本實用新型涉及一種雙耦合多頻段的寬頻單極天線,尤指可獲得更大工作頻寬的單極天線,通過接地線遮罩信號線的方式達到雙頻諧振,并憑借接地雙耦合式饋入的單極天線,達到增加天線工作頻寬的目的。
背景技術:
按,隨著高科技時代不斷進步、日新月異,無線通訊的無線傳輸介面也不斷提升、改進,也由早期的第二、三代(2G、3G)的行動通信系統(tǒng),已進化到第四代(4G)的行動通信系統(tǒng),而長期演進技術(Long Term Evolution,LTE)就是第四代通信系統(tǒng)其中一種的通信協(xié)定,而長期演進技術(LTE)的操作具有較高的傳輸資料量,且其操作的頻寬大約可區(qū)分為以下幾種:LTE 700的操作頻寬為介于698MHz-787MHz;LTE Band40的操作頻寬則介于2300MHz-2400MHz;LTE Band38的操作頻寬則介于2570MHz-2620MHz等等;也由于LTE已被視為下一代行動通訊裝置的主流規(guī)格,則有許多LTE相關的技術也被陸續(xù)研發(fā)。
也隨者通信電子產品的普及,不論男、女、老、幼,幾乎已到達到人手一機的情況,更是大大的改變了人們日常生活的作息模式,然通信電子產品在進行無線信號傳輸時,即必須通過天線進行無線信號的傳送與接收,因此通信電子產品天線的品質也相當重要,直接影響通信電子產品的無線信號收發(fā)的品質是否良好,而各種通信電子產品中,可攜式電子裝置〔如智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦或全球衛(wèi)星導航機(GPS)等〕或無線信號傳輸裝置〔如AP或無線網卡(Card Bus)等〕,均朝向輕、薄、短、小的設計模式,以符合通信電子產品輕巧外觀設計的需求,以供使用者方便攜帶應用,如可攜式電子裝置內部裝設的平面式倒F形天線(Planar Inverse-F Antenna,PIFA)或單極天線(Monopole Antenna),即被應用在各種可攜式電子裝置內部。
另在一般車輛行進中,也可通過天線接收調幅(AM)或調頻(FM)、收看無線電視節(jié)目或者衛(wèi)星信號等各種無線信號;然而,早期車用天線采用單桿式,系在車頂上呈傾斜式安裝,以調整接收無線信號強弱的角度,然汽車于高速行駛時,會產生強大的風阻,則單桿式天線為呈長桿狀、強度較差,即在受到強大的風阻、風壓的影響時,容易造成單桿式天線被強風影響而彎折或變形,即會影響無信信號接收的品質變差;因此有業(yè)者研發(fā)出鯊魚鰭式的汽車用天線,通過尖錐形的外觀設計,形成良好的導流作用,以降低風阻及風切,也被廣泛應用在汽車作以供接收無線信號,一般鯊魚鰭式汽車用天線,大多是由鯊魚鰭式外蓋、天線、控制電路單元、固定架及底座所組成,天線受到鯊魚鰭式外蓋的保護,也不易被強風所影響,無線信號接收的品質也較佳。
而各種應用在接收無線信號接收的單極天線,當天線被裝置在較大的金屬平面(汽車的車頂或接地面等)時,天線的低頻段操作頻寬僅能有10%的頻寬利用率,而高頻段的操作頻寬也僅能有8%的頻寬利用率,已無法符合現今第四代行動通信系統(tǒng)(4G LTE)的頻寬要求,且輻射率也無法達到40%以上的標準,無法適應各種環(huán)境的多頻且寬頻的天線應用模式,導致影響無線信號接收的頻寬減縮。
是以,如何解決目前單極天線的操作頻寬利用率無法增加,無法符合現今無線通信系統(tǒng)的頻寬要求的問題與困擾,且輻射率也不能符合無線通信系統(tǒng)的標準等的缺失與不便,即為從事此行業(yè)的相關廠商所亟欲研究改善的方向所在者。
技術實現要素:
故,實用新型設計人有鑒于上述的問題與缺失,乃搜集相關資料,經由多方評估及考量,并以從事于此行業(yè)累積的多年經驗,經由不斷試作及修改,始設計出可達到雙頻諧振、增加天線的工作頻寬的單極天線,通過接地線彎折以遮罩信號線,可供天線達到多頻段操作的雙耦合多頻段的寬頻單極天線的新型專利誕生。
