非對稱偶極天線的製作方法
2023-06-10 07:23:36 1
專利名稱：非對稱偶極天線的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種天線結構，特別是有關於一種得以應用於不同無線信號傳輸類型的非對稱偶極天線。
背景技術：
現今的天線結構，全向性天線對於各種無線通信裝置皆具有極大的用處。這是因為其輻射模式允許在一移動單元中發揮良好的傳遞與接收效果。為提升全向性天線的增益，為提升天線的阻抗匹配，在配置上多半會使用較寬的饋入接線或是以迴圈式迴路來設計福射部及接地部。然而，過寬的饋入接線會導致其傳遞的信號影響了輻射部的信號，造成饋入接線與輻射部之間的耦合效應。影響天線元件的阻抗匹配，頻帶的寬度受到限制。若增加饋入接線與輻射部之間的間距，又易造成全向性天線的指向性過高。另一方面，迴圈式迴路雖能取得高阻抗特性，但工藝的難度會相對提升，反而降低天線製作成品率。但實際上，不論何種天線，其只要設置於地形障礙區域(例，牆角，天花板等)時，必有特定方向的增益值明顯不足，以致於在信號收發上，出現通訊品質不良的情形。因此，如何簡化天線製作複雜度，同時維持或更進一步提升天線的增益，為廠商應思考的問題。
發明內容
針對上述問題，本發明提供一種具簡易結構並維持高增益的天線結構。本發明所提供的天線結構為 一種非對稱偶極天線，其包括一基板、一輻射模塊、一接地模塊與一饋線單元。輻射模塊由一第一金屬導體配置於基板所形成，具有一輻射基部，一第一輻射支臂與一第二輻射支臂以正交方式，自輻射基部兩端以朝向一第一方向延伸。第二輻射支臂朝向第一輻射支臂方向彎曲延伸，以與輻射基部形成開口朝向第一輻射支臂的弧形狀。輻射基部包括一饋入點。接地模塊間隔地對應於輻射模塊，且由一第二金屬導體配置於基板所形成，具有一接地基部。一第一接地支臂與一第二接地支臂正交於接地基部，並自其兩端朝向一第二方向延伸。第二接地支臂為朝向第一接地支臂彎曲延伸的勾形狀。一接地點對應於饋入點而配置於接地基部。饋線單元用以電性饋接饋入點與接地點。本發明另提供一種非對稱偶極天線，其包括一基板、一輻射模塊、一接地模塊與一饋線單兀。福射模塊由一第一金屬導體配置於基板所形成，具有一福射基部。一第一福射支臂與一第二福射支臂以正交方式，自福射基部兩端以朝向一第一方向延伸。第二福射支臂朝向第一輻射支臂方向延伸，以與輻射基部形成開口朝向第一輻射支臂的弧形狀。輻射基部包括一饋入點。接地模塊間隔地對應輻射模塊，且由一第二金屬導體配置於基板所形成，具有一接地基部。一第一接地支臂與一第二接地支臂正交於接地基部，以自接地基部兩端朝向一第二方向延伸。第二接地支臂朝向第一接地支臂延伸的勾形狀。一接地點對應於饋入點而配置於接地基部。其中，接地基部延伸至第一接地支臂的部位形成有具有一內縮缺口的一轉折部。饋線單元用以電性饋接饋入點與接地點。
為解決上述天線結構問題，本發明又提供一種非對稱偶極天線，其包括一基板、一輻射模塊、一接地模塊、一饋線單元與一反射層。基板具有相對應的一第一表面與一第二表面。輻射模塊由一第一金屬導體配置於第一表面所形成，具有一福射基部。一第一福射支臂與一第二福射支臂以正交方式，自福射基部兩端以朝向一第一方向延伸，第二福射支臂為由寬入窄且朝向第一福射支臂方向延伸，以與輻射基部形成開口朝向第一輻射支臂的弧形狀。輻射基部包括一饋入點。接地模塊間隔地對應福射模塊，且由一第二金屬導體配置於第一表面所形成，具有一接地基部。一第一接地支臂與一第二接地支臂正交於接地基部，以從接地基部兩端以朝向一第二方向延伸。第二接地支臂朝向第一接地支臂彎曲延伸的勾形狀。一接地點對應於饋入點而配置於接地基部。饋線單元是固定於基板，並用以電性饋接饋入點與接地點。反射層配置於基板的第二表面。本發明的特點在於本發明提供的天線結構不同於現有技術的結構，即使被應用設置於地形障礙區域(例，牆角，天花板等)時，亦可以通過其結構以產生足夠的增益效果，且經測試其場形不易受影響，盲點(凹凸點)較淺，輻射場形較圓，故信號收發上，不易出現通訊品質不良的情形。其次，本發明提供的天線結構，其結構比迴圈式線路簡化許多，故能有效降低天線製作複雜度。其三，本發明所提供的天線結構，其可以滿足現今雙頻雙極化天線於設計上的需求，在滿足增益的需求時，亦同時滿足多頻傳輸能力的需求，故大幅增進其適用性。
