TW201203700A - Antenna - Google Patents

Description

201203700 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關天線。 【先前技術】 建築物裡的各室内、地下街皆能夠使用手機和 出天Λ Γ設置有引人屋外之手機電波並以屋内的小輸 山人中繼之系統。 性之=屋内通話區域設計之緣故，要求天線具有無指向 怕㈤囚此’设今為止，用於該系統之前述小輪出天 、.來係使用偶極天線和單極天線（參照專利文献丨）。 丨:專利文獻丨] 曰本公開特許公報特開2007-215133號公報 【發明内容】 -發明欲解決之技術問題^ 為獲取無指向性之特性，f知技射之天線不得 „狀:於將天線設置於天花板之情形天線會“ ί匕板火出，美觀性不佳。此乃缺點所在。 為解決此問題，有人提出了平面狀無指向性之環路天 =具備複數線狀環_苜蓿葉⑺崎leaf)形天線即為 由_1#葉形天線係以線狀 此該首猜葉形天線只能應對一個頻帶，能夠見Ξ vswr值之頻帶便被限定於窄帶域。其結果，習I苜辖葉 天線，係難以用一個天線應對手機頻分雙工； Jiequency Division Dupjex；)之全部複數頻率。 θ vswr ϋ/之目的在於：提供—種於寬鮮顯示優 义 電錄波比）特性且發揮在絲圍内能夠均勾 4/20 201203700 地放射電波之良好指向性的天線。 . -解決技術問題之技術手段_ 本發明所關係之天線，係3個以上由導電性材 的薄片面狀天線元件繞一點旋轉對稱，且該三個以二^成 面狀天線元件以微小間隙部相互接近配設。前述薄’專片 天線7L件於離前述一點最遠之處具備最外角部，並且面狀 自前述一點朝向前述最外角部的徑向縫隙。該徑=具有 内端與前述微小間隙部之内端相接。 Q、、隙之 使前述一點為前述3個以上天線元件共同的 點’並且將第二饋電點配設在前述徑向縫隙 讀電 微小間隙部之内端相接的内角部。 心騎迷 笛」1結構上’當以沿前述天線元件之外周緣部連抵' 貝電點與前述第二鑛電點而形成的假想路別塊 :二⑽述天線元件之内周緣部連接前述第：铲，m 第—饋電點而形成的假想路徑 C點與 夠二不無指向性之特性，便能 中繼天線以i 波化），因此而能夠將複數 即天線。其結果，以較少之設置數量， 為^=ί良好地、均勾地於寬範圍放射電波。再者，因 ^不觀m天線， 實用 【實施方式】 5/20 201203700 以下參照附圖詳細說明货施方式。 ^ 對丨固1、圆2以及圖3中，天線Λ之第一货施方4、 第一If施方式以及笫三實施方式所共有的結構做說明，則 係使3個以上由導電性材料製成的薄片面狀天線元件丨繞 一點C旋轉對稱’且以微小間隙部3使薄片面狀天線元件 1相互接近配設。前述薄片面狀天線元件丨於離前述一點c 最遠之處具備最外角部丨〇，並且具有自前述一點C朝向前 述最外角部丨0的徑向縫隙2。再者，該徑向縫隙2之内端 接#刖述微小間陳部3之内端。 天線A ’係以一點c作3個以上天線元件丨之共用第 一饋電點E卜將第二饋電點E2配設在徑向縫隙2之内端 與微小間隙部3之内端與相接的内角部]2。省略圖示之導 線連接在天線A上，以便自第一饋電點F1至第二饋電點 通觉。 ....... 3個以上薄片面狀天線元件丨由丨枚金屬薄板構成為佳 。具體而言’天線元件！能夠使用Cu、A|、Ag、Au等金 屬薄板（金屬、;I) ’能夠將天線元件丨張貼固定在玻璃、樹 脂薄片以及樹脂薄膜、電子基板等上而使用。 