CN1362755A - 印刷式偶极天线 - Google Patents

Abstract

一种印刷式偶极天线,包括印刷天线电路板、二偶极天线及二馈电装置。其中印刷天线电路板包括相对的第一、第二表面,二偶极天线分别包括二偶极子单元,该二偶极子单元分别装设在印刷天线电路板相对的第一表面与第二表面,且二偶极天线在空间上垂直设置,二馈电装置分别对二偶极天线馈电,通过这种双馈入的切换机制及天线方位在空间上的垂直设置,使空间中X－Y、X－Z、Y－Z等三个辐射平面的其中两者具有较佳的收发效果。

Description

印刷式偶极天线

本发明是有关一种印刷式偶极天线，尤其是指一种内置于电子装置实现无线通讯信号收发的印刷式偶极天线。

偶极天线因其可有效发射和接收电磁波，所以被广泛应用于通信各领域。在现有的许多电子装置中，比较多的是选用单一偶极天线。但单一偶极天线在3D空间中的X-Y、X-Z、Y-Z等3个辐射平面上，往往只能使其中之一辐射平面有最佳辐射效果，而忽略另两个平面的辐射，致使无线收发效果不佳。再者，一般所用的馈电装置占用空间较大，结构较为复杂，不符合当今电子装置轻、薄、短、小的趋势。

相关现有技术如1986年8月12日公告的美国专利第4,605,931号所示，该天线是采用交叉馈线的微带天线，包括若干对第一馈线和第二馈线，该第一馈线与第二馈线共面交叉放置，每对交叉放置的馈线设有第一、二、三、四埠，其中第一埠和第二埠用于在彼此间传送第一信号，第三端口和第四埠用于传送第二信号，采用此种方法，信号相互干扰小，能有效消除回馈，但结构比较复杂。

又如2000年5月1日公告的中国台湾专利申请第87112281号所揭示的一种具有可调短金属贴片的圆形圆极化微带天线设计，它在微带天线的圆形金属贴片边缘加设一可调短金属贴片，而馈入位置在与此短金属贴片成45度交叉线上，其中天线的馈入方式可为同轴线馈入也可用微带线直接馈入，圆形金属贴片制作在一个接地基底上。经实验测量证明，该天线在X-Y与Y-Z平面有较好的接收性，但其在制造上比较麻烦，不能一体成型，并且占用空间大。

本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷提供一种用于电子装置内部，通过双极化辐射的切换机制以获得较佳的分集接收效果同时能有效减少天线尺寸的印刷式偶极天线。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：本发明包括一印刷天线电路板、第一、二两偶极天线和二馈电装置，所述印刷天线电路板具有相对的第一表面及第二表面，第一偶极天线具有第一偶极子单元及第二偶极子单元，第二偶极天线具有第三偶极子单元及第四偶极子单元，前述第一偶极天线及第二偶极天线的第一偶极子单元与第二偶极子单元及第三偶极子单元与第四偶极子单元分设在印刷天线电路板的相对两侧，所述二馈电装置，分别对前述二偶极天线馈电。

相较于现有技术，本发明印刷式偶极天线，由于采用双馈入切换机制及二偶极天线方位在空间上的垂直设置，配合外部装置可使空间中X-Y、X-Z、Y-Z三个辐射平面的其中两者有较佳的辐射效果。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

图1是本发明印刷式偶极天线的平面图。

图2是本发明印刷式偶极天线的立体图。

图3是本发明印刷式偶极天线的其中之一偶极天线在X-Z平面的辐射效果图。

图4是本发明印刷式偶极天线的另一偶极天线在Y-Z平面的辐射效果图。

图5是本发明印刷式偶极天线的电压驻波比测试图。

由图1和图2所示的平面图和立体图可以看出，本发明印刷式偶极天线1包括第一偶极天线2、第二偶极天线3、印刷天线电路板4及馈电装置8、8’。其中印刷天线电路板4具有相对的第一表面41及第二表面42，第一偶极天线2由第一偶极子单元21及第二偶极子单元22组成，第二偶极天线3则由第三偶极子单元31及第四偶极子单元4组成。且前述第一、三偶极子单元21、31互相垂直地设置于印刷电路板4的第一表面41上，第二、四偶极子单元22、32互相垂直地设置于印刷电路板4的第二表面42上另，第一、二偶极子单元21、22是设置在天线印刷电路板4的两相对侧，第三、四偶极子单元31、32亦同，故该二偶极天线2、3于空间上呈垂直分布。该等偶极子单元21、22、31、32皆为T型结构，以节省空间。馈电点5、5’、6、6’分布在T型结构的垂直边末端，即大致位于印刷电路板4的中心位置，其中馈电装置8(在本实施例中为同轴线缆)与馈电点5、5’连接，另一馈电装置8’(在本实施例中为同轴线缆)与馈电点6、6’连接，而使二馈电装置8、8’呈交错设置。前述馈电装置8、8’分别对二偶极天线2、3进行馈电，通过外部电路可控制该二馈电装置8、8’间的馈电切换，使得X-Y、X-Z、Y-Z等三个辐射平面的其中两者有较佳的辐射效果。前述的馈电点5、5’、6、6’同时可以由印刷电路板4的中心移至印刷电路板的侧边，即将馈电点5、5’、6、6’设置于偶极子单元21、22、31、32的底边相邻侧，以降低馈电线的走线方式对天线特性的影响。

