CN104767025B - 宽频天线 - Google Patents
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Abstract
一种宽频天线,包括辐射件、第一延伸件、第二延伸件、第一反射件、第二反射件与馈入件。辐射件对称于参考方向,并具有顶边、底边、第一侧边与第二侧边。辐射件的宽度沿着参考方向依序递增。第一延伸件与第二延伸件分别从顶边的两端朝向参考方向延伸,并相对于参考方向呈镜像对称。第一延伸件的宽度与第二延伸件的宽度分别沿着参考方向依序递减。第一反射件与第二反射件分别相对于第一侧边与第二侧边,并相对于参考方向呈镜像对称。馈入件电连接底边,并具有馈入点。因此,宽频天线将具有宽频带的特性以及微型化的优势,故宽频天线可用以作为小型隔离室中的校正天线,并也可应用在各种类型的移动通信装置中。
Description
技术领域
本发明是有关于一种天线,且特别是有关于一种宽频天线。
背景技术
随着移动通信装置的多功能与轻薄化的发展,新开发出的天线(亦即,待测天线)必须在近距离测试环境中进行校验测试或是产品验证测试,以确保天线的辐射场型符合移动通信装置的应用需求。在近距离测试环境中,待测天线会被放置在小型的隔离室,并利用隔离室中的校正天线来对待测天线进行校验测试或是产品验证测试。
一般而言,由于号角天线(horn antenna)具有宽频带的特性,因此现行隔离室大多是利用号角天线来作为待测天线在校验测试或是产品验证测试上的校正天线。然而,号角天线往往体积过大,而无法应用在小型的隔离室中。因此,如何在有限的空间中设计出宽频天线以作为小型隔离室的校正天线,已是待测天线在校验测试或是产品验证测试上所面临的一大课题。
发明内容
本发明的目的是:提供一种宽频天线,具有宽频带的特性以及微型化的优势,可用以作为小型隔离室中的校正天线,并也可应用在各种类型的移动通信装置中。
本发明的技术方案是:提供一种宽频天线,包括辐射件、第一延伸件、第二延伸件、第一反射件、第二反射件与馈入件。辐射件对称于参考方向,并具有顶边、底边、第一侧边与第二侧边。此外,辐射件的宽度沿着参考方向依序递增。第一延伸件与第二延伸件分别从顶边的两端朝向参考方向延伸,并相对于参考方向呈镜像对称。此外,第一延伸件的宽度与第二延伸件的宽度分别沿着参考方向依序递减,所述第一延伸件的延伸末端和所述第二延伸件的延伸末端在所述参考方向上相对于对称点向内收缩,所述第一延伸件的延伸末端和所述第二延伸件的延伸末端之间的距离小于所述顶边的长度。第一反射件与第二反射件分别相对于第一侧边与第二侧边,并相对于参考方向呈镜像对称。馈入件电连接底边,并具有馈入点。
基于上述,本发明的宽频天线具有宽度会沿着参考方向依序递增的辐射件,并从辐射件的顶边的两端延伸出宽度会沿着参考方向依序递减的两延伸件。此外,辐射件的两侧边分别设有两反射件。借此,宽频天线将具有宽带宽的特性以及微型化的优势,故宽频天线可用以作为小型隔离室中的校正天线,并也可应用在各种类型的移动通信装置中。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的宽频天线的结构示意图。
图2为依据本发明一实施例的宽频天线的电压驻波比图。
图3与图4分别为依据本发明一实施例的宽频天线的增益与辐射效率图。
图5为依据本发明一实施例的宽频天线的辐射场型图。
图6为依据本发明一实施例的宽频天线的组合示意图。
图7为依据本发明另一实施例的宽频天线的结构示意图。
主要符号说明:
100、700:宽频天线 110、710:辐射件
111、711:顶边 112:底边
113:第一侧边 114:第二侧边
120:第一延伸件 121:第一斜边
122:第二斜边 130:第二延伸件
131:第三斜边 132:第四斜边
140:第一反射件 150:第二反射件
141、151:凹槽 160:馈入件
θ1:角度 L1:总长度
L11:第一长度 L12:第二长度
W1:总宽度 101:第一基板
102:第二基板 170:信号走线
180:接地面 190:天线接头
191、192:贯孔 510、520:曲线
711a:中间区段
具体实施方式
