CN1874063A - 低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线，包括一基板、一第一辐射体、一第二辐射体、二折射部及一导电元件。基板具有一侧面、一第一表面及一第二表面。第一辐射体设置于基板的第一表面，第一辐射体具有一第一斜部、一第一凹部及一第一电性连接部，而第一斜部与第一凹部相对而设。第二辐射体设置于基板的第二表面，第二辐射体具有一第二斜部、一第二凹部及一第二电性连接部，而第二斜部与第二凹部相对而设，第二斜部与第一斜部相对而设以形成一夹角。二折射部设置于基板的两侧侧面。导电元件具有一导电体及一接地导体，分别与第一电性连接部及第二电性连接部电连接。

Description

低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线

技术领域

本发明涉及一种端射天线，特别是一种可操作于双频环境的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线。

背景技术

无线传输的蓬勃发展带来各种不同应用于多频传输的产品与技术，以致于许多新产品具有无线传输的性能，以便满足消费者的需求。而天线，是在无线传输系统中用来发射与接收电磁波能量的重要元件，若是没有了天线，则无线传输系统将会无法发射与接收资料。因此，天线的角色在无线传输来说，是不可或缺的一环。选用适当的天线除了有助于结合产品的外型以及提升传输特性外，还可以更进一步降低产品成本。由于目前在各种不同的应用产品中，所使用的天线设计方法与制作材质也不尽相同，另外，针对每一个国家对所需的使用频带不同，在设计天线时亦要相当的考量，目前较通用的对于频带的规范有IEEE 802.11、以及目前最热门的蓝牙通讯(802.15.1)等等，其中蓝牙工作于2.4GHz频带，802.11又分为802.11a以及802.11b分别是针对5GHz频带以及2.4GHz频带作定义。

一般的天线可分为指向性天线(又称为行进波天线)以及全向性天线(又称为共振波天线)。而指向性天线又有多种变化，例如贴片天线或端射天线等等。

现有的一种指向性天线，请参照图1所示，将一贴片天线10设置于一介电基板15上，且在相对的表面上分别形成一接地平面16及一贴片平面17，且接地平面16与贴片平面17由复数个具有毫米厚度的金属薄片所形成。贴片平面17的侧边长度为λ/2(λ为无线电波的波长)。于介电基板15的中间部分形成一洞孔，而同轴电缆19的蕊心导体20穿过洞孔且与贴片平面17焊接。再于一支撑基板22上形成一洞孔23，而同轴电缆19则穿过洞孔23而设置，另外，同轴电缆19的外侧导体则连接至接地平面16。支撑基板22是一绝缘体，且介电组件27经由被设置于支撑基板22角落的分隔物26而被固定在支撑基板22上。

上述的指向性天线仅能于单一频段中操作，对于现代科技趋向于多频的设计实不符实用性。另外，天线的设计是属于精密性的，但现有作法的元件较为复杂，任何尺寸或对位组装的误差都将可能会造成天线操作频段的改变，而不容易匹配，且元件复杂亦会增加组装成本。

因此如何使指向性天线具有双频的功能，又能增加操作频宽且可降低组装成本，以符合现代科技与消费者的要求，实属当前课题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供一种能增加操作频带宽度且可同时应用于两个不同频带的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线。

为达上述目的，本发明提供一种低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线，包括：

一基板，具有一侧面、一第一表面及与该第一表面相对的一第二表面；

一第一辐射体，设置于该基板的该第一表面，该第一辐射体具有一第一斜部、一第一凹部及一第一电性连接部，其中该第一斜部与该第一凹部相对而设；

一第二辐射体，设置于该基板的该第二表面，该第二辐射体具有一第二斜部、一第二凹部及一第二电性连接部，其中该第二斜部与该第二凹部相对而设，该第二斜部与该第一斜部相对而设以形成一夹角；

一折射部，其设置于该基板的该侧面；以及

一导电元件，其具有一导电体及一接地导体，该导电体及该接地导体分别与该第一电性连接部及该第二电性连接部电连接。

承上所述，因依本发明的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线是利用相对而设以形成夹角的第一斜部与第二斜部，以引发各频率行进波辐射于特定的方向，再结合第一凹部与第二凹部的设置使得端射天线可以操作于双频模式中，再加上折射部，将端射天线所发射出的旁波瓣折射，可提高主波瓣的功率密度而造成高增益的效果。

