CN201319406Y - 多频段指向性天线 - Google Patents
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Abstract
一种多频段指向性天线包含有基板、至少一信号馈入部、多个第一辐射单元、多个第二辐射单元、至少一第一滤波器和至少一第二滤波器。第二辐射单元设置于第一辐射单元之间，且第二辐射单元与第一辐射单元电性连接信号馈入部。第一滤波器与第二滤波器一端分别连接于信号馈入部，另一端分别连接于对应的第一辐射单元与第二辐射单元。由将第二辐射单元摆放在第一辐射单元之间，能够缩小天线的体积。同时，将相异频段的辐射单元采用不同角度的信号馈入，以避免不同频段的辐射场形互相干扰。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种指向性天线，特别是一种多频段指向性天线。
背景技术
随着无线通讯科技的发展，使用者可不受地形限制，利用无线通讯系统进行信息传输。而天线为无线通讯领域中重要的组件之一，目前天线的制作以印刷电路板方式较受到制造厂商的青睐，其具有制造容易与成本低廉等优点。
不同的频段的辐射天线之间，为了避免辐射场型的互相干扰，因此不同频段的辐射天线之间需要有较大的空间距离来隔离。目前整合式天线的产品也越来越多，为了兼顾功能性与体积，具备更小体积的天线设计，以符合包含手机通讯、Wi-Fi、蓝牙、GPS甚至数字电视信号的接收与发射等，因此天线与天线之间的搭配组合，并进而避免天线之间互相的干扰，甚至不同应用的天线的整合，都将会是未来的设计重点。
实用新型内容
本实用新型提供一种多频段指向性天线，避免将多个频段的辐射天线集中以缩小体积的同时所造成的场形的互相干扰。
根据本实用新型所揭露的多频段指向性天线，包含有基板、至少一信号馈入部、多个第一辐射单元、多个第二辐射单元、至少一第一滤波器和至少一第二滤波器。
基板具有相对的第一表面与第二表面。至少一信号馈入部位于第一表面上。多个第一辐射单元位于第一表面。多个第一辐射单元相互连接且电性连接至少一信号馈入部。多个第二辐射单元位于第一表面，且多个第二辐射单元设置于多个第一辐射单元之间。多个第二辐射单元相互连接且电性连接至少一信号馈入部。其中，多个第二辐射部与多个第一辐射部具有不同辐射频段。至少一第一滤波器分别对应于至少一信号馈入部。至少一第一滤波器电性连接于对应的信号馈入部与多个第一辐射单元之间。至少一第二滤波器分别对应于至少一信号馈入部。至少一第二滤波器电性连接于对应的信号馈入部与多个第二辐射单元之间。
根据本实用新型所揭露之多频段指向性天线，更包含有接地层，且接地层位于第二表面。每一第一辐射单元与每一第二辐射单元一端电性连接于接地层。
其中，至少一信号馈入部可以包含第一信号馈入部与第二信号馈入部。第一信号馈入部经由该至少一第一滤波器中之一电性连接多个第一辐射单元并经由至少一第二滤波器中之一电性连接多个第二辐射单元。第二信号馈入部，经由至少一第一滤波器中之一电性连接多个第一辐射单元并经由至少一第二滤波器中之一电性连接多个第二辐射单元。
其中，多个第一辐射单元和多个第二辐射单元中的每一辐射单元以双极化输入方式电性连接第一信号馈入部和第二信号馈入部。多个第一辐射单元与多个第二辐射单元具有相异的信号输入角度，用以使第一辐射单元上信号传递的方向与第二辐射单元上信号传递的方向相异，避免第一辐射单元与第二辐射单元的辐射场型互相干扰的问题。
根据本实用新型所揭露的多频段指向性天线，由信号馈入部馈入具有两相异频段的信号后，经由第一滤波器与第二滤波器来分别选择信号中的两相异频段，并将两相异频段传递至与各频段相应的辐射部辐射信号。由将两相异频段辐射部中之一摆放于另一频段辐射部之间，一方面，可以缩小多频段指向性天线的体积，另一方面，由将相异频段的辐射部摆放不同角度，使两相异频段辐射部具有相异的信号输入角度，因此在第一辐射单元上信号传递的方向与第二辐射单元上信号传递的方向相异，进而使相异频段的天线极化方向不同，避免因相异频段的辐射部相互紧邻所造成的辐射场型互相干扰的问题，同时具有高隔离度的优点。同时，第一辐射单元与第二辐射单元一端电性连接于接地层，用以避免雷击。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1为本实用新型第一实施例的爆炸图；
