TWI292640B - Solid flat antenna - Google Patents

Description

1292640 96年8月17日補充修正修正版 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種天線，特別關於一種立體式平板天 線。 【先前技術】 隨著無線傳輸的蓬勃發展，同時帶來各種應用於多頻 傳輸的產品與技術，因此許多新產品會具有無線傳輸的性 能，藉以滿足消費者之需求。而天線是在無線傳輸系統中 用來發射與接收電磁波能量的重要元件，若是缺少天線， 則無線傳輸系統將會無法發射與接收資料。因此，天線的 角色對無線傳輸來說，是不可或缺的一環。 此外，選用適當的天線除了有助於搭配産品的外型以 及提升傳輸特性外，亦可更進一步降低產品成本。而在目 前各種應用産品所使用的天線中，其設計方法與製作材質 不盡相同，另外，針對每一個國家對所需要的使用頻帶不 同，在設計天線時亦要相當的考量，目前較通用的頻帶規 範有IEEE 802.11、以及目前最熱門的藍芽通訊（802.15.1) 等等，其中，802.11 可分為 802.11a、802.11b 及 802.llg， 此時，802.11a規範在5GHz頻帶，且802.11b及802.11g 規範在2.4GHz頻帶，另外，藍芽通訊工作於2.4GHz頻帶。 目前的天線大致上可區分為全向性天線及指向性天 線兩種，其中全向性天線在接收及發射訊號的角度較廣， 但於接收訊號時亦較容易接收到噪音及雜訊；而指向性天 1292640 96年8月17日補充修正修正版 線的功率增益較高，而且與全向性天線相較之下，所接收 到的噪音及雜訊較小，但發射訊號的角度較窄。此外，不 論是全向性天線或是指向性天線，其輻射場型在天線設計 完成之後即已固定，使用者無法依據實際的需要而改變輻 射場型來因應天線所使用的環境。 爰因於此，本案發明人亟思一種立體式平板天線，可 依據實際需要而改變輻射場型，同時具有高功率增益、低 功率損耗且能夠降低接收噪音之功效。 【發明内容】 有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種可提升通 訊品質的立體式平板天線。 緣是，為達上述目的，依據本發明之一種立體式平板 天線係包含一反射單元、一第一輻射單元、一第二輻射單 元以及一饋入端。反射單元係呈柱狀，並具有一第一反射 面及一第二反射面；第一輻射單元係與反射單元之第一反 射面相對而設，並具有一第一輻射部及一第一電性連接 部，而第一電性連接部之一端係與第一輻射部電性連接， 且第一輻射部係與第一反射面約呈平行設置；第二輻射單 元係與反射單元之第二反射面相對而設，並具有一第二輻 射部及一第二電性連接部，而第二電性連接部之一端係與 第二輻射部電性連接，第二輻射部係與第二反射面約呈平 行設置，且第二電性連接部之另一端係與第一電性連接部 之另一端電性連接。饋入端係與第二電性連接部之另一端 1292640 96年8月17日補充修正修正版 係及第一電性連接部之另一端電性連接，其中饋入端係致 能第一輻射單元或第二輻射單元，或者同時致能第一輻射 單元及第二輻射單元。 承上所述，因依據本發明之立體式平板天線中的第一 輻射單元及第二輻射單元，係透過反射單元於發射訊號 時，將其發射功率分別集中於一特定方向，以增加功率增 益，另外，亦可透過選擇性地致能（enable)第一輻射單 元或第二輻射單元，或者同時致能第一輻射單元及第二輻 射單元以改變立體式平板天線的輻射場型，使得立體式平 板天線能依據使用者的實際需要而應用於較多場合，進而 提升產品競爭力。 【實施方式】 以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之立 體式平板天線，其中相同的元件將以相同的參照符號加以 說明。 請參照圖1所示，依據本發明第一較佳實施例之立體 式平板天線1包含一反射單元11、一第一輻射單元12及 一第二輻射單元13。 反射單元11係具有一第一反射面111及一第二反射面 112，在本實施例中，反射單元11係呈片狀，且第一反射 面111係與第二反射面112相對而設。另外，第一反射面 111及第二反射面112係可為一曲面或一平面，且其係可 為一金屬反射面。 1292640 ^ i- μ s - 酸逍11顧麵 弟一輻射早7G 12係與反射單元u之第—反射面in 相對而設，並具有-第-輻射部121及一第—電性 122。其中第-電性連接部122之一端係與第—輻射部⑵ 電性連接，而第一輻射部121係與第一反射面ι = 口 行設置。 