CN1525595A - 平面式双频单极天线 - Google Patents
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Abstract
一种平面式双频单极天线。为提供一种可接收不同频段讯号、长度短、体积小的天线，提出本发明，它包括介电质基板、印制于介电质基板一侧面以一端作为讯号馈入端的微带线及印制于介电质基板另一侧面对应于微带线的接地金属面；微带线的另一端向对应于接地金属面以外位置方向延伸，并在延伸预定长度后由其纵向轴向一侧延设低频辐射体，低频辐射体在延伸预定长度后，向对应于接地金属面方向继续延伸至对应于邻近接地金属面的位置；微带线延伸预定长度后由纵向轴向一侧延设为平面与高频辐射体。
Description
技术领域
本发明属于天线，特别是一种平面式双频单极天线。
背景技术
传统使用用一般电视机上平行排列的天线称之谓勒谢尔(Lecher)线。如图1所示，这种天线在其上平行排列的辐射金属管14，如铜管极为靠近时，将感应出彼此呈逆向流动的电流，造成辐射出方向相反的电磁场，因相互抵消而不产生辐射。
因此，为了令天线在狭小空间中仍能有效地辐射电波，如图2所示，传统上系将勒谢尔(Lecher)线的前端分别朝相反方向弯折90°，以令其上电流朝同一方向流动，从而形成现今所谓的偶极(dipole)天线。偶极天线系利用平衡式(Balanced)架构的传输线作为馈入线24，平衡式架构传输线的两讯号线终端242分别向相反方向延伸相同长度，各讯号线终端242的长度约为共振波长(λ)的四分之一，故其总长度约为共振波长的二分之一。如此，偶极天线即可利用两段分别为四分之一波长的讯号线终端242作为辐射体，故此种天线又可称为半波长偶极天线，其一般均为单频设计。
传统上为令此种天线更轻薄短小，已有业者将此种偶极天线制作于印刷电路板上，以制成微带式单极天线。
如图3、图4所示，微带式单极天线包括介电质基板37、印制于介电质基板37一侧面以一端作为讯号馈入端341的微带线34及印制于介电质基板37另一侧面对应于微带线34位置的接地金属面38。微带线34的另一端系向对应于接地金属面38以外位置延伸出呈倒L状的辐射体342，形成所谓的单极天线(mono pole)。单极天线系利用接地金属面38所产生的映射原理(Imagetheory)，映射此一非平衡(Unbalanced)式架构的微带线34及倒L状辐射体342，以形成等效于双极天线的辐射体架构，此种单极天线一般亦为单频设计。
近年来，由于移动通讯产品的市场需求大增，使得无线通讯的发展更为快速，在众多无线通讯标准中，最引人注目的为美国电子电机工程师协会(以下简称：IEEE)802.11无线区域网路(Wireless Local Area Network)协定，IEEE 802.11协定系制定于1997年间，该协定不仅提供了无线通讯上许多前所未有的功能，还提供了可令各种不同厂牌无线产品得以相互沟通的解决方案。该协定的制定无疑为无线通讯的发展开启了一个新里程碑。
然而，在2000年8月间，IEEE为令802.11协定能成为美国电子电机工程师协会(IEEE)/美国国家标准协会(ANSI)及国际标准组织(ISO)/国际电子技术公会(IEC)间的联合标准，乃对其作了更进一步修订，其修订内容中增加了两项重要的内容，即IEEE 802.11a协定及IEEE 802.11b协定，根据该两项协定的规定，在扩展的标准实体层中，其工作频带必须分别设置在50亿赫兹(5GHz)及24亿赫兹(24GHz)，故当无线通讯产品欲同时使用该两种无线通讯协定时，前述传统天线即无法满足此一需求，而必须根据频带上的要求，安装多个天线。然而，此举不仅增加了零件成本、安装程序，更需在无线通讯产品上腾出较多的空间以安装天线，致使无线通讯产品的体积始终无法轻易缩小以符合轻薄短小设计的趋势。
发明内容
