CN206451817U - 具t型回路结构的宽频天线 - Google Patents

Abstract

一种具T型回路结构的宽频天线，包含一馈入端，用来馈入一射频信号；一第一辐射体，电性连接于该馈入端，用来共振该射频信号的一第一信号分量；以及一第二辐射体，电性连接于该馈入端、该第一辐射体及一接地部，用来共振该射频信号的一第二信号分量；其中该第二辐射体形成有一第一槽孔，沿一第一方向延伸；以及一第二槽孔，从该第一槽孔朝一第二方向延伸，其中该第一方向垂直于该第二方向。

Description

具T型回路结构的宽频天线

技术领域

本实用新型涉及一种宽频操作天线，尤其涉及一种具T型回路结构的宽频天线。

背景技术

现今无线网络通信产品越来越多元化，为了达到轻、薄、短、小的外观，产品尺寸往往会受到诸多限制。单极(monopole)天线、平面倒F天线(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)或双极(dipole)天线常作为网络通信产品的内建天线。然而，天线效能深受与其周围环境所影响，例如产品所能提供的空间大小、电路板及机构件等邻近金属元件之配置会影响天线的辐射场型，进而影响天线的操作频宽，并降低辐射效率，如此不利于实际信号收发，也会缩小通信范围。因此，内建天线如何达到宽频及提升辐射效率以增加通信范围，乃是本领域的一大技术挑战。

实用新型内容

因此，本实用新型的主要目的即在于提供一种具T型回路结构的宽频天线。

为达上述目的，本实用新型提供一种天线，其包含：

一馈入端，用来馈入一射频信号；

一第一辐射体，电性连接于该馈入端，用来共振该射频信号的一第一信号分量；以及

一第二辐射体，电性连接于该馈入端、该第一辐射体及一接地部，用来共振该射频信号的一第二信号分量；

其中该第二辐射体形成有：

一第一槽孔，沿一第一方向延伸；以及

一第二槽孔，从该第一槽孔朝一第二方向延伸，其中该第一方向垂直于该第二方向。

上述的天线，其中该第一辐射体通过该第二辐射体电性连接至该馈入端，其中，该第一辐射体包含：

一第一支臂，电性连接于该第二辐射体，从该第二辐射体朝该第一方向延伸；

一第二支臂，电性连接于该第一支臂，从该第一支臂朝该第二方向的反向延伸；以及

一第三支臂，电性连接于该第二支臂，从该第二支臂朝该第一方向延伸的反向延伸。

上述的天线，其中该第二辐射体包含：

一第四支臂，电性连接于该馈入端及该第一支臂，从该馈入端朝该第二方向的反向延伸；

一第五支臂，电性连接于该第四支臂，从该第四支臂朝该第一方向的反向延伸；以及

一第六支臂，电性连接于该第五支臂，从该第五支臂朝该第二方向延伸至该接地部。

上述的天线，其中该第一辐射体包含：

一第一支臂，电性连接于该馈入端，从该馈入端朝该第一方向延伸；

一第二支臂，电性连接于该第一支臂，从该第一支臂朝该第二方向的反向延伸；

一第三支臂，电性连接于该第二支臂，从该第二支臂朝该第一方向延伸的反向延伸，其中该第三支臂包含至少一弯折；以及

一寄生元件，电性连接于该第三支臂的一开路端，用来调整该第一辐射体的阻抗匹配。

上述的天线，其中该第四支臂及该第六支臂形成于一第一平面，该第五支臂形成于一第二平面，该接地部形成于一第三平面，该第一、第二及第三平面相互垂直，该第一槽孔形成于该第五支臂中，该第二槽孔的一部分形成于该第一平面，且另一部分形成于该第二平面。

上述的天线，其中另包含一第三辐射体，电性连接于该第一支臂及该第四支臂，从该第一支臂及该第四支臂的连接处朝该第一方向延伸，用来共振该射频信号的一第三信号分量。

上述的天线，其中该第一辐射体的电流路径长度为该第一信号分量的四分之一波长，该第二辐射体的电流路径长度为该第二信号分量的半波长，且该第三辐射体的电流路径长度为该第三信号分量的四分之一波长，该第三信号分量的频率小于该第二信号分量的频率，且该第三信号分量的频率大于该第一信号分量的频率。

