CN1992431B - 非对称平面偶极天线 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种非对称平面偶极天线，其包括一第一辐射体、一第二辐射体及一导电元件。第一辐射体具有一第一频率辐射部、至少二第二频率辐射部及一第一电性连接部，其中第一频率辐射部及第二频率辐射部是由第一电性连接部的一侧延伸设置，且第一频率辐射部是相邻设于第二频率辐射部。第二辐射体亦具有一第一频率辐射部、至少二第二频率辐射部及一第二电性连接部，其中第一频率辐射部及第二频率辐射部是在第一辐射体的延伸设置方向的反方向上，而自第二电性连接部的一侧延伸设置，且第一频率辐射部是相邻设于第二频率辐射部。导电元件是具有一导电体及一接地导体，其是分别与第一电性连接部及第二电性连接部电连接。

Description

非对称平面偶极天线

技术领域

本发明是关于一种偶极天线，特别关于一种非对称平面偶极天线。

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用无线传输的性能，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搭配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要的使用频带不同，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以及蓝芽通讯(802.15.1)等等，其中蓝芽工作于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。

请参阅图1所示，现有习知的平面偶极天线1包括一印刷电路版11、一第一偶极元件12、一第二偶极元件13及一馈入元件14。第一偶极元件12与第二偶极元件13是设置于印刷电路板11上，第一偶极元件12是由一中间段121及分别与中间段121相连的一第一分段122与第二分段123所组成。第二偶极元件13是为一条形微带线。馈入元件14是电连接于第一偶极元件12与第二偶极元件13，而藉由第一偶极元件12的“n”型结构与第二偶极元件13耦合，即可使平面偶极天线1操作于不同的频段上。

然而，每个国家都有不同的开放的频带，尤其是针对IEEE 802.11a来说，其组件必须适应不同的频带范围，例如在欧洲便需要以高频带(5.47～5.725GHz)支持1W的输出，才能使用欧洲的所有频道。

承上所述，习知的平面偶极天线，仍存在着频宽不足的问题，因此应用在不同的国家会对产品的使用范围有所限制，使得平面偶极天线的应用产品无法应用在每个不同的国家区域。

因此，如何增加平面偶极天线的操作频带宽度，俾使平面偶极天线的应用产品能符合更多国家区域的需求，实属当前课题之一。

由此可见，上述现有的平面偶极天线在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决平面偶极天线存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。

有鉴于上述现有的平面偶极天线存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的非对称平面偶极天线，能够改进一般现有的平面偶极天线，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的平面偶极天线存在的缺陷，而提供一种新型结构的非对称平面偶极天线，所要解决的技术问题是使其提供一种具有较大的频带宽度的非对称平面偶极天线，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的非对称平面偶极天线，其包括：一第一辐射体，具有一第一频率辐射部、至少二第二频率辐射部、及一第一电性连接部，其中该第一频率辐射部及该等第二频率辐射部是由该第一电性连接部的一侧延伸设置，且该第一频率辐射部是相邻设于该等第二频率辐射部；一第二辐射体，具有一第一频率辐射部、至少二第二频率辐射部、及一第二电性连接部，其中该第一辐射体的该第一频率辐射部及该第二辐射体的该第一频率辐射部具有一第一长度，该第一辐射体的该等第二频率辐射部及该第二辐射体的该等第二频率辐射部分别具有一第二长度，该第一长度是大于该第二长度，其中该第一频率辐射部及该等第二频率辐射部是在该第一辐射体的延伸设置方向的反方向上，而自该第二电性连接部的一侧延伸设置，且该第一频率辐射部是相邻设于该等第二频率辐射部；以及一导电元件，具有一导电体及一接地导体，该导电体及该接地导体是分别与该第一电性连接部及该第二电性连接部电连接。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的非对称平面偶极天线，其中所述的第一频率辐射部是呈矩形。

前述的非对称平面偶极天线，其中该等第二频率辐射部是呈矩形。

前述的非对称平面偶极天线，其中所述的第一辐射体与该第二辐射体设置于一基板或是一壳体上。

前述的非对称平面偶极天线，其中所述的第一辐射体的该第一频率辐射部及该第二辐射体的该第一频率辐射部具有一第一宽度，该第一辐射体的该等第二频率辐射部及该第二辐射体的该等第二频率辐射部分别具有一第二宽度，该第一宽度小于该第二宽度。

前述的非对称平面偶极天线，其中所述的第一辐射体的该第一频率辐射部与该第二辐射体的该第一频率辐射部以非对称方式，而分别延伸设置于该第一电性连接部与该第二电性连接部。