、、句主平 第二輻射單70 13係與反射單元11之第二反射面112 相對而設，並具有-第二ϋ射部131及一第二電性連接部 132。其中第二電性連接部132之一端係與第二輻射部 電性連接，而第二輻射部132係與第二反射面112約呈平 行設置。另外，第二電性連接部132之另一端係與第一電 性連接部122之另一端電性連接。 本實施例中，第一輻射單元12係藉由第一反射面^ 於發射訊號時，將其發射功率集中至一第一方向Di;而第 二輻射單元13係藉由第二反射面112將其發射功率集中 至一第一方向D2，以增加第一輻射單元12及第二輻射單 元13之功率增益並降低其功率損耗，且往單一方向集中 功率即為指向性天線的一種特徵，因此相較於全向性天線 其所接收的噪音及雜訊較小。 此外，本實施例中，反射單元11除可如上所述係呈 片狀之外，亦可如圖2所示，利用第一反射面lu與第二 反射面112呈一夾角R1設置，以因應實際產品的不同而 變化設計態樣。又，在本實施例中，使用者係可透過第一 輻射單元12及第二輻射單元13單獨或同時致能來動態地 調整立體式平板天線1之輻射場型。 1292640 沒年8月17日補充修ΤΗ修正版 —需注意者，第一輻射部121及第二輻射部131可依據 只際的需求設計成各種不同形狀及態樣以操作於不同頻 段例如2.4GHz、5GHz頻段或其他常用的頻段。當然， 第軲射部121及第二輻射部131亦可加入適當的設計而 操作於雙頻模式。 請再參照圖1所示，立體式平板天線i更包含一基板 14，其係具有一第一表面141，及與第一表面141相對而 設之一第二表面142，其中，於第二表面142上係設置有 一接地導體G1 ;而第一輻射單元12、第二輻射單元13及 反射單元11係立設於第一表面丨41，在本實施例中，第一 電性連接部122之一部分1221及第二電性連接部132之 一部分1321係分別與基板14之第一表面141呈一炎角 R2，R3設置，且第一電性連接部122之另一部分1222及第 二電性連接部132之另一部分1322係設置於基板14上。 在本實施例中，基板14之材質係可為丙烯酸樹脂 (Bismaleimide-triazine resin，BT resin)或玻璃纖維強化環 氧樹脂（Fiberglass reinforced epoxy resin，FR4 )製成之印 刷電路板，亦可為以聚醯亞胺（Polyimide)製成之可撓性 薄片基板（Flexible film substrate)，甚至可整合於電路板 的一部份，以減少所佔據的空間。 以下’請參照圖3所示，與上述實施例不同的是，依 據本發明第二較佳實施例之立體式平板天線1更包含一第 三輻射單元15，且反射單元η係呈柱狀或中空柱狀，其 更包含一第三反射面113，其中，第三反射面113係與第 1292640 - 17日補充修迫 一反射面111及第二反射面112形成一三角柱狀。第三輻 射單元15係與第三反射面113約呈平行且相對而設，益 :、有弟二輪射部151及一第三電性連接部152，其中， 第一電性連接部152之一端係與第三輻射部151電性連 接，而第三電性連接部152之另一端係與饋入端電性連 、接，而於本實施例中，第三電性連接部152之一部分係與 基板14之第一表面141呈一夾角設置，且第三電性連接 邛152之另一部分係設置於基板14之第一表面141上。 請同時參照圖4及圖5所示，立體式平板天線1更可 匕吞一第四輻射單元16，且反射單元n亦相對地更可包 3 一第四反射面114，於本實施例中，第三反射面113及 第四反射面II4亦可與第一反射面U1及第二反射面相同 係為曲面或平面，且亦可為金屬反射面，而第一反射面

Ul、第二反射面112、第三反射面113及第四反射面U4 係可形成一多邊形桎狀。 第四輻射單元16係與第四反射面114約呈平行且相 對而設，並具有一第四輻射部161及一第四電性連接部 162，其中，第四電性連接部162之一端係與第四輻射部 161電性連接，而第四電性連接部162之另一端係與饋入 ^端Fl電性連接（如圖5所示），而於本實施例中，第四電 性連接部162之一部分係與基板14之第一表面141呈一 夹角設置，且第四電性連接部102之另一部分係設置於基 板14之第一表面141上，此時，第三輻射單元15係藉由 第三反射面113於發射訊號時，將其發射功率集中至一第 11 1292640 96年8月17日補充修正修正版 三方向D3，且第四輻射單元16係藉由第四反射面114於 發射訊號時，將其發射功率集中至一第四方向D4。