CN101577364A

CN101577364A - 天线装置

Info

Publication number: CN101577364A
Application number: CNA2008100953670A
Authority: CN
Inventors: 蔡调兴; 廖志威; 吴朝旭
Original assignee: Quanta Computer Inc
Current assignee: Quanta Computer Inc
Priority date: 2008-05-05
Filing date: 2008-05-05
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2028-05-05
Also published as: CN101577364B

Abstract

一种天线装置，包括一基板、一第一接地部、一第二接地部、一第一辐射部及一第二辐射部。基板具有一表面、形成在该表面的一接地面、形成在该表面的一第一馈入点及一第二馈入点。第一接地部是由该接地面的一第一端向外延伸。第二接地部的形状大小相似于该第一接地部，并由该接地面的第一端往相反于该第一接地部的方向延伸。本发明可通过“第一接地部+第一辐射部”及“第二接地部+第二辐射部”来达到分集的效果，如此可以大幅降低多重路径效应所造成信号不良的情形，增加整体天线的效能。

Description

天线装置

技术领域

本发明是有关于一种天线装置，特别是指一种采用多天线设计以达到分集(Diversity)效果的天线装置。

背景技术

WiMAX是目前发展得如火如荼的技术，其最大传输速度可达75Mbit/秒，是过往无线传输速度的数十倍，其最大传输距离可达50km，因此可减少基地台的建置，节省无线网络的成本。

由于其传输距离较长，所以免不了会有多重路径干扰的问题，特别是城市中的建筑物众多，多重路径干扰的问题也就更加严重。

发明内容

因此，本发明的目的，就是提供一种应用于WiMAX且解决多重路径干扰的问题的天线装置。

于是，本发明天线装置包括一基板、一第一接地部、一第二接地部、一第一辐射部及一第二辐射部。

基板具有一表面、形成在该表面的一接地面、形成在该表面的一第一馈入点及一第二馈入点。

第一接地部是由该接地面的一第一端向外延伸。

第二接地部的形状大小相似于该第一接地部，并由该接地面的第一端往相反于该第一接地部的方向延伸。

第一辐射部是与该第一接地部相间隔，并将能量耦合至该第一接地部以使两者工作在一特定频段，且其一端与该第一馈入点相连。

第二辐射部的形状大小相似于该第一辐射部，并与该第二接地部相间隔，而将能量耦合至该第二接地部以使两者工作在该特定频段，且其一端与该第二馈入点相连；该第二辐射部与该第一辐射部被该接地面所间隔。本发明的功效在于通过“第一接地部+第一辐射部”及“第二接地部+第二辐射部”来达到分集的效果，如此可以大幅降低多重路径效应所造成信号不良的情形，增加整体天线的效能，达成本发明的目的。

附图说明

图1示出本发明的第一优选实施例的天线装置的结构的俯视图；

图2示出本发明的第一优选实施例的天线装置的结构的局部放大图；

图3示出本发明的第一优选实施例的天线装置的隔离度的测量结果图；

图4示出本发明的第一优选实施例的天线装置的电压驻波比的测量结果图，其中，(a)曲线为“第一接地部+第一辐射部”测量到的电压驻波比，(b)曲线则为“第二接地部+第二辐射部”测量到的电压驻波比；

图5示出本发明的第一优选实施例的天线装置的“第一接地部+第一辐射部”在3300MHz的辐射场型图形；

图6示出本发明的第一优选实施例的天线装置的“第一接地部+第一辐射部”在3500MHz的辐射场型图形；

图7示出本发明的第一优选实施例的天线装置的“第一接地部+第一辐射部”在3700MHz的辐射场型图形；

图8示出本发明的第一优选实施例的天线装置的“第二接地部+第二辐射部”在3300MHz的辐射场型图形；

图9示出本发明的第一优选实施例的天线装置的“第二接地部+第二辐射部”在3500MHz的辐射场型图形；

图10示出本发明的第一优选实施例的天线装置的“第二接地部+第二辐射部”在3700MHz的辐射场型图形；

图11示出本发明的第二优选实施例的天线装置的结构的立体图；

图12示出本发明的第二优选实施例的天线装置在2500MHz的相关性场型图形；

图13示出本发明的第二优选实施例的天线装置在3500MHz的相关性场型图形；

图14示出本发明的第二优选实施例的天线装置的电压驻波比的测量结果图，其中，(a)曲线为“第一接地部+第一辐射部”测量到的电压驻波比，(b)曲线则为“第二接地部+第二辐射部”测量到的电压驻波比；

