CN111525267B - 高增益天线与具有高增益天线的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高增益天线，包括圆盘状基板、偶极天线、反射段、导引段以及同轴传输线，偶极天线设于基板，具有第一辐射体与第二辐射体，第一辐射体的第一接点与第二辐射体的第二接点皆位于基板的圆盘内部，第一辐射体与第二辐射体皆由圆盘内部朝向基板的圆周边缘延伸，反射段设于基板的圆周边缘，且位于偶极天线的第一侧，反射段的中间具有中间接点，导引段设于基板的圆周边缘，且位于偶极天线的第二侧，导引段的长度短于反射段的长度，同轴传输线由圆周边缘向圆盘内部延伸而提供馈入部，位于馈入部的中心导体连接第一接点，位于馈入部的外层导体连接第二接点，外层导体经由导电部而导通连接反射段的中间接点。本发明可达到高增益的效果。

Description

高增益天线与具有高增益天线的装置

技术领域

本发明涉及一种天线，特别是一种高增益天线与具有高增益天线的装置。

背景技术

天线的辐射场型依据天线基本工作原理而有所差异，各种辐射场型有不同的应用，例如，全向性的辐射场型适用于终端装置，以让终端装置可以接收到各方向的无线信号。但是，对于可移动的终端装置而言，具有全向性的辐射场型的天线其增益往往不高。

一般而言，可移动的终端装置例如笔记本电脑或平板电脑其天线常用隐藏式的设计，以维持产品美观，无线通信的效能则经常使用多个天线（两个以上）的设计以弥补天线效能的缺陷。但是，除非使用复杂的多输入多输出(MIMO)架构，一般所被使用的低增益天线对与无线通信效能的提升仍有很大的瓶颈。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种高增益天线，解决提升天线增益的问题。本发明的另一目的是提供一种具有高增益天线的装置。

本发明的技术方案是这样的，一种高增益天线，包括：

基板，为圆盘状；

偶极天线，设于所述基板，具有第一辐射体与第二辐射体，所述第一辐射体具有第一接点，所述第二辐射体具有第二接点，所述第一接点与所述第二接点位于所述基板的圆盘内部，且所述第一辐射体与所述第二辐射体皆由所述圆盘内部朝向所述基板的圆周边缘延伸；

反射段，设于所述基板的所述圆周边缘，且位于所述偶极天线的第一侧，所述反射段的中间具有中间接点；

导引段，设于所述基板的所述圆周边缘，且位于所述偶极天线的第二侧，所述导引段的长度短于所述反射段的长度；以及

同轴传输线，具有中心导体与外层导体，所述同轴传输线由所述圆周边缘向所述圆盘内部延伸而提供馈入部，位于所述馈入部的所述中心导体连接所述第一辐射体的所述第一接点，位于所述馈入部的所述外层导体连接所述第二辐射体的所述第二接点，所述外层导体经由导电部而导通连接所述反射段的所述中间接点。

进一步地，所述同轴传输线向所述圆盘内部延伸而跨过所述圆周边缘的部分为一跨接部，位于所述跨接部的所述外层导体经由所述导电部而导通连接所述反射段的所述中间接点。

进一步地，所述基板具有第一径轴与第二径轴，所述第一径轴与所述第二径轴皆通过所述圆盘内部而彼此正交，且所述第一径轴通过所述反射段的所述中间接点。

进一步地，所述偶极天线的所述第一辐射体具有第一径部、第一弯折部与第一末弧部，所述第二辐射体具有第二径部、第二弯折部与第二末弧部，所述第一末弧部与所述第二末弧部皆位于所述圆周边缘，所述第一径部与所述第二径部皆平行于所述第二径轴，所述第一辐射体与所述第二辐射体依据所述第一径轴而彼此对称。

