CN101997167B - 非对称双频天线 - Google Patents

Abstract

一种非对称双频天线，包括基板、第一辐射单元、第二辐射单元与阻抗匹配单元，基板具有相对的第一表面及第二表面。第一辐射单元包括第一辐射部与第二辐射部并设置于该基板的该第一表面上。第一辐射部与第二辐射部相连。第二辐射单元包括第三辐射部与第四辐射部并设置于该基板的该第一表面上。第三辐射部设置于基板的该第一表面上，相邻于第一辐射部。第四辐射部相邻于该第二辐射部，并与第三辐射部相连。阻抗匹配单元包括第一至第四补块并设置于该第二表面。第一及第二补块与馈入点电性连接，第三及第四补块与接地点电性连接。

Description

非对称双频天线

技术领域

本发明是关于一种双频天线，且特别是关于一种非对称双频天线。

背景技术

在信息爆炸的现代化社会，随身数字产品成为最炙手可热且又不可或缺的商品，例如移动电话、数字随身助理、笔记本电脑等等，消费者不止对于商品功能有所要求，产品外观以及携带性更是日益注重。如何有效地减小天线体积使得移动电话的外观具有较灵活变化的空间，且又能保持天线的特性以增加其应用范围，成为新一代手机的关键技术。

现今各种通信产品均力求轻巧化，以提升携带性以及使得产品具有更广的应用范畴。因此，如何缩小天线体积并且又同时具有良好的辐射特性来使通信产品达到轻巧化的目的，成为众所追求的目标之一。

发明内容

本发明有关于非对称双频天线，可达到缩小体积并具有全向性(omni-directional)的辐射特性的效果。

根据本发明，提出一种非对称双频天线，包括一基板、一第一辐射单元、一第二辐射单元以及一阻抗匹配单元。基板具有相对的一第一表面以及一第二表面。第一辐射单元设置于基板的第一表面上并包括一第一辐射部以及一第二辐射部。第一辐射部具有一第一长度及操作于一第一频带，第二辐射部具有一第二长度及操作于一第二频带，而第二辐射部与第一辐射部相连，另外，第二长度大于该第一长度，第一频带的频率大于第二频带的频率。第二辐射单元设置于基板的第一表面上且相邻于第一辐射单元并包括一第三辐射部以及一第四辐射部。第三辐射部具有与该第二长度实质上相同的一第三长度且相邻于该第一辐射部，第三辐射部操作于一第三频带，第四辐射部具有与该第一长度实质上相同的一第四长度且相邻于该第二辐射部，第四辐射部操作于一第四频带，而第四辐射部与该第三辐射部相连，另外，第一频带等于第三频带，第二频带等于第四频带。阻抗匹配单元，用以调整非对称双频天线的阻抗匹配，阻抗匹配单元设置于第二表面。阻抗匹配单元包括一第一至一第四补块，分别与第一至第四辐射部相对。第一至第四补块并分别与第一至第四辐射部电性连接，第一及第四补块分别具有一第一狭缝及一第二狭缝，第一狭缝与第二狭缝分别的第一宽度及第二宽度与非对称双频天线的阻抗大小相关，该第一补块连接于第二补块，该第一补块及该第二补块与一馈入点电性连接，该第三补块连接于第四补块，该第三补块及该第四补块与一接地点电性连接。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1示出本发明一优选实施例的非对称双频天线的示意图。

图2A示出图1的非对称双频天线的第一及第二辐射单元的结构图。

图2B示出图1的非对称双频天线的阻抗匹配单元的结构图。

图3示出图1的非对称双频天线的所测量到的驻波比图。

图4A～图4C示出图1的非对称双频天线的增益垂直极化场型图。

图5A～图5C示出图1的非对称双频天线的增益水平极化场型图。

主要组件符号说明

10：非对称双频天线

30：基板

302：第一表面          304：第二表面

50：第一辐射单元

502：第一辐射部        504：第二辐射部

506、526：长边         508、528：短边

52：第二辐射单元

522：第三辐射部        524：第四辐射部

70：阻抗匹配单元

702：馈入点            704：接地点

72：第一补块

721：第一狭缝          722：第一端

723：第一短边          724：第二端

725：第一长边          726：第一转折端

728：第二转折端

74：第二补块

742：第三端            744：第四端

746：第三转折端

76：第三补块

762：第五端            764：第六端

766：第四转折端

78：第四补块

781：第二狭缝          782：第七端

783：第二短边          784：第八端

785：第二长边          786：第五转折端

788：第六转折端

S1、S2：第一宽度、第二宽度

D1、D2：间距

L1～L8：第一长度～第八长度

V1～V10：第一通孔～第十通孔

具体实施方式

请参照图1，其示出本发明一优选实施例的非对称双频天线的示意图。非对称双频天线10包括基板30、第一辐射单元50、第二辐射单元52、阻抗匹配单元70。其中，基板30具有相对的第一表面302、第二表面304。第一辐射单元50及第二辐射单元52均设置在基板30的第一表面302上，阻抗匹配单元70与第一辐射单元50及第二辐射单元52相对应设置在基板30的第二表面304。

