TWI380508B - Aperture antenna - Google Patents

Description

1380508 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種天線，特別係有關於一種產生圓極化 訊號的槽孔天線。 【先前技術】 參照第la以及lb圖，其係顯示習知用於傳輸圓極化電磁 • 波訊號的天線1，包括一基板10、一輻射體20以及一接地層30。 鲁 該基板10包括一第一表面以及一第二表面，該第一表面相反於 該第二表面，該輻射體20設於該第一表面之上，該接地層30 設於該第二表面之上。該輻射體20呈矩形，並包括一缺角21。 參照第lb圖，其係顯示第la圖中的I-Ι方向截面圖，同軸纜線 40耦接該天線1，其中，訊號線41穿過該基板10耦接該輻射 體20。 習知之天線1所提供的軸比頻寬（axial ratio bandwidth)僅為 3〜5%，因此並無法有效傳輸較寬頻的圓極化訊號。 I【發明内容】 本發明即為了欲解決習知技術之問題而提供之一種槽孔天 線，用以傳輸一圓極化訊號，包括一天線基板、一饋入導體以 及一天線接地層。天線基板具有一第一表面以及一第二表面。 饋入導體設於該第一表面。天線接地層設於該第二表面，其中， 該天線接地層具有一槽孔，該槽孔具有一饋入點、一訊號折點、 一第一邊緣以及一第二邊緣，該第一邊緣沿一第一方向連接該 饋入點以及該訊號折點，該第二邊緣沿一第二方向連接該饋入 點以及該訊號折點，該第一方向相反於該第二方向，當該槽孔

0991-A51338TW 1380508 > * • 天線傳輸該圓極化訊號時，一行進波（traveling wave)於該第一 - 邊緣上行進，至少一駐波於該第二邊緣上震盪。 本發明實施例之槽孔天線，可提供較佳的軸比頻寬（axial ratio bandwidth)，因此可有效傳輸較寬頻的圓極化訊號。 【實施方式】 • 參照第2圖，其係顯示本發明第一實施例之槽孔天線100， . 用以傳輸一圓極化訊號，該槽孔天線100包括一天線基板110、 φ 一饋入導體120以及一天線接地層130。天線基板110具有一第 一表面111以及一第二表面112。饋入導體120設於該第一表面 ill之上。天線接地層130形成於該第二表面112之上。該天線 接地層130具有一槽孔140。 第3a圖係顯示槽孔天線100的俯視圖，第3b圖係顯示槽 孔天線100的仰視圖。參照第3a圖，該槽孔140具有一饋入點 A1、一訊號折點B1、一第一邊緣141以及一第二邊緣142，該 第一邊緣141沿一第一方向（順時針方向）連接該饋入點A1以及 該訊號折點B1，該第二邊緣142沿一第二方向（逆時針方向）連 • 接該饋入點A1以及該訊號折點B1，該第一方向相反於該第二 方向。當該槽扎天線100傳輸該圓極化訊號時，一行進波 (traveling wave)於該第一邊緣141上行進，至少一駐波（standing wave)於該第二邊緣142上震盪。在本發明之實施例中，“訊號 折點”的定義係指分隔第一邊緣與第二邊緣的點，行進波 (traveling wave)於該第一邊緣上行進，駐波（standing wave)於該 第二邊緣上震盪。 在本發明第一實施例中，該第二邊緣上142上更具有一電 流極小點（null)Cl，該第二邊緣上142上有兩個駐波形成，一第 4

