TWI381589B - 一種無線區域網路系統用多重輸出入平面單極天線 - Google Patents

Description

一種無線區域網路系統用多重輸出入平面單極天線

本發明係有關於一種無線區域網路系統用多重輸出入平面單極天線結構，特別是有關於一種在其操作頻寬內的所有頻率均具有良好的輻射場型之多輸入多輸出平面單極天線結構。

近年來，隨著半導體製程的進步，無線通訊的蓬勃發展，使得人們對於電子產品、通訊品質的要求也越來越高，特別是針對短距離傳輸，國際電機電子工程師協會IEEE所制定的無線區域網路IEEE 802.11 b/g中所制訂該頻於(2400~2484 MHz)內之傳輸速率為54 Mbps，但此規範於目前的通訊科技趨勢來看，隨著影音畫質的提高，相對的所須的資料量也越龐大，導致傳統無線區域WLAN傳輸容量己漸漸不敷使用，也因此發展出多輸入多輸出MIMO (Multi-input/Multi-output)系統，係使用多埠同頻帶之橋接點天線作為通訊傳輸，其優點較傳統單一無線系統天線可大幅增加通道傳輸率。所謂的MIMO系統與傳統WLAN之差異在於傳統WLAN系統僅使用單一天線來發射接收無線訊號，而MIMO系統則同時使用多個天線發射與接收無線訊號，而各訊號皆為獨立訊號，因此若使用三個天線之MIMO系統，則理想上將可使位元傳輸速率為WLAN之三倍之多，但隨著天線數量增加時，對於橋接點天線系統所需之空間也隨之變大。在無線區域網路WLAN橋接點系統中，天線所需空間的增加，將會對於實際產品應用時造成莫大的限制。

中華民國專利第M294111號”多重輸出入(MIMO)天線結構”，其 揭示一種習知的多輸入多輸出天線，但是其缺點為立體結構導致體積過大，不易攜帶。

本發明係為一種應用於無線區域網路系統用多重輸出入平面單極天線。

第1圖是發明天線之一實施例1，包括：一基板1與一第一輻射金屬片21、一第二輻射金屬片22、一第三輻射金屬片23、一I型接地面61與一倒L型接地面62。

第2圖是本發明天線之一實施例1的展開一第一表面11結構圖，包括：一第一輻射金屬片21、一第二輻射金屬片22形狀大致為一線狀平面並位於一第一表面11之左下與右下，一第三輻射金屬片23，形狀為一矩形並位於一第一表面11之中心上方，其一第一輻射金屬片21、一第二輻射金屬片22、與一第二輻射金屬片23分別指向一第一表面11中心；一第一表面11之第一接地面31、第二接地面32與第三接地面33，形狀為一矩形並位於第一輻射金屬片21、第二輻射金屬片22及第三輻射金屬片23之下方有一間距；一第一短路棒41、一第二短路棒42與一第三短路棒43分別位於一第一接地面31、一第二接地面32、一第三接地面33上並貫穿至一第二表面接地面相互連接；一第一訊號線51分別連接一第一輻射金屬片21與一第一接地面31並傳遞訊號；一第二訊號線52分別連接一第一輻射金屬片22與一 第一接地面32並傳遞訊號；一第三訊號線53分別連接一第一輻射金屬片23與一第一接地面33並傳遞訊號。

第3圖是本發明天線之一實施例1，包括基板1與一第二表面12。該一第二表面12之一第四接地面分別為一I型接地面61與一倒L型接地面62相互連接。

第4圖是本發明天線之一實施例1的返回損失實驗量測結果圖，縱軸表示返回損失(return loss)，橫軸表示操作頻率，本實施例選擇下例尺寸做測試：第一、第二輻射金屬片(21、22)之長度約為25mm、寬度約為1.5mm；第三輻射金屬片23之邊長約25mm、寬度約為7mm；如第3圖所示，由所得的測試結果，在返回損失圖的定義下，其操作頻帶符合WLAN 2.4 GHz含規格之頻寬要求。

