CN106299685B - 天线系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种天线系统，其包括：一接地平面部；一辐射元件，其长度为λ/4的奇数倍；一馈电部，其形成于该辐射元件的一端部；以及一传输线，其一端耦接于该馈电部的该端部，另一端耦接至该接地平面部，该传输线的长度为小于λ/4。该传输线位于该辐射元件与该接地平面部之间，该传输线的一部分、该辐射元件的一部分与该接地平面部的一平面相互平行设置。

Description

天线系统
技术领域
本申请涉及一种天线系统。
背景技术
天线是在无线通讯系统中用来发射与接收电磁波能量的重要元件，如果少了天线，则无线通讯系统将无法有效地运行。
参照图1所示，其为现有的天线系统1示意图。天线系统1包括一辐射元件11、一馈电部12以及一接地平面部13。辐射元件11为单极结构，辐射元件11上的馈入点与馈电部12彼此耦接，以馈入接地平面部13形成天线系统1。因此，通过馈电部12由一电流使其在辐射元件11产生谐振，利用谐振产生的波段，使其接收或发射特定频段的信号。
然而，天线系统1的频段只能覆盖某一部分的范围，因此在不同频段的需求下会有所限制，因此，如何能够在不增加尺寸的情况下增加天线的频宽，已成为本领域的重要课题之一。
发明内容
根据上述问题，本发明对应地提出新的天线系统。
本发明公开的实施例的天线系统包括这样一种天线系统，其包括：一接地平面部；一辐射元件，其长度为λ/4的奇数倍；一馈电部，其形成于该辐射元件的一端部；以及一传输线，其一端耦接于该馈电部的该端部，另一端耦接至该接地平面部，该传输线的长度小于λ/4；其中，该传输线位于该辐射元件与该接地平面部之间，该传输线的一部分、该辐射元件的一部分与该接地平面部的一平面相互平行设置。
本发明的精神在于在不增加天线系统尺寸的情况下，利用传输线的阻抗匹配来使天线的频宽得到拓展。
上文已相当广泛地概述本申请的技术特征及优点，从而使下文的本申请的详细描述得以获得更好的了解。构成本申请的权利要求所保护的其它技术特征及优点将描述于下文。本申请所属技术领域的普通技术人员应了解，可相当容易地利用下文公开的概念与特定实施例作为修改或设计其它结构或制程而实现与本申请相同的目的。本申请所属技术领域的普通技术人员还应了解，这种等效形式也不脱离所附权利要求所限定的本申请的精神和范围。
附图说明
由以下详细说明和附图可以更好地了解本申请所公开内容的各方面。注意的是，根据产业的标准实施方式，各种特征并非按照比例图示绘制。实际上，为了清楚地讨论，可以任意增大或缩小各种特征的尺寸。
图1图示了现有的天线系统的示意图；
图2图示了本发明的天线系统的实施例的示意图；
图3图示了本发明的天线系统的等效简化电路；
图4图示了本发明的天线系统的相关阻抗的史密斯图(S-Parameter[ImpedanceView])；
图5图示了本发明的天线系统通过电容使天线阻抗匹配入50欧姆的史密斯图；
图6图示了现有的天线系统的史密斯图；以及
图7图示了本发明的天线系统的对数幅值阻抗的图。
附图标记说明
1、2：天线系统
11、21：辐射元件
12、22：馈电部
13、23：接地平面部
24：传输线
41：电压驻波比圆
43、45：阻抗圆。
具体实施方式
以下公开的内容提供了许多不同的实施例或示例，用于实施本申请的不同特征。元件与配置的特定示例的描述如下，以简化本申请的公开内容。当然，这些仅为示例，并非用于限制本申请。例如，以下描述的在第二特征上或上方形成第一特征可以包括形成直接接触的第一特征与第二特征的实施例，也可以包括在第一特征与第二特征之间形成其他特征的实施例，因而第一特征与第二特征并非直接接触。此外，本申请可以在不同示例中重复元件符号和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，而非表示不同实施例和/或所讨论的架构之间的关系。
此外，本申请可以使用空间对应词语，例如“之下”、“低于”、“较低”、“高于”、“较高”等类似词语的简单说明，以描述附图中一元件或特征与另一元件或特征的关系。空间对应词语用于包括除了附图中描述的方位之外，装置使用或操作的不同方位。装置可能被定位(旋转90度或是其它方向)，并且可以相应地解释本申请使用的空间对应描述。可以理解的是，当一个特征形成于另一个特征或基板上方时，可以有其他特征存在于它们之间。
图2图示了本发明的天线系统的一实施例的示意图。如图2中所示，一天线系统2包括：一辐射元件21、一馈电部22、一接地平面部23以及一传输线24。在本实施例中，接地平面部23可以是具有一接地平面的印刷线路板，并作为天线系统2的接地元件，应注意的是，接地平面部23的形状并不局限于图2中所示的形状，实际上可以根据不同的要求或设计，将接地平面部23设计为正方形或其他多边形。辐射元件21为单极结构，并耦接至传输线24，辐射元件21会在所要的频率产生谐振，在本实施例中，辐射元件21的长度为馈电部22至辐射元件21的末端的总长，形成一L形，其长度可以为λ/4的奇数倍，例如3λ/4、5λ/4…等，应注意的是，λ是要接收的信号频率的波长。因此，辐射元件21的具体形状与尺寸并不局限于此，以能确实输出和接收预设频段的信号为考虑。例如，可以是金属片或是电路板上的迹线，但本发明不限制于此。
