CN105359336A - 多频带螺旋型天线 - Google Patents

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Abstract

一种多频带天线，包含一馈点；一螺旋型辐射元件，电性连接至所述馈点并通过所述馈点馈送，所述螺旋型辐射元件在一甚高频范围中共振；以及一长型辐射元件，同轴地设置于所述螺旋型辐射元件内，且电性连接至所述馈点并通过所述馈点馈送，所述长型辐射元件仅沿着所述螺旋型辐射元件的一部份延伸，所述长型辐射元件具有一第一共振频率和一第二共振频率，所述长型辐射元件在所述第一共振频率下作为一四分之一波长单极操作，以及在所述第二共振频率下作为八分之一波长单极操作。

Description

多频带螺旋型天线
相关申请的引用
本发明引用于2013年5月1日提交的标题为“简化结构的多频带天线(SIMPLIFIEDSTRUCTUREFORMULTIBANDANTENNA)”的美国临时专利申请61/817,909号，在此以引用方式将其揭露内容并入，并且在此根据37CFR1.78(a)(4)和(5)(i)要求其优先权。
技术领域
本发明涉及一种天线，特别是关于一种多频带天线。
背景技术
本技术领域中现有的各种多频带天线。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有极小型结构的改良的多频带螺旋型天线。
因此，根据本发明的一优选实施例，提供一种多频带天线，包含一馈点；一螺旋型辐射元件，电性连接至所述馈点并通过所述馈点馈送，所述螺旋型辐射元件在一甚高频(VeryHighFrequency)范围中共振；以及一长型辐射元件，同轴地设置于所述螺旋型辐射元件内，且电性连接至所述馈点并通过所述馈点馈送，所述长型辐射元件仅沿着所述螺旋型辐射元件的一部份延伸，所述长型辐射元件具有一第一共振频率和一第二共振频率，所述长型辐射元件在所述第一共振频率下作为一四分之一波长单极操作，以及在所述第二共振频率下作为八分之一波长单极操作。
优选地，所述螺旋型辐射元件在一频率范围136MHz至174MHz下操作。
优选地，所述第一共振频率为800MHz，以及所述第二共振频率为400MHz。
可选地，所述第一共振频率为1600MHz，以及所述第二共振频率为800MHz。
优选地，所述螺旋型辐射元件的操作的所述频率范围是由所述第一共振频率偏移至少250MHz。
根据本发明的一优选实施例，所述长型辐射元件沿着所述螺旋型辐射元件延伸，且不超过所述螺旋型辐射元件的百分之三十五。
优选地，所述长型辐射元件沿着所述螺旋型辐射元件延伸3至7公分。
优选地，所述长型辐射元件沿着所述螺旋型辐射元件延伸4至6公分。
根据本发明的另一优选实施例，所述螺旋型辐射元件具有一双节距。
优选地，所述螺旋型辐射元件包含一邻近所述馈点且具有一第一节距的第一部分，以及远离所述馈点且具有一第二节距的第二部分。
优选地，所述第二节距小于所述第一节距。
优选地，所述第一部分短于所述第二部分。
优选地，所述多频带天线进一步包含一沿所述第一部分延伸的螺纹崁件，用以保持所述第一节距。
优选地，所述多频带天线进一步包含一匹配电路，连接至所述螺旋型辐射元件和所述长型辐射元件。
根据本发明的另一优选实施例，还提供一种多频带天线，包含：一馈点；
一双节距螺旋型辐射元件，电性连接至所述馈点并通过所述馈点馈送，所述双节距螺旋型辐射元件在一甚高频(VeryHighFrequency)范围中共振；以及一长型辐射元件，同轴地设置于所述双节距螺旋型辐射元件内，且电性连接至所述馈点并通过所述馈点馈送，所述长型辐射元件仅沿着所述双节距螺旋型辐射元件的一部份延伸，所述长型辐射元件具有一第一共振频率和一第二共振频率，所述长型辐射元件在所述第一共振频率下作为一四分之一波长单极操作，以及在所述第二共振频率下作为八分之一波长单极操作。
