CN101051708B

CN101051708B - 立体式平板天线

Info

Publication number: CN101051708B
Application number: CN2006100720578A
Authority: CN
Inventors: 郑世杰
Original assignee: Arcadyan Technology Corp
Current assignee: Arcadyan Technology Corp
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2006-04-04
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2026-04-04
Also published as: CN101051708A

Abstract

本发明是有关于一种立体式平板天线，其包括一反射单元、一第一辐射单元以及一第二辐射单元。反射单元具有一第一反射面及一第二反射面；第一辐射单元是与反射单元的第一反射面相对而设，并具有一第一辐射部及一第一电性连接部，而第一电性连接部的一端是与第一辐射部电性连接，且第一辐射部是与第一反射面约呈平行设置；第二辐射单元是与反射单元的第二反射面相对而设，并具有一第二辐射部及一第二电性连接部，第二辐射部是与第二反射面约呈平行设置，第二电性连接部的一端是与第二辐射部电性连接，而第二电性连接部的另一端是与第一电性连接部的另一端电性连接。

Description

立体式平板天线

技术领域

本发明涉及一种天线，特别是涉及一种可依据实际需要而改变辐射场型，同时具有高功率增益、低功率损耗且能够降低接收噪音功效的立体式平板天线。

背景技术

随着无线传输的蓬勃发展，同时带来各种应用于多频传输的产品与技术，因此许多新产品会具有无线传输的性能，藉以满足消费者的需求。而天线是在无线传输系统中用来发射与接收电磁波能量的重要元件，若是缺少天线，则无线传输系统将会无法发射与接收资料。因此，天线的角色对无线传输来说，是不可或缺的一环。

此外，选用适当的天线除了有助于搭配产品的外型以及提升传输特性之外，亦可更进一步降低产品成本。而在目前各种应用产品所使用的天线中，其设计方法与制作材质不尽相同；另外，针对每一个国家对所需要的使用频带不同，在设计天线时亦要相当的考量，目前较通用的频带规范有IEEE(电机电子工程学会)802.11、以及目前最热门的蓝芽通讯(802.15.1)等等，其中，802.11可分为802.11a、802.11b及802.11g，此时，802.11a规范在5GHz频带，且802.11b及802.11g规范在2.4GHz频带，另外，蓝芽通讯工作于2.4GHz频带。

目前的天线大致上可区分为全向性天线及指向性天线两种，其中全向性天线在接收及发射讯号的角度较广，但在接收讯号时亦较容易接收到噪音及杂讯；而指向性天线的功率增益较高，而且与全向性天线相较之下，所接收到的噪音及杂讯较小，但发射讯号的角度较窄。此外，不论是全向性天线或是指向性天线，其辐射场型在天线设计完成之后即已固定，使用者无法依据实际的需要而改变辐射场型来因应天线所使用的环境。

由此可见，上述现有的天线在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述天线存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的立体式平板天线，便成为当前业界极需改进的目标。

爰因于此，本发明人亟思一种立体式平板天线，可依据实际需要而改变辐射场型，同时具有高功率增益、低功率损耗且能够降低接收噪音的功效。

有鉴于上述现有的天线存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的立体式平板天线，能够改进一般现有的天线，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的天线存在的缺陷，而提供一种新型结构的立体式平板天线，所要解决的技术问题是使其提供一种可以提升通讯品质的立体式平板天线，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种立体式平板天线，其包括：一反射单元，具有一第一反射面及一第二反射面；一第一辐射单元，是与该反射单元的该第一反射面相对而设，并具有一第一辐射部及一第一电性连接部，该第一辐射部是与该第一反射面约呈平行设置，该第一电性连接部的一端是与该第一辐射部电性连接；以及一第二辐射单元，是与该反射单元的该第二反射面相对而设，并具有一第二辐射部及一第二电性连接部，该第二辐射部是与该第二反射面约呈平行设置，该第二电性连接部的一端是与该第二辐射部电性连接，而该第二电性连接部的另一端是与该第一电性连接部的另一端电性连接。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的立体式平板天线，其中所述的第二电性连接部的另一端是与该第一电性连接部的另一端电性连接于一馈入端。