上述的天线，其中该第一槽孔沿该第二方向的宽度为1～4厘米，且该第二槽孔沿该第一方向的宽度为1～3厘米。

上述的天线，其中该第一槽孔沿该第一方向的长度大于该第二槽孔沿该第一方向的宽度。

上述的天线，其中该第一槽孔沿该第一方向的长度大于该第二槽孔沿该第一方向的宽度的两倍。

在上述架构下，本实用新型的宽频天线中形成有T型回圈结构，天线设计者可分别调整T型回圈中的水平第一槽孔及垂直第二槽孔的宽度，让天线辐射体在阻抗匹配的调整手法上较具弹性，以适应不同应用需求。此外，本实用新型结合λ/4共振结构的一单极天线及λ/2共振结构的一回圈天线，用来分别产生至少二个共振模态，通过合并不同共振模态，可使天线达到宽频操作特性，以支援无线通信技术的多个操作频段，进而满足多种应用需求。

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为本实用新型实施例一天线的示意图；

图2为本实用新型实施例另一天线的示意图；

图3绘示图2的天线的反射系数S11；

图4绘示图2的天线的辐射效率。

其中，附图标记说明如下：

10、20 天线

11、12、13、21、22、23 辐射体

111、112、113、121、122、123、 支臂

111、212、213、221、222、223

14、24 馈入端

214 寄生元件

S1、S2、S3、S4 槽孔

RF_sig 射频信号

X、Y、Z 方向

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：

图1为本实用新型实施例一天线10的示意图。天线10可用于一无线通信装置，例如无线存取点(Wireless Access Point)、小基站(Small Cell)、以及无线物连网装置(Wireless Internet of Things Device)等。无线通信装置可包含一无线通信模块(未绘于图1)，用来产生一射频信号RF_sig至天线10，以及处理天线10接收的射频信号，以实现无线通信。

天线10包含辐射体11及12以及一馈入端14。馈入端14用来馈入射频信号RF_sig。辐射体11电性连接于馈入端14，用来共振射频信号RF_sig的一第一信号分量。辐射体11包含支臂111、112及113，且辐射体11通过辐射体12电性连接于馈入端14。于图1的实施例中，支臂111通过辐射体12的支臂121电性连接于馈入端14，从辐射体12朝+X方向延伸；支臂112电性连接于支臂111，从支臂111朝－Y方向延伸；支臂113电性连接于支臂112，从支臂112朝－X方向延伸；X方向垂直于Y方向。

另一方面，辐射体12电性连接于馈入端14、辐射体11及一接地部，用来共振射频信号RF_sig的一第二信号分量。辐射体12包含支臂121、122及123。支臂121电性连接于馈入端14，从馈入端14朝－Y方向延伸。支臂122电性连接于支臂121，从支臂121朝－X方向延伸。支臂123电性连接于馈入支臂122，从支臂122朝+Y方向延伸至接地部。

辐射体12形成有槽孔S1及S2，槽孔S1沿X方向延伸，槽孔S2从槽孔S1朝+Y方向延伸。换一角度而言，槽孔S1及S2的组合可视为一T型结构槽孔，天线设计者可分别调整水平槽孔S1及垂直槽孔S2的宽度(及/或长度)，以符合特定无线通信技术规定的操作频段。因此，相较于一般矩形槽孔结构只能调整单一长度及宽度，本实用新型的T型回圈结构可使辐射体12在阻抗匹配的调整手法上较具弹性，以适应不同应用需求。于一实施例中，槽孔S1沿Y方向的宽度为1～4厘米，且槽孔S2沿X方向的宽度为1～3厘米。且槽孔S1沿X方向的长度大于槽孔S2沿X方向的宽度，例如槽孔S1沿X方向的长度大于槽孔S2沿X方向的宽度的两倍。

此外，天线10另包含一辐射体13，辐射体13电性连接于辐射体11及辐射体12，通过支臂121电性连接于馈入端14，从支臂121朝+X方向延伸，用来共振射频信号RF_sig的一第三信号分量。而天线10亦可不包含辐射体13。

于一实施例中，辐射体11的长度(即，从馈入端14至支臂113的开路端的电流路径长度)为第一信号分量的四分之一波长，辐射体12的长度(即，从馈入端14至接地部的电流路径长度)为第二信号分量的半波长，且辐射体13的长度(即，从馈入端14至辐射体13的开路端的电流路径长度)为第三信号分量的四分之一波长。

