CN111355025B - 双频圆极化天线结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双频圆极化天线结构，包括一微带线、一天线单元及一接地面。天线单元包括一第一辐射体及一第二辐射体。第一辐射体具有一馈入部及一第一螺旋部，第一螺旋部的起点自靠近馈入部的部位向外围绕。第二辐射体具有对应该馈入部位置的一第一接地部及一第二螺旋部，第二螺旋部的起点自靠近第一接地部的部位不重叠于第一螺旋部向外围绕，且第一辐射体与第二辐射体的其中一者还具有第二接地部。微带线与天线单元间隔设置，天线单元的第一辐射体的馈入部耦接至微带线。第二接地部与第一接地部耦接至接地面。本发明的双频圆极化天线结构提供宽频的双频带且可使得双频圆极化天线结构具有较小的体积。

Description

双频圆极化天线结构
技术领域
本发明是有关于一种天线结构，且特别是有关于一种双频圆极化天线结构。
背景技术
目前，圆极化天线通常需要有较大的体积空间，且不易设计出拥有双频带、宽频并且具有良好轴向比(Axial Ratio)的天线性能。因此，如何设计出一种具有具小体积、拥有双频带、且具有良好轴向比的天线装置为现今一大议题。
发明内容
本发明提供一种双频圆极化天线结构，其可提供宽频的双频带，且可具有小体积。
本发明的一种双频圆极化天线结构，包括一微带线、一天线单元及一接地面。天线单元设置在一第一基板。天线单元包括一第一辐射体及一第二辐射体。第一辐射体具有一馈入部及一第一螺旋部，第一螺旋部的起点自靠近馈入部的部位向外围绕。第二辐射体具有对应馈入部位置的一第一接地部及一第二螺旋部，第二螺旋部的起点自靠近第一接地部的部位不重叠于第一螺旋部向外围绕，且第一辐射体与第二辐射体的其中一者还具有一第二接地部。微带线设置在与第一基板间隔一距离且平行设置的一第二基板，天线单元的第一辐射体的馈入部耦接至微带线。接地面设置在第二基板，第二接地部与第一接地部耦接至接地面。
在发明的一示例性实施方式中，该天线单元配置于该第一基板的一上表面，该微带线配置于该第二基板的一上表面与一下表面的中的一个，该接地面配置于该第二基板的该上表面与该下表面的中的另一个，其中该第二基板的该上表面相较于该下表面邻近于该第一基板。
在发明的一示例性实施方式中，该微带线从该第二基板的中心处至边缘处分别包含一第一区段、一第二区段、一第三区段及一第四区段，该第二区段与该第四区段的宽度大于该第一区段与该第三区段的宽度，该第二区段的长度在3毫米至4毫米之间。
在发明的一示例性实施方式中，该第一螺旋部和该第二螺旋部分别从该第一螺旋部的起点和该第二螺旋部的起点往一中心延伸出两矩形，该馈入部及该第一接地部分别位于该两矩形，该两矩形的连线方向垂直于该微带线的延伸方向，该第一辐射体具有该第二接地部。
在发明的一示例性实施方式中，该第一螺旋部和该第二螺旋部分别从该第一螺旋部的起点和该第二螺旋部的起点往一中心延伸出两矩形，该馈入部及该第一接地部分别位于该两矩形，该两矩形的连线方向平行于该微带线的延伸方向，该第二辐射体具有该第二接地部。
在发明的一示例性实施方式中，各该矩形的宽度在1.5毫米至2.5毫米之间，各该矩形的长度在3.5毫米至5毫米之间，该两矩形的间距在1.5毫米至2.5毫米之间，其中该矩形的宽度垂直于该第一螺旋部的起点和该第二螺旋部的起点的连线，该矩形的长度平行于该第一螺旋部的起点和该第二螺旋部的起点的连线。
在发明的一示例性实施方式中，该第一螺旋部和该第二螺旋部的一中心与该馈入部之间的距离在2毫米至3毫米之间，该中心与该第一接地部之间的距离在2毫米至3毫米之间，该中心与该第二接地部之间的距离在6毫米至8毫米之间。
在发明的一示例性实施方式中，该第一螺旋部的起点和该第二螺旋部的起点两起点的间距在8.5毫米至12.5毫米之间，该第一螺旋部和该第二螺旋部各自的直径在50毫米至55毫米之间。
在发明的一示例性实施方式中，该馈入部、该第一接地部及该第二接地部排列为一直线。
在发明的一示例性实施方式中，该第一辐射体具有该第二接地部，该第二接地部位于从该馈入部沿着该第一辐射体转动260度的位置，该第二辐射体还具有一第三接地部，耦接于该接地面，该第三接地部位于从该第一接地部沿着该第二辐射体转动180度的位置。
在发明的一示例性实施方式中，该微带线具有一第一区段、一第二区段、一第三区段及一第四区段，该第二区段与该第四区段的宽度大于该第一区段与该第三区段的宽度，该第二区段的长度在7毫米至9毫米之间，该第三区段的长度在2毫米至4毫米之间。
在发明的一示例性实施方式中，该馈入部与该第一接地部的连线垂直于该微带线的延伸方向。
在发明的一示例性实施方式中，该馈入部与该第一接地部的连线与该微带线的延伸方向的夹角为10度至20度。
