TWI504066B - 偶極天線 - Google Patents

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TWI504066B TW099102525A TW99102525A TWI504066B TW I504066 B TWI504066 B TW I504066B TW 099102525 A TW099102525 A TW 099102525A TW 99102525 A TW99102525 A TW 99102525A TW I504066 B TWI504066 B TW I504066B
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Description

偶極天線
本發明涉及一種天線，尤其涉及一種應用於無線通訊裝置的偶極天線。
在行動電話、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)等無線通訊裝置中，天線作為其用來發射、接收無線電波以傳遞、交換無線電訊號的部件，無疑是無線通訊裝置中最重要的元件之一。目前，無線通訊裝置一般都需要具備在雙頻或者更多頻段下進行通訊的功能，因此其天線裝置一般都使用雙頻或多頻天線。
在手機天線設計中，傳統之平面倒F天線(PIFA)由於設計上有天線高度之限制且需要設置較大面積之導電部分，很難達到無線通訊裝置小型化之設計要求，故目前越來越多設計者轉而以線天線(wire antenna)作為設計方式。在線天線設計中，偶極天線(dipole antenna)因具有較大的空間使用率而倍受設計者青睞。因此如何在不增加無線通訊裝置體積的前提下設計涵蓋頻段寬的偶極天線已成為各家天線廠商最大的挑戰。
有鑒於此，有必要提供一種涵蓋頻段寬且體積較小的偶極天線。
一種偶極天線，其包括一饋入端、一接地端及一輻射體，該饋入 端與接地端設置於同一平面內，所述輻射體包括二對稱的輻射臂，所述二輻射臂各自的一端分別垂直連接於饋入端和接地端，另一端彼此相連，每一輻射臂包括依次連接的一第一輻射區、一第二輻射區及一第三輻射區，所述第一輻射區與饋入端和接地端所在的平面垂直，所述第二輻射區與饋入端和接地端所在的平面平行，所述第三輻射區包括一與第一輻射區共面的第一片體及一與第二輻射區共面的第二片體。
相較於習知技術，所述偶極天線利用二輻射臂對稱設計，並構成一電流迴路，以此改變饋入電流的方向，可激發出三個共振模態，使該偶極天線可工作於多個頻段。該偶極天線體積小，涵蓋頻段寬。
100‧‧‧偶極天線
10‧‧‧饋入端
20‧‧‧接地端
30‧‧‧輻射體
32‧‧‧輻射臂
34‧‧‧第一輻射區
342‧‧‧第一彎折段
3422‧‧‧第一短邊
3424‧‧‧第一長邊
344‧‧‧第二彎折段
3442‧‧‧第二長邊
3444‧‧‧第三長邊
36‧‧‧第二輻射區
362‧‧‧第一連接段
364‧‧‧第二連接段
366‧‧‧第三連接段
38‧‧‧第三輻射區
380‧‧‧第一片體
382‧‧‧第二片體
384‧‧‧結合部
386‧‧‧過渡部
388‧‧‧連接部
389‧‧‧延伸部
圖1係本發明較佳實施例之偶極天線之立體示意圖；圖2係本發明較佳實施例之偶極天線另一角度之立體示意圖；圖3係本發明較佳實施例之偶極天線之回波損耗測試圖。
圖1所示係本發明較佳實施方式之偶極天線100，其可應用於行動電話或PDA等具有無線通訊功能的可攜式電子裝置中。該偶極天線100包括一饋入端10、一接地端20及一輻射體30。
該饋入端10為一平直的長方形片體，其可裝設於可攜式電子裝置內的習知之電路板(圖未示)上，並與設置於該電路板上的習知之訊號饋入點(圖未示)電性連接，以為所述偶極天線100起訊號饋入作用。
該接地端20為一寬度與饋入端10一致、長度略長且與饋入端10設置於同一平面的長方形片體。該接地端20與饋入端10之延伸方向相互平行，該接地端20的一端與饋入端10平齊，另一端藉由與電路板上的習知之接地點(圖未示)電性連接，以為所述偶極天線100提供接地作用。