圖1為本發明非對稱偶極天線實施例的第一種架構示意圖2為本發明非對稱偶極天線實施例的第二種架構示意圖3為本發明非對稱偶極天線實施例的第三種架構示意圖4A為本發明非對稱偶極天線的輻射場形對應垂直信號增益示意圖的一實施例；
圖4B為本發明非對稱偶極天線的輻射場形對應水平信號增益示意圖的一實施例；
圖4C為本發明非對稱偶極天線的輻射場形對應垂直信號增益示意圖的另一實施例；
以及
圖4D為本發明非對稱偶極天線的輻射場形對應水平信號增益示意圖的另一實施例。主要元件符號說明
I基板2輻射模塊20輻射基部201輻射基部的第一:202輻射基部的第二端21第一輻射支臂22第二輻射支臂221第一區段222第二區段23饋入點3接地模塊30接地基部301接地基部的第一端302接地基 部的第二:31第一接地支臂32第二接地支臂321連接區段322勾區段33接地點34轉折部35 內縮缺口
41饋線單元的第一端5 反射層
4饋線單元
42饋線單元的第二端
G間隙。
具體實施例方式茲配合圖式將本發明較佳實施例詳細說明如下。首先請參照圖1繪示的本發明非對稱偶極天線實施例的第一種架構示意圖。此非對稱偶極天線包括一基板1、一輻射模塊2、一接地模塊3與一饋線單元4。以下，配合圖1繪示的參照方向進行說明。此福射模塊2由一第一金屬導體配置於基板I上所形成，接地模塊3由一第二金屬導體配置於基板I上所形成，形成方式如電路板蝕刻、金屬液氣相沉積、金屬濺渡、金屬塗層等相關方式皆適用，並不受限。輻射模塊2具有一輻射基部20，在此以長條形狀為例，並設置有一饋入點23於其中。一第一福射支臂21自福射基部20的第一端201,以朝向一第一方向延伸。第二福射支臂22自福射基部20的第二端202,亦朝向第一方向延伸。在此第一方向以+Y方向為例。 如圖1，第一輻射支臂21正交於輻射基部20。第二輻射支臂22自輻射基部20的第二端202延伸而出後，向第一輻射支臂21方向彎曲延伸，並與輻射基部20形成開口朝向第一輻射支臂21的弧形狀。接地模塊3間隔的對應輻射模塊2而被配置於基板I上，接地模塊3的配置位置與輻射模塊2的配置位置相互對應。接地模塊3包括一接地基部30，於此以長條形狀為例，並設置有一接地點33於其中，接地點33的配置位置對應饋入點23的配置位置。接地基部30與輻射基部20之間會具有一間隙G，間隙G大小乃對應天線的阻抗匹配與增益而有所調整。一第一接地支臂31自接地基部30的第一端301，以朝向一第二方向延伸。第二接地支臂32自接地基部30的第二端302，亦朝向第二方向延伸。第二方向與第一方向正好相反，於此例，即是指-Y方向。如圖1，第一接地支臂31正交於接地基部30。第二接地支臂32自接地基部30延伸而出後，朝向第一接地支臂31方向略為彎曲延伸，以形成一勾形狀。第二接地支臂32的內邊呈現弧形內縮。在元件配置位置上，第一接地支臂31的配置位置對應第二輻射支臂22，第二接地支臂32的配置位置會對應第一輻射支臂21，使得輻射模塊2與接地模塊3形成一非對稱式配置。饋線單元4則是用以電性饋接上述的饋入點23與接地點33，於此以一直杆狀的饋線支臂進行說明。此例的饋線支臂為Y軸方向配置，饋線支臂內有饋線(圖未示)，其自饋線支臂的第一端41而饋接至饋入點23與接地點33，並通過饋線支臂的第二端42延伸而出，以供電性連接相關的電路、電子元件或是裝置。為配合阻抗、增益等相關的調整作業，可對天線結構進行相應變化設計。例如
