CN1773772A

CN1773772A - 一种双极天线

Info

Publication number: CN1773772A
Application number: CN 200410088651
Authority: CN
Inventors: 黄文满
Original assignee: ZHIJIE SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHIJIE SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2006-05-17

Abstract

本发明公开了一种双极天线，包括：一辐射部，用以接收一无线电信号；一第一匹配部，其包括一主体区和一馈入区，此主体区的一端连接在辐射部，另一端连接在馈入区；一第二匹配部，其一端连接至辐射部，且可通过第一和第二匹配部支撑辐射部；及一接地部，连接至第二匹配部的另一端；其中，此双极天线是通过一1/2波长的电气长度的辐射部以及二1/4波长的电气长度的匹配部所构成的一波长的电气长度的天线，并且其可通过一体成型的方式制成。

Description

一种双极天线

技术领域

本发明涉及一种天线，特别涉及是一种双极天线，用以接收或发射无线电信号，是通过一1/2波长的电气长度的辐射部以及二1/4波长的电气长度的匹配部所构成的一波长的电气长度的双极天线。

背景技术

随着科技进步，现今人们可不受地形限制利用无线传输系统进行信息传递。其中，天线是无线传输系统中相当重要的组件之一，其设置在无线传输装置(例如：基地台、无线网卡、桥接器、路由器或手机等)上，用以将发射器的电压与电流转换为无线电信号，然后以辐射的形式在空中传播，当然也可以将接收到的无线电信号转换为电压与电流，然后在接收器上进行处理，以达成信号传输目的。然而，在符合无线传输装置的轻、薄、短、小等设计趋势下，传统天线结构已不符合趋势要求，因此，如何缩小天线尺寸并同时兼顾天线的效能，遂成为一极重要的研究课题。

目前常用的双极天线(Dipole antenna)多为圆柱型，是直接将剥好的同轴电缆线焊穿入金属套筒内。其中，同轴电缆的铜导线连接在无线传输装置中电路板的传输电路，而同轴电缆的金属编织网连接在套筒上并与电路板的接地端相连。其天线结构如图1所示，包括：一导线110、一接地层120以及一金属导管130。其中，导线110外部披覆着一层绝缘体112。而接地层120以围绕或披覆的方式设置于导线110下端的外侧，并且于外部披覆着一层绝缘体122。另外，金属管130设置于接地层120的上端处，且金属管130上端与接地层120的顶端相连。

上述的天线结构虽然已经将传统天线的长度与体积大缩度的改善，但由于此种天线结构呈圆柱型，因此较不容易稳定固定在要安装的无线传输装置上。所以，此类天线通常需于天线本体末端连接一接地端子，以便于稳定固定在要安装的无线传输装置上。并且，此种天线结构通常会突出于安装的无线传输装置，因此，不论是于运送上或是使用上都相当容易因为碰撞而造成天线损坏。

另外，参照图2和图3，在美国专利第5754145号中所提供的印刷天线(printed antenna)，包括：一介电基板200(dielectric substrate)；一第一组件210；二第二组件220、230；以及一接地部分240。

于此，第一组件210位于介电基板200的一侧，其为一长条状的双极性传导片，其中，此第一组件210的一端为辐射区212而另一端为馈入区214。第二组件220、230位于相对第一组件210纵轴的两侧且一端连接于相对第一组件210的辐射端1/4波长的电气长度的接地部分240，其中，此二第二组件220、230均为1/4波长的电气长度的长条状的传导片。接地部分240位于介电基板200的另一侧且相对第一组件210的位置，其也为一长条状的传导片，其中，此接地部分240的一端连接至馈入区214。

上述的印刷天线通过印刷电路板的制作直接将天线结构设计在要安装的无线传输装置的电路板上，这样制作完成的无线传输装置则不需再另外设置一天线，但是此方式的制造成本相当高。因此，需进一步研究一成本低、安装方便且兼顾效能的天线结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种双极天线，用以解决现有技术无法同时使天线结构既能稳定固定在要安装的无线传输装置上又能降低制造成本的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种双极天线，能稳定固定在要安装的无线传输装置上，同时其制造成本较低。