前述的立体式平板天线，其更包括一基板，其具有一第一表面，及与该第一表面相对而设的一第二表面，该第一辐射单元、该第二辐射单元及该反射单元是立设于该第一表面。

前述的立体式平板天线，其中所述的基板是为一印刷电路板。

前述的立体式平板天线，其中所述的第一电性连接部的一部分是与该基板的该第一表面呈一夹角设置，或该第二电性连接部的一部分是与该基板的该第一表面呈一夹角设置。

前述的立体式平板天线，其中所述的基板的该第二表面是设置有一接地导体。

前述的立体式平板天线，其中所述的反射单元是呈一柱状。

前述的立体式平板天线，其中所述的反射单元是呈一中空柱状、一三角柱状或一多边形柱状。

前述的立体式平板天线，其中所述的反射单元的该第一反射面及该第二反射面是分别为一金属反射面。

前述的立体式平板天线，其中所述的反射单元的该第一反射面及该第二反射面是呈一夹角设置。

前述的立体式平板天线，其中所述的反射单元更包括一第三反射面。

前述的立体式平板天线，其更包括一第三辐射单元，其是与该反射单元的该第三反射面相对而设，并具有一第三辐射部及一第三电性连接部，该第三辐射部是与该第三反射面约呈平行设置，该第三电性连接部的一端是与该第三辐射部电性连接，而该第三电性连接部的另一端及该第二电性连接部的另一端是与该第一电性连接部的另一端电性连接。

前述的立体式平板天线，其中所述的第三电性连接部的另一端及该第二电性连接部的另一端是与该第一电性连接部的另一端电性连接于一馈入端。

前述的立体式平板天线，其更包括一基板，其具有一第一表面，及与该第一表面相对而设的一第二表面，该第一辐射单元、该第二辐射单元、该第三辐射单元及该反射单元是立设于该第一表面。

前述的立体式平板天线，其中所述的第三电性连接部的一部分是与该基板的该第一表面呈一夹角设置。

前述的立体式平板天线，其中所述的反射单元更包括一第四反射面。

前述的立体式平板天线，其更包括一第四辐射单元，其与该反射单元的该第四反射面相对而设，并具有一第四辐射部及一第四电性连接部，该第四辐射部是与该第四反射面约呈平行设置，该第四电性连接部的一端是与该第四辐射部电性连接，而该第四电性连接部的另一端、该第三电性连接部的另一端及该第二电性连接部的另一端是与该第一电性连接部的另一端电性连接。

前述的立体式平板天线，其中所述的第四电性连接部的另一端、该第三电性连接部的另一端及该第二电性连接部的另一端是与该第一电性连接部的另一端电性连接于一馈入端。

前述的立体式平板天线，其更包括一基板，其具有一第一表面，及与该第一表面相对而设的一第二表面，该第一辐射单元、该第二辐射单元、该第三辐射单元、该第四辐射单元及该反射单元是立设于该第一表面。

前述的立体式平板天线，其中所述的第四电性连接部的一部分是与该基板的该第一表面呈一夹角设置。

前述的立体式平板天线，其中所述的反射单元的该第三反射面或该第四反射面是为一金属反射面。

前述的立体式平板天线，其是操作于约2.4GHz或5GHz频段。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为了达到上述目的，本发明提供了一种立体式平板天线，其包括一反射单元、一第一辐射单元及一第二辐射单元。反射单元具有一第一反射面及一第二反射面；第一辐射单元是与反射单元的第一反射面相对而设，并具有一第一辐射部及一第一电性连接部，而第一电性连接部的一端是与第一辐射部电性连接，且第一辐射部是与第一反射面约呈平行设置；第二辐射单元是与反射单元的第二反射面相对而设，并具有一第二辐射部及一第二电性连接部，而第二电性连接部的一端是与第二辐射部电性连接，第二辐射部是与第二反射面约呈平行设置，且第二电性连接部的另一端是与第一电性连接部的另一端电性连接。

借由上述技术方案，本发明立体式平板天线至少具有下列优点：承上所述，因为依据本发明立体式平板天线中的第一辐射单元及第二辐射单元，是通过反射单元在发射讯号时，将其发射功率分别集中于一特定方向，以增加功率增益，另外，亦可通过选择性地致能(enable)第一辐射单元或第二辐射单元，或者同时致能第一辐射单元及第二辐射单元以改变立体式平板天线的辐射场型，使得立体式平板天线能依据使用者的实际需要而应用于较多的场合，进而可以提升产品的竞争力。

