TWI223910B - Miniaturized directional antenna - Google Patents

Description

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本發明關於-種陶質基板之小型化方向天線，該基板 具有至少一共振印刷電路構造，其特別使用於高頻及微 波範圍。本發明同時關於_具有此型式天線之印刷電路 板(PCB)’ 於表面安裝電氣及/或電子組件表面安 裝裝置）。 無線電網路在現代通信體驗了穩定成長之重要性，而 在娛樂電子方面達到漸增的程度。高頻電磁波及微波範 圍係用於資訊傳送。此範例係行動式無線電頻寬，其在 歐洲界定於約880及960 MHZ(GSM 900)間，及約1710及 1880 MHz(DCS 1800)間，並且在約 185〇 及 199〇 MHz(pcs 1900)間範圍；GPS航行信號，其發射於約1573 MHz頻寬； 及約2400 MHz及2500 MHz間頻率範圍中之藍牙頻寬，其用 於個別終端機間資料轉換。 電子組件用於此目的係受到高度的需求，特別有關於其 小型化尺度、其成本效益之安裝能力及其電力效率。在天 線範圍内，強制用於未來行動式電話附加需求範例：内部 定位、多頻寬能力及降低使用者輻射及/或改良SAR(特定吸 收率）值。 一般用於行動電話之天線，諸如外部單平面天線或電介 質基板中之内部PIFA(平面反向F天線），不能符合上述需求 或不完全符合其需求。 由JP-07 240 962專利得知，例如，一天線用於安裝於一 裝配有接地電鑛層及安裝在行動通信裝置中之PCB上，以 此方式該接地面板位於使用者身體及放射波輻射路徑間，以

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便利用此裝置達成遮蔽效應。然@，為達錢#接收靈敏 度，其需要一隔離桿式天線。 因此，本發明目的係產生上述所指定型式之天線，其配 備有加強效率及較佳方向中之改良方向特性。 再者，所產生上述所指定型式之天線，其阻抗匹配能以 相當簡單方式進行。 上述所指定型式天線，其可達成相當大之頻寬，同時由 本發明所產生。 最後，適合用於數種上述指定頻寬（多頻寬能力）之上述 指定型式天線也將被產生。 最後’具有上述指定型式天線之PCB，由此上述目的可 特別完美達成，其同時係由本發明所產生。 本目的係由申請專利範圍第1項之方向天線所達成，該天 線之陶質基板具有至少一共振印刷電路構造，其特徵為其 提供一電導性主機板，基板係配置於主機板上，而該至少 一印刷電路構造之一端如主機板一般延伸。 此種解決法之有效優點所構成之事實為，利用此天線， 大部份僅導入一半空間之輻射特性能達成，藉此例如，結 合此天線之行動電話使用者的電磁波輻射能有效減少。 相關之申請專利範圍包含本發明進一步有利特性。 如申請專利範圍第2項之實施例具有之優點為，透過適當 選取基板位準，能夠達成天線所須之頻寬。 如申請專利範圍第3項實施例具有之優點為，其能達成特 別高度之小型化。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐)

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如申請專利範圍第4項實施例具有之優點為，該阻抗匹配 能藉由引入線，及電容性耦合之簡單方式來進行。 如申請專利範圍第5項實施例特別能以簡單方式來產生， 且如本發明之天線’能執行為印刷電路板之一部份。 本發明將進一步揭露圖式所示實施例相關範例，然而， 但本發明不因此受限制。 圖1表示一如本發明天線之概略全圖。 圖2表示一圖1所示天線遠距範圍之輻射圖案。 如本發明之天線包含一電導性主機板，例如如圖1，其係 由一具有電鍍層11之一般板1 (承載架）所製成，及一陶質基 板2固定於此，其基板配備有數個共振電路構造3、4、5及 一導入線6。該電鍍層11位於所表示最上方板丨表面上，較 佳完全地覆蓋此表面，藉此使其打開，而僅留下一印刷電 路12配置供給導入線6處。該基板2安裝於板1或電鍍層11, 例如點焊（未表示）。其所表示係透明狀，用以瞭解導體執道 構造的排列。 戎陶質基板2實上具有一第一至一第四側表面21 ' 22、23 、24之直立式立方體外型，且相對於該板1平面、一頂側 及一底側26垂直行進。然而，除此立方體基板外，其它幾 何外型，諸如正方形、圓形、三角形或多角圓柱形，不論 有空洞與否，也能被選取，共振印刷電路構造，例如以螺 旋形方式行進，係配置於基板上。 該基板2具有一 £r〉l之電介質常數及/或之相對渗透 率。典型材係具低損失及高頻特性（ΝΡ0或所謂SL材料）之 本紙張尺度通用*國國家標準(CNS) A4規格(2i〇x 297公----- 1223910

