CN104078748A - 偶极天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种偶极天线，包括辐射部、接地部及同轴线，所述辐射部上设有馈点，所述接地部与所述馈点电性隔离设置，所述同轴线包括电性连接至馈点的内导体和电性连接至接地部的金属编织层，所述偶极天线包括一对长边及连接一对长边的一对短边，所述辐射部包括靠近接地部的第一部分及自第一部分的中间区域分别延伸到两长边的开槽，所述开槽将辐射部剩余的部分分成自第一部分的中间区域延伸出去的第二部分及自第一部分的两侧分别延伸出去的第三部分。该偶极天线工作频段较宽且辐射效能好，适于业界大规模生产使用。

Description

偶极天线

【技术领域】

本发明涉及一种天线，尤其涉及一种用在电子设备中的偶极天线。

【背景技术】

随着具有无线传输能力的产品日益普及，对于使用者而言，可以不受环境的限制以无线方式传输资料是件十分便利的事情。然而其传输品质与具有无线传输能力的产品所采用的天线有着密切的关联性，因此天线的品质对于发展无线通讯技术扮演着重要角色。

偶极天线是天线应用历史最为久远的天线，又称对称振子，包括大小相同的正负振子（其长度通常为1/4天线操作波长）。偶极天线各特性参数易于计算，其最主要的技术优势在于：结构简单、制作便易且具有全向辐射特性，被广泛应用于电子装置。

在现有技术中，如中国台湾专利公告的第547784号专利中揭示了一种以同轴线的内导体作为辐射体的双频偶极天线。该天线包括一根导线和接地金属管。该设计是通过将导线的内导体露在金属管以外的部分分歧成两支，而形成双频偶极天线。然而，在实际制造中，将导线的内导体分歧成两支难度较大，且内导体所分歧成的两支间的距离是较难掌控的。又如，美国专利US6421024号揭示了由长短不同的金属套管来分别工作于较低频率和较高频率的双频偶极天线。此类双频偶极天线包括一对长金属管，一对短金属管以及同轴馈线。短金属管包围在长金属管的外部。长金属管与短金属管共有一封闭端。同轴馈线组成第一偶极天线，工作于较低频率。短金属管和同轴馈线组成第二偶极天线，工作于较高频率。然而，此类天线使用了较多的金属材料，故成本较高。偶极天线的实现方式有很多，近年来无线通讯业人士利用平板天线的原理还开发出体积较小的印刷电路板式偶极天线，印刷电路板式偶极天线乃是将无线传输系统整合在一印刷电路板上，所以不仅体积可以做的相当小，且其制造成本也大幅下降许多。这是因为印刷电路板天线不需要机械结构或是其它连接器所致。于2003年7月2日公告的公告号为CN2559178的中国专利揭示了一种印刷电路板式偶极天线，其包括相互间隔的辐射部及接地部，馈电装置与辐射部及接地部电性连接，该种偶极天线的设计虽然能够达到天线体积微小化的目的，但是由于辐射部和接地部隔离，天线处在强烈电磁场时，该干扰电磁场所产生的干扰信号将经过辐射部进入系统，使得系统无法辨别原始信号和干扰信号，从而导致系统无法作用，且该印刷电路板式偶极天线达到的频宽较少，并不能满足目前市场上对天线的需求。

鉴于以上问题，实有必要对现有技术进行改进以克服上述缺陷。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种工作频段较宽且辐射效能好的偶极天线。

为解决上述技术问题，本发明提供一种偶极天线，包括辐射部、接地部及同轴线，所述辐射部上设有馈点，所述接地部与所述馈点电性隔离设置，所述同轴线包括电性连接至馈点的内导体和电性连接至接地部的金属编织层，所述偶极天线包括一对长边及连接一对长边的一对短边，所述辐射部包括靠近接地部的第一部分及自第一部分的中间区域分别延伸到两长边的开槽，所述开槽将辐射部剩余的部分分成自第一部分的中间区域延伸出去的第二部分及自第一部分的两侧分别延伸出去的第三部分。

