TWI528641B - 寬頻帶天線 - Google Patents
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Description
本發明係指一種寬頻帶天線,尤指一種透過匹配調整元件增加天線頻寬之寬頻帶天線。
天線係用來發射或接收無線電波,以傳遞或交換無線電訊號。一般具無線通訊功能的電子產品,如筆記型電腦、個人數位助理(Personal Digital Assistant)等,通常透過內建之天線來存取無線網路。因此,為了讓使用者能更方便地存取無線通訊網路,理想天線的頻寬應在許可範圍內盡可能地增加,而尺寸則應盡量減小,以配合可攜式無線通訊器材體積縮小之趨勢,將天線整合入可攜式無線通訊器材中。除此之外,隨著無線通訊技術的演進,不同無線通訊系統的操作頻率可能不同,因此,理想的天線應能以單一天線涵蓋不同無線通訊網路所需的頻帶。
在習知技術中,常見的無線通訊天線之一為倒F式天線(Inverted-F Antenna),顧名思義,其形狀類似於經過旋轉及翻轉後之「F」。然而,倒F式天線的頻寬及頻寬百分比皆不理想,特別是低頻部分,因而限制其應用範圍。因此,如何有效提高天線頻寬,使之適用於具寬頻需求之無線通訊系統,如長期演進(Long Term Evolution,LTE)系統,已成為業界所努力的目標之一。
因此,本發明主要提供一種寬頻帶天線。
本發明揭露一種寬頻帶天線,包含有一接地元件,電性連接於一地端;一輻射件;一匹配調整元件,電性連接於該輻射件;一饋入元件,電性連接於該匹配調整元件與該接地元件之間,用來接收饋入訊號;以及一短路元件,電性連接於該匹配調整元件與該接地元件之間;其中,該匹配調整元件之一寬度相關於該寬頻帶天線之一頻寬。
請參考第1圖,第1圖為本發明實施例一寬頻帶天線10之示意圖。寬頻帶天線10包含有一接地元件100、一輻射件102、一匹配調整元件104、一饋入元件106及一短路元件108。接地元件100電性連接於地端,用來提供接地。輻射件102由一第一輻射部1020及一第二輻射部1022所組成,兩者分別朝不同方向延伸且長度相異,以提供兩個相異的輻射頻帶。匹配調整元件104之一端電性連接於第一輻射部1020及第二輻射部1022之交界處,另一端電性連接於饋入元件106。饋入元件106電性連接於匹配調整元件104與接地元件100之間,用來接收饋入訊號;亦即,當發送訊號時,饋入元件106由一射頻處理模組接收饋入訊號,並透過匹配調整元件104傳送至輻射件102,以進行無線電傳播;當接收訊號時,輻射件102所感應之無線電訊號會經由匹配調整元件104及饋入元件106傳送至射頻處理模組。另外,短路元件108呈一蜿蜒狀,用來提供匹配調整元件104至接地元件100的一電流路徑,以確保電磁輻射效應的正常運作。
另一方面,匹配調整元件104除了連接饋入元件106與輻射件102外,更重要的是,匹配調整元件104之寬度相關於寬頻帶天線10之頻寬。也就是說,在設計寬頻帶天線10時,設計者可根據所需的頻寬,調整匹配調整元件104的寬度,藉此可達成寬頻的目的。除此之外,匹配調整元件104的位置也相關於寬頻帶天線10之頻帶,換言之,藉由調整匹配調整元件104的寬度及位置,寬頻帶天線10可於適當頻帶,達成寬頻的目的。
除此之外,為了進一步增加頻寬,本發明另可於寬頻帶天線10中增加輔助輻射件。舉例來說,請參考第2圖,第2圖為本發明實施例一寬頻帶天線20之示意圖。寬頻帶天線20之架構與寬頻帶天線10類似,故沿用相同元件符號。寬頻帶天線20與寬頻帶天線10主要不同之處在於寬頻帶天線20增加了輔助輻射件200、202、204、206,其係由匹配調整元件104向外延伸,因而可增加電流路徑,達到增加頻寬的目的。請繼續參考第3圖,第3圖為寬頻帶天線20之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio,VSWR)示意圖。如第3圖所示,以VSWR=3.5為基準,寬頻帶天線20之低頻頻寬約270MHz,若低頻之中心頻為825MHz,則低頻頻寬百分比約為32.7%,可見其低頻頻寬之優勢。進一步地,請參考第4圖,第4圖為寬頻帶天線20之天線輻射增益示意圖。如第4圖所示,寬頻帶天線20之天線效率大於40%頻寬,且低頻頻寬百分比大於百分之30,而高頻頻寬百分比大於百分之40。