图15示出本发明的第二优选实施例的天线装置的“第一接地部+第一辐射部”在2500MHz的辐射场型图形；

图16示出本发明的第二优选实施例的天线装置的“第一接地部+第一辐射部”在3500MHz的辐射场型图形；

图17示出本发明的第二优选实施例的天线装置的“第二接地部+第二辐射部”在2500MHz的辐射场型图形；

图18示出本发明的第二优选实施例的天线装置的“第二接地部+第二辐射部”在3500MHz的辐射场型图形；

图19示出本发明的第二优选实施例的天线装置的第一接地部与第二接地部的另一实施态样的示意图；

图20示出本发明的第二优选实施例的天线装置的第一辐射部与第二辐射部的另一实施态样的示意图；

图21示出本发明的第二优选实施例的天线装置的第一辐射部与第二辐射部的另一实施态样的示意图；

图22示出本发明的第二优选实施例的天线装置的第一辐射部与第二辐射部的另一实施态样的示意图；

图23示出本发明的第二优选实施例的天线装置的第一辐射部与第二辐射部的另一实施态样的示意图；

图24示出本发明的第二优选实施例的天线装置的三维立体实施态样的立体图；

图25示出本发明的第二优选实施例的天线装置的三维立体实施态样的立体图；及

图26示出本发明的第二优选实施例的天线装置的三维立体实施态样的立体图。

主要元件符号说明

1 基板

11 表面

12 接地面

121 第一端

13 第一馈入点

14 第二馈入点

2 第一接地部

21 第一接地段

22 第二接地段

3 第二接地部

4 第一辐射部

40 第一信号馈入段

41 第一辐射段

42 第二辐射段

43 第三辐射段

48 第一槽孔

49 第一间隙

5 第二辐射部

58 第二槽孔

59 第二间隙

L 直线

100 基板

101 表面

102 接地面

1021 第一端

103 第一馈入点

104 第二馈入点

6 第一接地部

61 第一导体臂

62 号角形导体块

69 间隙

7 第二接地部

8 第一辐射部

82 第二导体臂

83 第三导体臂

9 第二辐射部

99 间隙

I 直线

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的二个优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

参阅图1与图2，图1是本发明天线装置的第一优选实施例的概略尺寸标示图，图2则将主要结构加以放大以方便说明。而本发明天线装置的第一优选实施例是应用于Express Card等外接式插卡装置(如无线网卡)，主要结构包括一基板1、一第一接地部2、一第二接地部3、一第一辐射部4及一第二辐射部5。

基板1概成长方形，具有一表面11、形成在表面11且形状类似箭头的一接地面12、形成在表面11的一第一馈入点13及一第二馈入点14。第一馈入点13及第二馈入点14被接地面12所间隔。

第一接地部2概成倾倒的L形，是由接地面12的一第一端121(即顶端)向外(向左)水平延伸，并与基板1的顶边概成平行，且包括一端与接地面12的第一端121相连的一第一接地段21，及一端与第一接地段21的另一端概成垂直地相连的一第二接地段22。

第二接地部3的形状大小相似于第一接地部2，并与第一接地部2概成对称于通过一直线L且垂直于基板1的一平面(图未示)，其是由接地面12的第一端121往相反于第一接地部2的方向(向右)水平延伸。另外，第二接地部3的长度略短于第一接地部2的长度。

第一辐射部4位于第一接地部2与接地面12之间，并与第一接地部2间隔一第一间隙49，且通过第一间隙49将能量耦合至第一接地部2以使两者工作在一特定频段(3300MHz～3800MHz)。第一辐射部4的结构包括一端与第一馈入点13相连的一第一信号馈入段40、一端与第一信号馈入段40的另一端相连的一第一辐射段41、一端与第一辐射段41的另一端概成垂直地相连的一第二辐射段42、一端与第二辐射段42的另一端概成垂直地相连的一第三辐射段43，及由第一辐射段41、第二辐射段42与第三辐射段43共同界定出的一第一槽孔48。第一信号馈入段40较为狭窄且短，主要用以连接至第一馈入点13；第一辐射段41概成三角形，第二辐射段42与第一接地段21概成平行，且长度实质上小于该特定频段的八分之一波长，第三辐射段43则概成斧头状，第一槽孔48为垂直方向的狭长状。此外，第一辐射部4的长度及第一接地部2的长度实质上为该特定频段的四分之一波长，然两者的长度仍有些许差异，可以设计成第一辐射部4较长或第一接地部2较长，以使一个工作在稍高频，另一个工作在稍低频。

