TWI437761B - Multi - frequency dipole antenna - Google Patents

Description

多頻偶極天線

本發明是有關於一種天線，特別是指一種適用於多個頻段的偶極天線。

偶極天線由於結構簡單且全向性高，目前已被廣泛地運用於無線傳輸系統當中。然而近來隨著無線傳輸技術的蓬勃發展，產生許多分佈於不同頻段的通訊協定，以往僅適用於單一頻段的偶極天線無法支援多種頻段的無線傳輸。於是，如何構思一種適用於多種頻段的偶極天線，遂成為本發明要進一步改進的主題。

因此，本發明之目的，即在提供一種適用於多種頻段的多頻偶極天線。

於是，本發明多頻偶極天線，包含一基板、一第一輻射部、一第二輻射部、一第一鏡射輻射部、一平衡非平衡轉換器及一第二鏡射輻射部。該第一輻射部設置於該基板並具有一第一接地端及一由該第一接地端向一第一方向延伸的第一導體臂。該第二輻射部與該第一輻射部相間隔地設置於該基板並具有一第二接地端及一由該第二接地端向一第二方向延伸的第二導體臂。該第一鏡射輻射部與該第一輻射部等長且相間隔地對稱設置於該基板上，該第一鏡射輻射部具有一鄰近該第一接地端的饋入端，及一由該饋入端朝該第一方向的鏡射方向延伸的第一鏡射導體臂，該第一輻射部與該第一鏡射輻射部相配合可共振於一第一頻段。該平衡非平衡轉換器設置於該基板並具有一本體，及分別位於該本體兩相反端的一第一連接端與一第三接地端，該第一連接端與該第一鏡射導體臂電連接。該第二鏡射輻射部設置於該基板並具有一電連接於該平衡非平衡轉換器的本體的第二連接端，及一由該第二連接端朝該第二方向的鏡射方向延伸的第二鏡射導體臂，該第二輻射部與該第二鏡射輻射部相配合可共振於一第二頻段。

本發明之功效在於藉由工作模式為偶極天線的第一輻射部與第一鏡射輻射部，以及工作模式近似耦極天線的第二輻射部與第二鏡射輻射部，使得本發明可共振於第一頻段及第二頻段。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1，本發明多頻偶極天線之較佳實施例包含一基板1、一第一輻射部2、一第二輻射部3、一第一鏡射輻射部4、一平衡非平衡轉換器5、一第二鏡射輻射部6、一第三輻射部7，及一同軸傳輸線8。在本實施例中，基板1為一微波基板。

第一輻射部2，設置於基板1並具有一第一接地端21及一由第一接地端21向一第一方向延伸的第一導體臂22。第一導體臂22包括一連接於第一接地端21的第一輻射段221、一由第一輻射段221遠離第一接地端21的一端向外延伸的第二輻射段222，及一由第二輻射段222遠離第一輻射段221的一端向外延伸的第三輻射段223。在本實施例中，第一輻射段221呈橫向設置並朝基板1的左側緣延伸，第二輻射段222呈斜向設置並與第一輻射段221夾一張角θ，第三輻射段223呈縱向設置並朝基板1的底側緣延伸。藉由彎折第一導體臂22形成第一輻射段221、第二輻射段222及第三輻射段223可降低本實施例的面積。

第二輻射部3設置於基板1並具有一第二接地端31及一由第二接地端31向一第二方向延伸的第二導體臂32。在本實施例中，第二方向概與第一方向同向，即第二導體臂32亦朝基板1的左側緣延伸，且第二導體臂32與第一導體臂22的第一輻射段221平行並相間隔設置。

第一鏡射輻射部4與第一輻射部2等長且相間隔地對稱設置於基板1上，第一鏡射輻射部4具有一鄰近第一接地端21的饋入端41，及一由饋入端41朝第一方向的鏡射方向延伸的第一鏡射導體臂42。第一鏡射導體臂42包括一連接於饋入端41的第一鏡射輻射段421、一由第一鏡射輻射段421遠離饋入端41的一端向外延伸的第二鏡射輻射段422，及一由第二鏡射輻射段422遠離第一鏡射輻射段421的一端向外延伸的第三鏡射輻射段423，其中第一輻射段221及第一鏡射輻射段421位於同一直線上。第一輻射部2與第一鏡射輻射部4相配合可共振於一第一頻段。

平衡非平衡轉換器5設置於基板1並具有一本體51，及分別位於本體51兩相反端的一第一連接端52與一第三接地端53，第一連接端52與第一鏡射導體臂42電連接。在本實施例中，平衡非平衡轉換器5的本體51呈縱向設置且第一連接端52鄰近饋入端41。