能夠使金屬膜、透明導電膜以及導電塗料膜直接形成 在玻璃與電子基板等上而使用；還能夠使金屬膜、透明導 電膜以及導電塗料膜先形成在樹脂薄片、樹脂薄膜等上， 再進一步張貼在玻璃與電子基板而使用。 金屬膜’能夠使用Au、Ag、Cu、Al、Pd、Pt以及八 有此些金屬之合金；透明導電膜能夠使用1T〇、氧化鋅^ 氧化錫等金屬氧化物。能夠採用真空蒸鍍法、濺鍍法、 鍍法以及電沉積法等製造該金屬膜與透明導電膜。 6/20 201203700 導電塗料膜，能夠使用金廣膏、碳膏，能夠 印刷、滾塗、轉印等製造該導電塗料膜。 、’’]板 將天線A張貼於窗玻璃等玻璃表面上使用之日士 者係使可見光之透射率為7〇%以上。於追求 ^理想 的用途上’較佳者係天線A由金層網狀物、極薄生 ㈣的）金屬笛、或者透明導電膜、金屬半透明心· 5 金屬半透明膜，能夠使用Ag-Oi、Ag-Pd、N卜Au狀。。 ”此外，張貼或者張貼固定，包括用黏著劑或二 等將天線A _在麵面之外絲，或者將天# A烤二二 ，面之外表面上而疊層。除此以外，亦包括將天線， 在玻璃層間之情形。 火 各個天線元件i構成為：若以沿 部13連接第一饍Φισι …卞1之外周緣 逆按弟知f點Ε,與第二饋電點Ε2而形成 成為與所需頻 約2倍。此外，外 —^長％之大 的1.8倍〜2.2倍^周長尺寸丨8錢為電氣波長AeL 為更佳。另—方面更詳細而言’設定為倍〜2.1倍 第-饋電點El愈第^以沿天線元件1之内周緣部14連接 路19,則内周魏二^點仏而形成的假想路徑為内周環 頻帶之上_率^ Γ周路關長尺寸^成為與所需 此外，内周路經周長/應的電氣波長AeH之大約】·5倍。 倍〜L7倍為佳更長尺寸Ll9設定為電氣波長入册的^ 。由此便能夠獲t而言’設定為M倍〜Μ倍為更佳 此處，於天魏種電波頻帶的VSW特性。 輪郭中除徑向縫隙2 ^ 部13係指天線7"件1之 、之乾圍；内周緣部14係指天線元件i 7/20 201203700 之輪郭巾徑向縫隙2之範圍。 良短^ = λ e ( _ )係頻率丨7 ( GHZ)之f流在具有波 rcningcoemciem 動之狀態下的波長，用下式表示。 入 e= ( 300/jr) φ κ #定IT::丨9之内周路徑周長尺寸丨，，係可藉由適當 。又^㈣縫隙2之内端到外端的長度尺寸^加以調整。 成微/丨8之外財徑周長尺寸L|x，係可籍由將形 部;u 、部3之外端部的薄片面狀天線元件I的鄰近角 二加以：加工輸狀’並適當糊弧的曲率半徑 〇5n:9’〇在最外角部Ι〇.與徑向縫隙2外端之間形成有 料Γ 的殘留部。最外角部10可以具有適當的曲 仏例如形成為曲率半徑為θ·5ιτπτι即可。 理想者，係徑向縫隙2之寬度尺寸％設定為^ 〇咖〜 5.0-，微小間隙部3之間隙尺寸％設定為〇 5卿 要是徑峨2之外端形成為錐形之情形，但只 〃、一 k田的曲率半徑即可，徑向縫隙2之外端亦可 的。輕向縫隙2之内端形成為錐形，減少到與微小間隙部1 =端相同之寬度幅度並與微小間隙部3之内端相接。使 佐》鏠隙2與微小卿:部3相接之處為f 了圓弧狀内角部】2。 而形成 接著，對各實施方式加以說明。圖】所示第一實施 式之天線A係具備4個正方形薄片面狀天線元件】，:= =體成形為正方形狀。配設在天線A之四個角的最外角1 〇形成為直角且為尖銳狀。天線A係藉由具有第一饋電點 8/20 201203700 E1 (—點c)的中央連結部將4 結為一體而形成。 個薄片面狀天線元件 1連 片面12解第二實财式之天線A係具備3個四角形薄 線元件卜天線A整體成形為正三角形。配設I 之各頂點處的最外角部1G，角度為6Q。且為尖銳狀 A係藉由具有第—饋電點E1 (―點c)的中央連沾 部们個㈣餘天線元件1連結為—體而形成。