基于上述，本发明的双频圆极化天线结构的天线单元通过第一辐射体与第二辐射体分别在靠近馈入部与第一接地部的部位作为两起点，向外相互围绕出两个螺旋部，且馈入部耦合至天线单元下方的微带线，而能够使本发明的双频圆极化天线结构提供宽频的双频带。此外，上述的设计可使得双频圆极化天线结构具有较小的体积。
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是依照本发明的一实施例的一种双频圆极化天线结构的示意图。
图2是图1的双频圆极化天线结构的侧视示意图。
图3是图1的双频圆极化天线结构的第一基板的俯视示意图。
图4是图1的双频圆极化天线结构的第二基板的俯视示意图。
图5是图1的双频圆极化天线结构的第二基板的仰视示意图。
图6是依照本发明的另一实施例的一种双频圆极化天线结构的示意图。
图7是图1与图6的双频圆极化天线结构的频率-电压驻波比的示意图。
图8是图1与图6的双频圆极化天线结构的频率-天线效率的示意图。
图9是图1与图6的双频圆极化天线结构的频率-轴向比的示意图。
图10是依照本发明的另一实施例的一种双频圆极化天线结构的示意图。
图11是图10的双频圆极化天线结构的第一基板的俯视示意图。
图12是图10的双频圆极化天线结构的第二基板的俯视示意图。
图13是图10的双频圆极化天线结构的第二基板的仰视示意图。
图14是图10的双频圆极化天线结构的频率-轴向比场型分布的示意图。
图15是图10的双频圆极化天线结构的频率-电压驻波比的示意图。
图16是图10的双频圆极化天线结构的频率-天线效率的示意图。
图17A与图17B是图10的双频圆极化天线结构在频率为2450MHz时XZ平面与YZ平面的Eψ、Eθ场型图。
图17C与图17D是图10的双频圆极化天线结构在频率为5500MHz时XZ平面与YZ平面的Eψ、Eθ场型图。
图18是依照本发明的另一实施例的一种双频圆极化天线结构的示意图。
图19是图18的双频圆极化天线结构的第一基板的俯视示意图。
图20是图18的双频圆极化天线结构的频率-轴向比场型分布的示意图。
附图标记说明：
a1：矩形的宽度
a2、R2：间距
R1：直径
a3：长度
A～E：区段
D1～D6、H、W：距离
T1、T2：厚度
Eψ、Eθ:phi轴电场分量、theta轴电场分量
θ1、θ2：角度
100、100a、100b、100c：双频圆极化天线结构
110：第一基板
1101：上表面
1102：下表面
111：天线单元
112：第一辐射体
1121、1121b：第一螺旋部
113：第二辐射体
1131、1131b：第二螺旋部
114、114a、114b、114c：馈入部
115、117：矩形
1171：第一螺旋部的起点
1151：第二螺旋部的起点
116、116a、116b、116c：第一接地部
118、118b、118c：第二接地部
119、119c：第三接地部
120：第二基板
122：上表面
124：下表面
125：接地面
127：空区
130：微带线
140：第一导通柱
142、144、146：第二导通柱
150：间隔件
160：天线信号接头
具体实施方式
图1是依照本发明的一实施例的一种双频圆极化天线结构的示意图。图2是图1的双频圆极化天线结构的侧视示意图。图3是图1的双频圆极化天线结构的第一基板的俯视示意图。图4是图1的双频圆极化天线结构的第二基板的俯视示意图。图5是图1的双频圆极化天线结构的第二基板的仰视示意图。
请参阅图1至图5，本实施例的双频圆极化天线结构100为双频带(例如低频是WiFi2.4GHz，高频是WiFi 5GHz)的圆极化天线。当然，双频带的范围不以上述为限制。本实施例的双频圆极化天线结构100包括一微带线130(图2)、一天线单元111及一接地面125。由图2可见，天线单元111配置于微带线130的一侧且与微带线130间隔开来。接地面125配置于天线单元111的一侧且与天线单元111间隔开来。
由图3可见，在本实施例中，天线单元111包括第一辐射体112及第二辐射体113。第一辐射体112具有一馈入部114及一第一螺旋部1121，第一螺旋部1121的起点1171自靠近馈入部114的部位向外围绕。第二辐射体113具有对应馈入部114位置的第一接地部116及一第二螺旋部1131，第二螺旋部1131的起点1151自靠近第一接地部116的部位不重叠于第一螺旋部1121向外围绕。也就是说，第一辐射体112与第二辐射体113分别以在靠近馈入部114与第一接地部116的部位作为两起点1151、1171，分别向外相互围绕出第一螺旋部1121及第二螺旋部1131，且第一辐射体112与第二辐射体113的其中一者还具有第二接地部118。