該輻射體30包括二對稱的輻射臂32，該二輻射臂32各自的一端分別垂直連接於饋入端10和接地端20，另一端彼此相連以使該偶極天線100形成電流迴路。每一所述輻射臂32包括依次連接的一第一輻射區34、一第二輻射區36及一第三輻射區38。
第一輻射區34為一片體，其置於與饋入端10及接地端20所在的平面垂直的平面內。該第一輻射區34包括處於同一平面且均呈”L”形的一第一彎折段342及一第二彎折段344。該第一彎折段342包括一較寬的第一短邊3422及一較窄的第一長邊3424。其中一輻射臂32的第一短邊3422與饋入端10垂直連接，且該第一短邊3422與饋入端10寬度相當。另一輻射臂32的第一短邊3422與接地端20垂直連接，使得該二輻射臂32的第一短邊3422平行設置並處於同一平面內。該第一長邊3424與第一短邊3422垂直連接，並朝遠離饋入端10的一側方向延伸。該第二彎折段344包括相連接的一第二長邊3442及一第三長邊3444，該第二長邊3442及第三長邊3444的寬度均與第一長邊3424大致相當，第三長邊3444的長度與第一長邊3424相當，並短於第二長邊3442。其中第二長邊3442與第一長邊3424平行，二者垂直過渡相接。該第三長邊3444垂直連接於第二長邊3442的末端，並朝與第一短邊3422平行的方向反向延伸。
請結合參閱圖2，第二輻射區36為一片體，其置於與饋入端10及接地端20所在的平面平行的另一平面內。該第二輻射區36包括依次垂直連接的一第一連接段362、一第二連接段364及一第三連接段366。該第一連接段362與第一輻射區34的第三長邊3444垂直連接，並朝與饋入端10相同方向延伸形成一寬度與第三長邊3444一致，長度略短的片體。該第二連接段364的寬度與饋入端10的寬度相當，其垂直連接於第一連接段362的末端，並朝靠近饋入端10的方向平直延伸至與饋入端10大致平齊的位置。此時，另一輻射臂32的第二連接段364則延伸至與接地端20大致平齊的位置。該第三連接段366的寬度介於第一連接段362及第二連接段364之間，長度與第一連接段362一致，該第三連接段366垂直連接於第二連接段364的末端，並朝與第一連接段362的方向延伸。
第三輻射區38包括一第一片體380及一第二片體382，該第一片體380與第一輻射區34位於同一平面，其為一未封閉的長方形環狀片體。該第一片體380包括依次連接的一結合部384、一過渡部386、一連接部388及一延伸部389。該結合部384為一垂直連接於第三連接段366的較寬的正方形片體，其一端與第三連接段366的內側位於同一直縣上。二輻射臂32的結合部384彼此連接，以使該偶極天線100形成電流迴路。該二結合部384的長度之和與饋入端10及接地端20之間的寬度相當。該過渡部386為一平直的矩形片體，其連接於結合部384的一端，並朝與第一輻射區34的第二長邊3442相平行的方向延伸，該過渡部386的長度和寬度均小於第二輻射區36的第二連接段364。該連接部388為一與結合部384形狀相當的片體，其與結合部384相對的設置於過渡部386兩端。該延伸部389垂直地連接於連接部388的一側並沿與過渡部386平 行的方向朝結合部384延伸。該延伸部389的長度短於過渡部386，二者寬度相當並間隔設置，且該延伸部389的寬度與過渡部386的寬度及二者間隔的寬度之和與結合部384寬度相當。該第二片體382為一與第二輻射區36處於同一平面的長方形片體，其寬度與延伸部389相當。該第二片體382的一側邊垂直連接於連接部388及延伸部389的外側邊緣，並朝靠近第二輻射區36的第二連接段364的方向延伸。該第二片體382的兩端分別與連接部388的一端及延伸部389的末端對齊。
請參閱圖3，經實驗證明，該偶極天線100於0.8GHz、1.75GHz及2.1GHz三個頻率下均具有較好的訊號收發性能。具體地，當該偶極天線100用於收發0.8GHz和1.75GHz頻率的訊號時，該偶極天線100的二輻射臂32上的電流大致呈對稱分佈，此即為共模饋入下所產生之偶極天線模態；當該偶極天線100用於收發2.1GHz頻率的訊號時，該偶極天線100的二輻射臂32的第一輻射區34與第二輻射區36上的電流大致呈對稱分佈，此即為差模饋入下所產生之偶極天線模態。