0991-A51338TW 1380508 一駐波形成於該饋入點A1以及該電流極小點C1之間，一第二 駐波形成於該電流極小點C1以及該訊號折點B1之間。參照第 4圖’其係顯示槽孔天線1〇〇的表面電流示意圖。 參照第5圖，該槽孔140呈六邊形，具有一第一邊151、 一第二邊152、一第三邊153、一第四邊154、一第五邊155以 及一第六邊156,該第一邊151連接該第二邊152,該第一邊151 垂直於該第二邊152，該第三邊153連接該第四邊154，該第三 邊153垂直於該第四邊154,該第五邊155連接該第一邊151 以及該第三邊丨53’該第六邊156連接該第二邊152以及該第四 邊154，該第五邊155平行於該第六邊156。該第一邊ι51與該 第二邊152等長。該第五邊1S5與該第六邊156等長。該第一 邊151與該第三邊153等長，該第三邊153與該第四邊154等 長。該訊號折點B1位於該第一邊151與該第二邊152的連接點 之上，該饋入點A1位於該第三邊153之上，饋入導體12〇垂直 於該第三邊153。該電流極小點（null)ci位於該第六邊156之 上。該第一邊緣從該饋入點A1，經過該第三邊153、該第五邊 155以及該第-邊151而延伸至該訊號折點m 以及該第二邊M2而延伸至該訊號折點B1。 在-變形例之中，該第一邊151與該第三邊153等長，該 第一邊152與該第四邊154耸具，兮楚—i ic-) 迓寻長該第二邊153與該第四邊154 不等長。 在第-實施例中’該槽孔刚具有—槽孔邊長㈣如爪、 -饋入長m，9mm、一截角邊長L=l3_、一饋入位置 S-3.9丽以及-饋入導體寬度㈣6随。在第一實施 過調整該槽孔的邊長，可以調整該槽孔天線的操作頻率。透過

0991-A51338TW 1380508 ' 調整該饋入導體的饋入長度，可調整該槽孔天線的返回損失匹 • 配。透過調整該饋入導體的饋入位置，可調整該槽孔天線之返 回損失匹配的最佳頻率，以及橢圓長短軸比的最佳頻率。本發 明第一實施例主要係透過將正方形截對角而形成的六邊形槽 孔，進行圓極化訊號的傳輸。 參照第6圖，其係顯示第一實施例之槽孔天線的訊號傳輸 ' 效果，由第6圖中可知，本發明第一實施例之槽孔天線所提供 • 的軸比頻寬（axial ratio bandwidth)約為18〜20%，因此可有效傳 φ 輸較寬頻的圓極化訊號。 參照第7圖，其係顯示本發明第二實施例之槽孔天線200， 用以傳輸一圓極化訊號，該槽孔天線200包括一天線基板210、 一饋入導體220以及一天線接地層230。天線基板210具有一第 一表面211以及一第二表面212。饋入導體220設於該第一表面 211。天線接地層230形成於該第二表面212。該天線接地層230 具有一槽孔240。 第8圖係顯示槽孔天線200的俯視圖。參照第8圖，該槽 孔240具有一饋入點C2、一訊號折點A2、一第一邊緣241以 ® 及一第二邊緣242,該第一邊緣241沿一第一方向（逆時針方向） 連接該饋入點C2以及該訊號折點A2，該第二邊緣242沿一第 二方向（順時針方向）連接該饋入點C2以及該訊號折點A2，該 第一方向相反於該第二方向。當該槽孔天線200傳輸該圓極化 訊號時，一行進波(traveling wave)於該第一邊緣241上行進， 一駐波（standing wave)於該第二邊緣242上震盪。透過調整該第 一邊緣241的長度，可調整該槽孔天線200的圓極化輻射特性。 透過調整該第二邊緣242的長度，可調整該槽孔天線200的返 回損失匹配。 6

0991-A51338TW 1380508 在上述第二實施例中，該槽孔240呈圓形，並具有一扇形 • 缺口 250 ’形成於該槽孔240的邊緣之上，該訊號折點A2位於 該扇形缺口 250的尖端。 參照第9圖，槽孔天線200其更包括一基準線2〇1，該基 準線經過該訊號折點A2以及該槽孔的圓心Ca，該扇形缺口具 有一第一邊251以及一第二邊252’該第一邊251位於該第一邊 緣241之上’該第二邊252位於該第二邊緣2U之上，該第一 邊251與該基準線201之間具有一第一失角0up，該第二邊252 • 與該基準線2〇1之間具有一第二夾角edown。透過調整該第一失 角0up，可調整該槽孔天線的返回損失匹配。透過調整該第二夾 角0down ’可調整該圓極化訊號的頻率以及圓波純度。透過調整 該訊號折點A2以及該槽孔的圓心ca之間的距離r，可調整該槽 孔天線的返回損失匹配以及軸比頻寬（axial rati〇 bandwidth)的 效能。 在一實施例中，該饋入導體220朝該槽孔24〇的圓心Ca 延伸，該第一邊緣242的長度約等於該槽孔240的四分之一周 φ 長。該槽孔的周長約為3、，其中，λ。係為該圓極化訊號的中心 頻率真空波長。該槽孔的直徑約為、，其中，、係為該圓極化 訊號的導波波長。 在本發明之一實施例中，該第一夾角㊀叩為1〇。，該第二夾 角心_為10。，該饋入導體的寬度Wf為〇.3mm，該饋入導體的 饋入長度Lf為ilmm，該訊號折點A2以及該槽孔的圓心G之 間的距離r為3mm，該槽孔的半徑R為14mm。 參照第10圖，其係顯示第二實施例之槽孔天線的訊號傳輸 效果，由第10圖中可知，本發明第二實施例之槽孔天線所提供 的轴比頻寬（axial ratio bandwidth)約為7.6%，因此相較於習知

