CN102163764A - 小型立体天线 - Google Patents

Abstract

一种小型立体天线，特别是指使用于无线传输装置上的小型、低高度、立体结构的单频天线，根据实施例，此天线结构包括有一具有延伸结构的辐射体，辐射体还包括相互不共平面的第一辐射平面与第二辐射平面，第一辐射平面延伸至一端后经弯折处理形成一辐射体弯折部，另有一馈入端与一接地端，为辐射体延伸的结构，其中，第一辐射平面、第二辐射平面、辐射体弯折部、馈入端与接地端为不共平面的结构。借此立体的结构能够产生低高度的结构，并能强化结构，还能通过各部件的调整轻易达到适合的频带应用上。

Description

小型立体天线

技术领域

本发明涉及一种小型立体天线，特别是通过立体的结构使得天线可以轻易达到适合的频带应用上，并有强化天线结构的功效。

背景技术

在无线传输科技发展中，天线是个极重要的一环，不仅影响整体传输能力，还主导了各式无线设备的机构设计，包括尺寸大小。

为了适应设备小型化的趋势，多种尺寸轻巧的天线被开发出来，以应用在各种尺寸日益轻巧的手持式电子装置中，比如移动电话或是笔记本电脑，或其他各式无线传输装置中，例如无线存取点(AP)。

举例来说，公知技术已提出各种结构轻巧、传输效能良好且可轻易地被设置在手持式电子装置内壁的平面倒F形天线(Planar Inverse-F Antenna，PIFA)，特别广泛应用在手持式电子装置中，在此列举一例。

请参阅图1所示的惯用倒F型平面天线(Inverse-F Antenna)的构造示意图。此类倒F平面天线10可设置于图中所示的基板100上，本体为图中斜纹部分，包括有一辐射电磁波的辐射面11、馈入线13、接地面17以及连接天线本体辐射面11与接地面17的短路线15。

通常，上述倒F平面天线10的各部件都以导电金属制成，此例中，辐射面11、馈入线13、接地面17以及短路线15都平行设置于基板100上，辐射面11与馈入线13相连接，应用系统中的无线通信单元(未显示)通过馈入线13将电磁波信号传输至此天线10，并借以发送出去。

发明内容

相对于公知技术所使用的平面天线，本发明特别揭示一种小型立体天线，除了能够轻易实现适合的频带应用上，其可弯折的辐射体设计能弹性配合各式电路设计，还通过立体的构造强化天线结构。

本发明提供的一种小型立体天线包括：一辐射体，为该小型立体天线的主体延伸的结构，包括经弯折处理后产生的不共平面的一第一辐射平面与一第二辐射平面；一辐射体弯折部，为该第一辐射平面延伸至一端后的弯折结构；一馈入端，电性连接该辐射体的该第二辐射平面，为该辐射体延伸的结构，并为该小型立体天线的信号传输端；以及一接地端，相邻该馈入端，与该馈入端的接点在不同平面，该接地端电性连接该辐射体的该第二辐射平面，为该辐射体延伸的结构；其中，该第一辐射平面、该第二辐射平面、该辐射体弯折部、该馈入端与该接地端为不共平面的立体结构。

本发明提供的另一种小型立体天线包括：一辐射体，为该小型立体天线的主体延伸的结构，包括：一第一辐射平面；以及一第二辐射平面，与该第一辐射平面衔接，且为相互不共平面的结构；一馈入端，电性连接该辐射体的该第二辐射平面，经弯折处理形成与该第二辐射平面形成不共平面的结构，并为该小型立体天线的信号接收端；以及一接地端，相邻该馈入端，电性连接该辐射体的该第二辐射平面，经弯折处理形成与该第二辐射平面为不共平面的结构。

