TWI407631B - 天線 - Google Patents

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TWI407631B TW098124539A TW98124539A TWI407631B TW I407631 B TWI407631 B TW I407631B TW 098124539 A TW098124539 A TW 098124539A TW 98124539 A TW98124539 A TW 98124539A TW I407631 B TWI407631 B TW I407631B
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    • H01Q5/25—Ultra-wideband [UWB] systems, e.g. multiple resonance systems; Pulse systems

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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

天線
本發明係有關於一種超寬頻多輸入多輸出天線，特別係有關於一種訊號隔離度較佳的超寬頻多輸入多輸出天線。
在一般的定義中，超寬頻(Ultra-wideband)係指頻段涵蓋3.1~10.6GHz(預定操作頻段)的天線。在習知技術中，超寬頻多輸入多輸出天線一般多以同樣形狀的輻射體沿相互垂直的極化方向設置，以達到超寬頻多輸入多輸出之目的。
參照第1a圖，其係顯示習知之超寬頻多輸入多輸出天線1。習知之超寬頻多輸入多輸出天線1，包括一第一接地元件10、一第二接地元件20、一第一輻射體30以及一第二輻射體40。該第一輻射體30部分對應該第一接地元件10，該第二輻射體40部分對應該第二接地元件20。該第一輻射體30沿一第一方向(Y)設置，該第二輻射體40沿一第二方向(X)設置，該第一方向(Y)垂直於該第二方向(X)，藉此該超寬頻多輸入多輸出天線1可傳輸不同極化方向的訊號。
在習知之超寬頻多輸入多輸出天線1中，為有效隔離第一輻射體30以及第二輻射體40，因此第一輻射體30與第二輻射體40之間的間隔距離不能太近，因而增加了超寬頻多輸入多輸出天線1的尺寸。然而，超寬頻多輸入多輸出天線1的訊號隔離效果仍然不甚理想，其互耦合效應(Mutual coupling)在預定操作頻段中最高可達-15dB。參照第1b圖，習知之超寬頻多輸入多輸出天線1的訊號相關係數(Correlation Coefficient(S-Parameter))在預定操作 頻段中最高可達0.06。
本發明即為了欲解決習知技術之問題而提供之一種天線，包括一基板、一接地元件、一第一饋入導體以及一第二饋入導體。基板具有一第一表面以及一第二表面。接地元件形成於該第一表面之上，該接地元件形成有一封閉槽孔，該封閉槽孔呈漏斗狀，具有一開口部分以及一漸收部分，該開口部分連接該漸收部分。第一饋入導體設於該第二表面，該第一饋入導體對該封閉槽孔饋入一第一訊號。第二饋入導體設於該第二表面，該第二饋入導體對該封閉槽孔饋入一第二訊號。
本發明實施例之天線提供了良好的訊號隔離度，並具有低訊號相關度的特性。相較於習知技術，本發明毋須維持沿不同方向設置之輻射體之間的距離，因此可有效降低整體天線裝置的體積。
本發明係提供一種超寬頻多輸入多輸出天線(Ultra-WideBand Multi-Input Multi-Output Antenna；UWB MIMO Antenna)。本發明實施例之天線的預定操作頻段為3.1~10.6GHz。
第2a圖係顯示本發明實施例之天線的立體圖，第2b圖係顯示本發明實施例之天線的俯視圖。參照第2a以及2b圖，本發明實施例之天線100包括一基板130、一接地元件140、一第一饋入導體(port 1)110以及一第二饋入導體(port 2)120。基板130具有一第一表面131以及一第二表面132。接地元件140形成於該第一表面之上131，該接地元件140形成有一封閉槽孔200，該封閉槽孔 200大致上呈漏斗狀，具有一第一部分(開口部分)210以及一第二部分(漸收部分)220，該第一部分210連接該第二部分220，該第一部分210大致上呈矩形，該第二部分220具有一第一曲線邊緣221以及一第二曲線邊緣222，該第一曲線邊緣221以及該第二曲線邊緣222對稱於一基準線101而延伸漸開，該第一曲線邊緣221具有一第一漸開端223以及一第一漸近端224，該第二曲線邊緣222具有一第二漸開端225以及一第二漸近端226，該第一漸開端223以及該第二漸開225端連接該第一部分的邊緣210。第一饋入導體110設於該第二表面132，該第一饋入導體110對該封閉槽孔200饋入一第一訊號。第二饋入導體120設於該第二表面132，該第二饋入導體120對該封閉槽孔200饋入一第二訊號。
該第一饋入導體為微帶線，具有一第一延伸部111以及一第一饋入部112，該第一延伸部111連接該第一饋入部112。該第一饋入部112對應該第一部分210。該第一饋入部112呈水滴狀，具有一尖端113，該尖端113朝向該第二部分220。
該第二部分220更具有一饋入部227，該第一漸近端224以及該第二漸近端226連接於該饋入部227。該饋入部227呈圓形。該第二饋入導體120為微帶線，該第二饋入導體120為對該饋入部227饋入該第二訊號。該第二饋入導體120具有一第二延伸部121以及一第二饋入部122，該第二延伸部121連接該第二饋入部122，該饋入部227對應該第二延伸部121與該第二饋入部122的連接處。該第二饋入部122呈圓形。