相较于现有技术，本发明所揭示的偶极天线工作频段较宽、易于制造且辐射效能好，适于业界大规模的生产使用。

具体实施结构如下：

所述偶极天线为金属片冲压切割形成。

所述偶极天线包括主体部及若干自该主体部的两长边端分别向上延伸的延展部，位于主体部一侧且相邻的延展部之间均设有一漏空槽。

所述偶极天线的第二部分包括自第一部分的中间区域延伸出去的呈矩形的第一区域及自第一区域末端延伸出去的更大的第二区域，所述第二区域包括呈矩形的第一主体部及自第一主体部两长边端分别向上延伸的第一延展部。

所述馈点至第一部分、第二部分的第一区域以及第三部分均可形成工作于LTE的1710MHz-2700MHz频段，所述馈点至第二部分的第二区域形成工作于LTE的698MHz-960MHz频段。

所述开槽包括位于主体部上呈L形设置的L形槽及上述形成于主体部一侧且相邻的延展部之间的漏空槽。

所述辐射部和接地部呈轴对称设置，辐射部和接地部的大小和形状完全相同。

所述偶极天线设有若干通孔以便于与外部设备连接。

所述偶极天线为电路板蚀刻形成，所述辐射部的第一部分呈矩形状，所述第三部分呈三角形状，所述开槽是自第一部分的中间区域分别倾斜延伸到两长边形成，所述第二部分上的短边为弧形结构，所述馈点至弧形结构形成工作于LTE的698MHz-960MHz频段，所述馈点至第三部分、至开槽以及至第二部分上的长边均可形成工作于LTE的1710MHz -2700MHz频段。

所述馈点至辐射部的第一部分形成工作于Wi-Fi的5.15GHz-5.85GHz频段，所述馈点至第三部分、至开槽以及至第二部分上的长边均可形成工作于Wi-Fi的2.4GHz-2.5GHz频段，所述馈点至第二部分上的长边形成工作于GPS的1575.42MHz频段。

【附图说明】

图1是符合本发明的第一实施例的偶极天线的立体结构图；

图2是图1所示的偶极天线的俯视图；

图3是符合本发明第一实施例的偶极天线的电压驻波比(Voltage Standing Wave Radio, VSWR ) 测试图；

图4是符合本发明第二实施例的偶极天线的立体结构图；

图5是图4所示的偶极天线的部分分解图；

图6是符合本发明第二实施例的偶极天线的电压驻波比(Voltage Standing Wave Radio, VSWR ) 测试图。

【具体实施方式】

如图1至图3所示为符合本发明第一实施例的偶极天线100。该偶极天线100包括辐射部11、接地部12及同轴线13，所述辐射部11上设有馈点10，所述接地部与所述馈点10电性隔离设置，所述同轴线13包括电性连接至馈点10的内导体131和电性连接至接地部12的金属编织层133。

所述偶极天线100为金属片冲压切割形成，其包括一对长边15及连接一对长边15的一对短边16。所述辐射部11和接地部12为形状大小相同的金属片，二者相互对称的分设于同一平面内。辐射部11位于接地部12一侧的一定距离处，且所述辐射部11与接地部12之间设有一定距离的间隙以使得二者电性隔离。该偶极天线100还设有主体部101及自该主体部101的两长边端分别向上延伸的延展部102，所述偶极天线100上位于主体部101一侧且相邻的延展部102之间均设有一漏空槽104。于本实施方式中，所述主体部101与延展部102位于不同平面内且所述延展部102是自主体部101垂直向上延伸出。

所述辐射部11包括靠近接地部12的第一部分110及自第一部分110中间区域分别延伸到两长边15的开槽17，所述开槽17将辐射部11剩余的部分分成自第一部分110的中间区域延伸出去的第二部分111及自第一部分110的两侧分别延伸出去的第三部分112。所述偶极天线100的第二部分111包括自第一部分110的中间区域延伸出去的呈矩形的第一区域1111及自第一区域1111末端延伸出去的更大的第二区域1112，所述第二区域1112包括呈矩形的第一主体部1011及自第一主体部1011两长边端分别向上延伸的第一延展部1021。所述馈点10至第一部分110、第二部分111的第一区域1111以及第三部分112形成工作于LTE的1710MHz-2700MHz频段，所述馈点10至第二部分111的第二区域1112形成工作于LTE的698MHz-960MHz频段。所述开槽17包括位于主体部101上呈L形设置的L形槽171及上述形成于主体部101一侧且相邻的延展部102之间的漏空槽104。