根据实施例，小型立体天线主要包括一辐射体，为天线主体延伸的结构，特别是包括经弯折处理后产生的不共平面的第一辐射平面与第二辐射平面，在其中第一辐射平面延伸至一端后，有一弯折结构的辐射体弯折部。主体结构还包括由第二辐射平面延伸的馈入端结构，作为此小型立体天线的信号接收端，而由第二辐射平面延伸的接地端结构则相邻馈入端，作为小型立体天线的信号接地端。

而上述的辐射体弯折部可为由第一辐射平面延伸端的一次弯折的结构，或是另有实施例是可产生多个弯折部的结构。

特别的是，此立体结构中的第一辐射平面、第二辐射平面、辐射体弯折部、馈入端与接地端为不共平面的结构，因此形成一种立体结构特征。根据一实施例，上述辐射体延伸的长度约等于所欲设计的频段中使用频率共振波长的四分之一长度，如此，此辐射体结构可作为适用频率辐射的辐射体，并在不同的应用做不同的修正。

本发明公开一种可轻易调整以达到适合的频带应用的小型低高度立体结构单频天线，不同于公知技术尺寸较为大、占空间的倒F平面天线，此小型立体天线通过弯折处理与立体的结构，能够有效实现小型化设计，符合日益轻巧的无线网络装置的应用上。

附图说明

图1所示为公知技术的倒F型平面天线构造示意图；

图2为显示本发明小型立体天线各部位的实施例示意图；

图3为显示本发明小型立体天线实施例示意图之一；

图4为显示本发明小型立体天线实施例示意图之二；

图5为显示本发明小型立体天线实施例示意图之三；

图6为显示本发明小型立体天线实施例平面示意图；

图7为显示本发明小型立体天线第二实施例示意图；

图8为显示本发明小型立体天线应用的天线电压驻波比例图；

图9A为显示本发明小型立体天线在Y-Z平面的辐射特性图；

图9B为显示本发明小型立体天线在Z-X平面的辐射特性图；

图9C为显示本发明小型立体天线在X-Y平面的辐射特性图。

上述附图中的附图标记说明如下：

倒F平面天线10       基板100

辐射面11            馈入线13

接地面17            短路线15

天线主体20          馈入端205

接地端207           辐射体203

辐射体弯折部201     第一辐射平面203a

第二辐射平面203b    辐射体303

辐射体弯折部301     第一辐射平面303a

第二辐射平面303b    馈入端305

接地端307           天线30

弯折部70

具体实施方式

实施例揭示一种小型立体天线，请参考图2所示小型立体天线的示意图，其中天线主体20至少包括几个部件，天线主体20一端延伸有至少两个电气接点，其一作为信号馈入端205，另一端为接地端207，主体结构较长的部分为辐射体203，辐射体203延伸至一预定长度后，再以垂直角度继续延伸，产生一辐射体弯折部201，此辐射体203整体延伸的长度约等于所欲设计的频段中使用频率共振波长的四分之一长度，如此，借此设计的辐射体即可作为适用频率辐射的辐射体，并在不同的应用做不同的修正。

特别的是，如图所示，辐射体203经弯折处理后，产生两个相互不共平面的辐射平面，此例是为相互垂直的第一辐射平面203a与第二辐射平面203b，上述辐射体弯折部201即由第一辐射平面203a延伸的结构，在一实施例中，辐射体弯折部201与第一辐射平面203a相互垂直。

而上述信号馈入端205与接地端207可同时为第二辐射平面203b的延伸结构，分别形成两的电气接点，可焊接于通信系统的相关电路上(未显示)。

由于上述的第一辐射平面、第二辐射平面、辐射体弯折部、馈入端与接地端为不共平面的结构，这些相互弯折的结构可以降低整个天线的高度，因此可以达到小型化的目的，以适应一些需要薄型化的设计；再者，此立体结构不同于一般应用的平面结构，能产生具有强化天线结构的功效。

