TWI629834B - 雙頻帶槽孔天線 - Google Patents

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Abstract

所述為雙頻帶槽孔天線。雙頻帶槽孔天線包括具有一槽孔的一接地平面、一傳導性補片、安置於傳導性補片及接地平面之間的一介電質基板、及固定在傳導性補片上以形成用於雙頻帶操作的不同大小之一第一迴路區域及一第二迴路區域的一同軸電纜。

Description

雙頻帶槽孔天線
本發明大致係有關雙頻帶槽孔天線。
槽孔天線可被用來接收及傳送電磁輻射。槽孔天線可響應於一施用的電場及相關的磁場而將電功率轉換成電磁波。一槽孔天線可包括可輻射經轉換電磁波的一輻射元件。
依據本發明之一可行實施例，係特地提出一種雙頻帶槽孔天線，其包含具有一槽孔的一接地平面、一傳導性補片、安置於該傳導性補片及該接地平面之間的一介電質基板、以及固定在該傳導性補片上以形成用於雙頻帶操作之不同大小的一第一迴路區域及一第二迴路區域的一同軸電纜。
槽孔天線可被用來接收及傳送電磁輻射。範例槽孔天線可包括兩個槽孔、彎曲的槽孔、更廣的槽孔孔徑、或用於雙頻帶操作而在接地平面上與主動元件整合。範例槽孔天線可為一用於商業及低成本情況的直的、薄的、且被動的槽孔。舉例來說，當使用一薄的且被動的槽孔天線設計時，獲得一雙寬頻寬(例如：2.4及5赫茲頻帶)可為非常的複雜，其係因為槽孔寬度係直接地與天線頻寬成正比。
本發明揭露一技術以提供包括用於雙頻帶操作的一單一槽孔的一雙頻帶槽孔天線。此雙頻帶槽孔天線可包括一接地平面、一介電質基板、一傳導性補片、一饋入軌跡、一接地軌跡、一接地點及一饋電點。一槽孔可為被蝕刻在接地平面上。在一個範例中，此槽孔可為一直的槽孔。更進一步的，介電質基板可被放置於傳導性補片與接地平面之間。可透過饋電點或透過饋電點及接地點將能量與傳導性補片耦合來激發該槽孔。此外，傳導性補片可被分為饋入軌跡和接地軌跡。饋入軌跡和接地軌跡兩者皆可包括至少一接地點以針對雙頻帶操作而與接地平面產生電氣連結。範例雙頻帶槽孔天線包括一2D(二維)天線或一3D(三維)天線。
圖1為一範例雙頻帶槽孔天線100的一示意圖示。雙頻帶槽孔天線100包括接地平面102、一介電質基板104、及一傳導性補片106。接地平面102有一槽孔110。介電質基板104係安置/放置於傳導性補片106及接地平面102之間。更進一步的，一同軸電纜108可被固定(例如：焊接或連接)在傳導性補片106上以形成用於雙頻帶操作之不同大小的一第一迴路區域112及一第二迴路區域114。在圖1所顯示的範例中，傳導性補片106係一O型結構且可具有至少一與同軸電纜108之一內部導體連結的饋電點(例如：圖3所顯示的饋電點302)以及與同軸電纜108之一外部導體連結的一部分。在一個範例中，在將同軸電纜108焊接於傳導性補片106上時，形成被放置在彼此旁邊的兩個迴路結構(例如：一較大的迴路區域112及一較小的迴路區域114)且該兩個迴路可針對雙頻帶操作而具有不同的大小。
舉例來說，較大的迴路區域112及一較小的迴路區域114可能能夠分別產生2.4赫茲及5-6赫茲頻率頻帶。此外，迴路區域112及迴路區域114的一寬度及形狀可以被改變使得傳導性補片106可針對不同的環境及應用而與槽孔110部分的重疊或全部地無重疊。可透過饋電點或透過饋電點及接地點將能量與傳導性補片106耦合來激發該槽孔110。