° 圖3卿第三實财式之天線A係具備3個正六角带 涛片面狀天線元件卜天線A整體形成為三又狀。3個薄片/ 面狀天線元件1各自之最外角部1G為角度12G。且係尖銳狀 ’猎由具有第_饋電點E1 (―點c)的中央連結部連 一體0 …、 對前述天線之使用方法（作用）加以說明。 如圖4所不，天線A係連接於用以將手機電波引入室 内的屋内中繼用天線3〇，對電波加以中繼以便使屋外電波 到達，築物裡的室内3]、地下街32等封閉室内空間。天線 A不大出地設置在建築物裡的室内3]、地下街％的室内空 間的天花板上。 工 天線A，係於手機之双向無線通信中，應對例如頻分 雙工（FDD)之接收電波（頻率：194GHz〜196GHz)與 發送電波（頻率：2.13GHz〜2.15GHz)雙方。 如圖5所示，所設計之天線係以規定之等間隔將複數 天線A…配設在建築物裡的室内等室内空間的天花板上 ，使各個天線A應對之服務區域S相互重合，儘可能地減 少通訊電波無法到達室内空間之地域。天線A具有均句地 放射、吸收電波的無指向性之特性，產生在俯視圖中為圓 9/20 201203700 形狀的服務區域s 〇亦如. ==頻—此能夠二減少 接著，圖6所示曲的岡#

所獲，係顯示在圖1所示第一實施方式 )，二表示=::了=陶’橫軸表示頻率(GHZ ’該天線之材質為α,，以該T為實施例 w l 7 為1ϋ()_，徑向縫隙2之宽度尺寸 小間隙部3之間隙尺寸W3賴晒，徑 f ’仙、2之長度尺寸，鄰近角部n之曲率半徑 尺丨丨為7,5mm。 圖8所示比較例之天線丨〇〇，係對習知貧猜葉形天線天 線加以改良而形成的平板狀（竭狀）天線。 1〇()具備4個線狀環路元件⑻。4個線狀環以件10^ 點紅轉對稱，且以微小間隙部相互接近配設。此外，言凡 外從尺寸L£|為，丨OOmm。 又 圓9所示曲線圖係自比較例之天線1〇〇所獲，係 線1〇0形成在^厚之環氧樹脂玻璃（波長短縮率^ 62%)上之際的實測資料，橫軸表示鮮（GHz)， 不VSWR值（電壓駐波比）。該天線1〇〇之材質為Q ' 度尺寸設定為35#m。 予 由圖6可知’實施例之天線的表示VSWR值在上 下的頻帶充分寬。在接收電波解a94GHz)附近具有 -最深部p,，在發送電波頻率⑴5GHz)附近具有第 10/20 201203700 深部P2。即，表示實施例之天線的VSWR特性的曲線，描 繪出存在第一最深部與第二最深部ϊ>2的双峰執跡，可以 s兒在對應於頻分雙工（FDD)之兩種電波頻率的寬帶域得 到了有效的VSWR。 另一方面，由圖9可知：比較例之天線的表示 值在2.0以下的頻帶非常窄，該天線所具有的是無法與接收 電波頻率（1.94GHz)、發送電波頻率（2.15GHz)二者相對 應的單峰（VSWR值的最小峰值僅有一個）VSWR特性。 接著’圖7所示曲線圖係圖示對實施例之天線指向性 的評價結果。由圖7可知，實施例之天線具有無指向性之

特I1 生即已確§忍出.實施例之天線在與頻分雙工（fdD )相對應的接收電波頻率（〗.94GHz)與發送電波頻率（ 2.15GHz)雙方之頻帶均勻地放射電波，無指向特性沒有受 損。 圖10與圖11所示曲線圖，係以測量曲線〜（ix )顯示使以下各試製品形成在1.6mm厚的環氧樹脂玻璃（ 波長短縮率62%)上所獲得之VSWR特性。橫軸表示 頻率（GHz) ’縱軸表示VSWR值（電壓駐波比）。前述各 試製品之情形如下：試製品（丨）係為由結構與前述實施例 相同之天線；試製品（ii)〜（vii)係複數種將最外角部 10 ' 10間之長度尺寸L〇、鄰近角部11之曲率半徑R11以 及徑向縫隙2之長度尺寸L 2三者中至少一個設定得與實施 例之天線不同時所獲天線；試製品（viii)〜（ix)係對實 把例之天線的四個角的最外角部1〇倒圓後所形成的天線。 