TWI462391B - 寬頻帶天線 - Google Patents
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Description
本發明係指一種寬頻帶天線，尤指一種利用蜿蜒結構之輻射體，搭配耦合方式，使操作頻寬增加，並維持天線效率之寬頻帶天線。
天線係用來發射或接收無線電波，以傳遞或交換無線電訊號。隨著無線通訊技術的演進，無線通訊系統的操作頻率越來越廣，例如長期演進(Long Term Evolution，LTE)系統所需的操作頻帶為704MHz至960MHz及1710MHz至2700MHz。在此情形下，如何有效提高天線頻寬，並盡可能減小天線尺寸，已成為業界所努力的目標之一。
因此，本發明主要提供一種寬頻帶天線。
本發明揭露一種寬頻帶天線，包含有一接地部；一訊號饋入端；一第一輻射體，電性連接於該訊號饋入端，由該訊號饋入端向一第一方向延伸；一第二輻射體，電性連接於該訊號饋入端，由該訊號饋入端向一第二方向延伸，該第二輻射體包含一蜿蜒部；以及一第三輻射體，電性連接於該接地部，由該接地部向該第一輻射體及該第二輻射體延伸，且該第三輻射體之一段與該蜿蜒部平行，用來耦合該蜿蜒部。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一寬頻帶天線10之示意圖。寬頻帶天線10適用於具寬頻需求之無線通訊系統，如LTE系統，其包含有一接地部100、一訊號饋入端102、一第一輻射體104、一第二輻射體106及一第三輻射體108。接地部100連接於一系統地端，用來提供接地。訊號饋入端102用來傳遞射頻訊號，以透過第一輻射體104、第二輻射體106及第三輻射體108接收或發射無線電波。第一輻射體104及第二輻射體106皆電性連接於訊號饋入端102，分別由訊號饋入端102向第1圖之右側及左側方向延伸。其中，第一輻射體104包含分段1040、1042，用來收發相對較高頻之無線訊號；而第二輻射體106包含一蜿蜒部1060及一輔助輻射部1062，用來收發相對較低頻之無線訊號。此外，第三輻射體108電性連接於接地部100，其大致環繞第一輻射體104，並平行於第一輻射體104及第二輻射體106之蜿蜒部1060。
詳細來說，寬頻帶天線10可共振出兩個高頻頻段及兩個低頻頻段，其中之一高頻頻段係由第一輻射體104共振得出，一低頻頻段由第二輻射體106共振得出。除此之外，蜿蜒部1060之一段與接地部100耦合，另一段與第三輻射體108耦合，因此，第三輻射體108會共振出另一低頻頻段，且蜿蜒部1060可額外共振出另一高頻頻段。同時，再利用輔助輻射部1062，可額外增加頻寬。因此，適當調整寬頻帶天線10之尺寸後，可適用LTE系統，而得出如第2圖所示之電壓駐波比示意圖及第3圖所示之天線效率示意圖。在第2圖中，704MHz至824MHz之頻段即為透過蜿蜒部1060與第三輻射體108耦合後所增加的頻段。
簡單來說，第三輻射體108可與第一輻射體104及蜿蜒部1060產生耦合作用，配合蜿蜒部1060之一段與接地部100耦合，使得第三輻射體108共振出較低頻段，而蜿蜒部1060額外共振出高頻頻段。
需注意的是，第1圖之寬頻帶天線10係為本發明之一實施例，用以說明利用第二輻射體106中的蜿蜒部1060，並配合第三輻射體108的耦合方式，可使寬頻帶天線10之操作頻寬增加，並維持天線效率。然而，本領域具通常知識者當可據以做不同之修飾，而不限於此。舉例來說，寬頻帶天線10之各組成元件可用各種方式固定，例如可將各組成元件形成於一基板上，或是利用絕緣材質固定各元件等。此外，在第1圖中，蜿蜒部1060係由三分段所組成，實際上，其係因應LTE系統所需，但不限於此，只要確保蜿蜒部1060可與接地部100及第三輻射體108產生耦合作用即可。同理，輔助輻射部1062係用來增加寬頻帶天線10的頻寬，其亦可省略，或具不同形狀，不限於第1圖之例。再者，如本領域具通常知識者所熟知，天線操作頻率係與電流路徑相關，因此，設計者應根據所需的操作頻帶，適當調整寬頻帶天線10之尺寸、材質等，或是增加匹配元件，以符合不同系統的需求。