本发明的目的是提供一种可接收不同频段讯号、长度短、体积小的平面式双频单极天线。
本发明包括介电质基板、印制于介电质基板一侧面以一端作为讯号馈入端的微带线及印制于介电质基板另一侧面对应于微带线的接地金属面；微带线的另一端向对应于接地金属面以外位置方向延伸，并在延伸预定长度后由其纵向轴向一侧延设低频辐射体，低频辐射体在延伸预定长度后，向对应于接地金属面方向继续延伸至对应于邻近接地金属面的位置；微带线延伸预定长度后由纵向轴向一侧延设为平面与高频辐射体。
其中：
低频辐射体与高频辐射体由延伸于接地金属面以位置微带线纵向轴向两侧延设。
低频辐射体与高频辐射体由延伸于接地金属面以位置微带线纵向轴向同一侧延设；高频辐射体与低频辐射体保持一定间隔。
延伸在对应于接地金属面以外的微带线至低、高频辐射体自由端的长度分别等于所欲设计的双频段中各频段波长的四分之一长度。
由于本发明包括介电质基板、印制于介电质基板一侧面以一端作为讯号馈入端的微带线及印制于介电质基板另一侧面对应于微带线的接地金属面；微带线的另一端向对应于接地金属面以外位置方向延伸，并在延伸预定长度后由其纵向轴向一侧延设低频辐射体，低频辐射体在延伸预定长度后，向对应于接地金属面方向继续延伸至对应于邻近接地金属面的位置；微带线延伸预定长度后由纵向轴向一侧延设为平面与高频辐射体。本发明操作于IEEE 802.11a协定及IEEE 802.11b协定所规定两频段时，由接地金属面以外的微带线由纵向轴向一侧延低、高频辐射体，以分别用以接收美国电子电机工程师协会IEEE802.11a协定及IEEE 802.11b协定所规定的双频带讯号，其量测结果显示，确可分别用以接收双频带讯号。不仅可接收不同频段讯号，而且长度短、体积小，从而达到本发明的目的。
附图说明
图1、为传统勒谢尔线结构示意正视图。
图2、为传统偶极天线结构示意正视图。
图3、为传统微带式单极天线结构示意立体图。
图4、为传统微带式单极天线结构示意剖视图。
图5、为本发明实施例一结构示意立体图。
图6、为本发明实施例二结构示意立体图。
图7、为本发明实施例一量测结果示意图。
图8、为本发明实施例二量测结果示意图。
具体实施方式
实施例一
如图5所示，本发明包括介电质基板57、印制于介电质基板57一侧面以一端作为讯号馈入端541的微带线54及印制于介电质基板57另一侧面对应于微带线54的接地金属面58。
微带线54的另一端向对应于接地金属面58以外位置方向延伸，并在延伸预定长度后，由其纵向轴向两侧分别延设低频辐射体542及为平面的高频辐射体543。
低频辐射体542在延伸预定长度后，向对应于接地金属面58方向继续延伸至对应于邻近接地金属面58的位置。
为平面的高频辐射体543可增加高频共振频宽。
如此，低、高频辐射体542、543分别用以接收不同频段的讯号。
实施例二
如图6所示，本发明包括介电质基板67、印制于介电质基板67一侧面以一端作为讯号馈入端641输入阻抗固定为50欧姆(Ω)的微带线64及印制于介电质基板67另一侧面对应于微带线64的接地金属面68。
微带线64的另一端向对应于接地金属面68以外位置方向延伸，并在延伸预定长度后，由其纵向轴向同侧分别延设低频辐射体642及为平面的高频辐射体643。
低频辐射体642在延伸预定长度后，向对应于接地金属面68方向继续延伸至对应于邻近接地金属面68的位置并保持一定间隔。
为平面的高频辐射体643可增加高频共振频宽，其与低频辐射体642保持一定间隔。
如此，低、高频辐射体642、643分别用以接收不同频段的讯号。
本发明实施例一(二)中，由于低、高频辐射体542、543(或642、643)系分别用以接收不同频段的讯号，故由对应于接地金属面58(或68)以外的微带线54(或64)延伸至低、高频辐射体542、543(或642、643)自由端的长度应分别与天线所欲设计的不同共振频率间具有一定的比例关系。
