二維輻射場形圖，以頻率值 2. 5GHz作測試；圖6E為本實用新型的第二實施例的水平面的二維輻射場形圖，以頻率值 2.6GHz作測試；圖6F為本實用新型的第二實施例的水平面的二維輻射場形圖，以頻率值 2. 7GHz作測試；圖6G為本實用新型的第二實施例的水平面的二維輻射場形圖，以頻率值 2.8GHz作測試；圖7A為本實用新型的第二實施例的垂直面的二維輻射場形圖，以頻率值 2. 2GHz作測試；圖7B為本實用新型的第二實施例的垂直面的二維輻射場形圖，以頻率值 2. 3GHz作測試；圖7C為本實用新型的第二實施例的垂直面的二維輻射場形圖，以頻率值 2. 4GHz作測試；圖7D為本實用新型的第二實施例的垂直面的二維輻射場形圖，以頻率值 2. 5GHz作測試；圖7E為本實用新型的第二實施例的垂直面的二維輻射場形圖，以頻率值 2.6GHz作測試；圖7F為本實用新型的第二實施例的垂直面的二維輻射場形圖，以頻率值 2.7GHz作測試；以及圖7G為本實用新型的第二實施例的垂直面的二維輻射場形圖，以頻率值 2.8GHz作測試。其中，附圖標記10信號饋入部11金屬線路12金屬線路20第一輻射單元21第一子接點 22第二子接點30第二輻射單元 31第一子接點 32第二子接點 100天線基板 101第一表面 102第二表面實施方式請參考圖2A及圖2B，為本實用新型第一實施例的示意圖。其中圖2A為 本實用新型的第一實施例的第一表面的示意圖，圖2B為本實用新型的第一實 施例的第二表面的示意圖。如圖2A及圖2B所示，增益型全向性天線包含有信 號饋入部10、第一輻射單元20及第二輻射單元30。基板100通常為一印刷電 路板，當然，也可以采用其它種類的基板，而且基板100可以是硬板或可撓式 軟板，其中硬板的材質為玻璃纖維或電木等其它材質；可撓式軟板的材質為聚 酰亞胺(PI)或是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等其它材質。而且基板100具有相 對的第一表面101與第二表面102，其中第一表面101與第二表面102的天線 圖形為相互對稱。請參考圖2A，信號饋入點10、第一輻射單元20與第一輻射接點位于第一 表面101上，而且金屬線路11形成于第一表面101上。信號饋入部IO，用以接收具有一預定頻率的饋入信號，在信號饋入部IO 延伸有金屬線路11，其金屬線路11的線路阻抗用以匹配第一輻射單元20的 線路阻抗，其中金屬線路11將接收的饋入信號傳遞至第一輻射單元20。第一輻射單元20，通過金屬線路11與信號饋入點10相接，用以接收并 輻射饋入信號，第一輻射單元20其形狀可為但并非限制為長形或指狀形狀等 幾何圖形。第一輻射接點，位于第一輻射單元20上，包含有第一子接點21與第二子 接點22，分別用以和圖2B中相互對稱的第一子接點31與第二子接點32連接 在一起，使第一輻射單元20與第二輻射單元30形成一循環式封閉回路。請參考圖2B，第二表面102設置有金屬線路12，而金屬線路12包含有信 號饋入部IO、第二輻射單元30與第二輻射接點。其中第二表面102的金屬線 路12與第一表面101的金屬線路11對稱，但寬度大于金屬線路ll，即第一 輻射單元20與第二輻射單元30的延伸方向相反且天線圖形對稱。信號饋入部IO，用以接收頻率的饋入信號，在信號饋入部10延伸有金屬 線路12，其金屬線路12的線路阻抗用以匹配第二輻射單元30的線路阻抗， 其中信號饋入部10將接收的饋入信號傳遞至第二輻射單元30。第二輻射單元30，通過金屬線路12與信號饋入部10相接，用以接收并 輻射饋入信號，并與第一輻射單元20的天線圖形一樣，相互對稱。第二輻射接點，位于第二輻射單元上，包含有第一子接點31與第二子接 點32，分別用以和圖2A中相互對稱的第一子接點21與第二子接點22接在一 起，使第一輻射單元20與第二輻射單元30形成一循環式封閉回路。