前述的非对称平面偶极天线，其中所述的第一频率辐射部是操作于约2.4GHz频段，而该第二频率辐射部是操作于约5GHz频段。

前述的非对称平面偶极天线，其中所述的导电元件是为一同轴传输线。

前述的非对称平面偶极天线，其中所述的第一电性连接部更包括一第一馈入点，其是与该导电元件的该导电体或该接地导体电连接。

前述的非对称平面偶极天线，其中所述的第二电性连接部更包括一第二馈入点，其是与该导电元件的该导电体或该接地导体电连接。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明非对称平面偶极天线至少具有下列优点：

本发明的非对称平面偶极天线是利用第一辐射体的第一频率辐射部与第二频率辐射部分别与第二辐射体的第一频率辐射部与第二频率辐射部相互耦合，以产生较多的耦合路径而使非对称平面偶极天线的频宽增加。

综上所述，本发明特殊结构的非对称平面偶极天线，其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在产品结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的平面偶极天线具有增进的多项功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为显示习知平面偶极天线的一示意图。

图2为显示依本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线的一示意图。

图3为显示依本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线的另一示意图。

图4为显示依本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线的电压驻波比的量测结果。

图5为显示依本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线在2.4GHz时的H-Plane的辐射场型量测结果。

图6为显示依本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线在2.45GHz时的H-Plane的辐射场型量测结果。

图7为显示依本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线在2.5GHz时的H-Plane的辐射场型量测结果。

图8为显示依本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线在4.9GHz时的H-Plane的辐射场型量测结果。

图9为显示依本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线在5.15GHz时的H-Plane的辐射场型量测结果。

图10为显示依本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线在5.25GHz时的H-Plane的辐射场型量测结果。

图11为显示依本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线在5.75GHz时的H-Plane的辐射场型量测结果。

图12为显示依本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线在5.85GHz时的H-Plane的辐射场型量测结果。

元件符号说明：

1：平面偶极天线                11：印刷电路板

12：第一偶极元件               121：中间段

122：第一分段                  123：第二分段

13：第二偶极元件               14：馈入元件

2：非对称平面偶极天线          21：第一辐射体

211：第一频率辐射部            212：第二频率辐射部

213：第一电性连接部            22：第二辐射体

221：第一频率辐射部            222：第二频率辐射部

223：第二电性连接部            23：导电元件

231：导电体                    232：接地导体

30：基板                       L1：第一长度

L2：第二长度                   W1：第一宽度

W2：第二宽度                   P1：第一馈入点

P2：第二馈入点

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的非对称平面偶极天线其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参阅图2所示，本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线2包括有一第一辐射体21、一第二辐射体22及一导电元件23。

第一辐射体21具有一第一频率辐射部211、至少二第二频率辐射部212及一第一电性连接部213。本实施例中，第一辐射体21的第一频率辐射部211与第二频率辐射部212是呈矩形。

第一频率辐射部211具有一第一长度L1与一第一宽度W1，而该等第二频率辐射部212则分别具有一第二长度L2与一第二宽度W2。本实施例中，第一宽度W1是小于第二宽度W2，而第一长度L1是大于第二长度L2。

第一频率辐射部211及该等第二频率辐射部212是由第一电性连接部213的一侧延伸设置，而第一频率辐射部211是相邻设于该等第二频率辐射部212。

第二辐射体22具有与第一辐射体21相同的第一频率辐射部221、相同的至少二第二频率辐射部222及一第二电性连接部223。本实施例中，第二辐射体22的第一频率辐射部221与第二频率辐射部222是与第一辐射体21的第一频率辐射部211与第二频率辐射部212相同而呈矩形，且第二辐射体22的第一频率辐射部221亦具有一第一长度L1与一第一宽度W1，而第二频率辐射部亦具有一第二长度L2及一第二宽度W2。

第二辐射体22的第一频率辐射部221及该等第二频率辐射部222是在第一辐射体21的延伸设置方向的反方向上，而自第二电性连接部223的一侧延伸设置，且第二辐射体22的第一频率辐射部221是相邻设于该等第二频率辐射部222。

本实施例中，第一辐射体21的第一频率辐射部211与第二辐射体22的第一频率辐射部221是以非对称方式而分别延伸设置于第一电性连接部213与第二电性连接部223。

另外，本实施例中，第一辐射体21的第一频率辐射部211与第二辐射体22的第一频率辐射部221是操作于频率约2.4GHz的频段，而第一辐射体21的第二频率辐射部212与第二辐射体22的第二频率辐射部222是操作于频率约5GHz的频段。

导电元件23具有一导电体231及一接地导体232，其是分别与第一电性连接部213及第二电性连接部223电连接。本实施例中，导电体231是与第一电性连接部213电连接，而接地导体232是与第二电性连接部223电连接。另外，导电体231亦可与第二电性连接部223电连接，而接地导体232亦可与第一电性连接部213电连接(图中未显示)。本实施例中，导电元件23是可为一同轴传输线，其中，导电体231是相当于同轴传输线的中心导体，而接地导体232是相当于同轴传输线的外部导体。另外，导电元件23与第一辐射体21及第二辐射体22的连接方式，是可依所应用的产品形状而改变，只需依据导电体231及接地导体232是分别与第一电性连接部213及第二电性连接部223电连接的原则即可。

