CN201156585Y - 短路型单极天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种短路型单极天线，由信号馈入部馈入信号至辐射组件，其中信号一方面由辐射组件无线发送，另一方面经由辐射组件传递至短路接脚，再由短路接脚传递至接地组件，利用短路接脚取代以支撑物来绝缘辐射组件与接地组件，来制作出一体成型的短路型单极天线，并达到宽带天线的效果，相比于公知的倒F型天线具有较大的垂直极化分量。

Description

短路型单极天线

技术领域

本实用新型涉及一种单极天线，特别是涉及一种具有短路接脚的单极天线。

背景技术

超宽带(Ultra-wide-band)是无线通信的新兴技术，其主要的应用是十公尺左右或是一百公尺以上的短距离高速数据通信，甚至一公里左右的远距离低速通信。目前无线通信两大主力为蓝牙(Bluetooth)与IEEE 802.11/a/b/g(54Mbps/11Mbps/22Mbps)，不过其传输速度实际上会因为障碍物而有所降低，而超宽带系统是使用脉冲而不是用载波来传送数据，因此可以穿透障碍物。由于是用脉冲来传送信号，因此其频宽非常大，抗干扰能力强，并可降低发射信号功率达到低功率、低耗电的特性。

圆锥单极(conical monopole)天线是常被用在宽带无线通信的一种超宽带天线。参考图1A与图1B，为常见的圆锥单极天线结构与其变化型结构。在图1A中的圆锥单极天线结构，其包含有圆锥形辐射组件1、导电平板2与信号线3。圆锥形辐射组件1是圆锥形结构，用以接收与发送共振频率(3GHz~8GHz)的无线信号。信号线3的馈入信号连接于圆锥形辐射组件1，用以传递电流信号馈出至圆锥形辐射组件1，与接收圆锥形辐射组件1所馈入的电流信号。导电平板2与信号线3的接地信号相连接，用以当作天线的接地组件。圆锥单极天线是利用圆锥形辐射组件1将所收发无线信号共振为电流信号，由信号线3将电流信号传递出去，或是接收信号线3馈入的电流信号，并将电流信号共振为无线信号传出。在图1B中的圆锥单极天线结构，是将图1A中的圆锥形辐射组件1改为三角形金属体4，目的是将辐射组件体积大为缩小，但是导电平板2并没有改变，因此对圆锥单极天线体积小型化并无多大帮助。现行的电子装置朝向可移植性、小型化，但是公知的超宽带天线因为需要大面积的导地平板用以导电接地，不适用于目前主流的小型化的电子装置。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种短路型单极天线，利用短路接脚取代以支撑物来绝缘辐射组件与接地组件的宽带天线，并且达到宽带天线的效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种短路型单极天线，包含有辐射组件、接地组件、短路接脚与信号馈入部。辐射组件具有第一矩形金属和辐射体，且辐射体垂直连接于第一矩形金属。辐射组件用以无线收发信号。信号馈入部连接于辐射体上，用以馈入或馈出信号。接地组件与辐射组件间隔相对，且接地组件具有第二矩形金属和第三矩形金属，第二矩形金属与第一矩形金属位置相对应，第三矩形金属垂直连接于第二矩形金属一侧且朝向远离辐射组件的方向延伸。短路接脚位于辐射组件与接地组件之间，两端分别连接辐射组件与接地组件，用以将信号由辐射组件经由短路接脚传递至接地组件。

本实用新型的短路型单极天线，由信号馈入部将信号馈入至辐射组件，并利用辐射组件来无线发送信号。信号同时会经由辐射组件，传递至短路接脚，最后传递至接地组件。本实用新型的短路型单极天线利用短路接脚的设计，来取代以往宽带天线以支撑物来绝缘辐射组件与接地组件。利用短路接脚的设计，可以制作出一体成型的单极天线，节省制作上的手续与成本，并同样可以达到宽带天线的效果。本实用新型的短路型单极天线相比于公知的倒F型天线具有较大的垂直极化分量。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1A为公知的圆锥单极天线结构的示意图；

