雙極化天線的制作方法
【專利摘要】一種雙極化天線包含一接地層體及二饋入臂，該接地層體包括一中央空缺部、一框圍該中央空缺部的外框部、一由該外框部向該中央空缺部的中心延伸的隔離段，及二自該中央空缺部向外穿通過該外框部的缺口，該缺口沿其自該中央空缺部向外延伸的方向的假想聯(lián)機(jī)夾角小于180度，而所述饋入臂分別包括一輻射部、一與該輻射部連接并位于該其中一缺口的主臂部，及一連接于該主臂部遠(yuǎn)離該輻射部的一端的饋入部，并利用該二饋入臂激發(fā)出二方向不同的極化，更通過該隔離段使該二饋入臂不會(huì)相互影響，而達(dá)到具有良好的隔離特性的雙極化天線。
【專利說明】
雙極化天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種天線，特別是設(shè)及一種具有不同極化方向的雙極化天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著通訊技術(shù)的演變，天線的設(shè)計(jì)更佳地講求應(yīng)用廣泛地實(shí)用性及易結(jié)合性，現(xiàn) 有的單一極化天線僅能接收/發(fā)射單一方向的訊號(hào)，而無法接收/發(fā)射其他方向的訊號(hào)，因 此在使用上備受限制，因此，為使天線的應(yīng)用更加地廣泛，開始出現(xiàn)所謂的雙極化天線，也 就是說可接收/發(fā)射兩個(gè)方向訊號(hào)的天線，但，此類雙極化天線常有隔離度不好的缺失。
[0003] 此外，天線的饋入方式有很多種，其中最被廣泛使用的饋入方式為直接饋入型的 微帶天線，如圖1所示，該微帶天線的邊緣阻抗約為100 Q~400 Q，但微波量測(cè)所使用的系 統(tǒng)阻抗大多約為50 Q，因此，為改善阻抗不匹配的問題，常通過如圖2的將該微帶天線多增 加四分之一波長(zhǎng)阻抗轉(zhuǎn)換器5的方式，或是如圖3所示的使用插入式微帶線6的方式使其 達(dá)到阻抗匹配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種能達(dá)阻抗匹配又能增加隔離度的雙極化天線。 陽(yáng)〇化]本發(fā)明的雙極化天線設(shè)置于一基板，并包含一接地層體，及二饋入臂。
[0006] 該接地層體設(shè)置于該基板并包括一中央空缺部、一由導(dǎo)電材料構(gòu)成并框圍該中央 空缺部的外框部，及二自該中央空缺部向外穿通過該外框部的缺口，該二缺口沿其自該中 央空缺部向外延伸的方向的假想聯(lián)機(jī)夾角小于180°。
[0007] 該二饋入臂由導(dǎo)電材料構(gòu)成并設(shè)置于該基板上且分別包括一位于該中央空缺部 的福射部、一與該福射部連接并位于該其中一缺口且不接觸該外框部的主臂部，及一與該 主臂部相反于該福射部的一端連接并供訊號(hào)輸入的饋入部。
[0008] 本發(fā)明的雙極化天線，該接地層體還包括一由該外框部向該中央空缺部的中屯、延 伸且分隔所述福射部的隔離段。
[0009] 本發(fā)明的雙極化天線，該隔離段的正投影形狀是長(zhǎng)條形。
[0010] 本發(fā)明的雙極化天線，該二缺口沿其自該中央空缺部向外延伸的方向的假想聯(lián)機(jī) 夾角是90。。
[0011] 本發(fā)明的雙極化天線，該中央空缺部的正投影形狀是矩形。
[0012] 本發(fā)明的雙極化天線，該外框部的正投影形狀是寬度相等的矩形框。
[0013] 本發(fā)明的雙極化天線，該外框部的正投影的寬度是60mm。
[0014] 本發(fā)明的雙極化天線，每一福射部與該外框部的距離是2. 95mm。
[0015] 本發(fā)明的雙極化天線，每一主臂部的一邊和鄰近該外框部的一邊的距離是0. 3mm。
[0016] 本發(fā)明的雙極化天線，每一福射部的正投影形狀是圓型。
[0017] 本發(fā)明的有益效果在于：提供一種滿足阻抗匹配，且能增加隔離特性又能具有兩 種不同方向的極化特性的雙極化天線。
【附圖說明】
