CN206098691U - 宽带天线 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种宽带天线，所述宽带天线配置于一印刷电路板上，并且包含基板、第一接地片、辐射主体和寄生单元。基板具有第一表面和相对于第一表面的第二表面，第一表面包括第一天线区和耦合于第一天线区的第一接地区，第一天线区具有沿第一方向的第一边、沿第二方向的第二边、相对于第一边的第三边以及相对于第二边的第四边，第二方向垂直于第一方向；第一接地片配置于第一接地区上，并与第一天线区的第一、第二和第三边相邻；辐射主体配置于第一天线区上并包括：馈入信号端，邻近于第一天线区的第二边；第一辐射体，从馈入信号端沿第一方向延伸到转折点；及第二辐射体，从转折点沿第二方向朝第三边延伸；寄生单元沿第二方向配置，寄生单元和第二辐射体之间具有第一间隙。

Description

宽带天线

【技术领域】

本申请涉及一种宽带天线装置，尤其涉及一种配置于印刷电路板，具有寄生单元的宽带天线装置。

【背景技术】

在无线通信，特别是WiFi或区域无线网络大行其道的时代，伴随着3C产品的微小化，以及通讯带宽的需求，这些需要无线传输的电子产品上面的天线装置必需在微小化的同时，还要具备宽带的功效。在目前WiFi通讯常用的频段中，例如符合IEEE802.11规范的2.4GHz和5GHz两个主频段，由于ISM频段中的2.4GHz频段被广泛使用，例如微波炉、蓝牙，它们会干扰WiFi通讯信号而使得其速度减慢，然而对5GHz频段的干扰则较小。

为了能实现应用于主频段为5GHz的规格，天线的传输范围需要足够的带宽。传统的单极天线虽然可以依据主频段特定频率的波长而设计，但是难以提供足够的带宽。此外，基于美观与装配上的便利，天线的外型也必需精巧的配置于电子产品的组件装置之中，达到微小化的目标。

因此，申请人基于现有技术的缺失，实用新型出本申请记载的具有寄生单元的宽带天线，以改善上述缺失。

【实用新型内容】

因此，需要一种能够克服现有技术所存在的带宽问题，而且能够配置于印刷电路基板上的宽带天线设计。为了达成上述的目的，本申请提供一种配置于一印刷电路板的宽带天线，包含一基板、一第一接地片、一辐射主体和一寄生单元。该基板具有一第一表面和相对于该第一表面的第二表面，其中该第一表面包括一第一天线区、和耦合于该第一天线区的一第一接地区，该第一天线区具有沿一第一方向的一第一边、沿一第二方向的一第二边、相对于该第一边的一第三边、以及相对于该第二边的一第四边，且该第二方向垂直于该第一方向；该第一接地片配置于该第一接地区上，并与该第一天线区的该第一、第二和第三边相邻；该辐射主体配置于该第一天线区上，并包括：一馈入信号端，邻近于该第一天线区的该第二边；一第一辐射体，从该馈入信号端沿该第一方向延伸到一转折点；以及一第二辐射体，从该转折点沿该第二方向朝该第三边延伸；该寄生单元沿该第二方向配置，其中该寄生单元和该第二辐射体之间具有一第一间隙。

依据本申请另一实施方式，提出一种宽带天线，配置于一基板上，包含一接地片、一辐射主体和一寄生单元。该接地片包含沿一第一方向的第一内边、连接该第一内边且沿一第二方向的一第二内边、和连接该第二内边且相对于该第一内边的一第三内边，其中该第二方向垂直于该第一方向，且该第一内边、该第二内边和该第三内边形成邻近于该基板之一外边的一开口；该辐射主体，包括：一馈入信号端，邻近于该第二内边；一第一辐射体，从该馈入信号端沿该第一方向延伸到一转折点；以及一第二辐射体，从该转折点沿该第二方向朝该第三内边延伸；该寄生单元从该第三内边沿该第二方向朝该第一内边延伸，且该寄生单元和该第二辐射体之间具有一第一间隙。

依据本申请另一实施方式，提出一种宽带天线，配置于具有一第一表面和相对立于该第一表面的一第二表面的一基板上，包含一第一接地片、一辐射主体和一寄生单元。该第一接地片配置于该第一表面上，并包含沿一第一方向的第一内边、连接该第一内边且沿一第二方向的一第二内边、和连接该第二内边且相对立于该第一内边的一第三内边，其中该第二方向垂直于该第一方向，且该第一内边、该第二内边和该第三内边在该第一表面上形成邻近于该基板之一外边的一开口；该辐射主体，包括：一馈入信号端，邻近于该第二内边；一第一辐射体，从该馈入信号端沿该第一方向延伸到一转折点；以及一第二辐射体，从该转折点沿该第二方向朝该第三边延伸；该寄生单元沿该第二方向延伸，且该寄生单元和该第二辐射体之间具有一第一间隙。