此外，如图2所示，在本实施例中，双频圆极化天线结构100还包括第一基板110、第二基板120、第一导通柱140及两个第二导通柱142、144。天线单元111配置于第一基板110的上表面1101。第二基板120与第一基板110平行设置，并且间隔一距离。在本实施例中，第一基板110与第二基板120之间通过间隔件150隔开，以使第一基板110与第二基板120之间维持一定的距离。间隔件150例如是塑胶支撑件或泡棉，但间隔件150的种类不以此为限制。
此外，微带线130配置于第二基板120的上表面122与下表面124的其中一者，接地面125配置于第二基板120的上表面122与下表面124的另一者。在本实施例中，接地面125配置于第二基板120的上表面122，微带线130配置于第二基板120的下表面124，第二基板120的上表面122相较于下表面124邻近于该第一基板110(如图2所示)，但接地面125与微带线130的位置不以此为限制。
在本实施例中，馈入部114耦接至微带线130。第二接地部118与第一接地部116耦接至接地面125。详细地说，第一导通柱140配置于第一基板110与第二基板120之间且馈入部114经由第一导通柱140连接至微带线130。两个第二导通柱142、144配置于第一基板110与第二基板120之间，且第二接地部118与第一接地部116分别经由两第二导通柱142、144连接于接地面125。在本实施例中，第一导通柱140与第二导通柱142、144例如是铜管柱，直径例如是1毫米，但第一导通柱140与第二导通柱142、144的材质与尺寸不以此为限制。
由图2可见，在本实施例中，天线单元111与第一基板110的厚度T1总合在0.6毫米至1毫米之间(例如是0.8毫米)，接地面125、微带线130及第二基板120的厚度T2总合在1.2毫米至2毫米之间(例如是1.6毫米)，位于第一基板110的上表面1101上的天线单元111至位于第二基板120的下表面124上的接地面125或是微带线130之间的距离H为1/4波长而约在18毫米至21毫米之间(例如是19.4毫米)。当然，上述尺寸不以此为限制。
在本实施例中，第一基板110的下表面1102至第二基板120的上表面122之间的距离为天线结构100所产生的高频信号(例如5GHz)的1/4波长(约为17毫米)。于实际应用上，调整第一基板110的下表面1102至第二基板120的上表面122之间的距离，以使得天线结构100在低频的轴向比(Axial Ratio)和高频的轴向比均能够有良好的表现，例如设定为17毫米。当然，上述尺寸不以此为限制。
在图3可见，在本实施例中，天线单元111的第一螺旋部1121及第二螺旋部1131从两起点1151、1171往一中心延伸出两矩形115、117，馈入部114及第一接地部116分别位于两矩形115、117。在本实施例中，第二接地部118以形成在第一辐射体112上为例。在本实施例中，第二接地部118位在从馈入部114沿着第一辐射体112转动180度的位置，而使得第一接地部116位于馈入部114与第二接地部118之间，且馈入部114、第一接地部116及第二接地部118排列为一直线。当然，馈入部114、第一接地部116及第二接地部118的位置不以此为限制。
在本实施例中，各矩形115、117的宽度a1垂直于第一螺旋部1121及第二螺旋部1131的两起点1151、1171的连线，各矩形115、117的长度a3平行于第一螺旋部1121及第二螺旋部1131的两起点1151、1171的连线。各矩形115、117的宽度a1在1.5毫米至2.5毫米之间(例如是2毫米)，各矩形115、117的长度a3在3.5毫米至5毫米之间(例如是4毫米)，两矩形115、117的间距a2在1.5毫米至2.5毫米之间(例如是2毫米)。在本实施例中，改变矩形115、117的宽度a1、长度a3或是两矩形115、117之间的间距a2，可调整双频圆极化天线结构100在低频和高频的天线频率及阻抗匹配。
另外，在图3中可见，在本实施例中，第一螺旋部1121及第二螺旋部1131的一中心与馈入部114之间的距离D1在2毫米至3毫米之间(例如是2.5毫米)，第一螺旋部1121及第二螺旋部1131的中心与第一接地部116之间的距离D2在2毫米至3毫米之间(例如是2.5毫米)，第一螺旋部1121及第二螺旋部1131的中心与第二接地部118之间的距离D3在6毫米至8毫米之间(例如是7毫米)。
