專利名稱：可調(diào)整增益的天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種天線，特別是關于一種可調(diào)整增益的天線。
背景技術：
天線的主要功能是將原本在傳輸線中傳遞的能量，利用天線形成的電磁場將能量轉換至空氣中，或反之將空氣中的能量接收至傳輸線中。
天線的種類依輻射的方向可分為指向性(directional)與全向性(omni-directional)，指向性天線會限制某些范圍的使用者才能收到訊號，全向性天線則能夠使四周的使用者都能收到訊號。天線的重要參數(shù)有頻段(frequency range)、輻射圖型(pattern)、電壓駐波比(VSWR)、增益(gain)等等，其中天線的增益與訊號的傳輸范圍有關，在相同的發(fā)射功率或使用相同的接收放大器下，使用較高增益的天線可以獲得較遠的傳輸距離，因此在架設天線時，常要更換不同增益的天線，以獲得最適當?shù)耐ㄓ嵸|量。
然而，由于各種天線的增益不同，且多為固定值，無法提供使用者一個較為彈性的天線增益值，符合各種傳輸?shù)沫h(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種可調(diào)整增益的天線，讓使用者可以自由組合個別的天線單體，來達到控制整支天線的方向性增益，適用于不同場所及用途?？梢揽蛻暨x擇，當需要高增益時，只要使用加裝第二段天線即可。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種可調(diào)整增益的天線，其包括一第一天線單體，具有一第一輻射單元；以及一第二天線單體，具有一第二輻射單元，該第二天線單體以可拆裝的方式與該第一天線單體連接，借由該第一輻射單元和該第二輻射單元的組合以形成一數(shù)組天線，調(diào)整上述天線的增益值。在一優(yōu)選實施例中，第一天線單體具有一母接頭，而第二天線單體具有一公接頭，借由公接頭與母接頭結合，使第二天線單體與第一天線單體電性連接。
在另一優(yōu)選實施例中，第一天線單體還包括一第一基板、第一輻射單元設于該第一基板的第一面，以及一第一導體層設于該第一基板的第二面；其中，母接頭具有一第一連接件，用以與第一輻射單元耦接；第一輻射單元用以提供接地及輻射的作用；第一導體層用以提供傳遞信號的作用，其包括一阻抗匹配電路部份和一傳輸線路，其中阻抗匹配電路將整支天線的電路阻抗轉換到接近50歐姆，而傳輸線路連接阻抗匹配電路和一外部電路。
在另一優(yōu)選實施例中，第二天線單體還包括一第二基板、第二輻射單元設于該第二基板的第一面，以及一第二導體層設于該第二基板的第二面；其中，公接頭具有一第二連接件，用以與第二輻射單元耦接；第二輻射單元用以提供接地及輻射的作用；第二導體層用以與提供傳遞信號的作用。
為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。


圖1為本發(fā)明的可調(diào)整增益的天線的一實施例示意圖；圖2為圖1中的第一天線單體的示意圖；圖3為圖2的部份放大圖；圖4為連接導電層電連接至輻射單元的示意圖；圖5為圖2中的第一導體層的示意圖；圖6為圖2中的第一輻射單元的示意圖；圖7為圖1中的第二天線單體的示意圖；圖8為圖7中的第二輻射單元的示意圖；圖9至圖12分別顯示可調(diào)整增益的天線，在不同的天線單體所組合的實施例下，其垂直平面(vertical plane)的輻射圖型。
符號說明10天線11第一天線單體
110母接頭11a母接頭殼體11a’第一連接件11a”絕緣部11b第一輻射單元11c第一導體層11c’阻抗匹配電路11c”傳輸線路12第二天線單體12a公接頭12a’第二連接件12b第二輻射單元12c第二導體層12d母接頭13天線單體20外部電路31第一基板32第二基板41連接導電層42信號端子43連接導電層b10第一部分b20第二部分b30第三部分b40第四部分R1～R4第一至第四輻射區(qū)b101～b102第一、第二接地部分
b201～b202第三、第四接地部分b301～b302第五、第六接地部分b401～b402第七、第八接地部分具體實施方式
本發(fā)明的可調(diào)整增益的天線系由一至多個天線單體所構成，以可互相拆解及構裝的方式進行連接，并且通過選取所要構裝的天線單體的數(shù)目，而決定該天線的增益，因此，通過增加或減少天線單體的個數(shù)，即可對整支天線的增益進行調(diào)整。