在上述架构下，辐射体11及13可分别视为一λ/4共振结构的单极天线(monopoleantenna)，而辐射体12可为一λ/2共振结构的半波长回圈天线(loop antenna)，用来分别产生至少三个共振模态，其中第三信号分量的频率小于第二信号分量的频率，且第三信号分量的频率大于第一信号分量的频率。如此一来，通过合并不同共振模态，可使天线10达到宽频操作特性，以支援无线通信技术的多个操作频段，进而满足多种应用需求。以第三代移动通信技术的全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications，GSM)及通用移动通信系统(UMTS)，以及长期演进(Long Term Evolution，LTE)移动通信系统为例，其制定了多个操作频段如下表格。

于一实施例中，第一信号分量的频率可为700MHz、850MHz及900MHz操作频段对应的频率，第三信号分量的频率可为1800MHz及1900MHz操作频段对应的频率，第二信号分量的频率可为2100MHz、2300MHz及2600MHz操作频段对应的频率。

请注意，本领域普通技术人员可据以修饰变化，而不限于上述实施例。举例来说，于一实施例中，第一信号分量的频率为2.4GHz～2.5GHz，且第二信号分量的频率为5.1GHz～5.8GHz，以适用无线区域网络、WiFi及蓝牙无线通信技术规定的频率范围。然而不限于此，于其他实施例中，藉由调整天线10所包含元件的长度、形状等，可调整天线10的共振模态匹配及操作频率，以适用于其他无线通信技术，例如Zigbee、Z-wave、数字增强无线通信(Digital Enhanced Cordless Telecommunications，DECT)等。

图2为本实用新型实施例另一天线20的示意图。天线20包含辐射体21及22以及一馈入端24。馈入端24用来馈入射频信号RF_sig。辐射体21电性连接于馈入端24，用来共振射频信号RF_sig的一第一信号分量。辐射体21包含支臂211、212及213。支臂211电性连接于馈入端24，从馈入端24朝+X方向延伸。支臂212电性连接于支臂211，从支臂211朝－Y方向延伸。支臂213电性连接于支臂212，从支臂212朝－X方向延伸。支臂211形成于XZ平面，支臂212形成于YZ平面，而接地部形成于XY平面，其中XY、YZ及XZ平面相互垂直。于一实施例中，支臂213包含至少一弯折，如此可有效缩小天线尺寸及维持较高的辐射效率。于一实施例中，辐射体21另包含一寄生元件214，电性连接于支臂213的一开路端，用来调整辐射体21的阻抗匹配，以达到较佳匹配特性。

辐射体22电性连接于馈入端24、辐射体21及接地部，用来共振射频信号RF_sig的一第二信号分量。辐射体22包含支臂221、222及223。支臂221电性连接于馈入端24，从馈入端24朝+Z方向延伸。支臂222电性连接于支臂221及213，环绕槽孔S3及S4。支臂223电性连接于支臂222，从支臂222朝－Z方向延伸至接地部。支臂221及223形成于XZ平面，而支臂222形成于XY平面。辐射体22形成有槽孔S3及S4，槽孔S3沿X方向延伸，槽孔S4从槽孔S3先朝+Y方向延伸至支臂221及223，再朝－Z方向延伸。换言之，槽孔S4的一部分形成于XY平面，另一部分形成于XZ平面。且槽孔S3沿X方向的长度大于槽孔S4沿X方向的宽度，例如槽孔S3沿X方向的长度大于槽孔S4沿X方向的宽度的两倍。

此外，天线20另包含一辐射体23，电性连接于馈入端24、辐射体21及辐射体22，从辐射体21及辐射体22的交接处朝+X方向延伸，用来共振射频信号RF_sig的一第三信号分量。而天线20亦可不包含辐射体23。

在上述架构下，辐射体21及23可分别视为一λ/4共振结构的单极天线，而辐射22可为一λ/2共振结构的半波长回圈天线，用来分别产生至少三个共振模态。如此一来，通过合并不同共振模态，可使天线20达到宽频操作特性，以支援无线通信技术的多个操作频段，进而满足多种应用需求。

图3绘示天线20的反射系数S11。如图3所示，天线20于频率1GHz以下的反射系数S11低于-6dB，因此可支援700MHz、850MHz及900MHz操作频段。天线20于1700MHz至2170MHz的反射系数S11低于-10dB，因此可支援1800MHz、1900MHz及2100MHz操作频段。此外，天线20于2450MHz至2690MHz的反射系数S11低于-5dB，因此可支援WiFi及2600MHz操作频段。

图4绘示天线20的辐射效率。如图4所示，天线20于频率740MHz至2170MHz的辐射效率高于-3dB，因此可支援850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz及2100MHz操作频段。

