多频段双极化天线的制作方法
【专利摘要】一种多频段双极化天线包含一基底、一接地元件、一寄生元件、一第一辐射元件，及一第二辐射元件，该基底包括一第一面，及一相反于该第一面的第二面，该接地元件形成于该第一面且包括一第一缺口、一第二缺口，及二条狭缝，该第一辐射元件形成于该第二面并包括一第一馈入臂，及一第一主辐射片，该第二辐射元件形成于该第二面并包括一第二馈入臂，及一第二主辐射片，并通过该寄生元件、该第一缺口、该第二缺口，及该二条狭缝以提升该第一辐射元件和该第二辐射元件间的隔离度，并进而达到良好的匹配效果。
【专利说明】
多频段双极化天线
技术领域
[0001]本发明涉及一种天线，特别是涉及一种具有多个频段及两个不同极化方向的多频段双极化天线。
【背景技术】
[0002]—般的平面天线大多仅能做到单频双极化或是双频双极化，虽然双频单极化天线具有两个频带但由于只能接收/发射单一方向的讯号，因此若在使用上未将该双频单极化天线的接收/发射方位调整正确，则无法达到理想的接收/发射效果，因此为能达到理想的无死角接收/发射的效果又能维持双频带的应用，而衍生出双频双极化天线。
[0003]双频双极化天线不仅能达到接收/发射两个不同方向的讯号以提升多方位接收/发射的效果又能达到双频带的应用，但由于此类的天线大多设计为使用两个辐射体制作于同一结构，所以该天线虽然能接收/发射多方位的讯号但容易存在该等辐射体的讯号于同频段有相互干扰的现象的缺失，因此，该等辐射体的隔离度的设计即占有一定的重要性，否则会导致接收/发射讯号的质量不尽理想。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种具有高隔离度、多频段应用，及能接收/发射两个不同极化方向的多频段双极化天线。
[0005]本发明的多频段双极化天线，包含一绝缘的基底、一接地元件、一成矩形的寄生元件、一第一辐射元件，及一第二辐射元件。
[0006]该绝缘的基底包括一第一面，及一相反于该第一面的第二面。
[0007]该接地元件可导电并形成在该第一面，并包括一成长矩形的第一接地片、一成长矩形且自该第一接地片的一长边向远离该第一接地片方向延伸的第二接地片，及一成矩形且相邻的二边分别与该第一接地片和第二接地片连接的第三接地片。
[0008]该成矩形的寄生元件可导电并形成在该第一面，且相邻的二边分别与该第一接地片和该第二接地片相间隔。
[0009]该第一辐射元件可导电且形成在该第二面，并包括一第一馈入臂，及一自该第一馈入臂延伸且向该第一面的投影位于该第一接地片和该寄生元件间的第一主辐射片。
[0010]该第二辐射元件可导电且形成在该第二面，并包括一第二馈入臂，及一自该第二馈入臂延伸且向该第一面的投影位于该第二接地片和该寄生元件间的第二主辐射片并通过该寄生元件提升该第一辐射元件和该第二辐射元件间的隔离度。
[0011]较佳地，接地元件还包括一个自该第一接地片连接该第三接地片的该长边向另一长边形成的第一缺口，及一第二缺口。
[0012]较佳地，该接地元件还包括一个自该第二接地片的一连接该第三接地片的长边向另一长边形成的第三缺口，及一第四缺口。
[0013]较佳地，该接地元件还包括二分别形成在该第三接地片和该第一接地片、第二接地片连接边的狭缝。
[0014]较佳地，该第一缺口和第三缺口成径宽相等的倒L形，该第二缺口具有一自连接该第三接地片的该第一接地片长边向另一长边方向延伸的第一部，及一自该第一部沿该第一接地片的长边朝远离该第三接地片延伸的第二部，该第四缺口具有一自连接该第三接地片的该第二接地片长边向另一长边方向延伸的第三部，及一自该第三部沿该第二接地片的长边朝远离该第三接地片延伸的第四部。
[0015]较佳地，该第一辐射元件的第一馈入臂具有一自该第二面边缘垂直延伸的细臂部、一自该细臂部朝远离该第二面边缘直线延伸且向该第一面的投影位于该第二缺口的第一部的宽臂部，及一自该宽臂部向平行于该第一接地片长边方向延伸的连接部，该第一主辐射片具有一自接近该第三接地片的第一主辐射片的长边朝另一长边延伸的第一辐射缺口，及一自远离该第三接地片的第一主辐射片的长边朝另一长边延伸的第二辐射缺口。
