CN101771193A

CN101771193A - 偶极天线

Info

Publication number: CN101771193A
Application number: CN200810189292A
Authority: CN
Inventors: 李长荣; 杜健志
Original assignee: Arcadyan Technology Corp
Current assignee: Arcadyan Technology Corp
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2010-07-07

Abstract

本发明涉及一种偶极天线，其包括第一辐射体和第二辐射体。第一辐射体具有第一辐射部和第二辐射部，并且第二辐射部的面积大于第一辐射部的面积。第二辐射体与第一辐射体相对设置。第二辐射体具有第三辐射部和第四辐射部，并且第三辐射部的面积大于第一辐射部的面积，第二辐射部的面积大于第四辐射部的面积，第一辐射部或第三辐射部具有反馈端，第二辐射部或第四辐射部具有接地端，其中第一辐射部与第三辐射部电性连接，第二辐射部与第四辐射部电性连接。

Description

偶极天线

技术领域

本发明涉及一种天线，特别涉及一种偶极天线。

背景技术

无线传输的蓬勃发展带来各种不同应用于多频传输的产品与技术，以致于许多新产品具有无线传输的功能，以便满足消费者的需求。如今多功能的产品需要处理来自外围无线设备的各种信号，如蓝牙、WiFi和GPS，随着WLAN和WiMAX的加入，这种复杂度将越来越高。因为他们都需要天线来接收和发射无线信号，但这些信号工作在不同的频段，所以我们需要能够接收多频段信号的天线。

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，还可以更进一步降低产品成本，目前在各种不同应用产品之中，所使用的天线设计方法与制作材料也不尽相同。

现有的偶极天线一般操作于频率约2.3GHz至2.6GHz的频带范围，对于目前无线通信的需求较为不足。

另外，请参照图1所示，现有的一种偶极天线1将两个三角形的第一辐射部121和第二辐射部122设置于一基板11的表面上，再通过反馈端13与接地端14将信号反馈以产生频率共振，使天线得以工作。然而，这种偶极天线1的操作频宽范围较小，无法满足目前市场上多频宽的需求。

承上所述，现有的偶极天线存在着操作频带范围不足的问题。因此，如何制作体积小又能操作于多频段的偶极天线，正是当前的重要课题之一。

发明内容

鉴于上述课题，本发明的目的是提供一种能够尽量缩小体积，并且可操作于双频段或多频段的偶极天线。

为达上述目的，根据本发明的偶极天线包括第一辐射体和第二辐射体。第一辐射体具有第一辐射部和第二辐射部，并且第二辐射部的面积大于第一辐射部的面积。第二辐射体与第一辐射体相对而设，第二辐射体具有第三辐射部和第四辐射部，并且第三辐射部的面积大于第一辐射部的面积，第二辐射部的面积大于第四辐射部的面积。其中第一辐射部与第三辐射部电性连接，并且第一辐射部或第三辐射部具有至少一个反馈端；第二辐射部与第四辐射部电性连接，并且第二辐射部或第四辐射部具有至少一个接地端。

承上所述，根据本发明的偶极天线将不对称的第一辐射体和第二辐射体相对设置，并且第一辐射体具有不对称的第一辐射部和第二辐射部，第一辐射部具有第一顶边，第二辐射部具有第二顶边，第一顶边与第二顶边相邻设置；而第二辐射体具有不对称的第三辐射部和第四辐射部，第三辐射部具有第三顶边，第四辐射部具有第四顶边，第三顶边与第四顶边相邻设置，使其能够操作于双频段，并通过微调尺寸后即可增加偶极天线频段的涵盖范围。

承上所述，根据本发明的偶极天线包括不对称的第一辐射体和第二辐射体，其中第一辐射部的第一顶边向第一底边张开，并且第一辐射部具有第一内角；第二辐射部的第二顶边向第二底边张开，并且第二辐射部具有第二内角；第三辐射部的第三顶边向第三底边张开，并且第三辐射部具有第三内角；第四辐射部的第四顶边向第四底边张开，并且第四辐射部具有第四内角，通过调整第一内角、第二内角、第三内角和第四内角的大小，可以调整偶极天线的操作频率。

承上所述，根据本发明的偶极天线包括不对称的第一辐射体和第二辐射体，其中第一辐射部和第二辐射部的相邻近的第一顶边和第二顶边朝反方向延伸到相对应的第一底边和第二底边的距离分别为第一长度和第二长度；第三辐射部和第四辐射部的相邻近的第三顶边和第四顶边朝反方向延伸到相对应的第三底边和第四底边的距离分别为第三长度和第四长度，通过调整第一长度、第二长度、第三长度和第四长度的大小，也可以调整偶极天线的操作频率。

