单极天线的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种单极天线,包括一接地面以及一辐射主体。该辐射主体包括一馈入连接部、一第一辐射支部、一第二辐射支部以及一第三辐射支部。该馈入连接部邻设于该接地面。该第一辐射支部连接该馈入连接部的一侧边并沿着一第一方向延伸。该第一辐射支部包括一金属补块,该金属补块的宽度朝该第一方向缩小。该第二辐射支部连接该馈入连接部的该侧边且较该第一辐射支部邻近该接地面,该第二辐射支部沿着该第一方向延伸。该第三辐射支部连接该馈入连接部的另一侧边,并沿着与该第一方向反向的一第二方向延伸。
【专利说明】
单极天线
技术领域
[0001]本发明涉及一种天线,且特别是涉及一种多频带单极天线。
【背景技术】
[0002]随着通讯技术的发展,无线通讯装置,例如笔记型电脑、移动电话、无线存取点(Access Point, AP)等,往往需具备操作于不同频带的能力。为因应不同频带的无线数据传输,传统上通常采用宽频天线或多频天线作为装置的射频前端元件。
[0003]然而,传统多频天线在设计上并不易针对各操作频段作适应性的调整,且低频频宽也容易受限。
[0004]因此,如何提供一种可适应性调整多频带且具有良好天线特性的天线,是目前业界所致力的课题之一。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种多频带单极天线,以解决上述问题。
[0006]依据本发明所提出的一种单极天线,该单极天线印制于一基板上,并包括一接地面以及一福射主体。该福射主体包括一馈入连接部、一第一福射支部、一第二福射支部以及一第三福射支部。该馈入连接部邻设于该接地面。该第一福射支部连接该馈入连接部的一侧边并沿着一第一方向延伸,该第一辐射支部负责该单极天线的一第一操作频率。该第一辐射支部包括一金属补块,该金属补块的宽度朝该第一方向缩小。该第二辐射支部连接该馈入连接部的该侧边且较该第一辐射支部邻近该接地面,该第二辐射支部沿着该第一方向延伸,并负责该单极天线的一第二操作频率。该第三辐射支部连接该馈入连接部的另一侧边,并沿着与该第一方向反向的一第二方向延伸,该第三辐射支部负责该单极天线的一第三操作频率。其中该第二操作频率高于该第三操作频率,且该第三操作频率高于该第一操作频率。
[0007]为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解,下文特举优选实施例,并配合所附的附图,作详细说明如下:
【附图说明】
[0008]图1为本发明的一实施例的单极天线的示意图;
[0009]图2A为本发明的一实施例的辐射主体于第一辐射频率的电流路径的示意图;
[0010]图2B为本发明的一实施例的辐射主体于第二辐射频率的电流路径的示意图;
[0011 ]图2C为本发明的一实施例的辐射主体于第三辐射频率的电流路径的示意图;
[0012]图3A为本发明另一实施例的辐射单元的示意图;
[0013]图3B为本发明又一实施例的辐射单元的示意图;
[0014]图4A为本发明又一实施例的辐射的示意图;
[0015]图4B为本发明又一实施例的辐射单元的示意图;
[0016]图5A为本发明的一实施例的单极天线的侧视图;
[0017]图5B为本发明的另一实施例的单极天线的侧视图;
[0018]图6为本发明的一实施例的单极天线的反射系数的量测图;
[0019]图7为本发明的一实施例的单极天线的辐射效率的模拟图。
[0020]符号说明
[0021]100:单极天线
[0022]102:接地面
[0023]104、304、304’、404、404’:辐射主体
[0024]106:馈入连接部
[0025]108、308、308’:第一辐射支部
[0026]110、410、410’:第二辐射支部
[0027]112:第三辐射支部
[0028]114、314、314’:金属补块
[0029]116:信号馈入区
[0030]D1、D2:方向
[0031]FP:馈入点
[0032]CB:电缆
[0033]R1、R2、R3:电流路径
