專利名稱：四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超小型，高增益的平面天線(miniaturized high-gain flat antenna)，特別是涉及一種供十億赫茲(giga-hertz)微波頻率范圍，適 于室內(nèi)環(huán)境指向性用途的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線。
背景技術(shù)：
超小型平面天線用途廣泛，諸如無(wú)線區(qū)域/廣域網(wǎng)絡(luò)(wireless LAN/WAN)中的各節(jié)點(diǎn)裝置，包含固定性質(zhì)的路由器(router),以及可攜性 質(zhì)的膝上型電腦(laptop co即uters)與諸如口袋型USB (Universal Serial Bus,通用串列匯流排)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)介面卡(wireless NIC)等周邊配件，皆需 要使用小型平面天線以進(jìn)行無(wú)線信號(hào)的接收及/或發(fā)射操作。
圖1顯示現(xiàn)有習(xí)知技術(shù)典型小型平面天線可適用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以作 為其無(wú)線電訊號(hào)的收發(fā)天線之用。圖1中的現(xiàn)有習(xí)知平面天線100，其主要 是由駐波主輻射部110，以及接地面120所構(gòu)成。利用天線100發(fā)射無(wú)線電 訊號(hào)的電路，經(jīng)由饋入點(diǎn)130而對(duì)天線饋入信號(hào)。
天線100的駐波主輻射部110及接地面120,通常是以印刷電路板 (PCB, printed circuit board)表面上的銅箔層的形態(tài)，形成于一絕多彖表面 上。作為其基底的印刷電路板，通常同時(shí)亦可能是其主應(yīng)用用途無(wú)線電電 氣設(shè)備的同一電路基板。
因此，平面天線100的駐波主輻射部110及接地面120兩者的實(shí)質(zhì)尺 寸，當(dāng)然影響到其主無(wú)線電電氣設(shè)備的實(shí)體大小。在迷你化及可攜性等的 需求趨勢(shì)之下，天線100的實(shí)體尺寸大小，構(gòu)成了設(shè)備縮小實(shí)體時(shí)的實(shí)質(zhì) 限制。在實(shí)際應(yīng)用情況下，圖1的平面天線100,其單一天線尺寸大約為 2. 5公分長(zhǎng)、l公分寬。
此外，圖1的現(xiàn)有習(xí)知平面天線，其設(shè)計(jì)操作由于是屬駐波輻射的模 態(tài)，故其最大增益僅約為2dBi。在符合IEEE-802. llb/g通訊協(xié)定的諸如 USB界面無(wú)線網(wǎng)絡(luò)卡的應(yīng)用用途之中，此2dBi的天線增益，相當(dāng)?shù)叵拗屏?其實(shí)際用途。
再者，小型平面天線亦常因其訊號(hào)增益過(guò)小，造成使用環(huán)境中多支天 線互相干擾的問(wèn)題。另因極化分集與場(chǎng)型分集之故，而造成空間各通道關(guān) 聯(lián)性過(guò)大，導(dǎo)致系統(tǒng)頻寬縮減的缺點(diǎn)。
由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的小型平面天線在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有 不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問(wèn)題，相關(guān)廠 商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見(jiàn)適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展 完成，而一般產(chǎn)品又沒(méi)有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問(wèn)題，此顯然是相關(guān)業(yè) 者急欲解決的問(wèn)題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的四環(huán)型對(duì)置超小型高 增益平面天線，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目 標(biāo)。