此外，在本实施例中，第一螺旋部1121及第二螺旋部1131的两起点1151、1171的间距R2在8.5毫米至12.5毫米之间(例如是10.5毫米)，第一螺旋部1121及第二螺旋部1131各自的直径(亦即两终点的间距)R1在50毫米至55毫米之间(例如是52.5毫米)。直径R1可决定天线结构100在低频的共振频率，间距R2可决定天线结构100在高频的共振频率。当然，上述尺寸不以此为限制。
请参阅图2与图4，在本实施例中，接地面125位于天线单元111与微带线130之间，接地面125具有一空区127，接地面125可布满第二基板120的上表面122上除了空区127以外的部位。第一导通柱140会贯穿第二基板120，第一导通柱140在第二基板120的上表面122的部位是位于空区127内而不导通于接地面125。在本实施例中，第一导通柱140与空区127的边缘的最小距离W介于0.5毫米至1.5毫米之间(例如是1毫米)。第一导通柱140与空区127的边缘的最小距离W的尺寸可改善双频圆极化天线结构100的高频的阻抗匹配。
此外，请参阅图5，在本实施例中，双频圆极化天线结构100更包括一天线信号接头160，配置于第二基板120的边缘。微带线130的一端A连接于第一导通柱140，微带线130的另一端C连接于天线信号接头160。天线单元111的馈入部114通过第一导通柱140、微带线130而连接到天线信号接头160(例如是SMA接头)的信号正端，天线单元111的第一接地部116与的第二接地部118分别通过第二导通柱142、144以及接地面125而连接到天线信号接头160的信号负端。
另外，由图5可见，微带线130从第一导通柱140至天线信号接头160区分出第一区段(AD区段)、第二区段(DE区段)、第三区段(EB区段)及第四区段(BC区段)，第二区段(DE区段)与第四区段(BC区段)的宽度大于第一区段(AD区段)与第三区段(EB区段)的宽度，第二区段(DE区段)的长度D4在3毫米至4毫米之间(例如是3.5毫米)，以达到较好的阻抗匹配。
在本实施例中，射频(Radio Frequency，RF)传输信号通过天线信号接头160进入微带线130，微带线130在第四区段(BC区段)的尺寸以高频的1/4波长的路径来计算，约为15毫米，其中BC区段的宽为3毫米。
在本实施例中，经阻抗匹配转换公式计算，AB区段的长度为高频的1/4波长的路径，也就是15毫米，其中AB区段的宽为0.7毫米。在本实施例中，在微带线130的AB区段的中央，也就是在第一区段(AD区段)与第三区段(EB区段)之间，设有长宽分别为3.5毫米与3毫米的长方形，作为第二区段(DE区段)，可用来调整双频圆极化天线结构100的天线频带的阻抗匹配。
在本实施例中，双频圆极化天线结构100利用第一辐射体112与第二辐射体113分别相互围绕出第一螺旋部1121及第二螺旋部1131，并结合微带线130馈入的架构，而能够形成一小型的双频带(WiFi 2.4GHz及WiFi 5GHz)的圆极化天线。双频圆极化天线结构100的整体体积可为长宽高分别是60毫米、60毫米与19.4毫米的组合，由于体积小，相当适合应用于工厂测试端或研发开发端，作为测试治具来测试待测产品。双频圆极化天线结构100可应用于工厂RF端的近场无线性能测试，对于待测产品在共平面极化(Co-Polarization)和交叉极化(Cross-Polarization)方向可同时拥有发射或接收的强度。
下面将介绍其他实施态样的双频圆极化天线结构，与前一实施例相同或相似的元件，以相同或相似的符号表示，不再多加赘述。下面仅就主要差异之处进行说明。
图6是依照本发明的另一实施例的一种双频圆极化天线结构的示意图。请参阅图6，图6的双频圆极化天线结构100a与图1的双频圆极化天线结构100的差异在于，在图1中，第二接地部118形成于第一辐射体112上，而使得第一接地部116位于馈入部114与第二接地部118之间，且馈入部114与第一接地部116的连线方向垂直于微带线130的延伸方向。相较之下，在本实施例中，第二接地部118形成于第二辐射体113上，而使得馈入部114a位于第一接地部116a与第二接地部118之间，且馈入部114a与第一接地部116a的连线方向平行于微带线130的延伸方向。
图7是图1与图6的双频圆极化天线结构的频率-电压驻波比的示意图。请参阅图7，图1的双频圆极化天线结构100与图6的双频圆极化天线结构100a分别在低频(即2.4GHz)与高频(即5GHz)的频段下的电压驻波比VSWR皆可在3以下，而具有良好的表现。
图8是图1与图6的双频圆极化天线结构的频率-天线效率的示意图。请参阅图8，图1的双频圆极化天线结构100与图6的双频圆极化天线结构100a在低频(即2.4GHz)与高频(即5GHz)的频段下，天线效率都可大于-3dBi，甚至是大于-2.5dBi，而具有良好的表现。