本发明提供的一种双极天线，是利用具传导效应的金属薄片来构成天线的各部分。

本发明所提供的双极天线，利用二匹配部支撑辐射部，以使辐射部与接地部相距一间隔，因而形成一立体结构的双极天线，用以达到缩小整个天线结构的尺寸。

本发明所提供的双极天线，是通过一1/2波长的电气长度的辐射部以及二1/4波长的电气长度的匹配部所构成的一波长的电气长度的双极天线。

本发明所提供的双极天线，在制造上可利用一金属材料一体成型。

本发明所提供的双极天线，包括有一辐射部、一第一匹配部、一第二匹配部及一接地部。辐射部用以接收一无线电信号；第一匹配部包括一主体区和一馈入区，主体区的一端连接至辐射部，而另一端连接至馈入区；第二匹配部的一端连接至辐射部，并且，通过第一和第二匹配部而支撑辐射部；以及接地部连接至第二匹配部的另一端。

并且，辐射部为1/2波长的一电气长度，而第一和第二匹配部为1/4波长的一电气长度。

其中，辐射部、第一和第二匹配部以及接地部均是由一金属导体制成的一金属薄片。并且，此双极天线的辐射部、第一和第二匹配部和接地部是以一体成型的方式制成。

此外，馈入区的方向与接地部的方向近似平行。并且，馈入区与接地部呈现一预定距离，因而形成一电容效应。于此，此预定距离根据欲产生的电容量而决定。当接地部于相对馈入区的位置有一缺口，且此缺口略大于馈入区，则馈入区与接地部能位于同一平面上。

另外，可通过一导电线一端焊穿第一匹配部的主体区与馈入区的交界处，另一端连接于无线传输装置的传输电路。此外，可采用一同轴电缆用以传递天线与无线传输装置间的信号。当采用同轴电缆时，可将同轴电缆线的一端剥除一小段外层，再将剥好外层的同轴电缆线一端焊穿入交界处，而另一端焊接于接地部，用以形成一电感效应，进而增加天线的效用。

并且，此双极天线还包括一固定部。此固定部连接至接地部，用以嵌入安装双极天线的一装置。其中，固定部的方向与接地部的方向形成一夹角，且此夹角约为90度。此外，此固定部也可与辐射部、第一和第二匹配部以及接地部一同以一体成型的方式制成。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有技术的双极天线的立体结构图；