低溫度靈敏度之高頻匹配基板。基板電介質常數及/或相對 滲透率能以所須方式藉由施加陶質粉末於聚合體模型中來 調整，如此類基板也可使用。 該印刷電路構造3至5，導入線6及其它電鍍層n、12主要 係由南度電導性材料，諸如銀、銅、金、鋁或半導體來產 生。 詳細來講，下列所言者係位於基板2上：該第一印刷電路 構造3組成係由頂側25上之一第一印刷電路3丨及一第二印刷 電路32,將該第二印刷電路連接且以直角實質上向下行進 到電鍍層11的程度，並位於基板2之第四側面24上。該第二 印刷電路構造4包含一第一印刷電路41位於該頂側乃上，及 一第二印刷電路42，其係連接且實質上以直角向下行進至 電鍍層11之程度，且位於基板2之第二側面22上。該第三印 刷電路構造5最後依序由一第一印刷電路5丨位於頂側25上及 一第二印刷電路52組成，將其連接且比實質上直角向下行 進至電鍍層11的程度，並位於基板2之第二側面22上。該第 二印刷電路32、42、52各較佳利用焊接或其它裝置連接至 電鍍層11。 該印刷電路構造3、4及5透過導入線6供給，該導入線開 始於第一側面21下方邊緣上之電鍍薄層61 ,以簡短方式延 伸於基板2上底側26上，且焊接至板丨上之同平面印刷電路 η。連接至該電鍍薄層61係一第一印刷電路62，其沿著底 側26邊緣區域之第二側面22行進，直到其藉由一第二印刷 電路63以直角結合，該第二印刷電路以簡短方式並以頂側 I紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規¥(210 X 297公釐)"" ------- 1223910 五、發明說明（5 25方向沿該第二側面22延伸。 該印刷電路構造3、4及5透過該導入線6以電容方式供给 ，而阻抗匹配能透過此導入線6與印刷電路構造3、*及5的 距離，藉此實質上透過該第一及第二印刷電路^長度 達^[此耦合及阻抗匹配也能利用天線以其安裝狀態，ς 由縮短第二印刷電路63長度，例如以雷射光束來進行。 該天線電氣原理係基於各個實質上L型印刷電路構造3 、4及5上之四分之一波長共振之激發，其長度係依據所 須共振頻率’並考慮電介質常數及/或基板材料相對承透 性來計算。 / 沿著各第二（垂直）印刷電路32、42、52以直角行進至該 電鍍層11之電場組件，藉此在各種情形由其在頂側25上之 最大值減少至該電鍵層11上之約〇之值。 天線頻寬能藉由改變基板2位準來影響。該可應用關係係 當基板位準增加時該頻寬變大，換言之，該第一印刷電路 31、41、51與電鍍層η之距離變大。 因為共振頻率能產生於各印刷電路構造3、4、5，一所 須數目之共振頻率及多頻寬能力能經由施加一如上述對 應數目之印刷電路構造來達成。在圖丨所示實施例中，該 第一，較長之印刷電路構造3用於激發（JSM 900頻寬中之 共振’而該二較短者，換言之，該第二及第三印刷電路 構造4、5用於激發較高頻寬，諸如dcs 1800及PCS 1900 頻寬之共振。 在半空間天線所須方向效率係由板1上之電鐘層丨丨所產生 巧張尺度適家標準(⑽）A4規格(2ι〇χ 297公釐） -8. 1223910 A7 B7 五、發明説明（6 )

。圖2表示一通過圖1所示天線遠距範圍方向圖型之部份（在 φ=0)，而該遠距範圍電場強度值形成圖1所示電鍍層11上方 半空間中實質球狀圖型。充擔為一反射器或遮蔽之電鍍層 11係位於一般印刷電路板上，其間該電鍍層佔據約90x35 mm2之面積，且該基板係24 mm長、4 mm寬及10 mm高。該 天線尤其操作於約900 MHz頻率範圍。

如本發明之天線較佳由PCB之一部份或一區域來實行， 該PCB與電鍍層11隔離，且攜帶進一步電氣及/或電子組件 ，例如，用於該上述型式之行動通信裝置。 裝 訂

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

Claims (1)

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板（PCB),該印刷電路板具有陶質基板之小型天線，該 基板包含至少一共振印刷電路構造，其特徵在提供一導 電性主機板（丨、π )，該基板（2)係配置其上，而以至少一 印刷電路構造（3、4、5)之一端向至主機板的另一端延伸 ，其中泫導電性主機板係由塗覆一電鍍層（1 1)之pCB區 域所形成，且該基板（2)係配置於電鍍層上。 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)