本申请所提供的宽带天线装置，可以充分满足微小化与带宽的需求，完整的实现IEEE802.11规范中关于主频段为5GHz所需，甚至更佳的带宽。相同的概念，更可以应用于其他频段的天线设计。因此，本申请具有极佳的产业利用性。

【附图说明】

图1A是一示意图，显示依据本申请构想的用以配置一种具有寄生单元的宽带天线的基板；

图1B是一示意图，显示依据本申请构想的具有寄生单元的宽带天线的一实施例；

图2是一示意图，显示依据本申请构想的具有寄生单元的宽带天线的另一实施例；

图3A和3B是一组示意图，显示依据本申请构想的具有寄生单元的宽带天线的另一实施例；

图4A和4B是一组示意图，显示依据本申请构想的具有寄生单元的宽带天线的又一实施例；

图5是依据本申请宽带天线的等效电路示意图；

图6显示依据本申请所制作的宽带天线的天线特性示意图。

【具体实施方式】

本申请将可由以下的实施例说明而得到充分了解，使本领域技术人员可以据以完成本实用新型元，然本申请还可以广泛地以其他的实施例来施行。亦即，本申请的实施并非可由下列实施例而被限制其实施型态，而应以本申请提出的权利要求的范围为准。

请参阅图1A，显示依据本申请构想的用以配置一种具有寄生单元的宽带天线的基板10。按照本申请的构想，基板10可以被配置为多层的印刷电路板，或者也可以是简单的介电材料形成的基板。如图，基板10具有第一表面12和相对于第一表面12的第二表面14，第一表面12上有一第一外边11；第二表面14上有一第二外边13。基板10的表面具有第一方向Y和垂直于该第一方向的第二方向X。第一表面12上包括第一天线区121和围绕于第一天线区121的第一接地区123，第一天线区121具有沿第一方向Y的第一边1211、沿第二方向X的第二边1213、相对于第一边1211的第三边1215、以及相对于第二边1213的第四边1217。相同的，第二表面14上包括第二天线区141和围绕于第二天线区141的第二接地区143，第二天线区141具有沿第一方向Y的第五边1411、沿第二方向X的第六边1413、相对于第五边1411的第七边1415、以及相对于第六边1413的第八边1417。

请参阅图1B，其显示依据本申请构想的一实施例，具有寄生单元的宽带天线100。如图所示，宽带天线100包含如图1A所示的基板10、第一接地片20、辐射主体130和寄生单元140。第一接地片20配置于基板10的第一接地区121上，并与第一天线区123的该第一1211、第二1213和第三边1215相邻。第一接地片20具有第一宽度W1和第一高度H1。辐射主体130配置于基板10的第一天线区121上，并包括有：馈入信号端131、第一辐射体133以及第二辐射体137。馈入信号端131邻近于第一天线区121的第二边1213，第一辐射体133从馈入信号端131沿第一方向Y延伸到转折点135，第二辐射体137从转折点135沿第二方向X朝第一天线区121的第三边1215延伸。寄生单元140连接于第一接地片20，并从第三边1215沿第二方向X配置。

辐射主体130具有第一总长度L1，寄生单元具有第二总长度L2，且第一总长度L1大于第二总长度L2。寄生单元140和第二辐射体137都是延第二方向X配置，两者之间形成第一间隙GAP1，可以产生电耦合，如果第二辐射体137上存在电流，就能够透过电耦合传达寄生单元140。图1B中寄生单元140和第二辐射体137从Y方向看来有局部重迭，按照本申请的一实施例，即使两者从Y方向看来没有任何重迭，仍能产生电耦合。本领域专业人士可以理解，按照电流的流动方向(未显示)推论，所述的电耦合应为电容耦合。辐射主体130所具有的第一总长度L1可以影响天线的共振频率，一般是将L1设计为主频段的代表频率相应的1/4波长(以下以λ表示该波长)。例如，依据本实施例，可将L1的长度设定于5.5GHz相应的1/4波长，约54.5厘米。