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。
图1为依据本发明一实施例的宽频天线的结构示意图。如图1所示,宽频天线100包括辐射件110、第一延伸件120、第二延伸件130、第一反射件140、第二反射件150以及馈入件160。其中,辐射件110对称于一参考方向,例如:Z轴方向。此外,辐射件110具有顶边111、底边112、第一侧边113与第二侧边114。
辐射件110的顶边111相对于底边112,且辐射件110的第一侧边113相对于第二侧边114。此外,第一侧边113与第二侧边114用以界定辐射件110的宽度。例如,第一侧边113与第二侧边114之间在X轴方向上的多个间距即为辐射件110的宽度。更进一步来看,辐射件110的宽度会沿着参考方向(例如,Z轴方向)依序递增,且辐射件110的第一侧边113与第二侧边114向内凹陷。因此,第一侧边113与第二侧边114的形状皆呈弧状,且辐射件110的形状相当于扇形。
第一延伸件120与第二延伸件130分别从辐射件110的顶边111的两端朝向参考方向(例如,Z轴方向)延伸。此外,第一延伸件120与第二延伸件130相对于参考方向(例如,Z轴方向)呈镜像对称。换言之,第一延伸件120与第二延伸件130的外形实质上相同。
举例来说,第一延伸件120具有第一斜边121与第二斜边122。其中,第一斜边121与第二斜边122相交,并用以界定第一延伸件120的宽度。例如,第一斜边121与第二斜边122之间在X轴方向上的多个间距即为第一延伸件120的宽度。相似地,第二延伸件130具有第三斜边131与第四斜边132。其中,第三斜边131与第四斜边132相交,并用以界定第二延伸件130的宽度。例如,第三斜边131与第四斜边132之间在X轴方向上的多个间距即为第二延伸件130的宽度。
更进一步来看,第一延伸件120的宽度与第二延伸件130的宽度分别沿着参考方向(例如,Z轴方向)依序递减。此外,第一延伸件120的第一斜边121与第二延伸件130的第三斜边131为直线状。第一延伸件120的第二斜边122与第二延伸件130的第四斜边132为弧状。再者,第二斜边122的延伸方向与第四斜边132的延伸方向相交一角度θ1,且所述角度θ1可例如是17度。
第一反射件140相对于辐射件110的第一侧边113。第二反射件150相对于辐射件110的第二侧边114。此外,第一反射件140与第二反射件150相对于参考方向(例如,Z轴方向)呈镜像对称。换言之,第一反射件140与第二反射件150的外形实质上相同。举例来说,第一反射件140具有一凹槽141,且凹槽141的开口背对辐射件110的第一侧边113。相似地,第二反射件150具有一凹槽151,且凹槽151的开口背对辐射件110的第二侧边114。
从另一角度来看,图1中的第一反射件140与第二反射件150的形状大致为C字形。虽然图1实施例列举了第一反射件140与第二反射件150的实施型态,但其并非用以限定本发明。例如,所属技术领域中具有通常知识者可依设计所需,将第一反射件140与第二反射件150的形状调整为矩形、正方形、椭圆形或是任意的几何形状。
馈入件160电连接辐射件110的底边112,并具有一馈入点。此外,宽频天线100本质上为一单极天线(monopole antenna)。在操作上,宽频天线100可通过馈入件160的馈入点接收一馈入信号。在馈入信号的激发下,宽频天线100可通过辐射件110所形成的多个电流路径产生共振模式,进而可操作在第一频带(例如,中频频带)。此外,宽频天线100还可通过第一延伸件120与第二延伸件130延长辐射件110中的部分电流路径,进而可操作在第二频带(例如,低频频带)。再者,宽频天线100还可利用在共振模式下的二次谐波而操作在第三频带(例如,高频频带)。
举例来说,图2为依据本发明一实施例的宽频天线的电压驻波比(VoltageStanding Wave Ratio,VSWR)图。如图2所示,在一实施例中,宽频天线100的第一频带(例如,中频频带)可例如是涵盖1.5GHz~3.6GHz,进而致使宽频天线100可应用在GPS、GSM与LTE等应用频带。再者,宽频天线100的第二频带(例如,低频频带)可例如是涵盖500MHz~960MHz,且宽频天线100的第三频带(例如,高频频带)可例如是涵盖4.8GHz~5.8GHz,进而致使宽频天线100在应用上可符合802.11a的应用频带。此外,图3与图4分别为依据本发明一实施例的宽频天线的增益与辐射效率图。如图3与图4所示,宽频天线100在低频、中频与高频频带下皆具有良好特性。
