TWI662743B - 天線裝置 - Google Patents
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Abstract
一種天線裝置包含第一金屬接地板、第一場型調整板、第二場型調整板、第一天線單元以及第一訊號饋入源。第一場型調整板連接第一金屬接地板的第一側。第一場型調整板與第一金屬接地板形成第一夾角。第二場型調整板連接第一金屬接地板的第二側。第二場型調整板與第一金屬接地板形成第二夾角。第一天線單元連接第一金屬接地板。第一訊號饋入源用以輸入第一訊號至第一天線單元。
Description
本發明內容是關於一種天線裝置，且特別是有關於超寬半功率波束寬的天線裝置。
隨著物聯網世代的來臨，無線基地台可說是讓物聯網設備連接上網最方便的選擇，工業界對無線基地台的天線輻射場型之半功率波束寬角度可說是愈來愈嚴格，理想需求是半功率波束寬角度接近150度以上，可使產品收訊無死角，但受限天線結構的限制，一直無法達成。
因此，如何設計一種可達到天線輻射場型磁場平面與電場平面之半功率波束寬角度接近150度至180度之間的天線裝置，為本領域待改進的問題之一。
本案之一態樣是在提供一種天線裝置。此天線裝置包含第一金屬接地板、第一場型調整板、第二場型調整板、第一天線單元以及第一訊號饋入源。第一場型調整板連接第一金屬接地板的第一側。第一場型調整板與第一金屬接地板形成第一夾角。第二場型調整板連接第一金屬接地板的
第二側。第二場型調整板與第一金屬接地板形成第二夾角。第一天線單元連接第一金屬接地板。第一訊號饋入源用以輸入第一訊號至第一天線單元。
因此，根據本案之技術態樣，本案之實施例藉由提供一種天線裝置，且特別是有關於超寬半功率波束寬的天線裝置，透過第一金屬接地板、第一場型調整板以及第二場型調整板的配置，藉以達到天線輻射場型磁場平面與電場平面之半功率波束寬角度接近150度至180度之間，增加天線裝置的收訊能力。
100、500‧‧‧天線裝置
X、Y、Z‧‧‧方向
101‧‧‧第一天線單元
101A‧‧‧第一側
101B‧‧‧第二側
102‧‧‧第一金屬接地元件
103‧‧‧第一訊號饋入源
104‧‧‧第一金屬接地板
104A‧‧‧第一側
104B‧‧‧第二側
105‧‧‧第一場型調整板
106‧‧‧第二場型調整板
107‧‧‧第二金屬接地板
108‧‧‧第三金屬接地板
109‧‧‧第三夾角
110‧‧‧第四夾角
111‧‧‧第一場型調整器
111A‧‧‧開路端
111B‧‧‧接地端
112‧‧‧開路端
113‧‧‧第一夾角
114‧‧‧第二夾角
200、600‧‧‧實驗數據圖
501‧‧‧第二天線單元
502‧‧‧第二金屬接地元件
503‧‧‧第二訊號饋入源
511‧‧‧第二場型調整器
512‧‧‧開路端
300、700、900‧‧‧磁場平面場型圖
400、800、1000‧‧‧電場平面場型圖
301、401、701、801、901、1001‧‧‧曲線
302、402、702、802、902、1002‧‧‧曲線
為讓本發明內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的立體示意圖；第2圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的實驗數據圖；第3圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的磁場平面場型圖；第4圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的電場平面場型圖；第5圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的立體示意圖；
第6圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的實驗數據圖；第7圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的磁場平面場型圖；第8圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的電場平面場型圖；第9圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的磁場平面場型圖；以及第10圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的電場平面場型圖。
為了使本發明內容之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明內容造成不必要的限制。
關於以下各種實施例中所使用之「耦接」或「連接」，可指二或多個元件相互「直接」作實體接觸或電性接觸，或是相互「間接」作實體接觸或電性接觸，亦可指二個或多個元件相互動作。
於本文中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或多個。將進一步理解的是，本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』及相似詞彙，指明其所記載的特徵、區域、整數、步驟、操作、
