CN101202376B

CN101202376B - 立体式多频天线

Info

Publication number: CN101202376B
Application number: CN2006101669988A
Authority: CN
Inventors: 魏乘彬
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Current assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2026-12-13
Also published as: CN101202376A

Abstract

一种立体式的多频天线，包括有一馈入组件；一第一开口状辐射体，耦接于该馈入组件，该第一开口状辐射体形成一朝向该馈入组件的第一开口；一第二开口状辐射体，耦接于该馈入组件，该第二开口状辐射体形成一朝向该第一开口的第二开口；一接地组件，耦接于一地端；以及一连接组件，耦接于该馈入组件与该接地组件之间。

Description

立体式多频天线

技术领域

本发明关于一种多频天线，特别是一种用于无线局域网络的立体式多频天线。

背景技术

天线用来发射或接收无线电波，以传递或交换无线电信号。一般具无线网络(Wireless Local Area Network；WLAN)通信功能的电子产品，如笔记本计算机，通常通过内建的天线来存取无线网络。随着无线通信技术的演进，不同无线通信系统的操作频率可能不同，如电机电子工程师协会(Institute ofElectrical and Electronics Engineers；IEEE)所订定的无线局域网络标准IEEE802.11a的载波中心频率约为5GHz，而IEEE 802.11b的载波中心频率则约为2.4GHz。因此，为了让使用者能更方便地存取不同的无线通信网路，理想的天线应能以单一天线涵盖不同无线通信网路所需的频带。另外，尺寸设计上应尽可能地减小，以配合可携式无线通信器材体积缩小的趋势，将天线整合入笔记本计算机中。

在传统技术中，如中国台湾专利公开号00563274(对应于美国专利公开号2004/066334)，公开一种平面倒F式的多频天线(Multi-frequency PlanarInverted-F Antenna)，用以实现内建多频式天线。请参考图1，图1为传统平面倒F式的多频天线10的示意图。多频天线10包括一连接组件12、一平面辐射组件14及一平面接地组件16。连接组件12的形状类似于“ㄣ”，其上一端点20耦接于一馈入线18，用以将信号馈入至平面辐射组件14。平面辐射组件14与平面接地组件16可激发电磁波震荡，平面辐射组件14中一金属片P1辐射较高频电磁波，而一金属片P2则辐射较低频电磁波。

如本领域具通常知识者所熟知，天线的辐射体路径需大于或约等于欲传输或接收的无线电波波长的四分之一。在此情形下，平面辐射组件14会占用一定尺寸的平面面积，造成传统平面式的多频天线10所占用的面积无法有效缩减，难以适应占用空间小型化的要求。

发明内容

因此，本发明提供一种立体式多频天线。

本发明公开一种立体式的多频天线，包括有一馈入组件；一第一开口状辐射体，耦接于该馈入组件，该第一开口状辐射体形成一朝向该馈入组件的第一开口；一第二开口状辐射体，耦接于该馈入组件，该第二开口状辐射体形成一朝向该第一开口的第二开口；一接地组件，耦接于一地端；以及一连接组件，耦接于该馈入组件与该接地组件之间。