舉例來說，請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一寬頻帶天線40之示意圖。寬頻帶天線40適用於Wimax系統等，其包含有一接地部400、一訊號饋入端402、一第一輻射體404、一第二輻射體406及一第三輻射體408。比較第4圖及第1圖可知，寬頻帶天線40之架構及運作原理與寬頻帶天線10類似，第一輻射體404共振出一高頻頻段，第二輻射體406共振出一低頻頻段；同時，第三輻射體408可與第一輻射體404及第二輻射體406產生耦合作用，配合第二輻射體406與接地部400耦合，使得第三輻射體408共振出另一低頻頻段，而第二輻射體406額外共振出一高頻頻段。寬頻帶天線40與寬頻帶天線10不同之處在於因應Wimax系統之頻帶需求，第二輻射體406之蜿蜒部僅有兩分段，且未包含相同於輔助輻射部1062之結構，或者可將第二輻射體406視為蜿蜒部與輔助輻射部之整合結果。因此，請繼續參考第5圖及第6圖，其分別為寬頻帶天線40之電壓駐波比示意圖及天線效率示意圖。由此可知，寬頻帶天線40具有寬頻及良好的天線效率。
第4圖之寬頻帶天線40與第1圖之寬頻帶天線10皆是利用蜿蜒結構之輻射體，搭配耦合方式，使操作頻寬增加。除此之外，本領域具通常知識者當可據以做不同修飾，而不限於此。舉例來說，請參考第7圖至第9圖，第7圖至第9圖為本發明實施例寬頻帶天線70、80、90之示意圖。寬頻帶天線70、80、90之架構與寬頻帶天線10相似，故相同元件沿用相同符號，而不同之處如下。寬頻帶天線70、80分別調整寬頻帶天線10中第三輻射體108的結構，省略了平行分段的架構，而成為第三輻射體708、808；寬頻帶天線90則調整寬頻帶天線10中第二輻射體106之輔助輻射部1062的結構，改朝蜿蜒部1060延伸，而成為輔助輻射部9062及對應的第二輻射體906。
綜上所述，本發明利用蜿蜒結構之輻射體，搭配耦合方式，可使寬頻帶天線之操作頻寬增加，並維持天線效率，以適用具寬頻需求之無線通訊系統。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、40．．．寬頻帶天線
100、400．．．接地部
102、402．．．訊號饋入端
104、404．．．第一輻射體
106、406、906．．．第二輻射體
108、408、708、808．．．第三輻射體
1040、1042．．．分段
1060．．．蜿蜒部
1062、9062．．．輔助輻射部
第1圖為本發明實施例一寬頻帶天線之示意圖。
第2圖為第1圖之寬頻帶天線之電壓駐波比示意圖。
第3圖為第1圖之寬頻帶天線之天線效率示意圖。
第4圖為本發明實施例一寬頻帶天線之示意圖。
第5圖為第4圖之寬頻帶天線之電壓駐波比示意圖。
第6圖為第4圖之寬頻帶天線之天線效率示意圖。
第7圖為本發明實施例一寬頻帶天線之示意圖。
第8圖為本發明實施例一寬頻帶天線之示意圖。
第9圖為本發明實施例一寬頻帶天線之示意圖。
10．．．寬頻帶天線
100．．．接地部
102．．．訊號饋入端
104．．．第一輻射體
106．．．第二輻射體
108．．．第三輻射體
1040、1042．．．分段
1060．．．蜿蜒部
1062．．．輔助輻射部
Claims (7)
- 一種寬頻帶天線，包含有：一接地部；一訊號饋入端；一第一輻射體，電性連接於該訊號饋入端，由該訊號饋入端向一第一方向延伸；一第二輻射體，電性連接於該訊號饋入端，由該訊號饋入端向一第二方向延伸，該第二輻射體包含一蜿蜒部；以及一第三輻射體，電性連接於該接地部，由該接地部向該第一輻射體及該第二輻射體延伸，且該第三輻射體之一段與該蜿蜒部平行，用來耦合該蜿蜒部；其中，該蜿蜒部之一長邊與該第二方向平行。
- 如請求項1所述之寬頻帶天線，其中該第一方向與該第二方向相反。
- 如請求項2所述之寬頻帶天線，其中該第三輻射體之另一段大致環繞該第一輻射體，並與該第一輻射體平行。
- 如請求項1所述之寬頻帶天線，其中該第二輻射體之該蜿蜒部另平行於該接地部之一側邊，用來耦合該接地部。
- 如請求項1所述之寬頻帶天線，其中該第二輻射體另包含一輔助輻射部，電性連接該蜿蜒部，由該蜿蜒部向該第二方向延伸。
- 如請求項5所述之寬頻帶天線，其中該輔助輻射部之一水平投影結果與第三輻射體及接地部不重疊。
- 如請求項1所述之寬頻帶天線，其中該第一輻射體包含一第一分段及一第二分段，而該訊號饋入端連接於兩者之間。
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