[发明专利]高增益偶极天线

说明书

技术领域

本发明系关于一种偶极天线(dipole antenna)，特别是应用于无线通讯产品上之高增益偶极天线。

背景技术

随着近年无线通讯产业的快速发展，各式无线通讯产品在功能上的需求也逐渐提升。而在无线局域网络应用上面，为了增加其通讯时的服务范围，具有高增益且全向性的桥接点天线设计也日趋重要。同时，为了降低制作成本，也必须考量简化其结构与制作方法。

目前习知应用于无线局域网络桥接点之天线大都是以偶极天线与单极天线为主。图1显示习知偶极天线，其中：辐射金属线13与馈入同轴传输线14之中心导线141相连接，为偶极天线正端部分；而中空金属套筒12连接于该馈入同轴传输线之外层接地导体142，为偶极天线负端部分。此偶极天线具有全向性之辐射场形，但其增益仅约2dBi。又，中国台湾专利第529,783号关于“偶极天线设计”揭示一种改良式平面偶极天线，其具有中心频率及频宽稳定之特性，但此天线之增益与一般习知偶极天线之增益并无太大的差别。在本发明中，我们提出一种具有高增益偶极天线的设计，该天线不仅可平面印刷于介质基板上藉以降低成本，且其结构简单，并具有全向性与高增益等特性，是极具有产业应用价值之创新设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新颖的高增益偶极天线，其增益可达约4.4dBi，且天线结构简单，可轻易地以电路印刷或蚀刻技术形成于介质基板上。

此天线包含：辐射金属套筒、介质基板、接地金属线、接地面、匹配电路、辐射金属线，及馈入同轴传输线。辐射金属套筒之形状大致为一端具有开口之中空圆筒，并包含一与该开口相对之封闭面，且该封闭面上设有一开孔。介质基板具有一第一表面及一第二表面，且该介质基板之一端穿过该辐射金属套筒之该封闭面上之开孔，另一端则朝向远离该辐射金属套筒之方向延伸。接地金属线位于介质基板之第一表面及辐射金属套筒内部，接地金属线之一端点具有一接地点。接地面，位于该介质基板之第一表面并邻近辐射金属套筒之封闭面上之开孔，接地面并连接至辐射金属套筒之开孔边缘。匹配电路位于介质基板之第一表面，并具有一输入端及一输出端。辐射金属线位于介质基板之第一表面，主要包含：第一子金属线，具有第一端点及相对于该第一端点之第二端点，其中第一端点连接至匹配电路之输出端，而第二端点则朝向远离该辐射金属套筒之方向延伸，使得第一子金属线之长度大致为该天线中心操作频率之1/4波长；第二子金属线，具有起始点及终点，该起始点至该终点之长度大致为该天线中心操作频率之1/2波长，且该起始点与该终点之间具有3次以上之弯折，使得该第二子金属线形成一迂回弯折形状，该起始点并连接至该第一子金属线之该第二端点；第三子金属线，长度大致为该天线操作频率之1/2波长，且其延伸方向与该第一子金属线之延伸方向大致相同，该第三子金属线之一端点并连接至该第二子金属线之终点。连接金属线具有起始端及末端，该起始端位于该辐射金属套筒之封闭面上之开孔内，而该末端则与该匹配电路之输入端相连接。馈入同轴传输线位于该辐射金属套筒内，用以传输讯号，包含：一中心导线，连接至该连接金属线之起始端；及外层接地导体，连接至该接地面，且在该外层接地导体上距离该开孔约中心操作频率1/4波长之位置处具有一与该接地金属线之接地点相连接。

在本项设计中，我们可藉由分别调整该辐射金属线之第一子金属线、第二子金属线及第三子金属线之长度，使其接近该天线之中心操作频率之1/4、1/2、1/2波长，使其该第一子金属线及该第三子金属线具有相同方向之电流，而与该第二子金属线之电流方向相反。同时，经由将该第二子金属线弯折，形成一迂回弯折形状，可以有效地抑制该第二子金属线上之反向电流对整个天线全向性辐射场形之影响。如此，该第一子金属线及该第三子金属线上之同向电流的合成辐射可以使得本设计之增益达到约4.4dBi。而藉由调整该辐射金属线之长度及该辐射金属套筒之长度及宽度，可控制该天线之中心频率至所需要的操作频带。而藉由调整该匹配电路及该辐射金属线之该第一子金属线之线宽，可使得本发明之天线得到更好的阻抗与阻抗频宽。而藉由该接地金属线所形成之中心操作频率1/4波长平衡器(balun)，可以有效地抑制该馈入同轴传输线之漏电流影响，而得到良好之全向性辐射场形。由上特性，即可设计出适用于无线局域网络3.5GHz频带操作之天线。

附图说明

图1为习知偶极天线之立体图。

图2a为本发明较佳实施例天线之立体图。

图2b为本发明较佳实施例天线之爆炸图。

图2c为本发明较佳实施例天线之第2b图之I部分局部放大图。