CN2483918Y - 微带偶极天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种平面式天线装置,包括一层基板及上下两层金属层印刷其上,上层金属包括信号馈入微带线之导体带与其延长四分之一波长的导体带辐射部分;下层金属包括微带线的接地面与其延伸的两段四分之一波长导体带辐射部分,信号源由微带线馈入,本实用新型的微带偶极天线,易于制造、成本低廉,可广泛适用于一般手机、无线网路或其他无线通讯设备的应用;以阵列形式设计,可达成高天线增益、分集系统以及相列天线系统等应用。
Description
本实用新型系有关平面式天线装置，采用微带线(microstirpline)馈入的印刷电路板半波长偶极天线(planar sleeve dipole antenna)。
习知的同轴偶极天线(sleeve dipole antenna)，如图1，以同轴电缆(coaxial cable)11为主体，中心轴13比周围接地导体14凸出约四分之一波长的长度，周围接地导体14部份则向外往后延伸约四分之一波长的长度如同回摺的袖口，以此两部份合成一个半波长的偶极(dipole)振荡机制，达成辐射能量的目的。
一种习知的印刷式偶极天线(Yu-De Lin et al，1998，“Analysis anddesign of broadside-coupled-striplines fed bow-tie antennas，”IEEETrans.Antennas Propagat，vol.46，no.3，pp.459-460.)，如图2，由微带线的导体带(conductive strip)22与其接地导体24的延伸反方向分开，形成二分之一波长的振荡偶极。天线本身与馈入微带线形成T字形。
另一种习知的印刷式偶极天线(United States Patent NO.5598174)，如图3，系将图2馈入微带线摺向天线的接地导体34四分之一延伸部份，达成类似图1的同轴偶极天线效果。此结构并不如同轴偶极天线般的左右对称中心轴，较不易对于一般的微带线或同轴电缆线馈入方式作阻抗匹配；且其辐射场型的水平全向性(H-plane omni-direction)较完全对称的同轴偶极天线为差。
针对上述习知装置的缺点，本实用新型乃提出一种微带偶极平面天线，解决习知技术中所遭遇的问题并提供其他优点。
本实用新型的目的之一为提供一种微带偶极天线，使能以印刷电路板形式制造，为成本低廉，适合大量生产的平面天线。
本实用新型的另一目的为提供一种微带偶极天线，将习知技术同轴偶极天线平面化，大幅减少所需的体积。
本实用新型的再一目的为提供一种微带偶极天线，可减少习知技术平面T型偶极天线所需空置的面积。
本实用新型的又一目的为提供一种微带偶极天线，具有结构上的左右对称，使易于与一般的微带线或同轴电缆馈入方式作阻抗匹配与连接。
本实用新型的又一目的为提供一种微带偶极天线，具有结构上的左右对称，使其辐射能适合水平全向性天线场型的应用。
本实用新型为一种平面印刷式偶极天线装置，包括一层基板及上下两层金属层印刷其上。上层金属包括信号馈入微带线(microstirp line)之导体带与其延长四分之一波长的导体带辐射部份；下层金属包括微带线的接地面与其延伸的两段四分之一波长导体带辐射部份。信号源由微带线馈入，籍由上层延伸的四分之一波长导体带与下层由接地导体所延伸的两段四分之一波长导体带共同形成一组半波长振荡结构的偶极(dipole)，达成天线辐射的目的。
本实用新型所采用的技术方案为：这种微带偶极天线，它包括：
—基板，该基板由至少一种绝缘体介质构成；
—微带线，信号由微带线端缘进入，导体带附于基板上层，接地导体附于基板下层；
—四分之一波长导体带，附于基板上层，一端连接于微带线导体带的另一端；
—两段四分之一波长导体带，附于基板下层，分别有一端连接于微带线接地导体的另一端。
所述的四分之一波长导体带的形状除长条型外，在维持四分之一波长原则下，可为其他形状，例如蜿蜓状、梯形、三角形、扇形、圆形、锯齿状、弧形等；所述的两段四分之一波长导体带分别有一端连接于馈入微带线接地导体的另一端，其馀部份以回摺方式分布于馈入微带线接地导体的两侧，除连接接地导体的部份外与下层接地导体保持缝隙间隔；其中馈入微带线接地导体与上层导体带重叠并比其稍宽或与其等宽使微带线能以传输摸式传递能量；所述的两段四分之一波长导体带的形状除长条型外，在维持四分之一波长原则下，可为其他形状，例如蜿蜓状、梯形、三角形、扇形、圆形、锯齿状、弧形等。
本实用新型的有益效果是：1.本实用新型提出将图1习知技术同轴偶极电缆平面化的方法，大幅减少天线所需的体积，适合整合于一般电路，或配合产品机构的设计。
2.虽同为平面式偶极天线，本实用新型较图2习知技术T型偶极天线所需面积为少，减少电路成本，提高产品外观设计弹性。
3.本实用新型与图3习知技术虽同为微带形式的平面偶极天线，然而本实用新型提出下层接地辐射导体带对称分叉，使接地电流能以左右对称方式分流，配合上层延伸导体带所产生的半波长振荡得以形成较对称的辐射场型，有利于水平全向性场型需求；并且使信号馈入端易于与左右对称的传输结构如微带线、同轴电缆、共平面波导(coplanar waveguide)等连结与阻抗匹配。
总之：本实用新型采用平面式天线，端缘馈入方式大量减少传统平面T型偶极天线由中央馈入所需空置的面积；对称的结构有利于传统微带线或同轴电缆等电路输入阻抗的匹配，易于与后级电路连接；对称的结构亦使其辐射场型保持对称，有利水平全向性(H-plane omni-direction)的设计需求；且此一结构不限基材，于各频率可适合大量生产。