承上所述，根据本发明的偶极天线包括不对称的第一辐射体和第二辐射体，其中第一辐射部与第四辐射部的形状和大小相同，即第一内角等于第四内角，并且第一长度等于第四长度；第二辐射部与第三辐射部的形状和大小相同，即第二内角等于第三内角，并且第二长度等于第三长度。

承上所述，根据本发明的偶极天线包括不对称的第一辐射体和第二辐射体，其中第一辐射部与第四辐射部操作于第一频率，第二辐射部与第三辐射部操作于第二频率，并且第一频率高于第二频率。

承上所述，根据本发明的偶极天线还包括阻抗匹配部，其邻设于第一辐射体或第二辐射体，与第一辐射体或第二辐射体之间必须具有一间隙，也就是说，不能与第一辐射体或第二辐射体的投影相互重叠。通过调整阻抗匹配部的大小以增加偶极天线的操作频宽，并改善偶极天线的阻抗匹配。

承上所述，根据本发明的偶极天线还包括介电层，其设置于相对应的第一辐射体与第二辐射体之间，其中第一辐射体设置于介电层的一侧，而第二辐射体设置于介电层的另一侧。可通过选择不同的介电层厚度来调整第一辐射体和第二辐射体的间距，并且也可调整偶极天线操作于不同的频宽。

附图说明

图1为示出现有的偶极天线的示意图；

图2为示出根据本发明优选实施例的偶极天线的示意图；

图3A为示出根据本发明优选实施例的偶极天线的分解示意图；

图3B为示出根据本发明优选实施例的偶极天线的示意图；

图3C为示出根据本发明优选实施例的偶极天线的剖面图；

图3D为示出根据本发明优选实施例的偶极天线的另一示意图；

图4为示出根据本发明优选实施例的偶极天线的示意图；

图5A为示出根据本发明优选实施例的偶极天线的第一辐射体的示意图；

图5B为示出根据本发明优选实施例的偶极天线的第二辐射体的示意图；

图6为示出根据本发明优选实施例的偶极天线的电压驻波比图；以及

图7为示出根据本发明优选实施例的偶极天线的另一电压驻波比图。

主要组件符号说明

1、2、3、4：偶极天线

11：基板

121、221：第一辐射部

122、222：第二辐射部

13、23：反馈端

14、24：接地端

211：第一辐射体

212：第二辐射体

223：第三辐射部

224：第四辐射部

25：阻抗匹配部

261：第一介电层

262：第二介电层

27：导电组件

281：第一顶边

282：第二顶边

283：第三顶边

284：第四顶边

291：第一底边

292：第二底边

293：第三底边

294：第四底边

θ1：第一内角

θ2：第二内角

θ3：第三内角

θ4：第四内角

AL：第一长度

BL：第二长度

BGL：第三长度

AGL：第四长度

CL：阻抗匹配部的长度

CW：阻抗匹配部的宽度

G：接地部的长度

具体实施方式

以下将参照附图，说明根据本发明优选实施例的偶极天线。

请参照图2所示，本发明优选实施例的偶极天线2包括第一辐射体211和第二辐射体212。

第一辐射体211具有第一辐射部221和第二辐射部222。其中，第一辐射部221与第二辐射部222为不对称，并且第二辐射部222的面积大于第一辐射部221的面积。

第二辐射体212与第一辐射体211相对而设，其中第二辐射体212具有第三辐射部223和第四辐射部224。其中，第三辐射部223与第四辐射部224为不对称，并且第三辐射部223的面积大于第四辐射部224的面积。

第一辐射部221与第二辐射部222可分别为三角形或梯形，第一辐射部221具有第一顶边281，第二辐射部222具有第二顶边282，并且第一顶边281与第二顶边282相邻设置。第三辐射部223与第四辐射部224可为三角形或梯形，第三辐射部223具有第三顶边283，第四辐射部224具有第四顶边284，并且第三顶边283与第四顶边284相邻设置。第三辐射部223的面积大于第一辐射部221的面积，第二辐射部222的面积大于第四辐射部224的面积。第一辐射部221与第三辐射部223电性连接，并且其中之一具有反馈端23。第二辐射部222与第四辐射部224电性连接，且其中之以具有接地端24。本实施例以第二幅射部222具有接地端24为例。

