专利名称：具有双接地部的天线的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种天线，且特别是关于一种具有双接地部的天线。
背景技术：
在无线通信系统研究领域中，不同系统不但有不同的频率及频宽，有时也有不同 辐射波的场型和极化的设计需求。此外，移动通信的环境充满了干扰及变化，天线除了要 满足频率、频宽和辐射波的场型与极化的配合以外，还有需进一步解决的问题，如多重路径 (multipath)干涉、辐射波极化的转变、辐射波的场型的改变、以及天线的大小、重量和形状 等。其中，多重路径干涉会造成信号在传送时产生衰落(fading)的现象，而大大地降低无 线通信系统的可靠度。目前解决多重路径干涉引起的衰落主要是依靠天线的空间分集(spatial diversity)、场型分集(pattern diversity)与极化分集(polarization diversity)。然 而，在天线的设计中，圆极化天线在接收或发射辐射波时，没有特定的极化方向，能轻易地 解决由多重路径干涉所引发的相位差的干扰。因此，人造卫星通信系统、全球定位系统、微 波影音监视系统、电子收费系统及微波遥控与微波测量系统等，这些通信系统的天线的设 计均采用圆极化天线来传送信号。图IA及图IB分别示出传统圆极化天线的结构示意图及辐射波的场型图。传统圆 极化天线主要是将天线的辐射本体Iio印刷在陶瓷基底120上，并将陶瓷基底120放置在 一对称的接地面130上。在此所提的对称是指陶瓷基底120四周边缘到接地面130四周边 缘的距离均相等。辐射本体110主要是一个正方形为主的金属面，分别在其左下及右上角 中各截取一个等腰三角形，以利用其路径差来判断辐射波的特性。当图IA所示的传统圆极 化天线置放在对称的接地面130时，其将可产生如图IB所示的辐射波场型，且辐射波往ζ 方向(天顶方向)的增益为最大。但是，在目前的通信产品上，如图2A传统圆极化天线在应用上的结构示意图所 示，圆极化天线的设计往往受限于产品的造型以及系统设计，而需要放置在非对称的接地 面130之上。也就是说，此时传统圆极化天线可以摆放的位置拘限于接地面130的某一位 置，而不能设置在对称的接地面上。在此，与图IB的辐射波的场型图相比较，当圆极化天线 放置于非对称的接地面时，如图2B所示，其辐射波往ζ方向(天顶方向)的增益已明显减 少，导致天线的收信效果变差。换句话说，当传统圆极化天线应用在目前的通信产品上时， 传统圆极化天线会受限于其配置位置而不具有圆极化的特性。
发明内容
本发明提供一种具有双接地部的天线，利用两个接地部的设计方式来产生两个正交的线性极化波，进而激发出近似圆极化的辐射波。借由本发明的技术手段，不但可具有圆 极化辐射波的增益功效，而天线的配置位置又非常地具有弹性。本发明提供一种具有双接地部的天线，利用与馈入部并排的两个接地部来激发出近似圆极化的辐射波。本发明提出一种具有双接地部的天线，包括一本体部、一馈入部、一第一接地部以 及一第二接地部。其中，本体部电性连接馈入部、第一接地部以及第二接地部，并且本体部 对应一谐振长度，以收发一辐射波。此外，第一接地部沿着本体部至馈入部的电流路径为谐 振长度的1/2倍。第二接地部与第一接地部之间具有一个相对距离。值得一提的是，其中 谐振长度可为辐射波的波长的1/3至1/5倍之间。在本发明的一实施例中，上述的第一接地部与第二接地部间的相对距离为谐振长 度的1/4倍。在本发明的一实施例中，上述的本体部包括一第一导电件、一第二导电件以及一 第三导电件。其中，第一导电件、第二导电件以及第三导电件均分别具有第一端与第二端， 且第二导电件的第一端电性连接第一导电件的第一端，第三导电件的第一端电性连接第一 导电件的第二端。此外，第二导电件电性连接馈入部、第一接地部与第二接地部。