[0034]Ml、M2:金属层
[0035]DL:介电层
【具体实施方式】
[0036]以下提出实施例进行详细说明,实施例仅用以作为范例说明,并不会限缩本发明欲保护的范围。此外,实施例中的附图省略不必要的元件,以清楚显示本发明的技术特点。
[0037]请参考图1,其绘示根据本发明的一实施例的单极天线100的示意图。如图1所示,单极天线100包括接地面102以及辐射主体104。单极天线100印制于一基板上。辐射主体104与接地面102可设置于该基板的同一侧表面,或是分别设置于该基板的两侧表面。一般而言,为避免破坏单极天线100的特性,辐射主体104投影所在的基板区域内并不会设置其它金属图样或元件。
[0038]辐射主体104包括馈入连接部106、第一辐射支部108、第二辐射支部110以及第三辐射支部112。馈入连接部106邻设于接地面102,但不与接地面102直接相连。在一实施例中,馈入连接部106邻近接地面102的一端包括朝方向D2延伸的一信号馈入区116,该信号馈入区116用以接收射频信号。举例来说,可将一 50欧姆电缆CB焊接在信号馈入区116中的一馈入点FP (例如位于信号馈入区116的右上角),以直接对单极天线100馈入射频信号。然而本发明并不限于此,单极天线100也可通过印制于基板上的传输线或其它现有信号传输元件以接收射频信号。在此实施例中,通过增设朝方向D2延伸的信号馈入区116于馈入连接部106,可有效改善单极天线100的阻抗匹配。
[0039]第一辐射支部108连接馈入连接部106的一第一侧边并沿着方向Dl (朝图1下方)延伸。第一辐射支部108主要负责单极天线100的一第一操作频率。在一实施例中,在单极天线100所激发的多个操作频率中,第一操作频率为相对低频。通过调整第一辐射支部108的长度,可对应调整该第一操作频率的位置。一般而言,可设计馈入点FP至第一辐射支部108的末端的长度约略为第一操作频率的四分之一波长。
[0040]在一实施例中,第一辐射支部108可通过弯折以缩小整体天线尺寸。如图1所示,第一辐射支部108的末端朝接地面102弯折向上(方向D2)。可理解的是,第一辐射支部108也可通过其它的弯折方式来增加整体电流路径并缩小天线尺寸。
[0041]第一辐射支部108包括金属补块114,其朝方向Dl延伸的长度小于第一辐射支部108朝方向Dl延伸的长度,设置位置邻近馈入连接部106的该第一侧边并远离第一辐射支部108朝方向Dl延伸的末端。如图1所示,金属补块114的宽度朝方向Dl缩小,且金属补块114的长度大于第二辐射支部110的长度。通过此配置,可增加通往第一辐射支部108的电流路径,进而增加天线操作频宽。金属补块114也可用于调整单极天线100的阻抗匹配,使得单极天线100具有较低的反射损失。
[0042]第二辐射支部110连接馈入连接部106的该第一侧边且较第一辐射支部108邻近接地面102。也就是说,第二辐射支部110与第一辐射支部108都连接至馈入连接部106的同一侧。第二辐射支部110沿着方向Dl延伸,并负责单极天线100的一第二操作频率。在一实施例中,在单极天线100所激发的多个操作频率中,第二操作频率为相对高频。通过调整第二辐射支部110的长度,可对应调整该第二操作频率的位置。一般而言,可设计馈入点FP至第二辐射支部110的末端的长度约略为第二操作频率的四分之一波长。
[0043]在一实施例中,第二辐射支部110的宽度朝方向Dl增加。如图1所示,第二辐射支部110的中、末段宽度较其前段(与馈入连接部106相接处)的宽度还要宽。在此实施例中,当第二辐射支部110的宽度朝方向Dl增加,不仅可有效增加单极天线100的第二操作频率的频宽,更可补偿第二辐射支部110对接地面102的电容、电感效应,进而改善天线的阻抗匹配。