综上所述，本发明新颖的立体式平板天线，可依据实际需要而改变辐射场型，同时具有高功率增益、低功率损耗且能够降低接收噪音的功效，而可大幅提升通讯品质。其不论在天线结构或功能上皆有较大改进，在技术上有较大进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的天线具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是显示依据本发明第一较佳实施例的一种立体式平板天线的立体示意图。

图2是显示依据本发明第一较佳实施例的一种立体式平板天线另一立体示意图。

图3是显示依据本发明第二较佳实施例的一种立体式平板天线的立体示意图。

图4是显示依据本发明第二较佳实施例的一种立体式平板天线的另一立体示意图。

图5是显示如图4所示的立体式平板天线的上视示意图。

图6是显示图4所示的立体式平板天线操作在2.4GHz时的E-Plane的辐射场型量测结果的示意图。

1：立体式平板天线 11：反射单元

111：第一反射面 112：第二反射面

113：第三反射面 114：第四反射面

12：第一辐射单元 121：第一辐射部

122：第一电性连接部 221：第一电性连接部的一部分

1222：第一电性连接部的另一部分 13：第二辐射单元

131：第二辐射部 132：第二电性连接部

1321：第二电性连接部的一部分 1322：第二电性连接部的另一部分

14：基板 141：第一表面

142：第二表面 15：第三辐射单元

151：第三辐射部 152：第三电性连接部

16：第四辐射单元 161：第四辐射部

162：第四电性连接部 D1：第一方向

D2：第二方向 D3：第三方向

D4：第四方向 F1：馈入端

G1：接地导体 R1，R2，R3：夹角

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的立体式平板天线其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

以下将参照相关图式，具体说明依本发明较佳实施例的立体式平板天线，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参阅图1所示，是显示依据本发明第一较佳实施例的一种立体式平板天线的立体示意图，本发明第一较佳实施例的立体式平板天线1，包括一反射单元11、一第一辐射单元12以及一第二辐射单元13，其中：

该反射单元11，具有一第一反射面111及一第二反射面112，在本实施例中，反射单元11是呈片状，且第一反射面111是与第二反射面112相对而设。另外，第一反射面111及第二反射面112是可为一曲面或一平面，且其是可为一金属反射面。

该第一辐射单元12，是与反射单元11的第一反射面111相对而设，并具有一第一辐射部121及一第一电性连接部122。其中第一电性连接部122的一端是与第一辐射部121电性连接，而第一辐射部121是与第一反射面111约呈平行设置。

该第二辐射单元13，是与反射单元11的第二反射面112相对而设，并具有一第二辐射部131及一第二电性连接部132。其中第二电性连接部132的一端是与第二辐射部131电性连接，而第二辐射部132是与第二反射面112约呈平行设置。另外，第二电性连接部132的另一端是与第一电性连接部122的另一端电性连接。

本实施例中，第一辐射单元12是藉由第一反射面111在发射讯号时，将其发射功率集中至一第一方向D1；而第二辐射单元13是藉由第二反射面112将其发射功率集中至一第二方向D2，以增加第一辐射单元12及第二辐射单元13的功率增益并降低其功率损耗，且往单一方向集中功率即为指向性天线的一种特征，因此相较于全向性天线其所接收的噪音及杂讯较小。

请参阅图2所示，是显示依据本发明第一较佳实施例的一种立体式平板天线另一立体示意图。此外，本实施例中，反射单元11除了可如以上所述是呈片状之外，亦可如图2所示，利用第一反射面111与第二反射面112呈一夹角R1设置，以因应实际产品的不同而变化设计态样。又，在本实施例中，使用者是可通过第一辐射单元12及第二辐射单元13单独或同时致能来动态地调整立体式平板天线1的辐射场型。

需要注意的是，第一辐射部121及第二辐射部131可依据实际的需求设计成各种不同形状及态样以操作于不同频段，例如2.4GHz、5GHz频段或其他常用的频段。当然，第一辐射部121及第二辐射部131亦可加入适当的设计而操作于双频模式。