图2为本实用新型第一实施例的示意图；
图3为本实用新型第二实施例的爆炸图；
图4为本实用新型第二实施例的示意图；
图5A为本实用新型的第二实施例以频率值2.4GHz所做的水平面的中心极化场形图；
图5B为本实用新型的第二实施例以频率值2.45GHz所做的水平面的中心极化场形图；
图5C为本实用新型的第二实施例以频率值2.5GHz所做的水平面的中心极化场形图；
图5D为本实用新型的第二实施例以频率值4.9GHz所做的水平面的中心极化场形图；
图5E为本实用新型的第二实施例以频率值5.1GHz所做的水平面的中心极化场形图；
图5F为本实用新型的第二实施例以频率值5.3GHz所做的水平面的中心极化场形图；
图5G为本实用新型的第二实施例以频率值5.5GHz所做的水平面的中心极化场形图；
图5H为本实用新型的第二实施例以频率值5.7GHz所做的水平面的中心极化场形图；
图5I为本实用新型的第二实施例以频率值5.9GHz所做的水平面的中心极化场形图；
图6A为本实用新型的第二实施例以频率值2.4GHz所做的垂直面的中心极化场形图；
图6B为本实用新型的第二实施例以频率值2.45GHz所做的垂直面的中心极化场形图；
图6C为本实用新型的第二实施例以频率值2.5GHz所做的垂直面的中心极化场形图；
图6D为本实用新型的第二实施例以频率值4.9GHz所做的垂直面的中心极化场形图；
图6E为本实用新型的第二实施例以频率值5.1GHz所做的垂直面的中心极化场形图；
图6F为本实用新型的第二实施例以频率值5.3GHz所做的垂直面的中心极化场形图；
图6G为本实用新型的第二实施例以频率值5.5GHz所做的垂直面的中心极化场形图；
图6H为本实用新型的第二实施例以频率值5.7GHz所做的垂直面的中心极化场形图；以及
图6I为本实用新型的第二实施例以频率值5.9GHz所做的垂直面的中心极化场形图。
其中，附图标记
10基板
10a 第一表面
10b 第二表面
20信号馈入部
30第一辐射单元
40第二辐射单元
50第一滤波器
60第二滤波器
具体实施方式
请参照图1与图2。图1为本实用新型第一实施例的爆炸图。图2为本实用新型第一实施例的示意图。于本实施例中，多频段指向性天线包含有：基板10、至少一信号馈入部20、多个第一辐射单元30、多个第二辐射单元40、至少一第一滤波器50和至少一第二滤波器60。
基板10具有第一表面10a与第二表面10b。
至少一信号馈入部20位于第一表面10a上。
多个第一辐射单元30位于第一表面10a上。多个第一辐射单元30相互连接且电性连接至少一信号馈入部20。多个第一辐射单元30可以形成于第一表面10a的金属层，也可以位于基板10的第一表面10a上，且与基板10间隔相对的金属板。
多个第二辐射单元40位于第一表面10a，且设置于多个第一辐射单元30之间。多个第二辐射单元40相互连接且电性连接至少一信号馈入部20。其中，多个第二辐射单元40与多个第一辐射单元30具有不同辐射频段。多个第二辐射单元40可以形成于第一表面10a的金属层，也可以位于基板10的第一表面10a上，且与基板10间隔相对的金属板。
至少一第一滤波器50分别对应于至少一信号馈入部20，且至少一第一滤波器50电性连接于对应的信号馈入部20与多个第一辐射单元30之间。至少一第一滤波器50用以过滤所对应的信号馈入部20传递的第一频段信号以外的其它频段信号，以避免第一频段信号以外的其它频段信号传递至第一辐射单元30。
每一第一滤波器50可以包含有多个第一滤波单元，且多个第一滤波单元依序串接。每一第一滤波单元包括并联的二第一滤波部。依序串接的多个第一滤波单元用以将第一频段信号分割成多个第一子频段信号，用以避免由单一滤波单元的第一滤波器50进行信号滤波时，在属于频段两端的信号会产生信号噪声或信号衰减等问题。
