多頻段雙極化天線的制作方法
【專利摘要】一種多頻段雙極化天線包含一基底、一接地元件、一寄生元件、一第一輻射元件，及一第二輻射元件，該基底包括一第一面，及一相反于該第一面的第二面，該接地元件形成于該第一面且包括一第一缺口、一第二缺口，及二條狹縫，該第一輻射元件形成于該第二面并包括一第一饋入臂，及一第一主輻射片，該第二輻射元件形成于該第二面并包括一第二饋入臂，及一第二主輻射片，并通過該寄生元件、該第一缺口、該第二缺口，及該二條狹縫以提升該第一輻射元件和該第二輻射元件間的隔離度，并進而達到良好的匹配效果。
【專利說明】
多頻段雙極化天線
技術領域
[0001]本發明涉及一種天線，特別是涉及一種具有多個頻段及兩個不同極化方向的多頻段雙極化天線。
【背景技術】
[0002]—般的平面天線大多僅能做到單頻雙極化或是雙頻雙極化，雖然雙頻單極化天線具有兩個頻帶但由于只能接收/發射單一方向的訊號，因此若在使用上未將該雙頻單極化天線的接收/發射方位調整正確，則無法達到理想的接收/發射效果，因此為能達到理想的無死角接收/發射的效果又能維持雙頻帶的應用，而衍生出雙頻雙極化天線。
[0003]雙頻雙極化天線不僅能達到接收/發射兩個不同方向的訊號以提升多方位接收/發射的效果又能達到雙頻帶的應用，但由于此類的天線大多設計為使用兩個輻射體制作于同一結構，所以該天線雖然能接收/發射多方位的訊號但容易存在該等輻射體的訊號于同頻段有相互干擾的現象的缺失，因此，該等輻射體的隔離度的設計即占有一定的重要性，否則會導致接收/發射訊號的質量不盡理想。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種具有高隔離度、多頻段應用，及能接收/發射兩個不同極化方向的多頻段雙極化天線。
[0005]本發明的多頻段雙極化天線，包含一絕緣的基底、一接地元件、一成矩形的寄生元件、一第一輻射元件，及一第二輻射元件。
[0006]該絕緣的基底包括一第一面，及一相反于該第一面的第二面。
[0007]該接地元件可導電并形成在該第一面，并包括一成長矩形的第一接地片、一成長矩形且自該第一接地片的一長邊向遠離該第一接地片方向延伸的第二接地片，及一成矩形且相鄰的二邊分別與該第一接地片和第二接地片連接的第三接地片。
[0008]該成矩形的寄生元件可導電并形成在該第一面，且相鄰的二邊分別與該第一接地片和該第二接地片相間隔。
[0009]該第一輻射元件可導電且形成在該第二面，并包括一第一饋入臂，及一自該第一饋入臂延伸且向該第一面的投影位于該第一接地片和該寄生元件間的第一主輻射片。
[0010]該第二輻射元件可導電且形成在該第二面，并包括一第二饋入臂，及一自該第二饋入臂延伸且向該第一面的投影位于該第二接地片和該寄生元件間的第二主輻射片并通過該寄生元件提升該第一輻射元件和該第二輻射元件間的隔離度。
[0011]較佳地，接地元件還包括一個自該第一接地片連接該第三接地片的該長邊向另一長邊形成的第一缺口，及一第二缺口。
[0012]較佳地，該接地元件還包括一個自該第二接地片的一連接該第三接地片的長邊向另一長邊形成的第三缺口，及一第四缺口。
[0013]較佳地，該接地元件還包括二分別形成在該第三接地片和該第一接地片、第二接地片連接邊的狹縫。
[0014]較佳地，該第一缺口和第三缺口成徑寬相等的倒L形，該第二缺口具有一自連接該第三接地片的該第一接地片長邊向另一長邊方向延伸的第一部，及一自該第一部沿該第一接地片的長邊朝遠離該第三接地片延伸的第二部，該第四缺口具有一自連接該第三接地片的該第二接地片長邊向另一長邊方向延伸的第三部，及一自該第三部沿該第二接地片的長邊朝遠離該第三接地片延伸的第四部。
[0015]較佳地，該第一輻射元件的第一饋入臂具有一自該第二面邊緣垂直延伸的細臂部、一自該細臂部朝遠離該第二面邊緣直線延伸且向該第一面的投影位于該第二缺口的第一部的寬臂部，及一自該寬臂部向平行于該第一接地片長邊方向延伸的連接部，該第一主輻射片具有一自接近該第三接地片的第一主輻射片的長邊朝另一長邊延伸的第一輻射缺口，及一自遠離該第三接地片的第一主輻射片的長邊朝另一長邊延伸的第二輻射缺口。
