專利名稱：超寬頻天線與應(yīng)用其的即插即用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種天線，且特別是有關(guān)于一種適用于即插即用裝置的 超寬頻天線。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)的進(jìn)步，在未來以無線信號傳輸方式，取代有線信號 傳輸方式已成為必然的趨勢。
自乂人美國4關(guān)邦通信委員會(Federal communications commission )于2002 年公布了超寬頻技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格后，關(guān)于這種適用于短距離高速傳輸技術(shù)的 相關(guān)研究與發(fā)明便如雨后春夢般出現(xiàn)。然而，雖然美國聯(lián)邦通信委員會開放 3.1-10.6 GHz為超寬頻技術(shù)應(yīng)用的頻帶，但目前較廣泛使用的超寬頻商業(yè) 應(yīng)用頻帶僅為3.1-6.0 GHz，此為超寬頻應(yīng)用頻帶的較低頻頻帶(Lower band )。
由于頻寬越大、傳輸信息速率也越快的關(guān)系，超寬頻技術(shù)可達(dá)成100 500 Mb/s的傳輸速率，大幅的增加以前所無法達(dá)到的信息傳輸速度及傳輸 量，因此即使連影像等需要龐大信息傳輸量的信號也可借由超寬頻技術(shù)達(dá)成 無線傳輸，我們可預(yù)期以超寬頻技術(shù)打造無線的家庭影音環(huán)境將獲得實現(xiàn)。
此外，使個人電腦與周邊設(shè)備如鍵盤、鼠標(biāo)、屏幕、打印機、傳真機 等之間的信號連接全都無線化，也可借由超寬頻技術(shù)達(dá)成。在將來，個人電 腦主機只需要連接一內(nèi)建超寬頻信號接收模組的USB (Universal serial bus) 即插即用裝置，即可完成電腦主機與周邊設(shè)備的信號連結(jié)。要達(dá)到此一目的， 一適用于USB即插即用裝置的縮小化超寬頻天線，就成為相當(dāng)重要的關(guān)鍵 技術(shù)之一。
臺灣專利I248，231號所公開的"平面單極天線"，和臺灣專利1239,122 號所公開的"全向性寬頻單極天線"，其應(yīng)用天線所需的長度皆約為最低操 作頻率波長的0.18倍。在即插即用裝置不斷追求外觀尺寸縮小化的趨勢下， 此天線長度會造成尺寸縮小化的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明關(guān)于一種超寬頻天線與應(yīng)用其的即插即用裝置，超寬頻天線設(shè)計
的天線尺寸所需長度僅為10 mm，約為最低操作頻率3.1 GHz波長的0.1倍。 本發(fā)明天線不僅可產(chǎn)生一涵蓋超寬頻應(yīng)用頻帶較低頻頻帶(3.1 ~6.0 GHz)的 操作頻寬，且具有結(jié)構(gòu)簡單、制作容易、制作成本低廉的優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明，提出一種超寬頻天線，應(yīng)用于一即插即用裝置，此即插即 用裝置的介質(zhì)基板上具有一接地面。超寬頻天線包括一輻射金屬片與一饋入 部。輻射金屬片位于介質(zhì)基板上無接地面的區(qū)域，且具有至少一槽縫。此槽 縫的開口端位于輻射金屬片面對接地面的一邊緣處。饋入部亦位于輻射金屬 片面對接地面的邊緣處，以接收信號至天線。
根據(jù)本發(fā)明，再提出一種即插即用裝置，此裝置包括一本體與一超寬頻 天線。本體包括一介質(zhì)基板，此介質(zhì)基板上具有一接地面。超寬頻天線包括 一輻射金屬片與一饋入部。輻射金屬片位于介質(zhì)基板上無接地面的區(qū)域，且 具有至少一槽縫。此槽縫的開口端位于輻射金屬片面對接地面的一邊緣處。 饋入部亦位于輻射金屬片面對接地面的邊緣處，以接收信號至天線。
為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實施例，并配合 附圖，作詳細(xì):^兌明如下