[0044]第三辐射支部112连接馈入连接部106的一第二侧边,第二侧边与第一侧边相对应设置。也就是说,第三辐射支部112与第一、二辐射支部108、110分别位于连接馈入连接部106的不同侧。如图1所示,第三辐射支部112沿着与方向Dl反向的方向D2延伸。在一实施例中,第一辐射支部108与第三辐射支部112连接馈入连接部106的位置邻近馈入连接部106远离接地面102的另一端,使得馈入连接部106、第一辐射支部108以及第三辐射支部112设置为T型,其中第一辐射支部108以及第三辐射支部112垂直馈入连接部106,且第一辐射支部108与第三辐射支部112以180度反向设置。
[0045]第三辐射支部112负责单极天线100的一第三操作频率。在一实施例中,在单极天线100所激发的多个操作频率中,第三操作频率为相对中频。通过调整第三辐射支部112的长度,可对应调整该第三操作频率的位置。一般而言,可设计馈入点FP至第三辐射支部112的末端的长度约略为第三操作频率的四分之一波长。
[0046]在一实施例中,第三辐射支部112可通过弯折以缩小整体天线尺寸。如图1所示,第三辐射支部112的末端朝接地面102弯折。可理解的是,第三辐射支部112亦可通过其它的弯折方式来增加整体电流路径并缩小天线尺寸。
[0047]请参考图2A、图2B、图2C。图2A绘示依据本发明的一实施例的辐射主体DL104于第一辐射频率的电流路径Rl的示意图。图2B绘示依据本发明的一实施例的辐射主体104于第二辐射频率的电流路径R2的示意图。图2C绘示依据本发明的一实施例的辐射主体104于第三辐射频率的电流路径R3的示意图。
[0048]承前所述,由于第一辐射支部108主要负责激发单极天线100于第一操作频率的辐射模态,故馈入点FP至第一辐射支部108的末端的电流路径Rl的长度约略为第一操作频率的四分之一波长。类似地,由于第二辐射支部110主要负责激发单极天线100于第二操作频率的辐射模态,故馈入点FP至第二辐射支部110的末端的电流路径R2的长度约略为第二操作频率的四分之一波长。类似地,由于第三辐射支部112主要负责激发单极天线100于第三操作频率的辐射模态,故馈入点FP至第三辐射支部112的末端的电流路径R3的长度约略为第三操作频率的四分之一波长。在本实施例中,第二操作频率高于第三操作频率,且第三操作频率高于第一操作频率。因此,电流路径Rl的长度最长,电流路径R3次之,电流路径R2最短。
[0049]图3A绘示依据本发明另一实施例的辐射单元304的示意图。辐射单元304与图1的辐射单元104主要差别在于:第一辐射支部308的金属补块314的宽度以N阶朝方向Dl缩小,其中N为大于2的正整数。如图3A所示,金属补块314的宽度以4阶朝方向Dl缩小。相比于图1,金属补块114的宽度以2阶朝方向Dl缩小。然而本发明并不以此为限,只要辐射单元的第一辐射支部的金属补块的宽度朝方向Dl以阶梯式逐渐缩小,都属本发明精神的范畴。
[0050]图3B绘示依据本发明又一实施例的辐射单元304’的示意图。图3B的辐射单元304’与图1的辐射单元104主要差别在于:第一辐射支部308’的金属补块304’的宽度朝方向Dl平滑渐进地缩小。如图3B所示,金属补块304’的一侧边是一有弧度的平滑曲线。在另一实施例中,金属补块304’的一侧边可为一斜直线。
[0051]图4A绘示依据本发明又一实施例的辐射单元404的示意图。图4A的辐射单元404与图1的辐射单元104主要差别在于:第二辐射支部410的宽度以M阶朝方向Dl增加,其中M为大于I的正整数。如图4A所示,第二辐射支部410的宽度以3阶朝方向Dl增加。相较之下,图1中第二辐射支部110的宽度以2阶朝方向Dl增加。然而本发明并不以此为限,只要辐射单元的第二辐射支部的宽度朝方向Dl以阶梯式逐渐增加,都属本发明精神的范畴。
[0052]图4B绘示依据本发明又一实施例的辐射单元404’的示意图。图4B的辐射单元404’与图1的辐射单元104主要差别在于:第二辐射支部410的宽度平滑地朝方向Dl增加。如图4B所示,第二辐射支部410的一侧边是一斜直线。在另一实施例中,第二辐射支部410的一侧边可为一有弧度的平滑曲线。
[0053]可以理解的是,通过结合上述实施例而加以调整、修饰所产生的单极天线也涵盖于本发明精神的范畴。举例来说,单极天线100的金属补块114可以图3A或图3B的金属补块314、314’替换,而第二辐射支部110可以图4A或图4B的第二辐射支部410、410’替换。