有鑒于上述現(xiàn)有的小型平面天線存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類 產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極 加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天 線，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的小型平面天線，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷的 研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)過(guò)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的 本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的小型平面天線存在的缺陷，而提供一 種新型結(jié)構(gòu)的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是 使其增加天線設(shè)計(jì)的彈性，可因高增益而增加連線距離以及傳輸速率，從 而更加適于實(shí)用。
本發(fā)明的另 一 目的在于，提供一種新型結(jié)構(gòu)的四環(huán)型對(duì)置超小型高增 益平面天線，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其可在窄小空間內(nèi)置放多支低干擾 天線，并避免其間的互相干擾，從而更加適于實(shí)用。
本發(fā)明的還一目的在于，提供一種新型結(jié)構(gòu)的四環(huán)型對(duì)置超小型高增 益平面天線，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其可避免空間各通道關(guān)聯(lián)性過(guò)大，并 可利用空間分集以及輻射場(chǎng)型分集的效果，以避免通道頻寬損耗，并降低 空間中各個(gè)通道的關(guān)聯(lián)性，以提高每個(gè)通道的傳輸容量，從而更加適于實(shí)用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù) 本發(fā)明提出的一種四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，包含 一接地面；一
第一輻射部，是延設(shè)于該接地面的一側(cè)邊，并與該接地面電性連接，其中 該第一輻射部是具有一第一非封閉環(huán)及一第二非封閉環(huán)，該第一非封閉環(huán)
及該第二非封閉環(huán)形成一第一開(kāi)口；以及一第二輻射部，是延設(shè)于該接地 面的該側(cè)邊，位在該第一開(kāi)口的相對(duì)端，與該第一輻射部相互對(duì)稱，并與 該接地面電性連接，其中該第二輻射部是具有一第三非封閉環(huán)及一第四非 封閉環(huán)，該第三非封閉環(huán)及該第四非封閉環(huán)形成一第二開(kāi)口，該第一輻射 部與該第二輻射部的該第一非封閉環(huán)、該第二非封閉環(huán)、該第三非封閉環(huán) 及該第四非封閉環(huán)為并列且該第一、第二非封閉環(huán)與該第三、第四非封閉
環(huán)分別具有一互相重疊的部分環(huán)段。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 前述的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其中所述的第一非封閉環(huán)
及該第二非封閉環(huán)相鄰連接于一第一排列軸線上。
前述的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其中所述的第三非封閉環(huán) 及該第四非封閉環(huán)相鄰連接于一第二排列軸線上。
前述的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其中所述的互相重疊的部 分環(huán)段，相對(duì)于該第一輻射部與該第二輻射部的該第一排列軸線與第二排 列軸線，是大致垂直相交。
前述的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其中所述的第一、第二非 封閉環(huán)互相重疊的部分環(huán)段末端是設(shè)置一第一饋入點(diǎn)，且該第三、第四非 封閉環(huán)互相重疊的部分環(huán)段末端是設(shè)置一 第二饋入點(diǎn)。
前述的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其中所述的第一輻射部的 該第一及第二非封閉環(huán)，以及其中該第二輻射部的該第三及第四非封閉環(huán)，各 皆大致環(huán)繞 一 完整圓環(huán)的超過(guò) 一 半以上的圓周。
前述的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其中該些輻射部是以印刷
電路板的表面銅箔層制成。
前述的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其中所述的接地面是以印
刷電路板的表面銅箔層制成。
前述的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其中所述的接地面與該些 輻射部是以同 一銅箔層制成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上可知，為了 達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其 包含有第一及第二輻射部。第一輻射部包含并列的第一及第二非封閉環(huán)，第 二輻射部則包含并列的第三及第四非封閉環(huán)。第一、二、三及四非封閉環(huán) 各為大致環(huán)繞一完整圓環(huán)的超過(guò)一半以上的圓周。第一及第二輻射部的第 一、二、三及四非封閉環(huán)各在其開(kāi)放環(huán)段尾端具有重疊的部份環(huán)段，且第 一排列軸線是與第 一及第二非封閉環(huán)的重疊部份環(huán)段的重疊線大致垂直相 交，第二排列軸線是與第三及四非封閉環(huán)的重疊部份環(huán)段的重疊線大致垂
直相交。第一及第二輻射部是對(duì)置并列，其第一及第二的排列軸線互相重 疊，以使第一及第二輻射部的第一、二、三及四四個(gè)非封閉環(huán)大致排列于 同一直線上。第一及第二輻射部互相對(duì)置相鄰的第二及第三非封閉環(huán)的開(kāi) 放環(huán)段尾端互相重疊，且其重疊線與第 一及第二非封閉環(huán)排列軸線大致垂 直相交。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線至少具
有下列優(yōu)點(diǎn)
一、 本發(fā)明的超小型高增益平面天線，可以增加天線設(shè)計(jì)的彈性，并可 因高增益而增加連線距離以及傳輸速率。
二、 本發(fā)明的超小型高增益平面天線，容許在窄小空間內(nèi)置放多支低 千擾天線，避免多支天線間的互相千擾。
三、 本發(fā)明的超小型高增益平面天線，可避免因極化分集與場(chǎng)型分集而 造成空間各通道關(guān)聯(lián)性過(guò)大，其利用空間分集以及輻射場(chǎng)型分集的效果，以 避免通道頻寬損耗，并降低空間中各個(gè)通道的關(guān)聯(lián)性，以提高每個(gè)通道的 傳輸容量。
綜上所述，本發(fā)明新穎的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，具有上 述諸多優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或功能上皆有較大的改進(jìn)，在 技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，且較現(xiàn)有的小型平面 天線具有增進(jìn)的多項(xiàng)突出功效，從而更加適于實(shí)用，并具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利 用價(jià)值，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的 技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和 其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附 圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


本發(fā)明利用圖式中的實(shí)施例進(jìn)行非限定性質(zhì)的說(shuō)明，其中相同的參考
標(biāo)號(hào)是標(biāo)示相似或相同的元件，圖式之中
圖l顯示現(xiàn)有習(xí)知技術(shù)典型小型平面天線，其可適用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以
作為其收發(fā)天線之用。
圖2顯示依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的對(duì)稱性超小型高增益平面天線的天
線構(gòu)形平面圖。
圖3顯示圖2本發(fā)明對(duì)稱性超小型高增益平面天線其中一輻射部在 2400MHz頻率下才喿作時(shí)的量測(cè)場(chǎng)型圖。
圖4顯示圖2本發(fā)明對(duì)稱性超小型高增益平面天線其中一輻射部在 2450MHz頻率下才喿作時(shí)的量測(cè)場(chǎng)型圖。
圖5顯示圖2本發(fā)明對(duì)稱性超小型高增益平面天線其中另一輻射部在 2400MHz頻率下#:作時(shí)的量測(cè)場(chǎng)型圖。
圖6顯示圖2本發(fā)明對(duì)稱性超小型高增益平面天線其中另一輻射部在 2450MHz頻率下才喿作時(shí)的量測(cè)場(chǎng)型圖。