在本发明的一实施例中，上述的具有双接地部的天线的第二导电件通过馈入点电 性连接馈入部，且馈入点至第三导电件的第二端的电流路径为谐振长度。在本发明的一实施例中，上述的具有双接地部的天线的第一接地部与第二接地部 沿着朝向第二导电件的第二端的方向分别排列在馈入部的同一侧边，且第一导电件的宽 度、第二导电件的宽度以及第三导电件的宽度彼此相等。在本发明的一实施例中，上述的具有双接地部的天线的第一接地部与第二接地部 分别设置在馈入部的两侧边，且第三导电件的宽度大于第二导电件的宽度。其中，具有双接 地部的天线的第三导电件与第二导电件的宽度的比值介于1. 5至2之间。在本发明的一实施例中，上述的具有双接地部的天线的第一接地部与第二接地部 沿着朝向第二导电件的第一端的方向分别排列在馈入部的同一侧边，且第二导电件与第三 导电件的宽度分别大于第一导电件的宽度。在本发明的一实施例中，上述的第二导电件及第三导电件的宽度相对于第一导电 件的宽度的比值分别介于1. 5至2之间。从另一观点来看，本发明又提出一种具有双接地部的天线，并包括一本体部、一馈 入部、一第一接地部与一第二接地部。其中，本体部电性连接馈入部、第一接地部以及第二 接地部。此外，本体部具有一馈入点，以延伸出一谐振长度来收发一辐射波。在此，馈入部 通过馈入点电性连接本体部。第一接地部、第二接地部与馈入部相互并排。其中，第一接地 部沿着本体部至馈入部的电流路径为谐振长度的1/2倍，而第一接地部与第二接地部的相 对距离为谐振长度的1/4倍。值得一提的是，其中谐振长度可为辐射波的波长的1/3至1/5 倍。基于上述，本发明是利用两个接地部的设计方式，来致使具有双接地部的天线可 以产生两个正交的线性极化波，进而激发出近似圆极化的辐射波。借此，本发明的具有双接 地部的天线除了具有微型化的优势以外，还可应用在全球定位系统、电子产品与卫星之间 的辐射波的传递。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详 细说明如下。
图IA及图IB分别为传统圆极化天线的结构示意图及辐射波的场型图。图2A为传统圆极化天线在应用上的结构示意图。图2B为传统圆极化天线设置在非对称接地面时辐射波的场型图。图3A示出依据本发明一实施例的平面倒F型天线的结构示意图。图3B示出依据本发明另一实施例的平面倒F型天线的结构示意图。图3C示出依据本发明再一实施例的平面倒F型天线的结构示意图。图4A与图4B分别为依据本发明一实施例的辐射波在空间方向角theta与phi上 的场型图。图4C示出依据本发明一实施例的辐射波的场型图。图5A与图5B分别示出平面倒F型天线只具有一接地部时其辐射波的场型图。图5C示出依据本发明另一实施例的辐射波的场型图。主要元件符号说明110:辐射本体120:陶瓷基底130 接地面300、300，、300”平面倒？型天线310、310，、310” 本体部311、311，、311” 第一导电件312、312，、312” 第二导电件313、313，、313” 第三导电件320 馈入部331 第一接地部332 第二接地部P31、P32、P33 馈入点W11、W12、W13 第一导电件的宽度W21、W22、W23 第二导电件的宽度W31、W32、W33 第三导电件的宽度AOl A12:端点B1、B2:方向D11、D12、D13 电流路径D21 距离