本实施例中，第一电性连接部213更包括一第一馈入点P1，而第二电性连接部223更包括一第二馈入点P2，导电元件23的导电体231及接地导体232是分别与第一馈入点P1及第二馈入点P2电连接。

再请参阅图3所示，本实施例中，非对称平面偶极天线2的第一辐射体21及第二辐射体22是可以金属薄片制作，亦可利用印刷或是蚀刻技术设置于一基板30上，基板30的材质是可为BT(Bismaleimide-triazine)树脂或FR4(玻璃纤维强化环氧树脂；Fiberglass reinforced epoxy resin)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)，甚至可整合于电路的一部份，以减少所占据的空间。另外，非对称平面偶极天线2亦可设置于一壳体上(图中未显示)，其是可利用蒸镀(Evaporationdeposition)或其他技术设置于非对称平面偶极天线2所应用的产品的壳体表面。

另外，请参照图4所示，其中，纵轴表示电压静态驻波比(VSWR)，横轴代表频率(Frequency)。以一般业者对于电压静态驻波比小于2即可接受的定义，可以观察到本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线2除可操作于2.4GHz与5GHz频带范围，甚至可操作于更多的频带范围内。本实施例中，第一频率辐射部211、221是在频率约2.3GHz至2.6GHz之间操作，而第二频率辐射部212、222是在频率约4.1GHz至7GHz之间操作。

图5至图12是显示本发明较佳实施例的非对称平面偶极天线2分别操作于2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz、4.9GHz、5.15GHz、5.25GHz、5.75GHz以及5.85GHz的辐射场型图的量测结果。

综上所述，本发明的非对称平面偶极天线是利用第一辐射体的第一频率辐射部及第二频率辐射部与第二辐射体的第一频率辐射部与第二频率辐射部相互耦合，以产生较多的耦合路径而使本发明的非对称平面偶极天线的频宽得以增加，除可应用于国际规范IEEE 802.11a、802.11b、802.11g之外，甚至可应用于超宽频无线通讯(Ultra Wide Band，UWB)，以使得本发明的非对称平面偶极天线更具价值与竞争力。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种非对称平面偶极天线，其特征在于其包括：

一第一辐射体，具有一第一频率辐射部、至少两个第二频率辐射部、及一第一电性连接部，其中该第一频率辐射部及该第二频率辐射部由该第一电性连接部的一侧延伸设置，且该第一频率辐射部相邻设于该第二频率辐射部；

一第二辐射体，具有一第一频率辐射部、至少两个第二频率辐射部、及一第二电性连接部，其中该第一辐射体的该第一频率辐射部及该第二辐射体的该第一频率辐射部具有一第一长度，该第一辐射体的该第二频率辐射部及该第二辐射体的该第二频率辐射部分别具有一第二长度，该第一长度大于该第二长度，其中该第一频率辐射部及该第二频率辐射部在该第一辐射体的延伸设置方向的反方向上自该第二电性连接部的一侧延伸设置，且该第一频率辐射部相邻设于该第二频率辐射部；以及

一导电元件，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.根据权利要求1所述的非对称平面偶极天线，其特征在于其中所述的第一频率辐射部呈矩形。

3.根据权利要求1所述的非对称平面偶极天线，其中该第二频率辐射部呈矩形。

4.根据权利要求1所述的非对称平面偶极天线，其特征在于其中所述的第一辐射体与该第二辐射体设置于一基板或是一壳体上。

5.根据权利要求1所述的非对称平面偶极天线，其特征在于其中所述的第一辐射体的该第一频率辐射部及该第二辐射体的该第一频率辐射部具有一第一宽度，该第一辐射体的该第二频率辐射部及该第二辐射体的该第二频率辐射部分别具有一第二宽度，该第一宽度小于该第二宽度。

6.根据权利要求1所述的非对称平面偶极天线，其特征在于其中所述的第一辐射体的该第一频率辐射部与该第二辐射体的该第一频率辐射部以非对称方式分别延伸设置于该第一电性连接部与该第二电性连接部。

7.根据权利要求1所述的非对称平面偶极天线，其特征在于其中所述的第一频率辐射部操作于约2.4GHz频段，而该第二频率辐射部操作于约5GHz频段。

8.根据权利要求1所述的非对称平面偶极天线，其特征在于其中所述的导电元件为一同轴传输线。

9.根据权利要求1所述的非对称平面偶极天线，其特征在于其中所述的第一电性连接部更包括一第一馈入点，其与该导电元件的该导电体连接。

10.根据权利要求1所述的非对称平面偶极天线，其特征在于其中所述的第二电性连接部更包括一第二馈入点，其与该导电元件的该接地导体电连接。

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