圖7顯示依據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的對(duì)稱性超小型高增益平面天線 的天線構(gòu)形平面圖。
圖8顯示圖7的兩輻射部間的隔離特性。
100， 200， 700:平面天線 120， 220, 720:接地面 201, 701:第一輻射部 202， 702:第二輻射部 232， 7 32:第二饋入點(diǎn) 202X:第二排列軸線 201B:第二非封閉環(huán) 202B:第四非封閉環(huán) 202C:第二開(kāi)口
具體實(shí)施例方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功 效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的四環(huán)型對(duì)置超小型高 增益平面天線其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
依據(jù)本發(fā)明的小型高增益平面天線請(qǐng)參閱圖2所示。圖2中顯示依據(jù) 本發(fā)明較佳實(shí)施例的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線的天線構(gòu)形平面 圖。本發(fā)明的平面天線200包含有第一輻射部201，第二輻射部202，以及 接地面220。
圖2的平面天線為對(duì)稱性的小型高增益天線，其外觀顯現(xiàn)近似有四個(gè) 圓環(huán)，如圖中以虛線所大略標(biāo)示的環(huán)，故可稱之為四環(huán)型天線。注意到平 面天線200的所有四個(gè)環(huán)并非為封閉環(huán)，而僅是大略環(huán)繞一個(gè)完整圓環(huán)360 度圓周的大部份的局部環(huán)。
本發(fā)明圖2的實(shí)施例平面天線200,當(dāng)應(yīng)用于2GHz微波頻譜范圍，諸 如IEEE-802. 11b/g通訊協(xié)定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)界面卡等的用途中時(shí)，可制作于約3. 2 公分長(zhǎng)，l公分寬的面積內(nèi)。此第一及第二輻射部201、 202的尺寸合并只 有約l 2公分長(zhǎng)，l公分寬的尺寸，可以輕易布局于，諸如，現(xiàn)行的所有無(wú) 線基地臺(tái)或無(wú)線界面卡上。
在此面積范圍內(nèi)，包含了沿著平面天線200長(zhǎng)軸方向兩側(cè)所設(shè)置的兩 個(gè)超小型的第一輻射部201及第二輻射部202。換言之，此平面天線200在 圖2中所顯示的天線銅箔層面積范圍內(nèi)，容納了兩印刷電路形式的第一輻 射部201及第二輻射部202，故是屬超小型平面天線。當(dāng)然，如同可以理解 的，圖2中左右兩側(cè)的第一輻射部201及第二輻射部202是共用同一個(gè)大 接地面220。
圖2中的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線200實(shí)施例，其第一輻射部 201及第二輻射部202各皆包含相鄰并列且互相連結(jié)的兩個(gè)非封閉環(huán)。例 如，第一輻射部201包含有第一非封閉環(huán)201A及第二非封閉環(huán)201B,第
110:駐波主輻射部 130:饋入點(diǎn) 201Y， 202Y:重疊環(huán),殳 231， 731:第一饋入點(diǎn) 201X:第一排列軸線 201A:第一非封閉環(huán) 202A:第三非封閉環(huán) 201C:第一開(kāi)口
二輻射部202則有第三非封閉環(huán)202A及第四非封閉環(huán)202B。第一非封閉環(huán) 201A,第二非封閉環(huán)201B，第三非封閉環(huán)202A及第四非封閉環(huán)202B等，如 前所述，大致環(huán)繞著一完整圓環(huán)的超過(guò)一半以上的圓周。
并且，第一輻射部201的第一非封閉環(huán)201A及第二非封閉環(huán)201B兩 者的大略環(huán)心，以及第二輻射部202的第三非封閉環(huán)202A及第四非封閉環(huán) 202B兩者的大略環(huán)心，分別各排列成一排列軸線，如圖中分別以虛線所標(biāo) 示的第一排列軸線201X及第二排列軸線202X。圖2的實(shí)施例中，第一非封 閉環(huán)201A,第二非封閉環(huán)201B,第三非封閉環(huán)202A及第四非封閉環(huán)202B 等其未封閉部份所形成的缺口，是在該第一及第二排列軸線201X、 202X的 同一側(cè)。就圖2的實(shí)施例而言，該些缺口更是朝向接地面220的同一側(cè)。
雖然圖中并未標(biāo)示，但可以理解的是，此地所謂第一至第四非封閉環(huán) 201A、 201B、 202A、 202B的"缺口，，,是指第一及第二輻射部201、 202大 致圓環(huán)形結(jié)構(gòu)的環(huán)段兩尾端相對(duì)處所讓出的環(huán)段缺口。所謂非封閉環(huán)的"缺 口方向"，則是指由該非封閉環(huán)的大致環(huán)心朝向該缺口位置的徑向指向。
第一輻射部201及第二輻射部202具有的第一、二、三、四非封閉環(huán) 201A、 201B、 202A、 202B,各在其整體環(huán)_歐的相鄰連結(jié)側(cè)的尾端，具有互 相重疊的部份環(huán)段。其重疊部份的重疊線在圖中分別以虛線201Y及202Y 標(biāo)示。第一輻射部201的第一非封閉環(huán)201A與第二非封閉環(huán)201B形成一 第一排列軸線201X,第二輻射部202的第三非封閉環(huán)202A與第四非封閉環(huán) 202B形成一第二排列軸線202X，第一排列軸線201X與第二排列軸線202X 是分別與各自對(duì)應(yīng)的非封閉環(huán)的互相重疊部份環(huán)段的重疊線201Y及202Y
大致垂直相交。
第一、第二非封閉環(huán)201A、 201B互相重疊的部分環(huán)段末端是設(shè)置一第 一饋入點(diǎn)231,且第三、第四非封閉環(huán)202A、 202B互相重疊的部分環(huán)段末 端是設(shè)置一第二饋入點(diǎn)232。利用平面天線200發(fā)射無(wú)線電訊號(hào)的電路是經(jīng) 由第一及第二饋入點(diǎn)231， 232而對(duì)平面天線200饋入信號(hào)。
此外，第一輻射部201及第二輻射部202，如圖所示，是對(duì)置并列且互相 連結(jié)于圖中水平方向上，其第一及第二排列軸線201X、 202X實(shí)質(zhì)上是互相 對(duì)準(zhǔn)，以使第一及第二輻射部201、 202的第一、二、三、四非封閉環(huán)201A、 201B、 202A、 202B大致排列于同一直線上。圖2的實(shí)施例中，天線的第一、 二、三、四非封閉環(huán)201A、 201B、 202A、 202B的缺口全皆在排列軸線的同 一側(cè)，即朝向接地面220的同一側(cè)。
第一輻射部201及第二輻射部202互相對(duì)置的相鄰連結(jié)第二、三非封 閉環(huán)201B及202A的環(huán)段，其尾端亦互相重疊，且其重疊線200Y與前述第 一及第二非封閉環(huán)201A、 201B互相對(duì)準(zhǔn)的第一及第二排列軸線201X及 202X,亦大致垂直直交。在圖2的此實(shí)施例中，第一及第二輻射部201及202的相鄰連接第二、三非封閉環(huán)201B及202A的重疊尾端，更亦連結(jié)至接 地面220上。
平面天線200的第一輻射部201及第二輻射部202，如圖所示，各具有 一開(kāi)口。第一輻射部201的第一非封閉環(huán)201A及第二非封閉環(huán)201B的排 列，形成了一第一開(kāi)口 201C。同樣的，第二輻射部202的第三非封閉環(huán)20" 及第四非封閉環(huán)202B亦并列而形成了一第二開(kāi)口 202C。在本發(fā)明圖2的較 佳實(shí)施例中，平面天線200的第一及第二輻射部201、 202的第一、二開(kāi)口
201C及202C,為天線銅箔層上所形成，大致互相反向背對(duì)的兩個(gè)開(kāi)口。
平面天線200的輻射特性為行進(jìn)波(traveling wave)輻射，實(shí)測(cè)經(jīng)—瞼 顯示，其最大增益可達(dá)約3. 91dBi。平面天線200的增益最大值是發(fā)生于天 線主軸附近,故其可歸屬為端射型天線。圖2平面天線200較佳實(shí)施例的一 實(shí)際制作測(cè)試實(shí)驗(yàn)，其所可達(dá)到的最大輻射增益，如前述，約為3. 91dBi，明 顯較一般現(xiàn)有習(xí)知平面天線高出約2至3dBi。圖3是圖2本發(fā)明對(duì)置超小 型高增益平面天線200在2400MHz頻率下操作時(shí)的量測(cè)場(chǎng)型圖。
圖3的量測(cè)場(chǎng)型圖所顯示的是圖2的平面天線200,其包含構(gòu)成整體對(duì) 置小型高增益平面天線系統(tǒng)的第一輻射部201及第二輻射部202的整體特 性。圖3所顯示的是平面天線200在2400MHz工作頻率時(shí)，其中的第一輻 射部201，即圖2中右側(cè)輻射部，在XY平面的極化量測(cè)場(chǎng)型圖。圖4的量 測(cè)場(chǎng)型圖所顯示的則是圖2同一平面天線200，在2450MHz工作頻率時(shí)，其 中相同輻射部2 01在XY平面的極化量測(cè)場(chǎng)型圖。
同樣的，圖5的量測(cè)場(chǎng)型圖所顯示的是圖2的平面天線200,其包含構(gòu)成 整體對(duì)置小型高增益平面天線系統(tǒng)的第一輻射部201及第二輻射部202,在 2400MHz工作頻率時(shí)，其中的第二輻射部202，即圖2中左側(cè)輻射部，在XY 平面的極化量測(cè)場(chǎng)型圖。圖6所顯示的則是圖2平面天線200，在2450MHz 工作頻率時(shí)，其中輻射部202在XY平面的極化量測(cè)場(chǎng)型圖。
由圖3的極化量測(cè)場(chǎng)型圖可以發(fā)現(xiàn)，利用第一及第二輻射部201、 202 成對(duì)配置的對(duì)置型平面天線200,其中的右側(cè)第一輻射部201,在沿著圖2 天線的長(zhǎng)軸方向(圖2朝向上方的方向)，亦即極化圖的0度方向，擁有較 高的信號(hào)強(qiáng)度。此較高信號(hào)強(qiáng)度由0度方向開(kāi)始，朝向左右兩側(cè)近乎平均 展開(kāi)，直至超過(guò)左右各約90度的范圍才見(jiàn)明顯衰減。換言之，第一輻射部 201可以良好信號(hào)強(qiáng)度涵蓋象限一及四。圖3的極化量測(cè)場(chǎng)型圖亦顯示，相 對(duì)于天線系統(tǒng)前指向的后向(極化圖的180度方向)的近乎兩個(gè)象限(象限二 及三)內(nèi)，天線信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)大幅衰減。
圖4的極化量測(cè)場(chǎng)型圖所顯示的是相同第一輻射部201在平面天線200 中在2450MHz頻率時(shí)的特性。由圖4的天線極化量測(cè)場(chǎng)型圖可以發(fā)現(xiàn)，第 一輻射部201在2450MHz工作頻率下的特性是與其在2400MHz時(shí)近似。換
言之，圖2平面天線200的第一輻射部201在典型802. 11通訊協(xié)定2. 4及 2. 45GHz工作頻率下，皆可以良好信號(hào)強(qiáng)度涵蓋平面天線200的前方，即象 限一及四。
另一方面，本發(fā)明的對(duì)置小型高增益平面天線200，其另一第二輻射部 202,如同以下所將il明者，則可以涵蓋平面天線200的后方兩象限。圖5及 6分別顯示圖2本發(fā)明對(duì)稱性超小型高增益平面天線200其第二輻射部202 在2400Mhz及2450MHz頻率下操作時(shí)特性。圖5所顯示的是平面天線200 在2400MHz工作頻率時(shí)，其中的第二輻射部202，即圖2中左側(cè)輻射部，在XY 平面的極化量測(cè)場(chǎng)型圖。圖6的量測(cè)場(chǎng)型圖所顯示的則是2450MHz工作頻 率時(shí)第二輻射部202在XY平面的極化量測(cè)場(chǎng)型圖。
圖5的極化量測(cè)場(chǎng)型圖顯示，平面天線200的左側(cè)第二輻射部202在 沿著圖2天線的長(zhǎng)軸朝后方向，即極化圖的180度方向，擁有較高的信號(hào) 強(qiáng)度。此高信號(hào)強(qiáng)度由180度方向開(kāi)始，朝向左右兩側(cè)平均展開(kāi)，直至超 過(guò)左右各約90度的范圍才見(jiàn)明顯衰減。第二輻射部202如此即可以良好信 號(hào)強(qiáng)度涵蓋平面天線200的象限二及三。圖5亦顯示，反對(duì)于天線系統(tǒng)后 指向的前向(極化圖的0度方向)的近乎兩個(gè)象限(象限一及四)內(nèi)，平面天 線200的信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)大幅衰減。
圖6的極化量測(cè)場(chǎng)型圖顯示第二輻射部202在平面天線200中在 2450MHz頻率時(shí)的特性。由圖6的天線極化量測(cè)場(chǎng)型圖可見(jiàn)，第二輻射部 202在2450MHz工作頻率下的特性是與其在2400MHz時(shí)近似。圖2平面天線 200的第二輻射部202在2. 4及2. 45GHz工作頻率下，因此皆可以良好信號(hào) 強(qiáng)度涵蓋平面天線200,象限二及三。
綜合圖3， 4, 5及6的極化量測(cè)場(chǎng)型圖可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的對(duì)置小型 高增益平面天線200,其第一輻射部201及第二輻射部202的結(jié)合，可以利 用均勻的高增益信號(hào)來(lái)涵蓋整個(gè)天線的360度范圍。換言之，本發(fā)明此一 實(shí)施例平面天線200的第一輻射部201及第二輻射部202,在2. 4及2. 45GHz 的頻率范圍，分別擁有良好的前后大角度范圍的高信號(hào)強(qiáng)度涵蓋性。亦即 是說(shuō)，應(yīng)用此天線的無(wú)線設(shè)備，可適合于全向需求的可攜性設(shè)備用途。典 型的應(yīng)用包含，但不限于，諸如USB界面的可攜式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)界面卡，以及 無(wú)線路由器(wireless router)，等等。