如图1B所示，本申请宽带天线的第一接地片20具有第一宽度W1和第一高度H1，其中W1大于或等于0.29λ而H1介于0.18λ和0.5λ之间。寄生单元140具有第二长度L2和第二宽度W2，其中L2介于0.18λ和0.15λ之间且W2大于0.001λ。寄生单元140和第二辐射体137之间所形成的第一间隙GAP1介于0.007入和0.163λ之间。

同时参阅图1A和图1B，第一接地片20包含沿第一方向Y的第一内边21、连接该第一内边21且沿第二方向X的第二内边23、和连接该第二内边23且相对于第一内边21的第三内边25，且第一内边21、第二内边23和第三内边25形成邻近于基板之第一外边11的第一开口27。第一接地片20的第一内边21、第二内边23和第三内边25分别配置于基板10上第一天线区123的第一边1211、第二边1213和第三边1215的相邻位置。因此，辐射主体130的馈入信号端131邻近于第一接地片20的第二内边23，第一辐射体133从馈入信号端131沿第一方向Y延伸到转折点135，第二辐射体137从转折点135沿第二方向X朝第三内边25延伸，寄生单元140从第三内边25沿第二方向X朝第一内边21延伸。其中，第二内边23的长度介于0.18λ和0.26λ之间，寄生单元140和第二内边23之间形成一第二高度H2，且H2大于0.001λ。第一辐射体133和第一内边21之间形成一第二间隙GAP2，第二间隙GAP2介于0.007λ和0.163λ之间。在一实施例中，第二间隙GAP2的存在对于电耦合功效也具有一定程度的贡献。第一接地片20第二内边23邻近馈入信号端131的区域可以设定为接地点129的所在。

请参阅图5，其显示依据本申请宽带天线的等效电路示意图。对照图1B所示的天线结构，本领域专业人士可以了解，图中以虚线圈示的区域510中包含第一电感Inductor 1和第一电容C1，是由主辐射体130所产生；以虚线圈示的区域520中包含第二电感Inductor 2和第二电容C2是由寄生组件140所产生；区域510和区域520之间的耦合电容Cc则是因为主辐射体130和寄生组件140之间的电耦合所产生。Rloss是因天线材质损耗所产生的电阻，Rr则是宽带天线的辐射电阻。

请参阅图6，其显示依据本申请所制作的宽带天线的天线功效特性，图中显示4.3GHz到7.7GHz的频率区域出现了适合的天线功效，其中频率在5Hz和7Hz附近出现较为显著的天线共振。对照图1B所示的天线结构，本领域专业人士可以了解，其中在5Hz附近的共振频率主要是主辐射体130所产生，由于电耦合的作用，寄生单元140导致宽带天线100具有另一共振频率在7GHz附近。依据本申请另外的实施例，当寄生单元140的第二长度L2被调整到较长的情况时，会致使主辐射体130所产生的共振频率往较低的方向移动，而寄生单元140所产生的共振频率仍维持在7GHz附近，而且天线的反馈损失(Return Loss)更佳。换句话说，当寄生单元140较长时，所形成的宽带天线100具有更大的带宽范围。按照图6所示，本申请的宽带天线功效可以完全符合IEEE802.11a所要求的通讯带宽规格。同时，依据本申请的相同构想，本领域专业人士可以应用于制作其他不同主频率的宽带天线。

依据本申请的宽带天线设计，可以将主辐射体130和寄生单元140的相对位置略作调整，只要两者之间具有第一间隙GAP1，足以产生电耦合配，就可以实现如图6所示的天线功效。请参阅图2，其显示依据本申请构想之具有寄生单元的宽带天线的另一实施例。如图所示，宽带天线200包含如图1A所示的基板10、图1B所示的第一接地片20、辐射主体230和寄生单元240。第一接地片20的形状、尺寸与位置在前开有详细的描述，于此不再重复赘述。相同的，辐射主体230和寄生单元240也是配置于基板10的第一天线区121上。

同样的，辐射主体230的馈入信号端231邻近于第一接地片20的第二内边23，第一辐射体233从馈入信号端131沿第一方向Y延伸到转折点235，第二辐射体237从转折点235沿第二方向X朝第三内边25延伸，寄生单元240从第三内边25沿第二方向X朝第一内边21延伸。第一接地片20第二内边23邻近馈入信号端231的区域可以设定为接地点229的所在。不同于图1B所示实施例的地方是，寄生单元240配置于第三内边25邻近基板10的第一外边11的位置，图中可以发现辐射主体230和寄生单元240在第一(Y)方向的第一间隙GAP1是在辐射主体230的上方。辐射主体230、寄生单元240和第一间隙GAP1的尺寸与前开所述的辐射主体130、寄生单元140和第一间隙GAP1相同，于此不再重复赘述。

