TW201347301A - 寬頻天線 - Google Patents

Abstract

一種寬頻天線包括印刷電路板、饋電裝置以及設置於所述印刷電路板上的第一天線輻射體及第二天線輻射體。第一天線輻射體與第二天線輻射體形成一間隙，第一天線輻射體為具有寬頻作用的“n”形結構，包括第一中間段及分別與第一中間段相連的第一分段及第二分段，且第一分段與第二分段的長度不相等。該第一分段及第二天線輻射體靠近間隙的一端分別設有第一饋點及第二饋點，該饋電裝置與第一饋點及第二饋點電性連接，並藉由第一饋點及第二饋點對第一天線輻射體及第二天線輻射體饋電。

Description

寬頻天線

本發明涉及一種寬頻天線。

圖1為一種WiFi無線裝置的內建天線，所使用之工作頻率為5GHz頻段，該天線係以泛用之PIFA形式天線為基礎。其中，a1為無線輻射體之主結構，a2為接地結構，a3為饋入點（Feed），a4為接地點（shorting），a5為非金屬之固持件，而b1則為連接無線收發機單元與天線之間的RF同軸線。此天線之工作原理係透過a3及a4之間的高低電位差而在a1產生表面電流，當表面電流的分佈剛好為工作頻率的1/4λ時，即會產生天線輻射效應。現行無線產品所使用的內建天線大多採用相同的概念，結構中不外乎接地結構，而且增加接地結構將有利於增加天線頻寬。此天線透過接地結構與無線裝置之金屬結構接觸以達到增加接地的目的。此類型天線在足夠的接地面積（也即需要增加接地結構的面積）下才能發揮最佳效果。然而，增加接地結構的面積無疑會增大天線的尺寸，不利於天線的小型化。

有必要提供一種不需要接地結構並能達到寬頻效果的寬頻天線。

一種寬頻天線，其安裝於無線電子裝置內。寬頻天線包括印刷電路板、饋電裝置以及設置於所述印刷電路板的表面上的第一天線輻射體及第二天線輻射體。第一天線輻射體與第二天線輻射體形成一間隙，第一天線輻射體為具有寬頻作用的“n”形結構，包括第一中間段及分別與第一中間段相連的第一分段及第二分段，且第一分段與第二分段的長度不相等。該第一分段及第二天線輻射體靠近間隙的一端分別設有第一饋點及第二饋點，該饋電裝置與第一饋點及第二饋點電性連接，並藉由第一饋點及第二饋點對第一天線輻射體及第二天線輻射體饋電，該饋電裝置未與第二饋點電性連接的一端與無線電子裝置之金屬結構接觸以接地。

上述寬頻天線，藉由饋電裝置在第一天線輻射體及第二天線輻射體的表面產生兩種電流路徑，因不同的電流路徑長度進而達到寬頻效果。與習知技術相比較，本案僅藉由饋電裝置與無線電子裝置之金屬結構接觸以接地，不需要單獨在寬頻天線上設置接地結構並且不需要藉由增加接地結構的面積來達到寬頻效果，符合寬頻天線小型化的設計理念。

請參照圖2所示，其為第一較佳實施方式的寬頻天線1的平面結構圖，寬頻天線1包括印刷電路板2、第一天線輻射體3、第二天線輻射體4及饋電裝置5。第一天線輻射體3及第二天線輻射體4設置於印刷電路板2的表面，具體地，第一天線輻射體3及第二天線輻射體4係採用導電材料印刷於印刷電路板2的同一表面。在其他實施方式中，第一天線輻射體3與第二天線輻射體4位於印刷電路板2的不同表面。

第一天線輻射體3大致呈“n”形結構，包括第一中間段33及分別與第一中間段33相連的第一分段31及第二分段32。第一分段31與第二分段32的長度不相等。

第二天線輻射體4大致呈“n”形結構，包括第二中間段43及分別與第二中間段43相連的第三分段41及第四分段42。第三分段41與第四分段42的長度不相等。第三分段41與第一天線輻射體3的第一分段31位於印刷電路板2的同一側。第三分段41的長度小於第一分段31的長度。當然，可以理解的係，在其他實施方式中，第三分段41的長度也可以大於或等於第一分段31的長度。

第二中間段43與第一中間段33接近並間隔一間隙。其中第一天線輻射體3的“n”形結構具有寬頻作用，而微調第一分段31及第二分段32的長度可相應得到不同的工作頻率。第一天線輻射體3的第一分段31靠近間隙的一端設有第一饋點51，第二天線輻射體4的第三分段41靠近間隙的一端設有第二饋點52。可以理解的係，在其他實施例中，第二饋點52也可以設置於第二天線輻射體4的第二中間段43或者第四分段42上靠近間隙的一端。另外，第二天線輻射體4也可以呈方形結構等，在此情況下，第二饋點52係設置於第二天線輻射體4上靠近間隙的一端。

饋電裝置5藉由第一饋點51及第二饋點52分別對第一天線輻射體3及第二天線輻射體4饋電。在本實施例中，饋電裝置5為一同軸線纜，包括互相電性隔離的導電內部軸芯與外部編織網層(圖中均未標號)，其中內部軸芯與第一饋點51相連，外部編織網層與第二饋點52相連。誠然，印刷電路板2可根據需要而採用柔性印刷電路板或硬質印刷電路板。內部軸芯未與第一饋點51電性連接的一端與無線收發機單元（圖未示）電性連接，外部編織網層未與第二饋點52電性連接的一端與無線電子裝置之金屬結構（圖未示）電性接觸以接地。

在其他實施方式中，饋電裝置5為設置於印刷電路板2上的第一金屬彈片及第二金屬彈片，所述第一金屬彈片及第二金屬彈片分別與第一饋點51及第二饋點52電性連接，該第一金屬彈片未與第一饋點51電性連接的一端與無線收發機單元電性連接，該第二金屬彈片未與第二饋點52電性連接的一端與印刷電路板2上的接地點連接。

可以理解的係，饋電裝置5還可為第一導線及第二導線，所述第一導線及第二導線分別與第一饋點51及第二饋點52電性連接，該第一導線未與第一饋點51電性連接的一端與無線收發機單元電性連接，該第二導線未與第二饋點52電性連接的一端與印刷電路板2上的接地點連接或與無線電子裝置之金屬結構電性接觸。

上述寬頻天線1具有寬頻的作用，並適用於5.15GHz～5.85GHz頻段。下面藉由測試圖說明本實施例的寬頻天線1的性能在上述頻段上達到應用上的技術要求。圖3係圖2所示寬頻天線1的電壓駐波比(VSWR)測試圖，該寬頻天線1在5.15GHz、5.35GHz、5.42GHz、5.725GHz及5.85GHz的頻率下測得的電壓駐波比分別為1.3208、1.2339、1.1757、1.2962及1.0482，均達到VSWR小於2.0的設計規格要求。圖4係圖2所示寬頻天線1在5.15GHz、5.25GHz、5.35GHz、5.47GHz、5.60GHz、5.725GHz、5.785GHz、5.85GHz的頻率下測得的效率圖。

圖3至圖4的各種測量資料顯示，本發明寬頻天線1的技術指標已達到業界實用的要求。

請參照圖5，其為第二較佳實施方式的寬頻天線9的平面結構圖，該寬頻天線9與第一較佳實施方式的寬頻天線1的區別在於：饋電裝置5為一同軸線纜，包括互相電性隔離的導電內部軸芯與外部編織網層(圖中均未標號)，其中內部軸芯與第二饋點52相連，外部編織網層與第一饋點51相連。內部軸芯未與第二饋點52電性連接的一端與無線收發機單元（圖未示）電性連接，外部編織網層未與第一饋點51電性連接的一端與無線電子裝置之金屬結構（圖未示）電性接觸以接地。

圖6係圖5所示的寬頻天線9在該坐標系中的電壓駐波比測試圖，該寬頻天線9在5.15GHz、5.35GHz、5.42GHz、5.725GHz及5.85GHz的頻率下測得的電壓駐波比分別為1.1505、1.3188、1.4945、1.7053及1.6522，均達到VSWR小於2.0的設計規格要求。圖7係圖5所示寬頻天線9在5.15GHz、5.25GHz、5.35GHz、5.47GHz、5.60GHz、5.725GHz、5.785GHz、5.85GHz的頻率下測得的效率圖。

圖6至圖7的各種測量資料顯示，本發明寬頻天線9的技術指標已達到業界實用的要求。本發明寬頻天線1及9藉由第一天線輻射體3的“n”形結構及第一及第二分段31、32的長度不同以及第二天線輻射體4的“n”形結構及第三及第四分段41、42的長度不同可使天線具有寬頻的效果，可應用於5GHz頻段的IEEE802.11a標準的無線區域網電子裝置中以及各種標準的行動通訊電子裝置中。

上述寬頻天線1及9，藉由饋電裝置5在第一天線輻射體3及第二天線輻射體4的表面產生兩種電流路徑，因不同的電流路徑長度進而達到寬頻效果。與習知技術相比較，本案僅藉由饋電裝置5與無線電子裝置（圖未示）之金屬結構接觸以接地，不需要單獨在寬頻天線上設置接地結構並且不需要藉由增加接地結構的面積來達到寬頻效果，符合寬頻天線小型化的設計理念。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，在援依本案創作精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。

1、9．．．寬頻天線

2．．．印刷電路板

3．．．第一天線輻射體

33．．．第一中間段

31．．．第一分段

32．．．第二分段

4．．．第二天線輻射體

43．．．第二中間段

41．．．第三分段

42．．．第四分段

5．．．饋電裝置

51．．．第一饋點

52．．．第二饋點

圖1係習知技術中的天線之結構圖。

圖2係第一較佳實施方式的寬頻天線之平面結構圖。

圖3係圖2所示寬頻天線之電壓駐波比測試圖。

圖4係圖2所示寬頻天線之效率圖。

圖5係第二較佳實施方式的寬頻天線之平面結構圖。

圖6係圖5所示寬頻天線之電壓駐波比測試圖。

圖7係圖5所示寬頻天線之效率圖。

1．．．寬頻天線

2．．．印刷電路板

3．．．第一天線輻射體

33．．．第一中間段

31．．．第一分段

32．．．第二分段

4．．．第二天線輻射體

43．．．第二中間段

41．．．第三分段

42．．．第四分段

5．．．饋電裝置

51．．．第一饋點

52．．．第二饋點

Claims (10)

1. 一種寬頻天線，其安裝於無線電子裝置內；該寬頻天線包括印刷電路板、饋電裝置以及設置於所述印刷電路板的表面上的第一天線輻射體及第二天線輻射體，該第一天線輻射體與第二天線輻射體形成一間隙，其改良在於：第一天線輻射體為具有寬頻作用的“n”形結構，包括第一中間段及分別與第一中間段相連的第一分段及第二分段，且第一分段與第二分段的長度不相等，該第一分段及第二天線輻射體靠近間隙的一端分別設有第一饋點及第二饋點，該饋電裝置與第一饋點及第二饋點電性連接，並藉由第一饋點及第二饋點對第一天線輻射體及第二天線輻射體饋電，該饋電裝置未與第二饋點電性連接的一端與無線電子裝置之金屬結構接觸以接地。
2. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中，該第二天線輻射體為具有寬頻作用的“n”形結構，包括第二中間段及分別與第二中間段相連的第三分段及第四分段，且第三分段與第四分段的長度不相等，該第二中間段與第一中間段接近並間隔所述間隙；第二饋點設於第三分段靠近間隙的一端上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之寬頻天線，其中，該第三分段的長度小於第一分段的長度。
4. 如申請專利範圍第3項所述之寬頻天線，其中，該饋電裝置為一同軸線纜，包括電性間隔的內部軸芯與外部編織網層；該內部軸芯及外部編織網層分別與第一饋點及第二饋點電性連接，該內部軸芯未與第一饋點電性連接的一端與無線收發機單元電性連接，該外部編織網層未與第二饋點電性連接的一端與無線電子裝置之金屬結構電性接觸以接地。
5. 如申請專利範圍第3項所述之寬頻天線，其中，該饋電裝置為一同軸線纜，包括電性間隔的內部軸芯與外部編織網層；所述內部軸芯及外部編織網層分別與第二饋點及第一饋點電性連接，該內部軸芯未與第二饋點電性連接的一端與無線收發機單元電性連接，該外部編織網層未與第一饋點電性連接的一端與無線電子裝置之金屬結構電性接觸以接地。
6. 如申請專利範圍第3項所述之寬頻天線，其中，該饋電裝置為設置於印刷電路板上的第一金屬彈片及第二金屬彈片，該第一金屬彈片及第二金屬彈片分別與第一饋點及第二饋點電性連接，該第一金屬彈片未與第一饋點電性連接的一端與無線收發機單元電性連接，該第二金屬彈片未與第二饋點電性連接的一端與印刷電路板上的接地點連接。
7. 如申請專利範圍第3項所述之寬頻天線，其中，該饋電裝置為第一導線及第二導線，該第一導線及第二導線分別與第一饋點及第二饋點電性連接，該第一導線未與第一饋點電性連接的一端與無線收發機單元電性連接，該第二導線未與第二饋點電性連接的一端與印刷電路板上的接地點連接或與無線電子裝置之金屬結構電性接觸。
8. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中，該第一天線輻射體與第二天線輻射體位於印刷電路板的同一表面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中，該第一天線輻射體與第二天線輻射體位於印刷電路板的不同表面。
10. 如申請專利範圍第2項所述之寬頻天線，其中，該第三分段與第一分段位於印刷電路板的同一側。