[0016]較佳地，該第二輻射元件的第二饋入臂具有一自該第二面邊緣垂直延伸的細臂部、一自該細臂部朝遠離該第二面邊緣直線延伸且向該第一面的投影位于該第四缺口的第三部的寬臂部，及一自該寬臂部向平行于該第二接地片長邊方向延伸的連接部，該第二主輻射片具有一自接近該第三接地片的第一主輻射片的長邊朝另一長邊延伸的第三輻射缺口，及一自遠離該第三接地片的第二主輻射片的長邊朝另一長邊延伸的第四輻射缺口。
[0017]較佳地，該第一主福射片的該第一福射缺口寬度小于該第二福射缺口，且該第一輻射缺口和該第二輻射缺口彼此平行不重疊；而該第二主輻射片的該第三輻射缺口寬度小于該第四輻射缺口，且該第三輻射缺口和第四輻射缺口彼此平行不重疊。
[0018]較佳地，該寄生元件包括一呈矩形且與該第一主輻射片和該第二主輻射片的正投影相間隔設置的寄生片，及一由該寄生片朝該第三接地片延伸的凸伸臂。
[0019]較佳地，該第二缺口的該第一部的寬度大于該第二部，且該第四缺口的該第三部的寬度大于該第四部。
[0020]本發明的有益效果在于，通過該寄生元件使本發明多頻段雙極化天線的該第一輻射元件和該第二輻射元件間的隔離度增加，而不會相互干擾，并能達到良好的匹配。
【附圖說明】
[0021]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:
[0022]圖1是一分解圖，說明本發明多頻段雙極化天線的一實施例；
[0023]圖2是一正視圖，說明本發明多頻段雙極化天線的該實施例；
[0024]圖3是一曲線圖，說明本發明多頻段雙極化天線的該實施例模擬與實測的反射損失;
[0025]圖4是一電流分布圖，說明本發明多頻段雙極化天線的一第一頻帶電流分布；
[0026]圖5是一電流分布圖，說明本發明多頻段雙極化天線的一第二頻帶電流分布；
[0027]圖6是一電流分布圖，說明本發明多頻段雙極化天線的一第三頻帶電流分布；
[0028]圖7是一曲線圖，說明本發明多頻段雙極化天線的該實施例反射損失；
[0029]圖8是一曲線圖，說明本發明多頻段雙極化天線未包含一寄生元件的反射損失；
[0030]圖9是一曲線圖，說明本發明多頻段雙極化天線的一接地元件未包括二條狹縫和一第一缺口及一第三缺口的反射損失；及
[0031]圖10是一示意圖，說明本發明多頻段雙極化天線的天線陣列結構。
【具體實施方式】
[0032]在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表不。
[0033]參閱圖1與圖2，本發明多頻段雙極化天線的一實施例適用于饋入一第一訊號(圖未示)和一第二訊號(圖未示)以共振出多頻段并具有兩個不同方向的線性極化的頻帶。該多頻段雙極化天線包含一基底1、一接地元件2、一寄生元件3、一第一輻射元件4，及一第二福射元件5。
[0034]該基底I為絕緣材質所制作并形成極薄的正矩形片體，且包括一第一面11，及一相反于該第一面11的第二面12。
[0035]該接地元件2為導電材質制作形成在該第一面11，并包括一第一接地片21、一第二接地片22、一第三接地片23、一第一缺口 24、一第二缺口 25、一第三缺口 26、一第四缺口27，及二條狹縫28。
[0036]該第一接地片21自該第一面11的一邊緣延伸而形成一長矩形；該第二接地片22自該第一接地片21的一長邊向遠離該第一接地片21方向延伸而形成一長矩形，使得該第一接地片21、第二接地片22概成L形態樣；該第三接地片23成一矩形且相鄰的二邊分別與該第一接地片21和第二接地片22連接。
[0037]該第一缺口 24自該第一接地片21連接該第三接地片23的該長邊向另一長邊形成徑寬相等的倒L形缺口，該第一缺口 24具有一由該第一接地片21連接該第三接地片23的該長邊向另一長邊延伸的第一段241，及一由該第一段241朝遠離該第二缺口 25的方向延伸且平行于該第一接地片21長邊的第二段242。