該第一子 接點21和第一子接點31、第二子接點22和第二子接點32相互串接的方式， 在一實施例中為利用鉆孔或打洞等設備，先貫穿印刷路板的第一子接點21和 第一子接點31連接處、第二子接點22和第二子接點32連接處，然后直接將 第一子接點21與第一子接點31焊接在一起、第二子接點22與第二子接點32 焊接在一起。在另一實施例中可在印刷電路板中布線連結第一子接點21與第 一子接點31、第二子接點22與第二子接點32，使該第一輻射單元20與該第 二輻射單元30形成一循環式封閉回路的方式。請參考圖3，為本實用新型第二實施例的第一表面正面示意圖。如圖3所 示，本實用新型第二實施例與第一實施例不同之處在于第二實施例具有數個第 一輻射單元20與數個第二輻射單元30，且分別彼此串聯形成第一天線陣列與 第二天線陣列，在天線陣列的中間位置處具有信號饋入部10，其余部分結構 同第一實施例，在此不再贅述。通過增加串聯相接的第一輻射單元20與第二 輻射單元30的數量，可提升全向性天線的信號強度。請參考圖4A為本實用新型的第三實施例的第一表面101示意圖，圖4B 為本實用新型的第三實施例的第二表面102示意圖，本實用新型第三實施例與 第一實施例不同之處在于第一輻射單元20與第二輻射單元30天線圖形不需要 相互對稱，而且可以是相異的幾何形狀，其余結構同第一實施例，在此不再贅 述，主要使第一輻射單元20與第二輻射單元30連結形成一循環式封閉回路。接下來，請參考圖5，為本實用新型第二實施例的場的方向性 (Directivity)對頻率(Frequency)的關系圖，可以看出在頻率2. 2GHz 2. 8GHz 內，信號的最大方向性維持在絕對增益8dBi以上。
參考圖6A、圖6B、圖6C、圖6D、圖6E、圖6F及圖6G，為本實用新型第 二實施例模擬的水平面的二維輻射場形圖，分別以頻率值2.2GHz、 2.3GHz、 2.4GHz、 2. 5GHz、 2. 6GHz、 2. 7GHz及2. 8GHz作不同測試。其中，圖6A中的 峰值增益=9. 88324dB，平均增益=9. 46436dB;圖6B中的峰值增益= 9. 30948dB，平均增益=8. 86632dB;圖6C中的峰值增益二9. 7668dB，平均增 益=8. 32588dB;圖6D中的峰值增益=9. 27821dB，平均增益=8. 79368dB;圖 6E中的峰值增益二9.93689dB，平均增益二9. 43026dB;圖6 中的峰值增益= 9. 30948dB，平均增益=8. 86632dB;圖6G中的峰值增益=10. 3875dB，平均增 益二9.85179dB;由這些二維輻射場型圖中可以看出除了印刷電路板兩側外， 其它角度的信號強度都維持在8dB以上，因此可以說明本實用新型為一高增益 全向性天線。
參考圖7A、圖7B、圖7C、圖7D、圖7E、圖7F及圖7G，為本實用新型第 二實施例的垂直面的二維輻射場形圖，分別以頻率值2. 2GHz、 2. 3GHz、 2. 4GHz、 2.5GHz、 2. 6GHz、 2. 7GHz及2. 8GHz作不同測試。其中，圖7A中的峰值增益 =9.88324dB，平均增益=0. 664654dB;圖7B中的峰值增益=9. 30948dB，平 均增益=0. 731432dB;圖7C中的峰值增益=8. 7995dB ，平均增益= 0.721172dB;圖7D中的峰值增益=9.27821dB，平均增益=0.662048dB;圖 7E中的峰值增益二9.93689dB，平均增益=0. 452422dB;圖7F中的峰值增益 =10. 5781dB，平均增益=0. 2H959dB;圖7G中的峰值增益=10. 3875dB，平 均增益=0. 355231dB;由這些二維輻射場型圖中可以看出除了印刷電路板兩端 外，信號強度集中在信號饋入部的位置，并隨著角度，信號強度逐漸向著印刷 電路板兩端遞減。
當然，本實用新型還可有其他多種實施例，在不背離本實用新型精神及其 實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本實用新型作出各種相應的改變 和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本實用新型所附的權利要求的保護 范圍。