另外，本領域技術人員還可在本發明權利要求公開之範圍和精神內做其他形式和細節上之各種修改、添加和替換。當然，這些依據本發明精神所做之各種修改、添加和替換等變化，都應包含在本發明所要求保護之範圍之內。
100‧‧‧偶極天線
10‧‧‧饋入端
20‧‧‧接地端
30‧‧‧輻射體
32‧‧‧輻射臂
34‧‧‧第一輻射區
342‧‧‧第一彎折段
3422‧‧‧第一短邊
3424‧‧‧第一長邊
344‧‧‧第二彎折段
3442‧‧‧第二長邊
3444‧‧‧第三長邊
36‧‧‧第二輻射區
38‧‧‧第三輻射區

Claims (8)

  1. 一種偶極天線，其包括一饋入端、一接地端及一輻射體，該饋入端與接地端設置於同一平面內，所述輻射體包括二對稱的輻射臂，所述二輻射臂各自的一端分別垂直連接於饋入端和接地端，另一端彼此相連，每一輻射臂包括依次連接的一第一輻射區、一第二輻射區及一第三輻射區，所述第一輻射區與饋入端和接地端所在的平面垂直，所述第二輻射區與饋入端和接地端所在的平面平行，所述第三輻射區包括一與第一輻射區共面的第一片體及一與第二輻射區共面的第二片體，所述第一片體包括一結合部、一過渡部、一連接部及一延伸部，所述結合部、過渡部、連接部及延伸部依次垂直連接並構成一未封閉的長方形環狀片體，所述二輻射臂的結合部彼此連接，所述結合部連接於輻射臂的第二輻射區，當所述偶極天線為共模饋入時，所述二輻射臂上的電流呈對稱分佈，當所述偶極天線為差模饋入時，所述二輻射臂的第一輻射區與第二輻射區上的電流呈對稱分佈。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之偶極天線，其中所述第一輻射區包括呈”L”形的一第一彎折段，所述第一彎折段包括一第一短邊及一第一長邊，所述第一短邊與饋入端或接地端垂直連接，所述第一長邊寬度窄於第一短邊，並與第一短邊垂直連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之偶極天線，其中所述第一輻射區包括呈”L”形的一第二彎折段，所述第二彎折段包括寬度與第一長邊相當的一第二長邊及一第三長邊，所述第二長邊與第一長邊垂直過渡連接，所述第三長邊垂直連接於第二長邊的末端，並朝與第一短邊平行的方向延伸。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之偶極天線，其中所述第二輻射區包括一第一 連接段、一第二連接段及一第三連接段，所述第一連接段與第一輻射區的第三長邊垂直連接，所述第二連接段垂直連接於第一連接段末端，並平直地延伸至與饋入端或接地端平齊的位置，所述第三連接段垂直連接於第二連接段末段，並朝與第一連接段平行的方向延伸。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之偶極天線，其中所述第一連接段為一長度短於第三長邊，寬度一致的片體，所述第二連接段的寬度與饋入端一致，長度長於第一連接段，所述第三連接段為一長度與第一連接段一致，寬度介於第一連接段及第二連接段之間的片體。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之偶極天線，其中所述結合部為一正方形片體，其垂直連接於第二輻射區的第三連接段，所述過渡部與第一輻射區的第二長邊相平行，所述連接部與結合部相對的設置於過渡部兩端，所述延伸部的長度短於過渡部，二者間隔設置。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之偶極天線，其中所述第二片體的一側邊垂直連接於連接部及延伸部的外側邊緣，兩端分別與連接部的一端及延伸部的末端對齊。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之偶極天線，其中所述偶極天線用於收發中心頻率為0.8GHz、1.75GHz及2.1GHz的訊號。
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