请参照图2A，其示出图1的非对称双频天线的第一及第二辐射单元的结构图。第一辐射单元50包括第一辐射部502与第二辐射部504，其中第一辐射部502连接于第二辐射部504，并具有第一长度L1，第一辐射部502操作于第一频带。第二辐射部504具有第二长度L2，第二辐射部504操作于第二频带；且第二辐射单元52包括第三辐射部522与第四辐射部524。其中，第三辐射部522具有第三长度L3并操作在第一频带，第三长度L3实质上为相等于第二长度L2。第四辐射部524连接于第三辐射部522，并具有第四长度L4且操作在第二频带，第四长度L4实质上为相等于第一长度L1。第一辐射部502相邻于第三辐射部522，第二辐射部504相邻于第四辐射部524。第一频带的频率大于第二频带的频率。

请参照图2B，其示出图1的非对称双频天线的阻抗匹配单元的结构图。阻抗匹配单元70用以调整本实施例的非对称双频天线10的阻抗匹配。阻抗匹配单元70包括第一补块72、第二补块74、第三补块76及第四补块78。

第一补块72、第二补块74、第三补块76及第四补块78分别与第一辐射部502、第二辐射部504、第三辐射部522及第四辐射部524相对并电性连接。第一补块72及第四补块78分别具有一第一狭缝721及一第二狭缝781。第一补块72连接于第二补块74并与一馈入点702电性连接，第三补块76连接于第四补块78并与一接地点704电性连接。

更进一步来说，基板30还具有多个通孔，以使第一补块72、第二补块74、第三补块76及第四补块78通过这些通孔来分别与第一辐射部502、第二辐射部504、第三辐射部522及第四辐射部524电性连接。本实施例以基板30还具有十个通孔为例做说明，然本发明并不限于此。此十个通孔分别为第一至第十通孔V1至V10。

上述的第一辐射部502的第一长度L1与第二辐射部504的第二长度L2将影响到非对称双频天线10的辐射频率。经由适当设计第一长度L1及第二长度L2，可使天线能收发无线通信装置所需的频率的信号。在本实施例中，第一辐射部502例如对应于高频信号，其频率范围为4.9GHz至5.875GHz，频率范围4.9GHz至5.875GHz例如为第一频带，第二辐射部504例如对应于低频信号，其频率范围为2.4GHz至2.5GHz，频率范围2.4GHz至2.5GHz例如为第二频带。借由使第一长度L1与第二长度L2不同，可使本实施例的非对称双频天线10具有双频操作的效果。非对称双频天线10例如适用于电机暨电子工程师学会(The Institute ofElectrical and Electronic Engineers，IEEE)所制定的无线网络通信的工业标准802.11a/b/g/n、无线局域网络(WirelessLAN，WLAN)等。在本实施例中，第一补块72例如实质上为U型结构，连接于第二补块74。第一补块72还具有第一端722、第二端724、第一转折端726、第二转折端728、第一短边723、第一长边725、以及第五长度L5。如图2A所示，第一辐射部502经由基板30的第一至第三通孔V1～V3电性连接于如图2B所示的第一补块72的第一端722、第二端724及第一转折端726。第一狭缝721沿着第一补块72的第一长边725延伸，第一狭缝721沿着第一短边723具有第一宽度S1，第二宽度S1的宽度与非对称双频天线10的阻抗大小相关，改变第一宽度S1的宽度可调整非对称双频天线10的阻抗大小。另外，第一长边725与第一短边723的长度分别实质上相等于第一辐射部502的长边506与短边508的长度。

第二补块例如实质上为L型结构，对应于第二辐射部504。第二补块74具有第三端742、第四端744、第三转折端746以及第六长度L6。第四端744与第一补块72的第二转折端728连接。另外，上述的与第一补块72与第二补块74电性连接的馈入点702优选地位于第一补块72与第二补块74的交接处。如图2A所示，第二辐射部504经由基板30的第四通孔V4及第五通孔V5电性连接于如图2B所示的第二补块74的第三端742及第三转折端746。优选地，第二补块74具有与第二辐射部504实质上相同的形状与大小。

