專利名稱：天線及其阻抗匹配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線及其阻抗匹配的方法，尤其涉及一種具有寄生元件的天線及以該寄生元件實(shí)現(xiàn)良好阻抗匹配的方法。
背景技術(shù)：
天線是導(dǎo)波和輻射波的變換裝置，是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器件。為了有效地將能量饋送到天線上，在饋線末端的天線所呈現(xiàn)的阻抗，應(yīng)滿足匹配要求。關(guān)于天線阻抗匹配的方法，現(xiàn)有資料已有了許多的記載，例如調(diào)節(jié)天線饋入點(diǎn)的位置，單獨(dú)在天線的前端設(shè)置一個(gè)阻抗匹配電路或者相對(duì)輻射元件設(shè)置一個(gè)金屬片狀元件以形成電容效應(yīng)來(lái)達(dá)到阻抗匹配等等。美國(guó)公告專利第6346913號(hào)，其揭示了一種內(nèi)置阻抗轉(zhuǎn)換元件的微帶天線。該阻抗轉(zhuǎn)換元件實(shí)際上是位于輻射片和接地板之間的絕緣介質(zhì)層內(nèi)的一金屬帶。在天線其它參數(shù)(如輻射片尺寸、天線高度、介電常數(shù)等)確定的情況下，可以通過(guò)設(shè)置該單獨(dú)的阻抗匹配元件來(lái)調(diào)整天線的輸入阻抗，從而與傳輸線的特性阻抗相匹配。由于該阻抗轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在天線內(nèi)部，使得制作過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，天線成本也相對(duì)較高。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種天線及該天線阻抗匹配的方法，用作該天線阻抗匹配的寄生元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低廉，調(diào)節(jié)該天線阻抗匹配的方法也比較簡(jiǎn)單。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明天線，包括天線輻射體，接地金屬板，傳輸線和以寄生效應(yīng)使得天線輸入阻抗與傳輸線特性阻抗匹配的寄生元件，該寄生元件跨設(shè)于所述接地金屬板上，其兩端與接地金屬板相連。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明天線阻抗匹配的方法包括第一步，為天線輻射體設(shè)置一接地金屬板；第二步，在接地金屬板上跨設(shè)一橋狀寄生元件；第三步，調(diào)整該寄生元件的位置或其尺寸大小，使輸入阻抗值盡量為純電阻。
較之現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明天線用作阻抗匹配的寄生元件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低廉，調(diào)節(jié)阻抗匹配的方法簡(jiǎn)單，具體特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖1為依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例所提供的天線立體圖。
圖2(a)、圖2(b)為本發(fā)明天線局部放大圖。
圖3為本發(fā)明天線電壓駐波比測(cè)試圖。
圖4為本發(fā)明另一實(shí)施方式立體圖。
圖5為本發(fā)明又一實(shí)施方式立體圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參照?qǐng)D1，其為依照本發(fā)明的一種較佳實(shí)施方式所提供的天線立體圖。該天線包括輻射體、位于該輻射體1的下方設(shè)置有一大的接地金屬板2、在該金屬板的上方跨接的寄生元件3以及給天線饋電的傳輸線4。
