片状天线制造技术

一种片状天线包括：一基底，由电介质所制成，包括至少一个层面；一馈入埠，置于该基底表面，以提供馈入讯号；一馈入线，放置在该基底的层面之一上，一端连结馈入埠，以传导讯号；一曲折金属导体，放置于该基底的至少一个层面；以及一匹配单元，放置于该基底，位于该馈入埠与该曲折金属导体之间，与该馈入线及该曲折金属导体相连接，以匹配天线的辐射效应及频宽。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
片状天线本专利技术涉及一种片状天线(chip antenna)，特别是涉及一种可应用于无线区域网路通讯设备，短距离无线通讯、和个人无线通讯等装置的宽频片状天线。设计个人无线移动通讯装置时，由于尺寸方面的考虑，通常使用如图1所示的四分之一波长单极化天线(monopole antenna)10为元件。而且，个人无线移动通讯装置也慢慢朝向轻、薄、短、小的方向发展。于是，以特殊形状曲折的方式，来进一步缩小线形天线的长度的观念，在一九八四年首先被提出。一九八四年H.Nakano、H.Tagami、A.Yoshizawa，和J.Yamauchi于IEEE Trans.Antennas Propagat.第AP-32期期刊，在″Shortening ratios ofmodified dipole antennas(改型的双极天线的缩减比例)″一文，第385-386页中揭露一种Z形(zigzagging)和一种方波形(meandering)曲折天线。另一种蝴蝶结形曲折天线，则于一九九六由M.Ali和S.S.Stuchly于IEEE AP-S国际研讨会，在″A Meander-Line Bow-Tie Antenna″一文，第1566-1569页中提出来以期将天线更加缩短。传统以方波形曲折天线作成的片状天线(chip antenna)20(欧洲专利0 764999 A1)，请参见图2。此片状天线以电介质(dielectric material)和/或磁介质(magnetic material)当作基底22，同时，将一条金属导体24曲折成方波形，或曲折成Z形(图未显示)，平放于基底表面或是基底中，并把曲折金属导体24的一端直接作为片状天线的馈入端(feeding point)26，连接着馈入埠28(feeding pad)。其设计原理是，利用片状天线的材料特性、金属导体的长度以及金属导体曲折次数，形成一自我匹配(self-matching)的功效，而达到天线的共振及幅射。而其缺点是，片状天线的尺寸缩小幅度有限。而另一种传统片状天线30(美国专利5,764,198)，则如图3所示，是在螺旋状导体(spirally wound conductor)32的馈入线处，并联一个电容34来达到天线的匹配功效。其虽可缩小晶片的尺寸，但是频宽不佳。-->片状天线要增加频宽相当不易，而本专利技术的目的是提出以一基底、一馈入埠、一馈入线、一匹配单元(matching unit)及一曲折金属导体组成的片状天线，以便非常有效地增大频宽。为了实现上述目的，本专利技术提出一种片状天线，包括：一基底，由电介质所制成，包括至少一个层面；一馈入埠，置于该基底表面，以提供馈入讯号；一馈入线，放置在该基底的层面之一上，一端连结馈入埠，以传导讯号；一曲折金属导体，放置于该基底的至少一个层面；以及一匹配单元，放置于该基底，位于该馈入埠与该曲折金属导体之间，与该馈入线及该曲折金属导体相连接，以匹配天线的辐射效应及频宽。本专利技术以电介质作为基底，包括多个层面。基底表面置有一馈入埠，以提供馈入讯号。其中，将一曲折金属导体(meander conductor)放置于基底，作为辐射单元。并将另一金属导体置于基底作为天线的馈入线，其一端与馈入埠相连，以传导讯号。而本专利技术的匹配单元，由一置于基底的匹配金属导体和一置于基底表面的接地面所组成，且匹配金属导体被接地面的面板所覆盖。如此，获得比先前所述两种片状天线更大的频宽，并可缩小天线的整体尺寸。下面结合附图来描述本专利技术的优选实施例。附图中：图1是四分之一波长单极化天线示意图；图2是传统形式的片状天线示意图；图3是另一传统形式的片状天线示意图；图4是本专利技术的片状天线一实施例示意图；图5为图4实施例的天线特性量测结果图；图6是本专利技术的片状天线一实施例示意图；图7A是本专利技术的曲折金属导体、馈入线与匹配金属导体的实施例示意图；图7B是本专利技术的曲折金属导体、馈入线与匹配金属导体的实施例示意图；图8是本专利技术的片状天线实施例分解示意图；图9为本专利技术图8实施例的外观示意图；图10是本专利技术的阻抗匹配电路单元的一实施例示意图；图11A是本专利技术的实施例示意图；-->图11B是本专利技术的曲折金属导体的实施例示意图；图12是本专利技术实施例的多层面解剖图；图13是本专利技术的阻抗匹配电路单元的一实施例示意图；图14是本专利技术的阻抗匹配电路单元的一实施例示意图；图15是本专利技术的阻抗匹配电路单元的一实施例示意图；以及图16是本专利技术实施例多层面解剖图。图4为本专利技术的一片状天线的第一实施例的分解示意图。天线基底41以电介质，譬如：陶瓷、玻璃或树脂等制成。