(I)對饋入點23的位置作限制設計，使得饋入點23至第一輻射支臂21末端的長度，與饋入點23至第二輻射支臂22末端的長度相等。(2)對接地點33的位置作限制設計，使得接地點33至第一接地支臂31末端的長度，為接地點33至第二輻射支臂22末端的長度的兩倍。(3)對第二輻射支臂22的形狀作限制設計。當第二輻射支臂22自輻射基部20延伸而出後，除弧形狀外，亦呈現由寬入窄的形狀。在此，將第二輻射支臂22劃分為兩段，為相互垂直的一第一區段221與一第二區段222。第二區段222連接於第一區段221與輻射基部20之間，並與輻射基部20相互垂直。如圖1，第一區段221為X方向配置的等寬長條形狀，第二區段222為Y方向配置，並為由寬入窄的弧線形狀。整體上，第二區段222的寬度為第一區段221的二至三倍。(4)對第二接地支臂32的形狀作限制設計。在此，將第二接地支臂32劃分為一連接區段321與一勾區段322的兩區段。連接區段321連接於勾區段322與接地基部30之間。如圖1，連接區段321為Y方向配置，並與接地基部30相互垂直。而勾區段322在朝向彎曲延伸時，亦略為呈現由寬入窄的設計模式。整體上，連接區段321的寬度約為勾區段322寬度的兩倍。(5)對第一輻射支臂21的形狀作限制設計。如圖1，由輻射基部20延伸而出的第一輻射支臂21，於形狀上，呈現由窄至寬的長條形狀。對應天線的用途，第一輻射支臂21兩端可呈現長方形狀，寬度的變化(坡度)則設計於第一輻射支臂21的中間區段。其中，第一輻射支臂21的最大寬度為第一輻射支臂21的一最小寬度的兩倍。(6)對第一接地支臂31的形狀作限制設計。如圖1，由接地基部30延伸而出的第一接地支臂31，於形狀呈現由窄至寬的長條形狀。對應天線的用途，第一接地支臂31兩端可呈現長方形狀，寬度的變化(坡度)則設計於第一接地支臂31的中間區段。其中，第一接地支臂31的最大寬度為第一接地支臂31的一最小寬度的兩倍。此外，第一接地支臂31與第一輻射支臂21，亦能設計形成形狀相同，或形狀大小為等比例的形態。或更進一步，為能完善天線的阻抗匹配，可對第一輻射支臂21與第一接地支臂31進行長度調整。請參閱圖2繪示的本發明非對稱偶極天線實施例的第二種架構示意圖。與第一種架構不同處在於，接地基部30`延伸至第一接地支臂31的部位形成有一轉折部34，此轉折部34內邊形成有一內縮缺口 35，以通過此內縮缺口 35完善天線的阻抗匹配，並提升天線增益。此內縮缺口 35可對應天線的阻抗匹配，以作不同的形狀設計。請參閱圖3繪示的本發明非對稱偶極天線實施例的第三種架構示意圖。與前述架構不同處在於，基板I具有兩相對應的第一表面101與第二表面102。輻射模塊2、接地模塊3與饋線單元4配置於基板I的第一表面101，一反射層5則是配置於基板I的第二表面102。如圖3，反射層5整體性的布滿於第二表面102。亦或，反射層5局部配置於第二表面102。再或者，反射層5可網狀配置於第二表面102。可知，反射層5配置方式是對應設計人員的需求而定，並未有所限制。此外，反射層5形成方式如電路板蝕刻、金屬液氣相沉積、金屬濺渡、金屬塗層、包覆薄層金屬片(錫鉬或鋁鉬)等相關方式皆適用，並不受限。請依序參閱圖4A至圖4D為本發明非對稱偶極天線的增益示意圖。圖4A為本發明非對稱偶極天線的輻射場形對應垂直信號增益示意圖的一實施例，於此，以WIF1-2. 4GHz至2. 5GHz的頻率為測試環境，並取得非對稱偶極天線對垂直信號增益的測試數據。如圖4A，由左至右分別為水平場形、垂直場形與綜合場形(水平+垂直)。圖4B為本發明非對稱偶極天線的輻射場形對應水平信號增益示意圖的一實施例。於此，同以WIF1-2. 4GHz至2. 5GHz的頻率為測試環境，並取得非對稱偶極天線對水平信號增益的測試數據。如圖4B，由左至右分別為水平場形、垂直場形與綜合場形(水平+垂直)。