CN103715514B - 具有频率选择结构的天线 - Google Patents

具有频率选择结构的天线 Download PDF

Info

Publication number
CN103715514B
CN103715514B CN201310322405.2A CN201310322405A CN103715514B CN 103715514 B CN103715514 B CN 103715514B CN 201310322405 A CN201310322405 A CN 201310322405A CN 103715514 B CN103715514 B CN 103715514B
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
line
frequency
echo area
ground plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310322405.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103715514A (zh
Inventor
余晏豪
黄杰超
刘适嘉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compal Electronics Inc
Original Assignee
Compal Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Compal Electronics Inc filed Critical Compal Electronics Inc
Publication of CN103715514A publication Critical patent/CN103715514A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103715514B publication Critical patent/CN103715514B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Abstract

一种具有频率选择结构的天线，包括接地面、辐射件以及频率选择结构。接地面具有一反射区，且反射区的第一侧边与接地面的一边缘贴齐。辐射件邻近反射区的第一侧边，并至少操作在一共振频率下。其中，反射区的宽度相关于辐射件的共振频率的波长。频率选择结构沿着反射区中除第一侧边以外的侧边设置在接地面上，并用以反射来自辐射件的电磁波。

Description

具有频率选择结构的天线
技术领域
本发明是有关于一种天线，且特别是有关于一种具有频率选择结构的天线。
背景技术
为了因应使用者对于无线局域网络(WLAN)的传输速率的需求，新规范的802.11a/c通讯标准将最快的传输速率增加到以往的3倍，以致使传输速率最快可达到1Gbps。此外，802.11a/c通讯标准使用了5GHz的高频频段。因此，对于电子装置而言，其必须相对应地设置可操作在高频频段的天线，以支持符合802.11a/c通讯标准下的无线局域网络。
然而，当天线操作在高频频段时，天线所辐射出的电磁波的波长较短，并且容易受到接地面的影响。此时，天线将很容易出现接收死角的问题，进而降低其收讯质量。因此，如何改善天线的辐射场型，已是天线在设计上所面临的一大课题。
发明内容
本发明提供一种天线，利用设置在接地面的频率选择结构来改善辐射件的辐射场型，进而提高收讯品质。
本发明的天线，包括接地面、辐射件以及频率选择结构。接地面具有一反射区，且反射区的第一侧边与接地面的一边缘贴齐。辐射件邻近反射区的第一侧边，并至少操作在一共振频率下。其中，反射区的宽度相关于辐射件的共振频率的波长。频率选择结构沿着反射区中除第一侧边以外的侧边设置在接地面上，并用以反射来自辐射件的电磁波。
在本发明的一实施例中，上述反射区的宽度介于辐射件的共振频率的1/16波长至1/4波长之间。
在本发明的一实施例中，上述的频率选择结构包括多个频率选择单元。所述多个频率选择单元沿着反射区中除第一侧边以外的侧边排列，以形成一周期性数组。此外，每一频率选择单元包括一电容性共振与一电感性共振，以共振于辐射件的共振频率。