第三补块76例如实质上为L型结构，对应于第三辐射部522。第三补块76具有第五端762、第六端764、第四转折端766以及第七长度L7。如图2A所示，第三辐射部522经由基板30的第六通孔V6及第七通孔V7电性连接于如图2B所示的第三补块76的第五端762及第四转折端766。优选地，第三补块76具有与第三辐射部522实质上相同的形状与大小。

第四补块78例如实质上为U型结构，第四补块78相邻于第二补块74。第四补块78还具有第七端782、第八端784、第五转折端786、第六转折端788、第二短边783、第二长边785以及第八长度L8。第六转折端788与第三补块76的第六端764连接。另外，与第三补块76与第四补块74电性连接的接地点702优选地位于第一补块72与第二补块74的交接处。

如图2A所示，第四辐射部524经由基板30的第八至第十通孔V8～V10电性连接至如图2B所示的第四补块78的第七端782、第八端784及第五转折端786。第二狭缝781沿着第二长边785延伸，第二狭缝721沿着第二短边783具有第二宽度S2，第二宽度S2的宽度与非对称双频天线10的阻抗大小相关，改变其宽度的宽度可调整非对称双频天线10的阻抗大小。第二短边783、第二长边785的长度分别实质上相等于第四辐射部524的长边526与短边528的长度。

然而，上述的第一至第四补块的形状并不受限于此，在本发明其他实施例中，第一狭缝与第二狭缝的形状亦可为其他形状。

本实施例的非对称双频天线10的第一辐射部502相邻于第三辐射部522，第二辐射部504相邻于第四辐射部524，其非对称结构的设计以及上述阻抗匹配单元70的设置，使得第一辐射部502与第二辐射部504之间的间距D1，以及第三辐射部522与第四辐射部524之间的间距D2可以比传统的双频天线还小，而可让本实施例的非对称双频天线10具有缩小体积的优点。

本实施例的非对称双频天线10中，各长度优选地符合下述条件：

L1＝L3＝L6＝L7＝0.2～0.3λ；及

L2＝L4＝L5＝L8＝0.2～0.3λ。

λ为信号的波长。

请参照图3，其所示为图1的非对称双频天线的所测量到的驻波比图(Standing Wave Ratio，SWR)。依据驻波比等于3的带宽参考线T1，可分别获得2.4GHz～2.5GHz以及4.9GHz～5.85GHz的带宽。另外，图中以测量点1～5表示的频率为2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz、4.9GHz及5.85GHz所对应的SWR数值分别为1.6907、1.1481、1.2831、1.4670及1.9723，可知本实施例的非对称双频天线10确实可操作于双频之下，并具有足够大的带宽。

请参照图4A～图4C，其所示为图1的非对称双频天线的增益垂直极化场型图。图4A～图4C分别为对称双频天线10操作於2.45GHz、5.25GHz以及5.75GHz的垂直极化场型图。由图4A～图4C可以看出，非对称双频天线10在垂直极化上确实具有全向性天线的特点。兹将垂直极化的最大增益值与平均增益值整理于下表。

频率	2.45GHz	5.25GHz	5.75GHz
				最大增益值(dBi)	0.63	3.39	2.96
平均增益值(dBi)	0.15	2.26	1.84

表一

请参照图5A～图5C，其所示为图1的非对称双频天线的增益水平极化场型图。图5A～图5C分别为对称双频天线操作於2.45GHz、5.25GHz以及5.75GHz的水平极化场型图。如图5A所示，非对称双频天线10在246°的方向上具有最大增益；如图5B所示，非对称双频天线10在129°方向上具有最大增益；如图5C所示，非对称双频天线10在297°方向上具有最大增益。兹将其水平极化的最大增益值与平均增益值整理于下表。

频率(Hz)	2.45GHz	5.25GHz	5.75GHz
				最大增益值(dBi)	1.24	-2.06	0.27
平均增益值(dBi)	-2.27	-5.2	-3.22

表二

由上述的场型图可知，本发明优选实施例的非对称双频天线可操作于双频，且具有全向性天线的特性。另外，以第一与第二辐射单元的非对称设计，以及将阻抗匹配单元设置于基板另一表面并电性连接于第一及第二辐射单元的作法，可使得非对称双频天线得以小型化，并提高其市场价值与应用性。