图1B为公知的圆锥单极天线变化型结构的示意图；

图2为本实用新型短路型单极天线第一实施例示意图；

图3为本实用新型的短路型单极天线第二实施例示意图；

图4为本实用新型的短路型单极天线第三实施例示意图；

图5为本实用新型的短路型单极天线驻波比值的测量图形；

图6为倒F型天线驻波比值的测量图形；

图7为本实用新型的短路型单极天线在水平极化与垂直极化时的平均增益图；以及

图8为倒F型天线在水平极化与垂直极化时的平均增益图。

其中，附图标记：

1圆锥形辐射组件

2导电平板

3信号线

4三角形金属体

21辐射组件

22接地组件

23信号馈入部

24短路接脚

25第一矩形金属

26辐射体

27第二矩形金属

28第三矩形金属

29第四矩形金属

30第五矩形金属

100短路型单极天线

实施方式

请参考图2，为本实用新型的短路型单极天线第一实施例示意图。短路型单极天线100包含有辐射组件21、接地组件22、信号馈入部23与短路接脚24。

辐射组件21用以无线收发信号。辐射组件21具有与接地组件22间隔相对的第一矩形金属25，和垂直连接于第一矩形金属25一侧且朝向接地组件22延伸的辐射体26所组成。辐射体26的形状系三角形、半圆形、半椭圆或凸形等几何形状。

接地组件22与辐射组件21间隔相对。接地组件22具有与辐射组件21间隔相对的第二矩形金属27，和垂直连接于第二矩形金属27一侧且朝向远离辐射组件21的方向延伸的第三矩形金属28所组成。且第二矩形金属27与第一矩形金属25位置相对应。

信号馈入部23连接于辐射体26上，用以馈入或馈出信号。信号馈入部23由信号线馈入信号，且信号线包含有信号芯线、包覆信号芯线的绝缘层以及包覆绝缘层的接地层，其中信号芯线连接信号馈入部23，接地层连接接地组件22。

短路接脚24位于辐射组件21与接地组件22之间，两端分别连接辐射组件21与接地组件22，用以将信号由辐射组件21经由短路接脚24传递至接地组件22。其中辐射体26连接于第一矩形金属25一侧，短路接脚24一端垂直连接于第一矩形金属25另一侧的中间位置，另一端垂直朝向接地组件22延伸以连接于第二矩形金属27。信号馈入部23经短路接脚24到第二矩形金属27之间的路径长度约为信号的四分之一波长，当然也可以是介于信号的三分之一波长至五分之一波长之间。对于馈入的信号而言在信号馈入处的能量最大，而当馈入的信号的能量经由短路接脚24传递至短路接脚24与接地组件22连接处时，能量为零，因此对该馈入的信号而言，短路接脚24与接地组件的交界处，形同开路(与单极天线的电路相同)，因此短路型单极天线100利用短路接脚24的设计来可以取代以往宽带天线以支撑物来绝缘辐射组件与接地组件，使单极天线100同样具有宽带天线的效果。而短路接脚24的另一个作用在于能将静电直接导至接地组件22，并且具有滤波器的功能。

本实用新型的短路型单极天线借助调整辐射组件的长度与形状可以用于操作频段为2.3~2.7GHz和3.3~3.8GHz的全球互通微波存取(WorldwideInteroperability for Microwave Access，WiMax)、操作频段为3.168GHz~7.920GHz的超宽带(Ultra Wideband，UWB)或操作频段为2.4~2.5GHz和5.15~5.875GHz的无线局域网络(Wireless Local Area Network，WLAN)。

请参考图3，为本实用新型的短路型单极天线第二实施例示意图。本实用新型的第二实施例与第一实施例结构大致相同，其差别在于短路接脚24的位置系靠近该幅射组件另一侧的一端。