圖7顯示依據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的對(duì)稱性超小型高增益平面天線 的天線構(gòu)形平面圖。圖7的平面天線700與圖2中的平面天線200類似，同 樣為對(duì)稱性小型高增益天線。平面天線700的外觀同樣顯現(xiàn)近似有四個(gè)圓 環(huán)，亦為一組四環(huán)型天線。
圖7的平面天線700 ,當(dāng)應(yīng)用于2GHz附近的微波頻譜范圍用途之中 時(shí)，可制作成不大于圖2平面天線200的約3. 2公分長(zhǎng)，1公分寬的面積
內(nèi)。其第一及第二輻射部701及702的合并尺寸可以輕易布局于，諸如，現(xiàn) 行的所有無(wú)線基地臺(tái)或無(wú)線界面卡片上。因此，平面天線700在圖7中所 顯示的面積范圍內(nèi)，容納了兩個(gè)印刷電路形式的第一輻射部701及第二輻射 部702，亦屬超小型平面天線。此外，圖7中左右兩側(cè)輻射部701及702，如 同圖2的平面天線200 —樣，是共用同一個(gè)^t妄地面720。平面天線700所發(fā) 射的無(wú)線電訊號(hào)是經(jīng)由第一及第二饋入點(diǎn)731， 732而分別對(duì)平面天線700 的第一輻射部701及第二輻射部702饋入信號(hào)。
注意到平面天線700的所有四個(gè)環(huán)，與圖2的實(shí)施例平面天線200相 同，亦非為封閉環(huán)，而是大略環(huán)繞一個(gè)完整環(huán)360度圓周的大部份的局部 環(huán)。相較之下，平面天線700第一及第二輻射部共四個(gè)環(huán)，其環(huán)繞程度較 平面天線200者略為大些。并且，與平面天線200相較之下，第一輻射部 7 01及第二輻射部702的外側(cè)環(huán)開(kāi)放尾端，是更為朝向環(huán)的中心點(diǎn)方向彎曲。
實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，圖7的平面天線700擁有類似于圖2平面天線200的 全360度角高增益訊號(hào)特性。由于圖7平面天線700的布局面積較圖2的 平面天線200更小，約僅達(dá)2. 6公分長(zhǎng)，1公分寬，較之平面天線200的 3.2公分長(zhǎng)，l公分寬的尺寸更見(jiàn)縮減，因此更適合于可攜式無(wú)線通訊設(shè)備 小型化需求。此外，本發(fā)明實(shí)施例平面天線700,經(jīng)實(shí)測(cè)結(jié)果，最大增益可 達(dá)到約3. 9dBi，相較于圖1現(xiàn)有習(xí)知技術(shù)的天線約2dBi的最大增益，顯然
可擴(kuò)大傳輸距離及/或范圍。
圖8顯示圖7平面天線700第一輻射部701及第二輻射部702之間的 隔絕特性。如圖所示，平面天線700在2.4GHz頻率時(shí)，其第一輻射部701 及第二輻射部702間的通道隔離達(dá)到-13. 4dB ,在2. 5GHz時(shí)更達(dá)到 -14. 2dB。由于平面天線700的第一輻射部701及第二輻射部702是并列布 設(shè)，其間的通道隔離性極為重要。良好的通道隔離可以避免一輻射部的信 號(hào)耦合進(jìn)入相鄰的另一輻射部，以避免互相干擾。
本發(fā)明圖2及7的四環(huán)雙輻射部對(duì)置的超小型高增益平面天線，相較 于現(xiàn)有習(xí)知技術(shù)的平面天線，除了面積縮減有利小型化的優(yōu)點(diǎn)，以及前述的 輻射部間通道隔離性能良好以外，更有能夠達(dá)到場(chǎng)型分集的效果。此外，由 于本發(fā)明平面天線的兩支輻射部的縮小尺寸以及其特殊布局造形，更具有 寄生電容降低的優(yōu)點(diǎn)。若將依據(jù)本發(fā)明的兩組或以上的天線放置于印刷電 路基板上，更可以達(dá)到空間分集及輻射場(chǎng)型分集的效果，降低空間中各個(gè) 通道的關(guān)聯(lián)性，并且更可提高每個(gè)通道的傳輸容量。
本發(fā)明的超小型高增益平面天線，如同前述，可以增加天線設(shè)計(jì)的彈 性，并可因高增益而增加連線距離以及傳輸速率。本發(fā)明的超小型高增益平 面天線并容許在窄小空間內(nèi)置放多支低千擾天線，避免多支天線間的互相 干擾。本發(fā)明的超小型高增益平面天線并可避免因極化分集與場(chǎng)型分集而
造成空間各通道關(guān)聯(lián)性過(guò)大，其利用空間分集以及輻射場(chǎng)型分集的效果，以 避免通道頻寬損耗，并降低空間中各個(gè)通道的關(guān)聯(lián)性，以提高每個(gè)通道的
傳輸容量。如此，本發(fā)明的天線便可以適于應(yīng)用至諸如2. 4GHz頻段的各式 無(wú)線通訊系統(tǒng)，智慧型天線系統(tǒng)，多重輸入多重輸出(MIMO)系統(tǒng)等無(wú)線通 訊設(shè)備。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式 上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā) 明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利 用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例 所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其特征在于其包含一接地面；一第一輻射部，是延設(shè)于該接地面的一側(cè)邊，并與該接地面電性連接，其中該第一輻射部是具有一第一非封閉環(huán)及一第二非封閉環(huán)，該第一非封閉環(huán)及該第二非封閉環(huán)形成一第一開(kāi)口；以及一第二輻射部，是延設(shè)于該接地面的該側(cè)邊，位在該第一開(kāi)口的相對(duì)端，與該第一輻射部相互對(duì)稱，并與該接地面電性連接，其中該第二輻射部是具有一第三非封閉環(huán)及一第四非封閉環(huán)，該第三非封閉環(huán)及該第四非封閉環(huán)形成一第二開(kāi)口，該第一輻射部與該第二輻射部的該第一非封閉環(huán)、該第二非封閉環(huán)、該第三非封閉環(huán)及該第四非封閉環(huán)為并列且該第一、第二非封閉環(huán)與該第三、第四非封閉環(huán)分別具有一互相重疊的部分環(huán)段。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其特征在于 其中所述的第一非封閉環(huán)及該第二非封閉環(huán)相鄰連接于一第一排列軸線 上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其特征在于 其中所述的第三非封閉環(huán)及該第四非封閉環(huán)相鄰連接于一第二排列軸線 上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其特征在于 其中所述的互相重疊的部分環(huán)段，相對(duì)于該第一輻射部與該第二輻射部的 該第一排列軸線與第二排列軸線，是大致垂直相交。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其特征在于 其中所述的第一、第二非封閉環(huán)互相重疊的部分環(huán)段末端是設(shè)置一第一饋 入點(diǎn)，且該第三、第四非封閉環(huán)互相重疊的部分環(huán)段末端是設(shè)置一第二饋 入點(diǎn)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其特征在于 其中所述的第一輻射部的該第一及第二非封閉環(huán)，以及其中該第二輻射部 的該第三及第四非封閉環(huán)，各皆大致環(huán)繞一完整圓環(huán)的超過(guò)一半以上的圓 周。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其特征在于 其中該些輻射部是以印刷電路板的表面銅箔層制成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其特征在于 其中所述的接地面是以印刷電路板的表面銅箔層制成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1的四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其特征在于 其中所述的接地面與該些輻射部是以同一銅箔層制成。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種四環(huán)型對(duì)置超小型高增益平面天線，其包含有第一及第二輻射部。第一輻射部包含并列的第一及第二非封閉環(huán)，第二輻射部則包含并列的第三及第四非封閉環(huán)。第一、二、三及四非封閉環(huán)各為大致環(huán)繞一完整圓環(huán)的超過(guò)一半以上的圓周。第一及第二輻射部的第一、二、三及四非封閉環(huán)各在其開(kāi)放環(huán)段尾端具有重疊的部份環(huán)段，且第一排列軸線是與第一、二非封閉環(huán)的重疊部份環(huán)段的重疊線大致垂直相交，第二排列軸線是與第三、四非封閉環(huán)的重疊部份環(huán)段的重疊線大致垂直相交。第一及第二輻射部是對(duì)置并列，其第一、二的排列軸線互相重疊，以使第一、二輻射部的第一、二、三及四非封閉環(huán)大致排列于同一直線上。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK101192703SQ20061016093
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月1日
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