图2为现有技术的双极天线的印刷电路板的俯视图；

图3为现有技术的双极天线的印刷电路板的侧视图；

图4A为本发明的一实施例的双极天线的立体结构图；

图4B为在图4A中第一匹配部上焊接一同轴电缆线的示意图；

图5为本发明的另一实施例的双极天线的立体结构图；

图6为本发明的另一实施例的双极天线的回馈损失的测量数据图；

图7为本发明的另一实施例的双极天线的电压驻波比的测量数据图；

图8为本发明的另一实施例的双极天线应用于2.4GHz时，x-y平面的辐射场形的实验数据图；

图9为本发明的另一实施例的双极天线应用于2.45GHz时，x-y平面的辐射场形的实验数据图；

图10为本发明的另一实施例的双极天线应用于2.5GHz时，x-y平面的辐射场形的实验数据图；

图11为本发明的另一实施例的双极天线应用于2.4GHz时，x-z平面的辐射场形的实验数据图；

图12为本发明的另一实施例的双极天线应用于2.45GHz时，x-z平面的辐射场形的实验数据图；及

图13为本发明的另一实施例的双极天线应用于2.5GHz时，x-z平面的辐射场形的实验数据图。

其中，附图标记：

110 导线

112 绝缘体

120 接地层

122 绝缘体

130 金属导管

200 介电基板

210 第一组件

212 辐射区

214 馈入区

220、230第二组件

240 接地部分

410 辐射部

420 第一匹配部

422 主体区

424 馈入区

430 第二匹配部

440 接地部

450 剥好外层的同轴电缆线

510 辐射部

520 第一匹配部

530 第二匹配部

540 接地部

542 固定部

λ/41/4 波长的电气长度

具体实施方式

图4A为本发明的一实施例的双极天线的立体结构图，如图4A所示，包括：一辐射部410、第一和第二匹配部420、430以及一接地部440。其中，辐射部410用以接收一无线电信号；第一匹配部420包括一主体区422和一馈入区424，其中，主体区的一端连接至辐射部，而另一端连接至馈入区；第二匹配部430一端连接至辐射部410的另一端，其中，通过第一和第二匹配部而支撑辐射部；以及接地部440连接至第二匹配部430的另一端。其中，通过第一和第二匹配部420、430支撑辐射部410，以使辐射部410与接地部440相距一间隔，因而形成一立体结构的天线。

其中，接地部440可通过一粘贴装置(例如：双面胶、魔鬼粘等)稳固地固定于无线传输装置上。

并且，此辐射部410具有1/2波长的电气长度，而第一和第二匹配部420、430具有1/4波长的电气长度，用以形成一波长的电气长度的双极天线。因此，第一和第二匹配部420、430与辐射部410产生阻抗匹配的效果。

另外，辐射部410、第一和第二匹配部420、430以及接地部440均为通过金属导体而制成一金属薄片状，此金属薄片可为镍、铜等金属材料。并且，此双极天线为一体成型的设计，也就是，此四个部410、420、430、440可利用一金属薄片直接裁制而成一双极天线。

且辐射部410以及接地部440呈现一矩形，而两匹配部420、430呈现蜿蜒状，以缩小辐射部410与接地部440之间的间隔。此外，辐射部410以及接地部440除了约略呈现一矩形外还可呈现其它几何形状，而两匹配部420、430除了呈现一蜿蜒形状外还也可呈现其它几何形状。

此外，二匹配部420、430的方向与辐射部410的方向呈现约90度的夹角，且二匹配部420、430的方向与接地部440的方向呈现约90度的夹角。因此，辐射部410的方向与接地部440的方向近似平行。

另外，第一匹配部420的馈入区424可与第一匹配部420的主体区422呈现一夹角且此夹角为约90度。当辐射部410的方向与接地部440的方向近似平行时，馈入区424的方向与接地部440的方向也会近似平行。因此，若接地部440与馈入区424相距一预定距离，可形成一电容效应。并且，当接地部440在馈入区424的相对位置处为一缺口，且此缺口略大于馈入区424，此时，馈入区424可与接地部440于同一平面上。

此外，可通过一导电线一端焊穿主体区422与馈入区424的交界处，另一端连接在无线传输装置的传输电路。此外，可采用一同轴电缆用以传递天线与无线传输装置间的信号。当采用同轴电缆时，可将同轴电缆线的一端剥除一小段外层，即剥除一小段金属编织网，再将剥好外层的同轴电缆线450一端焊穿入主体区422与馈入区424的交界处，而另一端焊接在接地部440，以形成一电感效应，从而增加天线的效用(参见图4B)。

图5为本发明的另一实施例的双极天线的立体结构图，如图5所示，包括：一辐射部510、第一和第二匹配部520、530、以及一接地部540。由于辐射部510、第一和第二匹配部520、530以及接地部540与图4A中的辐射部410、第一和第二匹配部420、430以及接地部440相同，因此于此不再重复说明。

在此实施例中，在接地部540上有设置一固定部542，此固定部542与接地部540呈约90度的夹角。当于接地部540通过一粘贴装置固定在无线传输装置时，此固定部542嵌入无线传输装置上的缝隙中，用以更稳固地将双极天线固定于无线传输装置的特定位置上。此外，此固定部542可为一约略矩形，也可为其它几何形状。