第二辐射部5位于第二接地部3与接地面12之间，其形状大小相似于第一辐射部4，并与第一辐射部4概成对称于通过直线L的该平面(图未示)，且与第二接地部3间隔一第二间隙59，通过第二间隙59将能量耦合至第二接地部3以使两者工作在特定频段(3300MHz～3800MHz)，其一端是与第二馈入点14相连。由于第二辐射部5的结构与第一辐射部4相似，故其结构不再细述，值得注意的是，第二辐射部5的第二槽孔58的面积是略小于第一辐射部4的第一槽孔48的面积(即第二槽孔58的长度略短于第一槽孔48的长度)。

设计本天线时，可借由改变第一槽孔48、第二槽孔58的大小来调整谐振频率，或者借由改变第一接地部2、第二接地部3的长度来调整谐振频率；此外，对第一接地部2与第一辐射部4来说，调整第二辐射段42的宽度或者第一间隙49的宽度则可以改变第一辐射部4耦合至第一接地部2的耦合量，并调整阻抗匹配，此方式对第二接地部3与第二辐射部5来说也同样适用。

而第一槽孔48较第二槽孔58长且第一接地部2较第二接地部3长的设计，可以降低“第一接地部2+第一辐射部4”的谐振频率，使得“第一接地部2+第一辐射部4”与“第二接地部3+第二辐射部5”的谐振频率错开，以使隔离度(Isolation)有平坦化的优点。图3所示为测量到的隔离度结果图，由图中可看出，在特定频段(3300MHz～3800MHz)内的隔离度曲线趋***坦，且特定频段内的隔离度均大于18.5dB，较标准值10dB为佳。下列表1所示为隔离度的测量结果。值得一提的是，以接地面12来间隔第一辐射部4与第二辐射部5的设计方式也有助于提高隔离度。

表1

频率(MHz)	3300	3400	3500	3600	3700	3800
频率(MHz)	3300	3400	3500	3600	3700	3800	隔离度(dB)	18.6	20.3	19.4	20.1	21.3	22.3

图4的(a)曲线为“第一接地部2+第一辐射部4”所测量到的电压驻波比(VSWR)，(b)曲线为“第二接地部3+第二辐射部5”所测量到的电压驻波比，由图中可看出，在特定频段内的电压驻波比均小于2。而下页表2所示为特定频段内“第一接地部2+第一辐射部4”及“第二接地部3+第二辐射部5”所测量的效率(Efficiency)及最大增益(Peak Gain)，由表中可看出，最大增益均大于3dBi。

图5、图6、图7分别为“第一接地部2+第一辐射部4”在3300MHz、3500MHz、3700MHz测量到的辐射场型(Radiation Pattern)图形，图8、图9、图10分别为“第二接地部3+第二辐射部5”在3300MHz、3500MHz、3700MHz测量到的辐射场型图形，由图中可看出，“第一接地部2+第一辐射部4”及“第二接地部3+第二辐射部5”两者的场型分布有彼此互补的作用，这种现象相当是一种类似分集(Diversity)的效果，如此做法可以大幅降低多重路径效应所造成信号不良的情形，增加整体天线的效能。

表2

图11是本发明天线装置的第二优选实施例，应用于PCMCIA Card等外接式插卡装置(如无线网卡)，主要结构包括一基板100、一第一接地部6、一第二接地部7、一第一辐射部8及一第二辐射部9。其中，第一接地部6与第二接地部7概成对称于通过一直线I且垂直于基板100的一平面(图未示)，第一辐射部8与第二辐射部9亦概成对称于该平面。

基板100概成长方形，具有一表面101、形成在表面101且形状类似箭头的一接地面102、形成在表面101的一第一馈入点103及一第二馈入点104。第一馈入点103及第二馈入点104被接地面102所间隔。

第一接地部6为号角(horn)形，是由接地面102的一第一端1021(即顶端)向外(向左)延伸，包括一端与接地面102的第一端1021相连的一第一导体臂61，及一端与第一导体臂61的另一端相连的一号角形导体块62。

第二接地部7的形状大小相似于第一接地部6，并由接地面102的第一端1021往相反于第一接地部6的方向(向右)延伸，由于第二接地部7与第一接地部6两者对称，故其结构不再细述。

第一辐射部8概成T字形，位于第一接地部6与接地面102之间，并与第一接地部6间隔一间隙69，且通过间隙69将能量耦合至第一接地部6以使两者工作在一特定频段(2300MHz～3800MHz)。更精准地来说，第一辐射部8工作在3300MHz～3800MHz的高频频段，而第一接地部6工作在2300MHz～2700MHz的低频频段，且两者的长度实质上分别为各工作频段的四分之一波长。第一辐射部8的结构包括一第二导体臂82及一第三导体臂83。第二导体臂82概成长方形条状，其一端与第一馈入点103相连，第三导体臂83亦概成长方形条状，且以其中段部分与第二导体臂82的一端概成垂直地相连。