0991-A51338TW 1380508 技術，仍有較佳的訊號傳輸效果。 在本發明的實施例中，圓極化訊號以左旋或右旋的方向行 進，其並未限制本發明。 在上述實施例中所揭露的傳輸效果，其係為單向輻射的條 件下所取得的傳輸數據。本發明之槽孔天線可透過搭配反射 板、後置空腔（cavity back)或電磁能隙元件（electromagnetic band gap element)等方式達成單向輕射。由於反射板或後置空腔 (cavity back)等相關技術已發展成熟，因此在此不另行贅述。 雖然本發明已以具體之較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

099I-A5I338TW 1380508 【圖式簡單說明】 第1a係顯示習知用於傳輸圓極化電磁波訊號的天線； 第lb圖係顯示第ia圖中的w方向截面圖； 第2圖係顯示本發明第一實施例之槽孔天線； 第3a圖係顯示第一實施例之槽孔天線的俯視圖； 第3b圖係顯示第一實施例之槽孔天線的仰視圖； 第4圖係顯示第一實施例之槽孔天線的表面電流示意圖； 第5圖係顯示第一實施例之槽孔天線的細部結構； 第6圖係顯示第一實施例之槽孔天線的訊號傳輸效果； 第7圖係顯示本發明第二實施例之槽孔天線； 第8圖係顯示本發明第二實施例之槽孔天線的俯視圖； 第9圖係顯示本發明第二實施例之槽孔天線的細部結 ho 第10圖係顯示本發明第二實施例之槽孔天線的訊號傳輪坆果 【主要元件符號說明】 1〜天線； 10〜 -基板， 2〇〜輻射體； 21〜 -缺角； 30〜接地層； 40- <同軸纜線； 41〜訊號線； 100〜槽孔天線； 110〜天線基板； 111〜第一表面； 112〜第二表面； 120' 〜饋入導體； 130〜天線接地層； 140' 〜槽孔； 141〜第一邊緣； 142, 〜第二邊緣； 151〜第一邊； 152〜第二邊； I53〜第三邊； 15Φ 〜第四邊； 155〜第五邊； 156' 〜第六邊；

0991-A51338TW 9 1380508 200〜槽孔天線； 210〜天線基板； 212〜第二表面； 230〜天線接地層； 241〜第一邊缘； 250〜扇形缺口； 252〜第二邊。/ 201〜基準線； 211〜第一表面； 220〜饋入導體； 240〜槽孔； 242〜第二邊緣； 251〜第一邊；

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Claims (1)

1380508 第98103203號申請專利範圍修正本修正日期：1〇1年u月7日 七、申請專利範圍： 1·一種槽孔天線，用以傳輸一圓極化訊號，包括： 一天線基板’具有一第一表面以及一第二表面； 一饋入導體’設於該第一表面；以及