參照第3a圖，該第一訊號在該封閉槽孔中可以沿一第一方向Y震盪。參照第3b圖，該第二訊號在該封閉槽孔中可以沿一第二方向X震盪。藉此本發明實施例之天線可傳輸不同極化方向的訊 號。
參照第4圖，其係顯示本發明實施例之天線的耦合係數(S21)，由第4圖可知，本發明實施例之天線的耦合係數(S21)在預定操作頻段下大致上小於-32dB。再參照第5圖，其係顯示本發明實施例之天線的訊號相關係數(Correlation Coefficient (S-Parameter))，由第5圖可知，本發明實施例之天線的訊號相關係數(Correlation Coefficient(S-Parameter))在預定操作頻段下大致上小於10-4 。
第6a-6d圖係顯示本發明實施例之天線於傳輸頻率為4GHz之訊號的輻射場型，第6a圖係顯示由第一饋入導體饋入訊號時的X-Z平面場型圖，第6b圖係顯示由第一饋入導體饋入訊號時的Y-Z平面場型圖，第6c圖係顯示由第二饋入導體饋入訊號時的X-Z平面場型圖，第6d圖係顯示由第二饋入導體饋入訊號時的Y-Z平面場型圖。第6e-6h圖係顯示本發明實施例之天線於傳輸頻率為10GHz之訊號的輻射場型，第6e圖係顯示由第一饋入導體饋入訊號時的X-Z平面場型圖，第6f圖係顯示由第一饋入導體饋入訊號時的Y-Z平面場型圖，第6g圖係顯示由第二饋入導體饋入訊號時的X-Z平面場型圖，第6h圖係顯示由第二饋入導體饋入訊號時的Y-Z平面場型圖。由第6a-6h圖可知，本發明之實施例之天線具有良好的極化分集(Polarization diversity)以及場形分集(Pattern diversity)。
參照第7圖，其係顯示本發明實施例之天線的各部位尺寸。基板具有一基板長度L=50mm以及一基板寬度W=50mm。第一部分於該第二方向X上具有一長度d1 ，該第一部分以及該第二部分在該第一方向Y上具有一長度和d2， 該第一部分在該第一方向Y 上具有一長度d3 。長度d1 以及長度和d2 約為最低頻波長λ1 的二分之一。在此實施例中，預設最低頻率為3.1GHz，長度d1 為32公釐，長度d2 為33.5公釐。在此實施例中，長度d3 為13公釐，透過調整長度d3 可同時調整第一以及第二饋入部之最低頻。透過調整第一曲線邊緣以及第二曲線邊緣的曲率可調整第二饋入部之阻抗匹配)。在此實施例中，第二曲線邊緣滿足y=0.55exp(x/5)的方程式。透過調整第一饋入部的形狀可調整第一饋入部之阻抗匹配。
本發明實施例之天線提供了良好的訊號隔離度，並具有低訊號相關度的特性。相較於習知技術，本發明毋須維持沿不同方向設置之輻射體之間的距離，因此可有效降低整體天線裝置的體積。
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內，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。
1‧‧‧超寬頻多輸入多輸出天線
10‧‧‧第一接地元件
20‧‧‧第二接地元件
30‧‧‧第一輻射體
40‧‧‧第二輻射體
100‧‧‧天線
101‧‧‧基準線
110‧‧‧第一饋入導體
111‧‧‧第一延伸部
112‧‧‧第一饋入部
113‧‧‧尖端
120‧‧‧第二饋入導體
121‧‧‧第二延伸部
122‧‧‧第二饋入部
130‧‧‧基板
131‧‧‧第一表面
132‧‧‧第二表面
140‧‧‧接地元件
200‧‧‧封閉槽孔
210‧‧‧第一部分
220‧‧‧第二部分
221‧‧‧第一曲線邊緣
222‧‧‧第二曲線邊緣
223‧‧‧第一漸開端
224‧‧‧第一漸近端
225‧‧‧第二漸開端
226‧‧‧第二漸近端
227‧‧‧饋入部
第1a圖係顯示習知之超寬頻多輸入多輸出天線；第1b圖係顯示習知之超寬頻多輸入多輸出天線的訊號相關係數(Correlation Coefficient(S-Parameter))；第2a圖係顯示本發明實施例之天線的立體圖；第2b圖係顯示本發明實施例之天線的俯視圖；第3a圖係顯示該第一訊號在該封閉槽孔中的震盪方向；第3b圖係顯示該第二訊號在該封閉槽孔中的震盪方向；第4圖係顯示本發明實施例之天線的耦合係數(S21)；第5圖係顯示本發明實施例之天線的訊號相關係數(Correlation Coefficient(S-Parameter))；第6a圖係顯示傳輸頻率為4GHz時，由第一饋入導體饋入訊號時的X-Z平面場型圖；第6b圖係顯示傳輸頻率為4GHz時，由第一饋入導體饋入訊號時的Y-Z平面場型圖；第6c圖係顯示傳輸頻率為4GHz時，由第二饋入導體饋入訊號時的X-Z平面場型圖；第6d圖係顯示傳輸頻率為4GHz時，由第二饋入導體饋入訊號時的Y-Z平面場型圖；第6e圖係顯示傳輸頻率為10GHz時，由第一饋入導體饋入訊號時的X-Z平面場型圖；第6f圖係顯示傳輸頻率為10GHz時，由第一饋入導體饋入訊號時的Y-Z平面場型圖；第6g圖係顯示傳輸頻率為10GHz時，由第二饋入導體饋入訊號時的X-Z平面場型圖； 第6h圖係顯示傳輸頻率為10GHz時，由第二饋入導體饋入訊號時的Y-Z平面場型圖；以及第7圖係顯示本發明實施例之天線的各部位尺寸。
100‧‧‧天線
110‧‧‧第一饋入導體
120‧‧‧第二饋入導體
130‧‧‧基板
131‧‧‧第一表面
132‧‧‧第二表面
140‧‧‧接地元件
200‧‧‧槽孔