第5圖是本發明天線之一實施例1的隔離度實驗量測結果圖，縱軸表示隔離度(Isolation)，橫軸表示操作頻率，如第4圖所示，由所得的測試結果，在各兩天線間的相互影響較少。

第6圖、第7圖與第8圖為本發明天線之一實施例1於2400 MHz的天線輻射場型量測結果；三天線的三個切面之E_θ 與E_Φ 分量有部分大小較為近似之輻射場型，對於WLAN操作有良好的輻射特性。

第9圖為本發明之天線之上述實施例於其操作頻帶中天線增益量測結果。

1‧‧‧基板

21‧‧‧第一輻射金屬片

22‧‧‧第二輻射金屬片

23‧‧‧第三輻射金屬片

31‧‧‧第一接地面

32‧‧‧第二接地面

33‧‧‧第三接地面

41‧‧‧第一短路棒

42‧‧‧第二短路棒

43‧‧‧第三短路棒

51‧‧‧第一訊號線

52‧‧‧第二訊號線

53‧‧‧第三訊號線

61‧‧‧I型接地面

62‧‧‧倒L型接地面

第1圖為本發明多輸入多輸出平面單極天線之一實施例結構圖。

第2圖為本發明多輸入多輸出平面單極天線之一第一表面結構圖。

第3圖為本發明多輸入多輸出平面單極天線之一第二表面結構圖。

第4圖為本發明天線一實施例之返回損失實驗量測結果。

第5圖為本發明天線一實施例之隔離度實驗量測結果。

第6圖為本發明天線一實施例之第一訊號端激發操作於2400 MHz之輻射場型量測結果。

第7圖為本發明天線一實施例之第二訊號端激發操作於2400 MHz之輻射場型量測結果。

第8圖為本發明天線一實施例之第三訊號端激發操作於2400 MHz之輻射場型量測結果。

第9圖為本發明天線一實施例之各埠天線增益量測結果

1‧‧‧基板

21‧‧‧第一輻射金屬片

22‧‧‧第二輻射金屬片

23‧‧‧第三輻射金屬片

31‧‧‧第一接地面

32‧‧‧第二接地面

33‧‧‧第三接地面

41‧‧‧第一短路棒

42‧‧‧第二短路棒

43‧‧‧第三短路棒

51‧‧‧第一訊號線

52‧‧‧第二訊號線

53‧‧‧第三訊號線

61‧‧‧I型接地面

62‧‧‧倒L型接地面

Claims (4)

1. 一種多重輸出入系統用平面單極天線，包含：一基板，該基板設有一第一表面與一第二表面；一第一表面上具有一第一輻射金屬片、一第二輻射金屬片及一第三輻射金屬片；且一第一輻射金屬片與一第二輻射金屬片為一線狀平面其大致位於第一表面的左下方與右下方並指向第一表面之中心及一第三輻射金屬片之形狀約為一矩形平面其大致位於第一表面的中心上方並指向第一表面之中心；一第一表面上具有一第一接地面、一第二接地面及一第三接地面；且一第一接地面、一第二接地面及一第三接地面之形狀大致於一矩形平面，並位於一第一輻射金屬片、一第二輻射金屬片及一第三輻射金屬片之下方有一間距。一第二表面上具有一第四接地面；其一第二表面之一第四接地面分別由一I型接地面與一倒L型接地面相互連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多重輸出入系統用平面單極天線，其中該一第一輻射金屬片及該第二輻射金屬片之形狀為線形，且該第三輻射金屬片之形狀為矩形。
3. 如申請專利範圍第1項所述之多重輸出入系統用平面單極天線，其中一第一表面上具有一第一短路棒、一第二短路棒及一第三短路棒；且一第一短路棒、一第二短路棒及一第三短路棒大致位於一第一表面之一第一接地面、一第二接地面及一第三接地面並貫穿至一第二表面一第四接地面相互連接。
4. 如申請專利範圍第1項所述之多重輸出入系統用平面單極天線，其中該一第一訊號線、一第二訊號線及一第三訊號線分別連接第一輻射金屬片、第二輻射金屬片及第三輻射金屬片與第一接地面、第二接地面、及第三接地面並傳遞訊號。