各天線之條件如下表1與表2所示。 而且’於各天線’外周路徑周長尺寸L18與對應於下限 11/20 201203700 頻毕卜l之艰氣波長又釓之倍率、内周路徑周長尺寸丨… 與對應於上限頰率p·卜丨之奄氣波長丨丨之倍率示於表3。 【表I】 M外州部丨〇、 丨()丨丨11之tail：尺、r L〇 (uitn) 郯近州部丨1的 |11|率半神κ , 1 (mm) 视向SM! 2 的.14；议尺+、1' L 2 (rnm) 外Ml路视ΐκ 之外Ml路W 煳14尺 \|·ΐ.ικ (mm) rtMJIi'KW.lii (mm) (i > 100 7. 5 65 194 130 (ii) 90 10 58 171 116 (iii) 90 0.0 58 180 1 16 试则品（iv) 90 4. 5 58 176 116 品（V) 90 6. δ 58 175 116 ;,.vnM, (vi> 100 7. 5 59 194 118 ύΛΊΐ'Ιι'π', (vii) 100 7. 5 47 194 94 (Vbi) 100 7.5 65 191 1.30 (ix) ※厂).Oin m fi1im 100 7. 5 65 186 130 【表2】 下附fi中 (GHz) 1·.限 M中 f，· (GHz) 波1¾¾紬中κ (%) 叫丨、_服姒中.M丨削胍 的坩铋波U 3 c t (mm) 沢上丨|_丨半1_丨則應 的坩奴波技^ c·,, (mm) (i ) 1 1.938 2. 189 62 95.98 84. 94 (ii) 2.204 2. 410 62 84. 38 77. 19 (iii) 1.997 2. 44〇1 62 93. 12 76.26 (iv) 2.056 2. 440 62 90. 45 76. 26 1 ( v ) 2. 115 2. 440 62 87.92 76.26 試®！ i (vi) 1.938 2.395 62 95.98 77.69 i (vii) 1.923 2. 867 62 96. 72 64.85 浓2. On i (vm) imi卿 1.938 2. 189 62 95. 98 84. 94 試®!,V, (fat) 浓6, 0mm 财ini 1.938 2. 189 62 95.98 84.94 12/20 201203700 【表3】

於圖〗0與圖n ,, 之結構構成的天線5、^)係從由與實施例相同 測量曲線⑷〜r () “之^職特性。以下， )獲得之WWR特^?係從相對應的試製品 外角部ι〇 ' ω間之^ 曲線（]Ί)係顯示從最 天線獲得的x^R特二尺=〇分別被設定為不同條件之 間之長度尺寸L〇設定m。·糟由將最外角部10、10 體向高頻率-側“。f ^，顯7" VS魏特性之曲線便整 率半線㈤〜測量曲線⑺係從鄰近角部！】之曲 ，設條件之天線獲得的 ，則㈣部11之曲率半徑〜設定得較大 高頻帶—側:動W寺性之曲線低頻帶一側的匹配頻率向 接著，於圖U，測量曲線⑴、測量曲線㈤以及測 13/20 201203700 t曲線（Vii)係顯示從徑向縫 不同條件之天線獲得的vswia/M九寸h被設定為 隙2之長度尺寸L2設定得較大，、/知_；籍由將徑向縫 曲線高頻帶-側之匹配頻率向低頻率二特性的 =曲線係顯示來自與實施例相 f玄天線之四個角的最外角部】G倒圆2咖後所獲 二：WWR特性。測量曲線(ίχ)係顯示 天線的四個角的最外角部丨(） VSWR特性。