CN101834343B - 超宽频天线及应用该超宽频天线的无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超宽频天线，其设置于一基板上，该基板包括一第一表面及一第二表面，所述超宽频天线包括一辐射单元、二连接部、一微带传输线及一接地单元；该辐射单元包括二个分别设置于第一表面及第二表面的辐射体；该微带传输线及接地单元分别设置于第一表面与第二表面上，且通过二连接部与二辐射体相连；该二辐射体在基板上的投影以连接部为轴对称分布。本发明的超宽频天线直接设置于基板，体积小，占用空间少；同时，利用分别设置在基板的第一表面与第二表面上的二辐射体耦合产生宽频辐射效果，可工作于3.1GHz~10.6GHz频段，满足超宽频通信技术的使用要求。

Description

超宽频天线及应用该超宽频天线的无线通信装置
技术领域
本发明涉及一种天线，尤其涉及一种超宽频天线及应用该超宽频天线的无线通信装置。
背景技术
随着笔记本电脑、无线路由器等无线家庭网络设备的普及，无线家庭网络设备之间的信息传输量亦不断的增加，现阶段已经有多种短距离无线通信技术例如蓝牙(Bluetooth)技术与IEEE802.11/a/g协议等，但这些现有技术的信号传输功率较低，抗干扰能力一般较差，传输速率会因障碍物而有所降低，而越来越无法满足用户对传输质量的要求。在此情形下，同样主要用于短距离传输的超宽频(UWB，Ultra Wide Band)通讯技术应运而生。超宽频通讯系统利用发射低强度的窄脉冲信号而不是载波来实现高速度、高质量的传输，因此频宽非常大，抗干扰能力强，并具有可降低发射信号功率以达到低功率、低耗电的优点。由于超宽频无线通讯的工作频段一般至少需要涵盖3.1GHz~10.6GHz的频段，因此就需要一种在3.1GHz~10.6GHz频段内性能良好的超宽频天线。
现有技术中的超宽频天线多为单极天线、偶极天线等，然而单极天线、偶极天线都需要较大的收容空间。而现代无线通讯终端不断向美观、轻薄、小型化方向发展，这就要求天线体积越小越好。
发明内容
针对上述问题，有必要提供一种体积小，且可工作于3.1GHz~10.6GH频段的超宽频天线。
另外，还有必要提供一种应用所述超宽频天线的无线通信装置。
一种超宽频天线，其设置于一基板上，该基板包括一第一表面及一第二表面，所述超宽频天线包括一辐射单元、二连接部、一微带传输线及一接地单元；该辐射单元包括二个分别设置于第一表面及第二表面的辐射体；该微带传输线及接地单元分别设置于第一表面与第二表面上，且通过二连接部与二辐射体相连；该二辐射体在基板上的投影以连接部为轴对称分布。
一种无线通信装置，包括一基板及设置于该基板上的超宽频天线，该基板包括一第一表面及一第二表面，所述超宽频天线包括一辐射单元、二连接部、一微带传输线及一接地单元；该辐射单元包括二个分别设置于第一表面及第二表面的辐射体；该微带传输线及接地单元分别设置于第一表面与第二表面上，且通过二连接部与二辐射体相连；该二辐射体在基板上的投影以连接部为轴对称分布。
本发明的超宽频天线直接设置于基板，体积小，占用空间少；同时，利用分别设置在基板的第一表面与第二表面上的二辐射体耦合产生宽频辐射效果，可工作于3.1GHz~10.6GHz频段，满足超宽频通信技术的使用要求。
附图说明
图1为本发明超宽频天线较佳实施例设置于基板上的正面示意图。
图2为本发明超宽频天线较佳实施例设置于基板上的反面示意图。
图3为本发明超宽频天线较佳实施例的模拟与测量的回波损耗示意图。
图4为本发明超宽频天线较佳实施例工作于3.65GHz频率时的电磁辐射场图。
图5为本发明超宽频天线较佳实施例工作于10.18GHz频率时的电磁辐射场图。
图6为本发明超宽频天线较佳实施例工作于10.6GHz频率时的电磁辐射场图。
图7为本发明超宽频天线较佳实施例的增益示意图。
具体实施方式
请参阅图1及图2，本发明的超宽频天线10为一双面印刷天线，其布设于移动电话、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等无线通信装置内的一基板30上，用以发射、接收无线电波以收发无线电信号。
所述基板30大致为一矩形的印刷电路板，其包括一第一表面31及一与该第一表面31相对的第二表面32。在本实施方式中，该基板30的相对介电常数(relatively permittivity)约为3.38、正切损耗常数(loss tangent)约为0.0025，厚度约为0.06英寸。
所述超宽频天线10包括一辐射单元11、二连接部12、一微带传输线13及接地单元14。
该辐射单元11包括分别设置在基板30的第一表面31与第二表面32上的二辐射体111。每一该辐射体111包括一矩形辐射部1111及一三角形辐射部1112。该三角形辐射部1112大致为一呈等腰三角形的片体，其底边与矩形辐射部1111相连。该二辐射体111在基板30上的投影于二三角形辐射部1112的顶角处相对设置，两个三角形辐射部1112的底边相互平行，且两个三角形辐射部1112的顶角具有重合的顶点，从而使该投影形成一近似领结的形状。如此，该辐射单元11分别处于第一表面31与第二表面32的二辐射体111可形成阵列效应，通过二辐射体111耦合产生宽频辐射效果。
该连接部12大致呈长条状，其包括一主体121、一连接端122、及一传输端123。该主体121大致为一矩形片体，其具二短边1211。该连接端122及该传输端123均为矩形片体，分别由该主体121的二短边1211延伸形成，且二者的宽度均略小于该主体121。该超宽频天线10的二连接部12对称布设于基板30的第一表面31及第二表面32上，二连接部12在基板30上的投影重合。该二连接部12的连接端122分别与两个辐射体111的三角形辐射部1112重合的顶点处相连，传输端123分别与该微带传输线13及接地单元14相连。从而使该二辐射体111在基板30上的投影以该连接部12为轴线形成轴对称布设。
该微带传输线13为一矩形片状体，其设置于基板30的第一表面31上，与传输端123相连，其用于传输能量，为获得与馈电线匹配的性能，其宽度尺寸应使得该微带传输线13获得50欧姆左右的特性阻抗。
该接地单元14设置于基板30的第二表面32上，其包括一主接地部141、二第一辅接地部142及二第二辅接地部143。该主接地部141为一矩形片体，其包括二长边1411及二短边1412。该第一辅接地部142为一矩形片体。该二第一辅接地部142由该主接地部141靠近辐射单元11一侧的长边1411的两端对称延伸而成。该第二辅接地部143为一半圆形片体。该二第二辅接地部143分别设置于该第一辅接地部142。该第一辅接地部142、第二辅接地部143与微带传输线13及主接地部141一同围设形成一孔槽15，通过设定该孔槽15的尺寸即可调整该超宽频天线10的低频的谐振频率，同时还可使该超宽频天线10的电流分布更加均匀。
请参阅图3，其为本发明超宽频天线10较佳实施例的模拟与测量的回波损耗示意图。由图可知，该超宽频天线10于3.1GHz~10.6GHz频段内符合在现有的无线通信网络内进行超宽频数据传输的使用要求。
请参阅图4、图5及图6，所示分别为经电磁模拟所得实施例中超宽频天线工作于3.1GHz、10.18GHz、10.6GHz频率的辐射场方向图，由图可知，本实施方式的超宽频天线符合在现有的无线通信网络内进行超宽频数据传输的使用要求。
请参阅图7，所示为超宽频天线的增益示意图，由图可知，本实施方式的超宽频天线于3.1GHz~10.6GHz频段时，具有良好的增益平坦度，具体值约为±3dB。
综上所述，本发明所述的超宽频天线10设置于基板30上，需占用的空间小。另外，该超宽频天线10利用设置在基板30的第一表面31与第二表面32上的二辐射体111获取较宽工作频段，满足超宽频通信技术的使用要求，而第一辅接地部142、第二辅接地部143使超宽频天线10电流分布均匀，且在整个工作频段3.1GHz~10.6GHz都可获得更为平坦的增益。