第二辐射部9位于第二接地部7与接地面102之间，其形状大小相似于第一辐射部8，并与第一辐射部8概成对称于通过直线I的该平面(图未示)，且与第二接地部7间隔一间隙99，通过间隙99将能量耦合至第二接地部7以使两者工作在特定频段(2300MHz～3800MHz)，其一端是与第二馈入点104相连。由于第二辐射部9的结构与第一辐射部8相似，故其结构不再细述，要再说明的是，第二辐射部9与第一辐射部8同样工作在3300MHz～3800MHz的高频频段，而第二接地部7与第一接地部6同样工作在2300MHz～2700MHz的低频频段。

设计本天线时，调整第一接地部6的号角形导体块62的长与宽，可适当地调整阻抗频宽，而号角形导体块62由窄至宽的设计也有助于增加频宽。下表3为“第一接地部6+第一辐射部8”与“第二接地部7+第二辐射部9”所测量的效率(Efficiency)及最大增益(Peak Gain)，由表中可看出，最大增益均大于5dBi。

另外，第一接地部6与第二接地部7相邻的设计，以及第一辐射部8与第二辐射部9相远离的设计，可提高“第一接地部6+第一辐射部8”与“第二接地部7+第二辐射部9”间的隔离度(Isolation)，使各自的辐射场形不至于彼此干扰。再者，以接地面102来间隔第一辐射部8与第二辐射部9的设计方式也有助于提高隔离度。下表4所示为隔离度的测量结果，隔离度均可大于18dB。下表5所示则为相关性(Envelope Correlation Coefficient)的测量结果，相关性均在0.1以内。而由图12、图13分别在2500MHz、3500MHz测量的场形图也可看出，“第一接地部6+第一辐射部8”与“第二接地部7+第二辐射部9”的相关性小。

图14的(a)曲线为“第一接地部6+第一辐射部8”所测量到的电压驻波比(VSWR)，(b)曲线为“第二接地部7+第二辐射部9”所测量到的电压驻波比，由图中可看出，在特定频段内的电压驻波比均小于2。

表3

表4

频率(MHz)	2300	2500	2700	3300	3500	3800
频率(MHz)	2300	2500	2700	3300	3500	3800	隔离度(dB)	19.8	23.2	18.7	21.6	23.6	19.6

表5

频率(MHz)	2300	2500	2700	3300	3500	3800
频率(MHz)	2300	2500	2700	3300	3500	3800	相关性(ρomni)	0.05	0.06	0.10	0.06	0.05	0.01

图15、图16分别为“第一接地部6+第一辐射部8”在2500MHz、3500MHz测量到的辐射场型(Radiation Pattern)图形，图17、图18分别为“第二接地部7+第二辐射部9”在2500MHz、3500MHz测量到的辐射场型图形，由图中可看出，“第一接地部6+第一辐射部8”及“第二接地部7+第二辐射部9”两者的场型分布有彼此互补的作用，这种现象相当是一种类似分集(Diversity)的效果，如此做法可以大幅降低多重路径效应所造成信号不良的情形，增加整体天线的效能。

值得一提的是，第一接地部6、第二接地部7除了可以是号角形外，也可以是图19所示的领结(bow tie)形。而第一辐射部8、第二辐射部9除了可以是T字形外，也可以是图20、图21、图22、图23所示的类似三角形的结构。另外，在第二优选实施例中，第一接地部6、第二接地部7工作在2300MHz～2700MHz的低频频段，第一辐射部8、第二辐射部9工作在3300MHz～3800MHz的高频频段，然而亦可以相反的设计，即第一接地部6、第二接地部7工作在高频频段，第一辐射部8、第二辐射部9工作在低频频段。

除了将天线整个贴设于基板100的表面101外，也可以如图24所示，设计成三维立体的态样，使第一接地部6、第一辐射部8、第二接地部7、第二辐射部9的部分与基板100的表面101相间隔；或如图25所示，仅第一接地部6及第二接地部7的部分与基板100的表面101相间隔；或如图26所示，仅第一辐射部8及第二辐射部9的部分与基板100的表面101相间隔。

综上所述，上述两个实施例均使天线工作在WiMAX频段，并通过“第一接地部+第一辐射部”及“第二接地部+第二辐射部”来达到分集的效果，如此可以大幅降低多重路径效应所造成信号不良的情形，增加整体天线的效能，故确实能达成本发明的目的。