第一辐射部221和第二辐射部222相邻近的第一顶边281和第二顶边282朝反方向延伸至相对应的第一底边291和第二底边292的距离分别为第一长度AL和第二长度BL；第三辐射部223和第四辐射部224相邻近的第三顶边283和第四顶边284朝反方向延伸至相对应的第三底边293和第四底边294的距离分别为第三长度BGL和第四长度AGL。在本实施例中，第一长度AL等于第四长度AGL，第二长度BL等于第三长度BGL。

第一辐射部221的第一顶边281向第一底边291张开，第一辐射部221具有第一内角θ1；第二辐射部222的第二顶边282向第二底边292张开，第二辐射部222具有第二内角θ2；第三辐射部223的第三顶边283向第三底边293张开，第三辐射部223具有第三内角θ3；第四辐射部224的第四顶边284向第四底边294张开，第四辐射部224具有第四内角θ4。在本实施例中，第一内角θ1的角度与第四内角θ4的角度相等，第二内角θ2的角度与第三内角θ3的角度相等，并且第一内角θ1、第二内角θ2、第三内角θ3与第四内角θ4的角度介于30度至120度之间。

第一辐射部221与第四辐射部224操作于第一频率，第二辐射部222与第三辐射部223操作于第二频率，其中第一频率高于第二频率。

以下，将以两个实施例进一步说明本发明优选实施例的偶极天线。

第一实施例

请参照图3A所示，本发明优选实施例的偶极天线3包括第一介电层261、第一辐射体211、第二辐射体212和阻抗匹配部25。

第一辐射体211设置于第一介电层261的一侧，而第二辐射体212设置于第一介电层261的另一侧。阻抗匹配部25为多边形。在本实施例中，阻抗匹配部25邻设于第二辐射体212，并与第二辐射体212之间具有间隙，另外阻抗匹配部25也可邻设于第一辐射体211，在此，不限定阻抗匹配部25的摆放位置，但不可与第一辐射体211和第二辐射体212的垂直投影相互重叠，阻抗匹配部25与第一辐射体211和第二辐射体212之间必须具有间隙。

请参照图3B所示，其为本实施例中具有第一辐射体211的第一介电层261的示意图，其将第一辐射体211、第一介电层261和第二辐射体212组装在一起。请参照图3C所示，其为沿图3B中A-A线段的剖面图，其中可清楚看到第一辐射部221通过穿孔电性连接第三辐射部223，而第二辐射部222通过穿孔电性连接第四辐射部224。

请参照图3D所示，在本实施例中，为了将信号反馈到偶极天线3，因此还包括导电组件27以电性连接第一辐射部221的反馈端23和第二辐射部222的接地端24。其中，导电组件27可为微带线或为同轴传输线。

第二实施例

请参照图4所示，本发明优选实施例的偶极天线4包括第一介电层261、第二介电层262、第一辐射体211、第二辐射体212以及阻抗匹配部25。

阻抗匹配部25为多边形，其设置于第一介电层261与第二介电层262之间。第一辐射体211设置于第一介电层261的远离阻抗匹配部25的一侧，而第二辐射体212设置于第二介电层262的远离阻抗匹配部25的另一侧。在本实施例中，将第一辐射体211、第二辐射体212以及阻抗匹配部25分层摆放，而其中阻抗匹配部25可以任意摆放，但摆放位置不可以与第一辐射体211和第二辐射体212的垂直投影相互重叠。

请参照图5A与5B所示，在本实施例中，依据偶极天线欲操作的频段不同，可针对第一辐射部221的第一长度AL、第二辐射部222的第二长度BL、第三辐射部223的第三长度BGL与第四辐射部224的第四长度AGL进行必要的设计调整，来达到所需要的频段，调整阻抗匹配部的长度CL以及宽度CW也能增加其共振频宽。

举例说明，针对偶极天线应用在双频段中的2.3GHz～2.76GHz时，各构件的尺寸可设计为：

而针对偶极天线应用在双频段中的3.3GHz～3.8GHz时，各构件的尺寸可设计为：

再举例说明，针对偶极天线应用在多频段中的2.3GHz～2.76GHz时，各构件的尺寸可设计为：

针对偶极天线应用在多频段中的3.3GHz～3.8GHz时，各构件的尺寸可设计为：

而针对偶极天线应用在多频段中的4.9GHz～6GHz时，各构件的尺寸可设计为：

在此类型的偶极天线当中，当用来引发行进波的辐射部宽度越大，则越能轻易地将天线操作于低频段，而用来引发行进波的辐射部宽度越小，则越能轻易地将天线操作于高频段。但为了尺寸上的考虑，若将辐射部的宽度加大则偶极天线的尺寸也会随之变大，因此本发明利用调整阻抗匹配部25的大小来作为阻抗匹配，进而使天线可同时操作于高频段与低频段。