进一步地，所述同轴传输线平行于所述第一径轴。

进一步地，所述偶极天线、所述反射段与所述导引段各自以所述第一径轴作为对称轴。

一种具有高增益天线的装置，包括：

上述高增益天线；

无线芯片，利用所述同轴传输线连接所述高增益天线的所述馈入部；

旋转机构，固接所述高增益天线的所述基板，用以水平转动所述高增益天线，而改变所述高增益天线的旋转角度；

控制单元，连接所述旋转机构；以及

应用单元，连接所述无线芯片与所述控制单元，依据所述无线芯片由所述高增益天线所获得的无线信号，以通过所述控制单元控制所述旋转机构。

进一步地，所述同轴传输线向所述圆盘内部延伸而跨过所述圆周边缘的部分为跨接部，位于所述跨接部的所述外层导体经由所述导电部而导通连接所述反射段的所述中间接点。

进一步地，所述基板具有第一径轴与第二径轴，所述第一径轴与所述第二径轴皆通过所述圆盘内部而彼此正交，且所述第一径轴通过所述反射段的所述中间接点。

进一步地，所述偶极天线的所述第一辐射体具有第一径部、第一弯折部与第一末弧部，所述第二辐射体具有第二径部、第二弯折部与第二末弧部，所述第一末弧部与所述第二末弧部皆位于所述圆周边缘，其中所述偶极天线、所述反射段与所述导引段各自以所述第一径轴作为对称轴。

本发明所提供的技术方案的优点在于，使用基板与同轴传输线的总成构接，实现构造精简、尺寸小的高增益天线。并且，基于旋转机构的旋转，配合软性且可适度弯曲的同轴传输线，对于实现最高的增益方向改变的目的，也具有容易实施、具有高度稳定性的技术效果，具有很高的产业应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的高增益天线未连接同轴传输线的上视角的示意图。

图2是本发明实施例提供的高增益天线已连接同轴传输线的上视角的示意图。

图3是本发明实施例提供的高增益天线的示意图。

图4是本发明实施例提供的具有高增益天线的装置的功能模块图。

图5是本发明实施例提供的高增益天线设置于笔记本电脑内的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

本实施例的高增益天线1，包括基板11、偶极天线12、反射段13、导引段14以及同轴传输线15。基板11为圆盘状。偶极天线12设于基板11，具有第一辐射体121与第二辐射体122，第一辐射体121具有第一接点121a，第二辐射体122具有第二接点122a，第一接点121a与第二接点122a位于基板1的圆盘内部11a（如图所标示的虚线范围），且第一辐射体121与第二辐射体122皆由圆盘内部11a朝向基板11的圆周边缘11b延伸。反射段13设于基板11的圆周边缘11b，且位于偶极天线12的第一侧，反射段13的中间具有中间接点131。导引段14设于基板11的圆周边缘11b，且位于偶极天线12的第二侧，导引段14的长度短于反射段13的长度。换句话说，偶极天线12的位置是在反射段13与导引段14两者之间。并且，值得一提的是，在辐射场型的特性方面，在偶极天线12的第二侧的增益较高（在导引段14所在的这一侧），而在偶极天线12的第一侧的增益相对较低（在反射段13所在的那一侧）。在制作材料方面，基板11例如为玻璃纤维基板，偶极天线12、反射段13与导引段14为金属导体，例如为以印刷电路技术制作的金属线路。

再者，同轴传输线15具有中心导体151与外层导体152，同轴传输线15由圆周边缘11b向圆盘内部11a延伸而提供馈入部15a，位于馈入部15a的中心导体151连接第一辐射体121的第一接点121a，位于馈入部15a的外层导体152连接第二辐射体122的第二接点122a。并且，外层导体152经由导电部16而导通连接反射段13的中间接点131，用以提升反射段13的反射效果。详细地说，同轴传输线15向圆盘内部11a延伸而跨过圆周边缘11b的部分为跨接部15b，位于跨接部15b的外层导体152经由导电部16而导通连接反射段13的中间接点131，此同轴传输线15与反射段13的连接态样可使得反射段13的反射效果提升，而让此高增益天线的最大增益提升。需要说明的是，同轴传输线15的馈入部15a是同轴传输线15的一个末端，一般是将同轴传输线15截断，且将中心导体151与外层导体152引出，通常可利用焊接方式将中心导体151连接至第一接点121a，且利用焊接方式将外层导体152连接至第二接点122a，而同轴传输线15的另一个末端通常装设有一个射频接头，以连接到射频电路系统。再者，上述的导电部16是导体（例如金属），将同轴传输线15由圆周边缘11b向圆盘内部11a延伸的过程会跨过反射段13的中间接点131，可将同轴传输线15跨过中间接点131的部分的外层绝缘体去除（做剥皮），以利用焊接方式将焊锡熔接到外层导体152与中间接点131，因此此处的焊锡材料就可作为导电部16，但本发明并不限定用焊锡的导电连接方式。需要注意的是，图2中凸显了同轴传输线15跨过中间接点131的部分的外层绝缘体去除的情況，且图2中的导电部16以椭圆形的斜线区域表示，实际以焊锡实现导电部16时例如可以将焊锡遍布（涂满）这个去除绝缘体的部分，以完全覆盖裸露的外层导体152而将其与中间接点131稳当地焊接固定。上述的导电部16是用作导电与固定地连接的功能，其他实施方式例如可以功能性地等效替换为金属卡榫、金属弹片等相关固定机构。