在本发明的一实施例中，上述的天线适于设置在一电子装置内，且天线的接地面适于配置在电子装置的壳体上。
基于上述，本发明是沿着接地面的反射区的部份侧边设置频率选择结构，且反射区的宽度相关于天线辐射件的共振频率的波长。藉此，天线将可通过频率选择结构来改善辐射件在该共振频率的辐射场型，进而有效地提高其收讯质量。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的天线的结构示意图。
图2为依据本发明一实施例的天线的辐射场型图。
图3为图1的频率选择结构的放大示意图。
符号说明
100：天线
110：接地面
111：接地面的一边缘
120：辐射件
121：馈入部
122：接地部
130：频率选择结
140：基板
A1：反射区
SD1～SD4：反射区的侧边
WD1：反射区的宽度
210～240：曲线
311～316：频率选择单元
320：第一槽孔
321：第一槽线
322：第二槽线
330：第二槽孔
331：第三槽线
332：第四槽线
具体实施方式
图1为依据本发明一实施例的天线的结构示意图。参照图1，天线100包括接地面110、辐射件120以及频率选择结构130。其中，辐射件120邻近接地面110。此外，图1实施例是以倒F型天线(Inverted-F Antenna)的辐射本体来列举辐射件120，因此在图1实施例中，辐射件120包括馈入部121与接地部122。其中，接地部122电性连接至接地面110，且馈入部121用以接收一馈入讯号，以激发辐射件120产生两共振模态。藉此，辐射件120将至少可操作在一共振频率(例如：5.15GHz)下。
更进一步来看，接地面110具有一反射区A1。其中，反射区A1包括多个侧边SD1～SD4。此外，反射区A1的侧边SD1与接地面110的一边缘111贴齐，且辐射件120邻近反射区A1的侧边SD1。再者，频率选择结构130是沿着反射区A1的侧边SD2～SD4配置在接地面110上。亦即，频率选择结构130是沿着反射区A1中除侧边SD1以外的侧边SD2～SD4配置在接地面110上。
换言之，频率选择结构130是环绕在辐射件120的下方，且频率选择结构130与辐射件120完全地包围接地面110的反射区A1。此外，频率选择结构130与辐射件120之间的间隔距离主要是取决于反射区A1的宽度WD1。在配置上，反射区A1的宽度WD1是相关于辐射件120的共振频率(例如：5.15GHz)。例如，在一实施例中，反射区A1的宽度WD1是介于辐射件120的共振频率的1/16波长至1/4波长之间。
此外，频率选择结构130会在辐射件120的共振频率(例如：5.15GHz)下产生共振。藉此，频率选择结构130所产生的滤波效果，将导致辐射件120在该共振频率(例如：5.15GHz)所辐射出的电磁波无法通过频率选择结构130。换言之，频率选择结构130可反射来自辐射件120的电磁波，进而改变接地面110的电流分布，并据以改善辐射件120在该共振频率(例如：5.15GHz)下的辐射场型。
举例来说，在图1实施例中，具有倒F型天线结构的辐射件120可通过两共振模态而操作在2.4GHz与5.15GHz的共振频率下，且天线100可通过频率选择结构130来改善辐射件120在5.15GHz下的辐射场型。例如，图2为依据本发明一实施例的天线的辐射场型图，其中图2为天线100共振于5.15GHz下的辐射场型，且图2的左半部与右半部分别为天线100未设置以及有设置频率选择结构130的辐射场型。如图2所示，曲线210与230为天线100于Z-Y平面的场型，曲线220与240为天线100于X-Y平面的场型。就曲线210～240来看，可明显地看出，天线100的辐射场型会因应频率选择结构130的设置而有大幅度的改善。
除此之外，虽然图1实施例列举了辐射件120的实施形态，但其并非用以限定本发明。举例来说，辐射件120的实施形态也可例如是单极天线(monopole antenna)、偶极天线(dipole antenna)、回路天线(loop antenna)...等各类型天线的辐射本体。换言之，天线100可利用频率选择结构130对各种形态的辐射件120的辐射场型进行改善。