[0016]较佳地，该第二辐射元件的第二馈入臂具有一自该第二面边缘垂直延伸的细臂部、一自该细臂部朝远离该第二面边缘直线延伸且向该第一面的投影位于该第四缺口的第三部的宽臂部，及一自该宽臂部向平行于该第二接地片长边方向延伸的连接部，该第二主辐射片具有一自接近该第三接地片的第一主辐射片的长边朝另一长边延伸的第三辐射缺口，及一自远离该第三接地片的第二主辐射片的长边朝另一长边延伸的第四辐射缺口。
[0017]较佳地，该第一主福射片的该第一福射缺口宽度小于该第二福射缺口，且该第一辐射缺口和该第二辐射缺口彼此平行不重叠；而该第二主辐射片的该第三辐射缺口宽度小于该第四辐射缺口，且该第三辐射缺口和第四辐射缺口彼此平行不重叠。
[0018]较佳地，该寄生元件包括一呈矩形且与该第一主辐射片和该第二主辐射片的正投影相间隔设置的寄生片，及一由该寄生片朝该第三接地片延伸的凸伸臂。
[0019]较佳地，该第二缺口的该第一部的宽度大于该第二部，且该第四缺口的该第三部的宽度大于该第四部。
[0020]本发明的有益效果在于，通过该寄生元件使本发明多频段双极化天线的该第一辐射元件和该第二辐射元件间的隔离度增加，而不会相互干扰，并能达到良好的匹配。
【附图说明】
[0021]本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中:
[0022]图1是一分解图，说明本发明多频段双极化天线的一实施例；
[0023]图2是一正视图，说明本发明多频段双极化天线的该实施例；
[0024]图3是一曲线图，说明本发明多频段双极化天线的该实施例模拟与实测的反射损失;
[0025]图4是一电流分布图，说明本发明多频段双极化天线的一第一频带电流分布；
[0026]图5是一电流分布图，说明本发明多频段双极化天线的一第二频带电流分布；
[0027]图6是一电流分布图，说明本发明多频段双极化天线的一第三频带电流分布；
[0028]图7是一曲线图，说明本发明多频段双极化天线的该实施例反射损失；
[0029]图8是一曲线图，说明本发明多频段双极化天线未包含一寄生元件的反射损失；
[0030]图9是一曲线图，说明本发明多频段双极化天线的一接地元件未包括二条狭缝和一第一缺口及一第三缺口的反射损失；及
[0031]图10是一示意图，说明本发明多频段双极化天线的天线阵列结构。
【具体实施方式】
[0032]在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表不。
[0033]参阅图1与图2，本发明多频段双极化天线的一实施例适用于馈入一第一讯号(图未示)和一第二讯号(图未示)以共振出多频段并具有两个不同方向的线性极化的频带。该多频段双极化天线包含一基底1、一接地元件2、一寄生元件3、一第一辐射元件4，及一第二福射元件5。
[0034]该基底I为绝缘材质所制作并形成极薄的正矩形片体，且包括一第一面11，及一相反于该第一面11的第二面12。
[0035]该接地元件2为导电材质制作形成在该第一面11，并包括一第一接地片21、一第二接地片22、一第三接地片23、一第一缺口 24、一第二缺口 25、一第三缺口 26、一第四缺口27，及二条狭缝28。
[0036]该第一接地片21自该第一面11的一边缘延伸而形成一长矩形；该第二接地片22自该第一接地片21的一长边向远离该第一接地片21方向延伸而形成一长矩形，使得该第一接地片21、第二接地片22概成L形态样；该第三接地片23成一矩形且相邻的二边分别与该第一接地片21和第二接地片22连接。
[0037]该第一缺口 24自该第一接地片21连接该第三接地片23的该长边向另一长边形成径宽相等的倒L形缺口，该第一缺口 24具有一由该第一接地片21连接该第三接地片23的该长边向另一长边延伸的第一段241，及一由该第一段241朝远离该第二缺口 25的方向延伸且平行于该第一接地片21长边的第二段242。