参考前述辐射部11的结构特征描述，所述接地部12可视为所述辐射部11旋转一百八十度而得，包括与辐射部11各部分对应的部分。所述接地部12包括靠近辐射部11的第四部分120及自第四部分120的中间区域分别延伸到两长边15的槽道18，所述槽道18将接地部剩余的部分分成自第四部分120的中间区域延伸出去的第五部分121及自第四部分120两侧分别延伸出去的第六部分122。所述偶极天线100的第五部分121包括自第四部分120的中间区域延伸出去的呈矩形第三区域1210及自第三区域1211末端延伸出去的更大的第四区域1212。所述第四区域1212包括呈矩形的第二主体部1012及自第二主体部1012两长边端分别向上延伸的第二延展部1022。所述接地部12的第四部分120、第五部分121以及第六部分122与上述辐射部11的第一部分110、第二部分111以及第三部分112分别一一对应。

所述同轴线13包括电性连接至馈点10的内导体131、包覆内导体131的绝缘层132及包覆绝缘层132的金属编织层133。所述偶极天线100上设有若干通孔103以便于与外部设备（未图示）连接。

图3所示是符合本发明第一实施例的偶极天线100的电压驻波比测试图，依图示可知，698MHz-960MHz和1710MHz-2700MHz频段天线的电压驻波比值均小于4且本发明的偶极天线100的工作频段较宽，符合一般产业的利用条件，本实施方式中的偶极天线100辐射部11与接地部12大小结构完全对称，易于制造。

如图4和图5所示为符合本发明第二实施例的偶极天线200，该实施例中偶极天线200为电路板蚀刻形成，该偶极天线200包括辐射部21、接地部22及同轴线23，所述辐射部21上设有馈点20，所述接地部22与所述馈点20电性隔离设置，所述同轴线23包括电性连接至馈点的内导体231和电性连接至接地部22的金属编织层233。所述偶极天线200包括一对长边25及连接一对长边25的一对短边26，所述辐射部21包括靠近接地部22的第一部分210及自第一部分210的中间区域分别倾斜延伸到两长边的开槽27，所述开槽27将辐射部21剩余的部分分成自第一部分210的中间区域延伸出去的第二部分211及自第一部分210的两侧分别延伸出去的第三部分212。于本实施方式中，所述偶极天线200还包括安装并电性连接于接地部22上的结合件24，所述结合件24至少部分悬空设置于辐射部21上方，用于增强接地部22与辐射部11之间的耦合作用。当然，很容易想到结合件24也可以安装并电性连接于辐射部21上，此次省略了对其进行详细介绍。

所述辐射部21呈桨状。于本实施方式中，所述第一部分210呈矩形状，所述第三部分212呈三角形状。所述第二部分211包括与第一部分210连接的等腰梯形2111、继续延伸的矩形2112及末端的圆弧状2113，上述短边16形成圆弧状上的弧形结构2110。所述馈点20至弧形结构2110形成工作于LTE的698MHz-960MHz频段，所述馈点20至第三部分212、至开槽27以及至第二部分211上的长边25均可形成工作于LTE的1710 MHz-2700MHz频段，所述馈点20至辐射部21的第一部分210形成工作于Wi-Fi的5.15GHz-5.85GHz频段，所述馈点20至第三部分212、至开槽27以及至第二部分211上的长边25均可形成工作于Wi-Fi的2.4GHz-2.5GHz频段，所述馈点20至第二部分211上的长边25形成工作于GPS的1575.42MHz频段。所述开槽27同时可以起到将高频区域与低频区域间隔开，防止产生辐射干扰和降低辐射效能。

接地部22呈矩形，其包括靠近辐射部21的且与第一部分210对称设置的呈矩形状的第四部分220及自第四部分220的中间区域（未标号）继续延伸的矩形槽道226以及以该矩形槽道226为对称轴并与该矩形槽道226间隔设置的“L”型槽道227。所述矩形槽道226与“L”型槽道227将接地部22剩余的部分分为自第四部分220两侧分别延伸出去的第五部分221与第六部分222。于本实施方式中，所述第五部分221呈矩形状，所述第六部分222呈“L”型。所述第四部分220形成工作于Wi-Fi的5.15GHz-5.85GHz频段，所述第五部分221、“L”型槽道127及位于第六部分222上的部分长边26均可形成工作于LTE的1710 MHz-2700MHz频段及工作于Wi-Fi的2.4GHz-2.5GHz频段，所述第六部分222形成工作于LTE的698MHz-844MHz频段。

