专利名称：偶极天线的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种偶极天线，尤其涉及一种用于无线通信终端设备中的具有均衡水平及垂直极化的偶极天线。
背景技术：
偶极天线是迄今为止应用最为广泛的一种天线，基本形式为两个四分之一波长的对称振子，也可以是二分之一波长的闭合振子。偶极天线的优点在于制作容易且具有全向特性。相关的现有技术可以参考美国专利公告第4205317号，该专利揭示一种三频段的偶极天线，即三对对称振子，设置在同一个绝缘基板上。这样的天线适用于无线广播系统中，且成本低廉，制作容易。随着无线通信技术的发展，从公元1999年开始IEEE(美国电子电气工程师协会)陆续推出了无线局域网(Wireless LAN)的三个标准IEEE802.11a/b/g。在无线局域网中，各个终端与一个无线接入点(Access Point)连接，这样一来要求无线接入点的天线最好具有全向特性以满足与多个终端通信的需求。同时又因为基于IEEE802.11a/b/g无线局域网是一个短距离的无线通信系统，所以偶极天线特别适用于该系统，尤其是应用在无线接入点设备上。传统的偶极天线作为线极化全向天线，当偶极振子相对于地面垂直放置时，其接收垂直极化波的能力较强，而此时其辐射场形接近于苹果形，但其接收水平极化波的能力却相对比较差。考虑到整个无线局域网中垂直/水平极化波可能共存，故而传统偶极天线并不能在所有情况下都表现良好。以上分析是基于天线位置不变的情况下做出的结论，但是在其他一些无线应用的场合，天线相对位置可能随着通信设备的移动或者使用状态的变化而变化。例如当天线组装在笔记本电脑显示屏上端时，尤其是组装在手持无线通信设备(如无线掌上游戏机)上时，天线的位置会因为使用者的对通信设备进行开合等动作而产生相对位置变化，这样一来天线有可能从相对垂直的位置变化到相对水平的位置。所以，传统的偶极天线单一的极化方向仅仅能较好地满足一种位置状态下的使用，而在其他位置状态下表现欠佳。
与本案相关的现有技术可以参照美国专利申请公开第20040012534 A1号。该专利申请公开揭示了一种双频的印刷式偶极天线，其低频部是一对V形偶极振子。但这种V形振子其仍然存在单一方向极化的问题。这种缺点可以从该专利申请所附的测试结果看出。请参考该专利申请Fig.3、Fig.4所示，测试时该天线进行了水平和垂直两种位置的放置，而标准参考天线(Horn)在这两种情况下分别发出垂直和水平极化波，从而得到的四个辐射场图(即Fig.5A-5D)。从上述四个辐射场图可以看出，天线水平放置时，其垂直极化表现很差，而天线垂直放置的时候，其水平极化表现又很差。造成这种结果的原因在于与2.4GHz对应的V偶极振子212、222仅仅有一个方向上的反向设置，即将V偶极振子进行水平和垂直方向的矢量分解，仅仅能得到水平的反向分量，而其在垂直方向上的矢量分解是同向的。是以，这样的振子结构无法同时获得较好的水平和垂直极化辐射场。
发明内容本发明主要目的是提供一种具有在水平和垂直方向均有较好极化效果的偶极天线。
为达成上述目的，本发明偶极天线包括辐射振子、接地振子以及用来馈电的馈线，其中辐射振子包括首尾相连的第一辐射臂和第二辐射臂，接地振子包括第一接地臂和第二接地臂，其中所述第一辐射臂和第一接地臂沿不同方向延伸且二者末端相互远离用以改善天线水平极化，所述第二辐射臂和第二接地臂相互平行且分别自第一辐射臂和第一接地臂的末端向相反向延伸用以改善天线垂直极化。
本发明偶极天线采用辐射振子及接地振子皆两段(即第一辐射臂和第二辐射臂)的设计，利用第一和第二辐射臂分别对应改善天线的垂直和水平极化，从而实现了天线位置改变依然可以获得较好的辐射表现。
图1是本发明偶极天线的正视图。
图2是本发明偶极天线工作在2.45GHz频率时的电压驻波比测试图。
图3是本发明偶极天线工作于2.45GHz频率时X-Y面的水平极化电磁辐射场图。
图4是本发明偶极天线工作于2.45GHz频率时X-Y面的垂直极化电磁辐射场图。
图5是本发明偶极天线工作于2.45GHz频率时X-Z面的水平极化电磁辐射场图。
图6是本发明偶极天线工作于2.45GHz频率时X-Z面的垂直极化电磁辐射场图。
图7是本发明偶极天线工作于2.45GHz频率时Y-Z面的水平极化电磁辐射场图。
图8是本发明偶极天线工作于2.45GHz频率时Y-Z面的垂直极化电磁辐射场图。
具体实施方式请参阅图1所示，本发明偶极天线1包括绝缘基板10、偶极振子对(未标号)、阻抗匹配装置4以及用来馈电的馈线5，其中该偶极振子对包括呈L形的辐射振子2、呈L形的接地振子3。在本实施方式中，所述辐射振子2、接地振子3、阻抗匹配装置4皆为设置于绝缘基板10上的印刷线路。
