CN103259076A - 宽频天线 - Google Patents

Abstract

一种宽频天线，包含有一接地元件，电连接于一地端；一馈入源，用来收发无线信号；一第一辐射体，其包含有一第一辐射件，沿一第一方向延伸；一第二辐射件，沿该第一方向的相反方向延伸；以及一传导元件，沿一第二方向延伸；以及一第二辐射体，其包含有一短路元件，电连接于该接地元件；一第三辐射件包含有一分段与该传导元件间隔一第一距离，该第一距离使该第三辐射件与该传导元件产生耦合连接效应；其中该第二辐射体距离该接地元件的一平均垂直距离小于该第一辐射件距离该接地元件的一平均垂直距离。

Description

宽频天线

技术领域

本发明是指一种宽频天线，尤指一种利用垂直耦合连接效应的宽频天线。

背景技术

具有无线通讯功能的电子产品，如笔记本计算机、个人数字助理(PersonalDigital Assistant)等，通过天线来发射或接收无线电波，以传递或交换无线电信号，进而存取无线网路。因此，为了让使用者能更方便地存取无线通讯网路，理想天线的频宽应在许可范围内尽可能地增加，而尺寸则应尽量减小，以配合电子产品体积缩小的趋势。

现有技术中，如中国台湾第I318022号专利，已揭露一种用于无线传输的多频天线10，如图1所示。多频天线10包含一接地部分100、一第一辐射部分101、一微调金属部分102、一第二辐射部分103、一第三辐射部分104、一馈线105以及一凸点106，通过调整微调金属部分102的长度L102与宽度W102，进一部改变多频天线10的阻抗匹配，对应产生不同的辐射场形与辐射能量，并传送频段2.2GHz到2.6GHz的无线信号。然而，随着无线通讯技术的演进，无线通讯***的操作频率越来越广，现有技术的多频天线1已无法满足使用者需求。因此，提供一种宽频天线，既能有效提高传输频宽，又能有效地减小天线尺寸，已成为业界所努力的目标之一。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种利用垂直耦合连接效应的宽频天线。

本发明揭露一种宽频天线，包含有一接地元件，电连接于一地端；一馈入源，用来收发无线信号；一第一辐射体，其包含有一第一辐射件，沿一第一方向延伸；一第二辐射件，沿该第一方向的相反方向延伸；以及一传导元件，沿一第二方向延伸，包含有一端电连接于该第一辐射件及该第二辐射件之间，另一端电连接于该馈入源；以及一第二辐射体，其包含有一短路元件，电连接于该接地元件；一第三辐射件，电连接于该短路元件，并包含有一分段沿该第二方向延伸，且该分段与该传导元件间隔一第一距离，该第一距离使该第三辐射件与该传导元件产生耦合连接效应；其中，该第一方向与该第二方向大致垂直，且该第二辐射体距离该接地元件的一平均垂直距离小于该第一辐射件距离该接地元件的一平均垂直距离。

