CN1234191C - 双频双偶极天线 - Google Patents

Abstract

一种双频双偶极天线，其适于配置在一介质基板上，包含两大体上矩形的辐射金属片与一同轴传输线。该大体上矩形的辐射金属片相对该基板的中心线对称地配置于该基板的两边，其中每一辐射金属片另具有一馈入点与一狭缝。一馈入点配置相对于另一馈入点，且该狭缝从该大体上矩形的辐射金属片的一边缘朝该馈入点的方向延伸至其内部，以致于在该大体上矩形的辐射金属片上形成一较长路径与一较短路径，其中该较长路径用以产生该双频双偶极天线的一第一(低频)操作模态，且该较短路径用以产生其一第二(高频)操作模态。该同轴传输线具有一中心导线与一外层接地导体，其分别连接至该馈入点。

Description

双频双偶极天线

技术领域

本发明有关于一种天线，更特别有关一种用于无线局域网络(WLAN)系统的双频双偶极天线。

背景技术

无线传输的蓬勃发展带来各种不同用于多频传输的产品与技术，以致于许多新产品具有用于无线传输的性能，以便满足消费者的需求。举例而言，因笔记本电脑频繁的数据传输所产生的不便可通过无线传输装置简化。因此，天线的设计相当重要，以达成无线传输的目的。再者，具有无线传输功能的笔记本电脑若欲在市场上被广泛地接受并肯定，其外观、尺寸、以及效能相当关键。因此，对一笔记本电脑而言，具有一设计良好的天线相对上是更为重要的。

一般适于诸如笔记本电脑的无线传输产品的常用天线大体上分为两种，其中一类为倒F形平板天线(PIFA)，而另一类为双频双偶极天线。此两类都能够产生1/4波长共振的操作模态。举例而言，1999年7月20日颁于Korisch的美国专利第5,926,139号揭示一使用于无线收发机装置的平板天线，其具有第一与第二表面、一第一层，位于该第一表面上、一单位的(unitary)第二层，位于该第二表面上，具有作为倒F形平板天线(PIFA)的两辐射部份与结合该辐射部份的一连接部份、一接地针、以及一馈入针。然而，该接地针必须延伸穿过该基板并于结构上使该第一层与该第二层的该连接部份互相连结，且因而可发现该天线的制造相当困难与复杂的。此外，此类倒F形平板天线典型上具有一窄的频宽，以致于其使用上受到不利地限制。虽然双偶极天线具有相对上较大的频宽，然而却需要一相当宽广的接地面用以达成预期的辐射效率。因为在一笔记本电脑里所提供用以配置一天线的空间相对上是较为细长的，所以该双偶极天线在使用上也受到限制。

再者，常用天线最多仅能够在一单频带下操作，诸如1999年12月28日颁予Wu的美国专利第6,008,774号标题名称为“用于无线数据通讯之印刷天线构造(Printed antenna structure for wireless datacommunications)”，其揭示一种印刷天线，包含一印刷电路板、一钩状辐射金属线，印制于该印刷电路板的上表面、一馈入点，连接于该钩状辐射金属线上、以及一接地面，印制于该印刷电路板的下表面。然而，此天线仅可在用于WLAN操作的2.4GHz频带下使用。因此，可以预期的是，随着市场的成长，仅能在单一频带下操作的天线的性能与市场竞争力将是不够的。所以，发展适用于双频带的天线将是相关电子产品的主流趋势。

因此，有必要提供一双频双偶极天线，能够在双频带(诸如2.4与5.2GHz频带)下操作，且具有一细长的外形，其适于诸如笔记本电脑的通讯产品以便达成隐藏该天线与维持该产品外形美观的目的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一双频双偶极天线，能够在用于WLAN操作的双频带下使用。

本发明的次要目的在于提供一双频双偶极天线，其具有一细长的外形，特别适合于诸如笔记本电脑的通讯产品。

为达到上述目的，本发明提供一双频双偶极天线，其适于配置在一介质基板上，且包含两大体上矩形的辐射金属片与一同轴传输线。该大体上矩形的辐射金属片相对于该介质基板的中心线对称地配置于该介质基板两边，其中每一辐射金属线另具有一馈入点与一狭缝。一馈入点配置相对于另一馈入点，且该狭缝从该大体上矩形的辐射金属片的一边缘朝该馈入点的方向延伸至其内部，以致于在该大体上矩形的辐射金属片上形成一较长路径与一较短路径。该同轴传输线具有一中心导线与一外层接地导体，其分别相连于该馈入点。

根据本发明的另一特征，该较长路径是用以产生该双频双偶极天线的一第一(低频)操作模态，且该较短路径用以产生其一第二(高频)操作模态。

根据本发明的再一特征，该较长路径的长度可选择为接近该第一操作模态的中心频率的1/4波长，且该较短路径的长度可选择为接近该第二操作模态的中心频率的1/4波长。

根据本发明的又一特征，该第一操作模态的中心频率约为2.4GHz。

根据本发明的又一特征，该第二操作模态的中心频率约为5.2GHz。

附图说明

图1为根据本发明的一较佳实施例的双频双偶极天线的俯视图；

图2为配置在一介质基板上的一双频双偶极天线的俯视图；

图3为图2中天线1的返回损失量测结果；

图4为图2中的天线1在2.4GHz频带(第一操作模态)下的天线增益量测结果；

图5为图2中的天线1在5.2GHz频带(第二操作模态)下的天线增益量测结果；

图6a与图6b为根据本发明的辐射金属片的其它实施例的俯视图。

1：双频双偶极天线         5：介质基板

12：第一(低频)操作模态    14：第二(高频)操作模态

20：矩形辐射金属片        22：馈入点

24：倒L形狭缝             30：矩形辐射金属片

32：馈入点                34：倒L形狭缝

40：同轴传输线            42：中心导线

44：外层接地导体          60：辐射金属片

64：狭缝                  70：辐射金属片

74：狭缝                  80：辐射金属片

84：狭缝                  90：辐射金属片

94：狭缝                  242：较长路径

244：较短路径             245：第一部份

247：第二部份             342：较长路径

344：较短路径             345：第一部份

347：第二部份             642：较长路径

644：较短路径             645：第一部份

742：较长路径             744：较短路径

745：第一部份             842：较长路径

844：较短路径             942：较长路径

944：较短路径

具体实施方式

虽然本发明可表现为不同形式的实施例，但附图所示者及于下文中说明者的实施例为较佳的实施例。请了解本文所揭示的考量为本发明的一范例，且并非意图用以将本发明限制于图标的特定实施例中。

参考图1，其显示根据本发明一较佳实施例的一双频双偶极天线1的俯视图。该双频双偶极天线1包括两大体上矩形的辐射金属片20，30与一同轴传输线40。该矩形辐射金属片20，30具有在其上的相对应的馈入点22，32与倒L形狭缝24，34。该同轴传输线40具有一中心导线42与一外层接地导体44。该倒L形狭缝24，34另包括相对应的第一部份245，345与第二部份247，347。图2为配置在一介质基板5上的该双频双偶极天线1的俯视图。更详细而言，该辐射金属片20，30分别并对称地置于该介质基板5的两相对边上，借此形成该天线1的两臂，且通过印刷或蚀刻的技术配置于其上。根据本发明，该介质基板5以BT(bismaleimide-triazine)树脂或FR4(玻璃纤维强化环氧树脂；fiberglass reinforced epoxy resin)制成的印刷电路板，也可以聚醯亚胺(polyimide)制成的可挠性薄片基板(flexible film substrate)。

该馈入点22，32是分别配置于该辐射金属片20，30上用以传递信号。该倒L形狭缝24，34分别从辐射金属片20，30的一边缘朝该馈入点22，32的方向延伸至其内部，以致于分别在该辐射金属片20，30上形成较长路径242，342与较短路径244，344。该较长路径242，342用以产生该天线1的一第一(低频)操作模态，且较短路径244，344用以产生该天线1的一第二(高频)操作模态，其中该较长路径242，342的长度选择为接近该第一(低频)操作模态的中心频率的1/4波长，且较短路径244，344的长度选择为接近该第二(高频)操作模态的中心频率的1/4波长。该中心导线42与外层接地导体44分别连接于该馈入点22，32。

图3为图2中该天线1的返回损失量测结果。该量测结果在该条件下获得的：介质基板5为一玻璃纤维基板具有46mm的长度、5mm的宽度、以及0.4mm的厚度；该两辐射金属片20，30长度约为21mm以及宽度约为3mm，且印制在该玻璃纤维基板5上；该倒L形狭缝24，34从该辐射金属片20，30的一边缘，也就是在距该馈入点22，32大约10mm的点，朝该馈入点22，32延伸至其内部。因此，该第一(低频)操作模态12的中心频率约为2.45GHz，且该第二(高频)操作模态14的中心频率约为5.25GHz。再者，在电压驻波比(VSWR)小于2的定义下，该第一(低频)操作模态12与第二(高频)操作模态14的频宽可含盖用于WLAN操作的该2.4GHz(2.4-2.484GHz)与5.2GHz(5.15-5.35GHz)频带的频宽。此外，此实施例的天线1宽度仅有5mm，且因此非常适合于仅具有细长的空间以容纳一天线的笔记本电脑。

