TWI528641B - 寬頻帶天線 - Google Patents
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Description
本發明係指一種寬頻帶天線，尤指一種透過匹配調整元件增加天線頻寬之寬頻帶天線。
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。一般具無線通訊功能的電子產品，如筆記型電腦、個人數位助理(Personal Digital Assistant)等，通常透過內建之天線來存取無線網路。因此，為了讓使用者能更方便地存取無線通訊網路，理想天線的頻寬應在許可範圍內盡可能地增加，而尺寸則應盡量減小，以配合可攜式無線通訊器材體積縮小之趨勢，將天線整合入可攜式無線通訊器材中。除此之外，隨著無線通訊技術的演進，不同無線通訊系統的操作頻率可能不同，因此，理想的天線應能以單一天線涵蓋不同無線通訊網路所需的頻帶。
在習知技術中，常見的無線通訊天線之一為倒F式天線(Inverted-F Antenna)，顧名思義，其形狀類似於經過旋轉及翻轉後之「F」。然而，倒F式天線的頻寬及頻寬百分比皆不理想，特別是低頻部分，因而限制其應用範圍。因此，如何有效提高天線頻寬，使之適用於具寬頻需求之無線通訊系統，如長期演進(Long Term Evolution，LTE)系統，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，包含有一接地元件，電性連接於一地端；一輻射件；一匹配調整元件，電性連接於該輻射件；一饋入元件，電性連接於該匹配調整元件與該接地元件之間，用來接收饋入訊號；以及一短路元件，電性連接於該匹配調整元件與該接地元件之間；其中，該匹配調整元件之一寬度相關於該寬頻帶天線之一頻寬。
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包含有一接地元件100、一輻射件102、一匹配調整元件104、一饋入元件106及一短路元件108。接地元件100電性連接於地端，用來提供接地。輻射件102由一第一輻射部1020及一第二輻射部1022所組成，兩者分別朝不同方向延伸且長度相異，以提供兩個相異的輻射頻帶。匹配調整元件104之一端電性連接於第一輻射部1020及第二輻射部1022之交界處，另一端電性連接於饋入元件106。饋入元件106電性連接於匹配調整元件104與接地元件100之間，用來接收饋入訊號；亦即，當發送訊號時，饋入元件106由一射頻處理模組接收饋入訊號，並透過匹配調整元件104傳送至輻射件102，以進行無線電傳播；當接收訊號時，輻射件102所感應之無線電訊號會經由匹配調整元件104及饋入元件106傳送至射頻處理模組。另外，短路元件108呈一蜿蜒狀，用來提供匹配調整元件104至接地元件100的一電流路徑，以確保電磁輻射效應的正常運作。
另一方面，匹配調整元件104除了連接饋入元件106與輻射件102外，更重要的是，匹配調整元件104之寬度相關於寬頻帶天線10之頻寬。也就是說，在設計寬頻帶天線10時，設計者可根據所需的頻寬，調整匹配調整元件104的寬度，藉此可達成寬頻的目的。除此之外，匹配調整元件104的位置也相關於寬頻帶天線10之頻帶，換言之，藉由調整匹配調整元件104的寬度及位置，寬頻帶天線10可於適當頻帶，達成寬頻的目的。
除此之外，為了進一步增加頻寬，本發明另可於寬頻帶天線10中增加輔助輻射件。舉例來說，請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一寬頻帶天線20之示意圖。寬頻帶天線20之架構與寬頻帶天線10類似，故沿用相同元件符號。寬頻帶天線20與寬頻帶天線10主要不同之處在於寬頻帶天線20增加了輔助輻射件200、202、204、206，其係由匹配調整元件104向外延伸，因而可增加電流路徑，達到增加頻寬的目的。請繼續參考第3圖，第3圖為寬頻帶天線20之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)示意圖。如第3圖所示，以VSWR=3.5為基準，寬頻帶天線20之低頻頻寬約270MHz，若低頻之中心頻為825MHz，則低頻頻寬百分比約為32.7%，可見其低頻頻寬之優勢。進一步地，請參考第4圖，第4圖為寬頻帶天線20之天線輻射增益示意圖。如第4圖所示，寬頻帶天線20之天線效率大於40%頻寬，且低頻頻寬百分比大於百分之30，而高頻頻寬百分比大於百分之40。