所述辐射振子2包括第一辐射臂21以及自第一辐射臂21末端延伸出的第二辐射臂22，其中第一辐射臂21与第二辐射臂22垂直，且二者长度之和为偶极天线1工作波长(本实施方式中，工作频率为2.45GHz)的四分之一。所述接地振子3包括第一接地臂31以及自第一接地臂31末端延伸出的第二接地臂32，其中第一接地臂31与第二接地臂32垂直，且二者长度之和为偶极天线1工作波长的四分之一。所述第一辐射臂21的起始端靠近第一接地臂31之起始端，第一辐射臂21与第一接地臂31在同一条直线上，且二者延伸方向相反以形成一个第一振子对用来改善偶极天线1的垂直极化性能。所述第二辐射臂22与第二接地臂32相互平行，两者分别从第一辐射臂21和第一接地臂31的末端向相反方向延伸以构成一个第二振子对用来改善偶极天线1的水平极化性能。请参考图3和图8并结合图1中XYZ方向的定义，该些辐射场图分别表示天线在X-Y面、X-Z面以及Y-Z面上的水平/垂直极化测试场图。以上所述的改善情况可由图3到图8直观地看出，尤其是对比先前引用的现有技术，天线在水平或者垂直极化时都表现出较好的辐射特性(如盲区减少，平均增益提高等)。
所述阻抗匹配装置4为一对平行的印刷线路41、42。所述馈线5为同轴线缆，其包括内导体41和外导体42。该二平行印刷线路41、42末端分别与第一辐射臂21及第一接地臂31的起始端对应连接，该二平行印刷线路41、42起始端与馈线的内外导体41、42对应相连。该阻抗匹配装置4用来调整天线的输入阻抗以使其与馈线的特性阻抗相匹配。相关测试结果可以参照图3所示，其中2.4-2.5GHz处的电压驻波比的值大概在1.5左右，比业界一般应用标准(不大于2)好很多。
以上所述仅为本发明一个较佳的实施方式。基于本发明的构想，实施方式上还可以做出各种变化，例如第一辐射臂21与第一接地臂31并非在同一条直线上；或者第一辐射臂21与第二辐射臂31并非垂直；或者采用其他阻抗匹配装置，例如一些分立元件或者各种寄生匹配元件；或者采用非印刷式设计；或者采用其他的公知的馈入方式(如微带线或者耦合馈入等)以取代本实施方式中的同轴线馈入的方式。
权利要求
1.一种偶极天线，包括辐射振子、接地振子以及用来馈电的馈线，其中辐射振子包括首尾相连的第一辐射臂和第二辐射臂，接地振子包括第一接地臂和第二接地臂，其特征在于所述第一辐射臂和第一接地臂沿不同方向延伸且二者末端相互远离用以改善天线水平极化，所述第二辐射臂和第二接地臂相互平行且分别自第一辐射臂和第一接地臂的末端向相反向延伸用以改善天线垂直极化。
2.如权利要求1所述的偶极天线，其特征在于第二辐射臂延伸方向垂直于第一辐射臂延伸方向，第二接地臂延伸方向垂直于第一接地臂延伸方向。
3.如权利要求1所述的偶极天线，其特征在于所述偶极天线还包括调整天线输入阻抗的阻抗匹配装置，且该阻抗匹配装置与馈线电连接。
4.如权利要求3所述的偶极天线，其特征在于该偶极天线还绝缘基板，该辐射振子、接地振子和天线阻抗匹配装置皆为设置在该绝缘基板上的印刷线路。
5.如权利要求3或4所述的偶极天线，其特征在于所述阻抗匹配装置为一对平行导体，该二导体的一对末端与馈线电连接，其另一对末端分别与辐射振子及接地振子电连接。
6.一种偶极天线，包括一对偶极振子和用以馈电的馈线，其中该对偶极振子包括第一振子对和与第一振子对对应相连的第二振子对，其特征在于第一振子对与第二振子对在可以使得天线具有均衡的水平极化和垂直极化的不同方向上延伸。
7.如权利要求6所述的偶极天线，所述第一振子对延伸方向垂直于第二振子对延伸方向。
8.如权利要求6所述的偶极天线，其特征在于所述偶极天线还包括调整天线输入阻抗的阻抗匹配装置，且该阻抗匹配装置与馈线电连接。
9.如权利要求8所述的偶极天线，其特征在于该偶极天线还绝缘基板，所述一对偶极振子和天线阻抗匹配装置皆为设置在该绝缘基板上的印刷线路。
10.如权利要求8或9所述的偶极天线，其特征在于所述阻抗匹配装置为一对平行导体，该二导体的一对末端与馈线电连接，其另一对末端与上述一对偶极振子对应电连接。
全文摘要
一种偶极天线，适用于短距离无线通信，其包括辐射振子、接地振子以及用来馈电的馈线，其中辐射振子包括首尾相连的第一辐射臂和第二辐射臂，接地振子包括第一接地臂和第二接地臂，其中所述第一辐射臂和第一接地臂沿不同方向延伸且二者末端相互远离用以改善天线水平极化，所述第二辐射臂和第二接地臂相互平行且分别自第一辐射臂和第一接地臂的末端向相反向延伸用以改善天线垂直极化。本发明采用振子分段设计实现了天线极化的均衡，使得天线在位置改变的情况下依然有良好的表现。
文档编号H01Q9/04GK1787285SQ200410066198
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者洪振达, 苏纹枫, 戴隆盛 申请人:富士康(昆山)电脑接插件有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司