附图说明

图1为传统平面式的多频天线的示意图。

图2为本发明立体式的多频天线的示意图。

图3为本发明立体式的多频天线的示意图。

图4为本发明立体式的多频天线的电压驻波比的波形图。

图5为图1传统平面式的多频天线的电压驻波比的波形图。

图6为本发明立体式的多频天线的辐射效能。

图7为图1传统平面式的多频天线的辐射效能。

图8为本发明立体式的多频天线的水平面的平均增益。

图9为图1传统平面式的多频天线的水平面的平均增益。

图10为本发明立体式的多频天线的低频辐射能量分布图。

图11为本发明立体式的多频天线的高频辐射能量分布图。

图12为图1传统平面式的多频天线的低频辐射能量分布图。

图13为图1传统平面式的多频天线的高频辐射能量分布图。

图14至图17为本发明实施例立体式的多频天线的示意图。

图18为本发明第一开口辐射体及第二开口辐射体的变化结构的上视平面图。

图19为本发明第一开口辐射体及第二开口辐射体的变化结构的上视平面图。

图20为本发明一实施例的立体式的多频天线的示意图。

主要组件符号说明

10 平面式多频天线 12 内部连接组件

14 平面辐射组件 16 平面接地组件

20 立体式多频天线 22 馈入组件

24 第一开口状辐射体 26 第二开口状辐射体

28 接地组件 242 第一开口

262 第二开 282、20 馈入点

284、18 馈入线 29 连接组件

30 导体贴布 VSWR 电压驻波比

P1、P2、M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7 金属片

具体实施方式

请参考图2及图3，图2及图3为本发明立体式的多频天线20的示意图。多频天线20包括有一馈入组件22、一第一开口状辐射体24、一第二开口状辐射体26、一接地组件28及一连接组件29。馈入组件22可为一蝶形领结(Bow Tie)结构。第一开口状辐射体24耦接于馈入组件22，并形成一朝向馈入组件22的第一开口242。第二开口状辐射体26耦接于馈入组件22，并形成一朝向第一开口242的第二开262。接地组件28通过一馈入线284耦接于与馈入组件22的一馈入点282，用以将信号馈入至第一开口状辐射体24及第二开口状辐射体26。本发明实施例另可包括一导体贴布30，平贴于接地组件28的底部。

在图2中，第一开口状辐射体24可由弯折一长条金属片或接合多片金属片而形成，其可视为金属片M1、M2及M3的组合。金属片M1与M2、金属片M2与M3各形成90度夹角，即金属片M2与金属片M1垂直，且金属片M3与金属片M1平行。同样地，第二开口状辐射体26亦可视为金属片M4、M5及M6的组合。M4与M5、M5与M6各形成90度夹角，使金属片M5与金属片M4垂直，且金属片M6与金属片M4平行。因此，由图2可知，第一开口242与第二开262面对面地朝向对方。当多频天线20同时运用于无线局域网络标准IEEE 802.11a及IEEE 802.11b时，第一开口状辐射体24用以传输符合IEEE 802.11b(载波中心频率约为2.4GHz)的规范的信号，而第二开口状辐射体26则用以传输符合IEEE 802.11a(载波中心频率约为5GHz)的规范的信号。

图4至图13为本发明立体式的多频天线20与传统平面式的多频天线10的四种实验结果比较图表。在这些实验中，多频天线20的第一开口状辐射体24的金属片M1～M3的长度分别大致为16mm、2.5mm及10mm，第二开口状辐射体24的金属片M4～M6的长度分别大致为4mm、2.5mm及5mm，而金属片M1～M6的宽度约为2mm。请参考图4及图5分别为本发明立体式的多频天线20与传统平面式的多频天线10的电压驻波比(VoltageStanding Wave Ratio；VSWR)的波形图。由图4及图5可知，在2.4GHz频带，且电压驻波比为2∶1的条件下，多频天线20的低频频宽约为380MHz，而多频天线10的低频频宽约为250MHz；在5GHz频带，且电压驻波比为2.5∶1的条件下，多频天线20的高频频宽约为1500MHz，而多频天线10的高频频宽约为1160MHz。明显地，不论是2.4GHz频带或5GHz频带，本发明多频天线20的频宽均大于传统平面式的多频天线10的频宽。

请参考图6及图7分别为本发明立体式的多频天线20与传统平面式的多频天线10的辐射效能(Efficiency)比较。在低频带2.4GHz～2.5GHz之间，多频天线20的辐射效能约为51％～55％，而多频天线10的辐射效能约为40％～44％；在高频带4.9GHz～5.875GHz之间，多频天线20的辐射效能约为44％～50％，而多频天线10的辐射效能约为40％～49％。因此，本发明多频天线20比传统平面式的多频天线10表现出较优异的辐射效能。