根据图3及图4可知，天线20可操作于全球移动通信系统及通用移动通信系统的全频段范围，长期演进通信系统的部分频段范围，以及WiFi的部分频段范围，进而满足多种应用需求。

此外，天线10为平面天线，而天线20为立体天线。为将天线整合于产品内部，可利用可绕式印刷电路(Flexible Printed Circuit，FPC)工艺搭配支架来制作天线本体。在实作上，可先将天线10及20的图案分别印刷于可绕式印刷电路板，再将可绕式印刷电路板涂上背胶以将天线10及20分别黏贴于平面支架及立体支架上。然而不限于此，于一实施例中，平面天线10及20可通过激光直接成形(Laser Direct Structuring，LDS)技术而分别成形于平面支架及立体支架上。于另一实施例中，天线图案可以金属铁件切割制作，再打件于平面或立体支架上。

综上所述，本实用新型的天线中形成有T型回圈结构，天线设计者可分别调整T型回圈中的水平第一槽孔及垂直第二槽孔的尺寸，让天线辐射体在阻抗匹配的调整手法上较具弹性，以适应不同应用需求。此外，本实用新型包含λ/4共振结构的单极天线及λ/2共振结构的T型回圈天线，用来分别产生至少二个共振模态，通过合并不同共振模态，可使天线达到宽频操作特性，以支援无线通信技术的多个操作频段，进而满足多种应用需求。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天线，其特征在于，包含：

一馈入端，用来馈入一射频信号；

一第一辐射体，电性连接于该馈入端，用来共振该射频信号的一第一信号分量；以及

一第二辐射体，电性连接于该馈入端、该第一辐射体及一接地部，用来共振该射频信号的一第二信号分量；

其中该第二辐射体形成有：

一第一槽孔，沿一第一方向延伸；以及

一第二槽孔，从该第一槽孔朝一第二方向延伸，其中该第一方向垂直于该第二方向。

2.根据权利要求1所述的天线，其中该第一辐射体通过该第二辐射体电性连接至该馈入端，其特征在于，该第一辐射体包含：

一第一支臂，电性连接于该第二辐射体，从该第二辐射体朝该第一方向延伸；

一第二支臂，电性连接于该第一支臂，从该第一支臂朝该第二方向的反向延伸；以及

一第三支臂，电性连接于该第二支臂，从该第二支臂朝该第一方向延伸的反向延伸。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，该第二辐射体包含：

一第四支臂，电性连接于该馈入端及该第一支臂，从该馈入端朝该第二方向的反向延伸；

一第五支臂，电性连接于该第四支臂，从该第四支臂朝该第一方向的反向延伸；以及

一第六支臂，电性连接于该第五支臂，从该第五支臂朝该第二方向延伸至该接地部。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该第一辐射体包含：

一第一支臂，电性连接于该馈入端，从该馈入端朝该第一方向延伸；

一第二支臂，电性连接于该第一支臂，从该第一支臂朝该第二方向的反向延伸；

一第三支臂，电性连接于该第二支臂，从该第二支臂朝该第一方向延伸的反向延伸，其中该第三支臂包含至少一弯折；以及

一寄生元件，电性连接于该第三支臂的一开路端，用来调整该第一辐射体的阻抗匹配。

5.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，该第四支臂及该第六支臂形成于一第一平面，该第五支臂形成于一第二平面，该接地部形成于一第三平面，该第一、第二及第三平面相互垂直，该第一槽孔形成于该第五支臂中，该第二槽孔的一部分形成于该第一平面，且另一部分形成于该第二平面。

6.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，另包含一第三辐射体，电性连接于该第一支臂及该第四支臂，从该第一支臂及该第四支臂的连接处朝该第一方向延伸，用来共振该射频信号的一第三信号分量。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，该第一辐射体的电流路径长度为该第一信号分量的四分之一波长，该第二辐射体的电流路径长度为该第二信号分量的半波长，且该第三辐射体的电流路径长度为该第三信号分量的四分之一波长，该第三信号分量的频率小于该第二信号分量的频率，且该第三信号分量的频率大于该第一信号分量的频率。

8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该第一槽孔沿该第二方向的宽度为1～4厘米，且该第二槽孔沿该第一方向的宽度为1～3厘米。

9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该第一槽孔沿该第一方向的长度大于该第二槽孔沿该第一方向的宽度。

10.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该第一槽孔沿该第一方向的长度大于该第二槽孔沿该第一方向的宽度的两倍。