權利要求1、 一種高增益全向性天線，其特征在于，包含有一基板，其具有相對的一第一表面與一第二表面，該第一表面與第二表面 上分別形成有一第一金屬線路與一第二金屬線路；一接收一饋入信號的信號饋入部，位于該金屬線路上；一輻射該信號饋入部所接收的饋入信號的第一輻射單元，形成于該基板的 該第一表面，與該第一金屬線路相連接；一輻射該信號饋入部接收的饋入信號的第二輻射單元，形成于該基板的該 第二表面，與該第二金屬線路相連接；一第一輻射接點，位于該第一輻射單元上；以及一第二輻射接點，位于該第二輻射單元上，與該第一輻射接點連接，該第 一輻射單元與該第二輻射單元形成一封閉回路。
2、 根據權利要求l所述的高增益全向性天線，其特征在于，該第一輻射 單元與該第二輻射單元形狀相同，位置相互對稱。
3、 根據權利要求1所述的高增益全向性天線，其特征在于，該第一輻射 單元與該第二輻射單元是長形或指狀形狀。
4、 根據權利要求1所述的高增益全向性天線，其特征在于，該第一輻射 單元與該第二輻射單元是不對稱的形狀相異的幾何圖形。
5、 根據權利要求1所述的高增益全向性天線，其特征在于，該第一輻射 接點包含有一第一子接點與一第二子接點。
6、 根據權利要求l所述的高增益全向性天線，其特征在于，該第二輻射 接點包含有一第一子接點與一第二子接點。
7、 根據權利要求l所述的高增益全向性天線，其特征在于，該第一輻射 接點與該第二輻射接點經基板上設置的穿孔焊接在一起。
8、 根據權利要求1所述的高增益全向性天線，其特征在于，該第一輻射 接點與該第二輻射接點經基板布線連接。
9、 一種高增益全向性天線，其特征在于，包含有一基板，其具有相對的一第一表面與一第二表面，該第一表面與第二表面 上分別形成有一第一金屬線路與一第二金屬線路；一接收一饋入信號的信號饋入部，位于該金屬線路上；數個輻射該信號饋入部所接收的饋入信號的第一輻射單元，形成于該基板 的該第一表面，與該第一金屬線路相連接；數個輻射該信號饋入部接收的饋入信號的第二輻射單元，形成于該基板的 該第二表面，與該第二金屬線路相連接；數個第一輻射接點，位于該第一輻射單元上；以及數個第二輻射接點，位于該第二輻射單元上，與該第一輻射接點連接，該 第一輻射單元與該第二輻射單元形成一封閉回路。
10、 根據權利要求9所述的高增益全向性天線，其特征在于，該第一輻射 單元與該第二輻射單元形狀相同，位置相互對稱。
11、 根據權利要求9所述的高增益全向性天線，其特征在于，該第一輻射 單元與該第二輻射單元是長形或指狀形狀。
12、 根據權利要求9所述的高增益全向性天線，其特征在于，該第一輻射單元與該第二輻射單元是不對稱的形狀相異的幾何圖形。
13、 根據權利要求9所述的高增益全向性天線，其特征在于，該數個第一 輻射接點包含有數個第一子接點與數個第二子接點。
14、 根據權利要求9所述的高增益全向性天線，其特征在于，該數個第二 輻射接點包含有數個第一子接點與數個第二子接點。
15、 根據權利要求9所述的高增益全向性天線，其特征在于，該第一輻射 接點與該第二輻射接點經基板上設置的穿孔焊接在一起。
16、 根據權利要求9所述的高增益全向性天線，其特征在于，該第一輻射 接點與該第二輻射接點經基板布線連接。
專利摘要本實用新型公開了一種高增益全向性天線，其包含有基板、信號饋入部、第一輻射單元與第二輻射單元。其中第一輻射單元與第二輻射單元分別具有第一輻射接點與第二輻射接點，用以將第一輻射單元與第二輻射單元串接在一起，形成一循環式封閉回路。本實用新型除了避免以往高增益全向性天線信號線與輻射端之間的耦合效應，還可解決加寬信號線與輻射端之間的間距所造成指向性過高的問題。本實用新型的循環式天線設計，除了提高阻抗外，也可達到較寬的頻寬。
文檔編號H01Q9/16GK201156579SQ200720181778
公開日2008年11月26日 申請日期2007年10月19日 優先權日2007年10月19日
發明者鄭智仁 申請人:寰波科技股份有限公司