CN1421958A - 整合式双极化印刷单偶极天线 - Google Patents
整合式双极化印刷单偶极天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1421958A CN1421958A CN 01139622 CN01139622A CN1421958A CN 1421958 A CN1421958 A CN 1421958A CN 01139622 CN01139622 CN 01139622 CN 01139622 A CN01139622 A CN 01139622A CN 1421958 A CN1421958 A CN 1421958A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- ground plane
- dipole
- metal ground
- single dipole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
一种整合式双极化印刷单偶极天线，主要包含：微波基板具有第一表面及第二表面；第一单偶极天线位于微波基板的第一表面上，电接第一微带馈入线，由第一馈入埠激发；第二单偶极天线位于微波基板的第一表面上，电接第二微带馈入线，由第二馈入埠激发，且第二单偶极天线与第一单偶极天线互相垂直；金属接地面位于微波基板的第二表面上，金属接地面包括主金属接地面及延伸于第一及第二单偶极天线之间的突出的金属接地面。具有最佳的天线反射系数及隔离度，反射损耗小，有良好的双极化辐射特性。
Description
技术领域
本发明涉及天线，尤指一种无线区域网路的整合式双极化印刷单偶极天线，其提供极化分集(Polarization diversity)以解决无线通讯系统的多重路径衰减效应。
背景技术
随着无线通讯的蓬勃发展，大家对于通讯品质要求越来越高，现今产品不仅讲究轻薄短小，更要能有良好稳定的通讯品质，而多重路径衰减效应却降低了系统的通讯品质。因而需要运用天线分集(antennadiversity)以克服无线通讯系统的多重路径衰减效应。
一般而言，目前习用的天线分集(antenna diversity)分为频率分集(frequency diversity)、时间分集(time diversity)及空间分集(spatial diversity)。在频率分集(frequency diversity)系统中，系统是在不同频率间切换，以克服多重路径衰减效应；在时间分集(time diversity)系统中，讯号是在不同时间传送或接收，以克服多重路径衰减效应；在空间分集(spatial diversity)系统中，两个或多个天线置放于不同的空间位置，以克服多重路径衰减效应。
1999年11月23日颁予伯恩斯(Bums et al.)的美国第5,990,838号专利，发明名称为《双垂直单偶极天线系统(Dual Orthogonal MonopoleAntenna System)》。其揭示一种空间分集(spatial diversity)天线系统，其具有一对单偶极天线，分别设置于第一及第二介电层的印刷电路板之上下表面，一接地板(ground plane)导电层设于该第一及第二介电层间，其中该对单偶极天线相互垂直，一馈入电路偶接至该对单偶极天线，将其连接至一主系统。
美国第5,990,838号专利虽已提供一空间分集(spatial diversity)的天线系统，以改善无线通讯系统的多重路径衰减效应，但其仍无法获得最佳的反射系数(S11)及隔离度(S21)，以克服无线通讯系统多重路径衰减效应。再者，美国第5,990,838号专利需使用多层的印刷基板，结构复杂、制造成本高。
因此，有必要研制一种可有效解决上述存在技术问题的天线系统，以获得最佳的反射系数(S11)及隔离度(S21)，以克服无线通讯系统的多重路径衰减效应。
发明内容
本发明的主要目的在于：提供一种能获得最佳的天线反射系数(S11)及隔离度(S21)、以克服无线通讯系统的多重路径衰减效应的整合式双极化印刷单偶极天线。
本发明的又一目的在于：提供一种以极化分集解决无线通讯系统的多重路径衰减效应的整合式双极化印刷单偶极天线。
本发明的另一目的在于：提供一种结构简单、制造成本低的整合式双极化印刷单偶极天线。
为达到上述目的，本发明的整合式双极化印刷单偶极天线，主要包含：微波基板、第一单偶极天线、第二单偶极天线及金属接地面；其特征在于：微波基板具有第一表面及第二表面；第一单偶极天线位于微波基板的第一表面上，电接第一微带馈入线，由第一馈入埠激发：第二单偶极天线位于微波基板的第一表面上，电接第二微带馈入线，由第二馈入埠激发，且第二单偶极天线与第一单偶极天线互相垂直；一金属接地面位于微波基板的第二表面上，金属接地面包括主金属接地面及延伸于第一及第二单偶极天线之间的突出的金属接地面。其中：
所述主金属接地面为一矩形或近似矩形，其上具有两个相邻的倒角，分别为45度的切面，且两倒角边的长度相等。