请参考图4，为本实用新型的短路型单极天线第三实施例示意图。本实用新型的第三实施例为倒F型天线的变形。本实用新型的第三实施例与第二实施例结构大致相同，其差别在于辐射体26包含有第四矩形金属29与第五矩形金属30。第四矩形金属29一端垂直连接于第一矩形金属25一侧，另一端朝向接地组件延伸。第五矩形金属30一端与第四矩形金属29连接，另一端平行第一矩形金属25延伸。第四矩形金属29与第五矩形金属30连接形成一L形金属的辐射体26。

请参考图5，为本实用新型的短路型单极天线驻波比值的测量图形。请参考图6，为倒F型天线驻波比值的测量图形。图5中显示出在本实用新型的短路型单极天线应用于超宽带(Ultra Wideband，UWB)天线在操作频段为3.168GHz~7.920GHz的驻波比测量值。图6中显示出本实用新型的倒F型天线在操作频段为3.168GHz~7.920GHz的驻波比测量值。可以由图5与图6中看出，在操作频段3.168GHz~7.920GHz时，本实用新型的短路型单极天线有比倒F型天线更低的驻波比。

请参考图7，为本实用新型的短路型单极天线在水平极化与垂直极化时的平均增益图。图8为倒F型天线在水平极化与垂直极化时的平均增益图。可以由图7与图8中看出，在操作频段3.168GHz~7.920GHz时，本实用新型的短路型单极天线有较倒F型天线有较大的垂直极化分量。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1、一种短路型单极天线，其特征在于，包含有：

一用以无线收发一信号的辐射组件，具有一第一矩形金属和一辐射体，该辐射体垂直连接于该第一矩形金属；

一馈入或馈出该信号的信号馈入部，连接于该辐射体上；

一接地组件，该接地组件与该辐射组件间隔相对，具有一第二矩形金属和一第三矩形金属，该第二矩形金属与该第一矩形金属位置相对应，该第三矩形金属垂直连接于该第二矩形金属一侧且朝向远离该辐射组件的方向延伸；以及

一用以将该信号由该辐射组件经由该短路接脚传递至该接地组件的短路接脚，位于该辐射组件与该接地组件之间，两端分别连接该辐射组件与该接地组件。

2、根据权利要求1所述的短路型单极天线，其特征在于，还包含有一信号线，该信号线包含有一信号芯线、包覆该信号芯线的一绝缘层以及包覆该绝缘层的一接地层，其中该信号芯线连接该信号馈入部，该接地层连接该接地组件。

3、根据权利要求1所述的短路型单极天线，其特征在于，该辐射体的形状为三角形、半圆形、半椭圆形或L形。

4、根据权利要求1所述的短路型单极天线，其特征在于，该辐射体包含有一第四矩形金属与一第五矩形金属，该第四矩形金属一端垂直连接于该第一矩形金属一侧，另一端朝向接地组件延伸，该第五矩形金属一端与该第四矩形金属，另一端平行该第一矩形金属延伸，该第四矩形金属与该第五矩形金属连接形成一L形金属。

5、根据权利要求1所述的短路型单极天线，其特征在于，该短路接脚一端连接该第一矩形金属另一侧的中间位置，另一端垂直朝向该接地组件延伸以连接于该第二矩形金属。

6、根据权利要求1所述的短路型单极天线，其特征在于，该短路接脚一端垂直连接该第一矩形金属另一侧的一端，另一端垂直朝向该接地组件延伸以连接于该第二矩形金属。

7、根据权利要求1所述的短路型单极天线，其特征在于，该信号馈入部经该短路接脚到该第二矩形金属之间的路径长度介于该信号的三分之一波长至五分之一波长之间。

8、根据权利要求1所述的短路型单极天线，其特征在于，该信号是频段为2.4GHz至2.5GHz和5.15GHz至5.875GHz的无线局域网络信号。

9、根据权利要求1所述的短路型单极天线，其特征在于，该信号是频段为2.3GHz至2.7GHz和3.3GHz至3.8GHz的全球互通为波存取信息。

10、根据权利要求1所述的短路型单极天线，其特征在于，该信号是频段为3.168GHz至7.920GHz的超宽带信号。

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