[0038]该第二缺口 25具有一自连接该第三接地片23的该第一接地片21长边向另一长边方向延伸的第一部251，及一自该第一部251沿该第一接地片21的长边朝远离该第三接地片23延伸的第二部252，且该第一部251的宽度大于该第二部252。
[0039]该第三缺口 26自该第二接地片22的一连接该第三接地片23的长边向另一长边形成径宽相等的倒L形缺口，该第三缺口 26具有一由该第二接地片22连接该第三接地片23的该长边向另一长边延伸的第三段261，及一由该第三段261朝该第一接地片21延伸且平行于该第二接地片22长边的第四段262。
[0040]该第四缺口 27具有一自连接该第三接地片23的该第二接地片22长边向另一长边方向延伸的第三部271，及一自该第三部271沿该第二接地片22的长边朝远离该第三接地片23延伸的第四部272，且该第四缺口 27的该第三部271的宽度大于该第四部272。
[0041]该二条狭缝28分别形成一长矩形而位于该第三接地片23和该第一接地片21、第二接地片22连接边，并分别与该第一缺口 24和该第三缺口 26连接。
[0042]该寄生元件3可导电并形成一矩形而设置于该第一面11，且相邻的二边分别与该第一接地片21和该第二接地片22相间隔，该寄生元件3包括一呈矩形且与一第一主辐射片42和一第二主辐射片52的正投影相间隔设置的寄生片31，及一由该寄生片31朝该第三接地片23延伸的凸伸臂32。
[0043]第一辐射元件4为导电材质制作形成在该第二面12，并包括一第一馈入臂41，及该第一主福射片42。
[0044]该第一馈入臂41具有一自该第二面12边缘垂直延伸的细臂部411、一自该细臂部411朝远离该第二面12边缘直线延伸且向该第一面11的投影位于该第二缺口 25的第一部251的宽臂部412，及一自该宽臂部412向平行于该第一接地片21长边方向延伸的连接部413。
[0045]该第一主辐射片42自该第一馈入臂41延伸且向该第一面11的投影位于该第一接地片21和该寄生元件3间，并具有一自接近该第三接地片23的第一主辐射片42的长边朝另一长边延伸的第一辐射缺口 421，及一自远离该第三接地片23的第一主辐射片42的长边朝另一长边延伸的第二辐射缺口 422，该第一辐射缺口 421宽度小于该第二辐射缺口422，且彼此平行不重叠。
[0046]该第二辐射元件5可导电并形成在该第二面12，并包括一第二馈入臂51，及该第二主辐射片52。
[0047]该第二馈入臂51具有一自该第二面12边缘垂直延伸的细臂部411、一自该细臂部411朝远离该第二面12边缘直线延伸且向该第一面11的投影位于该第四缺口 27的第三部271的宽臂部412，及一自该宽臂部412向平行于该第二接地片22长边方向延伸的连接部413。
[0048]该第二主辐射片52自该第二馈入臂51延伸且向该第一面11的投影位于该第二接地片22和该寄生元件3间，并具有一自接近该第三接地片23的第一主辐射片42的长边朝另一长边延伸的第三辐射缺口 521，及一自远离该第三接地片23的第二主辐射片52的长边朝另一长边延伸的第四辐射缺口 522，该第三辐射缺口 521宽度小于该第四辐射缺口522，且彼此平行不重叠。
[0049]该第一讯号和该第二讯号分别由该第一馈入臂41的细臂部411和该第二馈入臂51的细臂部411馈入，并分别经由所对应的该宽臂部412及连接部413至该第一主辐射片42和该第二主辐射片52，而共振出三个频带分别为一第一频带6、一第二频带7和一第三频带8的多频段天线，如图3的反射损失图上的圈圈处所示，因此本发明多频段双极化天线可应用于 700MHz (LTE)、860 ?960MHz (GSM)、1700 ?2170MHz (DCS、PCS、WCDMA)及 2400 ?2500MHz (Bluetooth、Wireless LAN)等多个频段。