因此， 可利用第三輻射單元15及第四輻射單元16來增加發射訊 號的角度，以彌補第一輻射單元12及第二輻射單元13發 射訊號的死角，並增加輻射場型之變化。當然，立體式平 板天線1更可以再增加輻射單元及相對應之反射面以達到 更多輻射場型的變化。 圖6係顯示如圖4及圖5所示之立體式平板天線1操 作於2.4GHz時，所得到之E-Plane輻射場型圖之量測結 果’於此量測結果中能夠觀察到本發明之立體式平板天線 1可分別由第一輻射單元12、第二輻射單元13、第三輻射 單元15及第四輻射單元16藉由第一反射面111、第二反 射面112、第三反射面113及第四反射面114於發射訊號 時，將其發射功率分別集中至第一方向D1、第二方向D2、 第三方向D3及第四方向D4,以增加功率增益，另外，亦 可選擇性地利用第一輻射單元12、第二輻射單元13、第 三輻射單元15及第四輻射單元16發射訊號避開所處環境 中的屏障，換句話說，可透過第一輻射單元12、第二輻射 單元13、第三輻射單元15及第四輻射單元15單獨或同時 致能來動態地調整輻射場型。 綜上所述，依據本發明之立體式平板天線係透過反射 單元使單一輻射單元將其發射功率集中於一特定方向，以 增加功率增益並降低功率損耗，且往單一方向集中功率即 為指向性天線的一種特徵，因此相較於全向性天線，其所 12 1292640 96年8月17日補充修正修正版 接收的噪音及雜訊較小；另外，藉由選擇性地致能單一輻 射單元或所有的輻射單元，以改變立體式平板天線的輻射 場型，當輻射單元及反射面越多時，輻射場型即具有越多 排列組合，使得立體式平板天線能依據使用者的實際需要 而應用於較多場合，進而提升產品競爭力。 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離 本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均 應包含於後附之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 圖1為一立體示意圖，顯示依據本發明第一較佳實施 例之一種立體式平板天線； 圖2為另一立體示意圖，顯示依據本發明第一較佳實 施例之一種立體式平板天線； 圖3為一立體示意圖，顯示依據本發明第二較佳實施 例之一種立體式平板天線； 圖4為另一立體示意圖，顯示依據本發明第二較佳實 施例之一種立體式平板天線； 圖5為一上視示意圖，顯示如圖4所示之立體式平板 天線，以及 圖6為一示意圖，顯示圖4所示之立體式平板天線操 作於2.4GHz時之E-Plane的輻射場型量測結果。 元件符號說明： 13 96年8月17日補充修正修正版 立體式平板天線 反射單元 第一反射面 第二反射面 第三反射面 第四反射面 第一輻射單元 第一輻射部 第一電性連接部 第一電性連接部之一部分 第一電性連接部之另一部分 第二輻射單元 第二輻射部 第二電性連接部 第二電性連接部之一部分 第二電性連接部之另一部分 基板 第一表面 第二表面 第三輻射單元 第三輻射部 第三電性連接部 第四輻射單元 第四輻射部 14 96年8月17日補充修正修正版 1292640 162 第四電性連接部 D1 第一方向 D2 第二方向 D3 第三方向 D4 第四方向 F1 饋入端 G1 接地導體 R1，R2，R3 夾角 15

Claims (1)

1292640 96年8月17日補充修正修正版 十、申請專利範圍： 1、 一種立體式平板天線，包含： 一反射單元，係呈柱狀，並具有一第一反射面及一第 二反射面； 一第一輻射單元，係與該反射單元之該第一反射面相 對而設，並具有一第一輻射部及一第一電性連接 部，該第一輻射部係與該第一反射面約呈平行設 置，該第一電性連接部之一端係與該第一輻射部電 性連接； 一第二輻射單元，係與該反射單元之該第二反射面相 對而設，並具有一第二輻射部及一第二電性連接 部，該第二輻射部係與該第二反射面約呈平行設 置，該第二電性連接部之一端係與該第二輻射部電 性連接，而該第二電性連接部之另一端係與該第一 電性連接部之另一端電性連接；以及 一饋入端，其係與該第二電性連接部之另一端及該第 一電性連接部之另一端電性連接，其中該饋入端係 致能該第一輻射單元或該第二輻射單元，或者同時 致能該第一輻射單元及該第二輻射單元。 2、 如申請專利範圍第1項所述之立體式平板天線，更包 含一基板，其係具有一第一表面，及與該第一表面相 對而設之一第二表面，該第一輻射單元、該第二輻射 單元及該反射單元係立設於該第一表面。 16 1292640 96年8月17日補充修正修正版 3、 如申請專利範圍第2項所述之立體式平板天線，其中 該基板係為一印刷電路板。 