所述第一及第二单偶极天线均为长直的辐射金属线，其长度相同，且共振于1/4波长，并分别突设于主金属接地面的两个倒角边上，与倒角边成90度夹角。
所述第一及第二单偶极天线对称于突出的金属接地面。
所述突出的金属接地面为一矩形或近似矩形，且其一边连接至主金属接地面的两倒角之间，而其长度大约为第一及第二单偶极天线长度的1.5倍，其宽度大约为第一及第二单偶极天线长度的0.8倍。
所述突出的金属接地面为一T形或梯形金属面，且其一边连接至主金属接地面的两倒角之间。
所述第一及第二微带馈入线为50欧姆微带线。
本发明还可通过以下技术方案实现：一种整合式双极化印刷单偶极天线，其特征在于：它包含：一微波基板，该基板具有第一表面及第二表面；一金属接地面位于该板的第二表面上，该接地面包含主金属接地面及突出的金属接地面，该主金属接地面呈一矩形或近似矩形，其上具有两个相邻的倒角，分别为45度的切面，且倒角的两边长度均相同：第一单偶极天线位于该板的第一表面上，电接第一50欧姆微带馈入线，由第一馈入埠激发，该第一单偶极天线为长直的辐射金属线，突出于主金属接地面的第一倒角边上，与倒角边成90度夹角；及第二单偶极天线，位于该板的第一表面上，电接第二50欧姆微带馈入线，由第二馈入埠激发，且该第二单偶极天线为长直的辐射金属线，突出于主金属接地面的第二倒角边上，与倒角边成90度夹角，且与该第一单偶极天线互相垂直。
所述第一及第二单偶极天线对称于该突出的金属接地面。
所述突出的金属接地面为一矩形或近似矩形，且其一边连接至主金属接地面的两倒角之间，而其长度大约为第一及第二单偶极天线长度的1.5倍，其宽度大约为第一及第二单偶极天线长度的0.8倍。
本发明的技术优势在于：
根据本发明，该整合式双极化印刷单偶极天线突出的金属接地面可以有效的降低两支单偶极天线之间的耦合量及反射损耗，得到良好的隔离度，并有助于得到良好的阻抗匹配。本发明天线设计于2.4-GHZ无线区域网路的一种实施例实验结果显示，利用此突出的金属接地面在操作频带内(2400-2484MHZ)运行，可以使得两支单偶极天线之间的隔离度均低于-27dB：另外，实施例的辐射场型量测结果，亦显示天线具有不错的双极化辐射特性。本发明天线结构简单、制作容易且节省空间，同时非常容易与相关电路整合，非常适用于在无线区域网路的产品上应用。
附图说明
图1、为本发明的结构示意图。
图2、为本发明天线反射系数(S11)及隔离度(S21)的实验及模拟结果图。
图3、为本发明天线固定突出接地金属面的宽度，而改变不同长度的反射系数(S11)及隔离度(S21)实验结果图。
图4、为本发明天线固定突出接地金属面的长度，而改变不同宽度的反射系数(S11)及隔离度(S21)实验结果图。
图5、为本发明天线固定突出接地面的长度及宽度，而改变单偶极天线不同位置的反射系数(S11)及隔离度(S21)实验结果图。
图6、为本发明天线第一馈入埠在2450MHZ的辐射场型实验结果图。
图7、为本发明天线第二馈入埠在2450MHZ的辐射场型实验结果图。
图8、为本发明天线操作于2450MHZ频带内增益的实验结果图。
图9、为本发明天线突出的金属接地面的第二实施例结构示意图。
图10、为本发明天线突出的金属接地面的第三实施例结构示意图。
具体实施方式
虽然本发明可表现为不同形式的实施例，但附图及说明均为本发明的较佳实施例，只是作为了解发明的一范例，并非要将本发明限制于图示及说明所描述的特定实施例中。
参见图1，为本发明实施例(一)，一种整合式双极化印刷单偶极天线1，主要包含：微波基板40、第一单偶极天线10、第二单偶极天线20及金属接地面30。该微波基板40具有第一表面41(上表面)及第二表面42(下表面)；其中，第一单偶极天线10及第二单偶极天线20位于微波基板40第一表面41上，且互相垂直；而金属接地面30位于微波基板40第二表面42上，包括主金属接地面31及延伸于第一单偶极天线10及第二单偶极天线20之间的突出的金属接地面32。
微波基板40，一般是由玻璃纤维强化BT(bismaleimide-triazine)树脂或FR4玻璃纤维强化环氧树脂(fiberglass reinforced epoxyresin)制成的印刷电路板，亦可由聚酰亚胺(Polyimide)制成可挠性薄片基板(flexible film substrate)。第一单偶极天线10及第二单偶极天线20是印制于微波基板40的第一表面41上，金属接地面30是印制于微波基板40第二表面42上，包括主金属接地面31及突出的金属接地面32。
主金属接地面31较佳形状是矩形或近似矩形，突出的金属接地面32较佳形状也是矩形或近似矩形。另外，为了使得此两支单偶极天线10、20能分别与主金属接地面31的边缘相互垂直(夹角α＝90度)的布设，因而将主金属接地面31的两个相邻角截成45度倒角，倒角边长相等，并将单偶极天线10、20的辐射金属线分别垂直置于此倒角的边上，并对称于突出的金属接地面32。第一、第二单偶极天线10、20，分别经第一微带馈入线11及第二微带馈入线21，由第一馈入埠12及第二馈入埠22激发；第一微带馈入线11及第二微带馈入线21为50欧姆微带线。两单偶极天线10、20均为长直的辐射金属线，其长度相同，且共振于1/4波长，并对称于突出的金属接地面32。突出的金属接地面32能够有效地降低两支单偶极天线10、20之间的耦合量；因此适当地调整此突出的金属接地面32的长度L、宽度D1及单偶极天线布设的位置(单偶极天线10、20与主金属接地面31的倒角边的内端点之间距离d)，可以获得隔离度(S21)的最佳值，因此可大幅度减少两单偶极天线10、20之间的相互耦合量，达到理想的隔离度效果。