图9是图1与图6的双频圆极化天线结构的频率-轴向比的示意图。请参阅图9，图1的双频圆极化天线结构100与图6的双频圆极化天线结构100a在低频(即2.4GHz)与高频(即5GHz)的频段下，轴向比大致上小于3dB，特别是图6的双频圆极化天线结构100的轴向比均小于3dB，而具有良好的表现。
图10是依照本发明的另一实施例的一种双频圆极化天线结构的示意图。图11是图10的双频圆极化天线结构的第一基板的俯视示意图。图12是图10的双频圆极化天线结构的第二基板的俯视示意图。图13是图10的双频圆极化天线结构的第二基板的仰视示意图。
请参阅图10至图13，在本实施例中，双频圆极化天线结构100b的微带线130b位于天线单元111b与接地面125(图13)之间。也就是说，在本实施例中，微带线130b位于第二基板120的上表面122(图12)，接地面125位于第二基板120的下表面124(图12)。在本实施例中，由于微带线130b和天线单元111b都设置在接地面125的上方，因此可以让天线辐射能量集中，降低接地面125下方的背向能量辐射。
此外，由图11可见，在本实施例中，第二接地部118b位在从馈入部114b沿着第一辐射体112b转动260度的位置。在本实施例中，第二辐射体113b还具有一第三接地部119，第三接地部119通过第二导通柱146耦接于接地面125，第三接地部119位在从第一接地部116b沿着第二辐射体113转动180度的位置。在本实施例中，馈入部114b、第一接地部116b、第二接地部118b及第三接地部119的配置可使双频圆极化天线结构100有较佳轴向比的特性。
在本实施例中，天线单元111b的第一螺旋部1121b及第二螺旋部1131b在靠近中心点处的形状接近于1/4的圆形(亦即扇形)，馈入部114b及第一接地部116b分别位于两1/4的圆形内。当然，天线单元111b的第一螺旋部1121b及第二螺旋部1131b在靠近中心点处的形状并不以此为限制。
此外，如图12所示，在本实施例中，微带线130b的第二区段(DE区段)的长度D5在7毫米至9毫米之间(例如是8毫米)，其中宽度约在3毫米。第三区段(EB区段)的长度D6在2毫米至4毫米之间(例如是3毫米)。这样的尺寸可以改善高频时在YZ平面的轴向比特性，提升双频圆极化天线结构100b在高频的天线效率。
图14是图10的双频圆极化天线结构的频率-轴向比场型分布的示意图。需说明的是，在图14中，仅显示轴向比小于3dB的区域，且以打点的区域表示轴向比小于3dB的区域。请参阅图14，本实施例的双频圆极化天线结构100b在低频(即2.4GHz)与高频(即5GHz)的频段下，在θ为0处(也就是Z方向，双频圆极化天线结构100b的正上方处)，XZ平面与YZ平面的轴向比小于3dB，而具有良好的表现。
图15是图10的双频圆极化天线结构的频率-电压驻波比的示意图。请参阅图15，本实施例的双频圆极化天线结构100b在低频(即2.4GHz)与高频(即5GHz)的频段下，电压驻波比VSWR在3以下，而具有良好的表现。
图16是图10的双频圆极化天线结构的频率-天线效率的示意图。请参阅图16，本实施例的双频圆极化天线结构100b在低频(即2.4GHz)与高频(即5GHz)的频段下，天线效率都可大于-3dBi，甚至是大于-2dBi，而具有良好的表现。
图17A与图17B是图10的双频圆极化天线结构在频率为2450MHz时XZ平面(Phi＝0)与YZ平面(Phi＝90)的phi轴电场分量Eψ、theta轴电场分量Eθ场型图。图17C与图17D是图10的双频圆极化天线结构在频率为5500MHz时XZ平面与YZ平面的Eψ、Eθ场型图。请参阅图17A至17D，本实施例的双频圆极化天线结构100b在低频(即2.4GHz)与高频(即5GHz)的频段下，Eψ、Eθ在角度为0处为最大能量的地方，且Eψ、Eθ在角度为0处交迭在3dB以内，即在XZ平面与YZ平面具有圆极化的特性，可同时发射或接收信号。
图18是依照本发明的另一实施例的一种双频圆极化天线结构的示意图。图19是图18的双频圆极化天线结构的第一基板的俯视示意图。请参阅图18与图19，图18的双频圆极化天线结构100c与图10的双频圆极化天线结构100b的主要差异在于，在图10中，馈入部114b与第一接地部116b的连线垂直于微带线130b的延伸方向。若将图10的双频圆极化天线结构100b以馈入部114b为中心旋转整个天线单元111b一角度θ1(标示于图19)，θ1介于70度至80度之间，例如是75度，则成为图18所示的双频圆极化天线结构100c。