在本发明所揭露的实施例中，构成第一偶极天线2的二偶极子单元21、22的T型贴片的与馈电点相连之一段长边长度为L4，与其垂直的两边的二短边长度分别为L5、L6；构成偶极天线3的二偶极子单元的T型贴片的与馈电点相连之一段长边长度为L1，与其垂直的二短边长度分别为L2、L3；而馈电点6’与馈电点5’的间的距离为G1，馈电点5与馈电点6’的间的距离为G2，馈电点5与馈电点6的间的距离为G3，馈电点6与馈电点5’的间的距离为G4。其中，L1＝L4，L2＝L3＝L5＝L6，而G1＝G2＝G3＝G4。

图3为第一偶极天线2在X-Z平面的辐射图，图4为第二偶极天线3在Y-Z平面的辐射图，从图3和图4中可以看出，T型天线1/2峰值增益，在X-Z和在Y-Z平面可达到-1.0/-0.5(dBi)，可分别有效主宰X-Z/Y-Z平面。

图5是本发明之一电压驻波比(VSWR)的试验数据图式，由图中可知，在频段2.4-2.5GHZ下，第一、二偶极天线2、3的电压驻波比(VSWR)均可达到VSWR＜2.0的设计规格要求。

由于VSWR是判断于频率下馈入天线能量的比，据此来评断天线与此频段下的特性。而一般来说电压驻波比值大于1即为合理，业界标准通常将SWR＜2.0(亦即只有小于10％的能量反射回来，其余透过天线辐射出去)的频带，定为合理且有效的频带范围，故天线设计者所开发出来的天线，于所要求频段下(如蓝芽Bluetooth***、无线区域网络Wireless LAN、2.4-2.5GHZ)须达到SWR＜2.0的范围。

所以，本发明的印刷式偶极天线，通过双馈入切换机制及二偶极天线方位在空间上的垂直设置，配合外部可使X-Y、X-Z、Y-Z辐射平面的其中两者有较佳辐射效果，天线设计达到设计规格要求。

综上所述，本发明具有显着的功效增进，可应用于笔记本计算机、Bluetooth、Wireless LAN、2.4-2.5GH等无线通讯模块的发射/接收天线。

Claims (14)

1.一种印刷式偶极天线，其包括一印刷天线电路板、第一、二两偶极天线和二馈电装置，所述印刷天线电路板具有相对的第一表面及第二表面，其特征在于：第一偶极天线具有第一偶极子单元及第二偶极子单元，第二偶极天线具有第三偶极子单元及第四偶极子单元，前述第一偶极天线及第二偶极天线的第一偶极子单元与第二偶极子单元及第三偶极子单元与第四偶极子单元分设在印刷天线电路板的相对两侧，所述二馈电装置，分别对前述二偶极天线馈电。

2.如权利要求1所述的印刷式偶极天线，其特征在于：所述第一偶极天线的第一偶极子单元与第二偶极天线的第三偶极子单元是设置在印刷天线电路板的第一表面，而第一偶极天线的第二偶极子单元及第二偶极天线的第四偶极子单元设在印刷天线电路板的第二表面。

3.如权利要求2所述的印刷式偶极天线，其特征在于：所述第一及第二偶极天线呈相互垂直分布。

4.如权利要求3所述的印刷式偶极天线，其特征在于：所述第一及第二偶极天线的偶极子单元为T型结构。

5.如权利要求4所述的印刷式偶极天线，其特征在于：所述第一偶极天线的第一偶极子单元与第二偶极天线的第三偶极子单元是位在印刷天线电路板相同表面的相邻二侧且相互垂直。

6.如权利要求5所述的印刷式偶极天线，其特征在于：所述第一偶极天线的第二偶极子单元与第二偶极天线的第四偶极子单元是位于印刷天线电路板相同表面的相邻二侧且相互垂直。

7.如权利要求6所述的印刷式偶极天线，其特征在于：所述偶极子单元上设有馈电点，而馈电装置通过此馈电点馈电。

8.如权利要求7所述的印刷式偶极天线，其特征在于：所述馈电点是位于偶极子单元的T型结构朝印刷天线电路板的中心方向的末端。

9.如权利要求7所述的印刷式偶极天线，其特征在于：所述馈电点是位于印刷天线电路板的侧边。

10.如权利要求8所述的印刷式偶极天线，其特征在于：当二馈电装置分别与第一偶极天线及第二偶极天线的馈电点电气连接后，该二馈电装置是呈交错设置。

11.如权利要求10所述的印刷式偶极天线，其特征在于：该馈电装置为同轴线缆。

12.一种印刷式偶极天线的制造方法，其特征在于：它包括以下步骤：

提供一印刷天线电路板；

提供数个偶极天线，每个偶极天线分别包括两个偶极子单元；

在印刷天线电路板的相对两表面布设上述数个偶极天线，使每个偶极天线的二偶极子单元分别位于印刷电路板的相对两表面；

提供与前述偶极天线相应数量的馈电装置；

将上述馈电装置分别连接于相应的偶极天线，并通过连接于馈电装置的外部电路实现馈电切换。

13.如权利要求12所述的印刷式偶极天线的制造方法，其特征在于：所述偶极天线以互相垂直的方式布置。

14.如权利要求13所述的印刷式偶极天线的制造方法，其特征在于：偶极天线的二偶极子单元分别布设在印刷天线电路板的相对两侧。

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