CN101557034A - 双馈入双频天线 - Google Patents

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Abstract

一种双馈入双频天线，其特征在于，包括：一基板；一接地单元，其成型于该基板上且具有相对两侧边；一第一辐射单元，其成型于该基板上且位于该接地单元的一侧边；以及一第二辐射单元，其成型于该基板上且位于该接地单元的另一侧边，其中该第二辐射单元设有一与该接地单元电性连接的短路细片。

Description

双馈入双频天线
技术领域
本发明涉及一种双馈入双频天线，尤其涉及一种可涵盖两种无线局域网络频段的双频天线结构。
背景技术
“天线”为许多无线通讯设备产品中不可或缺的必备组件，也是通讯产品能否顺遂地接收空中电波主要构成要件。随着无线通讯设备与消费性电子产品的日趋多元，对天线设计的要求亦愈加严苛，一方面必须配合无线产品造型设计并兼顾接收/发射效能，一方面则要满足各种无线通讯技术的电磁波特性，让天线技术不断朝宽带化与微型化方向迈进。
无线通讯技术的蓬勃发展，市场对于天线的需求量亦急速提升，现阶段手机、笔记型计算机、全球卫星定位***、数字电视、多重输入多重输出(MIMO)等应用，都须仰赖天线来发射与接收信号。天线为无线通讯设备与外界沟通的必备组件，负责无线信号的发送与接收，由于位处射频***的第一线，因此天线对于信号接收质量的好坏，对整体无线通讯***的运作效能影响甚巨。而随着终端用户对于商品造型、省电，以及传输速度与范围的要求日益增加，且不同应用领域对于天线特性的要求亦不尽相同，相对使得天线的设计面临更严苛的技术挑战。
现有的天线结构可为单馈入式的双频天线，其在运作上必须先连接至一切换电路，进而分离出两个不同的馈入信号，但此转换方式将造成天线增益与频宽的下降。另一方面，亦有研发利用塑料基座固定两种不同频带的天线，以达到双馈入的功效，但此种作法在制作上并不容易且会增加制作上的成本。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种双馈入双频天线，其可产生两种操作频段，以满足于双模块的应用需求。
本发明的主要目的，在于提供一种双馈入双频天线模块，其结构简单且其体积具有微小化的特色，使其可广泛设置于无线产品中。
为了实现上述的目的，本发明提供一种双馈入双频天线，其特征在于，包括：一基板；一接地单元，其成型于该基板上且具有相对两侧边；一第一辐射单元，其成型于该基板上且位于该接地单元的一侧边；以及一第二辐射单元，其成型于该基板上且位于该接地单元的另一侧边，其中该第二辐射单元设有一与该接地单元电性连接的短路细片。
本发明亦提供一种双馈入双频天线，其特征在于，包括：一基板，其具有一顶面及一底面；一接地单元，其选择性地成型于该基板的该顶面或该底面且其具有相对两侧边；一第一辐射单元，其选择性地成型于该基板的该顶面或该底面且位于该接地单元的一侧边；一第二辐射单元，其选择性地成型于该基板的该顶面或该底面且位于该接地单元的另一侧边，其中该第二辐射单元设有一与该接地单元电性连接的短路细片；一第一同轴传输线，其耦接该第一辐射单元与该接地单元；以及一第二同轴传输线，其耦接该第二辐射单元与该接地单元。
本发明具有以下有益的效果：本发明提出的双馈入双频天线可利用一小面积的接地面达到天线辐射的要求，以大幅缩减天线的体积尺寸，同时该双馈入双频天线在两个频段的操作均能满足天线特性的要求且彼此之间达到良好的隔离效果。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的双馈入双频天线的第一实施例示意图；
图1A为本发明的双馈入双频天线的第二实施例示意图；
图1B为本发明的双馈入双频天线的第三实施例示意图；
图2为本发明的双馈入双频天线进行天线实验时所量测的特性表现图；