在本实施例中，馈入部114c与第一接地部116c的连线与微带线130b的延伸方向之间的角度θ2(标示于图19)介于10度至20度之间(例如是15度)，以提升双频圆极化天线结构100c高频在XZ平面和YZ平面的轴向比特性。
图20是图18的双频圆极化天线结构的频率-轴向比场型分布的示意图。需说明的是，在图20中，仅显示轴向比小于3dB的区域，且以打点的区域表示轴向比小于3dB的区域。请参阅图20，本实施例的双频圆极化天线结构100c在低频(即2.4GHz)与高频(即5GHz)的频段下，在θ为0处(也就是Z方向，正上方处)，XZ平面与YZ平面的轴向比小于3dB，而具有良好的表现。
综上所述，本发明的双频圆极化天线结构的天线单元通过第一辐射体与第二辐射体分别在靠近馈入部与第一接地部的部位作为两起点，向外相互围绕出两个螺旋部，且馈入部耦合至天线单元下方的微带线，而能够使本发明的双频圆极化天线结构提供宽频的双频带。此外，上述的设计可使得天线单元的长宽体积不需太大，因此，本发明的双频圆极化天线结构具有小体积。
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后附的权利要求所界定者为准。

Claims (13)

1.一种双频圆极化天线结构，其特征在于，包括：
一天线单元，设置在一第一基板，该天线单元包括：
一第一辐射体，具有一馈入部及一第一螺旋部，该第一螺旋部的起点自靠近该馈入部的部位向外围绕；以及
一第二辐射体，具有对应该馈入部位置的一第一接地部及一第二螺旋部，该馈入部与该第一接地部分别位于该第一基板的中心的两相对侧，该第二螺旋部的起点自靠近该第一接地部的部位不重叠于该第一螺旋部向外围绕，且该第一辐射体与该第二辐射体的其中之一还具有一第二接地部；
一微带线，设置在与该第一基板间隔一距离且平行设置的一第二基板，该天线单元的该第一辐射体的该馈入部耦接至该微带线；以及
一接地面，设置在该第二基板，该第二接地部与该第一接地部耦接至该接地面。
2.如权利要求1所述的双频圆极化天线结构，其特征在于，该天线单元配置于该第一基板的一上表面，该微带线配置于该第二基板的一上表面与一下表面的中的一个，该接地面配置于该第二基板的该上表面与该下表面的中的另一个，其中该第二基板的该上表面相较于该下表面邻近于该第一基板。
3.如权利要求2所述的双频圆极化天线结构，其特征在于，该微带线从该第二基板的中心处至边缘处分别包含一第一区段、一第二区段、一第三区段及一第四区段，该第二区段与该第四区段的宽度大于该第一区段与该第三区段的宽度，该第二区段的长度在3毫米至4毫米之间。
4.如权利要求1所述的双频圆极化天线结构，其特征在于，该第一螺旋部和该第二螺旋部分别从该第一螺旋部的起点和该第二螺旋部的起点往一中心延伸出两矩形，该馈入部及该第一接地部分别位于该两矩形，该两矩形的连线方向垂直于该微带线的延伸方向，该第一辐射体具有该第二接地部。
5.如权利要求1所述的双频圆极化天线结构，其特征在于，该第一螺旋部和该第二螺旋部分别从该第一螺旋部的起点和该第二螺旋部的起点往一中心延伸出两矩形，该馈入部及该第一接地部分别位于该两矩形，该两矩形的连线方向平行于该微带线的延伸方向，该第二辐射体具有该第二接地部。
6.如权利要求4或5所述的双频圆极化天线结构，其特征在于，各该矩形的宽度在1.5毫米至2.5毫米之间，各该矩形的长度在3.5毫米至5毫米之间，该两矩形的间距在1.5毫米至2.5毫米之间，其中该矩形的宽度垂直于该第一螺旋部的起点和该第二螺旋部的起点的连线，该矩形的长度平行于该第一螺旋部的起点和该第二螺旋部的起点的连线。
7.如权利要求1所述的双频圆极化天线结构，其特征在于，该第一螺旋部和该第二螺旋部的一中心与该馈入部之间的距离在2毫米至3毫米之间，该中心与该第一接地部之间的距离在2毫米至3毫米之间，该中心与该第二接地部之间的距离在6毫米至8毫米之间。
8.如权利要求1所述的双频圆极化天线结构，其特征在于，该第一螺旋部的起点和该第二螺旋部的起点两起点的间距在8.5毫米至12.5毫米之间，该第一螺旋部和该第二螺旋部各自的直径在50毫米至55毫米之间。
9.如权利要求1所述的双频圆极化天线结构，其特征在于，该馈入部、该第一接地部及该第二接地部排列为一直线。
10.如权利要求1所述的双频圆极化天线结构，其特征在于，该第一辐射体具有该第二接地部，该第二接地部位于从该馈入部沿着该第一辐射体转动260度的位置，该第二辐射体还具有一第三接地部，耦接于该接地面，该第三接地部位于从该第一接地部沿着该第二辐射体转动180度的位置。
11.如权利要求10所述的双频圆极化天线结构，其特征在于，该微带线具有一第一区段、一第二区段、一第三区段及一第四区段，该第二区段与该第四区段的宽度大于该第一区段与该第三区段的宽度，该第二区段的长度在7毫米至9毫米之间，该第三区段的长度在2毫米至4毫米之间。