具体实施例方式在以下说明中，为呈现对本发明的说明的一贯性，故在不同的实施例中，若有功能 与结构相同或相似的元件会用相同的元件符号与名称。第一实施例图3A示出依据本发明一实施例的平面倒F型天线的结构示意图。参照图3A，平 面倒F型天线300包括一本体部310、一馈入部320、一第一接地部331以及一第二接地部332。其中，本体部310包括一第一导电件311、一第二导电件312以及一第三导电件313。详细来说，第一导电件311具有两个端点，分别标示为AOl以及A02 ；第二导电件312具有两个端点，分别标示为A03以及A04 ；第三导电件313具有两个端点，分别标示为 A05以及A06 ；馈入部320具有两个端点，分别标示为A07以及A08 ；第一接地部331具有两 个端点，分别标示为A09以及A10;第二接地部332具有两个端点，分别标示为All以及A12。继续参照图3A，第一导电件311的第一端AOl电性连接第二导电件312的第一端 A03,且第一导电件311的第二端A02电性连接第三导电件313的第一端A05。并且，馈入部 320的第二端A07通过馈入点P31对应地电性连接第二导电件312。第一接地部331的第 二端A09电性连接本体部310的第二导电件312。此外，第二接地部332的第二端All电性 连接本体部310的第二导电件312。更进一步来看，在平面倒F型天线300元件间的相对配置关系上，第一接地部331、 第二接地部332以及馈入部320相互并排。此外，以第二导电件312的第二端A04为基准， 沿着朝向着第二导电件312的第一端A03的方向Bl来看，第二接地部332、第一接地部331 以及馈入部320依序排列在第二导电件312的同一侧边。从另一角度来看，若以馈入点P31 为基准，沿着朝向第二导电件312的第二端A04的方向B2来看的话，馈入部320、第一接地 部331、以及第二接地部332依序排列在第二导电件312的同一侧边。请继续参照图3A，第一导电件的宽度W11、第二导电件的宽度W21以及第三导电件 的宽度W31彼此相等。详细来说，本体部310元件之间的相对配置关系，用于调整平面倒F 型天线300的阻抗匹配及激发电流的大小。其中，激发电流的大小以及分布，与平面倒F型 天线300的长度与所欲达成的谐振频率相关，且激发电流的电流路径在图3A中标示为Dl 1， 在一谐振频率下，平面倒F型天线300的有效谐振长度为本体部310所延伸出用以接收或 发射一辐射波的长度，其中谐振长度为辐射波的波长(λ)的1/3至1/5倍，优选地为1/4 倍。在此，电流路径Dll的流向是由馈入点Ρ31经端点Α01、Α02至Α06。此外，随着第一导 电件311、第二导电件312与第三导电件313的个别宽度的变动，以及第一接地部331、第二 接地部332与馈入部320彼此间的相对配置位置，都将可调整激发电流的大小以及分布。换 句话说，本体部310的第一导电件311、第二导电件312以及第三导电件313的长宽与电流 路径Dll的流向及其所对应的谐振长度相关。除此之外，第一接地部331沿着本体部310至馈入部320的电流路径，也就是从端 点AlO沿着第一接地部331、本体部310以及馈入部320至端点Α08所形成的电流路径，为 谐振长度的1/2倍(即λ /8的长度)。此外，第二接地部332与第一接地部331的相对距 离D21，也就是第二接地部332的第一端Α12与第一接地部331的第一端AlO之间的垂直间 距，为谐振长度的1/4倍(即λ /16的长度)。在整体操作上，第一接地部331与第二接地部332可用以调整平面倒F型天线300 的阻抗匹配。此外，第一接地部331与第二接地部332的设计，将使得平面倒F型天线300 可形成两个正交的线性极化波，进而产生近似圆极化的辐射波。举例来说，若以不同的空间 方向角theta( θ )与phi ( ψ)来看平面倒F型天线300的辐射波场型，将分别如图4Α以及 图4Β所示，但以总体效果来看，平面倒F型天线300的最大辐射场型朝向ζ方向(天顶方 向)辐射，因此可以形成如图4C所示的近似圆极化的辐射波。相对来说，如果本实例所述的平面倒F型天线300不采用两个接地部的设计方式，而只具有第一接地部331或者第二接地部332时，则辐射波的场型将分别如图5A以及图5B 所示，将产生明显的零点(null)，当任何信号通过零点附近时，其信号将会有明显地衰减， 而影响到天线的收信品质。