图3为本发明的双馈入双频天线于第一频段的天线增益与辐射效率实验曲线图；
图4为本发明的双馈入双频天线于第二频段的天线增益与辐射效率实验曲线图；
图5为本发明的双馈入双频天线的第四实施例示意图；
图5A为本发明的双馈入双频天线的第五实施例示意图；
图5B为本发明的双馈入双频天线的第六实施例示意图；
图5C为本发明的双馈入双频天线的第七实施例示意图；以及
图6为本发明的双馈入双频天线的第八实施例示意图。
其中，附图标记
1    双馈入双频天线
10   基板           10a    顶面
                    10b    底面
                    101A   第一穿孔
                    101B   第二穿孔
11   接地单元
11a、11b、11c、11d    侧边
111  第一接地点
                     112  第二接地点
12   第一辐射单元    121  第一馈入点
                     122  狭缝
13   第二辐射单元    131  短路细片
                     132  第二馈入点
20A  第一同轴传输线
20B  第二同轴传输线  200  中心导体
                     201  外层接地导体
C11、C22、C21、C31、C32、C41、C42  曲线
具体实施方式
请参阅图1，本发明提供一种双馈入双频天线1，该双馈入双频天线1包括：一基板10；一接地单元11，其成型于该基板10上且具有相对两侧边11a及11b；一第一辐射单元12，其成型于该基板10上且位于该接地单元11的一侧边11a；一第二辐射单元13，其成型于该基板10上且位于该接地单元11的另一侧边11b，其中该侧边11a与另一侧边11b为相对设置，该第二辐射单元13设有一与该接地单元11电性连接的短路细片131；一第一同轴传输线20A，其耦接该第一辐射单元12与该接地单元11；以及一第二同轴传输线20B，其耦接该第二辐射单元13与该接地单元11；其中，该第一辐射单元12与该第二辐射单元13用以产生一第一频带以及一第二频带，其中该第一频带与该第二频带可以为不同操作频带，亦可为相同频带。在本实施列中，该第一频带与该第二频带可包括如无线局域网络的2.4GHz以及无线局域网络的5GHz的两操作频带。
以下将针对各部件作一详细的说明：该第一辐射单元12与该第二辐射单元13成型于该接地单元11的相对两侧边11a和11b，而接地单元11的外型并无特别限定，该接地单元11可为一四边形结构(包括长方形、正方形、平行四边形、菱形...等)。在图1所示的第一具体实施例中，以长方矩形为例说明，由图中可看出该第一辐射单元12与该第二辐射单元13成型于该矩形的较短的两侧边11a和11b；但只要控制该接地单元11的接地面最佳为小于该低频频段的0.5波长的范围，可达到天线辐射的功能即可，所以换句话说，该第一辐射单元12与该第二辐射单元13亦可成型于该矩形的较长的两侧边。在本发明中，该接地单元11除了可为四边形结构外，其外型亦可有其它变化；请参考图1A(第二实施例)，该接地单元11则可为一椭圆形或圆形。而图1A仅以椭圆形的接地单元11为例，该第一辐射单元12与该第二辐射单元13成型于该椭圆形的长轴两侧边；但只要控制该接地单元11的接地面最佳为小于该低频频段的0.5波长的范围，可达到天线辐射的功能即可，所以换句话说，该第一辐射单元12与该第二辐射单元13亦可成型于该椭圆形的短轴两侧边，亦即可定义该椭圆形或圆形具有一通过中心的预定轴，只要该第一辐射单元12与该第二辐射单元13成型该预定轴的两侧边，即可达到天线辐射的功能。另一方面，请参考图1B，其为本发明的第三实施例，其中该接地单元11为一多边形结构(本实施例仅以六边形为例)，该第一辐射单元12与该第二辐射单元13则分别成型于该六边形结构的相对两侧边11c和11d，为此该双馈入双频天线1亦可产生同样的功效；亦即本发明的该接地单元11可为六边形、八边形、甚至任意多边形，而该第一辐射单元12与该第二辐射单元13则分别成型于该多边形结构的相对两侧边。