由此可见，本实用新型的微带偶极天线，易于制造、成本低廉，可广泛适用于一般手机、无线网路或其他无线通讯设备的应用；倘以阵列形式设计，亦可达成高天线增益、分集(diversity)系统以及相列(Phased array)天线系统等应用。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1系上述习知的同轴偶极天线示意图；
图2系上述习知的印刷式偶极天线示意图；
图3系上述习知的另一印刷式偶极天线示意图；
图4系本实用新型微带偶极天线的第一实施例示意图；
图5系本实用新型微带偶极天线的第二实施例示意图；
图6系本实用新型第一实施例H-plane水平辐射场型图。
元件符号的说明：
11.同轴电缆；
12.天线信号馈入端
13.同轴电缆中心轴
14.同轴电缆接地导体
15.同轴电缆接地导体延伸反摺部份
16.同轴电缆介质
21.天线信号馈入端
22.微带线的上层导体带
23.上层导体带延伸
24.微带线的下层接地导体
25.下层接地导体的延伸导体带
26.基板
31.天线信号馈入端
32.微带线的上层导体带
33.上层导体带延伸
34.微带线的下层接地导体
35.下层接地的延伸导体带
36.基板
本实用新型的微带偶极天线其结构参见图4及图5，包括一层基板及上下两层金属层印刷其上。上层金属包括信号馈入微带线的导体带与其延长的辐射导体带；下层金属包括微带线的接地导体与其延伸的两段辐射导体带。信号源由微带线馈入，藉由上层延伸的四分之一波长导体带与下层由接地面所延伸的两段四分之一波长导体带共同形成一组半波长振荡结构的偶极，达成天线辐射的目的。
实施例1：
参见图4，本实用新型中的微带偶极天线由一层基板47与附于其上下的两层导体层电路所构成。该基板47不限定为特种介质。信号由微带线端缘41馈入，经由上层导体带42与下层接地导体44的微带线传输。导体带42另一端连接约四分之一波长的延伸导体带43。下层接地44另一端则分叉成两段分别连接约四分之一波长的延伸导体带45、46。下层接地导体44与上层导体带42重叠并比其稍宽或与其等宽使微带线能以传输模式(guided mode)传递能量。延伸导体带45、46以回摺方式分布于馈入微带线接地导体44的两侧，除连接下层接地导体44的部份外与下层接地导体44保持缝隙间隔。接地延伸导体带45、46上的电流分布将与馈入微带线接地导体44的电流分布相位相反；而与延伸导体带43的电流分布形成一组半波长的振荡机制，因而可达成辐射的目的。
本实施例的典型设计频率为ISM频段2.4-2.5GHz，基板47采FR-4，0.8mm基板，上层延伸金属部份43长20mm，下层接地延伸部份45、46长22mm，总宽6mm。测量所得的天线水平辐射场型(H-plane)参见图6，增益约达0dBi。
实施例2：参见图5，本实用新型中的微带偶极天线由一层基板57与附于其上下的两层导体电路所构成。该基板57不限定为特种介质。微带线上层导体带52、微带线下层接地导体54、延伸导体带53、下层接地导体54、下层延伸导体带55、56等的功能与作用分别与第一实施例的微带线上层导体带42、微带线下层接地导体44、延伸导体带43、下层接地导体44、下层延伸导体带45、46等相同。延伸导体带53在此做蜿蜓状(meander)，有增加水平极化分量及减少天线面积的作用。延伸导体带43、53可于保持约四分之一波长原则下修改成其他形状。
Claims (5)
1.一种微带偶极天线，其特征在于：它包括
—基板(47)，该基板(47)由至少一种绝缘体介质构成；
—微带线，信号由微带线端缘(41)馈入，导体带(42)附于基板上层，接地导体(44)附于基板下层；
—四分之一波长导体带(43)，附于基板上层，一端连接于微带线导体带(42)的另一端；
—两段四分之一波长导体带(45)、(46)，附于基板下层，分别有一端连接于微带线接地导体(44)的另一端。
2.根据权利要求1所述的的微带偶极天线，其特征在于：所述的四分之一波长导体带(43)的形状除长条型外，在维持四分之一波长原则下，可为其他形状，例如蜿蜓状、梯形、三角形、扇形、圆形、锯齿状、弧形等。
3.根据权利要求1所述的微带偶极天线，其特征在于：所述的两段四分之一波长导体带(45)、(46)分别有一端连接于馈入微带线接地导体(44)的另一端，其馀部份以回摺方式分布于馈入微带线接地导体(44)的两侧，除连接接地导体(44)的部份外与下层接地导体(44)保持缝隙间隔。
4.根据权利要求1所述的微带偶极天线，其特征在于：其中馈入微带线接地导体(44)与上层导体带(42)重叠并比其稍宽或与其等宽使微带线能以传输摸式传递能量。
5.根据权利要求1所述的微带偶极天线，其特征在于：所述的两段四分之一波长导体带(45)、(46)的形状除长条型外，在维持四分之一波长原则下，可为其他形状，例如蜿蜓状、梯形、三角形、扇形、圆形、锯齿状、弧形等。
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|---|---|---|---|---|
| US6864854B2 (en) | 2002-07-18 | 2005-03-08 | Hon Hai Precision Ind. Co., Ltd | Multi-band antenna |
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2001
- 2001-05-30 CN CN01224549U patent/CN2483918Y/zh not_active Expired - Fee Related
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