相较于现有的多频天线，本发明的宽频天线更能于无线传输过程中，提供适用于高频/低频频段的无线信号，且具有较佳的电压驻波比。

附图说明

图1为现有一多频天线的示意图。

图2为本发明一宽频天线的示意图。

图3为本发明另一宽频天线的示意图。

图4为本发明另一宽频天线的示意图。

图5为本发明另一宽频天线的示意图。

图6为本发明另一宽频天线的示意图。

图7为图2宽频天线量测的电压驻波比(VSWR)示意图。

图8为本发明另一宽频天线的示意图。

图9为本发明另一宽频天线的示意图。

附图标号：

10                             多频天线

100                            接地部分

101                            第一辐射部分

102                            微调金属部分

103                            第二辐射部分

104                            第三辐射部分

105                            馈线

106                            凸点

L102                           长度

W102                           宽度

2、3、4、5、6、8、9            宽频天线

20                             接地元件

22                             馈入源

24、34、44、54、64             第一辐射体

240、340、440、540、640        第一辐射件

242、342、442、542、642        第二辐射件

244、344、444、544、644        传导元件

26、56、66、86、96             第二辐射体

260、560、660                  第三辐射件

262、562、662                  短路元件

264、644、860、960、962        分段

28、58、68                     基板

40                             槽孔部

5440、6440                     传导部

5442、6442                     耦合部

862、964                       末端

C1、C2、C3、C4                 弯折处

D1                             第一距离

具体实施方式

请参考图2，图2为本发明一宽频天线2的示意图。如图2所示，宽频天线2位于一XY平面上，其包含一X轴方向以及一Y轴方向且两者相互垂直，而宽频天线2是利用一基板28来承载，并包含有一接地元件20、一馈入源22、一第一辐射体24以及一第二辐射体26。第一辐射体24是用来传送一高频频段，其总长大致等于高频无线信号的四分之一波长，且第一辐射体24更包含一第一辐射件240、一第二辐射件242以及一传导元件244，其中第一辐射件240以及第二辐射件242皆沿X轴方向延伸，而传导元件244是将第一辐射件240及第二辐射件242水平连接，俾使第一辐射件240及第二辐射件242以传导元件244为起点并沿X轴方向，往相反的方向延伸，同时传导元件244亦提供第一辐射件240及第二辐射件242电连接于馈入源22。另外，第二辐射体26是用来传送一低频频段，其总长大致等于低频无线信号的四分之一波长，且第二辐射体26更包含一第三辐射件260以及一短路元件262，短路元件262是电连接于第三辐射件260和接地元件20间，而第三辐射件260更包含一分段264沿Y轴方向延伸，且分段264和传导元件244彼此距离一第一距离D1，俾使第三辐射件260和传导元件244产生一耦合连接效应，进一步建立第三辐射件260与馈入源22之间射频信号的传送。至于接地元件20是电连接于一地端(图中未示)，而馈入源22则用来收发高频频段或低频频段的无线信号。

详细来说，宽频天线2通过第一辐射体24以及第二辐射体26来传输高频频段及低频频段的无线信号，其中第二辐射体26在Y轴方向上更包含多个弯折，好比在此实施例中的弯折处C1、C2、C3、C4，形成一类似闪电状的结构来提供第二辐射体26自接地元件20沿Y轴方向延伸至第一辐射体24的第一辐射件240，除此之外，比对第二辐射体26其多个构成元件/分支距离接地元件20的一平均垂直距离，不大于第一辐射件240距离接地元件20的平均垂直距离(即第一辐射件240大致位于第二辐射体26之上)。此外，为了维持第三辐射件260和传导元件244间的耦合连接效应，分段264和传导元件244彼此距离小于5毫米。再者，在此实施例中，第一辐射体24的第二辐射件242的一端(即靠近馈入源22的一端)，更呈现一倒阶梯型的结构，在此阶梯的结构可为一阶或多阶的阶梯组成，仅方便提供馈入源22馈入射频信号即可，非用以限制本发明。

请参考图3，图3为本发明另一宽频天线3的示意图。如图3所示，宽频天线3和图2的宽频天线2具有类似的元件组成，不同处是宽频天线3的第一辐射体34的第二辐射件342一端，是呈现一倒斜面型，也就是将图2中第二辐射件242的阶梯的结构置换成一平滑的连线。当然，依据使用者不同的需求，亦可进行其形状的调整，例如组合倒斜面型与倒阶梯型的结构，皆为本发明的范畴。另外，请参考图4，图4为本发明另一宽频天线4的示意图。如图4所示，宽频天线4和图2的宽频天线2具有类似的元件组成，不同处是宽频天线4的第一辐射体44更包含一槽孔部40，而槽孔部40可位于第一辐射件440、第二辐射件442以及传导元件444的交迭区域，在此实施例中，槽孔部40是呈现一多边方型结构，依据使用者的不同需求，当然可进行其形状的调整，一方面维持馈入源22馈入射频信号的效率和便捷，另一方面提供第一辐射件440、第二辐射件442以及传导元件444于设计上的弹性连接方式，非用以限制本发明的范畴。

