CN1917287A

CN1917287A - 变频天线

Info

Publication number: CN1917287A
Application number: CNA2005100915020A
Authority: CN
Inventors: 张知难; 孙旭贤
Original assignee: Tatung Co Ltd
Current assignee: Datong University; Tatung Co Ltd
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2025-08-18
Also published as: CN1917287B

Abstract

本发明是有关于一种双频天线，其将矩形环状天线以及贴片天线予以结合而具有较小的电路面积，并可接收双频(低频及高频)讯号，以作为无线区域网路设备所需的天线。其中，无线区域网路设备符合IEEE 802.11a，IEEE 802.11b、或IEEE 802.11g的规范。

Description

变频天线

技术领域

本发明是关于一种双频天线，尤指一种由共平面的矩形环及贴片所组成的双频天线。

背景技术

无线区域网路(wireless LAN)设备，例如：无线区域网路卡以及无线区域网路存取点(AP)，可简化网路硬件架构的设定，并提供充裕的资料传输频宽。目前无线区域网路的规格可区分咸三种，分别为IEEE 802.11a、IEEE802.11b、及IEEE 802.11g，其工作频率分别为2.4GHz(2400-2484MHz)、5.2GHz(5150-5350MHz)、及2.4GHz，而其频宽分别为11M、54M，及54M位元组(Byte)。因此，为了同时提供多种资料传输的能力，则无线区域网路设备需组设双频天线，以确保无线区域网路设备可切换于二种工作模式，并分别工作在2.4GHz以及5.2GHz的上作频率。

此外，为了达到无线区域网路设备小型化的目的，较佳地采用微带天线(mircrostrip antenna)以作为无线区域网路设备的天线。然而，目前并无较佳的微带天线可作为无线区域网路设备所需天线的解决方案，因此，使用者对于可双频工作的微带天线存在具体的需求。本发明人秉持研究创新的精神，设计出一种新的双频天线，可作为无线区域网路设备的天线，以满足使用者的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双频天线，其具有较小的电路面积并可接收双频讯号。

为实现上述目的，本发明提供的双频天线，包括：

一矩形环，其中心为一中空；

一贴片，置于该矩形环的该中空处；以及

一馈入线，该馈入线可激发该矩形环以形成一矩形环状天线，该馈入线可激发该贴片以形成一贴片天线；

其中，该矩形环、该贴片、及该馈入线为共平面，该双频天线可作为一无线区域网路设备所需的天线。

其中该双频天线置于FR4材质的电路板。

其中该无线区域网路设备至少符合IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、及IEEE 802.11g的其中之二的规范。

其中该矩形环还具有一组延伸的斜边，该贴片还具有一组去除的斜边。

其中该双频天线置于一双层基板上。

其中该双层基板由FR4材质层及空气层所组成。

附图说明

图1为本发明双频天线的第一实施例的示意图。

图2为本发明双频天线的第一实施例的反射损耗波形图。

图3为本发明双频天线的第二实施例的示意图。

图4为本发明双频天线的第三实施例的示意图。

图5为本发明双频天线的第三实施例的剖面图。

图6为本发明双频天线的第三实施例的低频增益图。

图7为本发明双频天线的第三实施例的高频增益图。

具体实施方式

矩形环状(square ring)天线以及贴片(patch)天线是二种常见的天线，但目前并无任何文献有报道二者予以结合的资讯，故本发明双频天线将矩形环状天线以及贴片天线予以结合而使本发明双频天线具有较小的电路面积，并可接收双频(低频及高频)讯号，以满足使用者对于双频天线的需求。此外，在其中之一下述本发明实施例的说明中将公开一种双层基板的双频天线以提供较佳的增益。

第一实施例：

如图1所示，在本实施例中，本发明的双频天线10包括矩形环12、贴片14、及馈入线(feed line)16，其中，矩形环12、贴片14、及馈入线16彼此不产生电性连结，矩形环12、贴片14、及馈入线16置于单层基板上表面，此单层基板的介电系数c较佳为4.4。馈入线16由讯号耦合的方式分别予以激发矩形环12及贴片14以形成矩形环状天线及贴片天线，其中矩形环状天线负责接收及传送低频讯号(预设为2.4GHz)，贴片天线负责接收及传送高频讯号(预设为5.2GHz)。