优选地，所述双节距螺旋型辐射元件包含具有一第一节距的第一部分以及具有一第二节距的第二部分，所述第二节距小于所述第一节距。
附图说明
下文的详细说明，并配合所附图式，将让本发明能更明显易懂。
图1A、图1B、图1C和图1D分别绘示根据本发明之一优选实施例所构建和操作的多频带天线的简易侧视、剖视、爆炸、和立体图。
具体实施方式
现参照图1A、图1B、图1C和图1D，分别绘示根据本发明之一优选实施例所构建和操作的多频带天线的简易侧视、剖视、爆炸、和立体图。
如图1A至图1D所示，在此提供一天线100，包含一馈点102和一电性连接至所述馈点102并由所述馈点102馈送的螺旋型辐射元件104。螺旋型辐射元件104优选地实施为一圆柱型的螺旋型辐射元件。可以理解的是，然而，所述螺旋型辐射元件104可选择性地实施为多种构型，包含六角形或方形螺旋。
所述螺旋型辐射元件104较佳地实施为一双节距螺旋型辐射元件，且较佳地包含一邻近所述馈点102且具有一第一节距的第一较低部分106，以及一远离所述馈点102且具有一第二节距的第二较高部分108。如图1C清楚地所示，所述第二较高部分108的所述第二节距较佳地小于所述第一较低部分106的所述第一节距。
所述第一部分106，举例来说，可短于所述第二部分108并且包含少量的弯折。举例来说，所述第一部分106可包含彼此间距大约为3.5毫米的16个螺旋形的弯折，以及所述第二部分108可包含彼此间距大约为2.7毫米的65个螺旋形的弯折。所述第一部分106和所述第二部分108的直径大约为5.8毫米，且是由厚度大约0.9毫米的螺旋线圈形成。可以理解的是，然而，所述第一部分106和所述第二部分108的这些特定描述构型仅是作为范例，并且可根据所述天线100所需的操作特征而变化，这将在后续描述。所述螺旋型辐射元件104较佳地具有一电器长度(electricallength)，用于在甚高频(VeryHighFrequency，VHF)范围中共振，较佳地跨越大约136至174兆赫(MHz)。
一长型辐射元件110优选地与所述螺旋型辐射元件104同轴配置，并且电性连接至所述馈点102并由所述馈点102馈送。可以理解的是，所述馈点102因此作为所述螺旋型辐射元件104和所述长型辐射元件110两者的一共通电性馈点。所述长型辐射元件110较佳地实施为一竖直且具绝缘的线材，所述线材由适当地导电材料(例如铜)形成。
本发明的优选实施例的一特定特征，所述长型辐射元件110不会沿着所述螺旋型辐射元件104的长度完全地延伸，而是仅沿着所述螺旋型辐射元件104的内部来部分地延伸。举例来说，所述螺旋型辐射元件104可具有一大约18公分的物理长度，并且所述长型辐射元件110可具有一大约5.1公分的物理长度，使得所述长型辐射元件110仅沿着所述螺旋型辐射元件104的物理长度的一小部分延伸。优选地，所述长型辐射元件110沿着所述螺旋型辐射元件104延伸，且不超过所述螺旋型辐射元件104的百分之三十五。优选地，所述长型辐射元件110沿着所述螺旋型辐射元件104延伸大约3至7公分，并且优选地延伸大约4至6公分。
所述长型辐射元件110优选地作为一单极辐射元件操作，具有一第一共振频率，其中所述第一共振频率具有一相应的关联的第一波长，以及所述长型辐射元件110具有一大致上等于所述第一波长的四分之一的电性长度。可以理解的是，所述长型辐射元件110因此在其第一共振频率时作为一四分之一波长单极。长型辐射元件作为四分之一波长单极的操作对本领域技术人员而言是容易理解的，为一种一般的鞭状单极元件的操作。所述长型辐射元件110的第一共振频率可在800MHz的范围中。