请参考图5，图5为本发明另一宽频天线5的示意图。如图5所示，宽频天线5和图2的宽频天线2类似，但是宽频天线5的第一辐射体54的传导元件544更包含一传导部5440以及一耦合部5442，再者，宽频天线5位于XY平面上且利用一基板58来承载(或以蚀刻等方式形成于基板58上)，然而，在此实施例中，基板58更包含两个平面，为了方便说明，以实线表示第一面所承载的元件，以虚线表示第二面所承载的元件。详细来说，第一面用来承载接地元件20、馈入源22以及耦合部5442，第二面用来承载第一辐射体54的第一辐射件540、第二辐射件542及传导部5440和第二辐射件56的第三辐射件560及短路元件562。由于耦合部5442可于基板58的第二面上形成一投影结果，其将和传导部5440部分重叠，用以提供传导部5440和耦合部5442产生一耦合连接效应，在此情况下，由于馈入源22是直接电连接于耦合部5442，再通过耦合连接效应，耦合部5442亦可将射频信号传送至传导部5440，进而通过第一辐射体54及第二辐射体56来发送无线信号。值得注意地，传导部5440类似于传导元件244的运作原理，而第一辐射体54及第二辐射体56的其他元件组成或运作原理，皆可参考图2及宽频天线2的相关段落的说明，在此不赘述。

请参考图6，图6为本发明另一宽频天线6的示意图。如图6所示，宽频天线6和图5的宽频天线5类似，并同样通过实线与虚线表示第一面与第二面所承载的元件，不同处是承载宽频天线6的基板68其第一面将用来承载接地元件20、馈入源22、耦合部6442以及第二辐射体66，而其第二面仅用来承载第一辐射体64。较佳地，传导部6440和耦合部6442亦利用投影结果相互重叠来产生耦合连接效应，将第一辐射体64电连接于馈入源22，至于第二辐射体66亦通过一分段664和耦合部6442产生耦合连接效应(类似图2中的分段264和传导元件244)，而两者亦距离第一距离D1(小于5毫米)，据以建立第二辐射体66与馈入源22之间射频信号的传送。至于第一辐射体64及第二辐射体66的其他元件组成或运作原理，皆可参考图2及宽频天线2的相关段落的说明，在此不赘述。

值得注意地，本发明所提供的宽频天线2是通过第一辐射体24以及第二辐射体26建立的垂直耦合连接效应，用以传输高频频段及低频频段的无线信号，当然，宽频天线2亦可任意组合如图3到图6的不同元件设计，进一步提供使用者更多元化的应用范围。请参考图7，图7为2图宽频天线2量测的电压驻波比(VSWR)示意图。如图7所示，宽频天线2除了兼具上述的多元化应用范围外，更能提供相当宽频的无线信号传输，例如从2.2GHz到6GHz的传输范围，皆呈现一电压驻波比(VSWR)小于2的理想传输条件，甚至于特定的某些频段，更能提供电压驻波比(VSWR)小于1.5的传输条件。

除此之外，基于宽频天线2的设计概念，以提供第一辐射体24以及第二辐射体26建立垂直耦合连接效应，对应也可提出更多不同的变化实施例。请参考图8以及图9，图8为本发明另一宽频天线8的示意图，而图9为本发明另一宽频天线9的示意图。如图8所示，宽频天线8和图2的宽频天线2类似，不同处是宽频天线8的第二辐射体86的设计形状有所改变，但是其总长仍大致等于低频无线信号的四分之一波长，且第二辐射体86的一末端862远离第一辐射件240并靠近接地元件20。第二辐射体86包含多个弯折，并通过一分段860(作为一短路元件)电连接于接地元件20，另外，分段860(亦作为一第三辐射件的部分元件)紧邻传导元件244，通过分段860亦与传导元件244建立耦合连接效应，进而提供第二辐射体86与馈入源22之间射频信号的传送。另外，如图9所示的宽频天线9提供另一种第二辐射体96，其利用一分段960(作为一短路元件)电连接于接地元件20，且第二辐射体96的一末端964远离第一辐射件240并靠近接地元件20，同时亦维持第二辐射体96总长仍大致等于低频无线信号的四分之一波长，和宽频天线8的第二辐射体86的不同处，是第二辐射体96与接地元件20的连接处(即分段960)将远离传导元件244，当然，第二辐射体96亦通过另一分段962(亦作为一第三辐射件的部分元件)与传导元件244建立耦合连接效应，进而提供第二辐射体96与馈入源22之间射频信号的传送。值得注意地，上述实施例仅为示范性，本领域技术人员应可适性地调整第二辐射体和接地元件的连接方式及连接元件，同时建立第二辐射体与传导元件之间射频信号的传送，皆为本发明的范畴。