第二鏡射輻射部6與該第一輻射部2相間隔地設置於基板1並具有一電連接於平衡非平衡轉換器5的本體51的第二連接端61，及一由第二連接端61朝第二方向的鏡射方向延伸的第二鏡射導體臂62。在本實施例中，第二導體臂32及第二鏡射導體臂62位於同一直線上，且第二連接端61設置於鄰近平衡非平衡轉換器5的本體51的中心位置。第二輻射部3與第二鏡射輻射部6相配合可共振於一第二頻段。

第三輻射部7設置於基板1並與第一輻射段221及第一鏡射輻射段421平行地位於第一輻射段221及第一鏡射輻射段421上方，從而概與第一輻射部2及第一鏡射輻射部4平行，第三輻射部7與第一輻射段221、第一鏡射輻射段421具有一耦合間距G，使得第三輻射部7與第一輻射部2及第一鏡射輻射部4相配合可共振於一第三頻段。

同軸傳輸線8設置於基板1並具有一外導體81及一內導體82，外導體81與第一接地端21、第二接地端31及第三接地端53電連接，內導體82與饋入端41電連接。在本實施例中，同軸傳輸線8與平衡非平衡轉換器5平行並間隔設置，且同軸傳輸線8與平衡非平衡轉換器5位於第二輻射部3與第二鏡射輻射部6之間。

參閱圖2，是本實施例的詳細尺寸(單位為mm)，其中，耦合間距G為1mm，張角θ為130度。改變第一輻射部2、第一鏡射輻射部4的寬度可調整第一頻段的頻寬，改變第二輻射部3、第二鏡射輻射部6的寬度可調整第二頻段的頻寬，改變第三輻射部7、第三鏡射輻射部的寬度可調整第三頻段的頻寬。此外，改變耦合間距G也可調整第三頻段的阻抗匹配與頻寬。在本實施例中，第一頻段為一低頻頻段，其中心頻率約為900MHz，第二頻段為一高頻頻段，其中心頻率約為1800MHz，第三頻段為另一高頻頻段，其中心頻率約為2100MHz。本實施例適用GSM 850(824~894 MHz)、GSM 900(880~960 MHz)、DCS(1710~1880 MHz)、PCS(1850~1990 MHz)及WCDMA Band I(1920~2170 MHz)共五個頻段。

參閱圖3是本實施例的電壓駐波比(VSWR)，由圖中所示，第一頻段均小於3：1，第二頻段及第三頻段皆小於2：1。且如下表1及表2所示，第一頻段的輻射效率均大於50%，第二頻段與第三頻段均大於65%。

表1

表2

參閱圖4至圖8是本實施例的輻射場型圖，如圖中所示本發明在E1平面上之全向性相當高，且在GSM 850、GSM 900、DCS、PCS及WCDMA Band I五個頻段內皆維持相當穩定的特性。

綜上所述，本發明多頻偶極天線藉由工作模式為偶極天線的第一輻射部與第一鏡射輻射部4、工作模式近似耦極天線的第二輻射部3與第二鏡射輻射部6，以及可與第一輻射部2和第一鏡射輻射部4耦合共振的第三輻射部7，使得本發明可共振於第一頻段、第二頻段及第三頻段，並涵蓋了五個手機通訊頻段，且所述頻段的輻射場型相當一致。此外，本發明多頻偶極天線的全向性高，利於訊號傳送與接收，並且結構簡單，可降地成本且易於設計及最佳化，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1．．．基板

