CN101373859B - 超宽频天线 - Google Patents

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Abstract

一种超宽频天线，包括基板、第一导体臂、第二导体臂及第三导体臂，并与接地面电连接。此基板具有第一表面及相反于第一表面的第二表面，第一及第二导体臂彼此相间隔地设于第二表面，并分别包括馈入点及接地点，第三导体臂则设于第一表面，并电连接第二导体臂及接地面。借由将第三导体臂部分重叠于第一导体臂，使第一及第三导体臂间产生电容式耦合效应，增加电容式天线阻抗，而产生宽频的效果。

Description

超宽频天线
技术领域
本发明是关于一种天线，特别是指一种可应用于无线区域网路及无线个人网路的超宽频天线。
背景技术
目前市面上的笔记本电脑大多内建有应用于无线通信的软硬件设备，以便使用者与其他电子装置进行通信。其中，应用于无线区域网路(WLAN)及无线个人网路(WPAN)的笔记本电脑内置天线，目前是采用三维立体式结构设计的单极天线或平面倒F型天线(PIFA)，部分设计会加上寄生耦合元件，以在空间上交叠产生较强的耦合量，而达到宽频的效果。然而，三维立体式的天线结构较为复杂，需耗费较高的制作成本，组装不易且稳定性较差，且产线组装不良时会造成频率偏差而导致天线无法发挥应有功效。
发明内容
因此，本发明的目的，在于提供一种结构简单且易于组装的超宽频天线。
于是，本发明的超宽频天线，包括基板、第一导体臂、第二导体臂及第三导体臂，并与接地面电连接。此基板具有第一表面及相反于第一表面的第二表面。第一导体臂设于第二表面，并包括馈入点。第二导体臂与第一导体臂相间隔地设于第二表面，并包括接地点。第三导体臂设于第一表面，部分与第一导体臂重叠，并电连接第二导体臂及接地面。
附图说明
图1是一立体图，说明本发明超宽频天线的优选实施例；
图2是该优选实施例的一侧视图，显示该优选实施例在一第一表面的构造；
图3是该优选实施例的一侧视图，显示该优选实施例在一第二表面的构造；
图4是一立体示意图，说明该优选实施例设置于一笔记本电脑的位置；
图5是一示意图，说明该优选实施例在频率2GHz～6GHz的电压驻波比测量结果；
图6是该优选实施例在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面在频率2440MHz时的辐射场型测量结果；
图7是该优选实施例在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面在频率4224MHz时的辐射场型测量结果；
图8是该优选实施例在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面在频率2437MHz时的辐射场型测量结果；及
图9是该优选实施例在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面在频率5470MHz时的辐射场型测量结果。
主要元件符号说明
1超宽频天线
11基板
111第一表面
112第二表面
113第一端
114第二端
115定位孔
12第一导体臂
121馈入点
13第二导体臂
131接地点
14第三导体臂
141本体部
142耦合部
15贯孔
16导电铜箔
2笔记本电脑
21接地面
22盖体
23液晶面板
24同轴传输线
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，在以下配合参考附图的一个优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。
参阅图1至图3，本发明的超宽频天线1的优选实施例包括基板11、第一导体臂12、第二导体臂13、第三导体臂14、多个贯孔15及导电铜箔16，且超宽频天线1与接地面21电连接。
参阅图4，超宽频天线1安装于笔记本电脑2的盖体22中，超宽频天线1所连设的接地面21是盖体22内的金属基板，此金属基板供液晶面板23组设。在本实施例中，超宽频天线1安装于液晶面板23上侧边的位置，但是实际上不限于此，也可以安装在其他位置，例如液晶面板23的右侧边或底侧边。
参阅图1至图3，基板11呈长条形，具有第一表面111及相反于第一表面111的第二表面112，基板11的两相反端分别为第一端113及第二端114，且各开设定位孔115，分别供螺丝(未显示于图中)穿设，以将超宽频天线1锁固于笔记本电脑2的盖体22上。
第一导体臂12与第二导体臂13彼此相间隔地设于第二表面112上，第三导体臂14则设于第一表面111上，第三导体臂14包括本体部141及耦合部142，本体部141重叠于第二导体臂13，耦合部142则自本体部141远离第二端114的一侧朝第一端113方向延伸，而部分重叠于第一导体臂12，且耦合部142突出于第二导体臂13的长度为L。
多个贯孔15沿第二导体臂13的长侧边设置，各贯孔15分别垂直贯穿第二导体臂13及第三导体臂14的本体部141，使得第二及第三导体臂13、14相互导通。
导电铜箔16的一端迭设于第三导体臂14的本体部141，其另一端则连设于接地面21，使得第三导体臂14电连接接地面21。