参见图2-5，是根据整合式双极化印刷单偶极天线在不同实验条件下天线反射系数(S11)及隔离度(S21)的实测结果绘制成的天线反射系数(S11)及隔离度(S21)的曲线图。例如：图2为本发明天线反射系数(S11)的实测曲线201与其模拟曲线202及天线隔离度(S21)的实测曲线201与其模拟曲线202的性能曲线图。从对曲线的分析对比中可以看出：只要适当选择合适的突出的金属接地面尺寸，就可以获得天线反射系数(S11)及隔离度(S21)的最佳值，图中的实测曲线与模拟曲线是相当接近的。
参见图6-8，从图中可以看出：无线区域网路在2.4GHZ频带(2400-2484MHZ)下，所有频率的反射损失均在-20dB以下，其阻抗匹配相当不错，而且两个馈入埠之隔离度都在-27dB以下，具有非常良好的隔离度。从上述实验结果分析，说明突出的金属接地面32的不同长度L、宽度D1及单偶极天线的不同布设位置(单偶极天线10、20与主金属接地面31的倒角边的内端点之间距离d)，直接影响天线的反射系数(S11)及隔离度(S21)。
参见图3中的天线反射系数(S11)曲线及隔离度(S21)曲线301、302、303及304分别为突出的金属接地面32在不同长度L(L＝32、44、22、0mm)下所得到的实验结果；其中以曲线301(相同于图2中的曲线201)的结果最佳，两个馈入埠的隔离度最好；此时长度L大约等于单偶极天线长度的1.5倍。
参见图4中的天线反射系数(S11)曲线及隔离度(S21)曲线401、402、403分别为突出的金属接地面31在不同宽度D1(D1＝17、22、11mm)下所得到的实验结果；其中以曲线401(相同于图2中的曲线201及图3中的曲线301)的结果最佳，两个馈入埠的隔离度最好；此时宽度D1大约等于单偶极天线长度的0.8倍。
参见图5中的天线反射系数(S11)曲线及隔离度(S21)曲线501、502、503、504分别为单偶极天线的不同布设位置(单偶极天线10、20与主金属接地面31的倒角边的内端点之间距离d，(d＝5、2、10、15mm)分别所得到的实验结果；其中以曲线501(相同于图2中的曲线201、图3中的曲线301及图4中的曲线401)的结果最佳，两个馈入埠的隔离度最好；此时的距离d大约等于单偶极天线长度的0.25倍。另外，实验中也发现，改变两馈入埠之间的距离D2，对于两个馈入埠的隔离度影响甚小。
参见图6、7，分别为第一及第二馈入埠在2450MHZ辐射场型的实验结果；由结果可以看出，两个馈入埠的辐射场型具有对称性，且两者的E及H平面互相垂直，呈现出良好的双极化辐射特性。图8为本发明天线操作在2450MHZ频带内增益的实验结果，由所得的结果可看出此天线具有不错的增益。
参见图9，10、为本发明突出的金属接地面32第二实施例及第三实施例的结构示意图。突出的金属接地面32可以设为T形或梯形金属面，且其一边连接于主金属接地面31的两倒角之间；在适当的尺寸下，两种突出的金属接地面也可以有效的降低本发明两支单偶极天线之间的耦合量，使两个馈入埠得到不错的隔离度，并有助于得到良好的阻抗匹配。
虽然上述的描述及图示已揭示本发明的较佳实施例，但必须了解到各种增添、修改和取代均可使用本发明的较佳实施例，而不会脱离所申请专利范围界定的本发明原理的精神及范围。熟悉该技艺者将可体会到本发明可以使用很多形式、结构、布置、比例、材料、元件和组件的修改。因此，本文所揭示的实施例及所有观点，应被视为用以说明本发明，而非用以限制本发明。本发明的范围应由后申请专利保护范围所界定，并涵盖其合法均等物，并不局限于先前的描述。
Claims (10)
1、一种整合式双极化印刷单偶极天线，主要包含：微波基板、第一单偶极天线、第二单偶极天线及金属接地面；其特征在于：微波基板具有第一表面及第二表面；第一单偶极天线位于微波基板的第一表面上，电接第一微带馈入线，由第一馈入埠激发：第二单偶极天线位于微波基板的第一表面上，电接第二微带馈入线，由第二馈入埠激发，且第二单偶极天线与第一单偶极天线互相垂直；一金属接地面位于微波基板的第二表面上，金属接地面包括主金属接地面及延伸于第一及第二单偶极天线之间的突出的金属接地面。
2、根据权利要求1所述的整合式双极化印刷单偶极天线，其特征在于：所述主金属接地面为一矩形或近似矩形，其上具有两个相邻的倒角，分别为45度的切面，且两倒角边的长度相等。
3、根据权利要求1所述的整合式双极化印刷单偶极天线，其特征在于：所述第一及第二单偶极天线均为长直的辐射金属线，其长度相同，且共振于1/4波长，并分别突设于主金属接地面的两个倒角边上，与倒角边成90度夹角。
