CN101071903A - 超宽频平面天线 - Google Patents

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Abstract

一种超宽频平面天线，其包含一绝缘基板、一设于该绝缘基板一表面上的传输线、一连接该传输线一端的辐射元件及一接地面。该辐射元件具有连接该传输线的第一端，该辐射元件两侧具有靠近该传输线处的两斜边，该两斜边由远离该第一端处向该第一端方向呈数段弯曲地向内延伸使该两斜边间宽度渐缩，并最终交会于该第一端处。藉此，可增加天线的操作频宽，使可涵盖多种无线传输系统的无线操作频段。

Description

超宽频平面天线
【技术领域】
本发明是有关于一种天线，特别是指一种可增加频宽的超宽频平面天线。
【背景技术】
目前一般的无线超宽频天线其操作频宽是落于3.1GHz～10.6GHz。举例来说，于2005年5月5日获准之美国第6,914,573号专利，其中例如图1的超宽频天线100。其部分频带的电压驻波比值大于3而无法完全涵盖超宽频的频宽(见图2)。换句话说，传统的超宽频天线100，亦无法涵盖例如蓝芽(Bluetooth)及802.112的操作频带(约2.4 GHz)。因此，如何解决上述问题，进而发展出能涵盖不同规格之无线传输讯号其操作频段的天线结构，以适用于通讯产品中，一直是业者、学界不断努力的目标。
【发明内容】
因此，本发明的目的，即在提供一种能涵盖操作于各式无线传输系统其无线操作频段频宽的超宽频平面天线。
于是，本发明提供一种超宽频平面天线，一种超宽频平面天线，其特征在于：包含：
一绝缘基板，具有一第一表面及相反于该第一表面的一第二表面；
一传输线，设于该第一表面上，用以馈入传输讯号；
一辐射元件，设于该第一表面上，具有连接该传输线以接收馈入的传输讯号的一第一端，该辐射元件两侧具有靠近该传输线处的两斜边，该两斜边由远离该第一端处向该第一端方向呈数段弯曲地向内延伸使该两斜边间宽度渐缩，并最终交会于该第一端处；及一接地面，设于该第二表面上。
借由本发明具不连续宽度的传输线21、一下端两侧边成数段弯曲或锯齿状形状的辐射元件22、以及五边形的接地面23。藉以达到阻抗匹配的目的，如此可使天线2的操作频宽涵盖更广。除了超宽频频段(3.1GHz～10.6GHz)外，更可进一步涵盖多种无线传输系统(例如Bluetooth/WiFi，以及UWB)的无线操作频段，较习知的同平面天线的辐射效能佳且应用面更广。
【附图说明】
下面通过最佳实施例及附图对本发明同平面的超宽频平面天线进行详细说明，附图中：
图1是一平面示意图，说明习知的超宽频平面天线；
图2是一实验量测数据图，说明习知一超宽频平面天线的电压驻波比值；
图3是一平面示意图，说明本发明超宽频平面天线的一较佳实施例；
图4是一模拟实验数据图，说明该较佳实施例的电压驻波比值；
图5是一辐射场形图，说明第一较佳实施例的天线操作于2.4GHz时，在H平面的辐射场形模拟结果；
图6是一辐射场形图，说明第一较佳实施例的天线操作于3.1GHz时，在H平面的辐射场形模拟结果；及
图7是一辐射场形图，说明第一较佳实施例的天线操作于5 GHz时，在H平面的辐射场形模拟结果。
【具体实施方式】
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。
参阅图3，本发明同平面的超宽频平面天线其较佳实施例，以下简称天线2，包括一绝缘基板20、一传输线21、一辐射元件22(radiation element)及一接地面23。
该绝缘基板20例如为由Rogers Corp所提供的RO4003C基板，或是FR4的印刷电路板中的绝缘基板。绝缘基板2具有一第一表面200及一与该第一表面200相反的第二表面201，其中该第一表面200及该第二表面201具有一第一边202、一相反于该第一边202的平行第二边203，及位于该第一边202及该第二边203间的一参考点O(此参考点O是用来便于描述各组件间的相对位置关系，在实际布局时并不会出现)。
该传输线21、辐射元件22、及接地面23皆例如可为一金属铜箔面，其是以习知的光罩及蚀刻技术蚀刻绝缘基板20对应第一表面200及第二表面201上的铜箔形成。
传输线21在本较佳实施例是为一金属微带线，其具有一馈入端实质切齐该第二边203，该传输线21由该馈入端向该参考点O方向宽度渐缩地延伸直到该参考点O处连接该辐射元件22。在本较佳实施例中，传输线21可分成三不同宽度的线段。分别为位于较靠近第二边203且平均宽度最宽的第一线段210，位于该第一线段210上方且平均宽度较该第一线段210宽度窄的第二线段211，及一位于该第二线段211上方且平均宽度小于该第二线段211的第三线段212，用以达到阻抗匹配的目的。
辐射元件22是设于该第一表面200上，在本较佳实施例中具有一第一部分220及一第二部分221。其中第一部份220具有一矩形区域2200，及于在该矩形区域2200靠近该参考点O一边的两端向第二边203方向延伸形成的两凸角2201。
第二部分221一端(虚线2202标示处，在此虚线2202是用来便于显示第一部份220及第二部分221的区域用，在实际布局时并不会出现)连接该第一部份220，其具有两斜边2210连接该第一部份220的底部虚线2202的两端，并由该第一部份220向该第二边203方向呈锯齿状(或数段弯曲)地向内延伸使该两斜边2210间宽度渐缩，并最终交会于参考点O。
接地面23是设于该第二表面201上，在本较佳实施例是呈五边形的几何形状，其位于该参考点O与该第二边203之间(由该平面示图视之)。该接地面23具有一底边230实质切齐该第二边203，两直立于该底边230的侧边231，及由该两侧边231顶端宽度渐减地延伸最后交会于顶端的两斜边232。
由图4可知，藉由本发明的天线2，当天线2操作于2.1GHz至10.8 GHz之间时，其电压驻波比值(voltage standing waveratio，VSWR)皆在1.964之下，符合业界的规范。另外，图5、图6及图7分别揭示本实施例天线2操作在2.4GHz、3.1GHz以及5 GH z时。在H-平面(即X-Y平面)的辐射场形，其皆可达到全向性的辐射，具有良好的辐射效能。
归纳上述，本发明藉由具不连续宽度的传输线21、一下端两侧边成数段弯曲或锯齿状形状的辐射元件22、以及五边形的接地面23。藉以达到阻抗匹配的目的，如此可使天线2的操作频宽涵盖更广。除了超宽频频段(3.1GHz～10.6GHz)外，更可进一步涵盖多种无线传输系统(例如B luetooth/WiFi，以及UWB)的无线操作频段，较习知的同平面天线的辐射效能佳且应用面更广。