馈电部22形成于辐射元件21的一端部，例如，可以与一同轴传输线耦接，以由同轴传输线输出或接收不同频段的信号。传输线24作为一阻抗转换器，其能够改善阻抗频宽，且传输线24的一端耦接于馈电部22的该端部，另一端耦接至接地平面部23。在本实施例中，传输线24的长度为馈电部22至接地平面部23的总长，形成“ㄇ”字形，其长度为小于λ/4的奇数倍，在本实施例中，传输线24的长度优选地约为λ/8。应注意的是，在传输线24的长度不为λ/4的奇数倍时，传输线24就不会构成一辐射元件，由此可知，本发明仅是利用传输线24作为等效电感使用，以提供天线系统2更好的匹配条件。因此，辐射元件21的具体形状与尺寸并不限制于此，例如，可以是金属片或是电路板上的迹线，但本发明不限制于此。其中，传输线24位于辐射元件21与接地平面部23之间，且传输线24的一部分、辐射元件21的一部分与接地平面部23的一平面相互平行设置。具体来说，在本实施例中，传输线24的“ㄇ”字形中长度最长的部分和辐射元件21的L形中长度最长的部分相互平行设置，并且又共同平行于接地平面部23的一平面以构成耦合段，然而，本发明不限制于此。本发明的天线系统可以为一体成型的，而与现有的天线系统不同的是，本发明的天线系统增加了传输线24以增加阻抗频宽。
图3图示了本发明的天线系统的等效简化电路。其中，符号C代表天线系统2的辐射元件21与接地平面部23之间的耦合电容，符号L代表一并联电感，其大小可以通过调整传输线24的长度来改变，除此之外，传输线24作为电感时，其损耗要比实际的电感元器件小，而且可以把更多的能量耦合到辐射元件21上，从而使天线系统2的频宽得到拓展，以符合设计所需的阻抗以及频率范围。
具体来说，在设计天线系统2时，会先由辐射元件21在所要的频率上产生谐振，接着调整传输线24的长度，以在所需的频率范围得到正确的阻抗。在调整好传输线24之后，可使用一集总式(lumped)电容Cmatch来使天线阻抗匹配入50欧姆。在本申请中，对现有的单极天线系统1和本发明的天线系统2进行了阻抗频宽方面的比较，应注意的是，现有的单极天线系统1的辐射元件11和本发明的天线系统2的辐射元件21的谐振频率都为930MHz，在反射损耗(return loss)在-6dB之下，覆盖全球移动通信系统标准850(GSM850)和全球移动通信系统标准900(GSM900)。辐射元件11和辐射元件21的尺寸都为5mm*65mm，接地平面部13和接地平面部23的尺寸则为65mm*120mm、厚度为1mm的FR4基板。
进行传输线匹配可以将图4中的阻抗调整至理想位置，如图4中所示，其中，一电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio,VSWR)圆41的阻抗为3(其表示反射损耗等于-6dB)。在图4中，还包括一阻抗圆43和一阻抗圆45，其中，阻抗圆43大于阻抗圆45。请同时参考图2和图4，阻抗圆43代表了相互平行的传输线24的该部分与辐射元件21的该部分之间的距离L1大于相互平行的传输线24的该部分与接地平面23的该平面之间的距离L2的情况；也即，阻抗圆43代表了本实施例中传输线24的“ㄇ”字形中长度最长的部分和辐射元件21的L形中长度最长的部分彼此的距离L1大于传输线24的“ㄇ“字形中长度最长的部分和接地平面部23的该平面彼此的距离L2的情况；而阻抗圆45代表了L1小于L2的情况。具体来说，阻抗圆43代表了L1为2mm且L2为1mm时的情况；阻抗圆45代表了L1为1mm且L2为2mm时的情况。实际上，在其他条件保持不变的情况下，L1小于L2可以使天线系统2得到更好的频宽呈现。
图5图示了通过电容Cmatch使天线阻抗匹配入50欧姆的史密斯图。本发明中使用匹配的阻抗特性和切比雪夫阻抗匹配(Chebyshev matching)相似，其目的在于改善阻抗频宽。图6图示了现有的直馈式单极天线系统(即，天线系统1)的史密斯图。表1为两种天线系统配置得到的阻抗的比较表。
表1
通过采用本发明的天线系统2，可用的阻抗频宽由93MHz增加至159MHz，增加了69.5％。图7图示了本发明的天线系统的对数幅值阻抗的图。其中，纵轴为回波损耗(returnloss)，单位为分贝(dB)；横轴为频率，单位为千兆赫(GHz)。如图7中所示，GSM850和GSM900的相对应频率的回波损耗都位于-6分贝以下，因此，本发明的天线系统2的辐射元件21的阻抗频宽足够覆盖GSM850和GSM900。
前述内容概述了一些实施方式的特征，因而，本领域的技术人员可以更加理解本申请公开内容的各个方面。本领域的技术人员可以容易地使用本申请公开的内容作为基础，用于设计或修改其他制程与结构而实现与本申请所述的实施方式具有相同目的和/或达到相同优点。本领域的技术人员还应理解的是，这种等价架构并不脱离本申请公开内容的精神与范围，以及在不脱离本申请公开内容的精神与范围的情况下，本领域的技术人员可以进行各种变化、取代和替换。