元件與/或組件，但不排除其所述或額外的其一個或多個其它特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件，與/或其中之群組。
請參閱第1圖。第1圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置100的立體示意圖。如第1圖所示，於一些實施例中，天線裝置100包含第一金屬接地板104、第一場型調整板105、第二場型調整板106、第一天線單元101以及第一訊號饋入源103。第一場型調整板105與第一金屬接地板104的第一側104A相連接。第二場型調整板106與第一金屬接地板104的第二側104B相連接。第一天線單元101連接第一金屬接地板104的平面。第一訊號饋入源103用以輸入第一訊號至第一天線單元101。於一些實施例中，天線裝置100更包含第一場型調整器111。第一場型調整器111連接第一金屬接地板104的平面。
於一些實施例中，第一金屬接地板104、第一場型調整板105以及第二場型調整板106為獨立的三塊板子。
於一些實施例中，第一金屬接地板104、第一場型調整板105以及第二場型調整板106沿X方向排列。第一天線單元101與第一場型調整器111沿Y方向排列。於一些實施例中，第一場型調整器111無激發共振模態。
於一些實施例中，若第一天線單元101為倒F型天線，且第一場型調整器111的形狀為L型。在L型的第一場型調整器111上的電流方向是向Y方向的反方向，而在第一
天線單元101上的電流方向是向Y方向，應可以達到較好的場型。若是第一天線單元101為其他型的天線，但第一天線單元101上的電流方向仍是向Y方向，則亦可達到較好的場型。
於一些實施例中，第一天線單元101於第一側101A包含開路端112。第一場型調整器111設置於第一天線單元101的第二側101B。
於一些實施例中，第一場型調整板105與第一金屬接地板104形成第一夾角113。第二場型調整板106與第一金屬接地板104形成第二夾角114。藉由調整第一夾角113與第二夾角114的角度可改變磁場平面場型(XZ平面)。
於一些實施例中，第一天線單元101透過金屬接地元件102與第一金屬接地板104相連接。於一些實施例中，藉由調整第一場型調整器111於Y方向上的長度可改變電場平面場型(YZ平面)。於一些實施例中，藉由調整第一場型調整器111與天線單元101於Y方向上的距離可改變電場平面場型(YZ平面)。第一場型調整器111與第一天線單元101於Y方向上的最佳距離是取決於在盡量不產生凹陷點的場型下的最遠距離。
於一些實施例中，第一場型調整器111由開路端111A至接地端111B的長度為訊號饋入源103輸入至第一天線單元101的第一訊號的波長的四分之一，即第一場型調整器111由開路端111A至接地端111B的長度為四分之一波長共振。
於一些實施例中，若第一天線單元101為倒F型天線，第一天線單元101的長度為訊號饋入源103輸入至第一天線單元101的第一訊號的波長的四分之一。若第一天線單元101為平面型天線(patch antenna)，第一天線單元101的長度為訊號饋入源103輸入至第一天線單元101的第一訊號的波長的二分之一。
於一些實施例中，天線裝置100更包含第二金屬接地板107與第三金屬接地板108。第二金屬接地板107與第一場型調整板105相連接。第二金屬接地板107與第一場型調整板105形成第三夾角109。第三金屬接地板108與第二場型調整板106相連接。第三金屬接地板108與第二場型調整板106形成第四夾角110。
於一些實施例中，第二金屬接地板107與第一場型調整板105形成的第三夾角109的角度與第一場型調整板105與第一金屬接地板104形成的第一夾角113的角度相同。於一些實施例中，第三金屬接地板108與第二場型調整板106形成的第四夾角110的角度與第二場型調整板106與第一金屬接地板104形成的第二夾角114的角度相同。
請參閱第2圖。第2圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置100的實驗數據圖200。第2圖為藉由網路分析儀量測之頻率-反射損失S11的實驗數據圖200。由實驗數據圖200可得知，在頻率為2440MHz時，天線裝置100有最小的反射損失S11。
請參閱第3圖。第3圖為根據本發明內容之一些
實施例所繪示的一種天線裝置100的磁場平面場型圖300。第3圖為將第1圖的天線裝置100操作於2440MHz的頻率時的磁場平面場型圖300。曲線301表示XZ平面上的磁場Hθ+HΦ的大小。曲線302表示半功率波束寬角度的範圍。如第3圖所繪示，磁場平面的最大增益為X軸相對Z軸的夾角θ為60度時，此時的磁場Hθ+HΦ的大小為3.1dBi。半功率波束寬角度的範圍為磁場Hθ+HΦ的大小大於或等於0.1dBi的角度。由第3圖可得知，在X軸相對Z軸的夾角θ為0度到75度以及285度到360度的範圍內，磁場Hθ+HΦ的大小大於或等於0.1dBi，可得到半功率波束寬角度的範圍為150度。也就是說，透過本案的天線裝置100的配置，可使半功率波束寬角度的範圍達到至少150度。