已知1四例,A U 5咖_後得之天線的 、’個U的最外角部丨〇倒圓幾乎不 會姶天線之VSWR特性造成影響。 」上,:對表丨〜表3與測量曲線⑴〜測量曲線（丨X τπ天、之VSWR特性加以驗證，則確認出：藉由请者 設疋相鄰兩最外㈣10、|〇間之長度尺寸L。、鄰近角 If曲率半徑R|1以及徑向縫隙2之長度尺寸L2，則能夠 :付，應於所需頻帶之天線。換言之，對應於手機的頻分 =1伽）之接收電波（頻率：丨t)4GHz〜丨96(〕Ηζ)與 波（頻手.2.]3GHZ〜2.15G丨丨ζ)雙方的頻帶之設定 ’係藉由使外周環路丨8之外周路徑周長尺寸Ll8為對應於 接收電波頻率的電氣波長的大約2倍，且使内周環路19之 内周路徑周長尺寸Lh)為對應於發送電波頻率的電氣波長 的大約丨.5倍而實現。 ,如上所述，於本實施方式，使3個以上由導電性材料 製成之薄片面狀天線元件1繞一點C旋轉對稱，並以微小 間隙。p 3將薄片面狀天線元件】相互接近配設配設；薄片 面狀天線元件1在離一點C最遠之處具備最外角部1〇，並 且具有從一點C朝向最外角部10的徑向縫隙2 ;徑向縫隙 14/20 201203700 2之内端接著微小間隙部3之内端。因此，不會破壞無指向 性之特性，便能夠應對頻帶互異之複數電波（寬帶化），因 此而能夠將複數中繼天線統合為一個天線。其結果，以較 少之設置數量，即能夠效率良好地、均勻地於寬範圍放射 電波或者接收電波。再者，因為天線為平面狀，所以天線 不會自天花板等突出，從而能夠不顯眼地設置天線，天線 的實用性提高。 由於以一點C作3個以上天線元件1之共用第一饋電 點Ef，將第二饋電點E2配設在徑向缝隙2之内端與微小間 隙部3之内端與相接的内角部】2，因此，能夠使整體小型 化，且不損害無指向性，即能夠獲得寬帶化性能高的天線 〇 於結構上使得：當以沿天線元件1之外周緣部13連接 第一饋電點E,與第二饋電點E2而形成的假想路徑為外周環 路18，以沿天線元件1之内周緣部14連接第一饋電點Ej 與第二饋電點E2而形成的假想路徑為内周環路19時，外周 環路18之外周路徑周長尺寸Li8成為與所需頻帶之下限頻 率相對應的電氣波長又eL之大約2倍。此外，外周路徑 周長尺寸Lis設定為電氣波長AeL的1.8倍〜2.2倍，内周 環路19之内周路徑周長尺寸Ll9成為與所需頻帶之上限頻 率FH相對應的電氣波長；leH的1.3倍〜】.7倍。因此，而 能夠用一個天線適當地應對包含兩種以上不同頻率的所希 望的頻帶。 [產業上之利用可能性] 本發明對天線有用。 【圖式簡單說明】 15/20 201203700 ㈤丨（a)、_ 1 (b)以及圆1 (e)係顯示第一實施方 式之構成的_，其中，@丨（〇是俯_，_1(卜）係最 外肖部附近的放大圖丨（〇是要部說明圖。 圆2 (a)與圖2 (b)係顯示第二實施方式之構成的圖 I，圖2 (a)是俯視圖，圖2 係最外角部附近的 放大圆。 皮W 2 (a)與圆2 ( b)係顯示第三實施方式之構成的圖 Λ卜圆2 (a)是俯視圖’圖2 (丨係最外角部附近的 放大阅。 圖4係顯示天線之設置例的簡略圖。 ^ 5係顯示天線之設置例的簡略俯視圖。 圆6係顯示天線之VSWR特性的曲線圖。 闽7係顯示天線之指向性與利得特性的曲線圖。 圖8係顯示比較例之天線的俯視圖。 ，9係顯示比較例之天線的v $ w r特性的曲線圖。 钟r固丨〇 (τ'顯示基於各天線之實測資料的V S W R特性的曲 咏圖。 象圖圖丨丨係顯示基於各天線之實測資料的VSWR^性的曲 【主要元件符號說明】 1 薄片面狀天線元件 ^ 徑向縫隙 3 微小間隙部 最外角部 ^1 鄰近角部 12 内角部 16/20 201203700 13 外周緣部 14 内周緣部 18 外周環路 19 内周環路 C 一點 E, 第一饋電點 e2 第二饋電點 L〇 長度尺寸 ^18 外周路徑周長尺寸 Fl 下限頻率 AeL 電氣波長 l19 内周路徑周長尺寸 Fh 上限頻率 AeH 電氣波長 17/20

