CN1925221A - 单极天线 - Google Patents

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    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Abstract

一种单极天线(Monopole Antenna)。此单极天线至少包括基板、实质为L－型的第一导电体、第一接地面、实质为L－型的第二导电体、第二接地面和馈入(Feed)带，其中此单极天线具有均匀分布的多个贯穿孔，此些贯穿孔自第一导电体穿过基板至第二导电体。当此单极天线操作于约2.45－2.5GHz时，可提供良好的辐射场型和天线增益，以适用于IEEE802.11b/g标准。

Description

单极天线
技术领域
本发明有关于一种单极天线(Monopole Antenna)，特别是有关于一种具有电容加载的单极天线。
背景技术
随着通讯科技的精进，通讯技术在科技产品的应用上也日益增加，使得相关的通讯产品日趋多样化。尤其，近年来消费者对通讯产品的功能要求越来越高，所以许多具有不同设计和功能的通讯产品不断的被提出，具有无线通讯的计算机网络产品更是近来热门的趋势，再加上集成电路的技术日益成熟，使得产品的体积也逐渐倾向轻薄短小。
在通讯产品中天线的主要功能是用以传送与接收信号，而现今的无线产品所使用的天线必须具有体积小、性能佳和成本低等特点，方能得到市场的广泛接受与肯定。一般而言，使用者可从天线组件的操作频率、辐射场型(Radiation Pattern)、返回损失(Return Loss)及天线增益(Antenna Gain)等参数来获知天线的特性。在一般的无线装置，例如网络桥接器(AccessPoint)，通常使用形成在印刷电路板上的偶极天线，以进行数据传输。由于一般的偶极天线具有较长的尺寸，故占有印刷电路板上较大的空间，且此偶极天线的制作成本也相对比较高。单极天线是结构最简单的天线之一，因而相当适用于要求小尺寸的无线装置，例如：USB无网络卡中的天线的尺寸必须相当小，以适合于USB无网络卡之中。
缩小单极天线的实际尺寸会减少天线的操作幅射频宽。为了克服天线尺寸缩小所带来的问题，提出了几种现有单极天线，这些现有单极天线具有例如环绕单极幅射组件的螺旋状幅射组件或套管(Sleeve)等。然而，这些现有单极天线的制作相当难以达到公差的需求。再者，即使这些现有单极天线可缩小天线的实际长度，其仍有不可避免地增加其直径的反效果，事实上却增加了天线的整体尺寸。
此外，相当不容易制作同时具有低成本、小尺寸、高天线增益、宽频宽和优良辐射场型的现有单极天线，故现有单极天线的应用受到相当大的限制。
因此，需要发展一种单极天线，以充分满足低成本、小尺寸、高天线增益、宽频宽和优良辐射场型的天线需求，来克服现有的单极天线的缺点。
发明内容
本发明的一方面为提供一种单极天线，以符合低成本、小尺寸、高天线增益、宽频宽和优良辐射场型的需求。
本发明的另一方面为提供一种单极天线，借以产生优良的电容与电感效应。
因此，本发明提出一种单极天线。根据本发明的较佳实施例，此单极天线至少包括基板、实质为L-型的第一导电体、第一接地面、实质为L-型的第二导电体、第二接地面和馈入(Feed)带。基板具有第一平面及与第一平面相对的第二平面。实质为L-型的第一导电体形成在第一平面上，其中第一导电体是由第一主辐射带和连接至第一主辐射带的第一延伸辐射带所组成，第一主辐射带和第一延伸辐射带间形成有第一圆角。第一接地面形成在第一平面上，其中第一主辐射带与第一接地面大体上是相互平行且相距有一预设距离。实质为L-型的第二导电体是形成在第二平面上，其中第二导电体是由第二主辐射带和连接至第二主辐射带的第二延伸辐射带所组成，第二主辐射带和第二延伸辐射带间形成有第二圆角。第二接地面形成在第二平面上，其中第二主辐射带与第二接地面大体上是相互平行且相距有前述的预设距离。馈入带电性连接至第一延伸辐射带的开放端。本发明的单极天线还具有穿过基板的多个贯穿孔，此些贯穿孔均匀分布在第一导电体和第二导电体上。