至少一第二滤波器60分别对应于至少一信号馈入部20，且至少一第二滤波器60电性连接于对应的信号馈入部20与多个第二辐射单元40之间。至少一第二滤波器60用以过滤所对应的信号馈入部20传递的第二频段信号以外的其它频段信号，以避免第二频段信号以外的其它频段信号传递至第二辐射单元40。
每一第二滤波器60可以包含有多个第二滤波单元，且多个第二滤波单元依序串接。每一第二滤波单元包括并联的二第二滤波部。依序串接的多个第二滤波单元用以将第二频段信号分割成多个第二子频段信号，用以避免由只有单一滤波单元的第二滤波器60所传递至第二辐射单元40的第二频段信号，在第二频段信号的频段两端会有较严重的信号噪声或信号衰减等问题。
于此实施例中，至少一信号馈入部20包含有第一信号馈入部与第二信号馈入部。
第一信号馈入部经由至少一第一滤波器50中之一电性连接多个第一辐射单元30，并经由至少一第二滤波器60中之一电性连接多个第二辐射单元40。
第二信号馈入部经由至少一第一滤波器60中之一电性连接多个第一辐射单元30，并经由至少一第二滤波器60中之一电性连接多个第二辐射单元40。
其中，多个第一辐射单元30和多个第二辐射单元40中的每一辐射单元以双极化输入方式电性连接第一信号馈入部和第二信号馈入部。多个第一辐射单元30与多个第二辐射单元40具有相同的信号输入角度。其中，多个第一辐射单元30与多个第二辐射单元40的位于第一表面上的摆放角度相同。
其中，多个第一辐射单元30相互并联连接，且多个第二辐射单元40相互并联连接。多个第一辐射单元30与多个第二辐射单元40分别位于基板10的第一表面10a上，且与基板10间隔相对的金属板。
于此实施例中，多频段指向性天线还包含有一接地层。接地层位于第二表面10b。每一第一辐射单元30可以于远离信号馈入方向的一端电性连接于接地层，也可以将远离信号馈入方向的一端切割弯折出一接脚来电性连接于接地层。每一第二辐射单元40可以于远离信号馈入方向的一端电性连接于接地层，也可以将远离信号馈入方向的一端切割弯折出一接脚来电性连接于接地层。
基板10通常为印刷电路板，当然，亦可以采用其它种类，而且基板10可以是硬板或可挠式软板，其中硬板的材质为玻璃纤维或电木等其它材质；可挠式软板的材质为聚酰亚胺(PI)或是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等其它材质。
接地层可以形成于基板10的第二表面10b上的金属层，也可以连接于第二表面10b的金属板。其中，金属层或金属板的材料可以是铜、铝等导电材质。
第一辐射单元30与第二辐射单元40的形状可以为矩形，当然也可以为圆形或指状等几何图形。第一辐射单元30可以用以辐射2.4GHz～2.5GHz的频段信号。第二辐射单元40可以用以辐射5.15GHz～5.875GHz的频段信号。
根据本实用新型所揭露的多频段指向性天线，分别由第一信号馈入部与第二信号馈入部馈入具有两相异频段的信号后，经由连接于各信号馈入部的第一滤波器50与第二滤波器60来分别选择信号中的两相异频段，并将两相异频段传递至与各频段相应的多个第一辐射单元30与多个第二辐射单元40以辐射信号。由将多个第二辐射单元40摆放于多个第一辐射单元30之间，一方面，可以缩小多频段指向性天线的体积，另一方面，通过第一辐射单元30与第二辐射单元40一端电性连接于接地层，用以避免多频段指向性天线受到雷击，而使电路设备受到破坏。
请参照图3与图4。图3为本实用新型第二实施例的爆炸图。图4为本实用新型第二实施例的示意图。于此实施例中，与第一实施例大致雷同，差别在于本实施例的多个第一辐射单元30与多个第二辐射单元40具有相异的信号输入角度。其中，相异的信号输入角度的角度差可以为45度，当然也可以30度或其它角度。亦即多个第一辐射单元30与多个第二辐射单元40位于第一表面10a上的摆放角度相异，其中，相异的摆放角度的角度差可以为45度，当然也可以30度或其它角度。当来自第一信号馈入部与第二信号馈入部信号线是衔接于第一辐射单元30和第二辐射单元40的相同相对位置时，可由摆放角度的不同，使两相异频段辐射部具有相异的信号输入角度，亦即在第一辐射单元30上信号传递的方向与第二辐射单元上信号传递的方向相异，进而使两个相异频段的天线极化方向不同。