换言之,宽频天线100所操作的频带可广泛地涵盖各个应用频带,且宽频天线100在各个频带下皆具有良好的特性。再者,宽频天线100除了具有宽频带的特性以外,宽频天线100的结构还具有微型化的优势。因此,宽频天线100可用以作为小型隔离室中的校正天线,并可针对待测天线在各个应用频带下的辐射场型进行测试。具体而言,宽频天线100可置放在待测天线的上方或是下方,进而有助于增加待测天线在校验测试或是产品验证测试上的便利性。再者,宽频天线100也可应用在各种类型的移动通信装置中。
除此之外,如图1所示,宽频天线100可通过第一反射件140与第二反射件150来反射或是导引所辐射出的电磁能量。借此,宽频天线100在第一频带(例如,中频频带)下所辐射出的电磁能量将可朝向宽频天线100的前后两侧泄漏出来,进而致使宽频天线100相当于一宽频指向性天线。举例来说,图5为依据本发明一实施例的宽频天线的辐射场型图。在图5实施例中,宽频天线100操作在2.5GHz,曲线510为宽频天线100于X-Z平面的辐射场型,且曲线520为宽频天线100于X-Y平面的辐射场型。如曲线510所示,宽频天线100的电磁能量可朝向前后两侧集中。
值得一提的是,在一实施例中,宽频天线100的总宽度W1可例如是第一频带的最高频率(例如,3.6GHz)的1/4波长,且宽频天线100的总长度L1可例如是第一频带的最低频率(例如,1.5GHz)的1/4波长。此外,以辐射件110的顶边111的一端为分界点来看的话,宽频天线100在参考方向(例如,Z轴方向)上具有第一长度L11与第二长度L12,且第一长度L11相对于第二长度L12的比例为2:1。
请继续参照图1。宽频天线100还包括第一基板101与第二基板102。其中,辐射件110、第一延伸件120、第二延伸件130、第一反射件140、第二反射件150与馈入件160皆设置在第一基板101的一表面上。再者,第二基板102主要是用以作为宽频天线100的固定座。其中,第二基板102的一表面设有信号走线170与接地面180,且第二基板102的另一表面设有天线接头190,例如:SMA接头。此外,多个贯孔(例如,贯孔191与192)贯穿第二基板102。
具体而言,图6为依据本发明一实施例的宽频天线的组合示意图。如图6所示,第二基板102垂直于第一基板101。此外,天线接头190的信号接脚通过贯孔191电连接信号走线170,且天线接头190的多个定位接脚通过至少一贯孔(例如,贯孔192)电连接至接地面180。另一方面,馈入件160电连接第二基板102上的信号走线170,且第一反射件140与第二反射件150电连接第二基板102上的接地面180。借此,宽频天线100将可通过设置在第二基板102上的天线接头190来接收馈入信号。
虽然图6实施例列举了第二基板102与第一基板101的组合型态,但其并非用以限定本发明。举例来说,在另一实施例中,第二基板102与第一基板101相互平行。此时,第二基板102上的接地面180将有助于提升宽频天线100操作在第二频带(例如,低频频带)时的特性。
值得注意的是,在操作上,宽频天线100中的第一延伸件120与第二延伸件130会分别形成电感效应,且第一延伸件120与第二延伸件130之间会形成电容效应。此外,所述的电感效应与电容效应取决于辐射件110、第一延伸件120与第二延伸件130的形状。因此,可通过辐射件110、第一延伸件120与第二延伸件130的形状的改变,来调整宽频天线100的特性参数,例如:频宽、增益、辐射效率或是指向性等。
举例来说,图7为依据本发明另一实施例的宽频天线的结构示意图。其中,图7所列举的宽频天线700基本上与图1所列举的宽频天线100相似。此外,两实施例的主要不同之处在于,图1中辐射件110的顶边111为平滑的圆弧状,而图7中辐射件710的顶边711包括一中间区段711a。具体而言,中间区段711a位于第一延伸件120与第二延伸件130之间。此外,中间区段711a向外凸出,且中间区段711a的形状为弧形。在另一实施例中,中间区段711a的形状也可例如是三角形、曲线形或是任意的几何形状。借此,宽频天线700将可通过中间区段711a来调整操作在第一频带时的指向性。至于宽频天线700的细部结构已包含在上述各实施例,故在此不予赘述。
