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機夾角小于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離該輻射部的一端的饋入部，并利用該二饋入臂激發出二方向不同的極化，更通過該隔離段使該二饋入臂不會相互影響，而達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
技術領域
[0001] 本發明設及一種天線，特別是設及一種具有不同極化方向的雙極化天線。
【背景技術】
[0002] 隨著通訊技術的演變，天線的設計更佳地講求應用廣泛地實用性及易結合性，現 有的單一極化天線僅能接收/發射單一方向的訊號，而無法接收/發射其他方向的訊號，因 此在使用上備受限制，因此，為使天線的應用更加地廣泛，開始出現所謂的雙極化天線，也 就是說可接收/發射兩個方向訊號的天線，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，但微波量測所使用的系 統阻抗大多約為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 加四分之一波長阻抗轉換器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 達到阻抗匹配。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種能達阻抗匹配又能增加隔離度的雙極化天線。 陽〇化]本發明的雙極化天線設置于一基板，并包含一接地層體，及二饋入臂。
[0006] 該接地層體設置于該基板并包括一中央空缺部、一由導電材料構成并框圍該中央 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機夾角小于180°。
[0007] 該二饋入臂由導電材料構成并設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輸入的饋入部。
[0008] 本發明的雙極化天線，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] 本發明的雙極化天線，該隔離段的正投影形狀是長條形。
[0010] 本發明的雙極化天線，該二缺口沿其自該中央空缺部向外延伸的方向的假想聯機 夾角是90。。
[0011] 本發明的雙極化天線，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] 本發明的雙極化天線，該外框部的正投影的寬度是60mm。
[0014] 本發明的雙極化天線，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] 本發明的雙極化天線，每一福射部的正投影形狀是圓型。
[0017] 本發明的有益效果在于：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] 本發明的其他的特征及功效，將于參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：
[0019] 圖1是一立體圖，說明現有微帶天線的一實施例；
[0020] 圖2是一立體圖，說明現有微帶天線利用增加四分之一波長阻抗轉換器來達到阻 抗匹配；
[0021] 圖3是一立體圖，說明現有微帶天線利用插入式微帶線來達到阻抗匹配；
[0022] 圖4是一正視圖，說明本發明雙極化天線的一實施例；
[0023] 圖5是一側視圖，說明本發明雙極化天線的該實施例的側視圖；
[0024] 圖6是一正視圖，說明本發明雙極化天線的該實施例的幾何結構；及
[0025] 圖7是一曲線圖，說明本發明雙極化天線的該實施例的Sll和S22模擬與實測反 射損失圖；
[0026] 圖8是一表面電流分布圖，說明本發明雙極化天線具有一隔離段的表面電流分布 趨勢；
[0027] 圖9是一表面電流分布圖，說明本發明雙極化天線不具有該隔離段的表面電流分 布趨勢；
[0028] 圖10是一曲線圖，說明本發明雙極化天線的該實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，說明本發明雙極化天線的該實施例不具有該隔離段的S21隔離 度的反射損失模擬圖。
【具體實施方式】
[0030] 在本發明被詳細描述前，應當注意在W下的說明內容中，類似的組件是W相同的 編號來表示。
[0031] 參閱圖4和圖5,本發明雙極化天線的一實施例設置于一方形基板1，并包含一接 地層體2,及二饋入臂3。
[0032] 該接地層體2設置于該基板1，并包括一中央空缺部21、一由導電材料構成并框圍 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機夾角是90°，該隔離段的正投影形狀是長條形，并自該 二缺口 24所在側邊的夾角處斜向對角方向延伸。
[0033] 每一饋入臂3由導電材料構成并設置于該基板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輸入的饋入部33,每一 福射部31的正投影形狀是圓型。
[0034] 當自該二饋入臂3的饋入部33分別電連接一 SMA (Sub-Minia化re-A)接頭4 W接 收訊號時，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,使得本發明雙極化天線的實施例的每一饋入臂3與相 鄰的該接地層體2形成共平面波導（CPW, Coplanar Waveguide)的饋入結構，因此，本發明 雙極化天線的實施例能具有較大的阻抗帶寬并達到良好的阻抗匹配，而可改善W往的天線 必須通過額外增加四分之一波長阻抗轉換器或是插入式微帶線的方式來達到阻抗匹配的 缺點，W及更具有低福射損失，及易結合的優點。