所述馈线23包括电性连接至馈点20的内导体231、包覆内导体231的绝缘层232及包覆绝缘层232的金属编织层233。所述屏蔽编织层133连接到接地部12上。

图6所示是符合本发明第二实施例的偶极天线200在698 MHz -960MHz、1710 MHz -2700MHz、1575.42MHz、2.4GHz-2.5GHz和5.15GHz-5.85GHz的频段下的电压驻波比测视图，依图示可知，均达到VSWR小于3.0的设计规格要求。其中横坐标表示频率（MHz），纵坐标表示电压驻波比(VSWR)。该偶极天线200在698MHz、925MHz、960MHz、1477MHz、1575 MHz、1700 MHz、2700 MHz、2719MHz的频率下测得的电压驻波比分别为1.2949、1.8251、1.8692、1.6021、2.3306、1.2655、1.2272、1.2948，均达到VSWR小于3.0的设计规格要求，且本发明的偶极天线200具有较宽的工作频段，辐射效能好，符合市场上目前对于多频宽天线的需求，适于业界大规模的生产使用。

以上所述仅为本发明的最优等的实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变化，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种偶极天线，包括辐射部、接地部及同轴线，所述辐射部上设有馈点，所述接地部与所述馈点电性隔离设置，所述同轴线包括电性连接至馈点的内导体和电性连接至接地部的金属编织层，其特征在于：所述偶极天线包括一对长边及连接一对长边的一对短边，所述辐射部包括靠近接地部的第一部分及自第一部分的中间区域分别延伸到两长边的开槽，所述开槽将辐射部剩余的部分分成自第一部分的中间区域延伸出去的第二部分及自第一部分的两侧分别延伸出去的第三部分。

2.如权利要求1所述的偶极天线，其特征在于：所述偶极天线为金属片冲压切割形成。

3.如权利要求2所述的偶极天线，其特征在于：所述偶极天线包括主体部及若干自该主体部的两长边端分别向上延伸的延展部，位于主体部一侧且相邻的延展部之间均设有一漏空槽。

4.如权利要求2所述的偶极天线，其特征在于：所述偶极天线的第二部分包括自第一部分的中间区域延伸出去的呈矩形的第一区域及自第一区域末端延伸出去的更大的第二区域，所述第二区域包括呈矩形的第一主体部及自第一主体部两长边端分别向上延伸的第一延展部。

5.如权利要求2所述的偶极天线，其特征在于：所述馈点至第一部分、第二部分的第一区域以及第三部分均可形成工作于LTE的1710MHz-2700MHz频段，所述馈点至第二部分的第二区域形成工作于LTE的698MHz-960MHz频段。

6.如权利要求2所述的偶极天线，其特征在于：所述开槽包括位于主体部上且呈L形设置的L形槽及上述形成于主体部一侧且相邻的延展部之间的漏空槽。

7.如权利要求2所述的偶极天线，其特征在于：所述辐射部和接地部呈轴对称设置，辐射部和接地部的大小和形状完全相同。

8.如权利要求2所述的偶极天线，其特征在于：所述偶极天线设有若干通孔以便于与外部设备连接。

9.如权利要求1所述的偶极天线，其特征在于：所述偶极天线为电路板蚀刻形成，所述辐射部的第一部分呈矩形状，所述第三部分呈三角形状，所述开槽是自第一部分的中间区域分别倾斜延伸到两长边形成，所述第二部分上的短边为弧形结构，所述馈点至弧形结构形成工作于LTE的698MHz-960MHz频段，所述馈点至第三部分、至开槽以及至第二部分上的长边均可形成工作于LTE的1710MHz -2700MHz频段。

10.如权利要求9所述的偶极天线，其特征在于：所述馈点至辐射部的第一部分形成工作于Wi-Fi的5.15GHz-5.85GHz频段，所述馈点至第三部分、至开槽以及至第二部分上的长边均可形成工作于Wi-Fi的2.4GHz-2.5GHz频段，所述馈点至第二部分上的长边形成工作于GPS的1575.42MHz频段。