TWI312595B - Wideband omnidirectional monopole antenna for a wireless usb dongle - Google Patents

Description

1312595 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本I明係種全向性超寬頻天線，尤指—種適用於—隨插 即用傳輸襄置之全向性超寬頻天線。 【先前技術】 隨著短距離無線傳輸需求的快速成長、通訊區域網路的無線 化以及個人摘通訊產品的多元化，無線通崎料傳輸量以及傳 輸速率也隨之增加。㈣於此，細聯㈣訊委員會fcc於細 年2月核定超寬頻通訊科技為—般商f用通訊系統，並規範超寬 頻通訊為高傳輪速率（資料速率每秒大於1GGMb)、低功率（功 率j、於-41 dBm/MHz)以及短距離（通訊半徑小於1〇公尺）通訊 系統’非常適合於傳輸400謝撕的多媒體影音資料，允許如在 家庭環_無線分享则品質的錄影節目。另外，翻電機電子 工程師齡IEEE _定個人區域網路輸祖15 3抑顧 (Wireless P_al Area NetWGrk )規範並包含高傳輸與低功率的 特性，來滿足具有高傳真的行動通訊消費產品。 習知的超寬頻天線結構係以平面金則天線最具有實際廉用 價值，其外觀尺寸-般較大，並且放置在―大金屬接地面中紅 方’適合作為橋接點（Aeeess_PGim)超寬頻天線。美國專利公 號第2〇〇5〇06267_揭示了數種平面超寬頻天線(ρι贿觸㈣ Antenna)結構’均可用於超寬頻通訊（3 m〇 6gHz)操作應用， 1312595 但實際應㈣’由敎線尺寸過大，無法倾在無_插即用傳 輪裝置上（如通用序列匯流排，USB)。此外，此種平面金屬片天 線結構設計_射場型歡度較差，其全向性特性容易隨著操作 頻率的上升蝴賴差。為了改善超寬頻天線全向性_場型特 性’美國專利公開號第·0243009號揭* 了一種全向性寬頻單 極天線（OmnidirectionalBroadbandM〇nop〇leAntenna)，係將平面 金屬片之寬度彎折數次，來控制天線在兩個水平面方向上的輕射 場型特性，使其能夠滿足對全向性輻射場型的要求。 線結構設計同樣纽置在-大金屬接地财央上方，無法内藏於 隨插即用傳輸裂置内。 因此，如何設計一種能夠適用於無線隨插即用傳輸裝置， 供超寬頻頻帶操作，滿足全向性輕射場型要求，同時能夠具備結 構簡單、f作容“X及體積小便於鮮的天_構， 籲頻天線研發主要的方向。 寬 【發明内容】