更进一步，基板11具有第一径轴X与第二径轴Y，第一径轴X与第二径轴Y皆通过圆盘内部11a而彼此正交，且第一径轴X通过反射段13的中间接点131。再者，考虑偶极天线12的功能，第一辐射体121与第二辐射体122通常是对称的。并且，为了缩小基板11的使用面积，第一辐射体121与第二辐射体122的末端可做弯折，例如在图1中是在圆周边缘11b弯折，且沿着圆周边缘11b做绕行。在一实施例中，偶极天线12的第一辐射体121具有第一径部1211、第一弯折部1212与第一末弧部1213，第二辐射体122具有第二径部1221、第二弯折部1222与第二末弧部1223，第一末弧部1213与第二末弧部1223皆位于圆周边缘11b，第一径部1211与第二径部1221皆平行于第二径轴Y，第一辐射体121与第二辐射体122依据第一径轴X而彼此对称。较佳的，同轴传输线15平行于第一径轴X，如此能够使得偶极天线12、反射段13与导引段14各自以第一径轴X作为对称轴。

再者，若以较低制造成本的考量，偶极天线12、反射段13、导引段14与同轴传输线15都可设于基板11的同一个表面（在此可称为上表面），参考图2，偶极天线12、反射段13与导引段14例如以印刷电路方式制作于基板11，图1实施例的圆周边缘11b也就是简化为上表面的圆周边缘，使得反射段13与导引段14都是位于上表面的圆弧段结构，反射段13的圆弧段结构比导引段14的圆弧段结构更长。反射段13的中间接点131恰好在反射段13的中间部位，反射段13与导引段14共同配合于偶极天线12使辐射场型也是以第一径轴X作为对称轴，并且最高增益的方向是第一径轴X的正向，也就是当以圆盘内部11a为基准，朝向导引段14的方向为增益最高的方向，而朝向反射段13的中间接点131的方向为增益最低的方向。然后，外层导体152经由导电部16而导通连接反射段13的中间接点131，使得前述制作程序都能够在基板11的单一个表面上完成。然而，作为替换性的实施例，偶极天线12、反射段13、导引段14与同轴传输线15之中的任一个都可以改为设于基板11的下表面（相对于上表面），只需要用通孔技术将上下表面的元件作连接即可完成相同电路功能的线路。

接着，本发明也提供一种具有高增益天线的装置，请参照图3的功能方块图，具有高增益天线的装置包括如前实施例所述的高增益天线1、无线芯片2、旋转机构3、控制单元4以及应用单元5。高增益天线1如前所述，在此不作赘述。无线芯片2利用同轴传输线15以连接高增益天线1的馈入部15a。旋转机构3固接高增益天线1的基板11，用以水平转动高增益天线1，而改变高增益天线1的旋转角度。控制单元4连接旋转机构3。应用单元5连接无线芯片2与控制单元4，依据无线芯片2由高增益天线1所获得的无线信号，以通过控制单元4控制旋转机构3。前述的控制单元4例如是一个微控制器，应用单元5例如是整合于具有高增益天线的装置之中的一个模组。本实施例的具有高增益天线的装置例如是可移动性的终端装置，尤其适用于5GHz频带的无线区域网络装置，例如是笔记本电脑。请一并参考图3与图4，高增益天线1例如设置于笔记本电脑的主机板与键盘之间的内置空间中，旋转机构3因受控制而转动高增益天线1，使得第一径轴（X）的方向随之转变，让最高增益的方向也随之改变，例如图4示意有三种最高增益的方向，分別为最高增益方向a、b与c，因应不同的旋转方向可让笔记本电脑依使用需求而改变最佳的收信状态（或发信状态），也因此而不需挪动或搬动笔记本电脑的角度或位置。应用单元5可包括一个安装于笔记本电脑的操作系统中的应用程序，使得笔记本电脑利用应用程序可以控制天线最高增益的方向，以适应所在环境，以利于进一步提升通信效能。相比于已知的笔记本电脑因其内藏式天线的低增益特性而只能依赖调变与编码等信号处理方式提升通信效能，本发明实施例的具有高增益天线的装置则能直接控制天线增益最高的方向，能够显著地突破通信效能的瓶颈。