為實現上述目的,本實用新型采用的技術方案是:
一種雙耦合多頻段的寬頻單極天線,其特征在于:包括絕緣支架、接地線及信號線,其中:
該絕緣支架是在兩個相對側邊分別設有定位空間、固定空間;
該接地線組裝于絕緣支架一側的定位空間處,底部設有位于絕緣支架底部的參考接地面,再由參考接地面一側垂直方向延伸設有呈彎折狀跨越至另一側固定空間頂部的耦合側;及
該信號線組裝于絕緣支架上相對接地線另一側的固定空間處,頂部設有延伸至位于接地線的耦合側形成相鄰分隔預定間距的耦合部,底部設有轉折延伸的信號饋入部。
所述雙耦合多頻段的寬頻單極天線,其中:該絕緣支架包括基板及由基板一側面向外凸出的框座,并供接地線及信號線分別組裝于框座兩個相對外側邊的定位空間、固定空間。
所述雙耦合多頻段的寬頻單極天線,其中:該基板一側面向外凸設有具有復數呈縱橫交錯狀隔板的框座,且框座一外側設有垂直式定位空間,并在定位空間側邊設有供接地線抵貼定位的復數橫隔板,定位空間頂部設有抵持接地線頂面的定位抵持體,相對定位空間的框座另一側設有傾斜狀的固定空間,且固定空間頂部設有抵持接地線的耦合側的限位抵持體,相鄰定位抵持體在固定空間頂部再設有抵持信號線的耦合部的固定抵持體,而固定空間底部則設有支撐信號線的信號饋入部的固定抵持座。
所述雙耦合多頻段的寬頻單極天線,其中:該接地線呈“7”字狀,頂部連續(xù)彎折延伸呈傾斜狀的耦合側,而底部則連設有參考接地面,且信號線設有與耦合側相同傾斜角度的耦合部,并供耦合側與耦合部間利用固定抵持體形成不接觸的相鄰分隔預定間距,該相鄰分隔的預定間距即為固定抵持體的厚度;該接地線底部的參考接地面可供與金屬殼體、電路板的接地側或汽車的金屬車體電性連接。
所述雙耦合多頻段的寬頻單極天線,其中:該信號線由信號饋入部一側朝上方傾斜延伸設有耦合部,而相鄰耦合部的信號饋入部側邊向外側凸設有供預設信號傳輸線電性連接的信號饋入點。
所述雙耦合多頻段的寬頻單極天線,其中:該絕緣支架一側信號線作為高頻的輻射路徑,高頻信號波長接近高頻工作頻段的四分之一;而絕緣支架另一側接地線則為低頻的輻射路徑,低頻信號波長為接近低頻工作頻段的四分之一;則該高頻信號波長、低頻信號波長是以相對工作頻段的中心頻率予以計算。
所述雙耦合多頻段的寬頻單極天線,其中:該工作頻段是LTE頻段,而低頻的操作頻段為:2300MHz-2400MHz;至于高頻的操作頻段為:2570MHz-2620MHz。
所述雙耦合多頻段的寬頻單極天線,其中:該信號線自參考接地面向上垂直延伸,并以耦合側遮罩信號線的耦合部,且通過調整接地線、信號線的線寬,以獲更大的低頻工作頻寬。
所述雙耦合多頻段的寬頻單極天線,其中:該信號線的耦合部與接地線的耦合側形成第一耦合段,信號線的信號饋入部與參考接地面形成第二耦合段,而信號線的信號饋入部設有與外部預設信號傳輸線電性連接的信號饋入點,利用預設信號傳輸線通過直接饋入法,以供信號線、接地線形成雙耦合結構,以增加天線的工作頻段、并協(xié)助調整阻抗匹配,以獲得更大的高頻工作頻寬。
本實用新型的主要優(yōu)點乃在于該寬頻單極天線是在絕緣支架兩個相對側邊分別設有定位空間、固定空間,以供接地線組裝于絕緣支架一側的定位空間處,而接地線頂部設有耦合側呈彎折狀延伸呈跨越至另一側固定空間頂部,且接地線底部設有較大面積的參考接地面位于絕緣支架及信號線的底部,該信號線組裝于絕緣支架的固定空間處,信號線頂部設有耦合部延伸至相鄰于接地線的耦合側、并形成預定相隔間距,底部設有轉折延伸的信號饋入部,其一側凸伸的信號饋入點可供電性連接外部預設信號傳輸線,通過接地線遮罩信號線的模式,可達到雙頻諧振以獲得更大工作頻段的目的。
本實用新型的次要優(yōu)點乃在于該絕緣支架包括基板及由基板一側面向外凸設的框座,而框座自基板一側面向外凸出復數縱橫交錯狀的隔板,并在框座一側邊設有垂直狀的定位空間、另一側邊為設有傾斜狀的固定空間,且框座一側定位空間頂部并凸設有定位抵持體,另一側固定空間頂部凸設有相對的限位抵持體及固定抵持體,再于固定空間底部凸設有固定抵持座,以供接地線組裝于絕緣支架的框座一側定位空間處,并使接地線頂部彎折處受到定位抵持體的抵壓限位、而接地線頂部連續(xù)彎折后延伸的耦合側即延伸跨越至絕緣支架另一側固定空間頂部的限位抵持體處,則接地線底部較大面積的參考接地面則位于絕緣支架、信號線的信號饋入部下方處,再于絕緣支架的固定空間供信號線組裝,則信號線頂部傾斜狀的耦合部為延伸至固定空間頂部位于固定抵持體內側,并供耦合部與接地線的耦合側通過固定抵持體形成不接觸的適當相隔間距,信號線底部橫向延伸的信號饋入部則定位于固空間底部的固定抵持座上,通過接地線遮罩信號線并形成雙耦合式的雙頻諧振;單極天線的整體體積小、易于安裝,可符合通信電子產品的輕、薄、短、小的設計訴求。
本實用新型的另一優(yōu)點乃在于該接地線、信號線分別組裝于絕緣支架的二側,并由接地線頂部連續(xù)彎折呈傾斜狀的耦合側延伸至位于另一側信號線的耦合部外側處,且供耦合側與耦合部保持適當相隔間距不接觸,即形成第一耦合段,且通過調整信號線及接地線的線寬,以獲得更大的低頻工作頻寬;至于信號線底部的信號饋入部則與參考接地面形成第二耦合段,以供接地線與信號線形成雙耦合結構,以增加天線的工作頻段,并協(xié)助調整阻抗匹配,以獲得更大的高頻工作頻寬;而工作頻寬的頻段是符合長期演進技術(Long Term Evolution,LTE)頻段的低頻操作頻段(LTE Band40,為:2300MHz-2400MHz),且高頻的操作頻段即為(LTE Band38,為:2570MHz-2620MHz)以供作為本實用新型頻寬操作的較佳實施例。
附圖說明
圖1是本實用新型的立體外觀圖。
圖2是本實用新型另一視角的立體外觀圖。
圖3是本實用新型的立體分解圖。
圖4是本實用新型另一視角的立體分解圖。
圖5是本實用新型的天線阻抗匹配圖。
圖6是本實用新型的側視圖。
圖7是本實用新型較佳實施例的立體外觀圖。
圖8是本實用新型圖7的a部分的局部放大圖。
附圖標記說明:1-絕緣支架;11-基板;12-框座;121-隔板;122-定位空間;1221-定位抵持體;123-固定空間;1231-限位抵持體;1232-固定抵持體;1233-固定抵持座;2-接地線;21-參考接地面;22-側立板;23-耦合側;3-信號線;31-信號饋入部;311-信號饋入點;32-耦合部;4-第一耦合段;5-第二耦合段;6-信號傳輸線。
具體實施方式
為達成上述目的與功效,本實用新型所采用的技術手段及其構造、實施的方法等,茲繪圖就本實用新型的較佳實施例詳加說明其特征與功能如下,俾利完全了解。
請參閱圖1、圖2、圖3、圖4所示,是本實用新型的立體外觀圖、另一視角的立體外觀圖、立體分解圖、另一視角的立體分解圖,由圖中所示可以清楚看出,本實用新型雙耦合多頻段的寬頻單極天線包括絕緣支架1、接地線2及信號線3,其中:
該絕緣支架1包括基板11、基板11一側面凸出的框座12,且該框座12自基板11一側面向外凸出復數縱、橫交錯的隔板121,而于一側復數橫向的隔板121外側處形成定位空間122,并在定位空間122頂部凸設有定位抵持體1221,則相對定位空間122于框座12另一側設有傾斜狀的固定空間123,再于固定空間123頂部凸設有呈上下相對、間隔錯位的限位抵持體1231、固定抵持體1232,而固定空間123底部為凸設有固定抵持座1233。
該接地線2具有較大面積的參考接地面21,而由參考接地面21一側垂直向上延伸有側立板22,并在側立板22頂部連續(xù)彎折后斜向延伸設有耦合側23,則該接地線2的側立板22及耦合側23呈似7字形狀。
該信號線3具有水平橫向延伸的信號饋入部31,則由信號饋入部31一側邊向外凸設有信號饋入點311,再于相鄰信號饋入點311的信號饋入部31另一側朝上方斜向延伸設有耦合部32。