現在參考圖2，圖2顯示具有額外細節之一範例雙頻帶槽孔天線100的一示意圖示。在一個範例中，傳導性補片106可包括一突出短軸202。突出短軸202可突出進入第一迴路區域112(例如：如在圖2中所顯示)及/或第二迴路區域114。在一範例中，突出短軸202可針對頻率調諧而部分地與該槽孔110重疊或無重疊。在此範例中如圖2所顯示，突出短軸202並未與槽孔110重疊。類似地，可藉由彼此相鄰放置的不同大小的迴圈結構(例如：較大的迴路區域112及較小的迴路區域114)來獲得雙頻帶操作頻率。
圖3至圖6描繪如圖1顯示之雙頻帶槽孔天線100的不同範例。這些範例實施例可針對不同的操作頻率而被用於頻率調諧。舉例來說，圖3係一如同圖1所顯示的雙頻帶槽孔天線100的範例，其中一C型傳導性補片106可被應用於雙頻帶操作。與圖1及圖2做比較，較大的迴路區域112可維持原樣而用於低頻帶操作，同時較小的迴路區域114可被中斷，但剩餘的突出短軸之維度可仍然針對高頻帶操作而被微調。在一範例中，C型傳導性補片106可針對頻率調諧而部分地與該槽孔110重疊或全無重疊。在一範例中，C型傳導性補片106可針對頻率調諧而包括一與該槽孔110重疊的突出短軸。C型傳導性補片106可與接地平面102沒有或至少有一電氣接觸。因此，可透過饋電點302或透過饋電點及接地點將能量與傳導性補片106耦合來激發該槽孔110。
圖4描繪如圖1顯示之雙頻帶槽孔天線100的另一範例，其中一倒C型傳導性補片106係針對雙頻帶操作而施用。與圖3比較，較大的迴路區域112可維持原樣而用於高頻帶操作，同時較小的迴路區域114可被中斷，但剩餘的突出短軸之維度可仍然針對低頻帶操作而被微調。在一範例中，倒C型傳導性補片106可針對頻率調諧而部分地與該槽孔110重疊或進一步無重疊。在一個範例中，倒C型傳導性補片106可包括針對頻率調諧而與該槽孔110重疊之一突出短軸202。倒C型傳導性補片106可與接地平面102沒有或至少有一電氣接觸。因此，可透過饋電點或透過饋電點及接地點將能量與傳導性補片106耦合來激發該槽孔110。
圖5描繪如圖1顯示之雙頻帶槽孔天線100的另一範例，其中一傳導性補片係被分成一饋入軌跡504及一接地軌跡502。在圖5顯示的範例中，饋入軌跡係針對能量轉移而直接地與同軸纜線108的一內部導體506連結，且接地軌跡502係針對組合穩定性及接地考量而直接地與同軸纜線108的一外部導體508連結。在圖5顯示的範例中，針對雙頻帶操作而施用一L型接地軌跡502及一T型饋入軌跡504。T型饋入軌跡504可操作為一單極以激發雙頻帶槽孔天線100，同時L型接地軌跡502可操作為頻率調諧元件。在些範例中，L型接地軌跡502一T型饋入軌跡504可針對頻率調諧而部分地與該槽孔110重疊及/或全無重疊。在一個範例中，L型接地軌跡502一T型饋入軌跡504兩者皆可包括針對頻率調諧而部分地與該槽孔110重疊之一突出短軸。L型接地軌跡502一T型饋入軌跡504兩者皆與接地平面102沒有或至少有一電氣接觸。因此，可透過饋電點或透過饋電點及接地點將能量與饋入軌跡504耦合來激發該槽孔110。
圖6描繪如圖1顯示之雙頻帶槽孔天線100的另一範例，其中真對雙頻帶操作而施用一本質上直的接地軌跡602及一F型饋入軌跡604。即使圖5及圖6描述包括一T型及/或F型結構的饋入軌跡以及包括一L型及直的線型結構的接地軌跡，任何其他結構可被實行以達成雙頻帶操作。
舉例來說，在槽孔天線的設計中，射頻(RF)功率的一顯著部分可能以表面波的形式沿著接地平面傳播而自槽孔區域漏出。當像是面板或電路控制板(例如：圍繞在槽孔旁的金屬物件)的元件安裝在相同的接地平面時，表面波可被這些金屬物件約束並被轉換成平行平板波，藉此顯著的減少輻射強度。本文的標的可提出一3D天線而不是2D天線。這個所提出的技術可讓表面波透過3D天線的一垂直部分傳播並且在其被圍繞在槽孔旁的金屬物件約束之前在經約束金屬物件之外擴散，藉此大大地增強輻射強度。這個技術可如同圖7顯示自2D(二維)到3D(三維)提出傳導性補片或饋入/接地軌跡。