本发明由接地金属面58(或68)以外的微带线54(或64)延伸至低、高频辐射体542、543(或642、643)自由端的长度以约分别等于所欲设计的双频段中各频段波长的四分之一长度为最佳，以不同长度的低、高频辐射体分别用以接收美国电子电机工程师协会IEEE 802.11a协定及IEEE 802.11b协定所规定的双频带讯号。
如图5所示，实施例一中微带线54、低频辐射体542、高频辐射体543及接地金属面58印制至厚度约为0.8mm且介电系数约为4.3～4.7的平板状介电质基板57上，微带线54及低频辐射体542的宽度约为1mm；低频辐射体542的长度约为18mm。高频辐射体543的面积约为80mm2。
如图7所示，本发明实施例一操作于IEEE 802.11a协定及IEEE 802.11b协定所规定24～25亿赫兹(2.4～2.5GHz)及51.5～58.5亿赫兹(5.15～5.85GHz)两频段时，实测其回返损失(Return Loss)的量测结果为：
Δ1：24亿赫兹(2.4GHz)；-14.2750分贝(dB)；
Δ2：25亿赫兹(2.5GHz)；-15.601分贝(dB)；
Δ3：51.5亿赫兹(5.15GHz)；-11.887分贝(dB)；
Δ4：53.5亿赫兹(5.35GHz)；-20.362分贝(dB)；
Δ5：58.5亿赫兹(5.85GHz)；-12.599分贝(dB)；
即都优于11分贝(dB)。因此，由该等量测结果显示，本发明平面式双频单极天线，确可分别用以接收双频带讯号。
如图6所示，实施例二中微带线64、低频辐射体642、高频辐射体643及接地金属面68印制至厚度约为0.8mm且介电系数约为4.3～4.7的平板状介电质基板67上，微带线64及低频辐射体642的宽度约为1mm；低频辐射体642的长度约为17mm；高频辐射体643的面积约为77mm2。
如图8所示，本发明实施例二操作于IEEE 802.11a协定及IEEE 802.11b协定所规定2.32亿赫兹(0.232GHz)、24～25亿赫兹(2.4～2.5GHz)及51.5～58.5亿赫兹(5.15～5.85GHz)两频段时，实测其回返损失(Return Loss)的量测结果为：
Δ1：24亿赫兹(2.4GHz)；-11.841分贝(dB)；
Δ2：25亿赫兹(2.5GHz)；-16.220分贝(dB)；
Δ3：51.5亿赫兹(5.15GHz)；-25.878分贝(dB)；
Δ4：58.5亿赫兹(5.85GHz)；-17.554分贝(dB)；
Δ5：2.32亿赫兹(0.232GHz)；-0.16870分贝(dB)；
即都优于11分贝(dB)。因此，由该等量测结果显示，本发明平面式双频单极天线，确可分别用以接收双频带讯号。
Claims (4)
1、一种平面式双频单极天线，它包括介电质基板、印制于介电质基板一侧面以一端作为讯号馈入端的微带线及印制于介电质基板另一侧面对应于微带线的接地金属面；微带线的另一端向对应于接地金属面以外位置方向延伸，并在延伸预定长度后由其纵向轴向一侧延设低频辐射体；其特征在于所述的低频辐射体在延伸预定长度后，向对应于接地金属面方向继续延伸至对应于邻近接地金属面的位置；微带线延伸预定长度后由纵向轴向一侧延设为平面与高频辐射体。
2、根据权利要求1所述的平面式双频单极天线，其特征在于所述的低频辐射体与高频辐射体由延伸于接地金属面以位置微带线纵向轴向两侧延设。
3、根据权利要求1所述的平面式双频单极天线，其特征在于所述的低频辐射体与高频辐射体由延伸于接地金属面以位置微带线纵向轴向同一侧延设；高频辐射体与低频辐射体保持一定间隔。
4、根据权利要求1、2、3所述的平面式双频单极天线，其特征在于所述的延伸在对应于接地金属面以外的微带线至低、高频辐射体自由端的长度分别等于所欲设计的双频段中各频段波长的四分之一长度。
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