4、根据权利要求3所述的整合式双极化印刷单偶极天线，其特征在于：所述第一及第二单偶极天线对称于突出的金属接地面。
5、根据权利要求1所述的整合式双极化印刷单偶极天线，其特征在于：所述突出的金属接地面为一矩形或近似矩形，且其一边连接至主金属接地面的两倒角之间，而其长度大约为第一及第二单偶极天线长度的1.5倍，其宽度大约为第一及第二单偶极天线长度的0.8倍。
6、根据权利要求1所述的整合式双极化印刷单偶极天线，其特征在于：所述突出的金属接地面为一T形或梯形金属面，且其一边连接至主金属接地面的两倒角之间。
7、根据权利要求1所述的整合式双极化印刷单偶极天线，其特征在于：所述第一及第二微带馈入线为50欧姆微带线。
8、一种整合式双极化印刷单偶极天线，其特征在于：它包含：一微波基板，该基板具有第一表面及第二表面；一金属接地面位于该板的第二表面上，该接地面包含主金属接地面及突出的金属接地面，该主金属接地面呈一矩形或近似矩形，其上具有两个相邻的倒角，分别为45度的切面，且倒角的两边长度均相同：第一单偶极天线位于该板的第一表面上，电接第一50欧姆微带馈入线，由第一馈入埠激发，该第一单偶极天线为长直的辐射金属线，突出于主金属接地面的第一倒角边上，与倒角边成90度夹角；及第二单偶极天线，位于该板的第一表面上，电接第二50欧姆微带馈入线，由第二馈入埠激发，且第二单偶极天线为长直的辐射金属线，突出于主金属接地面的第二倒角边上，与倒角边成90度夹角，且与第一单偶极天线互相垂直。
9、根据权利要求8所述的整合式双极化印刷单偶极天线，其特征在于：所述第一及第二单偶极天线对称于该突出的金属接地面。
10.根据权利要求8所述的整合式双极化印刷单偶极天线，其特征在于：所述突出的金属接地面为一矩形或近似矩形，且其一边连接至主金属接地面的两倒角之间，而其长度大约为第一及第二单偶极天线长度的1.5倍，其宽度大约为第一及第二单偶极天线长度的0.8倍。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 01139622 CN1222078C (zh) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 集成式双极化印刷单极天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 01139622 CN1222078C (zh) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 集成式双极化印刷单极天线 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1421958A true CN1421958A (zh) | 2003-06-04 |
| CN1222078C CN1222078C (zh) | 2005-10-05 |
Family
ID=4675318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 01139622 Expired - Fee Related CN1222078C (zh) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 集成式双极化印刷单极天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1222078C (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1913224B (zh) * | 2005-08-09 | 2011-09-14 | 技嘉科技股份有限公司 | 一种电路板天线 |
| CN102576932A (zh) * | 2011-10-28 | 2012-07-11 | 华为终端有限公司 | 一种天线和终端 |
| CN103107415A (zh) * | 2011-11-11 | 2013-05-15 | 华硕电脑股份有限公司 | 天线模块 |
| CN104282993A (zh) * | 2013-07-05 | 2015-01-14 | 启碁科技股份有限公司 | 射频装置及无线通信装置 |
| WO2015127876A1 (zh) * | 2014-02-25 | 2015-09-03 | 华为技术有限公司 | 双极化天线及天线阵列 |
| CN110444866A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-11-12 | 河海大学 | 一种基于peg和八木天线结构的三元微带偶极子天线 |
-
2001
- 2001-11-26 CN CN 01139622 patent/CN1222078C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1913224B (zh) * | 2005-08-09 | 2011-09-14 | 技嘉科技股份有限公司 | 一种电路板天线 |