实施例：

请参考图3所示本发明小型立体天线实施例示意图之一，此例中，天线30包括有几个不共平面的结构，辐射体303为此小型立体天线的主体延伸的结构，主体包括经弯折处理后产生的不共平面的第一辐射平面303a与第二辐射平面303b，由图可知，第一辐射平面303延伸的一端有一向下弯折的弯折结构，即为图示的辐射体弯折部301，为辐射体303的一部分结构，而第二辐射平面303b则再经过一次弯折处理，产生馈入端305与接地端307等电气接点。

其中馈入端305电性连接辐射体303的第二辐射平面303b，也就是辐射体303延伸的结构，用于天线30的信号传输端；而接地端307则相邻馈入端305，同样电性连接辐射体303的该第二辐射平面303b，为辐射体303延伸的结构。

此例利用结构弯折的手段，将信号馈入端305与接地端307设计为不在同一平面，因此可以在连接其他电路基板时，增加天线于基板间的结构稳定度。此结构的特征是，第一辐射平面303a、第二辐射平面303b、辐射体弯折部301、馈入端305与接地端307为不共平面的立体结构。

而图4则显示本发明小型立体天线另一个角度的实施例示意图，此图可看出辐射体303与辐射体弯折部301之间垂直的衔接关系，同样第一辐射平面303a与第二辐射平面303b也为垂直的结构，而馈入端305与接地端307是电性连接其他电路的接点，则可依照设计产生不同的样态。

此例则明显看出馈入端305与接地端307的端点位置，因为连接其他电路基板的接点不在同一平面，所以可增加结构稳定度。

图5则显示本发明小型立体天线的另一角度示意图，此例为天线结构的侧视图，明显看出辐射体303由天线主体延伸出去，而天线通过由辐射体延伸的馈入端305与接地端307等结构与其他电路连接。

图6则继续显示本发明小型立体天线实施例平面示意图，此图为上述天线主体的平面展开图，借此说明各部件关系。

其中包括有辐射体303，辐射体303由两个经弯折的平面组成，分别为第一辐射平面303a与第二辐射平面303b。其中第一辐射平面303a的一端形成辐射体弯折部301，而馈入端305与接地端307为第二辐射平面303b的延伸结构，其中接地端307可通过弯折处理，形成多折的结构，使能与馈入端305不共平面。通过辐射体303延伸的结构长度的调整，可根据不同应用作频率调整与修正。

此图所显示的多处弯折结构以虚线表示经过弯折处理的位置，借各弯折结构形成立体天线的特征，能降低天线高度，并可增加天线结构强度。

上图中，辐射体303的延伸结构经弯折处理后，形成辐射体弯折部301，可与第一辐射平面303a形成一垂直角度。再如图7所示的实施例，上述辐射体弯折部若经过多次弯折处理，则形成图中多个弯折部70。弯折部70的设计表示本发明具有弹性设计的特性，通过弯折部70的多样性，能适用各种应用，也能有效实现小型化、立体与强化结构的功效。

依据上述小型、低高度、立体结构的单频天线的设计，由于辐射体弯折部可弹性弯折或设计有一处以上的弯折角，使得本发明实施例可针对不同的系统做可轻易微调整，频段同时可以达到适合的应用。

根据另一未显示的实施例，接地端可加大面积，除了可以加强电气特性，并达到抗干扰的目的。

以实际应用来看，本发明提出的小型立体天线特别是通过立体的结构使得天线可以轻易达到适合的频带应用上，例如图8所示的天线电压驻波比例图。

其中垂直轴为天线的电压驻波比例(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)，而其中曲线为本发明提出的小型立体天线的电压驻波比例，天线的阻抗匹配与馈入端的设计，包括尺寸大小、高度等参数设计，经调整后需符合特定应用的频段。

