CN202474202U - 印刷电路板式双频宽频天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型有关一种印刷电路板式双频宽频天线，该双频宽频天线的印刷电路板，于表面成型有非对称式偶极子天线，而非对称式偶极子天线设有信号输入侧、共平面波导馈入区，再由馈入区往另一侧延伸分别形成双频谐振的高频辐射路径、低频辐射路径，并利用低频辐射路径的接地线，包围高频辐射的信号线，分别予以凿设槽孔以获得更大的工作频宽接收效果，即通过高频辐射的信号线供信号传输部的金属导体电连接，且通过金属导体另一侧所设的信号输出侧将接收的信号传送出外部的机具，达到提升双频信号的接收效果、增益信号频宽利用率的目的。
Description
技术领域
本实用新型提供一种印刷电路板式双频宽频天线，尤指可增加天线工作频宽、达到多频段操作目的的双频宽频天线，通过印刷电路板上非对称式偶极子天线，以接地线包围信号线的方式，增加天线的工作频宽，达到多段操作的目的。
背景技术
随着电子科技产业的不断进步，并带动无线通讯产业的蓬勃发展，许多日常生活中应用的电子/电气产品，亦都通过无线传输方式进行信号的传输，诸如智慧型行动电话、全球行动通讯系统(GSM)、个人数字助理(PDA)或电脑及周边设备及无线网路、笔记型电脑及无线网路等，而在各式电子/电气产品中，天线则具有相当重要的角色，一般天线除了必须具备低折反损失(Return Loss)，亦必须具有更广域的操作频宽(Bandwidth)，以供天线接收相关频段的信号，而目前所使使用的双频带天线，低频带者如全球行动通讯系统(Global SystemFor Mobile Communications，GSM)，其频宽为介于为880MHz～960MHz，而高频带，如宽频分工多重撷取系统(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)，其频宽则介于1920MHz～2170MHz；除了该等频宽的低、高频带天线信号。
然而，现今通讯环境除了全球行动通讯系统(GSM)外，亦包含有分码多重存取系统(CDMA)、数位通讯系统(DCS)、个人通讯服务系统(PCS)及宽频分工多重撷取系统(WCDMA)等，各类型式通讯系统，而该多个通讯系统的频带大约介于824MHz～880MHz、1710MHz～1880MHz、1850MHz～1990MHz、1920MHz～2170MHz；由于目前天线装置虽可适用于单频带或双频带，但频宽可用的区间范围则相当有限，大概仅能有约13％的频宽利用率，并于法增加天线工作的频宽，无法因应各种通讯系统的信号传输，天线的使用效果亦受到限制，不能进行多频段的操作。
是以，如何改善目前天线的工作频宽局限于特定的频带区域、不易扩充增加的困扰与麻烦，且天线的频宽利用率低适用的通讯系统少的问题与缺失，即为从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向所在。
发明内容
本实用新型的设计人有鉴于上述的问题与缺失，搜集相关资料，经由多方评估及考量，并以从事于此行业累积的多年经验，经由不断试作及修改，始设计出此种可增加天线的工作频宽、并协助调整阻抗匹配，达到多频段操作目的的印刷电路板式双频宽频天线的实用新型专利诞生。
本实用新型的主要目的在于该天线的印刷电路板，为于一侧成型非对称式偶极子天线，非对撑式偶极子天线设有信号输入侧，可接收宽频信号，且相邻信号输入侧再成型共平面波导馈入区，并由馈入区往另一侧延伸分别形成双频谐振的高频辐射路径、低频辐射路径，并利用低频辐射路径的接地线，包围高频辐射的信号线，以获得更大的工作频宽接收效果，而通过高频辐射的信号线供信号传输部的金属导体电连接，且通过金属导体另一侧所设的信号输出侧，将接收的信号传送出外部的机具，达到提升双频信号的接收效果、增益信号频宽利用率的目的。
本实用新型的次要目的在于该印刷电路板的非对称式偶极子天线，为达到双频谐振效果，以信号线为高频的辐射路径，其路径长度接近高频工作频段的四分之一波长；以接地线为低频的辐射路径，其路径长度亦为接近低频工作频段的四分之一波长。
本实用新型的再一目的在于该天线的共平面波导的接地线，利用线宽的变化及接地线上凿设出至少一个的槽孔，以获得更大的低频工作频宽。
本实用新型的另一目的在于该天线的信号线的高频辐射路径，为于信号输入侧采用顶端加载法(Top-loading)凿设出至一个的槽孔，以增加天线的工作频宽、并协助调整阻抗匹配，以获得更大的高频工作频宽。
为达上述目的，本实用新型提供一种印刷电路板式双频宽频天线，包括印刷电路板、信号传输部，其中：
该印刷电路板于表面成型有非对称式偶极子天线，并设有接收宽频信号的信号输入侧、共平面波导馈入区，再由馈入区往另一侧延伸分别形成双频谐振的高频辐射路径和低频辐射路径；
该信号传输部电连设于印刷电路板，设有与辐射路径电连接金属导体，并于金属导体另一侧设有将信号传送的信号输出侧。
所述的印刷电路板式双频宽频天线，其中，该印刷电路板的信号输入侧，通过顶端加载法，成型获取更大高频工作频宽的加载作业。
所述的印刷电路板式双频宽频天线，其中，该加载作业于电路板的信号输入侧，加载凿设获得更大工作频宽的至少一个或一个以上的高频槽孔，且至少一个的高频槽孔，呈圆形、椭圆形、矩形等规则形状或不规则形状的槽孔。
所述的印刷电路板式双频宽频天线，其中，该双频谐振的高频辐射路径为信号线；而低频辐射路径、则为接地线；并利用接地线包围信号线以构成共平面波导馈入区。
所述的印刷电路板式双频宽频天线，其中，该低频辐射路径的接地线，为凿设出获得更大工作频宽的至少一个低频槽孔，至少一个的低频槽孔，呈圆形、椭圆形、矩形等规则形状或不规则形状的槽孔。
所述的印刷电路板式双频宽频天线，其中，该双频宽频天线设有包覆印刷电路板外部的保护外壳，并于保护外壳内部设有收纳印刷电路板的收容空间，再于收容空间一侧设有供信号传输部的信号输出侧延伸出保护外壳外部的定位槽。
所述的印刷电路板式双频宽频天线，其中，该信号传输部的信号输出侧，设有组装于保护外壳的定位槽的转向接头。
附图说明
图1为本实用新型的立体外观图；
图2为本实用新型的立体分解图；
图3为本实用新型的俯视图；
图4为本实用新型天线的返回损失实验量测图；
图5为本实用新型天线的辐射效率表。
附图标记说明：1、印刷电路板；11、偶极子天线；13、馈入区；12、信号输入侧；121、信号线；122、高频槽孔；14、接地线；141、线宽变化；142、低频槽孔；2、信号传输部；21、金属导体；22、信号输出侧；23、转向接头；231、固定部；3、保护外壳；30、收容空间；31、定位槽。
具体实施方式
为达成上述目的及功效，本实用新型所采用的技术手段及其构造，兹绘图就本实用新型的较佳实施例详加说明其特征与功能如下，以利完全了解。
请参阅图1、图2、图3所示，为本实用新型的立体外观图、立体分解图、俯视图，由图中所示可以清楚看出，本实用新型的宽频天线包括印刷电路板1及信号传输部2，其中：
该印刷电路板1于一侧表面成型非对称式偶极子天线11，而非对称式偶极子天线11的一侧设有信号输入侧12，并于信号输入侧12的相邻内侧、再分别设有共平面波导馈入区13、且信号输入侧12并往另一侧延设有信号线121，则于信号线121两侧包围非对称式的接地线14。
该信号传输部2具有金属导体21，并于金属导体21一侧设有信号输出侧22。
上述各构件于组装时，是利用印刷电路板1上信号输入侧12所延伸的信号线121，供信号传输部2的金属导体21电连接结合(可为焊接或高周波溶接或导电胶等方式结合、电导通)，即可通过印刷电路板1、信号传输部2组构成本实用新型的天线。
且上述本实用新型的天线，可于印刷电路板1外部罩覆保护外壳3，通过保护外壳3内部收容空间30、并于收容空间30一侧设有贯通至外部的定位槽31，供印刷电路板1组装、定位于收容空间30内，再由印刷电路板1一侧的信号输出部2，利用信号输出侧22穿过定位槽31、延伸至收容空间30外部，而信号输出部2于信号输出侧22连设有转向接头23，即可利用转向接头23的固定部231，嵌设定位于保护外壳3的定位槽31，则组构成天线，以供进行无线信号的传输，并可通过转向接头23调节印刷电路板1与保护外壳3的旋转方向。
而印刷电路板1于表面成型的非对称式偶极子天线11，由信号输入侧12、信号线121及包覆于信号线12两侧的接地线14构成偶极结构；且为了达到双频谐振的效能，则利用信号输入侧12、信号线121为高频的辐射路径，其长度接近高频工作频段的四分之一波长，再以接地线14为低频的辐射路径，则长度即为接近低频工作频段的四分之一波长；而上述的工作频段波长，则是以相对应的工作频段的中心频率加以计算；因此所成型的天线，信号馈入结构则是采用非对称的共平面波导馈入法(Co-planar waveguide)，通过天线的信号输入侧12的信号线121(高频辐射路径)，被非对称式接地线14(低频辐射路径)所包围，以供天线整体型式构成类似共平面波导馈入的单极天线，进而增加天线的工作频宽。
再者，天线的信号输入侧12，采用顶端加载法(Top-loading)，在信号输入侧12凿设出至少一个的高频槽孔122(SLOT)，以增加天线的工作频宽、并协助调整阻抗匹配，以获得更大的高频工作频宽的加载作业；至少一个或一个以上的高频槽孔122，可呈圆形、椭圆形、矩形等规则形状或不规则形状等，各种型式的槽孔。
至于天线的接地线14，在共平面波导的接地线14上，利用接地线14的线宽变化141、以及凿设至少一个的低频槽孔142(SLOT)，而可获得更大的低频工作频宽；至少一个的低频槽孔142，则可呈圆形、椭圆形、矩形等规则形状或不规则形状等，各种型式的槽孔。
且本实用新型的天线，采LTE频段(可以同时适用在：分码多重存取系统[CDMA]、全球行动通讯系统[GSM]、数位通讯系统[DCS]、个人通讯服务系统[PCS]以及宽频分工多重撷取系统[WCDMA]等)。
请参阅图2、图3、图4、图5所示，为本实用新型的立体分解图、俯视图、天线的返回损失实验量测图、天线的辐射效率表，由图中所示可以清楚看出，本实用新型的天线操作频段较佳实施例中，利用印刷电路板1上非对称式偶极子天线11，于信号输入侧12的顶端加载凿设高频槽孔122、共平面波导馈入区13以及接地线14的线宽变化141、凿设低频槽孔142，若天线的中心频率约为2.5GHz频带，且电压驻波比小于2.5(VSWR)的定义下，天线的操作模态阻抗频宽的低频的操作频段为：790MHz～960MHz，且天线的高频的操作频段即为：1710MHz～2690MHz；通过增加天线的工作频宽，使天线得到良好的阻抗匹配，而可达到多频段操作的目的，增益天线的辐射效率，可以达到涵盖无线广域网路(GSM850[824MHz～894MHz]/900[890MHz～960MHz]/1800[1710MHz～1880MHz]/1900[1850MHz～1990MHz]/UMTS[1920MHz～2170MHz])等，增益天线的高、低双频的宽频的多频段的操作目的。
是以，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，非因此局限本实用新型的专利范围，本实用新型的印刷电路板式双频宽频天线，于印刷电路板1的表面成型非对称式偶极子天线11，并于偶极子天线11的信号输入侧12，延伸信号线121且受到接地线14的包围，即利用信号线121为高频的辐射路径，则接地线14为低频的辐射路径，并在信号输入侧12、接地线14上分别凿设高频槽孔122、低频槽孔142，而达到增益天线的工作频宽、得到良好的阻抗匹配，形成多频段操作的目的，再通过非对称式偶极子天线11使天线整体型式类似共平面波导馈入的单极天线，可增加天线的工作频宽，并可达到协助调整阻抗匹配、获得更大的工作频宽的效能，故举凡可达成前述效果的结构、装置皆应受本实用新型所涵盖，此种简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本实用新型的专利范围内，合予陈明。
故，本实用新型主要针对印刷电路板式双频宽频天线的设计，利用印刷电路板上信号线为高频的辐射路径，包围在信号线外的接地线，即为低频的辐射路径，并经过信号线与接地线的凿设槽孔，而使天线获得更大的工作频宽为主要保护重点，且可达到多频段操作模式的目的，乃仅使天线的高、低频的工作频宽增加的优势，则可增益天线的频宽率利用的功能，然而，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，非因此即局限本实用新型的专利范围，故举凡运用本实用新型说明书及图式内容所为的简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本实用新型的专利范围内，合予陈明。
综上所述，本实用新型上述印刷电路板式双频宽频天线于实际使用时，为确实能达到其功效及目的，故本实用新型诚为一实用性优异的实用新型，为符合新型专利的申请要件，爰依法提出申请，盼审委早日赐准本案，以保障本实用新型的设计人的辛苦创作，倘若钧局审委有任何稽疑，请不吝来函指示，本实用新型的设计人定当竭力配合，实感德便。
Claims (7)
1.一种印刷电路板式双频宽频天线，其特征在于，包括印刷电路板、信号传输部，其中：
该印刷电路板于表面成型有非对称式偶极子天线，并设有接收宽频信号的信号输入侧、共平面波导馈入区，再由馈入区往另一侧延伸分别形成双频谐振的高频辐射路径和低频辐射路径；
该信号传输部电连设于印刷电路板，设有与辐射路径电连接金属导体，并于金属导体另一侧设有将信号传送的信号输出侧。
2.如权利要求1所述的印刷电路板式双频宽频天线，其特征在于，该印刷电路板的信号输入侧，通过顶端加载法，成型获取更大高频工作频宽的加载作业。
3.如权利要求2所述的印刷电路板式双频宽频天线，其特征在于，该加载作业于电路板的信号输入侧，加载凿设获得更大工作频宽的至少一个或一个以上的高频槽孔，且至少一个的高频槽孔，呈圆形、椭圆形或矩形的槽孔。
4.如权利要求1所述的印刷电路板式双频宽频天线，其特征在于，该双频谐振的高频辐射路径为信号线；而低频辐射路径、则为接地线；并利用接地线包围信号线以构成共平面波导馈入区。
5.如权利要求4所述的印刷电路板式双频宽频天线，其特征在于，该低频辐射路径的接地线，为凿设出获得更大工作频宽的至少一个低频槽孔，至少一个的低频槽孔，呈圆形、椭圆形或矩形的槽孔。
6.如权利要求1所述的印刷电路板式双频宽频天线，其特征在于，该双频宽频天线设有包覆印刷电路板外部的保护外壳，并于保护外壳内部设有收纳印刷电路板的收容空间，再于收容空间一侧设有供信号传输部的信号输出侧延伸出保护外壳外部的定位槽。
7.如权利要求1所述的印刷电路板式双频宽频天线，其特征在于，该信号传输部的信号输出侧，设有组装于保护外壳的定位槽的转向接头。
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