| CN102576932A (zh) * | 2011-10-28 | 2012-07-11 | 华为终端有限公司 | 一种天线和终端 |
| WO2012097623A2 (zh) * | 2011-10-28 | 2012-07-26 | 华为终端有限公司 | 一种天线和终端 |
| WO2012097623A3 (zh) * | 2011-10-28 | 2012-09-13 | 华为终端有限公司 | 一种天线和终端 |
| CN103107415A (zh) * | 2011-11-11 | 2013-05-15 | 华硕电脑股份有限公司 | 天线模块 |
| CN104282993A (zh) * | 2013-07-05 | 2015-01-14 | 启碁科技股份有限公司 | 射频装置及无线通信装置 |
| WO2015127876A1 (zh) * | 2014-02-25 | 2015-09-03 | 华为技术有限公司 | 双极化天线及天线阵列 |
| US10418725B2 (en) | 2014-02-25 | 2019-09-17 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Dual-polarized antenna and antenna array |
| CN110444866A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-11-12 | 河海大学 | 一种基于peg和八木天线结构的三元微带偶极子天线 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1222078C (zh) | 2005-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5945959A (en) | Surface mounting antenna having a dielectric base and a radiating conductor film | |
| US6801164B2 (en) | Broad band and multi-band antennas | |
| CN1168179C (zh) | 表面安装天线和使用它的通信设备 | |
| CN1235313C (zh) | 电容调谐宽带天线结构 | |
| CN1886865A (zh) | 用于无线多波段通信系统的改进印刷偶极天线 | |
| CN1897355A (zh) | 具有垂直配置的内置天线 | |
| CN1484876A (zh) | 一种天线装置 | |
| US20120062437A1 (en) | Antenna system with planar dipole antennas and electronic apparatus having the same | |
| CN1147966C (zh) | 双带天线 | |
| CN1860647A (zh) | 宽带缝隙阵列天线 | |
| JP2000269724A (ja) | 多重ループアンテナ | |
| US6864854B2 (en) | Multi-band antenna | |
| CN1675795A (zh) | 双频带天线系统 | |
| US6515627B2 (en) | Multiple band antenna having isolated feeds | |
| CN1855625A (zh) | 平面式单极天线 | |
| CN109509965B (zh) | 基于耦合式环形天线的5g宽频mimo天线系统及移动终端 | |
| CN1222078C (zh) | 集成式双极化印刷单极天线 | |
| CN1200478C (zh) | 双频短路平板天线 | |
| CN1479409A (zh) | 双频双偶极天线 | |
| CN111541018B (zh) | 一种高增益陡峭滤波融合双工集成天线 | |
| CN1197200C (zh) | 双频倒f型天线 | |
| CN112886234A (zh) | 一种基于嵌入式结构的微波毫米波共面共口径天线 | |
| CN116799508A (zh) | 一种双频带圆极化微带天线 | |
| CN1190020C (zh) | 整合式双频印刷单偶极天线 | |
| CN1479410A (zh) | 双频双偶极天线 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20051005 Termination date: 20151126 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |