TW201622250A - 雙頻雙極化天線及其陣列 - Google Patents

Abstract

一種雙頻雙極化天線，包含一概呈平板狀的接地基底、一與該接地基底彼此實質成相間隔地平行的第一輻射片、一與該第一輻射片彼此實質成相間隔地平行並令該第一輻射片位於該接地基底和該第二輻射片之間的第二輻射片、一供一第一訊號饋入的第一傳輸元件，及一供一第二訊號饋入的第二傳輸元件，該第一傳輸元件和該第二傳輸元件分別藉由非電性連接的方式將該第一訊號和該第二訊號耦合饋入該第一輻射片和該第二輻射片，而具有二種不同中心頻率的頻帶和二種不同極化方向。

Description

雙頻雙極化天線及其陣列

本發明是有關於一種天線，特別是指一種具有二種不同中心頻率的頻帶和二種不同極化方向的雙頻雙極化天線及其陣列。

隨著無線通訊技術的演變，通訊產品更加地講求實用性，以早期的天線設計為例，大多設計為單一頻率的應用，所以早期的天線在能使用的頻段之應用範圍易受到侷限，因此，為求能有多樣化地應用，天線的使用頻率之設計逐漸由單頻、雙頻，漸漸地演變為三頻、多頻，甚至為寬頻。

再者，一般的平面天線之結構雖然具有尺寸小、易與電子產品結合組裝之優點，但電性連接饋入平面天線的設計大多僅能做到雙頻單極化，或是單頻雙極化，也就是說習知的平面天線雖然能應用於雙頻帶，但卻只能接收/發射單一方向的訊號，亦或是可以接收/發射兩個方向的訊號，但其所能應用的頻帶只有一個，因此，應用的範圍上會受到限制。

因此，本發明之目的，即在提供一種具有二種不同中心頻率的頻帶和二種不同極化方向的雙頻雙極化天線及其陣列。

於是，本發明一種雙頻雙極化天線，包含一接地基底、一第一輻射片、一第二輻射片、一第一傳輸元件，及一第二傳輸元件，適用於饋入一第一訊號和一第二訊號以共振出一低頻的頻帶和一高頻的頻帶，及二個不同方向的線性極化。

該接地基底概成平板狀。

該第一輻射片與該接地基底彼此實質成相間隔地平行並包括一外周緣、一自該外周緣向內形成的第一缺口，及一自該外周緣向內形成且延伸方向與該第一缺口的延伸方向彼此正交的第二缺口。

該第二輻射片與該第一輻射片彼此實質成相間隔地平行並令該第一輻射片位於該接地基底和該第二輻射片之間，且該第二輻射片向該接地基底的正投影落入該第一輻射片內。

該第一傳輸元件與該接地基底彼此實質成相間隔地排列，並包括一供該第一訊號饋入的第一饋入端、一自該第一饋入端延伸入該第一缺口的第一主臂、一自該第一主臂位於該第一缺口的一端朝該第二輻射片延伸的第一直立臂，及一由該第一直立臂鄰近該第二輻射片的一端與該第二輻射片相間隔地延伸入該第二輻射片向該接地基底 的正投影區域的第一延伸臂。

該第二傳輸元件與該接地基底彼此實質成相間隔地排列，並包括一供該第二訊號饋入的第二饋入端、一自該第二饋入端延伸入該第二缺口的第二主臂、一自該第二主臂位於該第二缺口的一端朝該第二輻射片延伸的第二直立臂，及一由該第二直立臂鄰近該第二輻射片的一端與該第二輻射片相間隔地延伸入該第二輻射片向該接地基底的正投影區域的第二延伸臂。

此外，本發明之另一種雙頻雙極化天線陣列，包含一接地基底、複數個第一輻射片、複數個第二幅射片、一第一傳輸元件，及一第二傳輸元件，適用於饋入一第一訊號和一第二訊號以共振出一低頻的頻帶和一高頻的頻帶，及二個不同方向的線性極化。

該接地基底概成平板狀。

該等第一輻射片與該接地基底相間隔地位於同一假想平面且沿一第一方向彼此間隔排列，分別包括一外周緣、一自該外周緣向內形成的第一缺口，及一自該外周緣向內形成且延伸方向與所對應的該第一輻射片之第一缺口的延伸方向彼此正交的第二缺口。

該等第二幅射片與該接地基底相間隔地位於同一假想平面且沿該第一方向彼此間隔排列，並令該每一第一輻射片位於該接地基底和該每一第二輻射片之間且該每一第二輻射片向該接地基底的正投影落入該每一第一輻射片內。

該第一傳輸元件與該接地基底彼此實質成相間隔地排列，並包括一供該第一訊號饋入的第一饋入端、複數個分別自該第一饋入端延伸入該每一第一輻射片的第一缺口的第一主臂、複數個分別自該每一第一主臂位於該第一缺口的一端朝該所對應的第二輻射片延伸的第一直立臂，及複數個分別由該第一直立臂鄰近該所對應的第二輻射片的一端與該第二輻射片相間隔地延伸入該第二輻射片向該接地基底的正投影區域的第一延伸臂。

該第二傳輸元件與該接地基底彼此實質成相間隔地排列，並包括一供該第二訊號饋入的第二饋入端、複數個分別自該第二饋入端延伸入該每一第一輻射片的第二缺口的第二主臂、複數個分別自該每一第二主臂位於該第二缺口的一端朝該所對應的第二輻射片延伸的第二直立臂，及複數個分別由該第二直立臂鄰近該所對應的第二輻射片的一端與該第二輻射片相間隔地延伸入該第二輻射片向該接地基底的正投影區域的第二延伸臂。

本發明之功效在於：利用該第一傳輸元件和該第二傳輸元件耦合饋入的方式激發出兩種不同方向的線性極化，同時利用該第一輻射片和該第二輻射片共振出雙頻帶之特性，而具有二種不同中心頻率的頻帶和二種不同極化特性，供更多樣化地應用。

1‧‧‧接地基底

2‧‧‧第一輻射片

21‧‧‧外周緣

22‧‧‧第一缺口

23‧‧‧第二缺口

3‧‧‧第二輻射片

4‧‧‧第一傳輸元件

41‧‧‧第一饋入端

42‧‧‧第一主臂

43‧‧‧第一直立臂

44‧‧‧第一延伸臂

5‧‧‧第二傳輸元件

51‧‧‧第二饋入端

52‧‧‧第二主臂

53‧‧‧第二直立臂

54‧‧‧第二延伸臂

6‧‧‧支撐件

60‧‧‧短柱

601‧‧‧第一端

602‧‧‧第二端

603‧‧‧第一支撐件

604‧‧‧第二支撐件

605‧‧‧第三支撐件

606‧‧‧底壁

607‧‧‧側壁

608‧‧‧空間

7‧‧‧螺帽

L1‧‧‧第一方向

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一立體圖，說明本發明雙頻雙極化天線陣列之一實施例；圖2是一側視示意圖，輔助圖1說明本發明雙頻雙極化天線陣列之該實施例；圖3是一曲線圖，說明本發明雙頻雙極化天線陣列之該實施例的S參數趨勢；圖4是一曲線圖，說明本發明雙頻雙極化天線陣列之該實施例的電壓駐波比；圖5是一場型圖，說明本發明雙頻雙極化天線陣列之該實施例饋入一第一訊號而共振於1.8GHz時的輻射場型；圖6是一場型圖，說明本發明雙頻雙極化天線陣列之該實施例饋入一第二訊號而共振於1.8GHz時的輻射場型；圖7是一場型圖，說明本發明雙頻雙極化天線陣列之該實施例饋入一第一訊號而共振於2.6GHz時的輻射場型；圖8是一場型圖，說明本發明雙頻雙極化天線陣列之該實施例饋入一第二訊號而共振於2.6GHz時的輻射場型；圖9是一立體圖，說明本發明雙頻雙極化天線僅具有一第一輻射片和一第二輻射片之態樣；圖10是一側視示意圖，輔助圖9說明本發明雙頻雙極化天線之該實施例；及圖11是一立體分解圖，說明本發明雙頻雙極化天線陣列之複數個支撐件。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的 說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1和圖2，本發明雙頻雙極化天線陣列之一實施例，包含一接地基底1、複數個支撐件6、二個第一輻射片2、二個第二輻射片3、一第一傳輸元件4，及一第二傳輸元件5，適用於饋入一第一訊號和一第二訊號以共振出一低頻的頻帶和一高頻的頻帶，及二個不同方向的線性極化。

該接地基底1概成平板狀。

該等支撐件6是由非導電材質所組合而成，例如塑膠類材質等，分別設置於該接地基底1和該每一第一輻射片2、該接地基底1和該每一第二輻射片3、該接地基底1和該第一傳輸元件4，及該接地基底1和該第二傳輸元件5之間，而使該接地基底1、該等第一輻射片2、該等第二輻射片3、該第一傳輸元件4，及該第二傳輸元件5等依需要成彼此間隔的形態。

該二第一輻射片2分別概成矩形並藉由該等支撐件6其中之至少二與該接地基底1相間隔地位於同一假想平面且沿一第一方向L1彼此間隔排列，分別包括一外周緣21、一自該外周緣21向內形成的第一缺口22，及一自該外周緣21向內形成且延伸方向與所對應的該第一輻射片2之第一缺口22的延伸方向彼此正交的第二缺口23，而該第一缺口22和該第二缺口23則分別為自該每一第一輻射片2的該外周緣21向內形成的長矩形。

該二第二輻射片3分別概成矩形並藉由該等支 撐件6其中之至少二與該接地基底1相間隔地位於同一假想平面且沿該第一方向L1彼此間隔排列，且該每一第一輻射片2位於該接地基底1和該每一第二輻射片3之間，同時該每一第二輻射片3向該接地基底1的正投影落入該每一第一輻射片2內。

該第一傳輸元件4藉由該等支撐件6其中之至少一與該接地基底1彼此實質成相間隔地排列，並包括一供該第一訊號饋入的第一饋入端41、複數個分別自該第一饋入端41延伸入該第一缺口22的第一主臂42、複數個分別自該第一主臂42位於該第一缺口22的一端朝該第二輻射片3延伸的第一直立臂43，及複數個分別由該第一直立臂43鄰近該第二輻射片3的一端與該所對應的第二輻射片3相間隔地延伸入所對應的該第二輻射片3向該接地基底1的正投影區域的第一延伸臂44。

該第二傳輸元件5藉由該等支撐件6其中之至少一與該接地基底1彼此實質成相間隔地排列，並包括一供該第二訊號饋入的第二饋入端51、複數個分別自該第二饋入端51延伸入該第二缺口23的第二主臂52、複數個分別自該第二主臂52位於該第二缺口23的一端朝該第二輻射片3延伸的第二直立臂53，及複數個分別由該第二直立臂53鄰近該第二輻射片3的一端與該每一第二輻射片3相間隔地延伸入該所對應的第二輻射片3向該接地基底1的正投影區域的第二延伸臂54。

該第一訊號和該第二訊號分別由該第一傳輸元 件4的該第一饋入端41和該第二傳輸元件5的該第二饋入端51輸入，並分別經由該等第一主臂42、該等第二主臂52而行經至該等第一直立臂43和該等第二直立臂53，此時，該第一訊號和該第二訊號分別藉由延伸入該等第一缺口22的該等第一直立臂43和該等第二缺口23的該等第二直立臂53耦合而饋入至每一第一輻射片2，使其共振於中心頻率位於1.8GHz的該低頻頻帶。

於此同時，該第一訊號和該第二訊號繼續經由該等第一直立臂43和該等第二直立臂53行進至延伸入該所對應的第二輻射片3向該接地基底1的正投影區域的該每一第一延伸臂44和該每一第二延伸臂54，並分別透過該等第一延伸臂44和該等第二延伸臂54耦合饋入至該每一第二輻射片3，使其共振於中心頻率位於2.6GHz的該高頻頻帶。也就是說，該第一訊號和該第二訊號分別耦合饋入至該等第一輻射片2和該等第二輻射片3能使其分別共振在1.8GHz的低頻頻帶和2.6GHz的高頻頻帶而達到雙頻道之特性。

此外，該第一訊號自該第一傳輸元件4沿該第一方向L1耦合饋入至該等第一輻射片2及該等第二輻射片3時，激發出該第一方向L1的第一線性極化；且該第二訊號也自該第二傳輸元件5沿正交於該第一方向L1的方位將該第二訊號耦合饋入該等第一輻射片2和該等第二輻射片3，以激發出正交於該第一方向L1的第二線性極化，因此，本發明雙頻雙極化天線不只能接收平行於該第一方向L1 的訊號，亦能接收正交於該第一方向L1的訊號，而在實際接收訊號的應用上能不受限制。

再者，因為該第一訊號和該第二訊號自該第一傳輸元件4和該第二傳輸元件5以非實際電性連接的方式耦合饋入該等第一輻射片2和該等第二輻射片3，所以可以避免以往的天線因為實體接觸而形成電連接時，所產生的輻射場型受饋入訊號的影響而使得該輻射場型的主波束產生偏移、造成較大的旁波電平的問題，如圖5、圖6、圖7、圖8所示，可證明本發明雙頻雙極化天線陣列之實施例的輻射場型並未受該第一訊號和該第二訊號的影響，並出現過大的旁波電平的狀況。

要補充說明的是，因為該每一第一輻射片2和其所對應的該第二輻射片3組合所產生的輻射場型之指向性都為同一方向，因此輻射出去的能量能有累加倍增之效果而具有高指向性及高增益之特性，所以本發明雙頻雙極化天線陣列還可以藉由增加該等第一輻射片2和該等第二輻射片3的數量，再提高輻射的指向性及增益。

此外，參閱圖9和圖10，當本發明雙頻雙極化天線陣列僅包含一個第一輻射片2和一個第二輻射片3而成一雙頻雙極化天線時，因為該第一訊號自該第一傳輸元件4耦合饋入至該第一輻射片2及該第二輻射片3，使其激發出一平行該第一方向L1的第一線性極化，在此同時，該第二訊號也自該第二傳輸元件5以耦合饋入的方式傳送至該第一輻射片2及該第二輻射片3，使其激發出一正交於該 第一方向L1的第二線性極化；而該第一訊號和該第二訊號也會各自激發該第一輻射片2和該第二輻射片3以分別共振出低頻的頻帶及高頻的頻帶，故，本實施例的雙頻雙極化天線也會具有二種不同中心頻率的頻帶和二種不同的極化方向之特性，進而配合各電子產品的需求而具有更多樣化的應用。

再者，參閱圖11，該雙頻雙極化天線陣列的該等支撐件6的一第一態樣包括一具有一公螺紋的第一端601，一具有一母螺紋的第二端602的短柱60所組成，為方便說明，該等支撐件6分別以四個第一支撐件603、四個第二支撐件604，及四個第三支撐件605加以說明，該等第一支撐件603的第一端601分別穿射過該接地基底1並落入該第一輻射片2的正投影區域內，而該等第二支撐件604分別藉由每一第二端602鎖固於該等第一支撐件603的每一第一端601，並藉由每一第一端601穿射過該等第一輻射片2，以使該等第一輻射片2和該接地基底1平行地間隔設置，該等第三支撐件605分別藉由每一第二端602鎖固於該等二支撐件604的每一第一端601，並藉由該每一第一端601穿射過該等第二輻射片3，以使每一第二輻射片3和每一第一輻射片2平行地間隔設置，再使用複數個螺帽7分別鎖固於每一第三支撐件605的每一第一端601之上，因此，該等支撐件6可使該接地基底1和該每一第一輻射片2、該每一第一輻射片2和該每一第二輻射片3平行地間隔設置。

該等支撐件6的一第二態樣為二分別設置於該接地基底1且位於該第一傳輸元件4和該第二傳輸元件5的正投影區域的底壁606，二由該每一底壁606的二側分別向相反於該接地基底1的方向延伸的側壁607，且該底壁606和該等側壁607分別圍繞出二個供該第一傳輸元件4和該第二傳輸元件5放置的空間608，藉由該等支撐件6可使該第一傳輸元件4和該第二傳輸元件5於該接地基底1平行間隔設置。

綜上所述，本發明雙頻雙極化天線陣列於輸入該第一訊號和該第二訊號時，該第一訊號和該第二訊號自該第一傳輸元件4和該第二傳輸元件5同時以非電性連接的方式耦合饋入至該等第一輻射片2和該等第二輻射片3，此時，該等第一輻射片2和該等第二輻射片3分別共振出該低頻的頻帶和該高頻的頻帶；且，由於該第一訊號和該第二訊號分別沿該第一方向L1及正交於該第一方向L1之方位耦合饋入至該等第一輻射片2和該等第二輻射片3，而使該等第一輻射片2和該等第二輻射片3激發出第一線性極化及第二線性極化，而具有二種不同中心頻率的頻帶和二種不同的極化方向，進而供多樣化地應用，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧接地基底

2‧‧‧第一輻射片

21‧‧‧外周緣

22‧‧‧第一缺口

23‧‧‧第二缺口

3‧‧‧第二輻射片

4‧‧‧第一傳輸元件

41‧‧‧第一饋入端

42‧‧‧第一主臂

43‧‧‧第一直立臂

44‧‧‧第一延伸臂

5‧‧‧第二傳輸元件

51‧‧‧第二饋入端

52‧‧‧第二主臂

53‧‧‧第二直立臂

54‧‧‧第二延伸臂

6‧‧‧支撐件

L1‧‧‧第一方向

Claims (9)

