CN101777700A

CN101777700A - 用于一无线网络的回路天线

Info

Publication number: CN101777700A
Application number: CN200910001879A
Authority: CN
Inventors: 黄筱婷
Original assignee: Ralink Technology Corp Taiwan
Current assignee: Ralink Technology Corp Taiwan
Priority date: 2009-01-14
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2010-07-14

Abstract

为改善垂直方向的效率，本发明提供一种用于一无线网络的回路天线，其包括有一信号馈入端，用来接收一馈入信号；一短路接地端，用来提供接地；一金属条，设置在一第一平面并环绕一中心；一第一金属臂，设置在与该第一平面相交的一第二平面，并耦接在该金属条的一端与该信号馈入端之间；以及一第二金属臂，设置在与该第一平面相交的一第三平面，并耦接在该金属条的另一端与该短路接地端之间。

Description

用于一无线网络的回路天线

技术领域

本发明是一种用于一无线网络的回路天线，特别是一种可改善垂直方向的效率的回路天线。

背景技术

在现代化信息社会中，各种无线通信网络已经成为社会大众交换语音或文字信息、数据、资料、影音文件的最重要途径之一。在传统技术中，电脑系统通常可通过一随插即用接口，如通用串行接口(Universal Serial Bus，USB)，使用一无线网卡来访问无线网络。举例来说，如图1所示，当要使用一USB接口的无线网卡10时，使用者只需将其插入笔记本电脑的一USB端口即可。一般而言，无线网卡10主要由天线及其它处理单元所组成，用以发射或接收无线电波，以传递或交换无线电信号。因此，为了让使用者能更方便地访问无线通信网络，天线的尺寸则应尽量减小，以配合可携式无线通信器材体积缩小的趋势。

平面倒F天线(PIFA，Planar Inverted-F Antenna)是一种常用于无线网卡的单极天线(Monopole Antenna)，顾名思义，其形状类似于经过旋转及翻转后的「F」。平面倒F天线有着制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作等优点；然而，一般平面倒F天线的垂直方向的增益不佳，不适合图2所示的例子。

回路天线(Loop Antenna)是一种在一平面上绕成闭合曲线形状的导电体，通常绕成圆形、方形、三角形等，其原理与偶极天线相似，亦为谐振式天线。请参考图2，图2为传统一回路天线20的示意图。由图2可知，回路天线20设置在x-y平面上的圆形环状导电体，其具有薄型(Low Profile)的特点，使得所需的设置空间较小，因而更适合无线网卡的应用。然而，回路天线20属水平极化(Horizontal Polarization)，亦即，其垂直方向(即图2中z轴)的增益不佳，不适合图2所示的例子，因而限制了应用范围。

简单地说，虽然回路天线有着薄型的特点，但其水平极化的属性限制了无线区域网络上的应用。因此，如何改善上述缺点已成为业界所努力的目标。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种用于一无线网络的回路天线。

本发明公开一种用于一无线网络的回路天线，其包括有一信号馈入端，用来接收一馈入信号；一短路接地端，用来提供接地；一金属条，设置在一第一平面并环绕一中心；一第一金属臂，设置在与该第一平面相交的一第二平面，并耦接在该金属条的一端与该信号馈入端之间；以及一第二金属臂，设置在与该第一平面相交的一第三平面，并耦接在该金属条的另一端与该短路接地端之间。

附图说明

图1为传统技术中一无线网卡使用于一笔记本电脑的示意图。

图2为传统一回路天线的示意图。

图3A为本发明实施例一回路天线的示意图。

图3B为图3A中回路天线的电流路径示意图。

图3C为图3A的回路天线的一变化例的示意图。

图4至图6分别为本发明不同实施例的回路天线的示意图。

图7为本发明实施例一无线网卡的示意图。

图8为图7的无线网卡的返回损失图。

图9A为图7的无线网卡在x-y平面上的水平增益。

图9B为图7的无线网卡在x-y平面上的垂直增益。

图9C为图7的无线网卡在x-y平面上的总增益。

图10为图7的无线网卡的辐射效率示意图。

主要元件符号说明

10 无线网卡

20、30、40、50、60 回路天线

300 信号馈入端

302 短路接地端

304 金属条

306 第一金属臂

308 第二金属臂

70 无线网卡

具体实施方式

请参考图3A，图3A为本发明实施例一回路天线30的示意图。回路天线30用以收发一无线网络的无线信号，其包括有一信号馈入端300、一短路接地端302、一金属条304、一第一金属臂306及一第二金属臂308。信号馈入端300及短路接地端302分别用来接收馈入信号及提供接地，且优选地形成在一印刷电路板(未示出在图3中)上。金属条304设置在x-y平面并环绕一虚拟的中心，且其两端分别通过第一金属臂306及第二金属臂308，与信号馈入端300及短路接地端302连结。其中，第一金属臂306及第二金属臂308均沿z轴延伸，亦即第一金属臂306及第二金属臂308分别设置在与金属条304垂直的平面。