综上所述，本发明实施例所提供的高增益天线与具有高增益天线的装置，使用基板与同轴传输线的总成构接，实现构造精简、尺寸小的高增益天线。并且，基于旋转机构的旋转，配合软性且可适度弯曲的同轴传输线，对于实现最高的增益方向改变的目的，也具有容易实施、具有高度稳定性的技术效果，具有很高的产业应用价值。尤其是，对于笔记本电脑类型产品，更具有具体地、且可控的提升通信效能的效果，具有很大力的市场应用竞争力。

Claims (10)

1.一种高增益天线，其特征在于，包括：

基板，为圆盘状；

偶极天线，设于所述基板，具有第一辐射体与第二辐射体，所述第一辐射体具有第一接点，所述第二辐射体具有第二接点，所述第一接点与所述第二接点位于所述基板的圆盘内部，且所述第一辐射体与所述第二辐射体皆由所述圆盘内部朝向所述基板的圆周边缘延伸；

反射段，设于所述基板的所述圆周边缘，且位于所述偶极天线的第一侧，所述反射段的中间具有中间接点；

导引段，设于所述基板的所述圆周边缘，且位于所述偶极天线的第二侧，所述导引段的长度短于所述反射段的长度；以及

同轴传输线，具有中心导体与外层导体，所述同轴传输线由所述圆周边缘向所述圆盘内部延伸而提供馈入部，位于所述馈入部的所述中心导体连接所述第一辐射体的所述第一接点，位于所述馈入部的所述外层导体连接所述第二辐射体的所述第二接点，所述外层导体经由导电部而导通连接所述反射段的所述中间接点。

2.根据权利要求1所述的高增益天线，其特征在于，所述同轴传输线向所述圆盘内部延伸而跨过所述圆周边缘的部分为一跨接部，位于所述跨接部的所述外层导体经由所述导电部而导通连接所述反射段的所述中间接点。

3.根据权利要求2所述的高增益天线，其特征在于，所述基板具有第一径轴与第二径轴，所述第一径轴与所述第二径轴皆通过所述圆盘内部而彼此正交，且所述第一径轴通过所述反射段的所述中间接点。

4.根据权利要求3所述的高增益天线，其特征在于，所述偶极天线的所述第一辐射体具有第一径部、第一弯折部与第一末弧部，所述第二辐射体具有第二径部、第二弯折部与第二末弧部，所述第一末弧部与所述第二末弧部皆位于所述圆周边缘，所述第一径部与所述第二径部皆平行于所述第二径轴，所述第一辐射体与所述第二辐射体依据所述第一径轴而彼此对称。

5.根据权利要求3所述的高增益天线，其特征在于，所述同轴传输线平行于所述第一径轴。

6.根据权利要求3所述的高增益天线，其特征在于，所述偶极天线、所述反射段与所述导引段各自以所述第一径轴作为对称轴。

7.一种具有高增益天线的装置，其特征在于，包括：

权利要求1所述的高增益天线；

无线芯片，利用所述同轴传输线连接所述高增益天线的所述馈入部；

旋转机构，固接所述高增益天线的所述基板，用以水平转动所述高增益天线，而改变所述高增益天线的旋转角度；

控制单元，连接所述旋转机构；以及

应用单元，连接所述无线芯片与所述控制单元，依据所述无线芯片由所述高增益天线所获得的无线信号，以通过所述控制单元控制所述旋转机构。

8.根据权利要求7所述的具有高增益天线的装置，其特征在于，所述同轴传输线向所述圆盘内部延伸而跨过所述圆周边缘的部分为跨接部，位于所述跨接部的所述外层导体经由所述导电部而导通连接所述反射段的所述中间接点。

9.根据权利要求8所述的具有高增益天线的装置，其特征在于，所述基板具有第一径轴与第二径轴，所述第一径轴与所述第二径轴皆通过所述圆盘内部而彼此正交，且所述第一径轴通过所述反射段的所述中间接点。

10.根据权利要求9所述的具有高增益天线的装置，其特征在于，所述偶极天线的所述第一辐射体具有第一径部、第一弯折部与第一末弧部，所述第二辐射体具有第二径部、第二弯折部与第二末弧部，所述第一末弧部与所述第二末弧部皆位于所述圆周边缘，其中所述偶极天线、所述反射段与所述导引段各自以所述第一径轴作为对称轴。

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