依据本申请的宽带天线设计，可以将主辐射体和寄生单元配置于基板上不同的表面。例如，其中之一配置于基板10的第一表面12，而另一则配置于基板10的第二表面14，只要两者之间在各自天线区的相对位置不重迭且维持第一间隙GAP1以产生电耦合，就能实现如图6所示的天线功效。

请参阅图3A和3B，其显示依据本申请构想之具有寄生单元的宽带天线的另一实施例。如图所示，宽带天线300包含如图1A所示的基板10、配置于基板10的第一表面12的第一接地片20和辐射主体330、以及配置于基板10的第二表面14的第二接地片50和寄生单元340。第一接地片20的形状、尺寸与位置在前开有详细的描述，于此不再重复赘述。第二接地片50的形状、尺寸与位置相当于第一接地片20在第二表面14的上的投影，于此也不再赘述。辐射主体330配置于基板10的第一天线区121上，不同之处是，寄生单元340是配置于基板10的第二天线区141上。

第二表面14上所配置的第二接地片50的形状和位置对应于第一接地片20，详细的说，第二接地片50包含沿第一方向Y的第四内边51、连接第四内边51且沿第二方向X的第五内边53、和连接该第五内边53且相对于第四内边51的第六内边55，且第四内边51、第五内边53和第六内边55形成邻近于基板10之第二外边13的第二开口57。第二接地片20的第一内边21、第二内边23和第三内边25分别配置于基板10上第二天线区141的第五边1411、第六边1413和第七边1415的相邻位置。

同样的，辐射主体330的馈入信号端331邻近于第一接地片20的第二内边23，第一辐射体333从馈入信号端331沿第一方向Y延伸到转折点335，第二辐射体337从转折点335沿第二方向X朝第三内边25延伸。寄生单元340从对应于第三内边25的第六内边55沿第二方向X朝第四内边51延伸。辐射主体330、寄生单元340和第一间隙GAP1的尺寸与前开所述的辐射主体130、寄生单元140和第一间隙GAP1相同，于此不再重复赘述。

请参阅图4A和4B，其显示依据本申请对照于图2构想之的另一实施例。如图所示，宽带天线400包含如图1A所示的基板10、配置于基板10的第一表面12的第一接地片20和辐射主体430、以及配置于基板10的第二表面14的第二接地片50和寄生单元440。第一接地片20和第二接地片50的形状、尺寸与位置在前开有详细的描述，于此不再重复赘述。辐射主体430配置于基板10的第一天线区121上，而寄生单元440是配置于基板10的第二天线区141上。辐射主体430、寄生单元440和两者之间的第一间隙GAP1的尺寸与前开所述的辐射主体230、寄生单元240和第一间隙GAP1相同，于此不再重复赘述。

综上所述，虽然图1B、2、3A/3B、4A/4B中所示的实施例提供可选择的不同配置方式，然而这些天线结构都具有相同的宽带天线功效。由于本申请的宽带天线具有连接于接地片的寄生组件，透过电耦合而导致天线具有较高频的第二共振频率，因而大幅增加了天线的带宽，强化了天线功效。

本申请以上述的较佳实施例与范例作为参考而揭露，读者须了解这些例子是用于描述而非限定之意。本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神与范围之下，可做出各种组合与修改，都应包括在本实用新型专利的涵盖范围之内。

【符号说明】

10 基板

11 第一外边

12 第一表面

13 第二外边

14 第二表面

20 第一接地片

21 第一内边

23 第二内边

25 第三内边

27 第一开口

50 第二接地片

51 第四内边

53 第五内边

55 第六内边

57 第二开口

100/200/300/400 宽带天线

121 第一天线区

123 第一接地区

129/229 接地点

130/230/330/430 辐射主体

131/231/331/431 馈入信号端

133/233/333/433 第一辐射体

135/235/335/435 转折点

137/237/337/437 第二辐射体

140/240/340/440 寄生单元

141 第二天线区

143 第二接地区

510/520 区域

1211 第一边

1213 第二边

1215 第三边

1217 第四边

1411 第五边

1413 第六边

1415 第七边

1417 第八边

C1 第一电容

C2 第二电容

Cc 耦合电容

GAP1 第一间隙

GAP2 第二间隙

H1 第一高度

H2 第二高度

Inductor 1 第一电感

Inductor 2 第二电感

L1 第一总长度

L2 第二总长度

Rloss 损耗电阻

Rr 辐射电阻

W1 第一宽度

W2 第二宽度

Claims (12)