12.如权利要求10所述的双频圆极化天线结构，其特征在于，该馈入部与该第一接地部的连线垂直于该微带线的延伸方向。
13.如权利要求10所述的双频圆极化天线结构，其特征在于，该馈入部与该第一接地部的连线与该微带线的延伸方向的夹角为10度至20度。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI715438B (zh) * 2020-02-12 2021-01-01 和碩聯合科技股份有限公司 天線結構
CN112271443A (zh) * 2020-11-04 2021-01-26 石家庄铁道大学 宽带圆极化单臂阿基米德螺旋天线
SE2030349A1 (en) * 2020-11-30 2021-12-21 Gapwaves Ab Improved ultra-wideband circular-polarized radiation element with integrated feeding
CN115693142A (zh) * 2021-07-29 2023-02-03 鸿富锦精密工业(武汉)有限公司 双频双极化阵列天线及电子设备
US11575203B1 (en) 2021-10-04 2023-02-07 City University Of Hong Kong 3-d printed wideband high-gain circularly-polarized dielectric resonator antenna
TWI831450B (zh) * 2022-11-01 2024-02-01 耀登科技股份有限公司 立體式天線結構

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07249933A (ja) * 1994-03-09 1995-09-26 Atr Koudenpa Tsushin Kenkyusho:Kk ２周波共用マイクロストリップアンテナ
CN102347526A (zh) * 2010-08-05 2012-02-08 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 双频天线
CN202949034U (zh) * 2012-11-14 2013-05-22 纬创资通股份有限公司 小型天线
CN106848563A (zh) * 2017-03-21 2017-06-13 奥维通信股份有限公司 一种pcb双频通信天线

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5313216A (en) * 1991-05-03 1994-05-17 Georgia Tech Research Corporation Multioctave microstrip antenna
US5453752A (en) 1991-05-03 1995-09-26 Georgia Tech Research Corporation Compact broadband microstrip antenna
US5621422A (en) * 1994-08-22 1997-04-15 Wang-Tripp Corporation Spiral-mode microstrip (SMM) antennas and associated methods for exciting, extracting and multiplexing the various spiral modes
FI102434B (fi) * 1996-08-22 1998-11-30 Filtronic Lk Oy Kahden taajuuden antenni
JP2002237711A (ja) * 2000-12-08 2002-08-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd アンテナ装置、および通信システム
US6765542B2 (en) * 2002-09-23 2004-07-20 Andrew Corporation Multiband antenna
TW589762B (en) * 2002-10-16 2004-06-01 Jian-Ren Wang Microstrip fed slot-line spiral antenna capable of lowering initial resonant frequency