[0038]該第二缺口 25具有一自連接該第三接地片23的該第一接地片21長邊向另一長邊方向延伸的第一部251，及一自該第一部251沿該第一接地片21的長邊朝遠離該第三接地片23延伸的第二部252，且該第一部251的寬度大于該第二部252。
[0039]該第三缺口 26自該第二接地片22的一連接該第三接地片23的長邊向另一長邊形成徑寬相等的倒L形缺口，該第三缺口 26具有一由該第二接地片22連接該第三接地片23的該長邊向另一長邊延伸的第三段261，及一由該第三段261朝該第一接地片21延伸且平行于該第二接地片22長邊的第四段262。
[0040]該第四缺口 27具有一自連接該第三接地片23的該第二接地片22長邊向另一長邊方向延伸的第三部271，及一自該第三部271沿該第二接地片22的長邊朝遠離該第三接地片23延伸的第四部272，且該第四缺口 27的該第三部271的寬度大于該第四部272。
[0041]該二條狹縫28分別形成一長矩形而位于該第三接地片23和該第一接地片21、第二接地片22連接邊，并分別與該第一缺口 24和該第三缺口 26連接。
[0042]該寄生元件3可導電并形成一矩形而設置于該第一面11，且相鄰的二邊分別與該第一接地片21和該第二接地片22相間隔，該寄生元件3包括一呈矩形且與一第一主輻射片42和一第二主輻射片52的正投影相間隔設置的寄生片31，及一由該寄生片31朝該第三接地片23延伸的凸伸臂32。
[0043]第一輻射元件4為導電材質制作形成在該第二面12，并包括一第一饋入臂41，及該第一主福射片42。
[0044]該第一饋入臂41具有一自該第二面12邊緣垂直延伸的細臂部411、一自該細臂部411朝遠離該第二面12邊緣直線延伸且向該第一面11的投影位于該第二缺口 25的第一部251的寬臂部412，及一自該寬臂部412向平行于該第一接地片21長邊方向延伸的連接部413。
[0045]該第一主輻射片42自該第一饋入臂41延伸且向該第一面11的投影位于該第一接地片21和該寄生元件3間，并具有一自接近該第三接地片23的第一主輻射片42的長邊朝另一長邊延伸的第一輻射缺口 421，及一自遠離該第三接地片23的第一主輻射片42的長邊朝另一長邊延伸的第二輻射缺口 422，該第一輻射缺口 421寬度小于該第二輻射缺口422，且彼此平行不重疊。
[0046]該第二輻射元件5可導電并形成在該第二面12，并包括一第二饋入臂51，及該第二主輻射片52。
[0047]該第二饋入臂51具有一自該第二面12邊緣垂直延伸的細臂部411、一自該細臂部411朝遠離該第二面12邊緣直線延伸且向該第一面11的投影位于該第四缺口 27的第三部271的寬臂部412，及一自該寬臂部412向平行于該第二接地片22長邊方向延伸的連接部413。
[0048]該第二主輻射片52自該第二饋入臂51延伸且向該第一面11的投影位于該第二接地片22和該寄生元件3間，并具有一自接近該第三接地片23的第一主輻射片42的長邊朝另一長邊延伸的第三輻射缺口 521，及一自遠離該第三接地片23的第二主輻射片52的長邊朝另一長邊延伸的第四輻射缺口 522，該第三輻射缺口 521寬度小于該第四輻射缺口522，且彼此平行不重疊。
[0049]該第一訊號和該第二訊號分別由該第一饋入臂41的細臂部411和該第二饋入臂51的細臂部411饋入，并分別經由所對應的該寬臂部412及連接部413至該第一主輻射片42和該第二主輻射片52，而共振出三個頻帶分別為一第一頻帶6、一第二頻帶7和一第三頻帶8的多頻段天線，如圖3的反射損失圖上的圈圈處所示，因此本發明多頻段雙極化天線可應用于 700MHz (LTE)、860 ?960MHz (GSM)、1700 ?2170MHz (DCS、PCS、WCDMA)及 2400 ?2500MHz (Bluetooth、Wireless LAN)等多個頻段。