1.一种宽带天线，配置于一印刷电路板上，包含：

一基板，具有一第一表面和相对于该第一表面的第二表面，其中该第一表面包括一第一天线区、和耦合于该第一天线区的一第一接地区，该第一天线区具有沿一第一方向的一第一边、沿一第二方向的一第二边、相对于该第一边的一第三边、以及相对于该第二边的一第四边，且该第二方向垂直于该第一方向；

一第一接地片，配置于该第一接地区上，并与该第一天线区的该第一、第二和第三边相邻；

一辐射主体，配置于该第一天线区上，并包括：

一馈入信号端，邻近于该第一天线区的该第二边；

一第一辐射体，从该馈入信号端沿该第一方向延伸到一转折点；以及

一第二辐射体，从该转折点沿该第二方向朝该第三边延伸；以及

一寄生单元，沿该第二方向配置，其中该寄生单元和该第二辐射体之间具有一第一间隙。

2.如权利要求1所述的宽带天线，其中该寄生单元配置于该第一表面和该第二表面其中之一上。

3.如权利要求2所述的宽带天线，其中当该寄生单元配置于该第一表面上时，该寄生单元系位于该第一天线区上，延伸至该第三边，并和该第一接地片相连接。

4.如权利要求2所述的宽带天线，其中当该寄生单元配置于该第二表面时，该第二表面更包括分别对应于该第一天线区和该第一接地区的一第二天线区和一第二接地区，其中该宽带天线更包含配置于该第二接地区上的一第二接地片，且该寄生单元系配置于该第二天线区上，并和该第二接地片相连接。

5.如权利要求1所述的宽带天线，其中该第一辐射体和该第一边之间具有一第二间隙。

6.如权利要求1所述的宽带天线，其中该辐射主体具有一第一总长度，该寄生单元具有一第二总长度，且该第一总长度大于该第二总长度。

7.一种宽带天线，配置于一基板上，包含：

一接地片，包含沿一第一方向的第一内边、连接该第一内边且沿一第二方向的一第二内边、和连接该第二内边且相对于该第一内边的一第三内边，其中该第二方向垂直于该第一方向，且该第一内边、该第二内边和该第三内边形成邻近于该基板之一外边的一开口；

一辐射主体，包括：

一馈入信号端，邻近于该第二内边；

一第一辐射体，从该馈入信号端沿该第一方向延伸到一转折点；以及

一第二辐射体，从该转折点沿该第二方向朝该第三内边延伸；以及

一寄生单元，从该第三内边沿该第二方向朝该第一内边延伸，其中该寄生单元和该第二辐射体之间具有一第一间隙。

8.如权利要求7所述的宽带天线，其中该辐射主体具有一第一总长度，该寄生单元具有一第二总长度，且该第一总长度大于该第二总长度。

9.一种宽带天线，配置于具有一第一表面和相对立于该第一表面的一第二表面的一基板上，包含：

一第一接地片，配置于该第一表面上，并包含沿一第一方向的第一内边、连接该第一内边且沿一第二方向的一第二内边、和连接该第二内边且相对立于该第一内边的一第三内边，其中该第二方向垂直于该第一方向，且该第一内边、该第二内边和该第三内边在该第一表面上形成邻近于该基板之一外边的一开口；

一辐射主体，包括：

一馈入信号端，邻近于该第二内边；

一第一辐射体，从该馈入信号端沿该第一方向延伸到一转折点；以及

一第二辐射体，从该转折点沿该第二方向朝该第三内边延伸；以及

一寄生单元，沿该第二方向延伸，其中该寄生单元和该第二辐射体之间具有一第一间隙。

10.如权利要求9所述的宽带天线，其中：

该寄生单元配置于该第一表面和该第二表面其中之一；

当该寄生单元配置于该第一表面时，该寄生单元延伸至该第三内边并和该第一接片相连接；以及

当该寄生单元配置于该第二表面时，该第二表面更配置有形状和位置对应于该第一接地片的一第二接地片，且该寄生单元和该第二接地片相连接。

11.如权利要求10所述的宽带天线，其中该第一辐射体和该第一内边之间具有一第二间隙。

12.如权利要求10所述的宽带天线，其中该辐射主体具有一第一总长度，该寄生单元具有一第二总长度，且该第一总长度大于该第二总长度。