TW200417077A - Multiband antenna - Google Patents

Description

200417077 玖、發明說明： 一、發明所屬之技術領域 本發明係關於一種多頻帶天線，包括一載體，其具有至 少2個電流連接成並聯之輻射體，以及一接地面者。 先前技術 各種不同電氣或電子設備間之通信，可依各種不同之標 準達成之，例如藍芽、WLAN等。以該種通信而言，具有 複數之開放頻帶，其間之兩種ISM(Indust rial Science and Medical，工業科學與醫療）頻帶分別爲2.4〜2.5GHz及5.15 〜5.8 2 5 GHz 〇 用以作爲上述規範之天線，必須爲全方位之無方向性者 ’故無論設備放置於何處，其天線功能均須不受任何影響 。又，設備擺置後，其周遭附近經常會有干擾源，惟天線 亦須不受影響。 美國第6 337 670 B1專利案揭示有一種全方位之寬式天 線’該種天線具有一大型的二次（q u a d r a t i c )接地面，係設 在一載體上，其4個角隅各具有一螺旋形輻射體，常時係 和接地面成縱長方向。該4個螺旋形輻射體係藉以對角佈 設之導體而互相電流之並聯，該等導體則在具有輻射體之 載體中心點處匯集在一起。該等導體之長度（約4分之1波 長）係用以匹配天線之阻抗。 惟依美國該專利案之天線，因體積甚大，故其應用有限 。再者，其僅爲一種單頻帶天線，故無法適用2.5GHz及 5. 15 〜5.825GHz 之雙頻。 -6- 200417077 乓發明內容 ， 本發明之目的在於提供一種具有絕佳全方位特性、極高 效率、且體積極小之多頻帶天線。本發明之另一目的’係 提供一種可經濟性且合理性製成之多頻帶天線者。 發明之揭示 爲達成上述目的之本發明多頻帶天線，其特徵係，複數 個輻射體均成平面式，並位在共同之一第1平面中，而接 地面亦爲平面式，且位在一第2平面中，該第2平面實質 上係平行於該第1平面。 φ 爲了可對標準系統阻抗5 0 Ω達成天線之阻抗匹配，依本 發明之一重要特性，係該等輻射體分別具有一部分，其對 接地面之一緣部作成爲具有一個彎角者。 吗實施方式 本發明以下係舉雙頻帶天線爲例說明，惟亦可設計成雙 頻以上多頻共振式之天線。 第1圖爲依本發明天線之第1實施例。天線具有一由電 氣絕緣性及非磁性材料所製之載體1，此載體爲板形，且 φ 爲平面形，但其形狀亦可配合設備殻體之外形作成。可行 地，該天線可直接設在設備之殻體之上。 天線具有2個第1輻射體2與2個第2輻射體3，以及 一個接地面4，以上均固設在載體1上。該第1與第2輻 射體2與3，及該接地面4分別均具電氣導通性，且係以 被覆或箔片之金屬層設在載體1之上，例如可爲一種電路 卡或一種撓性膜。該狀況中，輻射體2、3可設在載體之一 側上，同時，接地面4可設在對向側上，但在本實施例中 200417077 ，該等輻射體與該接地面則係設在載體之相同一側上。 第1與第2輻射體2、3，分別具有一共同之供給元件5 ，一同軸電纜7中之中心導體6則可用例如焊接之方式與 該供給元件5作電流之連接。同軸電纜7具有一外部之接 地導體8，係可用例如焊接之方式與接地面上之供給元件9 作電流連接。又，同軸電纜7尙具有一連接點1 〇，可令天 線連接於需使用天線之電氣或電子設備上。 接地面4具有一實質上直線之緣部1 1，係面朝輻射體2 、3，對第1輻射體2之縱長方向而言，其係成橫向。但是 ，對緣部1 1之該縱長方向最好係成直角。該第1輻射體2 係設布縱長方向上，且最好互爲平行，且在供給元件5處 ，藉一橫部1 2作結合。 