另外，该第一辐射单元12设有一第一馈入点121且该接地单元11设有一第一接地点111，其中该第一接地点111位于该侧边11a且该第一馈入点121对应于该第一接地点111，而该第一同轴传输线20A则电性连接于该第一接地点111与该第一馈入点121。请参考图1，该第一同轴传输线20A具有一中心导体200以及一外层接地导体201，其中该中心导体200电性连接于该第一馈入点121，而该外层接地导体201则电性连接于该第一接地点111。
再者，该接地单元11的另一侧边则成型有一第二辐射单元13，该第二辐射单元13设有一与该接地单元11电性连接的短路细片131，且该第二辐射单元13具有一第二馈入点132，而该接地单元11则对应该第二馈入点132设有一第二接地点112。同样地，该第二同轴传输线20B具有一中心导体200以及一外层接地导体201，其中该第二同轴传输线20B的该中心导体200电性连接于该第二馈入点132，而该第二同轴传输线20B的该外层接地导体201则电性连接于该第二接地点112。值得注意的是，该第二辐射单元13与该短路细片131均具有至少一弯折，亦即由第一图观的，该第二辐射单元13与该短路细片131均具有一弯折而呈现出L形的外观。
故本发明的双馈入双频天线1主要由该第一辐射单元12与该第二辐射单元13构成一双频天线，以共振出一第一频带(如低频基频模态)以及一第二频带(如高频基频模态)，该两频带可分别涵盖室内无线局域网络的低频(如2400～2484MHz)以及无线局域网络的高频(如5150～5875MHz)所需的宽频频宽，并由该短路细片131达到天线缩小化的目的。
而本发明并不需要大面积的接地面做为天线辐射的条件，故该接地单元11的接地面最佳为小于该低频频段的0.5波长的范围，即可达到天线辐射的功能，为此可缩小天线整体体积，而方便设置于无线通讯产品的机壳内。
请参考图2至图4，其为本发明的双馈入双频天线1在进行天线实验时所量测的特性表现。请先参考图2，其中曲线C11代表本双馈入双频天线1在低频范围的表现，曲线C22则代表本双馈入双频天线1在高频范围的表现，而曲线C21则为两频率的干扰情况。一般来说，天线阻抗频宽特性在-10dB以下则可以提供较佳的传输质量，由图2可看出，本发明的双馈入双频天线1的C11曲线在小于-10dB的阻抗频宽定义下满足2400～2484MHz；同样地，曲线C22在5150～5875MHz时亦满足必须小于-10dB的条件；另一方面，曲线C21在高频段或低频段的部分均小于-15dB，亦说明两者之间具有相当良好的隔离度，使两频段在操作时不易发生干扰。请参考图3，其表示该双馈入双频天线1在低频范围天线增益与辐射效率的表现，其中曲线C31表示该天线的增益值，曲线C32则为天线辐射效率，而从实验曲线中可发现本发明的双馈入双频天线1在低频的增益值大于4dBi，且其辐射效率大于75％，故可满足信号传输的要求。请接着参考图4，其为该双馈入双频天线1在高频范围的天线增益与辐射效率表现，其中曲线C41表示该天线的增益值，曲线C42则为天线效率，而从实验曲线中可发现本发明的双馈入双频天线1在高频的增益值介于2～4dBi，且其效率介于70～80％，故同样满足高频信号传输的要求。