Claims (17)

  1. 一種天線，包括：一基板，具有一第一表面以及一第二表面；一接地元件，形成於該第一表面之上，該接地元件形成有一封閉槽孔，該封閉槽孔具有一第一部分以及一第二部分，該第一部分連接該第二部分，該第一部分大致上呈矩形，該第二部分具有一第一曲線邊緣以及一第二曲線邊緣，該第一曲線邊緣以及該第二曲線邊緣對稱於一基準線而延伸漸開，該第一曲線邊緣具有一第一漸開端以及一第一漸近端，該第二曲線邊緣具有一第二漸開端以及一第二漸近端，該第一漸開端以及該第二漸開端連接該第一部分的邊緣；一第一饋入導體，設於該第二表面，該第一饋入導體對該封閉槽孔饋入一第一訊號；以及一第二饋入導體，設於該第二表面，該第二饋入導體對該封閉槽孔饋入一第二訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線，其中，該第一饋入導體具有一第一延伸部以及一第一饋入部，該第一延伸部連接該第一饋入部，該第一饋入部對應該第一部分。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之天線，其中，該第一饋入部呈水滴狀。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之天線，其中，該第一饋入部具有一尖端，該尖端朝向該第二部分。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之天線，其中，該第二部分更具有一饋入部，該第一漸近端以及該第二漸近端連接於該饋入部。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之天線，其中，該饋入部呈圓形。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之天線，其中，該第二饋入導體對該饋入部饋入該第二訊號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之天線，其中，該第二饋入導體具有一第二延伸部以及一第二饋入部，該第二延伸部連接該第二饋入部，該饋入部對應該第二延伸部與該第二饋入部的連接處。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之天線，其中，該第二饋入部呈圓形。
  10. 一種天線，包括：一基板，具有一第一表面以及一第二表面；一接地元件，形成於該第一表面之上，該接地元件形成有一封閉槽孔，該封閉槽孔呈漏斗狀，具有一開口部分以及一漸收部分，該開口部分連接該漸收部分；一第一饋入導體，設於該第二表面，該第一饋入導體對該封閉槽孔饋入一第一訊號；以及一第二饋入導體，設於該第二表面，該第二饋入導體對該封閉槽孔饋入一第二訊號，其中，該漸收部分更具有一饋入部，該饋入部位於該漸收部分之相反於該開口部分之一端，該饋入部呈圓形。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之天線，其中，該第一饋入導體具有一第一延伸部以及一第一饋入部，該第一延伸部連接該第一饋入部，該第一饋入部對應該開口部分。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之天線，其中，該第一饋入部呈水滴狀。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之天線，其中，該第一饋入部 具有一尖端，該尖端朝向該漸收部分。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之天線，其中，該第二饋入導體對該饋入部饋入該第二訊號。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之天線，其中，該第二饋入導體具有一第二延伸部以及一第二饋入部，該第二延伸部連接該第二饋入部，該饋入部對應該第二延伸部與該第二饋入部的連接處。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之天線，其中，該第二饋入部呈圓形。
  17. 一種天線，包括：一基板，具有一第一表面以及一第二表面；一接地元件，形成於該第一表面之上，該接地元件形成有一封閉槽孔，該封閉槽孔呈漏斗狀，具有一開口部分以及一漸收部分，該開口部分連接該漸收部分；一第一饋入導體，設於該第二表面，該第一饋入導體對該封閉槽孔饋入一第一訊號；以及一第二饋入導體，設於該第二表面，該第二饋入導體對該封閉槽孔饋入一第二訊號，其中，該漸收部分更具有一饋入部，該饋入部位於該漸收部分之相反於該開口部分之一端，該第二饋入導體僅對應該饋入部。
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