參考圖1，本發(fā)明的可調(diào)整增益的天線10，其可包括多個天線單體11、12、13，耦接至一外部電路20(例如為一信號源)；以下的說明中，僅以兩天線單體來做說明，其中符號11代表第一天線單體，而符號12代表第二天線單體。
如圖2和圖3所示，第一天線單體11包括一第一基板31，例如為一印刷電路板；一第一輻射單元11b設于第一基板31的正面(第一面)，以提供接地及輻射的作用；以及，一第一導體層11c，設于第一基板31的反面(第二面)，以提供傳遞信號的作用。假定該天線所要傳送和接收的電波波長為λ，則每一輻射單元的長度可為λ/4或λ/2，而第一輻射單元11b與第一導體層11c可由銅箔等導體或是微帶線(microstrip)所構成。
第一天線單體11還具有一接頭，在此以母接頭110為例，其具有第一連接件11a’，通過設于上述第一基板31的連接導電層(銅箔)41而使母接頭110的殼體11a耦接上述第一輻射單元11b；而母接頭110的信號端子42如圖3所示，借由母接頭110的絕緣部11a”與殼體11a電性隔離，并且耦接上述第一導體層11c。如圖2、圖4所示上述連接導電層41，例如設于該第一基板31的反面，且通過設置第一基板31中的貫穿孔51而電連接至設于第一基板31正面的第一輻射單元11b。
如圖5所示，第一導體層11c包括一阻抗匹配電路11c’和傳輸線路11c”，其中阻抗匹配電路11c’的主要目的是使整支天線的電路阻抗能達到天線使用上要求的規(guī)格(例如，整支天線的電路阻抗達到實質上接近50歐姆及電壓駐波比小于2.0)，而傳輸線路11c”連接阻抗匹配電路11c’和一外部電路20。
圖6顯示第一天線單體11的輻射單元11b的結構圖。圖中，輻射單元11b，其長度L1可為λ/4或λ/2，包括第一部分b10及第二部分b20兩者相距一既定距離D1。上述第一部分包括第一接地區(qū)b101；第二接地區(qū)b102，由上述第一接地區(qū)b101延伸而出；以及兩個第一輻射區(qū)R1，由上述第二接地區(qū)b102延伸出。上述第二部分包括第三接地區(qū)b201；第四接地區(qū)b202，由上述第三接地區(qū)b201延伸而出；以及兩個第二輻射區(qū)R2，由上述第四接地區(qū)b202延伸出。在此實施例中，上述第一接地區(qū)b101實質上與上述第一輻射區(qū)R1平行；上述第三接地區(qū)b201實質上與上述第二輻射區(qū)R2平行；上述第二接地區(qū)b102實質上與上述第四接地區(qū)b202平行且實質上與上述第一接地區(qū)b101垂直。
如圖7所示般，第二天線單體12包括一第二基板32，例如為一印刷電路板；一第二輻射單元12b，設于第二基板32的正面(第一面)，以提供接地及輻射的作用；以及，一第二導體層12c，設于第二基板32的反面(第二面)，以提供傳遞信號的作用。第二輻射單元12b與第二導體層12c可由銅箔等導體或是微帶線所構成。
第二天線單體12還具有公接頭12a和母接頭12d。公接頭具有第二連接件12a’，通過設于上述第二基板31的連接導電層(銅箔)43而使公接頭12a的殼體耦接上述第二輻射單元12b；而母接頭12a的信號端子12a”則耦接上述第二導體層11c。參照圖4、圖7所示上述連接導電層43相同于上述連接導電層41的設計，例如設于該第二基板32的反面，且通過設于第二基板32中的貫穿孔51而連接至設于第二基板32正面的第二輻射單元12b。公接頭12a用以連接母接頭11a以使第一天線單體11和第二天線單體12連接。第二天線單體12中的母接頭12d，連接方式同公接頭12a，用以連接所需額外的天線單體。
如圖7、圖8所示，第二天線單體12的第二輻射單元12b，其長度L2可為λ/4或λ/2，包括第三部分b30及第四部分b40兩者相距一既定距離D2。上述第三部分包括第五接地區(qū)b301；第六接地區(qū)b302，由上述第五接地區(qū)b301延伸而出；以及兩個第三輻射區(qū)R3，由上述第六接地區(qū)b302延伸而出。上述第四部分b40包括第七接地區(qū)b401；第八接地區(qū)b402，由上述第七接地區(qū)b401延伸而出；以及兩個第四輻射區(qū)R4，由上述第八接地區(qū)b402延伸而出。在此實施例中，上述第五接地區(qū)b301實質上與上述第三輻射區(qū)R3平行；上述第七接地區(qū)b401實質上與上述第四輻射區(qū)R4平行；上述第六接地區(qū)b302實質上與上述第八接地區(qū)b402平行且實質上與上述第五接地區(qū)b301垂直。另外第二天線單體12的第二導體層12c的傳遞訊號構造是與第一導體層11c的傳輸線路11c”(見圖4)實質上具有相同的結構。