圖7描繪一2D可撓性印刷電路(FPC)天線及一3D金屬片天線的一範例設計比較。圖7A描繪2D FPC天線的一俯視圖。在圖7A顯示的範例中，饋入軌跡706及接地軌跡704兩者皆分別有接地點701A及701B，用以與接地平面102做電氣接觸。饋入軌跡706可包括一T型及/或F型結構而接地軌跡704可包括一L型及直線型結構，如圖5及圖6所顯示。圖7B顯示2D FPC天線的一側視圖。
圖7C及7D描繪3D金屬片天線的一側視圖。如圖7C所顯示，饋入軌跡706及接地軌跡704兩者皆針對增強天線的性能改變為3D類型的天線並針對與接地平面102電氣接觸而分別包括接地點701A及701B。在圖7D所顯示的範例中，接地點701A及701B(例如：圖7C中所顯示)皆被從饋入軌跡706及接地軌跡704中移除以在接地平面102上電氣地耦合能量至槽孔110。
圖7E、7F及7G描繪具有傳導性補片708(例如：圖1所顯示的傳導性補片106)的3D金屬片天線的一側視圖。如圖7E及7F中所顯示，3D金屬片天線針對增強天線的性能而包括傳導性補片708(例如：分別地沒有或具有接地點702A及702B)。相似地，可以設計顯示於圖7G中的結構，其中傳導性補片708的垂直部分可被設計來橫跨槽孔區域。在圖7C及7G中所顯示的範例中，3D天線的傳導性補片包含自介電質基板向外延伸並圍繞槽孔的至少一側的至少一區域(例如：一實質上垂直的金屬凸起物)。在圖7C及7G中所顯示的範例中，傳導性補片708可被區分為饋入軌跡706及接地軌跡704。
3D結構可不被限制為使用一單一材料，例如金屬片，而不同的材料可被結合以使用。舉例來說，PCB可被與金屬片結合以用於3D天線。另一個針對此設計的範例可使用在其表面上有傳導性補片的塑膠支架以形成3D天線。
可以被注意的是上述本解決方法的例子係僅用於例示的目的。儘管此解決方法係與一特定的實施例相結合而描述，數個變化在未顯著地脫離本文所述的標的之教示及長處的情況下是可行的。可在未脫離本解決方法之精神的情況下做其他替代、修正及改變。本說明書(包括任何附隨的申請專利範圍、摘要及圖式)中所揭露的全部特徵可以任何形式的結合而結合，除了至少一些會互斥的此等特徵之外。
本文中使用的「包括」、「具有」及其他類似變化的用語具有跟「包含」及與其相當的變化用語相同的意思。此外，本文所用之「基於」用語表示「至少部分基於」。因此，被描述為基於一些刺激的特徵可係基於該等刺激或包含該等刺激的刺激。
本文參考前述範例而被顯示而描述。然而，可被了解的是其他形式、細節及範例可在不脫離下列申請專利範圍所定義的本文標的之精神及範疇下而做成。
100‧‧‧雙頻帶槽孔天線
102‧‧‧接地平面
104‧‧‧介電質基板
106、708‧‧‧傳導性補片
108‧‧‧同軸電纜
110‧‧‧槽孔
112‧‧‧第一迴路區域、較大的迴路區域
114‧‧‧第二迴路區域、較小的迴路區域
202‧‧‧突出短軸
302‧‧‧饋電點
502‧‧‧接地軌跡、L型接地軌跡
504‧‧‧饋入軌跡、T型饋入軌跡
506‧‧‧內部導體
508‧‧‧外部導體
602‧‧‧直的接地軌跡
604‧‧‧F型饋入軌跡
701A、701B‧‧‧接地點
704‧‧‧接地軌跡
706‧‧‧饋入軌跡
數個範例在下列詳細的描述中及參考圖式來描述其中：
圖1為一範例雙頻帶槽孔天線的一示意圖示；
圖2為如圖1所顯示並具有額外細節之一範例雙頻帶槽孔天線的一示意圖示；
圖3為如圖1所顯示之一範例雙頻帶槽孔天線的一示意圖示，其中一C型傳導性補片係施用於雙頻帶槽孔天線；
圖4為如圖1所顯示之一範例雙頻帶槽孔天線的一示意圖示，其中一倒C型傳導性補片係施用於雙頻帶槽孔天線；