所述长型辐射元件110的所述第一共振频率除此之外，然而，已经发现，当所述长型辐射元件110如上所述被放置在所述螺旋型辐射元件104内时，所述长型辐射元件110作为单极辐射元件操作，而展现一额外的第二共振频率。所述长型辐射元件110的所述第二共振频率具有一相应的关联的第二波长，并且所述长型辐射元件110的电性长度优选地大致上等于所述第二波长的八分之一。可以理解的是，所述长型辐射元件110因此在其第二共振频率时作为一八分之一波长单极操作。所述长型辐射元件110的所述第二共振频率可在400MHz的范围中。
对本领域技术人员而言可以理解的是，所述长型辐射元件110作为八分之一波长单极辐射元件的操作是一种新奇且非一般的鞭状单极元件。所述长型辐射元件110作为八分之一波长单极辐射元件的操作的出现是由于其在VHF螺旋型辐射元件104内的特定位置，以及由于所述螺旋型辐射元件104和所述长型辐射元件110分别在不同的优选地频率下操作所产生。所述螺旋型辐射元件104的VHF操作频率优选地是由所述长型辐射元件110的所述第一共振频率偏移至少250MHz。
如图1B和图1C所示，所述螺旋型辐射元件104作为一双节距螺旋型辐射元件的实施例，可发现所述天线100展现特定的优点：通过调整形成在所述螺旋型辐射元件104的所述第一部分106和第二部分108的螺旋的参数，而允许所述天线100的第一、第二、和VHF共振频率的调整。然而，上述将所述长型辐射元件110置于所述螺旋型辐射元件104内作为八分之一波长单极的新奇操作，其不局限在当所述螺旋型辐射元件104为一双节距螺旋型辐射元件时。取决于所述天线100所需的操作特性，所述螺旋型辐射元件104因此可选地实施为一单节距螺旋型辐射元件。
应当理解的是，由于所述螺旋型辐射元件104的操作而使得所述VHF共振频率出现，以及由于所述长型辐射元件110的操作而使得所述第一和第二共振频率出现，所述天线100优选地作为一三频带天线操作。相较于传统一些类似的多频带天线，传统的多频带天线一般具有复杂的结构，所述天线100只有包含一些部件而具有优异地简易结构，因此为小型、高度弹性、节省成本、轻量且易于组装。
可以理解的是，所述长型辐射元件110的操作不局限在400/800MHz的范围。所述长型辐射元件110可选地具有一电性长度，使得所述长型辐射元件110在800/1600MHz的范围内辐射。在这情况下，所述长型辐射元件110在1600MHz的范围中的辐射图案主要地指向上方，这将特别地有益于用于全球定位系统(GPS)的应用。
如图1B的放大图111所示，所述螺旋型辐射元件104和所述长型辐射元件110优选地通过一匹配电路114连接至一射频连接器112，其中所述匹配电路114优选地形成在一印刷电路板116的表面。可以理解的是，然而，在所述天线100中包含所述匹配电路114为可选择的，并且当所述螺旋型辐射元件104和所述长型辐射元件110是充分良好地匹配至所述射频连接器112的输入阻抗时，所述匹配电路114是可被排除。
如图1C清楚地所示，所述天线100可进一步包含一螺纹崁件116。所述螺纹崁件116优选地起到保持所述螺旋型辐射元件104的所述较低部分106的所述第一节距的功能，因而维持所述长型辐射元件110与所述螺旋型辐射元件104内的通孔同轴。可以理解的是，然而，所述螺纹崁件116可通过使用其他现有领域中的维持装置而被排除或置换。
所述天线100可被安装为一外部的鞭状天线，附接至一可携的电子装置，例如陆地移动无线电(LandMobileRadio，LMR)。在这情况下，所述天线100可由一绝缘保护外壳(例如由图1D可最佳看出的外壳120)包覆。可以理解的是，所述外壳120在图1C中为了清楚表示而被省略。应当理解的是，所述天线100不局限在安装于LMR装置上，并且可选地被应用在多种适当的可携或不可携的电子装置中作为一内部或外部的天线。