4、 如申請專利範圍第2項所述之立體式平板天線，其中 該第一電性連接部之一部分係與該基板之該第一表面 呈一夾角設置。 5、 如申請專利範圍第2項所述之立體式平板天線，其中 該第二電性連接部之一部分係與該基板之該第一表面 呈一夾角設置。 6、 如申請專利範圍第2項所述之立體式平板天線，其中 該基板之該第二表面係設置有'一^接地導體。 7、 如申請專利範圍第1項所述之立體式平板天線，其中 該反射單元係呈一中空柱狀。 8、 如申請專利範圍第1項所述之立體式平板天線，其中 該反射單元係呈一三角柱狀。 9、 如申請專利範圍第1項所述之立體式平板天線，其中 該反射單元係呈一多邊形柱狀。 10、 如申請專利範圍第1項所述之立體式平板天線，其中 17 1292640 96年《月17日補充修正修正版 該反射單元之該第一反射面及該第二反射面係分別 為一金屬反射面。 11、 如申請專利範圍第1項所述之立體式平板天線，其中 該反射單元之該第一反射面及該第二反射面係呈一 夾角設置。 12、 如申請專利範圍第1項所述之立體式平板天線，其中 該反射單元更包含一第三反射面。 13、 如申請專利範圍第12項所述之立體式平板天線，更 包含一第三輻射單元，其係與該反射單元之該第三反 射面相對而設，並具有一第三輻射部及一第三電性連 接部，該第三輻射部係與該第三反射面約呈平行設 置，該第三電性連接部之一端係與該第三輻射部電性 連接，而該第三電性連接部之另一端及該第二電性連 接部之另一端係與該第一電性連接部之另一端電性 連接。 14、如申請專利範圍第13項所述之立體式平板天線，其 中該第三電性連接部之另一端及該第二電性連接部 之另一端係與該第一電性連接部之另一端電性連接 於該饋入端。 18 1292640 96年8月17日補充修正修正版 15、 如申請專利範圍第13項所述之立體式平板天線，更 包含一基板，其係具有一第一表面，及與該第一表面 相對而設之一第二表面，該第一輻射單元、該第二輻 射單元、第三輻射單元及該反射單元係立設於該第一 表面。 16、 如申請專利範圍第15項所述之立體式平板天線，其 中該第三電性連接部之一部分係與該基板之該第一 表面呈一夾角設置。 17、 如申請專利範圍第13項所述之立體式平板天線，其 中該反射單元更包含一第四反射面。 18、 如申請專利範圍第17項所述之立體式平板天線，更 包含一第四輻射單元，其係與該反射單元之該第四反 射面相對而設，並具有一第四輻射部及一第四電性連 接部，該第四輻射部係與該第四反射面約呈平行設 置，該第四電性連接部之一端係與該第四輻射部電性 連接，而該第四電性連接部之另一端、該第三電性連 接部之另一端及該第二電性連接部之另一端係與該 第一電性連接部之另一端電性連接。 19、 如申請專利範圍第18項所述之立體式平板天線，其 中該第四電性連接部之另一端、該第三電性連接部之 96年8月17日補充修正修正版 1292640 另一端及該第二電性連接部之另一端係與該第一電 性連接部之另一端電性連接於該饋入端。 20、 如申請專利範圍第18項所述之立體式平板天線，更 包含一基板，其係具有一第一表面，及與該第一表面 相對而設之一第二表面，該第一輻射單元、該第二輻 射單元、第三輻射單元、第四輻射單元及該反射單元 係立設於該第一表面。 21、 如申請專利範圍第20項所述之立體式平板天線，其 中該第四電性連接部之一部分係與該基板之該第一 表面呈一夾角設置。 22、 如申請專利範圍第17項所述之立體式平板天線，其 中該反射單元之該第三反射面或該第四反射面係為 一金屬反射面。 23、 如申請專利範圍第1項所述之立體式平板天線，其係 操作於約2.4GHz或5GHz頻段。 20 1292640 96年8月17日補充修正修正版 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：圖3。 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 1 立體式平板天線 11 反射單元 111 第一反射面 112 第二反射面 113 第三反射面 12 第一輻射單元 121 第一輻射部 13 第二輻射單元 131 弟二輪射部 132 第二電性連接部 14 基板 141 第一表面 142 第二表面 15 第三輻射單元 151 第三輻射部 152 第三電性連接部 R1 夾角 G1 接地導體 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：