综上所述,本发明的宽频天线具有宽度会沿着参考方向依序递增的辐射件,并从辐射件的顶边的两端延伸出宽度会沿着参考方向依序递减的两延伸件。此外,辐射件的两侧边分别设有两反射件。借此,宽频天线将具有宽频带的特性以及微型化的优势。特别是,宽频天线所操作的第一频带具有宽广的频宽,且在第一频带下宽频天线还具有良好的指向性。因此,宽频天线可用以作为小型隔离室中的校正天线,并也可应用在各种类型的移动通信装置中。
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当视权利要求所界定者为准。
Claims (15)
1.一种宽频天线,其特征在于,所述宽频天线包括:
一辐射件,对称于一参考方向,并具有一顶边、一底边、一第一侧边与一第二侧边,且该辐射件的宽度沿着该参考方向依序递增;
一第一延伸件与一第二延伸件,分别从该顶边的两端朝向该参考方向延伸,并相对于该参考方向呈镜像对称,且该第一延伸件的宽度与该第二延伸件的宽度分别沿着该参考方向依序递减,所述第一延伸件的延伸末端和所述第二延伸件的延伸末端在所述参考方向上相对于对称点向内收缩,所述第一延伸件的延伸末端和所述第二延伸件的延伸末端之间的距离小于所述顶边的长度;
一第一反射件与一第二反射件,分别相对于该第一侧边与该第二侧边,并相对于该参考方向呈镜像对称;以及
一馈入件,电连接该底边,并具有一馈入点。
2.如权利要求1所述的宽频天线,其特征在于,该第一延伸件具有一第一斜边与一第二斜边,且该第一斜边与该第二斜边相交并用以界定该第一延伸件的宽度。
3.如权利要求2所述的宽频天线,其特征在于,该第二延伸件具有一第三斜边与一第四斜边,该第三斜边与该第四斜边相交并用以界定该第二延伸件的宽度,且该第二斜边的延伸方向与该第四斜边的延伸方向相交一角度。
4.如权利要求3所述的宽频天线,其特征在于,该第一斜边与该第三斜边为直线状,且该第二斜边与该第四斜边为弧状。
5.如权利要求1所述的宽频天线,其特征在于,该辐射件的该第一侧边与该第二侧边向内凹陷,并用以界定该辐射件的宽度。
6.如权利要求1所述的宽频天线,其特征在于,该辐射件的该顶边包括一中间区段,该中间区段位于该第一延伸件与该第二延伸件之间,且该中间区段向外凸出。
7.如权利要求1所述的宽频天线,其特征在于,该第一反射件与该第二反射件分别具有一凹槽。
8.如权利要求1所述的宽频天线,其特征在于,该第一反射件与该第二反射件的形状为矩形、正方形或是椭圆形。
9.如权利要求1所述的宽频天线,其特征在于,该宽频天线通过该辐射件所形成的多个电流路径操作在一第一频带,并通过该第一延伸件与该第二延伸件延长部分所述电流路径以操作在一第二频带。
10.如权利要求9所述的宽频天线,其特征在于,该宽频天线的总宽度为该第一频带的最高频率的1/4波长。
11.如权利要求9所述的宽频天线,其特征在于,该宽频天线的总长度为该第一频带的最低频率的1/4波长。
12.如权利要求1所述的宽频天线,其特征在于,该宽频天线为一单极天线。
13.如权利要求1所述的宽频天线,其特征在于,所述宽频天线还包括一第一基板,且该辐射件、该第一延伸件、该第二延伸件、该第一反射件、该第二反射件与该馈入件设置在该第一基板的一表面上。
14.如权利要求13所述的宽频天线,其特征在于,所述宽频天线还包括一第二基板,该第二基板垂直或是平行于该第一基板,且该第二基板的一表面上设有一信号走线与一接地面,其中该信号走线电连接该馈入件,该接地面电连接该第一反射件与该第二反射件。
15.如权利要求14所述的宽频天线,其特征在于,所述宽频天线还包括一天线接头,该天线接头设置在该第二基板的另一表面上,且该天线接头的一信号接脚电连接该信号走线,该天线接头的多个定位接脚电连接至该接地面。
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