[0050]在此针对三个频带的表面电流路径加以说明，由于本实施例包含有该第一辐射元件4和该第二辐射元件5，因此，为方便解释仅以第一辐射元件4的不同频带的表面电流路径为例来详加解释，参阅图4，为共振于该第一频带6 (参图3)的表面电流路径图，由于该第一频带6为低频段，所以行走的波长较长，因此可看出电流方向从该第一馈入臂41的细臂部411到该第一主辐射片42的电流方向都相同，如图中的箭头方向所示。
[0051]参阅图5，为共振于该第二频带7的表面电流路径图，由于该第二频带7(参图3)的共振频段高于该第一频带6 (参图3)，所以行走的电流路径会较该第一频带6短，因此可看出电流方向从该第一馈入臂41的细臂部411到该宽臂部412的电流方向都相同直至该连接部413连接该第一主福射片42的交接处电流方向才做反转，如图中的箭头方向所示。
[0052]参阅图6，为共振于该第三频带8 (参图3)的表面电流路径图，由于该第三频带8的共振频段更高于该第二频带7 (参图3)，所以行走的电流路径会比该第二频带7短，因此可观察出电流方向从该第一馈入臂41的细臂部411流动至该宽臂部412与该连接部413的交接处即做反转，如图中的箭头方向所示。
[0053]参阅图7和图8，图7为本实施的反射损失图，而图8为本发明多频段双极化天线中未包含该寄生元件3的反射损失图，比较发现有该寄生元件3的Sll于高频(1700?2170MHz及2400?2500MHz)的匹配度会比没有该寄生元件3的Sll来得好，更可由S12观察出有该寄生元件3的S12的趋势也会比没有该寄生元件3来的好，显然，本发明多频段双极化天线可通过该寄生元件3作为隔离的结构，以降低该第一辐射元件4和该第二辐射元件5间高频的影响，进而达到良好的匹配效果。
[0054]参阅图9，为本发明多频段双极化天线的该接地元件2未包括该二狭缝28和该第一缺口 24及第三缺口 26的反射损失图，并与图7的S12比较发现本发明多频段双极化天线增加了该二狭缝28和该第一缺口 24及第三缺口 26后能大大地提升于860MHz?960MHz的频段处的隔离度，且于1700MHz?2170MHz及2400MHz?2570MHz时的隔离度也能有所改善。同时，更由两图的Sll比较，可清楚地发现到于1700MHz?2170MHz及2400MHz?2570MHz时有该二狭缝28和该第一缺口 24及第三缺口 26的多频段双极化天线的Sll匹配效果也比没有该二狭缝28和该第一缺口 24及第三缺口 26的多频段双极化天线好，也就是说，有该二狭缝28和该第一缺口 24及第三缺口 26的多频段双极化天线不仅改善了匹配度也增加了隔离度。
[0055]此外，该第一讯号通过该第一辐射元件4激发出一平行于该第一馈入臂41延伸方向的第一线性极化，而该第二讯号则通过该第二辐射元件5激发出一平行于该第二馈入臂51延伸方向的第二线性极化，因此，本发明多频段双极化天线不只能接收平行于该第一馈入臂41的讯号，也能接收正交于该第一馈入臂41 (平行于该第二馈入臂51)的讯号，而在实际接收讯号的应用上能不受限制。
[0056]参阅图10，此外，上述本发明多频段双极化天线的实施例还可由多个多频段双极化天线9，采相邻二个多频段双极化天线9彼此成镜像排列的方式组成天线阵列(图中仅绘示二个多频段双极化天线9作说明)，以增加功率的提升，由于其个别结构、作动已于上文所详述，所以在此不再重复赘述。
[0057]综上所述，本发明多频段双极化天线通过该寄生元件3以增加其隔离度，使得该第一辐射元件4和该第二辐射元件5于高频时能不受彼此干扰影响，进而达到良好的匹配，而更通过该二狭缝28和该第一缺口 24及第三缺口 26的存在以提升860MHz?960MHz、1700MHz?2170MHz及2400MHz?2570MHz的频带的隔离度，所以确实能达成本发明的目的。
[0058]以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。
【主权项】