圖)所示為本發(fā)明實施例一的超寬頻天線的示意圖。 圖2所示為應(yīng)用超寬頻天線的即插即用裝置的示意圖。 圖3所示為圖1的超寬頻天線的返回?fù)p失實驗的測量結(jié)果圖。 圖4所示為圖1的超寬頻天線在30卯MHz的輻射場型圖。 圖5所示為圖1的超寬頻天線在4930 MHz的輻射場型圖。 圖6所示為圖1的超寬頻天線在其操作頻帶內(nèi)的天線增益與輻射效率的 曲線圖。
圖7所示為本發(fā)明實施例二的超寬頻天線的示意圖。 圖8所示為本發(fā)明實施例三的超寬頻天線的示意圖。 圖9所示為本發(fā)明實施例四的超寬頻天線的示意圖。 主要元件符號說明1、 7、 8、 9:超寬頻天線 2:即插即用裝置
11:介質(zhì)基板
12:接地面
13、73、 83、 93輻射金屬片
24:連接器
25:本體
26:射頻電路
27:數(shù)字信號處理電路61、62:曲線
131、731、 831、931:邊緣處
132、732、 832、932:槽縫
134、734、 834、934:饋入部
具體實施例方式
本發(fā)明的超寬頻天線主要是借由在金屬片上挖置槽縫的方式，來有效的 達(dá)成延長天線電流諧振路徑的效果，進(jìn)而達(dá)到天線縮小化的目的。該槽縫的 開口端位于輻射金屬片面對接地面的一邊緣處，由于此處的電流分布較強， 因此在此挖置槽縫可有顯著的降頻效果，且本實施例的天線仍可保有良好的 阻抗頻寬與輻射效率特性來滿足超寬頻系統(tǒng)的實際應(yīng)用需求。以下舉數(shù)個實
施例加以i兌明。 實施例一
請參照圖1,其所示為本發(fā)明實施例一的超寬頻天線的示意圖。如圖1 所示，超寬頻天線l設(shè)置于一介質(zhì)基板ll上，此介質(zhì)基板11例如是一即插
即用裝置的系統(tǒng)電路板。介質(zhì)基板11上具有一接地面12,天線l的輻射金 屬片13位于介質(zhì)基板11上無接地面的區(qū)域中。輻射金屬片13大致為一矩 形片狀，且具有至少一槽縫132。槽縫132的開口端位于輻射金屬片13面對 接地面12的一邊緣處131。天線1的饋入部134亦位于輻射金屬片13面對 接地面12的邊緣處131,用以接收一信號至該天線1。輻射金屬片13例如 是以印刷或蝕刻技術(shù)形成于介質(zhì)基板11上。
并請參照圖2，其所示為應(yīng)用超寬頻天線的即插即用裝置的示意圖。如圖2所示，即插即用裝置2包括一連接器24與一本體25,連接器24用以連 接于其他主機上。本體25內(nèi)部的天線設(shè)計即如圖1所示(在圖2中相同元 件的標(biāo)號沿用圖1中的標(biāo)號)，其中天線1位在本體25內(nèi)的介質(zhì)基板ll上， 其饋入部134與連接介質(zhì)基板11連接。介質(zhì)基板11的接地面12上并設(shè)置 有射頻電路(radio frequency circuit) 26與數(shù)字信號處理電路(digital signal processing circuit) 27。
值得注意的是，本實施例一的輻射金屬片13上挖置有槽縫132,以達(dá)成 延長天線電流諧振路徑的效果，進(jìn)而達(dá)到天線縮小化的目的。而槽縫132的 開口端位于輻射金屬片13面對接地面12的邊緣處131,由于此處的電流分 布較強，因此在此挖置槽縫132可有顯著的降頻效果，以下結(jié)合

。
請參照圖3,其所示為圖1的超寬頻天線的返回?fù)p失(return loss)實驗的 測量結(jié)果圖。本實施例一選擇下列尺寸進(jìn)行實驗測量輻射金屬片13的形 狀大致為一矩形片狀，其長度為10mm、寬度為20mm。輻射金屬片13的 槽縫132,其長度為5mm、寬度為1 mm，且輻射金屬片13的一厚度為0.8 mm。圖3中的縱軸表示返回?fù)p失值，橫軸表示操作頻率。我們可由返回?fù)p 失的測量結(jié)果觀察到，本實施例一的天線在3.1~6 GHz的頻帶內(nèi)，天線返 回?fù)p失值均高于10dB,大體而言，此天線返回?fù)p失水平能夠滿足超寬頻系 統(tǒng)的實際應(yīng)用需求。
圖4與圖5所示為圖1的超寬頻天線分別在3090 MHz與4930 MHz的 輻射場型圖。由圖4與圖5所得的結(jié)果，其水平面(x-y平面)的E0與Ecp的 輻射場量差異不大，因此具有可以抵抗傳輸信號多重路徑衰減的效應(yīng)。