圖5為如圖1所顯示之一範例雙頻帶槽孔天線的一示意圖示，其中一傳導性補片係被分成一饋入軌跡及一接地軌跡；
圖6為如圖1所顯示之一範例雙頻帶槽孔天線的一示意圖示，其包括用於雙頻帶操作的一本質上直的接地軌跡及一F型饋入軌跡；及
圖7A-7G描繪一2D可撓性印刷電路(FPC)天線及一3D金屬片天線的一範例設計比較。

Claims (15)

  1. 一種雙頻帶槽孔天線，其包含：具有一槽孔的一接地平面；一傳導性補片；一介電質基板，其係安置於該傳導性補片及該接地平面之間；以及一同軸電纜，其係固定在該傳導性補片上以形成用於雙頻帶操作之不同大小的一第一迴路區域及一第二迴路區域。
  2. 如請求項第1項之雙頻帶槽孔天線，其中該傳導性補片包含連結至該同軸電纜的一內部導線的一饋電點及連結該同軸電纜的一外部導線的一部位。
  3. 如請求項第1項之雙頻帶槽孔天線，其中該傳導性補片包含在該第一迴路區域及該第二迴路區域之至少一者中的一突出短軸，其中該突出短軸係部分地與該槽孔重疊或無重疊，且其中該傳導性補片與該槽孔部分地重疊或無重疊。
  4. 如請求項第1項之雙頻帶槽孔天線，其中該傳導性補片包括至少一接地點以針對該雙頻帶操作而與該接地平面做至少一電氣連結。
  5. 如請求項第1項之雙頻帶槽孔天線，其中該傳導性補片包含自一O型、一C型及一倒C型所組成之一組合中選擇的一結構。
  6. 如請求項第1項之雙頻帶槽孔天線，其中該雙頻帶槽孔天線包含一二維(2D)天線及一三維(3D)天線的其中一者。
  7. 一種三維(3D)雙頻帶槽孔天線，其包含：具有一槽孔的一接地平面；一傳導性補片；一介電質基板，其係安置於該傳導性補片及該接地平 面之間；以及一同軸電纜，其係固定在該傳導性補片上以形成用於雙頻帶操作之不同大小的一第一迴路區域及一第二迴路區域。
  8. 如請求項7之3D雙頻帶槽孔天線，其中該傳導性補片包含自該介電質基板向外延伸且圍繞該槽孔之至少一側的至少一部位。
  9. 如請求項7之3D雙頻帶槽孔天線，其中該傳導性補片係被區分成一饋入軌跡及一接地軌跡，其中該饋入軌跡係連結至該同軸纜線的一內部導線而該接地軌跡係連結至該同軸纜線的一外部導線。
  10. 如請求項7之3D雙頻帶槽孔天線，其中該傳導性補片包括至少一接地點以針對該雙頻帶操作而與該接地平面做至少一電氣連結，且其中該傳導性補片與該槽孔部分地重疊或無重疊。
  11. 一種雙頻帶槽孔天線，其包含：具有一槽孔的一接地平面；一傳導性補片，其中該傳導性補片係被區分成一饋入軌跡及一接地軌跡；一介電質基板，其係安置於該傳導性補片及該接地平面之間；以及一同軸電纜，其係固定在該傳導性補片上以形成用於雙頻帶操作之不同大小的一第一迴路區域及一第二迴路區域，其中該饋入軌跡係連結至該同軸纜線的一內部導線及該接地軌跡係連結至該同軸纜線的一外部導線。
  12. 如請求項11之雙頻帶槽孔天線，其中該饋入軌跡及該接地軌跡之至少其中一者包含在該第一迴路區域及該第二迴路區域之至少一者中的一突出短軸，其中該突出短軸係部分地與該槽孔重疊或無重疊。
  13. 如請求項11之雙頻帶槽孔天線，其中該饋入軌跡及該接地軌跡包括至少一接地點以針對該雙頻帶操作而與該接地平面做至少一電氣連結。
  14. 如請求項11之雙頻帶槽孔天線，其中各個該饋入軌跡及該接地軌跡與該槽孔部分地重疊或無重疊。
  15. 如請求項11之雙頻帶槽孔天線，其中該饋入軌跡包含自一T型及一F型所組成之一組合中選擇的一結構，且其中該接地軌跡包含自一L型及一直線型所組成之一組合中選擇的一結構。
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