2．．．第一輻射部

21．．．第一接地端

22．．．第一導體臂

221．．．第一輻射段

222．．．第二輻射段

223．．．第三輻射段

3．．．第二輻射部

31．．．第二接地端

32．．．第二導體臂

4．．．第一鏡射輻射部

41．．．饋入端

42．．．第一鏡射導體臂

421．．．第一鏡射輻射段

422．．．第二鏡射輻射段

423．．．第三鏡射輻射段

5．．．平衡非平衡轉換器

51．．．本體

52．．．第一連接端

53．．．第三接地端

6．．．第二鏡射輻射部

61．．．第二連接端

62．．．第二鏡射導體臂

7．．．第三輻射部

8．．．同軸傳輸線

81．．．外導體

82．．．內導體

G．．．耦合間距

θ．．．張角

圖1是一本發明多頻耦極天線的構造示意圖；

圖2一本實施例的尺寸圖；

圖3顯示本實施例的電壓駐波比圖；

圖4一本實施例操作在836.6MHz的輻射場型圖；

圖5一本實施例操作在897.4MHz的輻射場型圖；

圖6一本實施例操作在1747.8MHz的輻射場型圖；

圖7是一本實施例操作在1880MHz的輻射場型圖；及

圖8是一本實施例操作在1950MHz的輻射場型圖。

1．．．基板

2．．．第一輻射部

21．．．第一接地端

22．．．第一導體臂

221．．．第一輻射段

222．．．第二輻射段

223．．．第三輻射段

3．．．第二輻射部

31．．．第二接地端

32．．．第二導體臂

4．．．第一鏡射輻射部

41．．．饋入端

42．．．第一鏡射導體臂

421．．．第一鏡射輻射段

422．．．第二鏡射輻射段

423．．．第三鏡射輻射段

5．．．平衡非平衡轉換器

51．．．本體

52．．．第一連接端

53．．．第三接地端

6．．．第二鏡射輻射部

61．．．第二連接端

62．．．第二鏡射導體臂

7．．．第三輻射部

8．．．同軸傳輸線

81．．．外導體

82．．．內導體

G．．．耦合間距

θ．．．張角

Claims (10)

1. 一種多頻偶極天線，包含：一基板；一第一輻射部，設置於該基板，該第一輻射部具有一第一接地端及一由該第一接地端向一第一方向延伸的第一導體臂；一第二輻射部，與該第一輻射部相間隔地設置於該基板，該第二輻射部具有一第二接地端及一由該第二接地端向一第二方向延伸的第二導體臂；一第一鏡射輻射部，與該第一輻射部等長且相間隔地對稱設置於該基板上，該第一鏡射輻射部具有一鄰近該第一接地端的饋入端，及一由該饋入端朝該第一方向的鏡射方向延伸的第一鏡射導體臂，該第一輻射部與該第一鏡射輻射部相配合可共振於一第一頻段；一平衡非平衡轉換器，設置於該基板並具有一本體，及分別位於該本體兩相反端的一第一連接端與一第三接地端，該第一連接端與該第一鏡射導體臂電連接；及一第二鏡射輻射部，設置於該基板並具有一電連接於該平衡非平衡轉換器的本體的第二連接端，及一由該第二連接端朝該第二方向的鏡射方向延伸的第二鏡射導體臂，該第二輻射部與該第二鏡射輻射部相配合可共振於一第二頻段。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之多頻偶極天線，還包含一設置於該基板並概與該第一幅射部及該第一鏡射輻射部平行的第三輻射部，該第三輻射部與該第一輻射部及該第一鏡射輻射部相配合可共振於一第三頻段。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之多頻偶極天線，其中，該第一導體臂包括一連接於該第一接地端的第一輻射段、一由該第一輻射段遠離該第一接地端的一端向外延伸的第二輻射段，及一由該第二輻射段遠離該第一輻射段的一端向外延伸的第三輻射段，該第一鏡射導體臂包括一連接於該饋入端的第一鏡射輻射段、一由該第一鏡射輻射段遠離該饋入端的一端向外延伸的第二鏡射輻射段，及一由該第二鏡射輻射段遠離該第一鏡射輻射段的一端向外延伸的第三鏡射輻射段。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之多頻偶極天線，其中，該第二鏡射輻射部的第二連接端設置於鄰近該平衡非平衡轉換器的本體的中心位置。
5. 依據申請專利範圍第3項所述之多頻偶極天線，其中，該第一輻射段及第一鏡射輻射段位於同一直線上。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之多頻偶極天線，其中，該第三輻射部與該第一輻射段、第一鏡射輻射段具有一耦合間距，改變該耦合間距可調整第三頻段的阻抗匹配與頻寬。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之多頻偶極天線，還包含一設置於該基板的同軸傳輸線，該同軸傳輸線具有一外導體及一內導體，該外導體與該第一接地端、第二接地端及第三接地端電連接，該內導體與該饋入端電連接。
8. 依據申請專利範圍第1項所述之多頻偶極天線，其中，該基板為一微波基板。
9. 依據申請專利範圍第1項所述之多頻偶極天線，其中，該第二導體臂及第二鏡射導體臂位於同一直線上。
10. 依據申請專利範圍第2項所述之多頻偶極天線，其中，改變該第一輻射部、第一鏡射輻射部的寬度可調整第一頻段的頻寬，改變該第二輻射部、第二鏡射輻射部的寬度可調整第二頻段的頻寬，改變該第三輻射部、第三鏡射輻射部的寬度可調整第三頻段的頻寬。