Claims (8)

1、一种超宽频平面天线，其特征在于：包含：
一绝缘基板，具有一第一表面及相反于该第一表面的一第二表面；
一传输线，设于该第一表面上，用以馈入传输讯号；
一辐射元件，设于该第一表面上，具有连接该传输线以接收馈入的传输讯号的一第一端，该辐射元件两侧具有靠近该传输线处的两斜边，该两斜边由远离该第一端处向该第一端方向呈数段弯曲地向内延伸使该两斜边间宽度渐缩，并最终交会于该第一端处；及
一接地面，设于该第二表面上。
2.如权利要求1所述的超宽频平面天线，其特征在于：
该第一表面及该第二表面具有一第一边、一平行于该第一边的相对第二边，及位于该第一边及该第二边间的一参考点，其中该辐射元件的第一端位于该参考点上
3.如权利要求2所述的超宽频平面天线，其特征在于：
该传输线具有一馈入端实质切齐该第二边，由该馈入端向该参考点方向宽度渐缩地延伸直到该参考点处连接该辐射元件。
4.如权利要求2所述的超宽频平面天线，其特征在于：该传输线具有：
一较靠近第二边且平均宽度最宽的第一线段；
一位于该第一线段上方且平均宽度较该第一线段宽度窄的第二线段；及
一位于该第二线段上方且平均宽度较该第二线段宽度窄的第三线段。
5.如权利要求2所述的超宽频平面天线，其特征在于：该辐射元件具有：
一第一部分，具有一矩形区域，及于在该矩形区域靠近该参考点一侧边的两端向第二边方向延伸形成的两凸角；及
一第二部分，一端连接该第一部份，其中该两斜边是连接该第一部份的底部两端，且该两斜边是由该第一部份向该第二边方向呈锯齿状地向内延伸使该两斜边间宽度渐缩，并最终交会于该参考点。
6.如权利要求2所述的超宽频平面天线，其特征在于：该接地面是呈五边形的金属铜铂面。
7.如权利要求6所述的超宽频平面天线，其特征在于：该接地面是设于该参考点与该第二边之间。
8.如权利要求7所述的超宽频平面天线，其特征在于：该接地面具有一底边实质切齐该第二边，两直立于该底边的侧边，及由该两侧边顶端宽度渐减地延伸最后交会于顶端的两斜边。
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