[0054]请参考图5A及图5B。图5A绘示依据本发明的一实施例的单极天线的侧视图。图5B绘示依据本发明的另一实施例的单极天线的侧视图。
[0055]承前所述,本发明实施例的单极天线印制于一基板上,其中辐射主体与接地面可设置于该基板的同一侧表面,或是分别设置于该基板的两侧表面。图5A即一双层板结构,其中单极天线的辐射主体例如印制于金属层Ml。金属层Ml下方为介电层DL。图5B则是一三层板结构,其中单极天线的福射主体例如印制于金属层M1,接地面例如印制于金属层M2,而介电层DL则是介于金属层Ml与金属层M2之间。如前所述,当采用三层板结构,辐射主体投影所在的基板区域内通常不会印制金属图样或设置元件。
[0056]图6绘示依据本发明的一实施例的单极天线的反射系数(Sll)的量测图。由图6可看出,在724MHz?960MHz的频段中,反射系数都约在_5dB以下;在1.17GHz?2.17GHz的频段中,反射系数都约在-14dB以下;在2.17GHz?2.7GHz的频段中,反射系数都约在_12dB以下。
[0057]图7绘示依据本发明的一实施例的单极天线的辐射效率的模拟图。由图7可看出,本发明实施例的单极天线具有三个操作频带,其都具有良好的辐射效率。
[0058]综上所述,本发明实施例的单极天线不仅具备独立的频带调整机制,也可提供良好的阻抗匹配以及操作频宽。此外,本发明实施例的单极天线可操作在独立的印刷电路板或与系统地搭配使用,可方便应用于不同的系统。
[0059]虽然结合以上优选实施例公开了本发明,然而其并非用以限定本发明。本发明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,可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。
【主权项】
1.一种单极天线,印制于一基板上,包括: 接地面;以及 辐射主体,包括: 馈入连接部,邻设于该接地面; 第一辐射支部,连接该馈入连接部的一侧边,并沿着一第一方向延伸,该第一辐射支部负责该单极天线的一第一操作频率,该第一辐射支部包括:金属补块,该金属补块的宽度朝该第一方向缩小; 第二辐射支部,连接该馈入连接部的该侧边且较该第一辐射支部邻近该接地面,该第二辐射支部沿着该第一方向延伸,并负责该单极天线的一第二操作频率;以及 第三辐射支部,连接该馈入连接部的另一侧边,并沿着与该第一方向反向的一第二方向延伸,该第三辐射支部负责该单极天线的一第三操作频率;其中该第二操作频率高于该第三操作频率,且该第三操作频率高于该第一操作频率。2.如权利要求1所述的单极天线,其中该馈入连接部、该第一辐射支部以及该第三辐射支部设置为T型,其中该第一辐射支部以及该第三辐射支部垂直该馈入连接部的位置是远离该接地面的一端,且该第一辐射支部与该第三辐射支部以180度反向设置。3.如权利要求1所述的单极天线,其中该金属补块的宽度朝该第一方向平滑渐进地缩小。4.如权利要求1所述的单极天线,其中该金属补块的宽度朝该第一方向以阶梯式逐渐缩小。5.如权利要求1所述的单极天线,其中该金属补块的长度大于该第二辐射支部的长度。6.如权利要求1所述的单极天线,其中该金属补块朝邻近该馈入连接部的该侧边并远离该第一辐射支部朝该第一方向延伸的末端。7.如权利要求1所述的单极天线,其中该第二辐射支部的宽度朝该第一方向增加。8.如权利要求1所述的单极天线,其中馈入连接部邻近该接地面的一端包括朝该第二方向延伸的一信号馈入区,该信号馈入区用以接收射频信号。9.如权利要求1所述的单极天线,其中该辐射主体与该接地面设置于该基板的同一侧表面。10.如权利要求1所述的单极天线,其中该辐射主体与该接地面分别设置于该基板的两侧表面。
【文档编号】H01Q5/28GK106033836SQ201510110335
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月13日
【发明人】吴岷锜, 罗国彰, 黄智勇
【申请人】智易科技股份有限公司