图4为在2.4GHz频带(第一操作模态)下该天线1的天线增益量测结果。在此结果下，该第一操作模态的天线增益大约在2.3dBi至2.5dBi之间，适合用于在2.4GHz的WLAN频带的应用。

图5为在5.2GHz频带(第二操作模态)下该天线1的天线增益量测结果。在此结果下，该第二操作模态的天线增益大约在2.7dBi至3.2dBi之间，亦适合用于在5.2GHz的WLAN频带的应用。

图6a与图6b显示根据本发明的辐射金属片60，70，80，90的其它实施例的俯视图。这些辐射金属片60，70，80，90相似于图2所示的辐射金属片20，30，且相似或对应的组件以同一图号标示。如图6a所示，第一部份645，745的宽度可选择性地调整，以致于可得到用于各种不同应用的第一(低频)与第二(高频)操作模态的预期中心频率。举例而言，该第一部份645，745的宽度可分别朝向该馈入点22，32的方向增加以减低该较短路径644，744的长度，以便于分别降低该第二(高频)操作模态的中心频率。此外，图6b所示的该1形狭缝84，94可代替图2中前述的倒L形狭缝24，34，且该配置将产生与图2大体上相同的效能。该较长路径642，742，842，942以及该较短路径644，744，844，944分别通过该狭缝64，74，84，94形成在该辐射金属片60，70，80，90上，其中前者用以产生该天线1的第一(低频)操作模态且后者用以产生该天线1的第二(高频)操作模态。相似地，图2中该倒L形狭缝24，34配置的位置可相对该辐射金属片20，30纵向移动以便于可同时改变该第一(低频)与第二(高频)操作模态的两中心频率。再者，该辐射金属片20，30的长度可相对该倒L形狭缝24，34向外延伸以便于降低该第一(低频)的中心频率。

因此，为获得第一(低频)操作模态中心频率与第二(高频)操作模态中心频率的不同比例的双频操作，可修改诸如图2所示的该倒L形狭缝24，34或辐射金属片20，30的组件，借此可设计适于2.4/5.2GHz双频WLAN操作的双频天线。此外，该两共振频率(第一与第二操作模态的中心频率)不需要以额外的匹配电路加装于该天线1便可获得良好的阻抗匹配。

Claims (8)

1.一种双频双偶极天线，配置在一介质基板上，其特征在于，该天线包括：

第一及第二矩形的辐射金属片，相对该介质基板的中心线对称地配置在该介质基板的两边上，借此形成该双频双偶极天线的两臂，其中每一矩形的辐射金属片具有

一馈入点，配置于该矩形的辐射金属片上用以传送信号；以及

一狭缝，从该矩形的辐射金属片的一边缘朝该馈入点方向延伸至其内部，以致于在该矩形的辐射金属片上形成一较长路径与一较短路径，其中该较长路径用以产生该双频双偶极天线的一第一操作模态，且该较短路径用以产生该双频双偶极天线的一第二操作模态；以及

一同轴传输线，具有一中心导线与一外层接地导体，该中心导线与外层接地导体分别连接于该第一及第二矩形的辐射金属片的馈入点。

2.如权利要求1所述的双频双偶极天线，其特征在于，每一较长路径的长度可选择为该第一操作模态的一中心频率的1/4波长，且每一较短路径的长度可选择为该第二操作模态的一中心频率的1/4波长。

3.如权利要求1所述的双频双偶极天线，其特征在于，该第一操作模态的中心频率为2.4GHz。

4.如权利要求1所述的双频双偶极天线，其特征在于，该第二操作模态的中心频率为5.2GHz。

5.如权利要求1所述的双频双偶极天线，其特征在于，该矩形的辐射金属片印制在该介质基板上。

6.如权利要求1所述的双频双偶极天线，其特征在于，该矩形的辐射金属片蚀刻在该介质基板上。

7.如权利要求1所述的双频双偶极天线，其特征在于，该狭缝具有倒L的形状。

8.如权利要求1所述的双频双偶极天线，其特征在于，该狭缝具有一“1”字母的形状。

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