因此，应用本发明，可符合低成本、小尺寸、高天线增益、宽频宽和优良辐射场型的需求，并产生优良的电容与电感效应。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的详细说明如下：
图1A为绘示根据本发明的第一较佳实施例的单极天线的俯视示意图。
图1B为绘示根据本发明的第一较佳实施例的单极天线的仰视示意图。
图2A为绘示根据本发明的第二较佳实施例的单极天线的俯视示意图。
图2B为绘示根据本发明的第二较佳实施例的单极天线的仰视示意图。
图3为绘示根据本发明的第二较佳实施例的单极天线的关于驻波比对频率的仿真曲线图。
图4A为绘示本发明的第二较佳实施例的单极天线操作于2.4Hz时的E-Plane辐射场型的数据图。
图4B为绘示本发明的第二较佳实施例的单极天线操作于2.45Hz时的E-Plane辐射场型的数据图。
图4C为绘示本发明的第二较佳实施例的单极天线操作于2.5Hz时的E-Plane辐射场型的数据图。
附图标记说明：
10         基板            100    第一平面
110        第一接地面      120    第一主辐射带
122        开放端          130    第一延伸辐射带
132        开放端          140    第一圆角
150        馈入带
200        第二平面
210        第二接地面      220    第二主辐射带
222        开放端          230    第二延伸辐射带
232        开放端          240    第二圆角
300        贯穿孔
A、B、C    操作点
D1         预设距离
L          长度
W          宽度
具体实施方式
请参照图1A和图1B，其分别绘示根据本发明的第一较佳实施例的单极天线的俯视和仰视示意图。本发明的单极天线基本上是由两个实质为L-型的导电体(即第一导电体和第二导电体；未标示)所组成，第一导电体和第二导电体分别形成在基板10的二相对表面(第一平面100和第二平面200)，其中基板10可由例如双马来醯亚胺-三氮六环(Bismaleimide-Triazine；BT)树脂或FR4玻纤强化环氧树脂所制成，实质为L-型的第一导电体和第二导电体互为镜射。
第一导电体形成在第一平面100上，且由第一主辐射带120和第一延伸辐射带130所组成，第一延伸辐射带130是以第一圆角140大约垂直地连接至第一主辐射带120。第一接地面110形成在第一平面100上，其中第一主辐射带120大体上是平行于第一接地面110，并与第一接地面110相距有预设距离D1。实质为L-型的第二导电体形成在第二平面200上，其中第二导电体由第二主辐射带220和第二延伸辐射带230所组成，第二延伸辐射带230是以第二圆角240大约垂直地连接至第二主辐射带220。第二接地面210形成在第二平面200上，其中第二主辐射带200大体上是平行于第二接地面210，并与第二接地面210相距有预设距离D1。第一主辐射带120和第二主辐射带220能各自产生电感效应，而第一主辐射带120与第一接地面110间，及第二主辐射带220与第二接地面210间均能产生电容效应，故本发明的单极天线为电容加载的单极天线。
馈入带150(如50欧姆同轴电缆)电性连接至第一延伸辐射带130的开放端132。基于阻抗匹配的考虑，第一延伸辐射带130的开放端132的形状为V型，第二延伸辐射带230的开放端(未标示)的形状也可为V型。又，第一主辐射带120的开放端122和第二主辐射带220的开放端222可为圆弧化。
请参照图2A和图2B，其分别绘示根据本发明的第二较佳实施例的单极天线的俯视和仰视示意图。为了增加天线增益，本第二较佳实施例形成第一导电体穿过基板10至第二导电体的多个贯穿孔300，此些贯穿孔300均匀分布在辐射带上。