任何熟习此项技术的技术人员应当理解，后附的权利要求并非用以限制本发明。而是，本发明的范围包括上述特征的各种组合和子组合，以及本技术领域中的技术人员通过阅读前述说明及参照附图可对该各种组合和子组合所做出不属于现有技术的修改和变化。

Claims (16)

1.一种多频带天线，其特征在于，所述多频带天线包含：
一馈点；
一螺旋型辐射元件，电性连接至所述馈点并通过所述馈点馈送，所述螺旋型辐射元件在一甚高频(VeryHighFrequency)范围中共振；以及
一长型辐射元件，同轴地设置于所述螺旋型辐射元件内，且电性连接至所述馈点并通过所述馈点馈送，所述长型辐射元件仅沿着所述螺旋型辐射元件的一部份延伸，所述长型辐射元件具有一第一共振频率和一第二共振频率，所述长型辐射元件在所述第一共振频率下作为一四分之一波长单极操作，以及在所述第二共振频率下作为八分之一波长单极操作。
2.如权利要求1所述的多频带天线，其特征在于，所述螺旋型辐射元件在一频率范围136MHz至174MHz下操作。
3.如权利要求1或2所述的多频带天线，其特征在于，所述第一共振频率为800MHz，以及所述第二共振频率为400MHz。
4.如权利要求1或2所述的多频带天线，其特征在于，所述第一共振频率为1600MHz，以及所述第二共振频率为800MHz。
5.如权利要求2所述的多频带天线，其特征在于，所述螺旋型辐射元件的操作的所述频率范围是由所述第一共振频率偏移至少250MHz。
6.如权利要求1至5项任一项所述的多频带天线，其特征在于，所述长型辐射元件沿着所述螺旋型辐射元件延伸，且不超过所述螺旋型辐射元件的百分之三十五。
7.如权利要求6所述的多频带天线，其特征在于，所述长型辐射元件沿着所述螺旋型辐射元件延伸3至7公分。
8.如权利要求7所述的多频带天线，其特征在于，所述长型辐射元件沿着所述螺旋型辐射元件延伸4至6公分。
9.如权利要求1至8项任一项所述的多频带天线，其特征在于，所述螺旋型辐射元件具有一双节距。
10.如权利要求9所述的多频带天线，其特征在于，所述螺旋型辐射元件包含一邻近所述馈点且具有一第一节距的第一部分，以及远离所述馈点且具有一第二节距的第二部分。
11.如权利要求10所述的多频带天线，其特征在于，所述第二节距小于所述第一节距。
12.如权利要求10或11所述的多频带天线，其特征在于，所述第一部分短于所述第二部分。
13.如权利要求10至12项任一项所述的多频带天线，其特征在于，所述多频带天线进一步包含一沿所述第一部分延伸的螺纹崁件，用以保持所述第一节距。
14.如权利要求1至13项任一项所述的多频带天线，其特征在于，所述多频带天线进一步包含一匹配电路，连接至所述螺旋型辐射元件和所述长型辐射元件。
15.一种多频带天线，其特征在于，所述多频带天线包含：
一馈点；
一双节距螺旋型辐射元件，电性连接至所述馈点并通过所述馈点馈送，所述双节距螺旋型辐射元件在一甚高频(VeryHighFrequency)范围中共振；以及
一长型辐射元件，同轴地设置于所述双节距螺旋型辐射元件内，且电性连接至所述馈点并通过所述馈点馈送，所述长型辐射元件仅沿着所述双节距螺旋型辐射元件的一部份延伸，所述长型辐射元件具有一第一共振频率和一第二共振频率，所述长型辐射元件在所述第一共振频率下作为一四分之一波长单极操作，以及在所述第二共振频率下作为八分之一波长单极操作。
16.如权利要求15所述的多频带天线，其特征在于，所述双节距螺旋型辐射元件包含具有一第一节距的第一部分以及具有一第二节距的第二部分，所述第二节距小于所述第一节距。
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