此天线电压驻波比例图的数据显示，以最大驻波振幅(MaximumStanding Wave Amplitude)为2.0的情况下，测量天线在频宽300MHz的信号，电压驻波比在频率2.29GHz至2.59GHz之间到达最大驻波振幅2.0，波峰落于2.4GHz左右，完全涵盖WiFi联盟制定无线网络在2.4GHz的频段应用。此实施例显示，本发明小型立体天线能应用于运行频段在IEEE802.11b/g(2400～2500MHz)的系统频带需求，例如可于无线通信装置中。

在本发明的实施例中，特别于辐射体的一端设计一个弯折结构，由以下特性图可证明此结构并不会影响到整体天线的特性。

图9A显示为本发明小型立体天线运行于2400MHz至2500MHz的频段中Y-Z平面的辐射特性图，坐标轴可参考上述图3、图4与图5。经输入信号后，由Y-Z平面测量此天线的辐射增益。

图9B显示为小型立体天线在Z-X平面的辐射特性图，而图9C则显示在X-Y平面的辐射特性图。

由图可知，经过小型化、立体化的本发明所提出的小型立体天线仍然在不同频段与不同方向上有良好的增益特性，整体效能不致被影响。

综上所述，本发明公开一种可轻易调整以达到适合的频带应用的小型低高度立体结构单频天线，不同于公知技术尺寸较为大、占空间的倒F平面天线，此小型立体天线通过弯折处理与立体的结构，能够有效实现小型化设计，符合日益轻巧的无线网络装置的应用上。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图示内容所为的等效结构变化，均同理包含于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种小型立体天线，其特征在于，所述的天线包括：

一辐射体，为该小型立体天线的主体延伸的结构，包括经弯折处理后产生的不共平面的一第一辐射平面与一第二辐射平面；

一辐射体弯折部，为该第一辐射平面延伸至一端后的弯折结构；

一馈入端，电性连接该辐射体的该第二辐射平面，为该辐射体延伸的结构，并为该小型立体天线的信号传输端；以及

一接地端，相邻该馈入端，与该馈入端的接点在不同平面，该接地端电性连接该辐射体的该第二辐射平面，为该辐射体延伸的结构；

其中，该第一辐射平面、该第二辐射平面、该辐射体弯折部、该馈入端与该接地端为不共平面的立体结构。

2.如权利要求1所述的小型立体天线，其特征在于，所述的辐射体弯折部经弯折后，与该第一辐射平面形成一垂直角度。

3.如权利要求2所述的小型立体天线，其特征在于，所述的辐射体弯折部包括有多个弯折部。

4.如权利要求1所述的小型立体天线，其特征在于，所述的辐射体延伸的长度约等于一应用频段的共振波长的四分之一。

5.如权利要求1所述的小型立体天线，其特征在于，所述的第一辐射平面与该第二辐射平面经弯折处理后，形成相互垂直的两个辐射平面。

6.一种小型立体天线，其特征在于，所述的天线包括：

一辐射体，为该小型立体天线的主体延伸的结构，包括：

一第一辐射平面；以及

一第二辐射平面，与该第一辐射平面衔接，且为相互不共平面的结构；

一馈入端，电性连接该辐射体的该第二辐射平面，经弯折处理形成与该第二辐射平面形成不共平面的结构，并为该小型立体天线的信号接收端；以及

一接地端，相邻该馈入端，电性连接该辐射体的该第二辐射平面，经弯折处理形成与该第二辐射平面为不共平面的结构。

7.如权利要求6所述的小型立体天线，其特征在于，所述的辐射体的该第一辐射平面延伸至一端后形成一辐射体弯折部。

8.如权利要求7所述的小型立体天线，其特征在于，所述的辐射体弯折部为具有一次弯折的结构，并与该第一辐射平面形成一垂直角度。

9.如权利要求7所述的小型立体天线，其特征在于，所述的辐射体弯折部为具有多次弯折的结构。

10.如权利要求6所述的小型立体天线，其特征在于，所述的辐射体延伸的长度约等于一应用频段的共振波长的四分之一。

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