另外，本发明的双馈入双频天线1具有多种不同的实施态样。请参考图5，其为本发明的第四实施例，与第一实施例的不同处在于该第一辐射单元12具有至少一个狭缝122，该些狭缝122可使该双馈入双频天线1的尺寸进一步微小化。而图5A则为本发明的第五实施例，在第一实施例中，该第一辐射单元12实质上为一矩形态样，且该第二辐射单元13仅有一弯折；然而在本实施例中，该第一辐射单元12则可变化成为一椭圆形结构，而该第二辐射单元13则具有两弯折(类似ㄇ字形的结构)。而图5B所显示的第六实施态样中，该椭圆形第一辐射单元12具有至少一个狭缝122，以达到天线体积微小化的目的。另外，图5C则为本发明的第七实施例，其中将矩形的第一辐射单元12与具有数个弯折的第二辐射单元13搭配以产生两个操作频带。上述多种实施态样均可用以产生两种包括无线局域网络的2.4GHz以及无线局域网络的5GHz的操作频带，但上述态样仅为举例说明，并非用以限定本发明。
此外，本发明所提出的双馈入双频天线1的接地单元11、第一辐射单元12以及第二辐射单元13还可以设置于该基板10的不同平面上，亦即其可形成一非共平面的天线结构。故在本实施方式中，该双馈入双频天线1，包括：一基板10，其具有一顶面10a及一底面10b；一接地单元11，其选择性地成型于该基板10的该顶面10a或该底面10b且具有相对两侧边11a和11b；一第一辐射单元12，其选择性地成型于该基板10的该顶面10a或该底面10b且位于该接地单元11的一侧边11a；一第二辐射单元13，其选择性地成型于该基板10的该顶面10a或该底面10b且位于该接地单元11的另一侧边11b，其中该第二辐射单元13设有一与该接地单元11电性连接的短路细片131；一第一同轴传输线20A，其耦接该第一辐射单元12与该接地单元11；以及一第二同轴传输线20B，其耦接该第二辐射单元13与该接地单元11；其中，该第一辐射单元12与该第二辐射单元13用以产生一第一频带以及一第二频带。
请参考图6，其为本发明的第八实施例，在本实施例中，该接地单元11成型于该基板10的底面10b，而该第一辐射单元12以及第二辐射单元13均设置于该基板10的顶面10a。该基板10最佳具有一第一穿孔101A以及一第二穿孔101B，而该第一同轴传输线20A的该中心导体200以及该外层接地导体201其中的一则穿设于该第一穿孔101A，以将该第一同轴传输线20A耦接于该第一接地点111与该第一馈入点121；另外，该第二同轴传输线20B的该中心导体200以及该外层接地导体201其中的一则穿设于该第二穿孔101B以将第二同轴传输线20B耦接于该第二馈入点132以及该第二接地点112。而上述每一单元的特征均与前述的实施例相同，故在此不加以赘述。值得注意的是，图6仅为说明之用，并不用以限定本发明，亦即该接地单元11、该第一辐射单元12与该第二辐射单元13可根据工艺或应用的需求而选择性的设置于该基板10的不同侧面。
综上所述，本发明具有下列诸项优点：
本发明提出的双馈入双频天线1，可同时产生一低频操作频带与一高频操作频带，还因为双馈入的特点，而毋须于天线馈入端外接一切换电路，故可避免天线特性的降低，同时可满足双模块应用的需求。
另一方面，本发明提出的双馈入双频天线1只需要一小面积的金属做为天线的接地面，故整体体积具有微小化的特点，使本双馈入双频天线1还可广泛的应用于无线产品的机壳内部。
本发明提出的双馈入双频天线1的结构简单而具有模块化的特点，故可简化工艺进而降低天线制作的成本。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (18)

1、一种双馈入双频天线，其特征在于，包括：
一基板；
一接地单元，其成型于该基板上且具有相对两侧边；
一第一辐射单元，其成型于该基板上且位于该接地单元的一侧边；以及
一第二辐射单元，其成型于该基板上且位于该接地单元的另一侧边，其中该第二辐射单元设有一与该接地单元电性连接的短路细片。
2、根据权利要求1所述的双馈入双频天线，其特征在于，还包括：
一第一同轴传输线，其耦接该第一辐射单元与该接地单元；以及
一第二同轴传输线，其耦接该第二辐射单元与该接地单元。