反之，采用本实施例的设计方式的平面倒F型天线300，就算将 附近会影响天线的因素，例如扬声器、照相机以及电池等并入设计，平面倒F型天线300的 辐射波场型也将如图5C所示，近似圆极化的辐射波。换句话说，本实例所述的平面倒F型天线300因采用第一接地部331与第二接地 部332的设计方式，因此产生两个正交的线性极化波，进而激发出近似圆极化的辐射波。此 夕卜，由于圆极化波的辐射特性在接收或发射辐射波时，没有特定的极化方向，也无产生上述 的零点区域，故可维持其信号强度，不会影响到天线的收信品质。所以本实施例所述的平面 倒F型天线300适于应用在全球定位系统，电子产品与卫星之间的辐射波的传递。
第二实施例图3B示出依据本发明另一实施例的平面倒F型天线的结构示意图。请参照图3A 与图3B，第二实施例与第一实施例的主要差异在于本体部310’的宽度改变、电流路径D12 的流向及长度，以及馈入部320、第一接地部331、以及第二接地部332的排列顺序与设置方 式。具体地说，在本实施例中，本体部310’包括一第一导电件311’、一第二导电件 312，以及一第三导电件313，。本体部310，上的电流路径D12是从馈入点P32经端点A01、 A02至A06。在平面倒F型天线300，元件间的相对配置关系上，馈入部320的第二端A07 通过馈入点P32对应电性连接第二导电件312’。第一接地部331、第二接地部332以及馈 入部320相互并排。此外，第一接地部331与第二接地部332分别设置在馈入部320的两 侧边。换句话说，第二接地部332、馈入部320与第一接地部331沿着朝向第一导电件311’ 的方向Bl依序排列在第二导电件312’的同一侧边。在此，参照图3B，第一导电件311’的宽度标示为W12，第二导电件312’的宽度标 示为W22，且第三导电件313’的宽度标示为W32。在此，第三导电件313’的宽度W32大于 第二导电件312’的宽度W22，第三导电件313’的宽度W32也大于第一导电件311’的宽度 W12，且第三导电件313，与第二导电件312，的宽度的比值(W32/W22)介于1.5至2之间， 而且第三导电件313’与第一导电件311’的宽度的比值(W32/W12)也介于1.5至2之间。 详细来说，本实施例的第一接地部331会影响到激发电流的大小与分布，也就是第一接地 部331会吸引部分的激发电流，使得在电流路径D12的激发电流减小。为了消除第一接地 部331对激发电流所造成的影响，本实施例加大第三导电件313’的宽度W32，使得激发电流 的总量提高，以抵消被第一接地部331所吸引的激发电流。除此之外，与第一实施例相似的，本体部310’对应于一谐振长度，而谐振长度为其 所接收或发射一辐射波的波长的1/3至1/5倍，优选地为1/4倍。第一接地部331沿着本 体部310’至馈入部320的电流路径为谐振长度的1/2倍。第二接地部332与第一接地部 331的相对距离D21为谐振长度的1/4倍。借此，本实施例的平面倒F型天线300’可通过 第一接地部331与第二接地部332的设计方式，而产生两个正交的线性极化波，进而激发出 近似圆极化的辐射波。至于本实施例的细部工作原理，已包括在上述各实施例中，故在此不 予赘述。第三实施例