众所皆知地，天线的工作频率与天线本身的物理尺寸有关，因此，矩形环状天线所需的周长为低频讯号所对应的波长的1/4，故其边长远较一般天线所需1/2波长的长度为小，故矩形环状天线仅占用较小的面积，并具有固定方向性(directivity)的特点。此外，矩形环状天线可利用印刷电路(printed circuit)工艺而制造，并较佳采用FR4材质的电路板以获得较佳的电气特性。另外，矩形环状天线的中心处为中空，故使用者可依其所需的阻抗值的调整矩形环状天线的环的宽度，一般而言环的宽度愈窄则矩形环状天线的阻抗愈高。由于矩形环状天线的预设工作频率为2.45GHz，因此，矩形环12的内边长较佳为15.4mm，其环的宽度较佳为2.3mm。最后，由于矩形环12的中间为中空，贴片14可置于矩形环状天线12的中空处以达到节省电路面积的目的。

由于贴片天线的预设工作频率为5.2GHz，因此，贴片14的边长较佳为13mm。馈入线16的长度可依使用者的需求而定，较佳为9mm，其宽度较佳为1mm，且馈入线16与矩形环12及贴片14分别相目距0.2mm。

如图2所示，本发明双频天线10在频率2.45GHz、4.6GHz、及5.2GHz具有较低的折反损失(return loss)，其折反损失分别为-23、-28、及-25增益，与无线区域网路设备的二个工作频率一致，故本发明双频天线10可作为无线区域网路设备所需的天线。

第二实施例：

由于第一实施例双频天线10具有方向性，仅适用于接收及传送特定方向的极化讯号，如欲接收圆形极化(circular polarized)讯号，则第一实施例双频天线10需略作调整。如图3所示，在本实施例中，本发明双频天线30包括一个矩形环32、贴片34、及馈入线36，其中，矩形环32、贴片34、及馈入线36彼此不产生电性连结，馈入线36的特征与馈入线16相同，矩形环32的特征与矩形环12相似，不同处在于矩形环32的其中一组对角的角度非为90度，而具有延伸的斜边，此斜边的长度较佳等于1mm。贴片34的特征与贴片14相似，不同处在于贴片34的其中一组对角的角度非为90度，而具有去除的斜边，此斜边的长度较佳等于2.3mm。由于矩形环32、贴片34的形状，故本发明双频天线30可接收及传送圆形极化的低频讯号(预设为2.4GHz)及高频讯号(预设为5.2GHz)。

第三实施例：

如图4所示，在本实施例中，本发明的双频天线50包括矩形环52、贴片54、及馈入线56，而矩形环52、贴片54、及馈入线56彼此不产生电性连结，更特别的是，本发明的双频天线50采用双层基板(two-levelsubstrate)而非第一及二实施例所采用的单层基板(single level substrate)，且矩形环52、贴片54、及馈入线56将置于双层基板(two-level substrate)的上表面。如图5所示，由于矩形环状天线的预设工作频率为2.45GHz，因此，矩形环52的外边长较佳为28mm，内边长较佳为20mm，其环的宽度较佳为4mm。另外，贴片天线的预设工作频率为5.2GHz，因此，贴片54的边长较佳为16mm。馈入线56的长度可依使用者的需求而定，较佳为7mm，其宽度较佳为1mm，且馈入线56与矩形环52及贴片54分别相距1mm以及0.2mm。最后，双层基板(two-level substrate)的第一层材质的介电系数ε1较佳为4.4，厚度较佳为1.6mm，而矩形环52、贴片54、及馈入线56置于第一层材质的上表面。第二层材质的介电系数ε2较佳为1(即以空气作为介质)，厚度较佳为3mm，第二层材质的下表面较佳为接地面。本发明的双频天线50于低频时的水平增益线62及垂直增益线64，以及高频时的水平增益线72及垂直增益线74分别如图6及7所示，显然此天线于水平极化下，双频率均具高增益，且均较第一实施例的效能为佳。另外，如第二实施例一般，使用者亦可对第三实施例双频天线50需略作调整而使其能接收及传送圆形极化讯号。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims

1.一种双频天线，包括：

一矩形环，其中心为一中空；

一贴片，置于该矩形环的该中空处；以及

2.如权利要求1所述的双频天线，其特征在于，其中该双频天线置于FR4材质的电路板。

3.如权利要求1所述的双频天线，其特征在于，其中该无线区域网路设备至少符合IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、及IEEE 802.11g的其中之二的规范。

4.如权利要求1所述的双频天线，其特征在于，其中该矩形环还具有一组延伸的斜边，该贴片还具有一组去除的斜边。

5.如权利要求1所述的双频天线，其特征在于，其中该双频天线置于一双层基板上。

6.如权利要求5所述的双频天线，其特征在于，其中该双层基板由FR4材质层及空气层所组成。