從圖4A與圖4B中可知，於WIF1-2. 4GHz至2. 5GHz的頻率中，水平輻射場形於角度90度與270度的凹凸點情形較為嚴重，但垂直輻射場形整體來說較為圓，兩者輻射場形相結合後，所形成的輻射場形亦呈現大致圓形，可知此天線結構具有相當程度的增益值與穩定性。圖4C為本發明非對稱偶極天線的輻射場形對應垂直信號增益示意圖的另一實施例，於此，以WIF1-4.9GHz至6.0GHz的頻率為測試環境，並取得非對稱偶極天線對垂直信號增益的測試數據。如圖4C，由左至右分別為水平場形、垂直場形與綜合場形(水平+垂直)。從圖4C中可知，於WIF1-4. 9GHz至6. OGHz的頻率中，水平輻射場形為相當嚴重的凹凸變形，但垂直輻射場形整體來說較為圓，兩者輻射場形相結合後，所形成的輻射場形亦呈現大致圓形，可知此天線結構具有相當程度的增益值與穩定性。圖4D為本發明非對稱偶極天線的輻射場形對應水平信號增益示意圖的另一實施例。於此，同以WIF1-4. 9GHz至6. OGHz的頻率為測試環境，並取得非對稱偶極天線對水平信號增益的測試數據。如圖4D，由左至右分別為水平場形、垂直場形與綜合場形(水平+垂直)。從圖4D中可知，於WIF1-4. 9GHz至6. OGHz的頻率中，水平輻射場形與垂直輻射場形於角度90度與270度的增益略有下降，但兩者輻射場形相結合後，所形成的輻射場形略呈橢圓形，故就信號收發與天線增益面而言，此天線結構乃具有相當程度的增益值與穩定性。綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段的實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施的範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利保護範圍所涵蓋。
權利要求
1.一種非對稱偶極天線，其特徵在於，其包括 一基板； 一福射模塊，由一第一金屬導體配置於該基板所形成，其具有一福射基部，一第一福射支臂與一第二福射支臂以正交方式，自該福射基部兩端以朝向一第一方向延伸，該第二福射支臂朝向該第一輻射支臂方向彎曲延伸，以與該輻射基部形成開口朝向該第一輻射支臂的弧形狀，該輻射基部包括一饋入點； 一接地模塊，間隔地對應該輻射模塊且由一第二金屬導體配置於該基板所形成，其具有一接地基部，一第一接地支臂與一第二接地支臂正交於該接地基部，以從該接地基部兩端朝向一第二方向延伸，該第二接地支臂為朝向該第一接地支臂彎曲延伸的勾形狀，一接地點對應於該饋入點而配置於該接地基部；以及 一饋線單元，用以電性饋接該饋入點與該接地點。
2.如權利要求1所述非對稱偶極天線，其特徵在於，該饋入點至該第一輻射支臂末端的長度，等同於該饋入點至該第二輻射支臂末端的長度，且該接地點至該第一接地支臂末端的長度，為該接地點至該第二接地支臂末端的長度的兩倍。
3.如權利要求1所述非對稱偶極天線，其特徵在於，該第二輻射支臂具有相互垂直的一第一區段與一第二區段，該第二區段連接於該第一區段與該輻射基部之間，並與該輻射基部相互垂直，該第二區段的寬度為該第一區段的二至三倍，且該第二接地支臂包括一連接區段與一勾區段，該連接區段連接於該勾區段與該接地基部之間，並與該接地基部相互垂直，該連接區段的寬度為該勾區段的寬度的兩倍。
4.如權利要求1所述非對稱偶極天線，其特徵在於，該第一輻射支臂自與該輻射基部正交處由窄至寬延展，其中該第一福射支臂的一最大寬度為該第一福射支臂的一最小寬度的兩倍，且該第一接地支臂自與該接地基部正交處由窄至寬延展，其中該第一接地支臂的一最大寬度為該第一接地支臂的一最小寬度的兩倍。