在其之對向側’亦即’在相互面離之第1輻射體2的諸 緣部，橫部1 2係和第2輻射體3相結合。此等自接地面4 之緣部離開而伸出之部分與接地面4之緣部係成爲一個彎 角α。所示之代表性實施例中，第2輻射體之縱長方向， 對第1輻射體與緣部Π間之夾角而言，可爲二等分線 (bisector)。第2輻射體3之縱長方向與緣部1 1間之角度， 最好小於或等於6 0度，而以4 5度最佳。 本實施例中，輻射體2、3之寬度實質上爲相同。而第！ 輻射體2可稍長於第2輻射體3。 由第2圖可明顯得知，設於一結構體1 3上之載體1，包 含有一種彈性，最好爲撓性、絕緣性及非磁性之材料。由 圖示可淸楚獲知，彈性結構體丨3之厚度，係大於橫向平面 -8- 200417077 上該載體1之厚度。該彈性結構體係包括、或爲適當之發 _ 泡材料構成，且在其面離載體丨之一側上，設有一黏性層 ，故即使非爲平面，該天線與該彈性結構仍可固附於設備 之外殼上。 如第1、2圖所不之天線，係一種可設定爲2.4〜2.5與 5.1 5〜5.8 2 5 GHz之雙頻天線。具有該雙頻之天線，可用以 依任何一種藍芽及WLAN之標準作無線電通信。 由圖不可淸楚得知，第1與第2輻射體2、3均分別具有 自由端。第1與第2輻射體均具有1 / 4波共振及1 / 2波共 · 振。1 /4波共振爲較低頻帶，而1/2波共振則爲較高頻帶。 第1、第2輻射體2、3之長度略有不同，則天線將具有較 大之頻帶寬度。 代表性實施例中，第i輻射體2對於低頻之1 /4波共振 與高頻之1 / 2波共振特別具有功效。而第2輻射體3之長 度略短於第1輻射體，此對高於i / 2波之更高頻帶，尤具 功效。 於使用狀況中，全部的輻射體係作爲高阻抗，通常爲3 〇 〇 ^ 〜5 0 0 Ω之端邰供給的1 / 2波輻射體功能。阻抗之變化係依 輻射體之長度/寬度關係而定。依數個輻射體之平行連接， 此實施例爲4個，系統之整個阻抗可有效的低減，且約爲 5 0 Ω ’依現今之通信系統而言，5 〇 Ω爲電氣或電子設備之 標準系統阻抗値。 另一方面’一個端部供給之1 /4波共振器，具有3 5〜4 0 Ω 大小之較低阻抗，惟此亦依輻射器之長度/寬度而定。在複 -9- 200417077 數個端部供給之1 /4波共振器的並聯連接中，係一起具有 一偶數較低阻抗，但是，此係用於第2輻射器3可更接近 於接地面4，且對接地面之緣部丨1的α角度約成* 5度時 之補償。此狀況中，該相關之角度可用以調整W4波共振 之天線阻抗。 由第4圖可知，第1、2圖所示之天線具有一 2.4〜2.5GHz 頻率範圍之第1共振區及一 5.15〜5.825GHz頻率範圍之第 2共振區。由圖示可知，”回波損耗（r e t u r 1：1丨〇 s s )"係比較低 頻率中優異- l5dB，亦比較高頻帶中優異_2〇d：B。此等頻率 區域中，用於雙頻天線之典型數據，係未能優於_丨〇 d B者 ’是以’本發明之天線，確具顯著之改善效果。 如第1、2圖所示，根據本發明分別對第1與第2輻射體 2、3之配置結果，天線乃具有可接收入射輻射波之廣大捕 捉面。此一捕捉面之寬度約和接地面4之緣部1 1長度相同 大小。此一意涵爲，天線係作了空間之最大利用。 前述之揭示更可淸得知，根據本發明之天線，對於兩種 頻帶不須作任何傳統式之匹配，即可獲得最爲適當之5 〇 Ω 阻抗。 根據本發明，第1與第2輻射體2、3分別均不須爲直線 式’且金屬導體之寬度亦不須相等。爲了可令天線更爲小 巧’可將該等輻射體作成迂迴之形式，在輻射體之連接元 件5與主要元件之間，設以複數個頂部塑膠或延長線圈。 