图3为图1的频率选择结构的放大示意图，以下将参照图1与图3进一步地说明频率选择结构130。如图3所示，频率选择结构130包括多个频率选择单元，例如：频率选择单元311～316。此外，如图1所示，频率选择结构130中的频率选择单元沿着反射区A1中除侧边SD1以外的侧边SD2～SD4排列，以形成位在辐射件120下方的一周期性数组。
此外，每一频率选择单元共振于辐射件120的共振频率(例如：5.15GHz)。藉此，频率选择结构130将可产生在该共振频率(例如：5.15GHz)下的带拒滤波效果，并致使辐射件120在该共振频率(例如：5.15GHz)下所辐射出的电磁波无法通过频率选择结构130。换言之，辐射件120将可反射辐射件120在该共振频率(例如：5.15GHz)下所辐射出的电磁波，进而改善辐射件120在该共振频率(例如：5.15GHz)下的辐射场型。
值得注意的是，每一频率选择单元包括一电容性共振与一电感性共振，以共振于辐射件120的共振频率(例如：5.15GHz)。举例来说，以图3的频率选择单元311为例来看，频率选择单元311包括第一槽孔320与第二槽孔330，其中第一槽孔320与第二槽孔330皆为一封闭槽孔。此外，第一槽孔320与第二槽孔330贯穿接地面110，并以旋转对称的方式排列。
更进一步来看，第一槽孔320包括第一槽线321与第二槽线322。其中，第一槽线321与第二槽线322分别包括一封闭端与一开放端，且第一槽线321的开放端与第二槽线322的开放端相互连通，以形成第一槽孔320。相似地，第二槽孔330包括第三槽线331与第四槽线332。第三槽线331与第四槽线332分别包括一封闭端与一开放端，且第三槽线331的开放端与第四槽线332的开放端相互连通，以形成第二槽孔330。
再者，第一槽线321与第三槽线331交错配置以形成电容性共振，且第二槽线322与第四槽线332分别用以形成电感性共振。此外，第一槽孔320的长度，亦即从第一槽线321的封闭端至第二槽线322的封闭端的距离，为辐射件120的共振频率(例如：5.15GHz)的1/3波长。相似地，第二槽孔330的长度亦为辐射件120的共振频率(例如：5.15GHz)的1/3波长。此外，第一槽线321与第三槽线331的形状可例如是螺旋状或是回形针状，且第二槽线322与第四槽线332可例如是蜿蜒状。
请继续参照图1，天线100更包括一基板140。其中，接地面110、辐射件120以及频率选择结构130皆设置在基板140的一表面上。换言之，天线100相当于一平面天线，并适于设置在一电子装置内。此外，天线100的接地面110适于配置在所述电子装置的壳体上。举例来说，所述电子装置可例如是一桌上型计算机、一笔记型计算机、一平板计算机或是一智能型手机。此外，针对桌上型计算机、笔记型计算机或是平板计算机而言，天线100的接地面110可设置在位于显示面板之后的背盖上。相对地，对于智能型手机而言，天线100的接地面110可设置在手机的壳体、背盖或电池背盖上。
更进一步来看，图1所列举的接地面110的反射区A1为一长方形。因此，如图1所示，反射区A1的侧边SD2平行于侧边SD1，且侧边SD2与侧边SD1之间的间距即为反射区A1的宽度WD1。虽然图1实施例列举了反射区A1的实施形态，但其并非用以限定本发明。举例来说，反射区A1也可例如是梯形、平行四边形、六边形...等几何图形。换言之，反射区A1至少包括相互平行的两侧边，且所述两侧边的其一与接地面110的边缘111贴齐，且所述两侧边用以界定反射区A1的宽度。
综上所述，本发明是沿着接地面的反射区的部份侧边，将频率选择结构设置在接地面上。此外，接地面的反射区的宽度相关于天线的辐射件的共振频率。藉此，天线将可通过频率选择结构来改善辐射件在该共振频率的辐射场型，进而有效地提高其收讯质量。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何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，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围以权利要求中所界定的内容为准。