需注意的是上述第一輻射單元與第二輻射單元中的既定距離D1和D2均為0.001λ～0.1λ，λ為上述天線傳送的電波波長。以第一輻射單元11b為例，當?shù)谝粚w層11c所流通的電荷，經(jīng)過第二、第四接地區(qū)時，由于第二、第四接地區(qū)兩者間有距離D1的空隙，故會因為接地的不連續(xù)，形成輻射的現(xiàn)像而由上述第一輻射區(qū)R1和第二輻射區(qū)R2發(fā)射出電波，沒有輻射出去的能量會繼續(xù)利用傳輸線的結構繼續(xù)傳到下一個不連續(xù)的接地而輻射。同理，第二輻射單元12b的特性與第一輻射單元11b相同，故不再予以贅述。由此可知，本發(fā)明的精神為柔性連接多個天線單體，使該多個天線單體形成一數(shù)組天線，通過增加或減少整支天線的輻射單元，達成調(diào)整整支天線的增益與輻射圖形，進一步說明當彈性連接多個天線單體時，整支天線的電路阻抗仍然趨近于上述阻抗匹配電路的設定值，即整支天線的電路阻抗依然能達到天線使用上的要求。
圖9至圖12分別顯示本發(fā)明的可調(diào)整增益的天線，在不同的天線單體組合下，其垂直平面(vertical plane)的輻射圖型。在此實施例中，上述既定距離D1和D2例如為0.004λ。
圖9中，可調(diào)整增益的天線系單獨使用上述第一天線單體11，發(fā)射電波的頻率例如為2400MHz，可得到3.47dBi的方向性增益(directivity)。圖10中，可調(diào)整增益的天線單獨使用上述第二天線單體12外接一額外的阻抗匹配電路(未圖示)，上述阻抗匹配電路例如提供實質上接近50歐姆的阻抗，發(fā)射電波的頻率例如為2400MHz，可得到3.52dBi的方向性增益。第一和第二天線單體結構類似，因此所得的增益也相差不大，但是天線設計者仍可借由改變第一和第二天線單體中導體層的幾何結構或是阻抗，而獲致所需的方向性增益。
圖11中，可調(diào)整增益的天線包括兩個天線單體，例如由上述第一天線單體11和第二天線單體12組合而得，發(fā)射電波的頻率例如為2400MHz，可得到5.88dBi的方向性增益。圖12中，可調(diào)整增益的天線包括三個天線單體，例如由上述第一天線單體11和兩個第二天線單體12組合而得，發(fā)射電波的頻率例如為2400MHz，可得到7.06dBi的方向性增益。
如上述般，本案能很有彈性的將各個天線單體連接，利用連接的天線單體的數(shù)量，來達到控制整支天線的方向性增益，以解決在各種不同的通訊環(huán)境下，常要使用不同增益天線的困擾。
另外，本案利用增加或減少一個天線單體柔性地增加或減少整支天線增益，進而幫助天線的使用者在不同的通訊環(huán)境下，都能夠得到一最合適的天線增益值，以達到一個最佳的通訊質量。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何業(yè)內(nèi)人士，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種可調(diào)整增益的天線，包括一第一天線單體，具有一第一輻射單元；以及一第二天線單體，具有一第二輻射單元，該第二天線單體以可拆裝的方式與該第一天線單體連接，借由該第一輻射單元和該第二輻射單元的組合以形成一數(shù)組天線，調(diào)整上述天線的增益值。
2.如權利要求1所述的可調(diào)整增益的天線，其中該第一天線單體還包括一第一基板，該第一輻射單元設于該第一基板的一第一面，用以提供上述天線的輻射及接地；以及一第一導體層，設于該第一基板的一第二面，用以提供上述天線的信號傳輸。
3.如權利要求2所述的可調(diào)整增益的天線，其中該第一輻射單元還包括一第一部分及一第二部分；上述第一部分與上述第二部分互相分隔一既定距離。
4.如權利要求3所述的可調(diào)整增益的天線，其中上述第一部分包括一第一接地區(qū)；一第二接地區(qū)，由上述第一接地區(qū)延伸而出；以及一第一輻射區(qū)，由上述第二接地區(qū)延伸出；且上述第二部分包括一第三接地區(qū)；一第四接地區(qū)，由上述第三接地區(qū)延伸而出；以及一第二輻射區(qū)，由上述第四接地區(qū)延伸出。