使用頂部塑膠時，在相同頻率上，輻射體之物理尺寸將較 短’此可改善頻寬並易於阻抗匹配。 -10- 200417077 第3圖所示者爲本發明天線之另一實施例平面圖。較諸 於第1實施例，主要不同處僅爲兩個輻射體係成平行之聯 接。該兩輻射體具有一供給元件1 4，係位在接地面4之橫 向緣部1 1附近。第3圖所示之輻射體具有傾斜部1 5，係 在供給元件1 4處相互連結，各該傾斜部1 5對接地面4之 橫向並接近之緣部1 1形成爲彎角α。此一彎曲角度係小於 第1實施例，其約爲2 0度左右。 該兩輻射體之傾斜部15乃因之而依梯隊形式（in echelon fashion)，由接地面4之供給元件1 4與緣部1 1離開作傾斜 式伸展’而其位於載體丨對向緣部之外端，係倂合或連接 於和接地面之緣部成橫向的側部1 6，之後，該兩側部j 6 互成平fT沿者載體1之對向側延伸。 兩側部1 6離開緣部π最末梢之端部係倂合或連接於橫 部1 7，該橫部1 7係位於離開接地面4之緣部1 1最遠之載 體1的端部處。該兩橫部1 7再由載體之對向側緣彎折互相 朝向中心延伸。橫部1 7最靠近之兩端係倂合或連接於中央 部1 8 ’該等中央部1 8實質上係平行於兩側部1 6，且係朝 向接地面4折回，但其末端離輻射體之傾斜部1 5仍保有少 許距離。 第3圖中，並未繪不上述同軸電纜7之配套措施，惟此 道行家均知，輻射體之供給元件1 4自係連接於同軸電纜之 心導體，同軸電纜之外部導體自係連接接地面4。 第3圖之該另一實施例，亦可提供上述之彈性結構體丨3。 第3圖該另一實施例之功能與第1實施例均相同，惟傾 斜部]5與接地面4之緣部1 1兩者間所成之角度（α )不同 -1】： 200417077 ，在使用上，可用於1 /4波共振之阻抗匹配。 如上述，依本發明之天線，亦可設計成適用於兩種以上 之頻帶。倘另外的一個或多個頻帶係在原先兩個頻帶之附 近時，可增加該天線之頻帶寬度即足資因應，亦即，分別 增加第1、2圖所示之第1與第2輻射體2、3兩者的長度 差異即可。而如第3圖所示之另一實施例天線’則係把左 、右兩個頻帶輻射器長度作成稍爲不同長度即可。而增加 頻寬之其他方法，則已如上述。 倘新增加之頻率離開原始頻率太遠’則須另作新的共振 # 。如果，例如在第1圖中，輻射體2、3中之一者賦予一個 較諸前述爲長之長度時，則該一者本身即單獨具有1 /2波 、1/4波兩種共振頻率。 在極端狀況中，第1圖所示之4個輻射體2、3，可予作 成各爲不同之長度，結果，該天線可具有共爲8種不同之 共振頻率。 S圖式簡單說明 本發明將佐以如下之附圖說明而更爲顯見，其中： β 第1圖爲依本發明第1實施例天線之平面圖。 第2圖爲第1圖之斜視圖。 第3圖爲依本發明第2實施例天線之平面圖。 第4圖爲量測用於第i、第2圖所示天線之”回波損耗 (r e t u r η 1 〇 s s ) M所得結果曲線圖。 主要部分之代表符號說明： 1 載體 -12- 200417077 2、3 輻射體（器） · 4 接地面 5 共同供給元件 6 中心導體 7 同軸電纜 8 接地導體 9、1 4供給元件 10 連接點 11 緣部 籲 12 橫部 13 結構體 15 傾斜部 16 側部 17 橫部 18 中央部 • -13-

Claims (1)