除此之外，对于接地元件20、馈入源22以及基板28的设计和使用，应为本领域技术人员所熟知，在此不赘述。实际上，根据不同***或使用者的需求，本领域技术人员可依据宽频天线2，进一步调整各元件的尺寸、材质、位置等特性，以提高宽频天线2的适用范围。另外，本发明提供的宽频天线的各种实施例，仅为示范性的通过各元件间彼此平行或垂直，自然可视不同情况适性地增/减弯折处的设置，用以达到空间上的节省，只要可达到本发明的相同目的，皆为本发明的范畴。

总而言之，本发明提供的宽频天线是通过第一辐射体的第一辐射件大致位于第二辐射体之上，且利用第一辐射体的传导元件以及第二辐射体之间距来建立一垂直耦合连接效应，用以将馈入源传送至第一辐射体及第二辐射体，当然，根据使用者的不同需求，亦可将第一辐射体/第二辐射体的组成元件进行其结构的改变，或利用承载宽频天线的一基板的两平面，其分别承载宽频天线的不同的组成元件，进而提供使用者更多元化的应用范围，相较于现有的多频天线，本发明的宽频天线更能于无线传输过程中，提供适用于高频/低频频段的无线信号，且具有较佳的电压驻波比。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (12)

1.一种宽频天线，其特征在于，所述的宽频天线包括：

一接地元件，电连接于一地端；

一馈入源，用来收发无线信号；

一第一辐射体，包含：

一第一辐射件，沿一第一方向延伸；

一第二辐射件，沿所述第一方向的相反方向延伸；以及

一传导元件，沿一第二方向延伸，包含有一端电连接于所述第一辐射件及所述第二辐射件之间，另一端电连接于所述馈入源；以及

一第二辐射体，包含：

一短路元件，电连接于所述接地元件；

一第三辐射件，电连接于所述短路元件，并包含有一分段沿所述第二方向延伸，且所述分段与所述传导元件间隔一第一距离，所述第一距离使所述第三辐射件与所述传导元件产生耦合连接效应；

其中，所述第一方向与所述第二方向大致垂直，且所述第二辐射体距离所述接地元件的一平均垂直距离小于所述第一辐射件距离所述接地元件的一平均垂直距离。

2.如权利要求1所述的宽频天线，其特征在于，所述第二辐射件呈现一倒阶梯型或一倒斜面型。

3.如权利要求1所述的宽频天线，其特征在于，所述第一距离小于5毫米。

4.如权利要求1所述的宽频天线，其特征在于，所述第二辐射件包含一槽孔部。

5.如权利要求1所述的宽频天线，其特征在于，所述第三辐射件包含至少一弯折。

6.如权利要求1所述的宽频天线，其特征在于，所述短路元件包含至少一弯折。

7.如权利要求1所述的宽频天线，其特征在于，所述的宽频天线另包含一基板，用来承载所述第一辐射体、所述第二辐射体及所述接地元件。

8.如权利要求7所述的宽频天线，其特征在于，所述传导元件包括：

一传导部，形成于所述基板的一第一面，并电连接于所述第一辐射件及所述第二辐射件；以及

一耦合部，形成于所述基板的一第二面上，电连接于所述馈入源，与所述传导部投影于所述第二面的一投影结果部分重叠，并与所述传导部产生耦合连接效应。

9.如权利要求8所述的宽频天线，其特征在于，所述基板的所述第一面承载所述第一辐射体及所述第二辐射体，所述第二面承载所述接地元件，所述传导部与所述第三辐射件的所述分段间隔所述第一距离。

10.如权利要求8所述的宽频天线，其特征在于，所述基板的所述第一面承载所述第一辐射体，所述第二面承载所述接地元件及所述第二辐射体，所述耦合部与所述第三辐射件的所述分段间隔所述第一距离。

11.如权利要求1所述的宽频天线，其特征在于，所述第二辐射体的所述分段与所述短路元件相互整合为一体，用以电连接于所述接地元件。

12.如权利要求1所述的宽频天线，其特征在于，所述第三辐射元件的一末端接近或远离所述第一辐射件。

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