上述各構件于組裝時,系利用絕緣支架1的基板11一側框座12側邊的定位空間122,供接地線2的側立板22組裝,而側立板22底部較大面積的參考接地面21,即位于絕緣支架1底部,且側立板22頂部彎折處為受到定位抵持體1221抵壓,再以斜向延伸的耦合側23跨越至另一側固定空間123頂部受到限位抵持體1231抵持、耦合側23并跨置于固定抵持體1232外部,則固定空間123處為供信號線3組裝,利用信號線3底部信號饋入部31組裝于固定抵持座1233上,使信號饋入部31為通過固定抵持座1233與參考接地面21形成分隔,且信號饋入點311即延伸出固定抵持座12333外側,再以信號線3頂部斜向延伸的耦合部32延伸至頂部的固定抵持體1232內側,以供耦合部32通過固定抵持體1232與耦合側23呈預定相鄰分隔預定間距,可供耦合部32與耦合側23保持隔離不接觸,且耦合側23與耦合部32呈相同傾斜角度,即可通過絕緣支架1、接地線2及信號線3組構成本實用新型的雙耦合多頻段的寬頻單極天線。
而上述絕緣支架1底部受到參考接地面21遮罩,而接地線2的耦合側23延伸至固定空間123處遮罩于信號線3的耦合部32,則于耦合側23與耦合部32處形成第一耦合段4,且信號線3底部信號饋入部31與參考接地面21之間,為形成第二耦合段5;且為了達到雙頻諧振效果,以信號線3為高頻輻射路徑,其高頻信號輻射波長接近高頻工作頻段的四分之一波長;再以接地線2作為低頻的輻射路徑,則低頻信號輻射波長為接近低頻工作頻段的四分之一長;其中該低頻工作頻段的波長、高頻工作頻段的波長,是以相對應的低頻、高頻的工作頻段的中心頻率來予以計算。
再者,本實用新型單極天線的寬頻的工作頻段的較佳實施例,是長期演進技術(Long Term Evolution,LTE)LTE頻段,而低頻的操作頻段(LTE Band40)為:2300MHz-2400MHz;至于高頻的操作頻段(LTE Band38)為:2570MHz-2620MHz;則以此寬頻頻段作為本實用新型較佳實施例的應用(請參閱圖5所示),可以在低頻工作頻段2300MHz-2400MHz至高頻工作頻段2570MHz-2620MHz間(如圖5中以虛線框標示范圍的頻段)獲得良好的多頻段行動通信信號;而在低頻及高頻的各工作頻段間,該天線的3D輻射效率分別為:
上列表中所示,本實用新型的雙頻多頻段單極天線的各工作頻段的輻射效率為介于51.15%-69.77%之間,均超過LTE寬頻所要求輻射率40%以上的標準,可供獲得多頻段的更大的工作頻寬,且獲得良好的信號傳輸品質。
且可通過由接地線2的參考接地面21一側垂直延伸的側立板22,于側立板22頂部以連續(xù)彎折后斜向延伸的耦合側23,而呈似7字狀,再以耦合側23為延伸至絕緣支架1的固定空間123頂部遮罩于信號線3的耦合部32,則供耦合側23與耦合部32呈相同角度的傾斜設計,且耦合側23與耦合部32之間為利用固定抵持體1232形成不接觸的相鄰分隔預定間距,該相鄰分隔預定間距即為固定抵持體1232的厚度,達到通過接地線2遮罩信號線3形成的第一耦合段4,而可憑借調整接地線2與信號線3的線寬,以獲得更大的低頻工作頻寬,再利用信號線3的信號饋入部31與參考接地面21之間形成的第二耦合段5,通過調整信號饋入部31與參考接地面21之間的間距,則可達到增加天線的工作頻寬的效用,并協(xié)助調整阻抗匹配,以獲得更大的高頻工作頻段進而實現雙頻多頻段且符合寬頻的頻寬利用率的目的。