如图6～图13所示为本发明提出的实际测试的回馈损失、电压驻波比和辐射场形图。图6～图13是对图5中的双极天线进行各项实际测试，而取得的回馈损失、电压驻波比和辐射场形的实验数据图。图6和图7为频率范围在2GHz～3GHz所测得的回馈损失的测量数据图和电压驻波比的测量数据图。然后，分别以频率2.4GHz、2.45GHz及2.5GHz作不同平面下辐射场形的实际测试。图8为本发明一实施例应用于2.4GHz时，x-y平面的辐射场形的实验数据图，可测得峰值增益为4.07dBi。图9为本发明一实施例应用于2.45GHz时，x-y平面的辐射场形的实验数据图，可测得峰值增益为3.61dBi。图10为本发明一实施例应用于2.5GHz时，x-y平面的辐射场形的实验数据图，可测得峰值增益为3.74dBi。图11为本发明一实施例应用于2.4GHz时，x-z平面的辐射场形的实验数据图，可测得峰值增益为3.55dBi。如图12所示，为本发明一实施例应用于2.45GHz时，x-z平面的辐射场形的实验数据图，可测得峰值增益为4.22dBi。如图13所示，为本发明一实施例应用于2.5GHz时，x-z平面的辐射场形的实验数据图，可测得峰值增益为4.26dBi。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1、一种双极天线，其特征在于，包括：

一辐射部，用以接收一无线电信号；

一第一匹配部，该第一匹配部包括一主体区和一馈入区，该主体区的一端连接在该辐射部，该另一端连接在该馈入区；

一第二匹配部，该第二匹配部的一端连接在该辐射部，其中，通过该第一和第二匹配部支撑该辐射部；及

一接地部，连接在该第二匹配部的另一端。

2、根据权利要求1所述的双极天线，其特征在于，该辐射部为1/2波长的一电气长度。

3、根据权利要求2所述的双极天线，其特征在于，该辐射部为一几何形状。

4、根据权利要求3所述的双极天线，其特征在于，该辐射部为一约略矩形。

5、根据权利要求2所述的双极天线，其特征在于，该第一和第二匹配部为1/4波长的一电气长度。

6、根据权利要求5所述的双极天线，其特征在于，该第一和第二匹配部为一几何形状。

7、根据权利要求6所述的双极天线，其特征在于，该第一和第二匹配部为一蜿蜒形状。

8、根据权利要求1所述的双极天线，其特征在于，该辐射部、该第一和第二匹配部以及该接地部均是由一金属导体制成的一金属薄片。

9、根据权利要求1所述的双极天线，其特征在于，该辐射部、该第一和第二匹配部以及该接地部以一体成型的方式制成。

10、根据权利要求1所述的双极天线，其特征在于，该馈入区的方向与该主体的方向形成一夹角。

11、根据权利要求10所述的双极天线，其特征在于，该馈入区的方向与接地部的方向近似平行。

12、根据权利要求11所述的双极天线，其特征在于，该馈入区与该接地部呈现一预定距离，以形成一电容效应，其中，此预定距离根据要产生的电容量而决定。

13、根据权利要求12所述的双极天线，其特征在于，该馈入区与该接地部在同一平面，且该接地部在相对该馈入区的位置有一缺口，其中，该缺口略大于该馈入区。

14、根据权利要求12所述的双极天线，其特征在于，还包括：

一导电线，该导电线的一端电连在该馈入区与该主体的一交界处，该导电线的另一端电连在安装该双极天线的一装置的一传输电路上。

15、根据权利要求14所述的双极天线，其特征在于，该导电线为一同轴电缆。

16、根据权利要求15所述的双极天线，其特征在于，在该同轴电缆的一端剥除一小段外层，且该剥除外层的同轴电缆一端连接在该交界处，该另一端连接在该接地部。

17、根据权利要求1所述的双极天线，其特征在于，还包括：

一固定部，连接在该接地部，用以嵌入安装该双极天线的一装置，其中，该固定部的方向与该接地部的方向形成一夹角。

18、根据权利要求17所述的双极天线，其特征在于，该辐射部、该第一和第二匹配部、该接地部以及该固定部以一体成型的方式制成。

19、根据权利要求17所述的双极天线，其特征在于，该夹角约为90度。