一天線接地層，設於該第二表面，其中，該天線接地層具有 一槽孔，該槽孔具有一饋入點、一訊號折點、一第一邊緣以及一 第二邊緣，該第一邊緣沿一第一方向連接該饋入點以及該訊號折 點’該第二邊緣沿一第二方向連接該饋入點以及該訊號折點，該 第一方向相反於該第二方向，當該槽孔天線傳輸該圓極化訊號 時，一行進波(traveling wave)於該第一邊緣上行進，至少一駐波 於該第二邊緣上震盪，其中，該槽孔呈圓形，並具有一扇形缺口， 形成於該槽孔的邊緣之上，該訊號折點位於該扇形缺口的尖端。 2·如申請專利範圍第1項所述之槽孔天線，其更包括一基準 線，該基準線經過該訊號折點以及該槽孔的圓心，該扇形缺口具 有一第一邊以及一第二邊，該第一邊位於該第一邊緣之上，該第 —邊位於該第二邊緣之上，該第一邊與該基準線之間具有一第一 夾角，該第二邊與該基準線之間具有一第二夾角。 二3·如申請專利範圍第2項所述之槽孔天線，其中，透過調整 第丈角’可调整該槽孔天線的返回損失匹配。 =.如申請專利範圍第2項所述之槽孔天線，其中，透過調整 k第—夾角，可調整該圓極化訊號的頻率以及圓波純度。 5·如申請專利範圍第2項所述之槽孔天線，其中，該饋入導 體的延伸方向垂直於該基準線。 6·如申請專利範圍第1項所述之槽孔天線，其中，該第一邊 緣的長度大於該第二邊緣的長度。 7_如申請專利範圍第1項所述之槽孔天線，其中，該第二邊 11 1380508 修正日期：101年11月7日 第98103203號申請專利範圍修正本 緣的長度約等於該槽孔的四分之一周長。 8.如申請專利範圍第1項所述之槽孔天線，其中，該槽孔的 周長約為3λ。’其中，λ。係為該圓極化訊號的中心頻率真空波長。 9·如申請專利範圍第1項所述之槽孔天線，其中，該槽孔的 直徑約為，其中，係為該圓極化訊號的導波波長。 10. —種槽孔天線，用以傳輸一圓極化訊號，包括： 一天線基板，具有一第一表面以及一第二表面；

一饋入導體，設於該第一表面；以及 一天線接地層，設於該第二表面，其中，該天線接地層具有 〜槽孔，該槽孔具有-饋人點、—訊號折點、—第—邊緣以及一 =一邊緣’該第一邊緣沿一第一方向連接該饋入點以及該訊號折 ^ °亥第一邊緣沿一第二方向連接該饋入點以及該訊號折點，該 ^方向相反於該第二方肖，當該槽&天線傳輸該圓極化訊號 ^ 行進波(travellng wave)於該第一邊緣上行進，至少一駐波 於該第二邊緣上震盪，其中，該槽孔呈六邊形。 1 ·如申印專利範圍第10項所述之槽孔天線，其中，該槽孔 ’、有帛i|、一第二邊、一第三邊、一第四邊、一第五邊以 $第八邊’该第一邊連接該第二邊，該第一邊垂直於該第二 該第:邊連接該第四邊，該第三邊垂直於該第四邊，該第五 =接β帛邊以及該第三邊’該第六邊連接該第二邊以及該第 邊，該第五邊平行於該第六邊。 邊與範圍第U項所述之槽孔天線，其中，該第一 邊盘兮^申5月事利範圍帛12項所述之槽孔天線，其中，該第五 邊與該第六邊等長。 申明專利範圍第13項所述之槽孔天線，其中，該第一 12 1380508 修正曰期：101年11月7日 弟98103203號申請專利範圍修正本 邊與δ玄第二邊等長，該第三邊與該第四邊等長。 15. 如申請專利範圍第11項所述之槽孔天線’其中，該訊號 折點位於該第一邊與該第二邊的連接點之上，該饋入點位於該第 三邊之上。 16. 如申請專利範圍第15項所述之槽孔天線，其中，該第一 邊緣k 4饋入點，、纟里過該第三邊、該第五邊以及該第一邊而延伸 至該訊號折點。 17. 如申請專利範圍第15項所述之槽孔天線，其中，該第二 •邊緣從該饋入點，經過該第三邊、該第四邊、該第六邊以及該第 二邊而延伸至該訊號折點。 如申請專利範圍第15項所述之槽孔天線，其中，該槽孔 更具有一電流極小點（null)，該電流極小點形成於該第六邊之 上’一第一駐波形成於該饋入點與該電流極小點之間，—第二駐 波形成於該電流極小點與該訊號折點之間。

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