1.一种多频段双极化天线，其特征在于:包含: 一个绝缘的基底，包括一面第一面，及一面相反于该第一面的第二面； 一个接地元件，为导电材质并形成在该第一面，包括一片呈长矩形的第一接地片、一片呈长矩形且自该第一接地片的一长边向远离该第一接地片方向延伸的第二接地片，及一片呈矩形且相邻的二边分别与该第一接地片和第二接地片连接的第三接地片； 一个呈矩形的寄生元件，为导电材质并形成在该第一面，且相邻的二边分别与该第一接地片和该第二接地片相间隔； 一个第一福射元件，为导电材质并形成在该第二面，包括一个第一馈入臂，及一片自该第一馈入臂延伸且向该第一面的投影位于该第一接地片和该寄生元件间的第一主辐射片；及 一个第二辐射元件，为导电材质并形成在该第二面，包括一个第二馈入臂，及一片自该第二馈入臂延伸且向该第一面的投影位于该第二接地片和该寄生元件间的第二主辐射片，并通过该寄生元件提升该第一辐射元件和该第二辐射元件间的隔离度。2.根据权利要求1所述的多频段双极化天线，其特征在于:接地元件还包括一个自该第一接地片连接该第三接地片的该长边向另一长边形成的第一缺口，及一个第二缺口。3.根据权利要求2所述的多频段双极化天线，其特征在于:该接地元件还包括一个自该第二接地片的一连接该第三接地片的长边向另一长边形成的第三缺口，及一个第四缺□ O4.根据权利要求3所述的多频段双极化天线，其特征在于:该接地元件还包括两个分别形成在该第三接地片和该第一接地片、第二接地片连接边的狭缝。5.根据权利要求4所述的多频段双极化天线，其特征在于:该第一缺口和第三缺口成径宽相等的倒L形，该第二缺口具有一个自连接该第三接地片的该第一接地片长边向另一长边方向延伸的第一部，及一个自该第一部沿该第一接地片的长边朝远离该第三接地片延伸的第二部，该第四缺口具有一个自连接该第三接地片的该第二接地片长边向另一长边方向延伸的第三部，及一个自该第三部沿该第二接地片的长边朝远离该第三接地片延伸的第四部。6.根据权利要求5所述的多频段双极化天线，其特征在于:该第一辐射元件的第一馈入臂具有一自该第二面边缘垂直延伸的细臂部、一个自该细臂部朝远离该第二面边缘直线延伸且向该第一面的投影位于该第二缺口的第一部的宽臂部，及一个自该宽臂部向平行于该第一接地片长边方向延伸的连接部，该第一主辐射片具有一个自接近该第三接地片的第一主辐射片的长边朝另一长边延伸的第一辐射缺口，及一个自远离该第三接地片的第一主辐射片的长边朝另一长边延伸的第二辐射缺口。7.根据权利要求6所述的多频段双极化天线，其特征在于:该第二辐射元件的第二馈入臂具有一个自该第二面边缘垂直延伸的细臂部、一个自该细臂部朝远离该第二面边缘直线延伸且向该第一面的投影位于该第四缺口的第三部的宽臂部，及一个自该宽臂部向平行于该第二接地片长边方向延伸的连接部，该第二主辐射片具有一个自接近该第三接地片的第一主辐射片的长边朝另一长边延伸的第三辐射缺口，及一个自远离该第三接地片的第二主辐射片的长边朝另一长边延伸的第四辐射缺口。8.根据权利要求7所述的多频段双极化天线，其特征在于:该第一主辐射片的该第一辐射缺口宽度小于该第二辐射缺口，且该第一辐射缺口和该第二辐射缺口彼此平行不重叠；而该第二主辐射片的该第三辐射缺口宽度小于该第四辐射缺口，且该第三辐射缺口和第四辐射缺口彼此平行不重叠。9.根据权利要求8所述的多频段双极化天线，其特征在于:该寄生元件包括一片呈矩形且与该第一主辐射片和该第二主辐射片的正投影相间隔设置的寄生片，及一个由该寄生片朝该第三接地片延伸的凸伸臂。10.根据权利要求9所述的多频段双极化天线，其特征在于:该第二缺口的该第一部的宽度大于该第二部，且该第四缺口的该第三部的宽度大于该第四部。
【文档编号】H01Q21/24GK105990693SQ201510093649
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月3日
【发明人】孙卓勋, 李宗麟, 潘冠蒲, 邱冠智, 林立韦, 王景亮
【申请人】冠捷投资有限公司