本发明的单极天线的设计是基于1/4波长(λ)天线的设计原则。为了要操作在2.45-2.5GHz的频率，实施单极天线的区域的长度L为约860mil，宽度W为约280mil，即860mil×280mil；实质为L-型的第一(第二)导电体的总长度为约782mil，其中第一(第二)延伸辐射带130(230)视基板10的大小而定，可为例如第一(第二)主辐射带120(220)的长度的约1/4-1/2；实质为L-型的第一(第二)导电体的宽度为约80mil；预设距离D1用以调整电容效应，可为例如约155mil。至于第一接地面和第二接地面，其可属于基板10中的同一导电板。因此，本发明的单极天线的尺寸相当小，可满足短小轻薄的需求。
值得注意的是，本发明可适当地调整和设置预设距离D1与贯穿孔300，来增加单极天线的的频宽，以适用于IEEE802.11b/g标准。以上所述的第一较佳实施例和第二较佳实施例的各构件的位置、尺寸和材质仅为举例说明，故本发明并不在此做限制。
由测试结果可证实本发明的单极天线具有相当优良的天线特性，且可涵盖操作于频率约2.4-2.5GHz时IEEE802.11b/g或蓝牙(Bluetooth)标准所要求的频宽。
请参照图3，其绘示根据本发明的第二较佳实施例的单极天线的关于驻波比(VSWR)对频率的仿真曲线图。如图3所示，当天线操作于频率为约2.4GHz(操作点A)时，驻波比约为1∶1.6；当天线操作于频率约2.45GHz(操作点B)时，驻波比约为1∶1.71；当天线操作于频率约2.5GHz(操作点C)时，驻波比约为1∶1.28。由于当天线操作于频率为2.4GHz、2.45GHz和2.5GHz时的驻波比均相当低，故本发明的单极天线操作于2.45GHz的中心频率时的频宽可超过100MHz。
请参照图4A至图4C，其分别绘示本发明的第二较佳实施例的单极天线操作于2.4Hz、2.45GHz和2.5GHz时的E-Plane辐射场型的数据图。从图4A至图4C可得知，本第二较佳实施例的单极天线操作于2.4Hz、2.45GHz和2.5GHz时，呈现相当优良的辐射场型，足以满足使用者的需求。
由上述本发明较佳实施例可知，本发明的单极天线具有低成本、小尺寸、高天线增益、宽频宽和优良辐射场型的优点。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应当以的权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种单极天线，至少包括：
一基板，具有一第一平面及与该第一平面相对的一第二平面；
一实质为L-型的第一导电体，形成在第一平面上，其中所述第一导电体是由一第一主辐射带和连接至所述第一主辐射带的一第一延伸辐射带所组成；
一第一接地面，形成在第一平面上，其中所述第一主辐射带与所述第一接地面大体上是相互平行且相距有一预设距离；
一实质为L-型的第二导电体，形成在第二平面上，其中所述第二导电体是由一第二主辐射带和连接至所述第二主辐射带的一第二延伸辐射带所组成；以及
一第二接地面，形成在第二平面上，其中所述第二主辐射带与所述第二接地面大体上是相互平行且相距有所述预设距离。
2.如权利要求1所述的单极天线，其特征在于，所述的第一导电体与所述第二导电体互为镜射。
3.如权利要求1所述的单极天线，具有：
多个贯穿孔，自所述第一导电体穿过所述基板至所述第二导电体，其中这些贯穿孔均匀地分布在所述第一导电体和所述第二导电体上。
4.如权利要求1所述的单极天线，其特征在于，所述的第一主辐射带和所述第一延伸辐射带间形成有一第一圆角，所述第二主辐射带和所述第二延伸辐射带间形成有一第二圆角。
5.如权利要求1所述的单极天线，还至少包括：
一馈入带，电性连接至所述第一延伸辐射带的开放端。
6.如权利要求1所述的单极天线，其特征在于，所述的第一延伸辐射带的开放端的形状为一V型。
7.如权利要求1所述的单极天线，其特征在于，所述的第一主辐射带的开放端圆弧化。
8.如权利要求1所述的单极天线，其特征在于，所述的第一延伸辐射带的长度实质为所述第一主辐射带长度的1/4至1/2。
9.如权利要求1所述的单极天线，其特征在于，所述的第二延伸辐射带的长度实质为所述第二主辐射带长度的1/4至1/2。
10.如权利要求1所述的单极天线，其特征在于，所述的第一接地面和所述第二接地面属于所述基板中的同一导电板。
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