5.一種非對稱偶極天線，其特徵在於，其包括 一基板； 一福射模塊，由一第一金屬導體配置於該基板所形成，其具有一福射基部，一第一福射支臂與一第二福射支臂以正交方式，自該福射基部兩端以朝向一第一方向延伸，該第二福射支臂由寬入窄且朝向該第一輻射支臂方向延伸，以與該輻射基部形成開口朝向該第一輻射支臂的弧形狀，該輻射基部包括一饋入點； 一接地模塊，間隔地對應該輻射模塊且由一第二金屬導體配置於該基板所形成，其具有一接地基部，一第一接地支臂與一第二接地支臂正交於該接地基部，以從該接地基部兩端朝向一第二方向延伸，該第二接地支臂為朝向該第一接地支臂彎曲延伸的勾形狀，一接地點對應於該饋入點而配置於該接地基部，其中，該接地基部延伸至該第一接地支臂的部位形成一具有一內縮缺口的轉折部；以及 一饋線單元，用以電性饋接該饋入點與該接地點。
6.如權利要求5所述非對稱偶極天線，其特徵在於，該饋入點至該第一輻射支臂末端的長度，等同於該饋入點至該第二輻射支臂末端的長度，該接地點至該第一接地支臂末端的長度，為該接地點至該第二接地支臂末端的長度的兩倍。
7.如權利要求5所述非對稱偶極天線，其特徵在於，該第二輻射支臂具有相互垂直的一第一區段與一第二區段，該第二區段連接於該第一區段與該輻射基部之間，並與該輻射基部相互垂直，該第二區段的寬度為該第一區段的二至三倍，該第二接地支臂包括一連接區段與一勾區段，該連接區段連接於該勾區段與該接地基部之間，並與該接地基部相互垂直，該連接區段的寬度為該勾區段的寬度的兩倍。
8.一種非對稱偶極天線，其特徵在於，其包括 一基板，其具有相對應的一第一表面與一第二表面； 一輻射模塊，由一第一金屬導體配置於該第一表面所形成，其具有包括一輻射基部，一第一福射支臂與一第二福射支臂以正交方式，自該福射基部兩端以朝向一第一方向延伸，該第二輻射支臂為由寬入窄且朝向該第一輻射支臂方向延伸，協同該輻射基部以形成開口朝向該第一輻射支臂的弧形狀，該輻射基部包括一饋入點； 一接地模塊，間隔地對應該福射模塊且由一第二金屬導體配置於該第一表面所形成，其具有一接地基部，一第一接地支臂與一第二接地支臂正交於該接地基部，以從該接地基部兩端朝向一第二方向延伸而出，該第二接地支臂為朝向該第一接地支臂彎曲延伸的勾形狀，一接地點對應於該饋入點而配置於該接地基部； 一饋線單元，用以電性饋接該饋入點與該接地點；以及 一反射層，配置於該第二表面。
9.如權利要求8所述非對稱偶極天線，其特徵在於，該饋入點至該第一輻射支臂末端的長度，等同於該饋入點至該第二輻射支臂末端的長度，該接地點至該第一接地支臂末端的長度，為該接地點至該第二接地支臂末端的長度的兩倍。
10.如權利要求8所述非對稱偶極天線，其特徵在於，該第二輻射支臂具有相互垂直的一第一區段與一第二區段，該第二區段連接於該第一區段與該輻射基部之間，並與該輻射基部相互垂直，該第二區段的寬度為該第一區段的二至三倍，該第二接地支臂包括一連接區段與一勾區段，該連接區段連接於該勾區段與該接地基部之間，並與該接地基部相互垂直，該連接區段的寬度為該勾區段的寬度的兩倍。
全文摘要
本發明公開了一種非對稱偶極天線，此天線的基板配置有金屬導體形成的、間隔配置的輻射模塊與接地模塊。輻射模塊與接地模塊分別具有一輻射基部與一接地基部，兩基部的兩端反向以各自延伸出兩輻射支臂與兩接地支臂。其中第一輻射支臂與第二輻射支臂正交於輻射基部，第二輻射支臂朝向第一輻射支臂彎曲延伸，以形成開口朝向第一輻射支臂的弧形。第一接地支臂與第二接地支臂正交於接地基部，第二接地支臂形成朝向第一接地支臂延伸彎曲的勾狀，一饋線單元用以饋接兩基部的饋入點與接地點。本發明可以產生足夠的增益效果，且經測試其場形不易受影響，盲點較淺，輻射場形較圓，故信號收發上不易出現通訊品質不良的情形。且其結構簡單，製作複雜度低等。
文檔編號H01Q19/10GK103036008SQ20111029815
公開日2013年4月10日 申請日期2011年10月8日 優先權日2011年10月8日
發明者李長榮 申請人:智邦科技股份有限公司