并請參照圖6，其所示為圖1的超寬頻天線在其操作頻帶內(nèi)的天線增益 與輻射效率的曲線圖。圖6中，右方縱軸表示天線輻射效率，左方縱軸表示 天線增益，橫軸表示操作頻率。天線增益的曲線為圖中的曲線61,而天線輻 射效益的曲線為圖中曲線62。由所得的結(jié)果，在3.1-6.0 GHz的頻帶內(nèi)， 天線輻射效率皆在60%以上，天線輻射增益也都大于1 dBi,其可視為一輻 射良好的天線。
相比于臺灣專利1248,231號所公開的"平面單極天線"，和臺灣專利 1239,122號所公開的"全向性寬頻單極天線"，其應(yīng)用天線所需的長度皆約 為最低操作頻率波長的0.18倍，本實施例一的天線尺寸所需長度僅為10 mm,約為最低操作頻率3.1 GHz波長的0.1倍。因而，本實施例的天線1應(yīng)用于即插即用裝置2或其他電子裝置時，所占的空間相對較少。使得天線 1所應(yīng)用的產(chǎn)品其整體尺寸的要求也相對的降低，使用者攜帶時更為方便。 同時，天線仍保有良好的阻抗頻寬與輻射效率特性，以滿足超寬頻系統(tǒng)的實 際應(yīng)用需求。
實施例二
請參照圖7,其所示為本發(fā)明實施例二的超寬頻天線的示意圖。實施例 二提出的超寬頻天線與實施例一的超寬頻天線1的不同之處在于天線結(jié)構(gòu)的
設(shè)計，因而在圖示中相同的元件將沿用舊有的標(biāo)號，且不再贅述。如圖7所 示，輻射金屬片73上包括二個槽縫732,優(yōu)選地，二個槽縫732以饋入部 734為對稱位在介質(zhì)基板11上無接地面12的區(qū)域。槽縫732均為一 T形， 雖其與該實施例i的槽縫132在外觀上有所差異，但因為此槽縫732也能達(dá) 成延長天線電流諧振路徑的效果，故也能使得本實施例二的天線7達(dá)到縮小 化的目的。
同樣地，槽縫732的開口端位于輻射金屬片73面對接地面12的一邊緣 處731,由于此處的電流分布較強，因此在此挖置槽縫732可有顯著的降頻 效果。除了輻射金屬片73上槽縫732的形狀與數(shù)量差異外，本實施例二其 他結(jié)構(gòu)均與實施例一相同，因此，本實施例二也能達(dá)到超寬頻天線的阻抗頻 寬與輻射效率需求。
實施例三
請參照圖8,其所示為本發(fā)明實施例三的超寬頻天線的示意圖。實施例 三的超寬頻天線與實施例一的超寬頻天線1的不同之處在于天線結(jié)構(gòu)的設(shè) 計，因而于圖示中相同的元件將沿用舊有的標(biāo)號，且不再贅述。如圖8所示， 天線8的輻射金屬片83上的槽縫832為一倒L形，且輻射金屬片83的邊緣 處831具有一截角，槽縫832的開口端位于此截角處并面對接地面12。輻射 金屬片83的饋入部834亦位于邊緣處831。輻射金屬片83的倒L形槽縫與 截角的設(shè)計能達(dá)成延長天線電流諧振路徑的效果，故也能使得本實施例的天 線達(dá)到縮小化的目的。由于接地面12的邊緣處831的電流分布較強，因此 在此挖置槽縫832可有顯著的降頻效果。除了輻射金屬片83與槽縫832的 形狀差異外，實施例三的天線8的其他結(jié)構(gòu)均與實施例一相同，故也能達(dá)到 超寬頻天線的阻抗頻寬與輻射效率需求。
實施例四請參照圖9,其所示為本發(fā)明實施例四的超寬頻天線的示意圖。實施例 四的超寬頻天線與實施例一的超寬頻天線1的不同之處在于天線結(jié)構(gòu)的設(shè) 計，在圖示中相同的元件將沿用舊有的標(biāo)號，且不再贅述。如圖9所示，天
線9的輻射金屬片93其形狀可為一圓形或橢圓形，雖其與實施例一的輻射 金屬片13有所差異，但也均能達(dá)到超寬頻天線的阻抗頻寬與輻射效率需求。 輻射金屬片93的饋入部934位于邊緣處931。在輻射金屬片93上的槽縫932 能達(dá)成延長天線電流諧振路徑的效果，故也能使得本實施例的天線9達(dá)到縮 小化的目的。另外，槽縫932的開口端位于輻射金屬片93面對接地面12的 一邊緣處931。由于此處的電流分布較強，因此，在此挖置槽縫932可有顯 著的降頻效果。除了輻射金屬片93與實施例一的輻射金屬片13具形狀上的 差異外，實施例四的天線9的其他結(jié)構(gòu)均與實施例一相同。