附图说明

图1为显示现有贴片天线的一示意图；

图2A及图2B为显示依本发明较佳实施例的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线的示意图；

图3为显示依本发明较佳实施例的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线的一场型辐射量测图；

图4为显示依本发明较佳实施例的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线的使用范围的一部分示意图；

图5为显示依本发明较佳实施例的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线的使用范围的一量测图。

图中符号说明

10      贴片天线

15      介电基板

16      接地平面

17      贴片平面

19      同轴电缆

22      支撑基板

23      洞孔

26     分隔物

27     介电组件

3      低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线

31     基板

311    第一表面

312    第二表面

313    侧面

313’       另一侧面

32     第一辐射体

321    第一斜部

322    第一凹部

323    第一电性连接部

33     第二辐射体

331    第二斜部

332    第二凹部

333    第二电性连接部

34     折射部

34’         另一折射部

35     导电元件

351    导电体

352    接地导体

41     第一馈入点

42     第二馈入点

W1     第一宽度

W2     第二宽度

D1、D2 半径

θ1    夹角

R1     第一辐射场型图

R2     第二辐射场型图

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图2A所示，本发明较佳实施例的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线3，其包括一基板31、一第一辐射体32、一第二辐射体33、一折射部34及一导电元件35。

基板31具有一第一表面311、与第一表面311相对的一第二表面312及一侧面313。基板31的材质可为BT(Bismaleimide-triazine)树脂或FR-4(玻璃纤维强化环氧树脂；Fiberglass reinforced epoxyresin)制成的印刷电路板，亦可为以聚酰亚胺(Polyimide)制成的可挠性薄片基板(Flexible film substrate)，本实施例中，基板31的材质为玻璃纤维强化环氧树脂(FR-4)。

第一辐射体32设置于基板31的第一表面311，而第一辐射体32具有一第一斜部321、与第一斜部321相对而设的一第一凹部322及一第一电性连接部323。

第二辐射体33设置于基板31的第二表面312，而第二辐射体33具有一第二斜部331、与第二斜部331相对而设的一第二凹部332及一第二电性连接部333。第二斜部331与第一斜部321相对而设以形成一夹角θ1，本实施例中，夹角θ1介于20度至30度之间。再者，第一辐射体32与第二辐射体33的材质可为金属，本实施例中，第一辐射体32与第二辐射体33的材质为铜。

折射部34设置于基板31的侧面313上，其可设置相对于第一凹部322的基板31的侧面313上(如图2A所示)，再请结合图2B所示，本实施例中，更包含另一折射部34’，其设置于相对于第二凹部332的基板31的另一侧面313’上。另外，折射部34的材质可为金属，本实施例中，折射部34的材质与第一辐射体31及第二辐射体32的材质相同为铜。

折射部34将低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线3，由第一凹部322与第二凹部332所产生的行进波的旁波瓣折射至主波瓣以增加主波瓣的功率密度，而造成高增益的效果。请结合图3所示，第一辐射场型图R1未设置折射部34前所量测的图形，如现有技术，第二辐射场型图R2设置折射部34后所量测的图形，如本发明所述的技术，可以观察到部分的旁波瓣被折射部34折射至主波瓣，而增加了主波办的功率密度；由于从图3中可以明显辨识出第二辐射场型图R2的旁波瓣低于第一辐射场型图R1的旁波瓣，所以本发明人将本发明称为“低旁瓣”双频暨宽频平面型端射天线。

导电元件35具有一导电体351及一接地导体352，导电体351及接地导体352分别与第一电性连接部323及第二电性连接部333电连接，本实施例中，导电体351与第一电性连接部323电连接，接地导体352与第二电性连接部333电连接，另外，导电体351亦可与第二电性连接部333电连接，而接地导体352与第一电性连接部323电连接。于本实施例中，导电元件35可为一同轴传输线，其中，导电体351相当于同轴传输线的中心导线，而接地导体352相当于同轴传输线的接地导体。另外，导电元件35与第一辐射体32及第二辐射体33的连接方式，可依所应用的产品形状而改变，只需依据导电体351及接地导体352分别与第一电性连接部323及第二电性连接部333电连接的原则即可。