因此’本發明之主要目的即在於提供，種適用於-隨插即用 傳輸裝置之全向性超寬頻天線Q 树明縣—種適祕一_即用傳輸裝置之全向性超寬頻 天線’包含-祕接地面、—輻航件以及—饋人耕。該 元件設置於該系統接地面之—邊緣的上方，其包含—第— 1312595 元件，平行於該系統接地面；以及—第二子輻射元件，以可開合 方式電氣連接於該第-子輻射元件之—邊緣，該第二子輻射元件 於展開時纽垂胁該第—子輻射元件且舳該线接地面之上 方延伸’於閉合社致平行於該第—子_元件且朝向該系統接 地面之水平方向延伸。該饋人元件電氣連接於—訊號源，用以將 該訊號源所輸出之訊號饋入至該輻射元件。 • 【實施方式】 請參考第i圖，第i圖為本發明一實施例適用於一隨插即用 傳輸裝置之王向性超寬頻天線1之示意圖。全向性超寬頻天線1 包含有-系統接地面η、-輕射元件12及一饋入元件13。系統 接地面11大致為-郷雜，絲形成全祕域敍線】的接 地端。輻射元件12設置於系統接地面u之一邊緣lu的上方， 為全向性超寬頻天線1的主要輻射體’用來發射或接收訊號，其 鲁包含有-第-子輕射元件⑵及一第二子輻射元件m。第一子轄 射元件121平行於系統接地面u，其上設有一饋入點123，電氣 連接於饋入70件13 ’用來接收饋入元件13的訊號。第二子轄射元 件122則以可（沿-箭頭125)開合之方式電氣連接於第一子輕射 辑121之-邊緣。當全向性超寬頻天線丨接收或發射訊號時， 可將第二子輻射元件122沿箭頭125展開，使之大致垂直於第_ •子輻射元件121且朝向系統接地面u之上方延伸；而當全向性超 寬頻天線1非處於使用狀態時，則可將第二子輻射元件122閉合 於第一子輻射元件12】’使之大致平行於第一子輻射元件121且朝 K12595 ^系統接地面11之水平方向延伸^饋人錯13另電氣連接於一 §我原用以接收況號源所輪出之訊號，並饋入至第—子輻射元 件 121。 ^因此’當隨插即用傳輸裝置不使用全向性超寬頻天線1接收 或Mt讯號時’可將第二子輕射元件122閉合，以減小全向性超 魯寬頻天線1的垂直高度，增加可用空間；而當隨插即用傳輸裝置 吏用王向性超寬頻天線丨接收或發射訊號時，第二子輕射元件以 會被展開，使得輕射元件12的形狀為「L」狀。較佳地，第一子 輕射碰121與第二子飾元件丨22躲ϋ屬》受沖壓或 切割製作形成，或以印刷或敍刻技術形成於單一軟性電路板上。 舉例來說，請參考第2圖，第2圖為第1圖中輕射元件12的展開 平面圖。由第2圖可知’輻射元件12係以單一矩形金屬片或軟性 電路板所形成，並沿-折線124分別形成第一子輻射元件】2】與 _第二子轄射元件122。 、 簡言之’本發明係透過可開合之輻射元件12，減少全向性超 在非使用狀態時所佔用的空間，因而適用於無線隨插 Ρ用傳輸裝置。舉例來說，·請參考第3圖及第4圖，第3圖及第4 圖顯示制全向性超寬頻天線丨之—隨插即⑽輸裝置％ 天^吏用狀態及非使用狀態之立體示意圖。隨插即用傳輸裝置2〇 已δ有一殼體21、一通用序列匯流排逹接器2 路（如放大H、無線訊號處理触、雜體、匕_處理電 U體等）。全向性超寬頻天 1312595 線1係安裝於殼體21内’當使用天線時，使用者可將第二子輕射 .元件122展開（如第3圖所示），而當非使用天線時，則可第二子 輻射元件122閉合（如第4圖所示）。 當然，本領域具通常知識者可根據所需接收或發射的訊號頻 率’調整全向性錢頻天線丨的尺寸。舉絲說，當翻於」超 寬頻應料，可設定全向性超K頻天線1之各元件尺寸為：系統 •接地面11之長、寬為65麵及20腿，第一子輻射元件⑵之長、 寬為9mm及4職，第二子輻射元件122之長、寬為12及9麵， 乂及饋入元件13之尚為3mm。在此情形下’全向性超寬頻天線1 的相關測試結果即如第5圖至第8圖所示。第5圖為全向性超寬 頻天線1之返回損失（RetumL〇ss)實驗量測結果，第6圖為全 向性超寬頻天線1操作於5〇〇〇議2之輕射場麵第7圖為全向 性超寬頻天線1操作於7_職之輻射場侧，以及第8圖為全 φ向性超寬頻天線1之天線增益與崔射效率圖。由第5圖可知，全 向性超寬頻天線1可在2:1 m纽（職

Ratio ’ VSWR)的條件τ姻可制6851MH<娜〜謝?丽幻 的知作頻寬。在第6圖及第7圖中，各輻射場型係以峰值天線增 益（PeakAmennaGain)進行正規化（N〇聰旧⑷。由第6圖及 第圖了A王向性超寬頻天線1形成極佳的全向性轄射場型。 、在第8圖中’上方的曲線表示輻射效率，下方的曲線表示天線增 、、可去在操作頻率的範圍内，天線增益約在為屯〇〜4.7(伽)之 、复輕射效率亦大於86〇/〇，可滿足超寬頻天線的增益與輕射 1312595 效率需求。 傳統的超寬頻平面金屬片天線結構一般較大，並且放置在一 大金屬接地面中央上方，無法裝設在無線隨插即用傳輸裝置上。 在本發财’我們將超寬頻天線的寬度大幅縮小至！ cm以下、高 度約1.5cm (使用狀態），並裝設在一小金屬接地面之邊緣上方^ 藉由控制天線輻射元件平行於祕接地面之輯與面積，良好的 超寬頻阻抗頻寬（小於9.6 dB返_失）可輕鬆獲得。另外，由 於天線的寬度接近阻抗織最高操_率的1/4個波長，在其 作頻帶之所有鮮中，可提供全向性水伟射卿。 、 特別注意的是，上述各元件之形狀僅為本發明之較佳 例，本領域具通常知識者當可郷不同