Claims (10)

1.一种具有频率选择结构的天线，其特征在于，包括：
一接地面，具有一反射区，其中该反射区的一第一侧边与该接地面的一边缘贴齐；
一辐射件，邻近该第一侧边，并至少操作在一共振频率，其中该接地面反射区的宽度相关于该共振频率的波长，该辐射件包括一馈入部以及一接地部,该馈入部设置于该天线的一末端,该接地部设置于该馈入部与该天线的另一末端之间，该接地部电性连接至该接地面，该馈入部用以接收一馈入讯号；以及
一频率选择结构，设置在该接地面，该频率选择结构与该接地面位于同一平面，且沿着该反射区中除该第一侧边以外的侧边设置，该辐射件与该频率选择结构包围该反射区，并用以反射来自该辐射件的电磁波。
2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，该反射区的一第二侧边平行于该第一侧边，且该第二侧边与该第一侧边之间的间距即为该反射区的宽度。
3.如权利要求1所述的天线，其特征在于，该反射区的宽度介于该共振频率的1/16波长至1/4波长之间。
4.如权利要求1所述的天线，其特征在于，该频率选择结构包括：
多个频率选择单元，沿着该反射区中除该第一侧边以外的侧边排列，以形成一周期性数组，且每一该些频率选择单元包括一电容性共振与一电感性共振，以共振于该辐射件的该共振频率。
5.如权利要求4所述的天线，其特征在于，每一该些频率选择单元包括：
一第一槽孔，贯穿该接地面，并包括相互连通的一第一槽线与一第二槽线；以及
一第二槽孔，贯穿该接地面，并包括相互连通的一第三槽线与一第四槽线，
其中，该第一槽线与该第三槽线交错配置以形成该电容性共振，且该第二槽线与该第四槽线分别用以形成该电感性共振。
6.如权利要求5所述的天线，其特征在于，该第一槽孔与该第二槽孔的长度为该共振频率的1/3波长。
7.如权利要求5所述的天线，其特征在于，该第一槽线与该第三槽线的形状为螺旋状。
8.如权利要求5所述的天线，其特征在于，该第二槽线与该第四槽线的形状为蜿蜒状。
9.如权利要求1所述的天线，其特征在于，该天线适于设置在一电子装置，且该接地面适于配置在该电子装置的壳体上。
10.如权利要求1所述的天线，其特征在于，该频率选择结构共振于该共振频率，并反射该辐射件在该共振频率下所辐射出的电磁波。
CN201310322405.2A 2012-10-02 2013-07-29 具有频率选择结构的天线 Active CN103715514B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261708643P 2012-10-02 2012-10-02
US61/708,643 2012-10-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103715514A CN103715514A (zh) 2014-04-09
CN103715514B true CN103715514B (zh) 2017-04-26

Family

ID=50384631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310322405.2A Active CN103715514B (zh) 2012-10-02 2013-07-29 具有频率选择结构的天线

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140091970A1 (zh)
CN (1) CN103715514B (zh)
TW (1) TWI545840B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107464990B (zh) * 2016-06-06 2019-11-05 仁宝电脑工业股份有限公司 可调频天线装置
WO2017218806A1 (en) * 2016-06-15 2017-12-21 University Of Florida Research Foundation, Inc. Point symmetric complementary meander line slots for mutual coupling reduction