[0050]在此針對三個頻帶的表面電流路徑加以說明，由于本實施例包含有該第一輻射元件4和該第二輻射元件5，因此，為方便解釋僅以第一輻射元件4的不同頻帶的表面電流路徑為例來詳加解釋，參閱圖4，為共振于該第一頻帶6 (參圖3)的表面電流路徑圖，由于該第一頻帶6為低頻段，所以行走的波長較長，因此可看出電流方向從該第一饋入臂41的細臂部411到該第一主輻射片42的電流方向都相同，如圖中的箭頭方向所示。
[0051]參閱圖5，為共振于該第二頻帶7的表面電流路徑圖，由于該第二頻帶7(參圖3)的共振頻段高于該第一頻帶6 (參圖3)，所以行走的電流路徑會較該第一頻帶6短，因此可看出電流方向從該第一饋入臂41的細臂部411到該寬臂部412的電流方向都相同直至該連接部413連接該第一主福射片42的交接處電流方向才做反轉，如圖中的箭頭方向所示。
[0052]參閱圖6，為共振于該第三頻帶8 (參圖3)的表面電流路徑圖，由于該第三頻帶8的共振頻段更高于該第二頻帶7 (參圖3)，所以行走的電流路徑會比該第二頻帶7短，因此可觀察出電流方向從該第一饋入臂41的細臂部411流動至該寬臂部412與該連接部413的交接處即做反轉，如圖中的箭頭方向所示。
[0053]參閱圖7和圖8，圖7為本實施的反射損失圖，而圖8為本發明多頻段雙極化天線中未包含該寄生元件3的反射損失圖，比較發現有該寄生元件3的Sll于高頻(1700?2170MHz及2400?2500MHz)的匹配度會比沒有該寄生元件3的Sll來得好，更可由S12觀察出有該寄生元件3的S12的趨勢也會比沒有該寄生元件3來的好，顯然，本發明多頻段雙極化天線可通過該寄生元件3作為隔離的結構，以降低該第一輻射元件4和該第二輻射元件5間高頻的影響，進而達到良好的匹配效果。
[0054]參閱圖9，為本發明多頻段雙極化天線的該接地元件2未包括該二狹縫28和該第一缺口 24及第三缺口 26的反射損失圖，并與圖7的S12比較發現本發明多頻段雙極化天線增加了該二狹縫28和該第一缺口 24及第三缺口 26后能大大地提升于860MHz?960MHz的頻段處的隔離度，且于1700MHz?2170MHz及2400MHz?2570MHz時的隔離度也能有所改善。同時，更由兩圖的Sll比較，可清楚地發現到于1700MHz?2170MHz及2400MHz?2570MHz時有該二狹縫28和該第一缺口 24及第三缺口 26的多頻段雙極化天線的Sll匹配效果也比沒有該二狹縫28和該第一缺口 24及第三缺口 26的多頻段雙極化天線好，也就是說，有該二狹縫28和該第一缺口 24及第三缺口 26的多頻段雙極化天線不僅改善了匹配度也增加了隔離度。
[0055]此外，該第一訊號通過該第一輻射元件4激發出一平行于該第一饋入臂41延伸方向的第一線性極化，而該第二訊號則通過該第二輻射元件5激發出一平行于該第二饋入臂51延伸方向的第二線性極化，因此，本發明多頻段雙極化天線不只能接收平行于該第一饋入臂41的訊號，也能接收正交于該第一饋入臂41 (平行于該第二饋入臂51)的訊號，而在實際接收訊號的應用上能不受限制。
[0056]參閱圖10，此外，上述本發明多頻段雙極化天線的實施例還可由多個多頻段雙極化天線9，采相鄰二個多頻段雙極化天線9彼此成鏡像排列的方式組成天線陣列(圖中僅繪示二個多頻段雙極化天線9作說明)，以增加功率的提升，由于其個別結構、作動已于上文所詳述，所以在此不再重復贅述。
[0057]綜上所述，本發明多頻段雙極化天線通過該寄生元件3以增加其隔離度，使得該第一輻射元件4和該第二輻射元件5于高頻時能不受彼此干擾影響，進而達到良好的匹配，而更通過該二狹縫28和該第一缺口 24及第三缺口 26的存在以提升860MHz?960MHz、1700MHz?2170MHz及2400MHz?2570MHz的頻帶的隔離度，所以確實能達成本發明的目的。
[0058]以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以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】
1.一種多頻段雙極化天線，其特征在于:包含: 一個絕緣的基底，包括一面第一面，及一面相反于該第一面的第二面； 一個接地元件，為導電材質并形成在該第一面，包括一片呈長矩形的第一接地片、一片呈長矩形且自該第一接地片的一長邊向遠離該第一接地片方向延伸的第二接地片，及一片呈矩形且相鄰的二邊分別與該第一接地片和第二接地片連接的第三接地片； 一個呈矩形的寄生元件，為導電材質并形成在該第一面，且相鄰的二邊分別與該第一接地片和該第二接地片相間隔； 一個第一福射元件，為導電材質并形成在該第二面，包括一個第一饋入臂，及一片自該第一饋入臂延伸且向該第一面的投影位于該第一接地片和該寄生元件間的第一主輻射片；及 一個第二輻射元件，為導電材質并形成在該第二面，包括一個第二饋入臂，及一片自該第二饋入臂延伸且向該第一面的投影位于該第二接地片和該寄生元件間的第二主輻射片，并通過該寄生元件提升該第一輻射元件和該第二輻射元件間的隔離度。2.根據權利要求1所述的多頻段雙極化天線，其特征在于:接地元件還包括一個自該第一接地片連接該第三接地片的該長邊向另一長邊形成的第一缺口，及一個第二缺口。3.根據權利要求2所述的多頻段雙極化天線，其特征在于:該接地元件還包括一個自該第二接地片的一連接該第三接地片的長邊向另一長邊形成的第三缺口，及一個第四缺□ O4.根據權利要求3所述的多頻段雙極化天線，其特征在于:該接地元件還包括兩個分別形成在該第三接地片和該第一接地片、第二接地片連接邊的狹縫。5.根據權利要求4所述的多頻段雙極化天線，其特征在于:該第一缺口和第三缺口成徑寬相等的倒L形，該第二缺口具有一個自連接該第三接地片的該第一接地片長邊向另一長邊方向延伸的第一部，及一個自該第一部沿該第一接地片的長邊朝遠離該第三接地片延伸的第二部，該第四缺口具有一個自連接該第三接地片的該第二接地片長邊向另一長邊方向延伸的第三部，及一個自該第三部沿該第二接地片的長邊朝遠離該第三接地片延伸的第四部。6.根據權利要求5所述的多頻段雙極化天線，其特征在于:該第一輻射元件的第一饋入臂具有一自該第二面邊緣垂直延伸的細臂部、一個自該細臂部朝遠離該第二面邊緣直線延伸且向該第一面的投影位于該第二缺口的第一部的寬臂部，及一個自該寬臂部向平行于該第一接地片長邊方向延伸的連接部，該第一主輻射片具有一個自接近該第三接地片的第一主輻射片的長邊朝另一長邊延伸的第一輻射缺口，及一個自遠離該第三接地片的第一主輻射片的長邊朝另一長邊延伸的第二輻射缺口。7.根據權利要求6所述的多頻段雙極化天線，其特征在于:該第二輻射元件的第二饋入臂具有一個自該第二面邊緣垂直延伸的細臂部、一個自該細臂部朝遠離該第二面邊緣直線延伸且向該第一面的投影位于該第四缺口的第三部的寬臂部，及一個自該寬臂部向平行于該第二接地片長邊方向延伸的連接部，該第二主輻射片具有一個自接近該第三接地片的第一主輻射片的長邊朝另一長邊延伸的第三輻射缺口，及一個自遠離該第三接地片的第二主輻射片的長邊朝另一長邊延伸的第四輻射缺口。8.根據權利要求7所述的多頻段雙極化天線，其特征在于:該第一主輻射片的該第一輻射缺口寬度小于該第二輻射缺口，且該第一輻射缺口和該第二輻射缺口彼此平行不重疊；而該第二主輻射片的該第三輻射缺口寬度小于該第四輻射缺口，且該第三輻射缺口和第四輻射缺口彼此平行不重疊。9.根據權利要求8所述的多頻段雙極化天線，其特征在于:該寄生元件包括一片呈矩形且與該第一主輻射片和該第二主輻射片的正投影相間隔設置的寄生片，及一個由該寄生片朝該第三接地片延伸的凸伸臂。10.根據權利要求9所述的多頻段雙極化天線，其特征在于:該第二缺口的該第一部的寬度大于該第二部，且該第四缺口的該第三部的寬度大于該第四部。
【文檔編號】H01Q21/24GK105990693SQ201510093649
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年3月3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