于本实施例中，第一电性连接部323更包含一第一馈入点41，而第二电性连接部333更包含一第二馈入点42，导电元件35的导电体351及接地导体352分别与第一馈入点41及第二馈入点42电连接。

本发明的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线3利用第一斜部321及第二斜部331所形成的由窄渐宽的辐射部来引发各频率行进波，进而可操作于双频段，请参照图4所示，第一宽度W1用以引发高频段的行进波，而第二宽度W2用以引发低频段的行进波。另外，第一凹部322的半径D1与第二凹部332的半径D2大约相等，本实施例中，第一凹部322的半径D1约为5毫米至8毫米之间。

于此类型的端射天线当中，当用以引发行进波的辐射部宽度越大则越能轻易地将天线操作于低频段，但为了尺寸上的考量，若将辐射部的宽度加大则端射天线的尺寸亦会随之变大，因此本发明利用微调第一凹部322的半径D1及第二凹部332的半径D2来作为阻抗匹配，进而使天线可同时操作于高频段与低频段。请参照图5所示，其中，纵轴表示电压静态驻波比(VSWR)，横轴代表频率(Frequency)。一般可接受的电压静态驻波比约为2，而在小于2的定义下，本实施例中，低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线可操作于约2.4GHz频段以及约5GHz频段，也就是可以涵盖大多数国家所使用的频段。

综上所述，本发明的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线利用相对而设以形成夹角的第一斜部与第二斜部，以引发各频率行进波辐射于特定的方向，再结合第一凹部与第二凹部作为阻抗匹配使得端射天线可以将低频部分(例如本实施例中的2.4GHz)涵盖，以操作于双频模式中，再加上折射部，将端射天线所发射出的旁波瓣折射至主波瓣，而提高主波瓣的功率密度而造成高增益的效果。与现有技术相比较，本发明利用较简单的元件来制作指向性天线，因此组装成本也较现有作法的成本为低，且亦可以较小的体积使天线操作于双频模式又兼具大频宽的功效，使得可应用的范围较广且亦可符合消费者的需求。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求书的范围中。

Claims (11)

1.一种低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线，其特征在于，包括：

一基板，具有一侧面、一第一表面及与该第一表面相对的一第二表面；

一第一辐射体，设置于该基板的该第一表面，该第一辐射体具有一第一斜部、一第一凹部及一第一电性连接部，其中该第一斜部与该第一凹部相对而设；

一第二辐射体，设置于该基板的该第二表面，该第二辐射体具有一第二斜部、一第二凹部及一第二电性连接部，其中该第二斜部与该第二凹部相对而设，该第二斜部与该第一斜部相对而设以形成一夹角；

一折射部，其设置于该基板的该侧面；以及

一导电元件，其具有一导电体及一接地导体，该导电体及该接地导体分别与该第一电性连接部及该第二电性连接部电连接。

2.如权利要求1所述的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线，其中，该折射部设置于相对于该第一凹部的该基板的该侧面。

3.如权利要求2所述的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线，其中，更包括：

另一折射部，其设置于相对于该第二凹部的该基板的另一侧面。

4.如权利要求1所述的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线，其中，该第一斜部与该第二斜部所形成的夹角介于20度至30度之间。

5.如权利要求1所述的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线，其中，该第一凹部的半径等于该第二凹部的半径，其中该第一凹部的半径为5毫米至8毫米之间。

6.如权利要求1所述的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线，其可操作于2.4GHz频段与5GHz频段。

7.如权利要求1所述的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线，其中，该第一辐射体与该第二辐射体的材质为金属。

8.如权利要求1所述的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线，其中，该折射部的材质为金属。

9.如权利要求1所述的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线，其中，该导电元件为一同轴传输线。

10.如权利要求1所述的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线，其中，该基板的材质为玻璃纤维强化环氧树脂。

11.如权利要求1所述的低旁瓣双频暨宽频平面型端射天线，其中，更包括：

一第一馈入点，设置于该第一电性连接部上，该第一馈入点与该导电元件的该导电体或该接地导体电连接；以及

一第二馈入点，设置于该第二电性连接部上，该第二馈入点与该导电元件的该导电体或该接地导体电连接。

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