1. 200417077 拾、申請專利範圍： _ 1 . 一種多頻帶天線，包括一載體（1 )，具有至少二個電流成 並聯之輻射體（2、3)，及一接地面（4)，其特徵爲： 該等輻射體（2、3 )均爲平面，並位在一共同之第1平 面中，及 該接地面（4)亦爲平面，且位在一第2平面中，該第2 平面與該第1平面實質上成平行。 2 .如申請專利範圍第1項之多頻帶天線，其中 該第1與該第2平面實質上重合。 φ 3 .如申請專利範圍第1項之多頻帶天線，其中 該等輻射體（2、3)具有一供給點（5)，其係位在接地面 (4 )上之一緣部（1 1 )的附近處；且該等輻射體係自該緣部 伸出。 4 .如申請專利範圍第3項之多頻帶天線，其中 該等輻射體（2、3)在該緣部（1 1)之縱長方向中，一起占 有一空間，該空間之寬度實質上係對應於該緣部（Π )之 長度。 Φ 5 .如申請專利範圍第3項之多頻帶天線，其中 該等輻射體分別具有其對該緣部（1 1 )之彎角成α角之 部分（3、1 5 )。 6 .如申請專利範圍第5項之多頻帶天線，其中 該α角爲小於等於6 0度。 7 .如申請專利範圍第5項之多頻帶天線，其中 該α角爲小於等於4 5度。 -14- 200417077 8 .如申請專利範圍第5項之多頻帶天線，其中 5亥α角爲20度。 9 .如申請專利範圍第1項之多頻帶天線，其中 該等輻射體（2、3)具有一自由端。 1 〇 ·如申g靑專利範圍第1項之多頻帶天線，其中 該等輻射體具有2個第1縱長形輻射器（2)，相互約成 平彳了’且其等之縱長方向係與接地面（4)之一緣部（1 n成 丰頁向方向；及具有2個第2縱長形輻射器（3)，其等與該 等弟1縱長形輻射器（2)間，分別形成爲一個角度，而該 等第2縱長形輻射器係設在該等第1縱長形輻射器之各 側上。 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項之多頻帶天線，其中 &等第1輻射器（2)之長度係大於該等第2輻射器（3)。 12 ·如申請專利範圍第1 0項之多頻帶天線，其中 ^等第1輻射器（2 )與第2輻射器（3 )係一種設在載體（1 ) 上’實質上爲相等之金屬質寬闊層’該載體則爲非磁性 及爲絕緣材料。 1 3 .如申請專利範圍第1項之多頻帶天線，其中 該等輻射體之數量爲2個，該等輻射體具有傾斜部（i 5) ，係自接地面（4)離開而依梯次形式（echel〇n fashi〇n)作 伸展’而該傾斜部（1 5 )離開該接地面最遠之端部，係分 別倂合或連接於實質上相互平行之側部（16),該等側部 係橫向於最接近該等輻射體之接地面（4)的緣部（丨〗）。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之多頻帶天線，其中 -15- 200417077 面離接地面（4 )之該等側部（1 6 )的端部，係連接或倂合 於橫部（1 7 )，該等橫部係互相朝向，且亦與接地面（4 )之 緣部（1 1 )相平行；又，該等橫部（1 7)最接近之兩端部係連 接或倂合於中央部（1 8 )，該等中央部（1 8 )實質上係平行於 該等側部（1 6 )，並朝向接地面（4 )伸展。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項之多頻帶天線，其中該等輻射體 爲實質上相等，設於載體（1)上之寬廣金屬層，而該載體 則爲非磁性且爲絕緣之材料。 1 6 ·如申請專利範圍第1項之多頻帶天線，其中 該載體（1 )在一側上，具有一彈性材料之結構體，且該 彈性結構體之厚度係大於該載體（1)。 1 7 ·如申g靑專利範圍第1 6項之多頻帶天線，其中該纟早性結構 體爲一種撓性、絕緣及非磁性材質。 1 8 ·如申請專利範圍第i 6項之多頻帶天線，其中 該彈性結構體（1 3 )包括發泡之材料。

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