該輻射體1是由介質(zhì)基板10表面設(shè)置輻射金屬片構(gòu)成的。該介質(zhì)基板10垂直設(shè)置在接地金屬板2的上方，介質(zhì)基板10的面積相對(duì)較小，而接地金屬板2的面積相對(duì)較大。介質(zhì)基板10的上方垂直其短邊跨接有一橋狀寄生元件3，且該寄生元件3的末端與接地金屬板2相連。設(shè)置該寄生元件3主要是用作天線輸入阻抗的改進(jìn)，使之與傳輸線4的特性阻抗相匹配。該寄生元件3由細(xì)長(zhǎng)金屬窄條制成，包括第一支臂31、第二支臂32及第三支臂33。第一支臂31與第二支臂32都垂直焊接于接地金屬板2，第三支臂33橫向跨設(shè)于第一及第二支臂31、32。寄生元件3在接地金屬板2上的兩個(gè)焊接點(diǎn)到輻射體1的距離大致相等。該寄生元件3影響天線輸入阻抗主要通過(guò)其在接地金屬板2上位置的改變以及其尺寸的變化來(lái)達(dá)到。寄生元件3靠近天線或者制作該寄生元件3的金屬條越寬，對(duì)天線輸入阻抗的影響就明顯；遠(yuǎn)離天線或者制作該寄生元件3的金屬條越窄，其對(duì)天線輸入阻抗的影響就減弱。當(dāng)天線輸入阻抗呈容性時(shí)，可以增長(zhǎng)寄生元件3第三支臂33的長(zhǎng)度，當(dāng)天線輸入阻抗呈感性時(shí)，可以減短寄生元件3第三支臂33的長(zhǎng)度。所以，在調(diào)節(jié)天線輸入阻抗時(shí)，可以通過(guò)寄生元件3位置的變動(dòng)或者尺寸大小的改動(dòng)來(lái)達(dá)到。另外，當(dāng)一個(gè)寄生元件3作用的效果不滿足阻抗匹配的設(shè)計(jì)要求時(shí)，可以通過(guò)增加寄生元件3的個(gè)數(shù)來(lái)進(jìn)一步調(diào)節(jié)的天線輸入阻抗。比如，在圖1所示的天線立體圖上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)與寄生元件3平行或交叉或其它位置關(guān)系的另一寄生元件3。
請(qǐng)參照?qǐng)D2(a)，天線輻射體1正面放大圖。天線輻射體1包括第一輻射部11、第二輻射部12以及信號(hào)饋入部13。第一輻射部11、第二輻射部12的長(zhǎng)度主要是依據(jù)天線的所需工作的頻率大小來(lái)確定的，一般為工作頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的四分之一。第一輻射部11為高頻部分、第二輻射部12為低頻部分，分別發(fā)射或接收頻率為5.2GHz和2.4GHz的電波。二輻射部11、12及饋入部13可借由蝕刻或者印刷等技術(shù)形成于介質(zhì)基板10的表面。在本實(shí)施例中，用以傳輸能量的傳輸線4為同軸線，其從接地金屬板2的底部穿過(guò)接地金屬板2，其內(nèi)芯41焊接到饋入部13，將所需發(fā)射的信號(hào)傳遞給天線的第一及第二輻射部11、12，而其金屬編織層在金屬板2的底面與其相連(未圖示)。
請(qǐng)參照?qǐng)D2(b)，天線輻射體1背面放大圖。該介質(zhì)基板10背面設(shè)置有金屬片14、15、16，這些金屬片14、15、16也有一定的輻射作用，其通過(guò)從介質(zhì)基板10的第一及第二輻射部11、12耦合同軸線傳輸?shù)哪芰?，從而使天線有良好的增益表現(xiàn)。
當(dāng)然天線輻射體1除了本實(shí)施例所揭示形式外，還可以是桿狀輻射體，螺旋鞭狀輻射體等等。本實(shí)施例中的天線為一個(gè)單極天線，但其它形式的天線倒F形天線、偶極天線、微帶天線同樣適用于本發(fā)明，因而本發(fā)明對(duì)天線輻射體的形式?jīng)]有具體的苛刻的要求。