另一方面，金属条304、第一金属臂306及第二金属臂308的总长优选地为λ/2(λ表示馈入信号的波长)，而第一金属臂306及第二金属臂308的长度同为0.05λ。在此情形下，回路天线30的电流路径即如图3B所示。根据电磁理论，高频信号在一导体上传输时，会在距信号馈入端四分之一波长的位置形成一谐振点，即开路。因此，在回路天线30中，由信号馈入端300至金属条304中央(即λ/4的位置)的电流L1会与短路接地端302至金属条304中央的电流L2相抵消(或几乎完全抵消)。换句话说，就图3B而言，水平方向(即x-y平面上)的电流会几乎完全抵消(仍存在小部分x方向的电流)，而由垂直方向的电流主导电场辐射。由于电场辐射方向系与电流方向平行，因此垂直方向的电流会加强垂直方向的增益，使得回路天线30成为垂直极化(Vertical Polarization)。

简单来说，由于金属条304、第一金属臂306及第二金属臂308的总长为λ/2，恰可在中央位置形成开路，而将水平方向的电流互相抵消(或几乎完全抵消)。同时，借由将第一金属臂306及第二金属臂308分别设置在与金属条304垂直的平面，可使回路天线30仅存垂直方向的电流，因而加强了垂直方向的增益，达到垂直极化的目的。

需注意的是，回路天线30的总长不仅限于λ/2，凡是能将水平方向的电流抵消(或几乎完全抵消)，并使第一金属臂306及第二金属臂308的电流同向的设计均符合本发明的精神。例如，在图3C中，第一金属臂306及第二金属臂308设置在两对面，其亦可抵消水平方向的电流，而加强垂直方向的增益。

另一方面，在图3中，金属条304所绕成的形状为圆形。实际上，金属条304的形状非本发明的重点，亦可以是其它形状。例如，图4至图6分别为本发明实施例回路天线40、50、60的示意图。回路天线40、50、60均由回路天线30所衍生，不同之处在于其形状分别为方形、三角形及对称的曲折蜿蜒形状。当然，除了图4至图6所示的变化，其它形状亦可适用于本发明，在此不赘述。

因此，本发明可将水平方向的电流互相抵消，而仅存垂直方向的电流，使得回路天线成为垂直极化。在此情形下，若将本发明的回路天线用于如图1所示的无线网卡，则可缩小体积，并提升垂直方向的增益。举例来说，请参考图7，图7为一无线网卡70的示意图。无线网卡70中设置有图6的回路天线60(其它元件省略而未示出在图7中)，用以收发无线区域网络的信号。在此情形下，当无线网卡70取代无线网卡10而用于图1的例子时，所对应的辐射特性即如图8、图9A～图9C及图10所示。图8为无线网卡70的返回损失(Return Loss)图，图9A为无线网卡70在x-y平面上的水平增益(一般称为增益Phi)，图9B为无线网卡70在x-y平面上的垂直增益(一般称为增益Theta)，图9B为无线网卡70在x-y平面上的总增益，以及图10为无线网卡70的辐射效率示意图。因此，由图8至图10可知，通过回路天线60，无线网卡70除了可减小设置空间外，由于其呈垂直极化，可因此提升垂直方向的效率。

需注意的是，图7所示的无线网卡70为本发明一应用实施例，本领域具通常知识者当可据以做不同的修饰，而不限于此。例如，为了增强无线网卡70的信号收发效率，无线网卡70的底板的面积应大于回路天线60的投影面积，或者可在底板上凿穿一孔洞或槽孔，使电气波长接近或大于λ/4。这类方式是业界所熟知的技艺，主要目的在于进一步加强天线效率，而非用以限制本发明的范围。

综上所述，在本发明中，回路天线的总长为λ/2，恰可在中央位置形成开路，而将水平方向的电流互相抵消(或几乎完全抵消)；同时，借由垂直方向的金属臂，可使回路天线仅存垂直方向的电流，因而加强了垂直方向的增益，达到垂直极化的目的。

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

1.一种用于一无线网络的回路天线，包括有：

一信号馈入端，用来接收一馈入信号；

一短路接地端，用来提供接地；

一金属条，设置在一第一平面并环绕一中心；

一第一金属臂，设置在与该第一平面相交的一第二平面，并耦接在该金属条的一端与该信号馈入端之间；以及

一第二金属臂，设置在与该第一平面相交的一第三平面，并耦接在该金属条的另一端与该短路接地端之间。

2.根据权利要求1所述的回路天线，其中该第一平面与该第二平面垂直。

3.根据权利要求1所述的回路天线，其中该第一平面与该第三平面垂直。

4.根据权利要求1所述的回路天线，其中该第二平面与该第三平面平行。

5.根据权利要求1所述的回路天线，其中该金属条环绕该中心形成一几何形状。

6.根据权利要求5所述的回路天线，其中该几何形状为圆形。

7.根据权利要求5所述的回路天线，其中该几何形状为方形。

8.根据权利要求5所述的回路天线，其中该几何形状为三角形。

9.根据权利要求5所述的回路天线，其中该几何形状对称于一直线。

10.根据权利要求5所述的回路天线，其中该几何形状曲折蜿蜒形状。

11.根据权利要求1所述的回路天线，其中该金属条、该第一金属臂及该第二金属臂的总长为该馈入信号的波长的0.5倍。

12.根据权利要求1所述的回路天线，其中该第一金属臂与该第二金属臂等长。

13.根据权利要求12所述的回路天线，其中该第一金属臂及该第二金属臂的长度均为该馈入信号的波长的0.05倍。

14.根据权利要求1所述的回路天线，其中该第一金属臂与该第二金属臂的电流方向均朝向该金属条。

15.根据权利要求1所述的回路天线，其中该信号馈入端及该短路接地端形成在一印刷电路板上。