Claims (1)

1. 2〇12〇37〇〇 七 申請專利範圍： •—種天線，其特徵在於： 該天線係3個以上由導電 線元件⑴啤—们卜表成面狀天 Γ 旋轉對稱，且該3個以上 近配設， ；以彳政小間隙部⑴相互接 前述薄片而狀天線元件（丨 边之處具備最外角部（1〇)=呵述二⑹最 (Q ) Ajn / ... y 並且具有k刖述一點 读徑向縫隙（2 )之内跸盥a、., /w ^ ； 内端相接。 "。、刚相小間隙部（3)之 如申請專利範圍第丨項之 〇為前述3個以上天使前述-點（ 輪丨），並且將第二㈣的第一饋電 縫阳、r 〇、, 电站（^ )配設在前述枰向 ’糾（”之内端接著前述微小 二'勺 的内角部（丨2)。 ίΉ'υ (3)之内端 如申請專利範圍第2項之 為：若以其中前述天線構成 連接==件⑴之外周緣部（13) )而形成的假想路徑為外周環路（】8)，' j 2 電點(US周:？14)連接前述第^ 路】9，則前述外周 :長尺寸(…為與所需頻帶 才目對應的電氣波長UeL)之18倍 艮頻率h 周環路⑴）之内周_周長尺寸α。/述内 丁1Ll9)成為與所 ϊδ/20 201203700 需頻帶之上限頻率〜相對應的電氣波】-3倍〜1.7倍。3請專利範圍第i至3項中任—項之天線，其中天線元件⑴係由金屬薄板、金屬 码迄明導電膜或者導電塗料膜構成。 如申請專利範圍第！至4項中任:述薄片面狀天線元件⑴係張貼=玻：中 樹脂薄片、樹脂薄膜或者電子基板上。疋在玻璃 如申請專利範圍第]至5項中任 前诚堃⑴<天線’其中 面狀天線元件⑴係由網 如申請專利範圍第{至6項中任霉成 :巧面狀天線元件⑴係透明或：半透明、。中 在：=利範圍第】至7項中任一項之天線，其中 端:;开:：:卜角部〇〇)與前述徑向縫隙（2)之外 而間形成有0.5mm〜2.0_之殘留部。 卜 利範圍第】至8項中任一項之心寬度尺寸為前述微小間至9項中任一項之天線，其中 。之間隙尺寸為G.5_〜2 〇mm U.=申請專利範圍第！至1〇 中前述經向縫隙⑺之外員之天線，其12· 中前述徑向縫隙（2) > & Λ 員之天線，其 小間隙部〇/之内二Γ 係減少到與前述微 小間隙部寬度幅度並與前述微 4. 5. 6. 8. 9 19/20 201203700 丨3.如申請專利範圍第丨至丨2項中任一項之天線，其 中前述徑向縫隙（2 )與前述微小間隙部（3 )相接 之處呈彎曲狀。 丨4.如中請專利範圍第1至13項中任一項之天線，其 中該天線之前述薄片面狀天線元件（丨）形成為正 方形，該天線具備4個該正方形薄片面狀天線元件 (丨），該4個薄片面狀天線元件（1 )配設於該天 線之四個角上，該天線整體形成為正方形。 15.如申請專利範圍第丨至丨3項屮任一項之天線，其 中該天線之前述薄片面狀天線元件（丨）形成為四 角形，該天線具備3個該四角形薄片面狀天線元件 (丨），該天線整體由該3個薄片面狀天線元件（丨 )形成為正三角形。 1 6 ·如申請專利範圍第丨至丨3項中任一項之天線，其 中該天線之前述薄片面狀天線元件（1 )形成為正 六角形，該天線具備3個該正六角形薄片面狀天線 元件（丨），該天線整體由該3個薄片面狀天線元件 (丨）形成為三叉形狀。 20/20