舉例來說，第9睛丨鳴職糊败t子Π =2a 122b、122e之不意圖’而第12圖及第13圖則顯示輕射元 件12之不同彎折角度7卜72的示意圖。 田、 、，、不上所述’本發明全向性超寬頻天線係 性電路板騎軸-L職射元件 金科板或軟 置之系統接地面之-邊緣上方 二在無線即用傳輸裝 頻帶之所有頻率中，均能夠提供===射場型在其可操作 向性超寬獻料目倾如由於本發明全 態時不會破壞產品的外觀’在非使用狀態時亦 1312595 於掀蓋式機殼或機構内。因此，本發明全向性超寬頻天線相當容 易配合商業的目的完成各種造型設計，以達成義辦之效果。 . · 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範 圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 圖式簡單說明】 第1圖為本發明之全向性超寬頻天線之結構圖。 圖 第2圖為第1圖之全向性超寬頻天線之細耕的平面展開 第3圖為第1圖之全向性超寬頻天線應用於-隨插即用傳輪 裝置於天線使用狀態之立體示意圖。 第圖為第1圖之全向性超寬頻天線應用於一隨插即用傳 裳置於天線麵職H之立取t®。 ’ 田第5 ®為第1圖之全向性超寬頻天線之返回損失實驗量測結 MHz之輻 第6圖為第1圖之全而料扣命 〇丨生超寬頻天線操作於5000 射場型圖。 第圖之王向性超寬頻天線操作於7000 MHz之輻 射場型圖。 〜細 圖 第圖為第1圖之王向性超寬頻天線之天線增益與輕射效率 第9圖至第㈣料1圖之全向性超該天線之輻射元件其 1312595 他實施例之平面展開圖。 第i2圖及第13圖為第1圖之全向性超寬頻天線之輻射元件 之不同彎折角度的示意圖。 【主要元件符號說明】 1 11 12 13 121 122 ' 122a ' 122b > 122c 111 125 124 20 21 22 71 > 72 全向性超寬頻天線 系統接地面 輻射元件 饋入元件 第一子輻射元件 第二子輻射元件 邊緣 箭頭 折線. 隨插即用傳輸裝置 殼體 通用序列匯流排連接器 彎折角度 14

Claims (1)

1312595 十、申請專利範固： .-種適用於—隨插即用傳輸裝置之全向性超寬頻天線，包含: 一系統接地面； 一輻射元件，設置於該系統接地面之—邊緣的上方，其包含： 第一子輻射元件，平行於該系統接地面；以及 鲁 -第二子輕射元件，以可開合方式電氣連接於該第一子 轄射元件之-親，該第二子輻射元件於展開時大 縣錄該帛-子n㈣纽躺絲統接地面之 上方延伸，於閉合時大致平行於該第一子輻射元件 且朝向該系統接地面之水平方向延伸；以及 饋入7L件，電氣連接於一訊號源，用以將該訊號源所輪出 之訊號饋入至該輻射元件。 鲁2.如㈣專利_第丨顧述之全向性超寬頻天線，其中該系 統接地面大致為一矩形形狀。 3.如申請專利翻第〗項所述之全向性超寬頻天線，其中該第 子輕射元件包含-饋入點，電氣連接於該饋入元件。 、4.如申請專利範圍第i項所述之全向性超寬頻天線，其中雜 - 射讀係由-單-金屬片受沖壓或切割製作形成。 15 川 2595 如申請專利範固第I項所行.夕& 射元件係，咖技術形：=:該- 6. 圍第1項所述之全向性超寬頻天線，其中該第 _;板===梯形平板狀、環形平板狀或多 2:=:= 1項所述之全向性超寬頻天線’其中該第 卞知射7L件包含至少一彎折。 7請專利範圍第i項所述之全向性超寬頻天線，其中該隨 P用傳輸裝置係符合通用序列匯流排之傳輸規範。 8.