5.如權利要求4所述的可調(diào)整增益的天線，其中上述第一接地區(qū)實質上與上述第一輻射區(qū)平行；上述第三接地區(qū)實質上與上述第二輻射區(qū)平行；上述第二接地區(qū)實質上與上述第四接地區(qū)平行且實質上與上述第一接地區(qū)垂直。
6.如權利要求5所述的可調(diào)整增益的天線，其中上述既定距離為0.001λ～0.1λ，λ為上述天線傳送的電波波長。
7.如權利要求4所述的可調(diào)整增益的天線，其中上述第一天線單體還具一第一接頭；上述第一接頭具有一第一連接件耦接上述第一接地部分，一信號件耦接上述第一導體層。
8.如權利要求7所述的可調(diào)整增益的天線，其中上述第一天線單體還具有連接導電層設于上述基板的第二面，上述第一基板設有貫穿孔，用以使上述第一接頭的連接件與上述第一接地部分連接。
9.如權利要求2所述的可調(diào)整增益的天線，其中該第一導體層還包括一阻抗匹配電路，使該可調(diào)整增益的天線的整體電路阻抗實質上約為50歐姆。
10.如權利要求9所述的可調(diào)整增益的天線，其中該第一導體層還包括一傳輸線路，連接上述阻抗匹配電路和一外部電路。
11.如權利要求1所述的可調(diào)整增益的天線，其中該第二天線單體還包括一第二基板；該第二輻射單元設于該第二基板的一第一面，用以提供上述天線的輻射及接地；以及一第二導體層，設于該第二基板的一第二面，用以提供上述天線的信號傳輸。
12.如權利要求11所述的可調(diào)整增益的天線，其中該第二輻射單元還包括一第三部分及一第四部分；上述第三部分與上述第四部分互相分隔一既定距離。
13.如權利要求12所述的可調(diào)整增益的天線，其中上述第三部分包括一第五接地區(qū)；一第六接地區(qū)，由上述第五接地區(qū)延伸而出；以及一第三輻射區(qū)，由上述第六接地區(qū)延伸出；且上述第四部分包括一第七接地區(qū)；一第八接地區(qū)，由上述第七接地區(qū)延伸而出；以及一第四輻射區(qū)，由上述第八接地區(qū)延伸出。
14.如權利要求13所述的可調(diào)整增益的天線，其中上述第五接地區(qū)實質上與上述第三輻射區(qū)平行；上述第七接地區(qū)實質上與上述第四輻射區(qū)平行；上述第六接地區(qū)實質上與上述第八接地區(qū)平行且實質上與上述第五接地區(qū)垂直。
15.如權利要求14所述的可調(diào)整增益的天線，其中上述既定距離為0.001λ～0.1λ，λ為上述天線傳送的電波波長。
16.如權利要求13所述的可調(diào)整增益的天線，其中上述第二天線單體還具一第二接頭；上述第二接頭具有一第二連接件耦接上述第五接地部分，一信號件耦接上述第二導體層。
17.如權利要求16所述的可調(diào)整增益的天線，其中上述第二天線單體還具有連接導電層設于上述第二基板的第二面，上述第二基板設有貫穿孔，用以使上述第二接頭的連接件與上述第五接地部分連接。
18.如權利要求11所述的可調(diào)整增益的天線，其中該第二導體層還包括一阻抗匹配電路，使該可調(diào)整增益的天線的整體電路阻抗實質上約為50歐姆。
19.如權利要求18所述的可調(diào)整增益的天線，其中該第二導體層包括一傳輸線路，連接該第一天線單體以傳遞信號。
20.如權利要求1所述的可調(diào)整增益的天線，其中上述第一天線單體具有一母接頭，而上述第二天線單體具有一公接頭，借由上述公接頭與該母接頭結合使上述第二天線單體與第一天線單體電性連接。
21.如權利要求4所述的可調(diào)整增益的天線，其中相鄰的該第一輻射區(qū)部分與第二輻射區(qū)部分的長度和，實質上可為上述天線所要傳送或接收的電波波長的1/4或1/2。
22.一種可調(diào)整增益的天線，包括一至多個天線單體，以可互相拆解及構裝的方式進行連接，并且通過選取所要構裝的該等天線單體的數(shù)目，而決定該天線的增益。
全文摘要
一種可調(diào)整增益的天線，至少包括一第一天線單體以及一第二天線單體，其中第一天線單體具有一第一輻射單元，第二天線單體具有一第二輻射單元以可拆裝的方式與第一天線單體連接，借由連接第一天線單體的第一輻射單元和第二天線單體的第二輻射單元，以形成數(shù)組天線調(diào)整上述天線的增益值與輻射圖形。
文檔編號H01Q21/00GK1825695SQ20051000827
公開日2006年8月30日 申請日期2005年2月21日 優(yōu)先權日2005年2月21日
發(fā)明者方建興, 張金樹 申請人:啟碁科技股份有限公司