需注意的是,本發明之主要精神在於透過調整匹配調整元件104之位置、形狀等特性,調整寬頻帶天線10或20之頻帶,使之達到寬頻的目的,凡依此所做之各種變化,皆屬本發明之範疇。舉例來說,在第2圖中,輔助輻射件200、202、204、206係用來增加電流路徑,其設置位置、尺寸、數量等皆未有所限。例如,第5圖為本發明實施例一寬頻帶天線50之示意圖。寬頻帶天線50之架構與第2圖之寬頻帶天線20類似,但其輔助輻射件500、502、504、506之形狀與寬頻帶天線20之輔助輻射件200、202、204、206不同。
此外,調整匹配調整元件104之寬度或形狀的方式不限於特定規則。例如,第6圖為本發明實施例一寬頻帶天線60之示意圖。寬頻帶天線60之架構與第1圖之寬頻帶天線10類似,但其匹配調整元件604係由支柱6040、6042、6044、6046、6048所組成,同樣可達到寬頻的效果。
另一方面,在本發明中,短路元件108用來提供匹配調整元件104至接地元件100的電流路徑,其不限於設置於靠近天線高頻側(即第二輻射部1022側)。例如,第7圖為本發明實施例一寬頻帶天線70之示意圖。寬頻帶天線70之架構與第5圖之寬頻帶天線50類似,但其短路元件708係由高頻側移至低頻側,同樣可達到寬頻的效果。
前述實施例皆是以雙頻應用為例,如無線區域網路、長期演進系統等,故輻射件102係由兩個主要輻射部所組成,但不限於此,本領域具通常知識者當可根據系統所需,適當調整輻射件102之材質、形狀等特性。
綜上所述,本發明係透過匹配調整元件,增加天線之頻寬,特別是低頻部分,以適用於具寬頻需求之無線通訊系統。
以上所述僅為本發明之較佳實施例,凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、20、50、60、70...寬頻帶天線
100...接地元件
102...輻射件
104、604...匹配調整元件
106...饋入元件
108、708...短路元件
1020...第一輻射部
1022...第二輻射部
200、202、204、206、500、502、504、506...輔助輻射件
6040、6042、6044、6046、6048...支柱
第1圖為本發明實施例一寬頻帶天線之示意圖。
第2圖為本發明實施例一寬頻帶天線之示意圖。
第3圖為第2圖之寬頻帶天線之電壓駐波比示意圖。
第4圖為第2圖之寬頻帶天線之天線輻射增益示意圖。
第5圖為本發明實施例一寬頻帶天線之示意圖。
第6圖為本發明實施例一寬頻帶天線之示意圖。
第7圖為本發明實施例一寬頻帶天線之示意圖。
10...寬頻帶天線
100...接地元件
102...輻射件
104...匹配調整元件
106...饋入元件
108...短路元件
1020...第一輻射部
1022...第二輻射部
Claims (4)
- 一種寬頻帶天線,包含有:一接地元件,電性連接於一地端;一輻射件;一匹配調整元件,電性連接於該輻射件;一饋入元件,電性連接於該匹配調整元件與該接地元件之間,用來接收饋入訊號;一短路元件,電性連接於該匹配調整元件與該接地元件之間;以及複數個輔助輻射件,直接電性連接於該匹配調整元件,用來提升該寬頻帶天線之一頻寬;其中,該匹配調整元件之一寬度相關於該寬頻帶天線之該頻寬。
- 如請求項1所述之寬頻帶天線,其中該輻射件包含有:一第一輻射部,沿一第一方向延伸;以及一第二輻射部,電性連接於該第一輻射部,且沿該第一方向之相反方向延伸;其中,該匹配調整元件電性連接於該第一輻射部與該第二輻射部之間。
- 如請求項1所述之寬頻帶天線,其中該匹配調整元件包含有複數個分支,電性連接於該輻射件與該饋入元件之間,該複數個分支之一總和寬度相關於該寬頻帶天線之該頻寬。
- 如請求項1所述之寬頻帶天線,其中該短路元件呈一蜿蜒狀。
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