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5917458A (en) * 1995-09-08 1999-06-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Frequency selective surface integrated antenna system
ES2246226T3 (es) * 2000-01-19 2006-02-16 Fractus, S.A. Antenas miniatura rellenadoras de espacio.
US6730389B2 (en) * 2001-10-25 2004-05-04 Ppg Industries Ohio, Inc. Coated substrate having a frequency selective surface
AU2002366523A1 (en) * 2001-12-05 2003-06-23 E-Tenna Corporation Capacitively-loaded bent-wire monopole on an artificial magnetic conductor
US6882316B2 (en) * 2002-01-23 2005-04-19 Actiontec Electronics, Inc. DC inductive shorted patch antenna
US6839029B2 (en) * 2002-03-15 2005-01-04 Etenna Corporation Method of mechanically tuning antennas for low-cost volume production
US6822609B2 (en) * 2002-03-15 2004-11-23 Etenna Corporation Method of manufacturing antennas using micro-insert-molding techniques
US6952190B2 (en) * 2002-10-16 2005-10-04 Hrl Laboratories, Llc Low profile slot antenna using backside fed frequency selective surface
US6738023B2 (en) * 2002-10-16 2004-05-18 Etenna Corporation Multiband antenna having reverse-fed PIFA
US6995733B2 (en) * 2002-12-24 2006-02-07 Intel Corporation Frequency selective surface and method of manufacture
US6937192B2 (en) * 2003-04-02 2005-08-30 Actiontec Electronics, Inc. Method for fabrication of miniature lightweight antennas
US6911957B2 (en) * 2003-07-16 2005-06-28 Harris Corporation Dynamically variable frequency selective surface
KR100753830B1 (ko) * 2006-04-04 2007-08-31 한국전자통신연구원 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조 및 그 구조를이용한 안테나 장치 및 전자기 장치
US7760140B2 (en) * 2006-06-09 2010-07-20 Intel Corporation Multiband antenna array using electromagnetic bandgap structures
US7990328B2 (en) * 2007-03-29 2011-08-02 The Board Of Regents, The University Of Texas System Conductor having two frequency-selective surfaces
US7595757B2 (en) * 2007-04-24 2009-09-29 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Electrical connection elements provided in the AMC structure of an antenna arrangement
US20090058746A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-05 Harris Corporation Evanescent wave-coupled frequency selective surface
JP5516407B2 (ja) * 2008-09-11 2014-06-11 日本電気株式会社 構造体、アンテナ、通信装置、及び電子部品
JP5673553B2 (ja) * 2009-12-07 2015-02-18 日本電気株式会社 構造体及びアンテナ
US8633866B2 (en) * 2010-02-26 2014-01-21 The Regents Of The University Of Michigan Frequency-selective surface (FSS) structures
TWI455404B (zh) * 2010-11-02 2014-10-01 Ind Tech Res Inst 調節電磁波穿透響應的結構與調節電磁波輻射特性的天線結構
TW201324951A (zh) * 2011-12-05 2013-06-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 具有提高天線性能結構的電子裝置

Also Published As

Publication number Publication date
TWI545840B (zh) 2016-08-11
US20140091970A1 (en) 2014-04-03
TW201415715A (zh) 2014-04-16
CN103715514A (zh) 2014-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9059520B2 (en) Wireless communication device and communication terminal apparatus
CN201655979U (zh) 复合式多输入多输出天线模块及其系统
CN102025027B (zh) 双回路天线及多频多天线模块
CN102570058B (zh) 复合式多天线系统及其无线通信装置
CN106099354B (zh) 一种双频内置天线及其设计方法
CN203883129U (zh) 基于金属外壳的双频段wifi天线及其便携式设备
EP1263081B1 (en) Helical antenna
US20130069836A1 (en) Wireless communication apparatus
WO2015001475A2 (en) Orthogonal multi-antennas for mobile handsets based on characteristic mode manipulation
US20160226144A1 (en) Multi-input multi-output antenna
CN104022352B (zh) 基于金属外壳的双频段wifi天线及其便携式设备
CN102396110A (zh) 具有端点短路的辐射体的使用耦合匹配的宽带天线
CN105552543A (zh) 用于2g/3g频段基于电磁带隙反射底板的基站天线
TWI523328B (zh) 通訊裝置
CN102377017A (zh) 多回圈天线系统及具有该多回圈天线系统的电子装置
CN103594793B (zh) 通信装置
CN112821039A (zh) 天线结构及电子装置
CN103715514B (zh) 具有频率选择结构的天线
CN103811853A (zh) 多频天线
CN207910065U (zh) 天线装置及电子设备
EP2251930A1 (en) Antenna device and portable radio communication device comprising such an antenna device
CN208256902U (zh) 双频段mimo天线及具有其的笔记本电脑盖体
CN201146242Y (zh) 多频天线
CN105281038B (zh) 双频天线
CN205646140U (zh) 天线模块

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant