專利名稱：偶極天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種偶極天線，尤其涉及一種用于無線通信終端設(shè)備中的具有均衡水平及垂直極化的偶極天線。
背景技術(shù)：
偶極天線是迄今為止應(yīng)用最為廣泛的一種天線，基本形式為兩個(gè)四分之一波長(zhǎng)的對(duì)稱振子，也可以是二分之一波長(zhǎng)的閉合振子。偶極天線的優(yōu)點(diǎn)在于制作容易且具有全向特性。相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)可以參考美國專利公告第4205317號(hào)，該專利揭示一種三頻段的偶極天線，即三對(duì)對(duì)稱振子，設(shè)置在同一個(gè)絕緣基板上。這樣的天線適用于無線廣播系統(tǒng)中，且成本低廉，制作容易。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，從公元1999年開始IEEE(美國電子電氣工程師協(xié)會(huì))陸續(xù)推出了無線局域網(wǎng)(Wireless LAN)的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11a/b/g。在無線局域網(wǎng)中，各個(gè)終端與一個(gè)無線接入點(diǎn)(Access Point)連接，這樣一來要求無線接入點(diǎn)的天線最好具有全向特性以滿足與多個(gè)終端通信的需求。同時(shí)又因?yàn)榛贗EEE802.11a/b/g無線局域網(wǎng)是一個(gè)短距離的無線通信系統(tǒng)，所以偶極天線特別適用于該系統(tǒng)，尤其是應(yīng)用在無線接入點(diǎn)設(shè)備上。傳統(tǒng)的偶極天線作為線極化全向天線，當(dāng)偶極振子相對(duì)于地面垂直放置時(shí)，其接收垂直極化波的能力較強(qiáng)，而此時(shí)其輻射場(chǎng)形接近于蘋果形，但其接收水平極化波的能力卻相對(duì)比較差?？紤]到整個(gè)無線局域網(wǎng)中垂直/水平極化波可能共存，故而傳統(tǒng)偶極天線并不能在所有情況下都表現(xiàn)良好。以上分析是基于天線位置不變的情況下做出的結(jié)論，但是在其他一些無線應(yīng)用的場(chǎng)合，天線相對(duì)位置可能隨著通信設(shè)備的移動(dòng)或者使用狀態(tài)的變化而變化。例如當(dāng)天線組裝在筆記本電腦顯示屏上端時(shí)，尤其是組裝在手持無線通信設(shè)備(如無線掌上游戲機(jī))上時(shí)，天線的位置會(huì)因?yàn)槭褂谜叩膶?duì)通信設(shè)備進(jìn)行開合等動(dòng)作而產(chǎn)生相對(duì)位置變化，這樣一來天線有可能從相對(duì)垂直的位置變化到相對(duì)水平的位置。所以，傳統(tǒng)的偶極天線單一的極化方向僅僅能較好地滿足一種位置狀態(tài)下的使用，而在其他位置狀態(tài)下表現(xiàn)欠佳。
與本案相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)可以參照美國專利申請(qǐng)公開第20040012534 A1號(hào)。該專利申請(qǐng)公開揭示了一種雙頻的印刷式偶極天線，其低頻部是一對(duì)V形偶極振子。但這種V形振子其仍然存在單一方向極化的問題。這種缺點(diǎn)可以從該專利申請(qǐng)所附的測(cè)試結(jié)果看出。請(qǐng)參考該專利申請(qǐng)F(tuán)ig.3、Fig.4所示，測(cè)試時(shí)該天線進(jìn)行了水平和垂直兩種位置的放置，而標(biāo)準(zhǔn)參考天線(Horn)在這兩種情況下分別發(fā)出垂直和水平極化波，從而得到的四個(gè)輻射場(chǎng)圖(即Fig.5A-5D)。從上述四個(gè)輻射場(chǎng)圖可以看出，天線水平放置時(shí)，其垂直極化表現(xiàn)很差，而天線垂直放置的時(shí)候，其水平極化表現(xiàn)又很差。造成這種結(jié)果的原因在于與2.4GHz對(duì)應(yīng)的V偶極振子212、222僅僅有一個(gè)方向上的反向設(shè)置，即將V偶極振子進(jìn)行水平和垂直方向的矢量分解，僅僅能得到水平的反向分量，而其在垂直方向上的矢量分解是同向的。是以，這樣的振子結(jié)構(gòu)無法同時(shí)獲得較好的水平和垂直極化輻射場(chǎng)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明主要目的是提供一種具有在水平和垂直方向均有較好極化效果的偶極天線。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明偶極天線包括輻射振子、接地振子以及用來饋電的饋線，其中輻射振子包括首尾相連的第一輻射臂和第二輻射臂，接地振子包括第一接地臂和第二接地臂，其中所述第一輻射臂和第一接地臂沿不同方向延伸且二者末端相互遠(yuǎn)離用以改善天線水平極化，所述第二輻射臂和第二接地臂相互平行且分別自第一輻射臂和第一接地臂的末端向相反向延伸用以改善天線垂直極化。
本發(fā)明偶極天線采用輻射振子及接地振子皆兩段(即第一輻射臂和第二輻射臂)的設(shè)計(jì)，利用第一和第二輻射臂分別對(duì)應(yīng)改善天線的垂直和水平極化，從而實(shí)現(xiàn)了天線位置改變依然可以獲得較好的輻射表現(xiàn)。

圖1是本發(fā)明偶極天線的正視圖。
圖2是本發(fā)明偶極天線工作在2.45GHz頻率時(shí)的電壓駐波比測(cè)試圖。
圖3是本發(fā)明偶極天線工作于2.45GHz頻率時(shí)X-Y面的水平極化電磁輻射場(chǎng)圖。
圖4是本發(fā)明偶極天線工作于2.45GHz頻率時(shí)X-Y面的垂直極化電磁輻射場(chǎng)圖。
圖5是本發(fā)明偶極天線工作于2.45GHz頻率時(shí)X-Z面的水平極化電磁輻射場(chǎng)圖。
圖6是本發(fā)明偶極天線工作于2.45GHz頻率時(shí)X-Z面的垂直極化電磁輻射場(chǎng)圖。
圖7是本發(fā)明偶極天線工作于2.45GHz頻率時(shí)Y-Z面的水平極化電磁輻射場(chǎng)圖。
圖8是本發(fā)明偶極天線工作于2.45GHz頻率時(shí)Y-Z面的垂直極化電磁輻射場(chǎng)圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明偶極天線1包括絕緣基板10、偶極振子對(duì)(未標(biāo)號(hào))、阻抗匹配裝置4以及用來饋電的饋線5，其中該偶極振子對(duì)包括呈L形的輻射振子2、呈L形的接地振子3。在本實(shí)施方式中，所述輻射振子2、接地振子3、阻抗匹配裝置4皆為設(shè)置于絕緣基板10上的印刷線路。
所述輻射振子2包括第一輻射臂21以及自第一輻射臂21末端延伸出的第二輻射臂22，其中第一輻射臂21與第二輻射臂22垂直，且二者長(zhǎng)度之和為偶極天線1工作波長(zhǎng)(本實(shí)施方式中，工作頻率為2.45GHz)的四分之一。所述接地振子3包括第一接地臂31以及自第一接地臂31末端延伸出的第二接地臂32，其中第一接地臂31與第二接地臂32垂直，且二者長(zhǎng)度之和為偶極天線1工作波長(zhǎng)的四分之一。所述第一輻射臂21的起始端靠近第一接地臂31之起始端，第一輻射臂21與第一接地臂31在同一條直線上，且二者延伸方向相反以形成一個(gè)第一振子對(duì)用來改善偶極天線1的垂直極化性能。所述第二輻射臂22與第二接地臂32相互平行，兩者分別從第一輻射臂21和第一接地臂31的末端向相反方向延伸以構(gòu)成一個(gè)第二振子對(duì)用來改善偶極天線1的水平極化性能。請(qǐng)參考圖3和圖8并結(jié)合圖1中XYZ方向的定義，該些輻射場(chǎng)圖分別表示天線在X-Y面、X-Z面以及Y-Z面上的水平/垂直極化測(cè)試場(chǎng)圖。以上所述的改善情況可由圖3到圖8直觀地看出，尤其是對(duì)比先前引用的現(xiàn)有技術(shù)，天線在水平或者垂直極化時(shí)都表現(xiàn)出較好的輻射特性(如盲區(qū)減少，平均增益提高等)。
所述阻抗匹配裝置4為一對(duì)平行的印刷線路41、42。所述饋線5為同軸線纜，其包括內(nèi)導(dǎo)體41和外導(dǎo)體42。該二平行印刷線路41、42末端分別與第一輻射臂21及第一接地臂31的起始端對(duì)應(yīng)連接，該二平行印刷線路41、42起始端與饋線的內(nèi)外導(dǎo)體41、42對(duì)應(yīng)相連。該阻抗匹配裝置4用來調(diào)整天線的輸入阻抗以使其與饋線的特性阻抗相匹配。相關(guān)測(cè)試結(jié)果可以參照?qǐng)D3所示，其中2.4-2.5GHz處的電壓駐波比的值大概在1.5左右，比業(yè)界一般應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)(不大于2)好很多。
以上所述僅為本發(fā)明一個(gè)較佳的實(shí)施方式?；诒景l(fā)明的構(gòu)想，實(shí)施方式上還可以做出各種變化，例如第一輻射臂21與第一接地臂31并非在同一條直線上；或者第一輻射臂21與第二輻射臂31并非垂直；或者采用其他阻抗匹配裝置，例如一些分立元件或者各種寄生匹配元件；或者采用非印刷式設(shè)計(jì)；或者采用其他的公知的饋入方式(如微帶線或者耦合饋入等)以取代本實(shí)施方式中的同軸線饋入的方式。
權(quán)利要求
1.一種偶極天線，包括輻射振子、接地振子以及用來饋電的饋線，其中輻射振子包括首尾相連的第一輻射臂和第二輻射臂，接地振子包括第一接地臂和第二接地臂，其特征在于所述第一輻射臂和第一接地臂沿不同方向延伸且二者末端相互遠(yuǎn)離用以改善天線水平極化，所述第二輻射臂和第二接地臂相互平行且分別自第一輻射臂和第一接地臂的末端向相反向延伸用以改善天線垂直極化。
2.如權(quán)利要求1所述的偶極天線，其特征在于第二輻射臂延伸方向垂直于第一輻射臂延伸方向，第二接地臂延伸方向垂直于第一接地臂延伸方向。
3.如權(quán)利要求1所述的偶極天線，其特征在于所述偶極天線還包括調(diào)整天線輸入阻抗的阻抗匹配裝置，且該阻抗匹配裝置與饋線電連接。
4.如權(quán)利要求3所述的偶極天線，其特征在于該偶極天線還絕緣基板，該輻射振子、接地振子和天線阻抗匹配裝置皆為設(shè)置在該絕緣基板上的印刷線路。
5.如權(quán)利要求3或4所述的偶極天線，其特征在于所述阻抗匹配裝置為一對(duì)平行導(dǎo)體，該二導(dǎo)體的一對(duì)末端與饋線電連接，其另一對(duì)末端分別與輻射振子及接地振子電連接。
6.一種偶極天線，包括一對(duì)偶極振子和用以饋電的饋線，其中該對(duì)偶極振子包括第一振子對(duì)和與第一振子對(duì)對(duì)應(yīng)相連的第二振子對(duì)，其特征在于第一振子對(duì)與第二振子對(duì)在可以使得天線具有均衡的水平極化和垂直極化的不同方向上延伸。
7.如權(quán)利要求6所述的偶極天線，所述第一振子對(duì)延伸方向垂直于第二振子對(duì)延伸方向。
8.如權(quán)利要求6所述的偶極天線，其特征在于所述偶極天線還包括調(diào)整天線輸入阻抗的阻抗匹配裝置，且該阻抗匹配裝置與饋線電連接。
9.如權(quán)利要求8所述的偶極天線，其特征在于該偶極天線還絕緣基板，所述一對(duì)偶極振子和天線阻抗匹配裝置皆為設(shè)置在該絕緣基板上的印刷線路。
10.如權(quán)利要求8或9所述的偶極天線，其特征在于所述阻抗匹配裝置為一對(duì)平行導(dǎo)體，該二導(dǎo)體的一對(duì)末端與饋線電連接，其另一對(duì)末端與上述一對(duì)偶極振子對(duì)應(yīng)電連接。
全文摘要
一種偶極天線，適用于短距離無線通信，其包括輻射振子、接地振子以及用來饋電的饋線，其中輻射振子包括首尾相連的第一輻射臂和第二輻射臂，接地振子包括第一接地臂和第二接地臂，其中所述第一輻射臂和第一接地臂沿不同方向延伸且二者末端相互遠(yuǎn)離用以改善天線水平極化，所述第二輻射臂和第二接地臂相互平行且分別自第一輻射臂和第一接地臂的末端向相反向延伸用以改善天線垂直極化。本發(fā)明采用振子分段設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了天線極化的均衡，使得天線在位置改變的情況下依然有良好的表現(xiàn)。
文檔編號(hào)H01Q9/04GK1787285SQ200410066198
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者洪振達(dá), 蘇紋楓, 戴隆盛 申請(qǐng)人:富士康(昆山)電腦接插件有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司