至于該接地線2的較大面積的參考接地面21,可供與通信電子產品的金屬外殼或電路板的接地側等進行電性連接,尤其可供與汽車的車體電性連接或交通工具的金屬殼體等,可供形成鯊魚鰭式天線的應用,以供接地線2達到良好的接地效果,而通信電子產品則可為可攜式電子裝置〔如智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦或全球衛(wèi)星導航機(GPS)等〕或無線信號傳輸裝置〔如AP或無線網卡(Card Bus)等〕等,而通過絕緣支架1、接地線2及信號線3組成的單極天線整體體積小、易于安裝在通信電子產品上,以符合通信電子產品的輕、薄、短、小的設計訴求。
請參閱圖3、圖4、圖6、圖7、圖8所示,是本實用新型的立體分解圖、另一視角的立體分解圖、側視圖、較佳實施例的立體外觀圖、圖7的a部分的局部放大圖,由圖中所示可以清楚看出,本實用新型的雙耦合多頻段的寬頻單極天線,系通過絕緣支架1的基板11一側框座12二側定位空間122、固定空間123分別組裝接地線2、信號線3,利用信號線3的信號饋入部31一側的信號饋入點311,可與外部預設信號傳輸線6電性連接,而將單極天線組裝于通信電子產品(圖式所示是汽車用的鯊魚鰭式天線殼座)的殼體內部,并供接地線2的參考接地面21與通信電子產品的金屬殼體電信連接,而使接地線2具有良好接地的功能,即可達到傳輸無線信號的效用,且單極天線的體積小,不會占用通信電子產品的殼體內部太大空間,方便殼體內部其它通信電子零組件的安裝應用,達到本實用新型的單極天線具有良好的實用功效的目的。
且本實用新型的雙頻多頻段的寬頻單極天線,系通過信號線3的信號饋入點311與預設信號傳輸線6電性連接,而采用直接饋入法,以參考接地面21位于絕緣支架1及信號線3下方,再由參考接地面21一側延伸的側立部22與頂部彎折延伸的耦合側23遮罩信號線3,可達到雙頻諧振作用,使得天線的整體型式可類似接地雙耦合式饋入的單極天線模式,進而可達到增加天線的工作頻寬、且可供多頻段操作應用的目的。
是以,以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已,非因此局限本實用新型的專利范圍,本實用新型雙耦合多頻段的寬頻單極天線,系利用絕緣支架1的基板11一側面凸設有框座12,并在框座12二側分別設有定位空間122及固定空間123,可供分別組裝接地線2及信號線3,而接地線2由參考接地面21一側設有側立板22,則于側立板22頂部連續(xù)彎折斜向延伸設有耦合側23,且耦合側23跨越至另一側固定空間123遮罩于信號線3的耦合部32上方、形成不接觸的相鄰分隔,而信號線3底部的信號饋入部31則位于固定空間123底部的固定抵持座1233上,且參考接地面21形成適當間隔分離,俾可達到雙頻諧振而獲得更大工作頻寬的目的,且通過信號線3的信號饋入部31一側的信號饋入點311電性連接外部預設信號傳輸線6,采用直接饋入法,供天線整體型式類似接地雙耦合式饋入的單極天線,進而可增加天線的工作頻寬的效果,故舉凡可達成前述效果的結構、裝置都應受本實用新型所涵蓋,此種簡易修飾及等效結構變化,均應同理包含于本實用新型的專利范圍內,合予陳明。
故,本實用新型為主要針對雙耦合多頻段的寬頻單極天線進行設計,系利用絕緣支架二側定位空間、固定空間分別組裝接地線、信號線,以供接地線的參考接地面一側連續(xù)彎折延伸的傾斜耦合側跨越至另一側、并與信號線的耦合部形成相鄰分隔,信號線底部的信號饋入部則與參考接地面形成適當間隔,即通過接地面遮罩信號線的模式,而可達到雙頻諧振并獲得更大工作頻寬為主要保護重點,且信號線由底部信號饋入部一側信號饋入點與外部預設信號傳輸線電性連接,而采用直接饋入法,供天線整體型式類似接地雙耦合式饋入的單極天線,乃僅使天線應用時可增加工作頻段的優(yōu)勢,并通過協(xié)助調整阻抗匹配,可獲得更大的低頻、高頻的工作頻寬的功能,然而,以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已,非因此即局限本實用新型的專利范圍,故舉凡運用本實用新型說明書及圖式內容所為的簡易修飾及等效結構變化,均應同理包含于本實用新型的保護范圍內,合予陳明。