[0018] 本發(fā)明的其他的特征及功效，將于參照?qǐng)D式的實(shí)施方式中清楚地呈現(xiàn)，其中：
[0019] 圖1是一立體圖，說明現(xiàn)有微帶天線的一實(shí)施例；
[0020] 圖2是一立體圖，說明現(xiàn)有微帶天線利用增加四分之一波長(zhǎng)阻抗轉(zhuǎn)換器來達(dá)到阻 抗匹配；
[0021] 圖3是一立體圖，說明現(xiàn)有微帶天線利用插入式微帶線來達(dá)到阻抗匹配；
[0022] 圖4是一正視圖，說明本發(fā)明雙極化天線的一實(shí)施例；
[0023] 圖5是一側(cè)視圖，說明本發(fā)明雙極化天線的該實(shí)施例的側(cè)視圖；
[0024] 圖6是一正視圖，說明本發(fā)明雙極化天線的該實(shí)施例的幾何結(jié)構(gòu)；及
[0025] 圖7是一曲線圖，說明本發(fā)明雙極化天線的該實(shí)施例的Sll和S22模擬與實(shí)測(cè)反 射損失圖；
[0026] 圖8是一表面電流分布圖，說明本發(fā)明雙極化天線具有一隔離段的表面電流分布 趨勢(shì)；
[0027] 圖9是一表面電流分布圖，說明本發(fā)明雙極化天線不具有該隔離段的表面電流分 布趨勢(shì)；
[0028] 圖10是一曲線圖，說明本發(fā)明雙極化天線的該實(shí)施例具有該隔離段的S21隔離度 的反射損失模擬圖；及
[0029] 圖11是一曲線圖，說明本發(fā)明雙極化天線的該實(shí)施例不具有該隔離段的S21隔離 度的反射損失模擬圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 在本發(fā)明被詳細(xì)描述前，應(yīng)當(dāng)注意在W下的說明內(nèi)容中，類似的組件是W相同的 編號(hào)來表示。
[0031] 參閱圖4和圖5,本發(fā)明雙極化天線的一實(shí)施例設(shè)置于一方形基板1，并包含一接 地層體2,及二饋入臂3。
[0032] 該接地層體2設(shè)置于該基板1，并包括一中央空缺部21、一由導(dǎo)電材料構(gòu)成并框圍 該中央空缺部21的外框部22、一由該外框部22向該中央空缺部21的中屯、延伸的隔離段 23,及二自該中央空缺部21向外穿通過該外框部22的缺口 24,該中央空缺部21的正投影 形狀是矩形，該外框部22的正投影形狀是寬度相等的矩形框，該二缺口 24沿其自該中央空 缺部21向外延伸的方向的假想聯(lián)機(jī)夾角是90°，該隔離段的正投影形狀是長(zhǎng)條形，并自該 二缺口 24所在側(cè)邊的夾角處斜向?qū)欠较蜓由臁?br>[0033] 每一饋入臂3由導(dǎo)電材料構(gòu)成并設(shè)置于該基板1上且包括一位于該中央空缺部21 的福射部31、一與該福射部31連接并位于該其中一缺口 24且不接觸該外框部22的主臂 部32,及一與該主臂部32相反于該福射部31的一端連接并供訊號(hào)輸入的饋入部33,每一 福射部31的正投影形狀是圓型。
[0034] 當(dāng)自該二饋入臂3的饋入部33分別電連接一 SMA (Sub-Minia化re-A)接頭4 W接 收訊號(hào)時(shí)，由于每一 SMA接頭4包括二電連接于該外框部22的第一電位部41，及一電連接 于該每一饋入部33的第二電位部42,使得本發(fā)明雙極化天線的實(shí)施例的每一饋入臂3與相 鄰的該接地層體2形成共平面波導(dǎo)（CPW, Coplanar Waveguide)的饋入結(jié)構(gòu)，因此，本發(fā)明 雙極化天線的實(shí)施例能具有較大的阻抗帶寬并達(dá)到良好的阻抗匹配，而可改善W往的天線 必須通過額外增加四分之一波長(zhǎng)阻抗轉(zhuǎn)換器或是插入式微帶線的方式來達(dá)到阻抗匹配的 缺點(diǎn)，W及更具有低福射損失，及易結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)。