需注意的是，本發明之主要精神在於透過調整匹配調整元件104之位置、形狀等特性，調整寬頻帶天線10或20之頻帶，使之達到寬頻的目的，凡依此所做之各種變化，皆屬本發明之範疇。舉例來說，在第2圖中，輔助輻射件200、202、204、206係用來增加電流路徑，其設置位置、尺寸、數量等皆未有所限。例如，第5圖為本發明實施例一寬頻帶天線50之示意圖。寬頻帶天線50之架構與第2圖之寬頻帶天線20類似，但其輔助輻射件500、502、504、506之形狀與寬頻帶天線20之輔助輻射件200、202、204、206不同。
此外，調整匹配調整元件104之寬度或形狀的方式不限於特定規則。例如，第6圖為本發明實施例一寬頻帶天線60之示意圖。寬頻帶天線60之架構與第1圖之寬頻帶天線10類似，但其匹配調整元件604係由支柱6040、6042、6044、6046、6048所組成，同樣可達到寬頻的效果。
另一方面，在本發明中，短路元件108用來提供匹配調整元件104至接地元件100的電流路徑，其不限於設置於靠近天線高頻側(即第二輻射部1022側)。例如，第7圖為本發明實施例一寬頻帶天線70之示意圖。寬頻帶天線70之架構與第5圖之寬頻帶天線50類似，但其短路元件708係由高頻側移至低頻側，同樣可達到寬頻的效果。
前述實施例皆是以雙頻應用為例，如無線區域網路、長期演進系統等，故輻射件102係由兩個主要輻射部所組成，但不限於此，本領域具通常知識者當可根據系統所需，適當調整輻射件102之材質、形狀等特性。
綜上所述，本發明係透過匹配調整元件，增加天線之頻寬，特別是低頻部分，以適用於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、20、50、60、70．．．寬頻帶天線
100．．．接地元件
102．．．輻射件
104、604．．．匹配調整元件
106．．．饋入元件
108、708．．．短路元件
1020．．．第一輻射部
1022．．．第二輻射部
200、202、204、206、500、502、504、506．．．輔助輻射件
6040、6042、6044、6046、6048．．．支柱
第1圖為本發明實施例一寬頻帶天線之示意圖。
第2圖為本發明實施例一寬頻帶天線之示意圖。
第3圖為第2圖之寬頻帶天線之電壓駐波比示意圖。
第4圖為第2圖之寬頻帶天線之天線輻射增益示意圖。
第5圖為本發明實施例一寬頻帶天線之示意圖。
第6圖為本發明實施例一寬頻帶天線之示意圖。
第7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．．．接地元件
102．．．輻射件
104．．．匹配調整元件
106．．．饋入元件
108．．．短路元件
1020．．．第一輻射部
1022．．．第二輻射部
Claims (4)
- 一種寬頻帶天線，包含有：一接地元件，電性連接於一地端；一輻射件；一匹配調整元件，電性連接於該輻射件；一饋入元件，電性連接於該匹配調整元件與該接地元件之間，用來接收饋入訊號；一短路元件，電性連接於該匹配調整元件與該接地元件之間；以及複數個輔助輻射件，直接電性連接於該匹配調整元件，用來提升該寬頻帶天線之一頻寬；其中，該匹配調整元件之一寬度相關於該寬頻帶天線之該頻寬。
- 如請求項1所述之寬頻帶天線，其中該輻射件包含有：一第一輻射部，沿一第一方向延伸；以及一第二輻射部，電性連接於該第一輻射部，且沿該第一方向之相反方向延伸；其中，該匹配調整元件電性連接於該第一輻射部與該第二輻射部之間。
- 如請求項1所述之寬頻帶天線，其中該匹配調整元件包含有複數個分支，電性連接於該輻射件與該饋入元件之間，該複數個分支之一總和寬度相關於該寬頻帶天線之該頻寬。
- 如請求項1所述之寬頻帶天線，其中該短路元件呈一蜿蜒狀。
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