Claims (7)

1.一种超宽频天线，其设置于一基板上，该基板包括一第一表面及一与该第一表面相对的第二表面，其特征在于：所述超宽频天线包括一辐射单元、二连接部、一微带传输线及一接地单元；该辐射单元包括二个分别设置于第一表面及第二表面的辐射体；该微带传输线及接地单元分别设置于第一表面与第二表面上，且通过二连接部与二辐射体相连；该二辐射体在基板上的投影以连接部为轴对称分布，该接地单元还包括一矩形的主接地部、二设置于主接地部两端的矩形的第一辅接地部及二个半圆形的第二辅接地部，每一个第二辅接地部分别设置于其中一个第一辅接地部，该二个第一辅接地部、该二个第二辅接地部及该主接地部共同形成一孔槽。
2.如权利要求1所述的超宽频天线，其特征在于：该辐射体包括一矩形辐射部及一与该矩形辐射部相连的三角形辐射部。
3.如权利要求2所述的超宽频天线，其特征在于：该二辐射体于基板上的投影在三角形辐射部顶角处重合，且该二个三角形辐射部的底边相互平行，使该投影形成一领结形状。
4.一种无线通信装置，包括一基板及设置于该基板上的超宽频天线，该基板包括一第一表面及一与该第一表面相对的第二表面，其特征在于：所述超宽频天线包括一辐射单元、二连接部、一微带传输线及一接地单元；该辐射单元包括二个分别设置于第一表面及第二表面的辐射体；该微带传输线及接地单元分别设置于第一表面与第二表面上，且通过二连接部与二辐射体相连；该二辐射体在基板上的投影以连接部为轴对称分布，该接地单元还包括一矩形的主接地部、二设置于主接地部两端的矩形的第一辅接地部及二个半圆形的第二辅接地部，每一个第二辅接地部分别设置于其中一个第一辅接地部，该二个第一辅接地部、该二个第二辅接地部及该主接地部共同形成一孔槽。
5.如权利要求4所述的无线通信装置，其特征在于：该辐射体包括相连的一矩形辐射部及一三角形辐射部。
6.如权利要求5所述的无线通信装置，其特征在于：该二辐射体于基板上的投影在三角形辐射部顶角处重合，且该二个三角形辐射部的底边相互平行，使该投影形成一领结形状。
7.如权利要求4所述的无线通信装置，其特征在于：所述基板厚度大致为0.06英寸，其相对介电常数大致为3.38，正切损耗常数大致为0.0025。
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