请参考图8及图9分别为本发明立体式的多频天线20与传统平面式的多频天线10的水平面(或θ＝90°)的平均增益(Average Gain)测量结果。由此两列表可知，在相同的频率下，多频天线20的平均增益大约比多频天线10高出约1～2dB。接着，请参考图10至图13，图10及图11分别为本发明多频天线20的低频及高频的辐射能量分布图，而图12及图13分别为传统平面式的多频天线10的低频及高频的辐射能量分布图。在图10至图13中，X轴表示经度范围Φ＝0°～360°，Y轴表示纬度范围θ＝0°～180°(θ＝90°表示水平面)，而颜色的深浅则代表能量的强弱。因此，由图可知，不论在频率2.4GHz或5GHz附近，本发明多频天线20在水平面上的能量比传统平面式的多频天线10来得较强，故能提升通信产品的信号传输效能。

特别注意的是，图2中第一开口辐射体24与第二开口辐射体26仅为本发明的实施例，本领域具通常知识者当可作适当的变化，只要第一开口242与第二开口262朝向对方或平行错开即可。举例来说，请参考图14至图17，图14至图17为本发明中第一开口辐射体24的变化结构的示意图。在图14中，第一开口状辐射体24的金属片M1与M2、金属片M2与M3各形成一180度夹角，使金属片M2与金属片M1平行，且金属片M3与金属片M1平行。在图15中，第一开口状辐射体24的金属片M1与M2、金属片M2与M3各形成90及180度夹角，使金属片M2与金属片M1垂直，且金属片M3与金属片M1平行。在图16中，第一开口状辐射体24的金属片M1与M2、金属片M2与M3各形成180及90度夹角，使金属片M2与金属片M1平行，且金属片M3与金属片M1垂直。在图17中，第一开口状辐射体24还包括金属片M7，耦接于金属片M3，使金属片M3与M7形成一倒“ㄇ”状。特别注意的是，以上的实施利亦适用于第二开口辐射体26。

请参考图18及图19，图18及图19为本发明第一开口辐射体24及第二开口辐射体26的变化结构的上视平面图。在视金属片M1及M4形成一边界的情形下，在图18中，第一开口状辐射体24的金属片M2、M3以及第二开口状辐射体26的金属片M5、M6皆于该边界同一侧形成缺口。以第一开口状辐射体24来说，金属片M2与M3形成135度的夹角，金属片M2与M1形成45度的夹角，使金属片M3与金属片M1平行；相对地，以第二开口状辐射体26来说，金属片M5与M6形成45度的夹角，金属片M5与M4形成135度的夹角，使金属片M6与金属片M4平行。在图19中，不同于图18，金属片M2、M3以及金属片M5、M6在该边界的两侧形成缺口。图19的第一开口状辐射体24与图18相同，但图19的第二开口状辐射体26则由金属片M5与M6形成135度的夹角，金属片M5与M4形成45度的夹角。由图19可知，本发明第一开口状辐射体24及第二开口状辐射体26的缺口可相互错开，或平行相对。

请参考图20，图20为本发明一实施例的立体式的多频天线200的示意图。多频天线200与图2的多频天线20类似，因此相同组件以相同符号表示。不同之处在于，多频天线200的第一开口状辐射体24采用图14的架构，使得第一开口242位于金属片M1上方，而第二开口262位于金属片M4的一侧。由图20可知，多频天线200的第一开口242与第二开口262平行相对且位于不用平面上。因此，本发明立体式的多频天线的两辐射体的开口不仅限于面对面朝向对方，亦可平行相对，故本领域具通常知识者当可视其需要作适当的变化。