综上所述，虽然本发明已以实施例公开如上，

然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (12)

1.一种非对称双频天线，包括：

一基板，具有相对的一第一表面以及一第二表面；

一第一辐射单元，设置于该基板的该第一表面上，该第一辐射单元包括：

一第一辐射部，具有一第一长度并操作于一第一频带；及

一第二辐射部，具有一第二长度并操作于一第二频带，该第二辐射部与该第一辐射部相连，该第二长度大于该第一长度，且该第一频带的频率大于该第二频带的频率；

一第二辐射单元，设置于该基板的该第一表面上且相邻于该第一辐射单元，该第二辐射单元包括：

一第三辐射部，具有与该第二长度实质上相同的一第三长度并操作于该第一频带，且相邻于该第一辐射部；及

一第四辐射部，具有与该第一长度实质上相同的一第四长度并操作于该第二频带，且相邻于该第二辐射部，该第四辐射部与该第三辐射部相连；以及

一阻抗匹配单元，用以调整该非对称双频天线的阻抗匹配，该阻抗匹配单元设置于该第二表面，该阻抗匹配单元包括一第一补块、一第二补块、一第三补块及一第四补块，分别与该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部及该第四辐射部相对且电性连接，该第一补块及该第四补块分别具有一第一狭缝及一第二狭缝，该第一补块连接于第二补块，该第一补块及该第二补块与一馈入点电性连接，该第三补块连接于第四补块，该第三补块及该第四补块与一接地点电性连接。

2.根据权利要求1所述的非对称双频天线，其中该第一补块具有一第一长边及一第一短边，该第一狭缝沿着该第一长边延伸，且该第一狭缝沿着该第一短边具有一第一宽度，该第一宽度的宽度与该非对称双频天线的阻抗大小相关。

3.根据权利要求2所述的非对称双频天线，其中该第一辐射部的一长边与一短边的长度分别实质上相等于该第一补块的该第一长边与该第一短边的长度。

4.根据权利要求1所述的非对称双频天线，其中该第四补块具有一第二长边及一第二短边，该第二狭缝沿着该第二长边延伸，且该第二狭缝沿着该第二短边具有一第二宽度，该第二宽度的宽度与该非对称双频天线的阻抗大小相关。

5.根据权利要求4所述的非对称双频天线，其中该第四辐射部的一长边与一短边的长度分别实质上相等于该第四补块的该第二长边与该第二短边的长度。

6.根据权利要求1所述的非对称双频天线，其中该基板具有多个通孔，该第一补块、该第二补块、该第三补块及该第四补块各自至少借由一个通孔分别与该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部及该第四辐射部电性连接。

7.根据权利要求1所述的非对称双频天线，其中该第一补块实质上为U型结构，具有U型结构的该第一补块具有一第一、一第二端及一第一、一第二转折端，该第二补块实质上为L型结构，具有L型结构的该第二补块具有一第三、一第四端及一第三转折端，该第四端连接于该第一补块的该第二转折端，该基板具有一第一至一第五通孔，该第一辐射部经由该第一至第三通孔电性连接于该第一补块的该第一端、该第二端与该第一转折端，该第二辐射部经由该第四、该第五通孔电性连接于该第二补块的该第三端及该第二转折端。

8.根据权利要求1所述的非对称双频天线，其中该第三补块实质上为L型结构，具有L型结构的该第三补块具有一第五、一第六端及一第四转折端，该第四补块实质上为U型结构，具有U型结构的该第四补块具有一第七、一第八端及一第五、一第六转折端，该第四补块的该第六转折端连接于该第三补块的该第六端，该基板具有一第六至一第十通孔，该第三辐射部经由该第六及第七通孔电性连接于该第一补块的该第六端及第四转折端，该第四辐射部经由该第八至该第十通孔电性连接于该第二补块的该第七、该第八端与该第五转折端。

9.根据权利要求1所述的非对称双频天线，其中该第一辐射部及该第四辐射部实质上为矩形，该第二辐射部及该第三辐射部实质上为L型。

10.根据权利要求1所述的非对称双频天线，其中该馈入点电性连接于该第一补决及第二补块的交接处。

11.根据权利要求1所述的非对称双频天线，其中该接地点电性连接于该第三补块及第四补块的交接处。

12.根据权利要求1所述的非对称双频天线，其中该第二补块及该第三补块的形状与大小分别实质上相同于该第二辐射部与该第三辐射部。

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