请再参阅图1所示，该立体式平板天线1更包括一基板14，其具有一第一表面141，及与第一表面141相对而设的一第二表面142，其中，在第二表面142上是设置有一接地导体G1；而第一辐射单元12、第二辐射单元13及反射单元11是立设于第一表面141，在本实施例中，第一电性连接部122的一部分1221及第二电性连接部132的一部分1321是分别与基板14的第一表面141呈一夹角R2，R3设置，且第一电性连接部122的另一部分1222及第二电性连接部132的另一部分1322是设置于基板14上。本实施例中，基板14的材质是可为丙烯酸树脂(Bismaleimide-triazine resin，BTresin)或玻璃纤维强化环氧树脂(Fiberglass reinforced epoxy resin，FR4)制成的印刷电路板，亦可为以聚酰亚胺(Polyimide)制成的可挠性薄片基板(Flexible film substrate)，甚至可整合于电路板的一部份，以减少所占据的空间。

以下，请参阅图3所示，是显示依据本发明第二较佳实施例的一种立体式平板天线的立体示意图，其与上述实施例不同的是，依据本发明第二较佳实施例的立体式平板天线1更包括一第三辐射单元15，且反射单元11是呈柱状或中空柱状，其更包括一第三反射面113，其中，第三反射面113是与第一反射面111及第二反射面112形成一三角柱状。第三辐射单元15是与第三反射面113约呈平行且相对而设，并具有一第三辐射部151及一第三电性连接部152，其中，第三电性连接部152的一端是与第三辐射部151电性连接，而第三电性连接部152的另一端是与馈入端电性连接，而在本实施例中，第三电性连接部152的一部分是与基板14的第一表面141呈一夹角设置，且第三电性连接部152的另一部分是设置于基板14的第一表面141上。

请同时参阅图4及图5所示，图4是显示依据本发明第二较佳实施例的一种立体式平板天线的另一立体示意图，图5是显示如图4所示的立体式平板天线的上视示意图。该立体式平板天线1更可包括一第四辐射单元16，且反射单元11亦相对地更可包括一第四反射面114，在本实施例中，第三反射面113及第四反射面114亦可与第一反射面111及第二反射面相同是为曲面或平面，且亦可为金属反射面，而第一反射面111、第二反射面112、第三反射面113及第四反射面114是可形成一多边形柱状。

第四辐射单元16是与第四反射面114约呈平行且相对而设，并具有一第四辐射部161及一第四电性连接部162，其中，第四电性连接部162的一端是与第四辐射部161电性连接，而第四电性连接部162的另一端是与馈入端F1电性连接(如图5所示)，而在本实施例中，第四电性连接部162的一部分是与基板14的第一表面141呈一夹角设置，且第四电性连接部162的另一部分是设置于基板14的第一表面141上，此时，第三辐射单元15是藉由第三反射面113在发射讯号时，将其发射功率集中至一第三方向D3，且第四辐射单元16是藉由第四反射面114在发射讯号时，将其发射功率集中至一第四方向D4。因此，可利用第三辐射单元15及第四辐射单元16来增加发射讯号的角度，以弥补第一辐射单元12及第二辐射单元13发射讯号的死角，并增加辐射场型的变化。当然，立体式平板天线1更可以再增加辐射单元及相对应的反射面以达到更多辐射场型的变化。

请参阅图6所示，是显示如图4及图5所示的立体式平板天线1操作于2.4GHz时，所得到的E-Plane(垂直平面)辐射场型图的量测结果，在此量测结果中能够观察到，本发明立体式平板天线1可以分别由第一辐射单元12、第二辐射单元13、第三辐射单元15及第四辐射单元16藉由第一反射面111、第二反射面112、第三反射面113及第四反射面114在发射讯号时，将其发射功率分别集中至第一方向D1、第二方向D2、第三方向D3及第四方向D4，以增加功率增益，另外，亦可选择性地利用第一辐射单元12、第二辐射单元13、第三辐射单元15及第四辐射单元16发射讯号避开所处环境中的屏障，换句话说，可通过第一辐射单元12、第二辐射单元13、第三辐射单元15及第四辐射单元15单独或同时致能来动态地调整辐射场型。

综上所述，依据本发明的立体式平板天线是通过反射单元使单一辐射单元将其发射功率集中于一特定方向，而可以增加功率增益并降低功率损耗，且往单一方向集中功率即为指向性天线的一种特征，因此相较于全向性天线，其所接收的噪音及杂讯较小；另外，藉由选择性地致能单一辐射单元或所有的辐射单元，以改变立体式平板天线的辐射场型，当辐射单元及反射面越多时，辐射场型即具有越多排列组合，使得立体式平板天线能依据使用者的实际需要而应用于较多的场合，进而可以提升产品的竞争力。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种立体式平板天线，其特征在于其包括：