以上所述的，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明内容所作的简单的等效变化与修饰，均仍属本发明的范围内。

Claims

1.一种天线装置，包括：

一基板，具有一表面、形成在该表面的一接地面、形成在该表面的一第一馈入点及一第二馈入点；

一第一接地部，由该接地面的一第一端向外延伸；

一第二接地部，形状大小相似于该第一接地部，并由该接地面的第一端往相反于该第一接地部的方向延伸；

一第一辐射部，与该第一接地部相间隔，并将能量耦合至该第一接地部以使两者工作在一特定频段，且其一端与该第一馈入点相连；及

一第二辐射部，形状大小相似于该第一辐射部，并与该第二接地部相间隔，而将能量耦合至该第二接地部以使两者工作在该特定频段，且其一端与该第二馈入点相连；该第二辐射部与该第一辐射部被该接地面所间隔。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，该第一辐射部位于该第一接地部与该接地面之间，且该第二辐射部位于该第二接地部与该接地面之间。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其中，该第一辐射部形成有一第一槽孔，该第二辐射部形成有一第二槽孔。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其中，该第二槽孔的面积略小于该第一槽孔的面积。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其中，该第二槽孔的长度略短于该第一槽孔的长度。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其中，该第二接地部的长度略短于该第一接地部的长度。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其中，该第一辐射部包括一端与该第一馈入点相连的一第一信号馈入段、一端与该第一信号馈入段的另一端相连的一第一辐射段、一端与该第一辐射段的另一端概成垂直地相连的一第二辐射段、一端与该第二辐射段的另一端概成垂直地相连的一第三辐射段；该第一辐射段、该第二辐射段及第三辐射段共同界定出该第一槽孔。

8.根据权利要求7所述的天线装置，其中，该第二辐射部与该第一辐射部概成对称于一直线。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其中，该第一接地部包括一端与该接地面的第一端相连的一第一接地段，及一端与该第一接地段的另一端概成垂直地相连的一第二接地段；该第一接地段邻近该第二辐射段且两者概成平行。

10.根据权利要求9所述的天线装置，其中，该第一接地部与该第二接地部概成对称于该直线。

11.根据权利要求1-10其中任一所述的天线装置，其中，该特定频段为3300MHz～3800MHz。

12.根据权利要求11所述的天线装置，其中，该第一辐射部的长度实质上为该特定频段的四分之一波长。

13.根据权利要求12所述的天线装置，其中，该第一接地部的长度实质上为该特定频段的四分之一波长。

14.根据权利要求13所述的天线装置，其中，该第二辐射段的长度实质上小于该特定频段的八分之一波长。

15.根据权利要求2所述的天线装置，其中，该第一接地部与该第二接地部概成对称于一平面，该平面通过一直线。

16.根据权利要求15所述的天线装置，其中，该第一接地部为号角形及领结形的其中之一者。

17.根据权利要求16所述的天线装置，其中，该第一辐射部与该第二辐射部概成对称于该平面。

18.根据权利要求17所述的天线装置，其中，该第一辐射部概成T字形。

19.根据权利要求17所述的天线装置，其中，该第一辐射部概成三角形。

20.根据权利要求1、2、15～19其中任一所述的天线装置，其中，该特定频段为2300MHz～3800MHz。

21.根据权利要求20所述的天线装置，其中，该第一辐射部工作在3300MHz～3800MHz的高频频段，且其长度实质上为该高频频段的四分之一波长。

22.根据权利要求21所述的天线装置，其中，该第一接地部工作在2300MHz～2700MHz的低频频段，且其长度实质上为该低频频段的四分之一波长。

23.根据权利要求22所述的天线装置，其中，该第一辐射部及该第一接地部的其中之一者部分与该基板的表面相间隔。

24.根据权利要求22所述的天线装置，其中，该第一辐射部及该第一接地部部分与该基板的表面相间隔。

25.根据权利要求20所述的天线装置，其中，该第一接地部工作在3300MHz～3800MHz的高频频段，且其长度实质上为该高频频段的四分之一波长。

26.根据权利要求25所述的天线装置，其中，该第一辐射部工作在2300MHz～2700MHz的低频频段，且其长度实质上为该低频频段的四分之一波长。

27.根据权利要求26所述的天线装置，其中，该第一辐射部及该第一接地部的其中之一者部分与该基板的表面相间隔。

28.根据权利要求26所述的天线装置，其中，该第一辐射部及该第一接地部部分与该基板的表面相间隔。