请参照图6所示，其为本实施例的偶极天线应用于双频段时的电压驻波比的测量图；请参照图7所示，其为本实施例的偶极天线应用于多频段时的电压驻波比的测量图。其中，纵轴表示电压驻波比(VSWR)，横轴代表频率(Frequency)。一般可接受的电压驻波比约为2，而在小于2的定义下，上述实施例所述的偶极天线在双频段时，操作于2.3GHz～2.7GHz以及3.3GHz～3.8GHz频段；而在多频段时，操作于2.3GHz～2.7GHz、3.3GHz～3.8GHz以及4.9GHz～6GHz频段。

综上所述，依本发明的偶极天线将不对称的第一辐射体和第二辐射体相对设置，并且第一辐射体中具有不对称的第一辐射部和第二辐射部，而第二辐射体具有不对称的第三辐射部和第四辐射部，使其能够操作于双频段。另外，利用阻抗匹配部来作为阻抗匹配，以增加操作频段而使偶极天线可操作于多频段，也可调整偶极天线频段的涵盖范围，并且能够有效缩小偶极天线的体积。

以上所述仅为举例性，而并非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括于后附的权利要求中。

Claims

1.一种偶极天线，其包括：

一第一辐射体，其具有一第一辐射部和一第二辐射部，所述第一辐射部具有一第一顶边，所述第二辐射部具有一第二顶边，该第一顶边与该第二顶边相邻设置，并且所述第二辐射部的面积大于所述第一辐射部的面积；以及

一第二辐射体，其与所述第一辐射体相对而设，并具有一第三辐射部和一第四辐射部，所述第三辐射部具有一第三顶边，所述第四辐射部具有一第四顶边，该第三顶边与该第四顶边相邻设置，并且所述第三辐射部的面积大于所述第一辐射部的面积，所述第二辐射部的面积大于所述第四辐射部的面积，所述第一辐射部与所述第三辐射部电性连接并且具有至少一个反馈端，所述第二辐射部与该第四辐射部电性连接并且具有至少一个接地端。

2.如权利要求1所述的偶极天线，还包括：

一第一介电层，其中所述第一辐射体设置于该第一介电层的一侧，而所述第二辐射体设置于该第一介电层的另一侧。

3.如权利要求1所述的偶极天线，其中所述第一辐射部、或所述第二辐射部、或所述第三辐射部、或所述第四辐射部呈三角形或梯形。

4.如权利要求1所述的偶极天线，其中所述第一辐射部和所述第二辐射部的相邻近的第一顶边与第二顶边朝反方向延伸至相对应的一第一底边和一第二底边的距离分别为一第一长度和一第二长度，所述第三辐射部和所述第四辐射部的相邻近的第三顶边与第四顶边朝反方向延伸至相对应的一第三底边和一第四底边的距离分别为一第三长度和一第四长度。

5.如权利要求4所述的偶极天线，其中所述第一辐射部的所述第一顶边向所述第一底边张开，并且所述第一辐射部具有一第一内角，所述第二辐射部的所述第二顶边向所述第二底边张开，并且所述第二辐射部具有一第二内角，所述第三辐射部的所述第三顶边向所述第三底边张开，并且所述第三辐射部具有一第三内角，所述第四辐射部的所述第四顶边向所述第四底边张开，并且该第四辐射部具有一第四内角。

6.如权利要求5所述的偶极天线，其中所述第一内角的角度、或所述第二内角的角度、或所述第三内角的角度或所述第四内角的角度介于30度至120度之间。

7.如权利要求1所述的偶极天线，其中所述第一辐射部和所述第四辐射部操作于一第一频率，而所述第二辐射部和所述第三辐射部操作于一第二频率，所述第一频率高于所述第二频率。

8.如权利要求1所述的偶极天线，还包括：

一阻抗匹配部，其邻设于所述第一辐射体或所述第二辐射体，并且与所述第一辐射体或所述第二辐射体之间具有一间隙。

9.如权利要求1所述的偶极天线，还包括：

一第一介电层；

一第二介电层；以及

一阻抗匹配部，其设置于所述第一介电层与所述第二介电层之间。

10.如权利要求9所述的偶极天线，其中所述第一辐射体设置于所述第一介电层远离所述阻抗匹配部的一侧，所述第二辐射体设置于所述第二介电层远离所述阻抗匹配部的另一侧。

11.如权利要求8或9所述的偶极天线，其中所述阻抗匹配部为多边形。

12.如权利要求1所述的偶极天线，还包括：

一导电组件，其分别电性连接所述反馈端和所述接地端。