本实施例将一金属导体(metalconductor)42，譬如：金、银、银钯、铜或它们的合金，方波形曲折放置于基底41。曲折金属导体42的第一端421连接一匹配金属导体45的第一端，而第二端422则纵向曲折地朝馈入埠43的焊接面44的反方向延伸，藉以缩短片状天线的整体长度，同时使其等效的共振长度及特性趋近于四分之一波长单极化天线。另外，以一金属导体作为天线的馈入线46，馈入线46的一端连结馈入埠43，另一端则与匹配金属导体45的第二端相连。这样，我们可以藉由控制曲折金属导体42的长短，而影响天线的中心频率。而且，我们可置曲折金属导体42于基底41表层，也可将其全部或一部份置于基底41内部层面(图未显示)。其中，金属导体42的形状可以曲折成方波形或Z形，并且除了曲折成平面式也可以曲折成立体式(spirallywounding)，以调整天线尺寸。随着曲折金属导体42曲折次数增多，天线的幅射电阻(radiationresistance)会跟随着变小，同时电感增加，从而降低整体天线的幅射效率及频宽。因此，本专利技术以一匹配单元来增加天线的幅射效率及频宽。本实施例的匹配单元采用带状匹配线(strip line)结构，由一具两层面板的接地面(ground)47，以及被此接地面的面板所覆盖的匹配金属导体45所组成，并且，接地面47连接着匹配金属导体的第二端，造成短路匹配的效果。并且，我们可设计此匹配的短路匹配线的长度与宽度，来获得天线输入阻抗(input impedance)的匹配，而达到所需的宽频。图5为本实施例的天线的返回损耗特性的测量结果。在本实施例中将天线的中心频率设计在2.44GHz，则其-10dB频宽可达220MHz(约9.2％)。为了更进一步缩小晶片的尺寸，匹配单元也可以如图6所示的本专利技术第二实施例图6那样，设计成采用微带匹配线(microstrip line)的结构。本-->实施例的片状天线，由基底61、曲折金属导体62、馈入埠63、馈入线66及一匹配单元所组成。方波形曲折金属导体62放置于基底61，其一端621连接一匹配金属导体65的第一端，而另一端622则沿纵向曲折地朝馈入埠63的焊接面64的相反方向延伸。并且，以另一金属导体作为天线的馈入线66，馈入线66的一端连结馈入埠63，另一端则与匹配金属导体65的第二端相连。本实施例的匹配单元，由接地面67，以及被此接地面的面板覆盖的匹配金属导体65所组成，并且，接地面67连接着匹配金属导体65的第一端，造成短路匹配的效果。同样的，我们可设计此短路匹配线的长度与宽度，来获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种片状天线，其包括： 一基底，由电介质所制成，包括至少一个层面； 一馈入埠，置于该基底表面，以提供馈入讯号； 一馈入线，放置在该基底的层面之一上，一端连结馈入埠，以传导讯号； 一曲折金属导体，放置于该基底的至少一个层面；以及 一匹配单元，放置于该基底，位于该馈入埠与该曲折金属导体之间，与该馈入线及该曲折金属导体相连接，以匹配天线的辐射效应及频宽。

【技术特征摘要】
1.一种片状天线，其包括：一基底，由电介质所制成，包括至少一个层面；一馈入埠，置于该基底表面，以提供馈入讯号；一馈入线，放置在该基底的层面之一上，一端连结馈入埠，以传导讯号；一曲折金属导体，放置于该基底的至少一个层面；以及一匹配单元，放置于该基底，位于该馈入埠与该曲折金属导体之间，与该馈入线及该曲折金属导体相连接，以匹配天线的辐射效应及频宽。2.如权利要求1所述的片状天线，其中该匹配单元包括：一接地面，具有至少一层接地面板，放置于该基底；及一匹配金属导体，放置于该基底的层面上，被该接地面的面板覆盖，而其中该匹配金属导体的各个部分分别与该曲折金属导体，该馈入线和该接地面连接。3.如权利要求2所述的片状天线，其中所述匹配金属导体具有一第一匹配导体部分和一第二匹配导体部分，所述第一匹配导体部分连接所述馈入线和所述接地面，所述第二匹配导体部分连接所述第一匹配导体部分、所述馈入线和所述曲折金属导体。4.如权利要求3所述的片状天线，其中所述第一匹配金属导体部分、第二匹配金属导体部分、和所述曲折金属导体设置在至少两个不同的基底层面上。5.如权利要求3所述的片状天线，其中所述具有至少一个接地面板的接地面和所述第一匹配金属导体形成带状匹配线结构。6.如权利要求3所述的片状天线，其中所述具有至少一个接地面板的接地面和所述第一匹配金属导体的部分形成带状匹配线结构。7.如权利要求3所述的片状天线，其中所述具有至少一个接地面板的接地面和所述第一匹配金属导体形成微带匹配线结构。8.如权利要求3所述的片状天线，其中所述具有至少一个接地面板的接地面和所述第一匹配金属导体的部分形成微带匹配线结构。9.如权利要求3所述的片状天线，其中所述具有至少一个接地面板的-->接地面和所述第二匹...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾文仁，沈志文，陈建宏，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]