本發(fā)明上述實施例所公開的超寬頻天線與應(yīng)用其的即插即用裝置，系借 由在輻射金屬片上適當(dāng)位置處挖置槽縫的方法來延長天線電流諧振路徑，即 可以使得本發(fā)明天線達(dá)成縮小化的目的。槽縫的開口端位于輻射金屬片面對 接地面的邊緣處，由于此處的電流分布較強，因此在此挖置槽縫具有顯著的 降頻效果，進(jìn)而可涵蓋3.1-6.0GHz的頻帶，且天線輻射場型與輻射效率系 符合超寬頻系統(tǒng)的實際應(yīng)用需求。同時，本發(fā)明天線具有結(jié)構(gòu)簡單、制作容 易、成本低廉的優(yōu)點。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一優(yōu)選實施例公開如上，然其并非用以限定 本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和 范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視權(quán)利要求 書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種超寬頻天線，應(yīng)用于一即插即用裝置中，該即插即用裝置包括一介質(zhì)基板，該介質(zhì)基板具有一接地面，該超寬頻天線包括一輻射金屬片，設(shè)置于該介質(zhì)基板的無該接地面的區(qū)域，該輻射金屬片具有至少一槽縫，該槽縫的開口端位于該輻射金屬片面對該接地面的一邊緣處；以及一饋入部，位于該輻射金屬片面對該接地面的該邊緣處，通過該饋入部接收一信號至該天線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬頻天線，其中該介質(zhì)基板為一系統(tǒng)電路板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬頻天線，其中該輻射金屬片由印刷或蝕刻 技術(shù)形成于該介質(zhì)基板上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬頻天線，其中該輻射金屬片具有二槽縫， 位于該饋入部的二側(cè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬頻天線，其中該槽縫的形狀為一直線形或 一T形或一倒L形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬頻天線，其中該輻射金屬片大致為一矩 形，且在該輻射金屬片面對該接地面的角落處具有截角。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬頻天線，其中該輻射金屬片大致為一圓形 或一橢圓形。
8. —種即插即用裝置，包括一本體，包括一介質(zhì)基板，該介質(zhì)基板上具有一接地面；以及 一超寬頻天線，包括一輻射金屬片，設(shè)置于該介質(zhì)基板的無該接地面的區(qū)域，該輻射金屬片 具有至少一槽縫，該槽縫的開口端位于該輻射金屬片面對該接地面的一邊緣 處；以及一饋入部，位于該輻射金屬片面對該接地面的該邊緣處，通過該4貴入部 接收一信號至該天線。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的即插即用裝置，其中該介質(zhì)基板為一系統(tǒng)電路板。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的即插即用裝置，其中該輻射金屬片由印刷或 蝕刻技術(shù)形成于該介質(zhì)基板上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種超寬頻天線與應(yīng)用其的即插即用裝置。即插即用裝置的介質(zhì)基板上具有一接地面。超寬頻天線包括一輻射金屬片與一饋入部。輻射金屬片位于介質(zhì)基板上無接地面的區(qū)域，且具有至少一槽縫。此槽縫的開口端位于輻射金屬片面對接地面的一邊緣處。饋入部亦位于輻射金屬片面對接地面的邊緣處，以接收信號至天線。
文檔編號H05K3/12GK101304112SQ20071010342
公開日2008年11月12日 申請日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月9日
發(fā)明者周瑞宏, 李偉宇, 楊育展, 翁金輅, 蘇紹文 申請人:光寶科技股份有限公司