[0035] 此外，W往的饋入結(jié)構(gòu)的電氣特性易受基板的介質(zhì)或厚度所影響，因此本發(fā)明雙 極化天線改用較不易受基板的介質(zhì)或厚度所影響的共平面波導(dǎo)的饋入方式來加 W設(shè)計(jì)，使 得本天線結(jié)構(gòu)可任意的使用于FR4雙層印刷電路板（PCB，Printed Circuit Board)、更高階 的印刷電路板，也或是鋪銅的方式來達(dá)成天線的應(yīng)用而不受限制，使用的范圍會(huì)更加地廣 泛。
[0036] 同時(shí)，當(dāng)訊號(hào)分別自該SMA接頭4饋入二饋入臂3時(shí)，經(jīng)由每一相對(duì)應(yīng)的主臂部32 傳送至每一福射部31，W分別激發(fā)出一平行于其中一饋入臂3延伸方向的第一線性極化， 和一平行于另一饋入臂3延伸方向的第二線性極化，而使本發(fā)明天線能達(dá)雙極化的特性， 特別地，在本實(shí)施例中，因?yàn)樵摱伻氡?延伸方向彼此正交，所W該第一線性極化和該第 二線性極化的激發(fā)方向彼此也呈正交。
[0037] 參閱圖6,圖6是本發(fā)明雙極化天線的幾何結(jié)構(gòu)表示圖，在圖中，天線整體的寬度 及長(zhǎng)度分別W W和L來表示，并W Wl來表示該饋入部33和該主臂部32的寬度，W W2來代 表該外框部22正投影形狀的寬度，該隔離段23分別W LS和WS來表示其長(zhǎng)度及寬度，同時(shí)， 令該二饋入臂3分別標(biāo)示為第一饋入臂34和第二饋入臂35,其福射部31的正投影形狀的 半徑標(biāo)示為r，該第一饋入臂34和該第二饋入臂35的福射部31與該外框部22的距離標(biāo)示 為t，并W gap來表示第一饋入臂34和第二饋入臂35的主臂部32的一邊和鄰近該外框部 22的一邊的距離，上述所述的相關(guān)參數(shù)的規(guī)格如下表一所示。
[0038]
W39]表一
[0040] 同時(shí)參閱圖7,是本發(fā)明雙極化天線的實(shí)施例依照上述表一的實(shí)際尺寸的模擬 與實(shí)測(cè)結(jié)果，Sll代表該第一饋入臂34的輸入反射損失，而S22代表該第二饋入臂35的 輸入反射損失，且該天線的阻抗帶寬W反射損失10地來定義時(shí)，第一饋入臂34模擬時(shí)的 阻抗帶寬為1. 34細(xì)Z (5. Ol細(xì)Z~6. 35細(xì)Z)，實(shí)測(cè)時(shí)的阻抗帶寬為1. 685細(xì)Z (4. 955細(xì)Z~ 6. 64GHz)，而第二饋入臂35模擬時(shí)的阻抗帶寬為1. 35GHz (5. 005GHz~6. 355GHz)，實(shí)測(cè)時(shí) 的阻抗帶寬為1. 855GHz (4. SGHz~6. 655GHz)，因此，可確實(shí)驗(yàn)證本發(fā)明雙極化天線能達(dá)到 良好的阻抗匹配而應(yīng)用于5. 8GHz的頻段。
[0041] 為清楚地說明本發(fā)明雙極化天線的該隔離段23的重要性，W下將分別通過本實(shí) 施例有無該隔離段23的表面電流分布和S21隔離度來加 W解釋，S21代表該第一饋入臂34 和該第二饋入臂35的隔離度。參閱圖8和圖9,圖8和圖9分別為有該隔離段23和沒該 隔離段23時(shí)的表面電流分布圖，由圖9可清楚地看出該第一饋入臂34上的表面電流有集 中于該主臂部32上的趨勢(shì)，很明顯地觀察出該第一饋入臂34有被該第二饋入臂35所影響 (第一饋入臂34的主臂部32的上半部與第二饋入臂35的主臂部32皆為代表lOA/m的色 階），而由圖8可看出加入該隔離段23后的該第一饋入臂34和該第二饋入臂35的表面電 流分布皆未受彼此影響（第一饋入臂34的主臂部32的上半部與第二饋入臂35的主臂部 32的色階并不相同），運(yùn)是因?yàn)楸緦?shí)施例的該隔離段23是由該外框部22向該中央空缺部 21的中屯、延伸并將該第一福射臂34和該第二福射臂35分隔開，使得該第一饋入臂34的表 面電流密度不會(huì)受到該第二饋入臂35的干擾而影響。