請參閱第4圖。第4圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置100的電場平面場型圖400。第4圖為將第1圖的天線裝置100操作於2440MHz的頻率時的電場平面場型圖400。曲線401表示YZ平面上的磁場Eθ+EΦ的大小。曲線402表示半功率波束寬角度的範圍。如第4圖所繪示，電場平面的最大增益為Y軸相對Z軸的夾角θ為285度時，此時的電場Eθ+EΦ的大小為3.5dBi。半功率波束寬角度的範圍為電場Eθ+EΦ的大小大於或等於0.5dBi的角度。由第4圖可得知，在Y軸相對Z軸的夾角θ為0度到75度以及270度到360度的範圍內，電場Eθ+EΦ的大小大於或等於0.5dBi，可得到半功率波束寬角度的範圍為165度。也就是說，透過本案的天線裝置100的配置，可使半功率波
束寬角度的範圍達到至少150度。
請參閱第5圖。第5圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置500的立體示意圖。於一些實施例中，天線裝置500更包含第二天線單元501、第二訊號饋入源503以及第二場型調整器511。第二天線單元501連接第一金屬接地板104的平面。第二訊號饋入源503用以輸入第二訊號至第二天線單元501。第二場型調整器511連接第一金屬接地板104的平面。於一些實施例中，第二天線單元501透過金屬接地元件502與第一金屬接地板104相連接。
於一些實施例中，第一天線單元101、第一場型調整器111、第二天線單元501以及第二場型調整器511沿Y方向排列於第一金屬接地板104上。
於一些實施例中，第一訊號饋入源103與第二訊號饋入源503輸入的訊號不同。
請參閱第6圖。第6圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置500的實驗數據圖600。第6圖為藉由網路分析儀量測之頻率-反射損失S11的實驗數據圖600。由實驗數據圖600可得知，分別在頻率為2440MHz以及5500MHz時，天線裝置500有最小的反射損失S11。
請參閱第7圖。第7圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置500的磁場平面場型圖700。第7圖為將第5圖的天線裝置500中的第一天線單元101操作於2440MHz的頻率時的磁場平面場型圖700。曲線701
表示XZ平面上的磁場Hθ+HΦ的大小。曲線702表示半功率波束寬角度的範圍。如第7圖所繪示，磁場平面的最大增益為X軸相對Z軸的夾角θ為45度時，此時的磁場Hθ+HΦ的大小為3.4dBi。半功率波束寬角度的範圍為磁場Hθ+HΦ的大小大於或等於0.4dBi的角度。由第7圖可得知，在X軸相對Z軸的夾角θ為0度到75度以及285度到360度的範圍內，磁場Hθ+HΦ的大小大於或等於0.4dBi，可得到半功率波束寬角度的範圍為150度。也就是說，透過本案的天線裝置500的配置，可使半功率波束寬角度的範圍達到至少150度。
請參閱第8圖。第8圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置500的電場平面場型圖800。第8圖為將第5圖的天線裝置500中的第一天線單元101操作於2440MHz的頻率時的電場平面場型圖800。曲線801表示YZ平面上的磁場Eθ+EΦ的大小。曲線802表示半功率波束寬角度的範圍。如第8圖所繪示，電場平面的最大增益為Y軸相對Z軸的夾角θ為60度時，此時的電場Eθ+EΦ的大小為3.8dBi。半功率波束寬角度的範圍為電場Eθ+EΦ的大小大於或等於0.8dBi的角度。由第8圖可得知，在Y軸相對Z軸的夾角θ為0度到75度以及285度到360度的範圍內，電場Eθ+EΦ的大小大於或等於0.8dBi，可得到半功率波束寬角度的範圍為150度。也就是說，透過本案的天線裝置500的配置，可使半功率波束寬角度的範圍達到至少150度。
請參閱第9圖。第9圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置500的磁場平面場型圖900。
第9圖為將第5圖的天線裝置500中的第二天線單元501操作於5500MHz的頻率時的磁場平面場型圖900。曲線901表示XZ平面上的磁場Hθ+HΦ的大小。曲線902表示半功率波束寬角度的範圍。如第9圖所繪示，磁場平面的最大增益為X軸相對Z軸的夾角θ為0度時，此時的磁場Hθ+HΦ的大小為3.3dBi。半功率波束寬角度的範圍為磁場Hθ+HΦ的大小大於或等於0.3dBi的角度。由第9圖可得知，在X軸相對Z軸的夾角θ為0度到75度以及285度到360度的範圍內，磁場Hθ+HΦ的大小大於或等於0.3dBi，可得到半功率波束寬角度的範圍為150度。也就是說，透過本案的天線裝置500的配置，可使半功率波束寬角度的範圍達到至少150度。