圖3是天線電壓駐波比測(cè)試圖，橫軸為天線工作頻率，縱軸為電壓駐波比值。按業(yè)界慣用的電壓駐波比值小于2的頻帶為天線有效工作頻帶，從該圖可以看出本施實(shí)例天線的有效工作頻帶大致為2.25-2.70GHz、4.30-6GHz，可見(jiàn)本實(shí)施例天線具有寬頻的特性，而這與其具有良好的阻抗匹配效果是分不開(kāi)的。尤其是天線工作在2.4-2.5Ghz及5-6GHz時(shí)所測(cè)的電壓駐波比均低于1.5，這表明天線在802.11a/b/g定義的頻段上表現(xiàn)極佳，同時(shí)天線的增益也有好的表現(xiàn)。最終的測(cè)試結(jié)果證實(shí)了這一點(diǎn)，在2.412GHz時(shí)，天線的增益達(dá)到了6.42，而在5.25GHz時(shí)，天線的增益則達(dá)到了6.12。
除了最佳實(shí)施例所揭示的天線寄生元件3的構(gòu)形外，圖4、圖5又列舉了一些其他構(gòu)形的天線阻抗匹配寄生元件3。圖4類似于半圓弧形，圖5類似于倒V形。當(dāng)然還可以是由上述類似橋形結(jié)構(gòu)演變出來(lái)的其它構(gòu)形。
本發(fā)明天線可作為無(wú)線接入點(diǎn)(AP/“access point”)、筆記本電腦或者臺(tái)式電腦等等的外接天線。其可以選用吸頂式或直接放置在桌面等安裝方式，具有全向的特征，能很好的滿足短距離通信的要求。
權(quán)利要求
1.一種天線，包括天線輻射體，接地金屬板，傳輸線和以寄生效應(yīng)使得天線輸入阻抗與傳輸線特性阻抗匹配的寄生元件，其特征在于所述寄生元件跨設(shè)于所述接地金屬板上，其兩端與接地金屬板相連。
2.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述寄生元件由一橋狀金屬片構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述寄生元件包括第一支臂、第二支臂和第三支臂，第一和第二支臂垂直接地金屬板，第三支臂橫跨于第一和第二支臂上。
4.如權(quán)利要求2或3所述的天線，其特征在于所述天線還包括另一相同形狀的寄生元件。
5.如權(quán)利要求1、2、3任意一項(xiàng)所述的天線，其特征在于寄生元件跨設(shè)于天線輻射體上，其兩端焊接于金屬接地板上。
6.如權(quán)利要求5所述的天線，其特征在于所述天線輻射體形成于介質(zhì)基板上。
7.如權(quán)利要求6所述的天線，其特征在于所述天線輻射體包括形成于介質(zhì)基板正面的第一及第二輻射部，而在介質(zhì)基板的背面形成有獨(dú)立寄生金屬片。
8.一種天線阻抗匹配方法，包括第一步，為天線輻射體設(shè)置一接地金屬板；第二步，在接地金屬板上跨設(shè)一橋狀寄生元件；第三步，調(diào)整該寄生元件的位置或其尺寸大小，使輸入阻抗值盡量為純電阻。
9.如權(quán)利要求8所述的天線阻抗匹配方法，其特征在于所述寄生元件呈“ㄇ”狀或 狀或倒 狀。
10.如權(quán)利要求8或9所述天線阻抗匹配方法，其特征在于所述寄生元件所在的平面、接地金屬板、天線輻射體所在平面兩兩垂直。
全文摘要
一種天線，應(yīng)用于無(wú)線局域網(wǎng)中，可作為無(wú)線接入點(diǎn)(AP/“accesspoint”)、筆記本電腦或者臺(tái)式電腦等等的外接天線。該天線包括天線輻射體、接地金屬板、傳輸線和以寄生效應(yīng)使得天線輸入阻抗與傳輸線特性阻抗匹配的寄生元件，該寄生元件跨設(shè)于所述接地金屬板上，其兩端與接地金屬板相連。調(diào)整該寄生元件在接地金屬板上的位置及其尺寸的大小，可以使天線輸入阻抗與傳輸線相匹配。本發(fā)明天線通過(guò)該寄生元件的設(shè)置，有效地調(diào)整了天線的輸入阻抗，使得天線具備了良好的性能，同時(shí)該寄生元件本身成本低廉。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK1780047SQ200410065529
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2004年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月18日
發(fā)明者蘇紋楓, 柯云龍, 黃耀先 申請(qǐng)人:富士康(昆山)電腦接插件有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司