TWI240452B (en) * 2004-02-06 2005-09-21 Chien-Jen Wang Spiral micro-strip feed circularly polarized notch antenna
TWI246795B (en) * 2004-11-18 2006-01-01 Jeng-Fang Liou Multi-band flat antenna
TWI253204B (en) 2005-01-26 2006-04-11 Univ Nat Taiwan Broadband slot spiral antennas
US9105972B2 (en) * 2009-08-20 2015-08-11 Antennasys, Inc. Directional planar spiral antenna
US8390529B1 (en) * 2010-06-24 2013-03-05 Rockwell Collins, Inc. PCB spiral antenna and feed network for ELINT applications
US9065176B2 (en) * 2011-03-30 2015-06-23 Wang-Electro-Opto Corporation Ultra-wideband conformal low-profile four-arm unidirectional traveling-wave antenna with a simple feed
CN102780091B (zh) * 2012-07-31 2014-07-02 华南理工大学 一种高低仰角增益圆极化螺旋天线
US10158178B2 (en) * 2013-11-06 2018-12-18 Symbol Technologies, Llc Low profile, antenna array for an RFID reader and method of making same
CN105161847B (zh) * 2015-08-19 2018-08-10 桂林电子科技大学 宽带高增益圆极化天线
CN205846247U (zh) * 2016-07-29 2016-12-28 南京信息职业技术学院 一种双频全向螺旋缝隙天线
CN106329141B (zh) * 2016-10-17 2019-08-09 昆山亿趣信息技术研究院有限公司 P波段双圆极化螺旋天线
CN106816696B (zh) * 2016-12-26 2019-07-26 深圳大学 一种Vivaldi天线
CN107611599B (zh) * 2017-08-01 2020-03-31 西安电子科技大学 一种圆极化天线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07249933A (ja) * 1994-03-09 1995-09-26 Atr Koudenpa Tsushin Kenkyusho:Kk ２周波共用マイクロストリップアンテナ
CN102347526A (zh) * 2010-08-05 2012-02-08 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 双频天线
CN202949034U (zh) * 2012-11-14 2013-05-22 纬创资通股份有限公司 小型天线
CN106848563A (zh) * 2017-03-21 2017-06-13 奥维通信股份有限公司 一种pcb双频通信天线

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《Circularly Polarized Patch-Helix Hybrid Antenna With Small Ground》;Longsheng Liu;《IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters ( Volume: 13)》;20140214;全文 *
《采用四臂螺旋结构的紧凑圆极化RFID读卡天线》;戴海斌;《电子测量技术》;20171031;全文 *

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Publication number Publication date
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