[0042] 再由圖10和圖11的有該隔離段23和沒該隔離段23時(shí)的S21隔離度的模擬圖可 更清楚地比較出本發(fā)明雙極化天線有該隔離段23時(shí)的S21隔離度（-22. 39地）很明顯地比 沒有該隔離段23的S21隔離度（-16. 25地）來的好，因此，通過該隔離段23可使本發(fā)明雙 極化天線的該二饋入臂3具備有較高的隔離特性。
[0043] 綜上所述，本發(fā)明雙極化天線通過該共平面波導(dǎo)的饋入方式W取代W往的直接饋 入方式，因此可具有較大的阻抗帶寬，且不受基板1介質(zhì)和厚度的影響，更通過該隔離段23 使該二饋入臂3不會(huì)相互影響W達(dá)到良好的隔離特性，所W確實(shí)能達(dá)成本發(fā)明的目的。 W44] W上所述者，僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，當(dāng)不能W此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即凡 依本發(fā)明權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙極化天線，設(shè)置于一基板，其特征在于：包含： 一層接地層體，設(shè)置于該基板并包括一個(gè)中央空缺部、一個(gè)由導(dǎo)電材料構(gòu)成并框圍該 中央空缺部的外框部，及二個(gè)自該中央空缺部向外穿通過該外框部的缺口，該二缺口沿其 自該中央空缺部向外延伸的方向的假想聯(lián)機(jī)夾角小于180° ;及 二個(gè)饋入臂，由導(dǎo)電材料構(gòu)成并設(shè)置于該基板上且分別包括一個(gè)位于該中央空缺部的 輻射部、一個(gè)與該輻射部連接并位于該其中一個(gè)缺口且不接觸該外框部的主臂部，及一個(gè) 與該主臂部相反于該輻射部的一端連接并供訊號(hào)輸入的饋入部。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化天線，其特征在于：該接地層體還包括一段由該外框 部向該中央空缺部的中心延伸且分隔所述輻射部的隔離段。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極化天線，其特征在于：該隔離段的正投影形狀是長(zhǎng)條形。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化天線，其特征在于：該二個(gè)缺口沿其自該中央空缺部 向外延伸的方向的假想聯(lián)機(jī)夾角是90°。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化天線，其特征在于：該中央空缺部的正投影形狀是矩 形。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化天線，其特征在于：該外框部的正投影形狀是寬度相 等的矩形框。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙極化天線，其特征在于：該外框部的正投影的寬度是60mm。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化天線，其特征在于：每一個(gè)輻射部與該外框部的距離 是 2. 95mm〇9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化天線，其特征在于：每一個(gè)主臂部的一邊和鄰近該外 框部的一邊的距離是0. 3mm。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化天線，其特征在于：每一個(gè)輻射部的正投影形狀是圓 型。
【文檔編號(hào)】H01Q1/50GK105846077SQ201510018579
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年1月14日
【發(fā)明人】孫卓勛, 李宗麟, 潘冠蒲, 邱冠智, 林立韋, 王景亮
【申請(qǐng)人】冠捷投資有限公司