請參閱第10圖。第10圖為根據本發明內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置500的電場平面場型圖1000。第10圖為將第5圖的天線裝置500中的第二天線單元501操作於5500MHz的頻率時的電場平面場型圖1000。曲線1001表示YZ平面上的磁場Eθ+EΦ的大小。曲線1002表示半功率波束寬角度的範圍。如第10圖所繪示，電場平面的最大增益為Y軸相對Z軸的夾角θ為0度時，此時的電場Eθ+EΦ的大小為3.1dBi。半功率波束寬角度的範圍為電場Eθ+EΦ的大小大於或等於0.1dBi的角度。由第10圖可得知，在Y軸相對Z軸的夾角θ為0度到90度以及270度到360度的範圍內，電場Eθ+EΦ的大小大於或等於0.1dBi，可得到半功率波束寬角度的範圍為180度。也就是說，透過本案的天線裝置500的配置，可使半功率波束寬角度的範圍達到
至少150度。
於一些實施例中，第一場型調整器111以及第二場型調整器511的形狀為L型。於一些實施例中，第一天線單元101與第二天線單元501為倒F型天線。於一些實施例中，第一天線單元101與第二天線單元501為平面型天線。
於一些實施例中，第一天線單元101、第二天線單元501、第一金屬接地元件102、第二金屬接地元件502、第一金金屬接地板104、第一場型調整板105、第二金屬接地板107、第二場型調整板106、第三金屬接地板108、第一場型調整器111與第二場型調整器511的材質可由金屬元件、碳纖維元件或是其它可導電材料元件所組成。
於一些實施例中，第一訊號饋入源103與第二訊號饋入源503提供能量至第一天線單元101或第二天線單元501，以使天線裝置100、500可發射與接收無線通訊電路信號。
請參閱表1。表1為傳統的天線裝置與本案的天線裝置500的實驗數據比較表。傳統的天線裝置不包含第一場型調整板105與第二場型調整板106。
如表1所示。相較於傳統的天線裝置，本案的天線裝置可達到天線輻射場型磁場平面與電場平面之半功率波束寬角度接近150度至180度之間，增加天線裝置的收訊能力。
於一些實施例中，天線裝置100、500可以整合在具有無線通訊功能的電子裝置內，例如無限存取點(Access Point，AP)、個人電腦(Personal Computer，PC)或筆記型電腦(Laptop)，但不限於此，任何可以支援多輸入多輸出(Multi-input Multi-output，MIMO)通訊技術，並且具有通訊功能的電子裝置接在本揭示內容所保護的範圍內。
由上述本案之實施方式可知，本案之實施例藉由提供一種天線裝置，且特別是有關於超寬半功率波束寬的天線裝置，透過第一金屬接地板、第一場型調整板以及第二場型調整板的配置，藉以達到天線輻射場型磁場平面與電場平面之半功率波束寬角度接近150度至180度之間，增加天線裝置的收訊能力。
雖然本發明內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明內容，任何熟習此技藝者，於不脫離本發明內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (10)
- 一種天線裝置，包含：一第一金屬接地板；一第一場型調整板，連接該第一金屬接地板的一第一側，其中該第一場型調整板與該第一金屬接地板形成一第一夾角；一第二場型調整板，連接該第一金屬接地板的一第二側，其中該第二場型調整板與該第一金屬接地板形成一第二夾角；一第一天線單元，連接該第一金屬接地板；一第一訊號饋入源，用以輸入一第一訊號至該第一天線單元；以及一第一場型調整器，連接該第一金屬接地板。
- 如請求項1所述之天線裝置，其中該第一天線單元透過一金屬接地元件連接該第一金屬接地板。
- 如請求項1所述之天線裝置，更包含：一第二金屬接地板，連接該第一場型調整板，且該第二金屬接地板與該第一場型調整板形成該第一夾角；以及一第三金屬接地板，連接該第二場型調整板，且該第三金屬接地板與該第二場型調整板形成該第二夾角。
- 如請求項1所述之天線裝置，其中該第一天線單元為一倒F型天線，且該天線單元的長度為該第一訊號的波長的四分之一。
- 如請求項1所述之天線裝置，其中該第一天線單元為一平面型天線，且該天線單元的長度為該第一訊號的波長的二分之一。
- 如請求項1所述之天線裝置，其中該第一金屬接地板、該第一場型調整板以及該第二場型調整板沿一第一方向排列，且該第一天線單元與該第一場型調整器沿一第二方向排列，其中該第一方向與該第二方向垂直。
- 如請求項1所述之天線裝置，更包含：一第二天線單元，連接該第一金屬接地板；一第二訊號饋入源，用以輸入一第二訊號至該第二天線單元；以及一第二場型調整器，連接該第一金屬接地板。
- 如請求項7所述之天線裝置，其中該第一天線單元、該第一場型調整器、該第二天線單元以及該第二場型調整器沿一第一方向排列。
- 如請求項1所述之天線裝置，其中該第一天線單元於一第一側包含一開路端，該第一場型調整器設置於該第一天線單元的一第二側。
- 如請求1述之天線裝置，其中該第一場型調整器的形狀為L型，且該第一場型調整器的長度為該第一訊號的波長的四分之一。
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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