3、根据权利要求2所述的双馈入双频天线，其特征在于，该第一辐射单元设有一第一馈入点且该接地单元设有一第一接地点于该侧边，该第二辐射单元设有一第二馈入点且该接地单元设有一第二接地点于该另一侧边，该第一同轴传输线具有一中心导体与一外层接地导体，该第一同轴传输线的该中心导体连接于该第一馈入点且该第一同轴传输线的该外层接地导体连接于该第一接地点，该第二同轴传输线具有一中心导体与一外层接地导体，该第二同轴传输线的该中心导体连接于该第二馈入点且该第二同轴传输线的该外层接地导体连接于该第二接地点。
4、根据权利要求1所述的双馈入双频天线，其特征在于：该接地单元为一多边形结构，该多边形结构至少包含有四个侧边，该第一辐射单元与该第二辐射单元分别成型于该多边形结构的两相对侧边。
5、根据权利要求1所述的双馈入双频天线，其特征在于：该接地单元为一圆形结构或一椭圆形结构，该圆形结构或该椭圆形结构分别具有一通过中心位置的一预定轴，该第一辐射单元与该第二辐射单元分别成型于该预定轴的两侧边。
6、根据权利要求1所述的双馈入双频天线，其特征在于：该短路细片电性连接于该接地单元的该另一侧边。
7、根据权利要求1所述的双馈入双频天线，其特征在于：该第二辐射单元与该短路细片皆具有至少一弯折。
8、根据权利要求1所述的双馈入双频天线，其特征在于：该第一辐射单元为一矩形结构或一椭圆形结构。
9、根据权利要求1所述的双馈入双频天线，其特征在于：该第一辐射单元具有至少一狭缝。
10、一种双馈入双频天线，其特征在于，包括：
一基板，其具有一顶面及一底面；
一接地单元，其选择性地成型于该基板的该顶面或该底面且其具有相对两侧边；
一第一辐射单元，其选择性地成型于该基板的该顶面或该底面且位于该接地单元的一侧边；
一第二辐射单元，其选择性地成型于该基板的该顶面或该底面且位于该接地单元的另一侧边，其中该第二辐射单元设有一与该接地单元电性连接的短路细片；
一第一同轴传输线，其耦接该第一辐射单元与该接地单元；以及
一第二同轴传输线，其耦接该第二辐射单元与该接地单元。
11、根据权利要求10所述的双馈入双频天线，其特征在于：该基板还进一步设有一第一穿孔以及一第二穿孔。
12、根据权利要求11所述的双馈入双频天线，其特征在于：该第一辐射单元设有一第一馈入点且该接地单元设有一第一接地点于该侧边，该第二辐射单元设有一第二馈入点且该接地单元设有一第二接地点于该另一侧边，该第一同轴传输线具有一中心导体与一外层接地导体，该第一同轴传输线的该中心导体及该外层接地
导体其中之一穿设于该第一穿孔，以使该第一同轴传输线的该中心导体连接于该第一馈入点且该第一同轴传输线的该外层接地导体连接于该第一接地点，该第二同轴传输线具有一中心导体与一外层接地导体，该第二同轴传输线的该中心导体及该外层接地导体其中之一穿设于该第二穿孔，以使该第二同轴传输线的该中心导体连接于该第二馈入点且该第二同轴传输线的该外层接地导体连接于该第二接地点。
13、根据权利要求10所述的双馈入双频天线，其特征在于：该接地单元为一多边形结构，该多边形结构至少包含有四个侧边，该第一辐射单元与该第二辐射单元分别成型于该多边形结构的两相对侧边。
14、根据权利要求10所述的双馈入双频天线，其特征在于：该接地单元为一圆形结构或一椭圆形结构，该圆形结构或该椭圆形结构具有一通过中心位置的一预定轴，该第一辐射单元与该第二辐射单元分别成型于该预定轴的两侧边。
15、根据权利要求10所述的双馈入双频天线，其特征在于：该短路细片电性连接于该接地单元的该另一侧边。
16、根据权利要求10所述的双馈入双频天线，其特征在于：该第二辐射单元与该短路细片皆具有至少一弯折。
17、根据权利要求10所述的双馈入双频天线，其特征在于：该第一辐射单元具有至少一狭缝。
18、根据权利要求10所述的双馈入双频天线，其特征在于：该第一辐射单元为一矩形结构或一椭圆形结构。
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