综上所述，本发明多频天线采用立体式架构，使得辐射体及接地组件可达到缩小天线尺寸的目的，以符合缩小机构空间的需求。另外，本发明立体式的多频天线结构简单、外型轻巧、制作容易、且适用于无线局域网络标准IEEE 802.11a及IEEE 802.11b等无线局域网络标准，因此本发明天线具高度产业应用价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明所做的均等变化与修饰，均应属本发明的涵盖范围。

Claims

1. 一种立体式的多频天线，包括：

一馈入组件；

一第一开口状辐射体，耦接于该馈入组件，该第一开口状辐射体形成一朝向该馈入组件的第一开口；

一第二开口状辐射体，耦接于该馈入组件，该第二开口状辐射体形成一朝向该第一开口的第二开口；

一接地组件，耦接于一地端；以及

一连接组件，耦接于该馈入组件与该接地组件之间。

2. 根据权利要求1所述的多频天线，其中该第一开口状辐射体是经由弯折一长条金属片而形成。

3. 根据权利要求1所述的多频天线，其中该第一开口状辐射体包括有：

一第一金属片，耦接于该馈入组件，形成在一第一平面上；

一第二金属片，耦接于该第一金属片，形成在一第二平面上；以及

一第三金属片，耦接于该第二金属片，形成在一第三平面上。

4. 根据权利要求3所述的多频天线，其中该第二平面与该第一平面垂直，且该第三平面与该第一平面平行。

5. 根据权利要求3所述的多频天线，其中该第二平面与该第一平面平行，且该第三平面与该第一平面平行。

6. 根据权利要求3所述的多频天线，其中该第二平面与该第一平面垂直，且该第三平面与该第一平面垂直。

7. 根据权利要求3所述的多频天线，其中该第二平面与该第一平面平行，且该第三平面与该第一平面垂直。

8. 根据权利要求3所述的多频天线，其中该第三平面与该第一平面平行。

9. 根据权利要求3所述的多频天线，其中该第三平面与该第一平面垂直。

10. 根据权利要求3所述的多频天线，其还包括一第四金属片，耦接于该第三金属片。

11. 根据权利要求3所述的多频天线，其中该第一金属片、该第二金属片及该第三金属片以同一金属片形成。

12. 根据权利要求1所述的多频天线，其中该第二开口状辐射体包括有：

一第一金属片，耦接于该馈入组件，形成在一第一平面上；

13. 根据权利要求12所述的多频天线，其中该第二平面与该第一平面垂直，且该第三平面与该第一平面平行。

14. 根据权利要求12所述的多频天线，其中该第二平面与该第一平面平行，且该第三平面与该第一平面平行。

15. 根据权利要求12所述的多频天线，其中该第二平面与该第一平面垂直，且该第三平面与该第一平面垂直。

16. 根据权利要求12所述的多频天线，其中该第二平面与该第一平面平行，且该第三平面与该第一平面垂直。

17. 根据权利要求12所述的多频天线，其中该第三平面与该第一平面平行。

18. 根据权利要求12所述的多频天线，其中该第三平面与该第一平面垂直。

19. 根据权利要求12所述的多频天线，其还包括一第四金属片，耦接于该第三金属片。

20. 根据权利要求12所述的多频天线，其中该第一金属片、该第二金属片及该第三金属片以同一金属片形成。

21. 根据权利要求1所述的多频天线，其中该第一开口状辐射体用来传输符合电机电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers；IEEE)所订定的无线局域网络规范IEEE802.11b的信号。

22. 根据权利要求1所述的多频天线，其中该第二开口状辐射体是用来传输符合电机电子工程师协会所订定的无线局域网络规范IEEE802.11a的信号。

23. 根据权利要求1所述的多频天线，其中该馈入组件为一蝶形领结(Bow Tie)结构。

24. 根据权利要求1所述的多频天线，其还包括一馈入线，耦接于该接地组件与该馈入组件之间。

25. 根据权利要求1所述的多频天线，其还包括一导体贴布，耦接于该接地组件。