1. 一種雙頻雙極化天線，適用於饋入一第一訊號和一第二訊號，包含：一接地基底，概成平板狀；一第一輻射片，與該接地基底彼此實質成相間隔地平行並包括一外周緣、一自該外周緣向內形成的第一缺口，及一自該外周緣向內形成且延伸方向與該第一缺口的延伸方向彼此正交的第二缺口；一第二輻射片，與該第一輻射片彼此實質成相間隔地平行並令該第一輻射片位於該接地基底和該第二輻射片之間，且該第二輻射片向該接地基底的正投影落入該第一輻射片內；一第一傳輸元件，與該接地基底彼此實質成相間隔地排列，並包括一供該第一訊號饋入的第一饋入端、一自該第一饋入端延伸入該第一缺口的第一主臂、一自該第一主臂位於該第一缺口的一端朝該第二輻射片延伸的第一直立臂，及一由該第一直立臂鄰近該第二輻射片的一端與該第二輻射片相間隔地延伸入該第二輻射片向該接地基底的正投影區域的第一延伸臂；及一第二傳輸元件，與該接地基底彼此實質成相間隔地排列，並包括一供該第二訊號饋入的第二饋入端、一自該第二饋入端延伸入該第二缺口的第二主臂、一自該第二主臂位於該第二缺口的一端朝該第二輻射片延伸的第二直立臂，及一由該第二直立臂鄰近該第二輻射片 的一端與該第二輻射片相間隔地延伸入該第二輻射片向該接地基底的正投影區域的第二延伸臂。
2. 如請求項1所述的雙頻雙極化天線，其中，該第一輻射片和該第二輻射片為矩形。
3. 如請求項2所述的雙頻雙極化天線，其中，該第一缺口和該第二缺口為自該外周緣向內形成的長矩形。
4. 如請求項3所述的雙頻雙極化天線，還包含多數分別連接該接地基底和該第一輻射片、該第一輻射片和該第二輻射片、該接地基底和該第一傳輸元件，及該接地基底和該第二傳輸元件的支撐件。
5. 一種雙頻雙極化天線陣列，適用於饋入一第一訊號和一第二訊號，包含：一接地基底，概成平板狀；複數個第一輻射片，與該接地基底相間隔地位於同一假想平面且沿一第一方向彼此間隔排列，分別包括一外周緣、一自該外周緣向內形成的第一缺口，及一自該外周緣向內形成且延伸方向與所對應的該第一輻射片之第一缺口的延伸方向彼此正交的第二缺口；複數個第二幅射片，與該接地基底相間隔地位於同一假想平面且沿該第一方向彼此間隔排列，並令該每一第一輻射片位於該接地基底和該每一第二輻射片之間且該每一第二輻射片向該接地基底的正投影落入該每一第一輻射片內；一第一傳輸元件，與該接地基底彼此實質成相間隔 地排列，並包括一供該第一訊號饋入的第一饋入端、複數個分別自該第一饋入端延伸入該每一第一輻射片的第一缺口的第一主臂、複數個分別自該每一第一主臂位於該第一缺口的一端朝該所對應的第二輻射片延伸的第一直立臂，及複數個分別由該第一直立臂鄰近該所對應的第二輻射片的一端與該第二輻射片相間隔地延伸入該第二輻射片向該接地基底的正投影區域的第一延伸臂；及一第二傳輸元件，與該接地基底彼此實質成相間隔地排列，並包括一供該第二訊號饋入的第二饋入端、複數個分別自該第二饋入端延伸入該每一第一輻射片的第二缺口的第二主臂、複數個分別自該每一第二主臂位於該第二缺口的一端朝該所對應的第二輻射片延伸的第二直立臂，及複數個分別由該第二直立臂鄰近該所對應的第二輻射片的一端與該第二輻射片相間隔地延伸入該第二輻射片向該接地基底的正投影區域的第二延伸臂。
6. 如請求項5所述的雙頻雙極化天線陣列，其中，該等第一輻射片和該等第二輻射片為矩形。
7. 如請求項6所述的雙頻雙極化天線陣列，其中，該每一第一缺口和該每一第二缺口為自該外周緣向內形成的長矩形。
8. 如請求項7所述的雙頻雙極化天線陣列，還包含多數分別連接該接地基底和該每一第一輻射片、該每一第一輻 射片和該每一第二輻射片、該接地基底和該第一傳輸元件，及該接地基底和該第二傳輸元件的支撐件。
9. 如請求項8所述的雙頻雙極化天線陣列，其中，該等支撐件是由非導電材質所組合而成。