Claims (10)

1.一种天线系统，包括：
一接地平面部；
一辐射元件，其长度为λ/4的奇数倍；
一馈电部，其形成于该辐射元件的一端部；以及
一传输线，其一端耦接于该辐射元件的该端部，另一端耦接至该接地平面部，该传输线的长度为小于λ/4；
其中，该传输线位于该辐射元件与该接地平面部之间，该传输线的一部分、该辐射元件的一部分与该接地平面部的一平面相互平行设置。
2.根据权利要求1所述的天线系统，其中，相互平行的该传输线的一部分与该辐射元件的一部分之间的距离小于相互平行的该传输线的一部分与该接地平面部的一平面之间的距离。
3.根据权利要求1所述的天线系统，其中，该传输线用来将能量耦合到该辐射元件。
4.根据权利要求1所述的天线系统，其中，该传输线的长度约为λ/8。
5.根据权利要求1所述的天线系统，其中，该传输线为一等效电感。
6.根据权利要求1所述的天线系统，其中，该传输线和该辐射元件为一金属片。
7.根据权利要求1所述的天线系统，其中，该传输线和该辐射元件为一电路板上的迹线。
8.根据权利要求1所述的天线系统，其中，该接地平面部为FR4基板。
9.根据权利要求1所述的天线系统，其中，该天线系统为一体成型的。
10.根据权利要求1所述的天线系统，其中，该辐射元件为一单极结构。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109921174B (zh) 2017-12-12 2022-03-22 深圳富泰宏精密工业有限公司 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101273492A (zh) * 2005-09-29 2008-09-24 索尼爱立信移动通讯股份有限公司 多频带曲折型单极天线
TW200950209A (en) * 2008-05-23 2009-12-01 Univ Nat Sun Yat Sen A mobile communication device antenna
CN103928761A (zh) * 2014-04-01 2014-07-16 刘扬 一种利用共振式馈电结构的宽带天线

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010137061A1 (ja) * 2009-05-26 2010-12-02 株式会社 東芝 アンテナ装置
TW201104961A (en) * 2009-07-28 2011-02-01 Amphenol Taiwan Corp Antenna for multi-frequency system
US8144072B2 (en) * 2009-08-04 2012-03-27 Auden Techno Corp. Multi-band antenna for notebook computer
JPWO2011114746A1 (ja) * 2010-03-19 2013-06-27 日本電気株式会社 構造体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101273492A (zh) * 2005-09-29 2008-09-24 索尼爱立信移动通讯股份有限公司 多频带曲折型单极天线
TW200950209A (en) * 2008-05-23 2009-12-01 Univ Nat Sun Yat Sen A mobile communication device antenna
CN103928761A (zh) * 2014-04-01 2014-07-16 刘扬 一种利用共振式馈电结构的宽带天线

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