[0035] 此外，W往的饋入結構的電氣特性易受基板的介質或厚度所影響，因此本發明雙 極化天線改用較不易受基板的介質或厚度所影響的共平面波導的饋入方式來加 W設計，使 得本天線結構可任意的使用于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成天線的應用而不受限制，使用的范圍會更加地廣 泛。
[0036] 同時，當訊號分別自該SMA接頭4饋入二饋入臂3時，經由每一相對應的主臂部32 傳送至每一福射部31，W分別激發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，而使本發明天線能達雙極化的特性， 特別地，在本實施例中，因為該二饋入臂3延伸方向彼此正交，所W該第一線性極化和該第 二線性極化的激發方向彼此也呈正交。
[0037] 參閱圖6,圖6是本發明雙極化天線的幾何結構表示圖，在圖中，天線整體的寬度 及長度分別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來表示其長度及寬度，同時， 令該二饋入臂3分別標示為第一饋入臂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，上述所述的相關參數的規格如下表一所示。
[0038]
W39]表一
[0040] 同時參閱圖7,是本發明雙極化天線的實施例依照上述表一的實際尺寸的模擬 與實測結果，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，第一饋入臂34模擬時的 阻抗帶寬為1. 34細Z (5. Ol細Z~6. 35細Z)，實測時的阻抗帶寬為1. 685細Z (4. 955細Z~ 6. 64GHz)，而第二饋入臂35模擬時的阻抗帶寬為1. 35GHz (5. 005GHz~6. 355GHz)，實測時 的阻抗帶寬為1. 855GHz (4. SGHz~6. 655GHz)，因此，可確實驗證本發明雙極化天線能達到 良好的阻抗匹配而應用于5. 8GHz的頻段。
[0041] 為清楚地說明本發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 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，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），運是因為本實施例的該隔離段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時的S21隔離度的模擬圖可 更清楚地比較出本發明雙極化天線有該隔離段23時的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，本發明雙極化天線通過該共平面波導的饋入方式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介質和厚度的影響，更通過該隔離段23 使該二饋入臂3不會相互影響W達到良好的隔離特性，所W確實能達成本發明的目的。 W44] W上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能W此限定本發明實施的范圍，即凡 依本發明權利要求書及說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明的范圍。
【主權項】
1. 一種雙極化天線，設置于一基板，其特征在于：包含： 一層接地層體，設置于該基板并包括一個中央空缺部、一個由導電材料構成并框圍該 中央空缺部的外框部，及二個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機夾角小于180° ;及 二個饋入臂，由導電材料構成并設置于該基板上且分別包括一個位于該中央空缺部的 輻射部、一個與該輻射部連接并位于該其中一個缺口且不接觸該外框部的主臂部，及一個 與該主臂部相反于該輻射部的一端連接并供訊號輸入的饋入部。2. 根據權利要求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. 根據權利要求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條形。4. 根據權利要求1所述的雙極化天線，其特征在于：該二個缺口沿其自該中央空缺部 向外延伸的方向的假想聯機夾角是90°。5. 根據權利要求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. 根據權利要求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. 根據權利要求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. 根據權利要求1所述的雙極化天線，其特征在于：每一個輻射部與該外框部的距離 是 2. 95mm〇9. 根據權利要求1所述的雙極化天線，其特征在于：每一個主臂部的一邊和鄰近該外 框部的一邊的距離是0. 3mm。10. 根據權利要求1所述的雙極化天線，其特征在于：每一個輻射部的正投影形狀是圓 型。
【文檔編號】H01Q1/50GK105846077SQ201510018579
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月14日
【發明人】孫卓勛, 李宗麟, 潘冠蒲, 邱冠智, 林立韋, 王景亮
【申請人】冠捷投資有限公司