图3C示出依据本发明再一实施例的平面倒F型天线的结构示意图。请参照图3A 与图3C，第三实施例与前述实施例的主要差异在于本体部310”的宽度改变、电流路径D13 的流向及长度，以及馈入部320、第一接地部331、以及第二接地部332的排列顺序与设置方 式。具体地说，在本实施例中，本体部310”包括一第一导电件311”、一第二导电件 312”以及一第三导电件313”。本体部310”上的电流路径D13是从馈入点P33经端点A01、 A02至A06。平面倒F型天线300”元件间的相对配置关系上，馈入部320的第二端A07通 过馈入点P33对应电性连接第二导电件312”。第一接地部331、第二接地部332以及馈入 部320相互并排。此外，第一接地部331与第二接地部332沿着朝向第二导电件312”的第 一端A03的方向Bl分别排列在馈入部320的同一侧边。更进一步来看，馈入部320、第二 接地部332与第一接地部331沿着朝向第一导电件311”的方向Bl依序排列在第二导电件 312”的同一侧边。
在此，参照图3C，第一导电件311”的宽度标示为W13，第二导电件312”的宽度标 示为W23，第三导电件313”的宽度标示为W33。在此，第三导电件313”的宽度W33大于第 一导电件311”的宽度WL13，且第二导电件312”的宽度W23也大于第一导电件311”的宽度 W13，其中第三导电件313”与第二导电件312”的宽度的比值(W33/W23)等于1，而第二导电 件312”及第三导电件313”相对于第一导电件311”的个别宽度的比值(W23/W13及W33/ W13)介于1. 5至2之间。详细地说，本实施例的第一接地部331与第二接地部332会影响 到激发电流的大小与分布，也就是第一接地部331及第二接地部332会吸引部分的激发电 流，使得在电流路径D13的激发电流减小。为了消除第一接地部331与第二接地部332对 激发电流所造成的影响，本实施例加大第二导电件312’的宽度W23及第三导电件313’的 宽度W33，使得激发电流的总量提高，以抵消被第一接地部331及第二接地部332吸引的激 发电流。除此之外，与第一实施例相似，本体部310”对应于一谐振长度，而谐振长度为其所 接收或发射一辐射波的波长的1/3至1/5倍，优选地为1/4倍。第一接地部331沿着本体 部310”至馈入部320的电流路径为谐振长度的1/2倍。第二接地部332与第一接地部331 的相对距离D21为谐振长度的1/4倍。借此，本实施例的平面倒F型天线300”可通过第一 接地部331与第二接地部332的设计方式，而产生两个正交的线性极化波，进而激发出近似 圆极化的辐射波。至于本实施例的细部工作原理，已包括在上述各实施例中，故在此不予赘 述。综上所述，本发明是利用两个接地部的设计方式，来致使平面倒F型天线以线性 极化的方式激发出近似圆极化的辐射波。借此，本发明的平面倒F型天线除了具有微型化 的优势以外，还可应用在全球定位系统，电子产品与卫星之间的辐射波的传递。虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域 中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明 的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
一种具有双接地部的天线，包括一本体部，对应于一谐振长度，以收发一辐射波；一馈入部，电性连接该本体部；一第一接地部，电性连接该本体部，且该第一接地部沿着该本体部至该馈入部的电流路径为该谐振长度的1/2倍；以及一第二接地部，电性连接该本体部，且该第二接地部与该第一接地部之间具有一相对距离。
2.根据权利要求1所述的天线，其中该谐振长度为该辐射波的波长的1/3至1/5倍之间。
3.根据权利要求1所述的天线，其中该本体部包括一第一导电件，具有一第一端与一第二端；一第二导电件，具有一第一端与一第二端，该第二导电件的第一端电性连接该第一导 电件的第一端，且该第二导电件电性连接该馈入部、该第一接地部与该第二接地部；以及一第三导电件，具有一第一端与一第二端，该第三导电件的第一端电性连接该第一导 电件的第二端。