第一及第二导体臂12、13分别包括馈入点121及接地点131，接地点131设于第二导体臂13相反于贯孔15的另一长侧边，并远离第二端114，馈入点121则远离第一端113且邻近接地点131。馈入点121电连接笔记本电脑2的同轴传输线24的信号正端，接地点131则电连接同轴传输线24的信号负端，借此，笔记本电脑2可通过超宽频天线1接收及传送信号。
第一导体臂12为超宽频天线1的辐射面，第二及第三导体臂13、14则为接地面，利用改变第一及第二导体臂12、13的长度可控制模态频率激发位置，而控制接地面与天线辐射元件之间的耦合量，也就是调整第三导体臂14耦合部142的长度L，以控制其与第一导体臂12之间电容式耦合量，可增加电容式天线阻抗，产生超宽频效果。
在本实施例中，基板11厚度为0.4mm，第一、第二及第三导体臂12、13、14均呈长方形，第一导体臂12的长度及宽度分别为15.8mm及5mm，第二导体臂13的长度及宽度分别为15.3mm及5mm，且第一与第二导体臂12、13的间隔长度为1.5mm，第三导体臂14的长度及宽度分别为17.3mm及5mm，其中第三导体臂14耦合部142的长度L为2mm，且第一及第三导体臂12、13的重叠面积为2.5mm2。
参阅图5，其为本优选实施例的电压驻波比(VSWR)的测量结果，在频率2GHz～6GHz间，电压驻波比均小于2.5。参阅表一及表二，分别是超宽频天线1应用于无线个人网路及无线区域网路所属频段的测量结果，在不同工作频率时，超宽频天线1的总辐射功率(Total Radiation Power)均大于-3dBm，且效能(Efficiency)均大于50％，具有高增益及效率佳的特点。
表一
  频率(MHz)  总辐射功率(dBm)   效能(％)
  2402  1.48   71.08
  2440  0.96   80.15
  2480  1.05   78.60
  3168  1.24   75.09
  3432  1.43   71.91
  3696  1.29   74.28
  3960  0.80   83.19
  4224  1.36   73.13
  4488  2.49   56.34
  4752  1.88   64.80
表二
  频率(MHz)  总辐射功率(dBm)   效能(％)
  2412  0.97   80.07
  2437  0.74   84.26
  2462  0.50   89.19
  4900  2.71   53.54
  5150  1.63   68.73
  5350  1.46   71.44
  5470  1.07   78.08
  5725  1.49   70.93
  5875  1.64   68.61
参阅图6～9，是本优选实施例在X-Y平面、X-Z平面及Y-Z平面在频率2440MHz、4224MHz、2437MHz及5470MHz时的辐射场型(Radiation Pattern)测量结果。
由测量结果可知，超宽频天线1应用于笔记本电脑2时，其频宽确实可满足Bluetooth(2.4～2.5GHz)、UWB Band I(3.1～4.8GHz)、WLAN802.11b/g(2.4～2.5GHz)及WLAN 802.11a(4.9～5.9GHz)的频带需求，所以笔记本电脑2的超宽频天线1均可应用于无线区域网路或无线个人网路。
由于超宽频天线1是采二维平面式天线设计，其结构简单，不仅易于制作，且可稳固地组设于笔记本电脑上。此外，超频宽天线1可同时涵盖无线区域网路及无线个人网路两种操作频段，不仅可大幅降低天线成本，且可增加组装误差所造成的频率偏移容忍度。
综上所述，借由将第三导体臂部分重叠于第一导体臂，使第一及第三导体臂间产生电容式耦合效应，增加电容式天线阻抗，而产生宽频的效果，故确实能达成本发明的目的。
以上所述者，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种超宽频天线，与一接地面电连接，包括：
一基板，具有一第一表面及相反于该第一表面的一第二表面；
一第一导体臂，设于该第二表面，并包括一馈入点；
一第二导体臂，与该第一导体臂相间隔地设于该第二表面，并包括一接地点；及
一第三导体臂，设于该第一表面，部分与该第一导体臂重叠，并电连接该第二导体臂及该接地面，该第三导体臂包括一本体部及一耦合部，该本体部重叠于该第二导体臂，该耦合部则自该本体部朝该第一导体臂方向延伸，而部分重叠于该第一导体臂，其中该第一导体臂的长度15.8mm、第二导体臂的长度15.3mm及第三导体臂的耦合部长度2mm。
2.根据权利要求1所述的超宽频天线，其中，该超宽频天线还包括一导电铜箔，电连接该接地面及该第三导体臂。
3.根据权利要求1所述的超宽频天线，其中，该超宽频天线还包括多个贯孔，分别贯穿该第二导体臂及该第三导体臂，使得该第二及第三导体臂相互导通。
4.根据权利要求1所述的超宽频天线，其中，该基板开设有多个定位孔，供多个螺丝穿设，以固定该基板。
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CN1617388A (zh) * 2003-11-11 2005-05-18 三美电机株式会社 天线装置

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