一反射单元，具有一第一反射面及一第二反射面；

一第一辐射单元，是与该反射单元的该第一反射面相对而设，该第一辐射单元是平板状，并具有一第一辐射部及一第一电性连接部，该第一辐射部是与该第一反射面约呈平行设置，该第一电性连接部的一端是与该第一辐射部电性连接；以及

一第二辐射单元，是与该反射单元的该第二反射面相对而设，该第二辐射单元是平板状，并具有一第二辐射部及一第二电性连接部，该第二辐射部是与该第二反射面约呈平行设置，该第二电性连接部的一端是与该第二辐射部电性连接，而该第二电性连接部的另一端是与该第一电性连接部的另一端电性连接。

2.根据权利要求1所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的第二电性连接部的另一端是与该第一电性连接部的另一端电性连接于一馈入端。

3.根据权利要求1所述的立体式平板天线，其特征在于其更包括一基板，其具有一第一表面，及与该第一表面相对而设的一第二表面，该第一辐射单元、该第二辐射单元及该反射单元是立设于该第一表面。

4.根据权利要求3所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的基板是为一印刷电路板。

5.根据权利要求3所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的第一电性连接部的一部分是与该基板的该第一表面呈一夹角设置，或该第二电性连接部的一部分是与该基板的该第一表面呈一夹角设置。

6.根据权利要求3所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的基板的该第二表面是设置有一接地导体。

7.根据权利要求1所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的反射单元是呈一柱状。

8.根据权利要求7所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的反射单元是呈一中空柱状或一多边形柱状。

9.根据权利要求1所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的反射单元的该第一反射面及该第二反射面是分别为一金属反射面。

10.根据权利要求1所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的反射单元的该第一反射面及该第二反射面是呈一夹角设置。

11.根据权利要求1所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的反射单元更包括一第三反射面。

12.根据权利要求11所述的立体式平板天线，其特征在于其更包括一第三辐射单元，其是与该反射单元的该第三反射面相对而设，该第三辐射单元是平板状，并具有一第三辐射部及一第三电性连接部，该第三辐射部是与该第三反射面约呈平行设置，该第三电性连接部的一端是与该第三辐射部电性连接，而该第三电性连接部的另一端及该第二电性连接部的另一端是与该第一电性连接部的另一端电性连接。

13.根据权利要求12所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的第三电性连接部的另一端及该第二电性连接部的另一端是与该第一电性连接部的另一端电性连接于一馈入端。

14.根据权利要求12所述的立体式平板天线，其特征在于其更包括一基板，其具有一第一表面，及与该第一表面相对而设的一第二表面，该第一辐射单元、该第二辐射单元、该第三辐射单元及该反射单元是立设于该第一表面。

15.根据权利要求14所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的第三电性连接部的一部分是与该基板的该第一表面呈一夹角设置。

16.根据权利要求12所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的反射单元更包括一第四反射面。

17.根据权利要求16所述的立体式平板天线，其特征在于其更包括一第四辐射单元，其与该反射单元的该第四反射面相对而设，该第四辐射单元是平板状，并具有一第四辐射部及一第四电性连接部，该第四辐射部是与该第四反射面约呈平行设置，该第四电性连接部的一端是与该第四辐射部电性连接，而该第四电性连接部的另一端、该第三电性连接部的另一端及该第二电性连接部的另一端是与该第一电性连接部的另一端电性连接。

18.根据权利要求17所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的第四电性连接部的另一端、该第三电性连接部的另一端及该第二电性连接部的另一端是与该第一电性连接部的另一端电性连接于一馈入端。

19.根据权利要求18所述的立体式平板天线，其特征在于其更包括一基板，其具有一第一表面，及与该第一表面相对而设的一第二表面，该第一辐射单元、该第二辐射单元、该第三辐射单元、该第四辐射单元及该反射单元是立设于该第一表面。

20.根据权利要求19所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的第四电性连接部的一部分是与该基板的该第一表面呈一夹角设置。

21.根据权利要求16所述的立体式平板天线，其特征在于其中所述的反射单元的该第三反射面或该第四反射面是为一金属反射面。