4.根据权利要求3所述的天线，其中该第二导电件通过一馈入点电性连接该馈入部， 且该馈入点至该第三导电件的第二端的电流路径为该谐振长度。
5.根据权利要求3所述的天线，其中该第一接地部与该第二接地部沿着朝向该第二导 电件的第二端的方向分别排列在该馈入部的同一侧边，且该第一导电件的宽度、该第二导 电件的宽度以及该第三导电件的宽度彼此相等。
6.根据权利要求3所述的天线，其中该第一接地部与该第二接地部分别设置在该馈入 部的两侧边，且该第三导电件的宽度大于该第二导电件的宽度。
7.根据权利要求6所述的天线，其中该第三导电件与该第二导电件的宽度的比值介于 1. 5至2之间。
8.根据权利要求3所述的天线，其中该第一接地部与该第二接地部沿着朝向该第二导 电件的第一端的方向分别排列在该馈入部的同一侧边，且该第二导电件与该第三导电件的 宽度分别大于该第一导电件的宽度。
9.根据权利要求8所述的天线，其中该第二导电件及该第三导电件的宽度相对于该第 一导电件的宽度的比值分别介于1. 5至2之间。
10.根据权利要求1所述的天线，其中该第一与该第二接地部用以调整该天线的阻抗 匹配，且该天线通过该第一接地部与该第二接地激发出两个正交的线性极化波，进而产生 该辐射波。
11.根据权利要求1所述的天线，其中该天线适于接收或发射来自一全球定位系统的 该辐射波。
12.根据权利要求1所述的天线，其中该第一接地部与该第二接地部间的该相对距离 为该谐振长度的1/4倍。
13.一种具有双接地部的天线，包括一本体部，具有一馈入点，以延伸出一谐振长度来接收或发射一辐射波； 一馈入部，通过该馈入点电性连接该本体部；以及一第一与一第二接地部，与该馈入部相互并排，并电性连接该本体部，其中该第一接地 部沿着该本体部至该馈入部的电流路径为该谐振长度的1/2倍，该第一接地部与该第二接 地部的相对距离为该谐振长度的1/4倍。
14.根据权利要求13所述的天线，其中该谐振长度为该辐射波的波长的1/3至1/5倍。
15.根据权利要求13所述的天线，其中该本体部包括一第一导电件，具有一第一端与一第二端；一第二导电件，具有该馈入点，并电性连接该第一导电件的第一端、该馈入部、该第一 与该第二接地部；以及一第三导电件，电性连接该第一导电件的第二端，且该第二导电件从该馈入点至该第 三导电件所形成的电流路径为该谐振长度。
16.根据权利要求15所述的天线，其中该第二接地部、该第一接地部与该馈入部沿着 朝向该第一导电件的方向依序排列在该第二导电件的同一侧边，且该第一导电件的宽度、 该第二导电件的宽度以及该第三导电件的宽度彼此相等。
17.根据权利要求15所述的天线，其中该第二接地部、该馈入部与该第一接地部沿着 朝向该第一导电件的方向依序排列在该第二导电件的同一侧边，而该第一接地部与该第二 接地部分别设置在该馈入部的两侧边，且该第三导电件的宽度大于该第二导电件的宽度。
18.根据权利要求15所述的天线，其中该馈入部、该第二接地部与该第一接地部沿着 朝向该第一导电件的方向依序排列在该第二导电件的同一侧边，且该第二导电件与该第三 导电件的宽度分别大于该第一导电件的宽度。
全文摘要
一种具有双接地部的天线，包括一本体部、一馈入部、一第一接地部以及一第二接地部。本体部分别与馈入部、第一接地部以及第二接地部电性连接。此外，本体部对应于一谐振长度，以接收或发射一辐射波。其中，第一接地部沿着本体部至馈入部的电流路径为谐振长度的1/2倍，且第二接地部与第一接地部的相对距离为谐振长度的1/4倍。
文档编号H01Q1/52GK101826661SQ20091000464
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月2日 优先权日2009年3月2日
发明者邓佩玲, 陈奕君 申请人:宏达国际电子股份有限公司