根据本实用新型所揭露的多频段指向性天线，分别由第一信号馈入部与第二信号馈入部馈入具有两相异频段的信号后，经由连接于各信号馈入部的第一滤波器50与第二滤波器60来分别选择信号中的两相异频段，并将两相异频段传递至与各频段相应的多个第一辐射单元30与多个第二辐射单元40以辐射信号。本实施例的多频段指向性天线，将多个第二辐射单元40摆放于多个第一辐射单元30之间，可以缩小多频段指向性天线的体积。同时，由不同的摆放角度，使两相异频段辐射部具有相异的信号输入角度，因此在多个第一辐射单元30上信号传递的方向与多个第二辐射单元40上信号传递的方向相异，信号使两个相异频段的天线极化方向不同，可以避免相异频段的多个第一辐射单元30与多个第二辐射单元40相互紧邻所造成的辐射场型互相干扰的问题，同时具有高隔离度的优点。而第一辐射单元30与第二辐射单元40一端电性连接于接地层，用以避免多频段指向性天线受到雷击，而使电路设备受到破坏。
请参照图5A、图5B、图5C、图5D、图5E、图5F、图5G、图5H与图5I，为本实用新型第二实施例的水平面的中心极化场形图，分别以频率值2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz、4.9GHz、5.1GHz、5.3GHz、5.5GHz、5.7GHz与5.9GHz所作的测试。
请参照图6A、图6B、图6C、图6D、图6E、图6F、图6G、图6H与图6I，为本实用新型第二实施例的垂直面的中心极化场形图，分别以频率值2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz、4.9GHz、5.1GHz、5.3GHz、5.5GHz、5.7GHz与5.9GHz所作的测试。
请参照表一与表二，表一分别为图5A～图5I与图6A～图6I所整理的量测表。由表中可以看出垂直面与水平面的中心极化最大增益大多超过8dBi以上。同时，由表中可以看出在低频2.4GHz至2.5GHz垂直面的频带宽(Band Width，BW)与水平面的频带宽(Band Width，BW)均较高频4.9GHz至5.9GHz的频带宽(Band Width，BW)与水平面的频带宽(Band Width，BW)来的高。
| 频率(GHz) | 2.4 | 2.45 | 2.5 |
| 水平最大增益(dBi) | 8.7 | 8.8 | 8.2 |
| 垂直最大增益(dBi) | 8.8 | 7.8 | 8.4 |
| 水平频带宽(degree) | 36.8 | 36.7 | 36.3 |
| 垂直频带宽(degree) | 65.2 | 80.6 | 62.5 |
表一、频率2.4GHz～2.5GHz量测表
| 频率(GHz) | 4.9 | 5.1 | 5.3 | 5.5 | 5.7 | 5.7 |
| 水平最大增益(dBi) | 6.2 | 9.2 | 9.2 | 8.7 | 8.7 | 9.6 |
| 垂直最大增益(dBi) | 6.4 | 9.2 | 9.1 | 8.8 | 8.7 | 9.5 |
| 水平频带宽(degree) | 26.2 | 24.7 | 24.7 | 24.0 | 23.4 | 22.8 |
| 垂直频带宽(degree) | 25.8 | 25.9 | 26.8 | 24.1 | 21.7 | 21.0 |
表二、频率4.9GHz～5.9GHz量测表
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型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实用新型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实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (14)
1、一种多频段指向性天线，其特征在于，包含：
一基板，具有相对的一第一表面与一第二表面；
至少一信号馈入部，位于该第一表面上；
多个第一辐射单元，位于该第一表面，该多个第一辐射单元相互连接且电性连接该至少一信号馈入部；
多个第二辐射单元，位于该第一表面且设置于该多个第一辐射单元之间，该多个第二辐射单元相互连接且电性连接该至少一信号馈入部，其中该多个第二辐射单元与该多个第一辐射单元具有不同辐射频段；
至少一第一滤波器，分别对应于该至少一信号馈入部，电性连接于对应的该信号馈入部与该多个第一辐射单元之间；以及
至少一第二滤波器，分别对应于该至少一信号馈入部，电性连接于对应的该信号馈入部与该多个第二辐射单元之间。
2、根据权利要求1所述的多频段指向性天线，其特征在于，该多个第一辐射单元相互并联连接。
3、根据权利要求1所述的多频段指向性天线，其特征在于，该多个第二辐射单元相互并联连接。
4、根据权利要求1所述的多频段指向性天线，其特征在于，每一该第一滤波器包含：多个第一滤波单元，依序串接。
5、根据权利要求4所述的多频段指向性天线，其特征在于，每一该第一滤波单元包括并联的二第一滤波部。
6、根据权利要求1所述的多频段指向性天线，其特征在于，该第二滤波器包含多个第二滤波单元，依序串接。
7、根据权利要求6所述的多频段指向性天线，其特征在于，每一该第二滤波单元包括并联的二第二滤波部。
8、根据权利要求1所述的多频段指向性天线，其特征在于，还包括：
一接地层，位于该第二表面。
9、根据权利要求8所述的多频段指向性天线，其特征在于，每一该第一辐射单元为一端电性连接于该接地层。
10、根据权利要求8所述的多频段指向性天线，其特征在于，每一该第二辐射单元为一端电性连接于该接地层。
11、根据权利要求1所述的多频段指向性天线，其特征在于，该至少一信号馈入部包括：
一第一信号馈入部，经由该至少一第一滤波器中之一电性连接该多个第一辐射单元并经由该至少一第二滤波器中之一电性连接该多个第二辐射单元；以及
一第二信号馈入部，经由该至少一第一滤波器中之一电性连接该多个第一辐射单元并经由该至少一第二滤波器中之一电性连接该多个第二辐射单元。
12、根据权利要求11所述的多频段指向性天线，其特征在于，该多个第一辐射单元和该多个第二辐射单元中的每一辐射单元以双极化输入方式电性连接该第一信号馈入部和该第二信号馈入部。
13、根据权利要求1所述的多频段指向性天线，其特征在于，该多个第一辐射单元与该多个第二辐射单元具有相异的信号输入角度。
14、根据权利要求13所述的多频段指向性天线，其特征在于，每该多个第一辐射单元的信号输入角度与该多个第二辐射单元的信号输入角度的角度差为45度。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102668234A (zh) * | 2009-11-18 | 2012-09-12 | 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 | Rf滤波器壳体 |
| CN106785364A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-05-31 | 常熟市泓博通讯技术股份有限公司 | 内藏式波束选择天线系统 |
| CN109802239A (zh) * | 2017-11-17 | 2019-05-24 | Tdk株式会社 | 双频贴片天线 |
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- 2008-11-03 CN CNU2008201752481U patent/CN201319406Y/zh not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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