专利名称：天线及其阻抗匹配方法
技术领域：
本发明涉及一种天线及其阻抗匹配的方法，尤其涉及一种具有寄生元件的天线及以该寄生元件实现良好阻抗匹配的方法。
背景技术：
天线是导波和辐射波的变换装置，是一个能量转换器件。为了有效地将能量馈送到天线上，在馈线末端的天线所呈现的阻抗，应满足匹配要求。关于天线阻抗匹配的方法，现有资料已有了许多的记载，例如调节天线馈入点的位置，单独在天线的前端设置一个阻抗匹配电路或者相对辐射元件设置一个金属片状元件以形成电容效应来达到阻抗匹配等等。美国公告专利第6346913号，其揭示了一种内置阻抗转换元件的微带天线。该阻抗转换元件实际上是位于辐射片和接地板之间的绝缘介质层内的一金属带。在天线其它参数(如辐射片尺寸、天线高度、介电常数等)确定的情况下，可以通过设置该单独的阻抗匹配元件来调整天线的输入阻抗，从而与传输线的特性阻抗相匹配。由于该阻抗转换元件设置在天线内部，使得制作过程相对复杂，天线成本也相对较高。
发明内容本发明的主要目的在于提供一种天线及该天线阻抗匹配的方法，用作该天线阻抗匹配的寄生元件结构简单，制作成本低廉，调节该天线阻抗匹配的方法也比较简单。
为实现上述目的，本发明天线，包括天线辐射体，接地金属板，传输线和以寄生效应使得天线输入阻抗与传输线特性阻抗匹配的寄生元件，该寄生元件跨设于所述接地金属板上，其两端与接地金属板相连。为实现上述目的，本发明天线阻抗匹配的方法包括第一步，为天线辐射体设置一接地金属板；第二步，在接地金属板上跨设一桥状寄生元件；第三步，调整该寄生元件的位置或其尺寸大小，使输入阻抗值尽量为纯电阻。
较之现有技术，本发明天线用作阻抗匹配的寄生元件的结构简单，制作成本低廉，调节阻抗匹配的方法简单，具体特征和优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
图1为依照本发明一较佳实施例所提供的天线立体图。
图2(a)、图2(b)为本发明天线局部放大图。
图3为本发明天线电压驻波比测试图。
图4为本发明另一实施方式立体图。
图5为本发明又一实施方式立体图。
具体实施方式请参照图1，其为依照本发明的一种较佳实施方式所提供的天线立体图。该天线包括辐射体、位于该辐射体1的下方设置有一大的接地金属板2、在该金属板的上方跨接的寄生元件3以及给天线馈电的传输线4。
该辐射体1是由介质基板10表面设置辐射金属片构成的。该介质基板10垂直设置在接地金属板2的上方，介质基板10的面积相对较小，而接地金属板2的面积相对较大。介质基板10的上方垂直其短边跨接有一桥状寄生元件3，且该寄生元件3的末端与接地金属板2相连。设置该寄生元件3主要是用作天线输入阻抗的改进，使之与传输线4的特性阻抗相匹配。该寄生元件3由细长金属窄条制成，包括第一支臂31、第二支臂32及第三支臂33。第一支臂31与第二支臂32都垂直焊接于接地金属板2，第三支臂33横向跨设于第一及第二支臂31、32。寄生元件3在接地金属板2上的两个焊接点到辐射体1的距离大致相等。该寄生元件3影响天线输入阻抗主要通过其在接地金属板2上位置的改变以及其尺寸的变化来达到。寄生元件3靠近天线或者制作该寄生元件3的金属条越宽，对天线输入阻抗的影响就明显；远离天线或者制作该寄生元件3的金属条越窄，其对天线输入阻抗的影响就减弱。当天线输入阻抗呈容性时，可以增长寄生元件3第三支臂33的长度，当天线输入阻抗呈感性时，可以减短寄生元件3第三支臂33的长度。所以，在调节天线输入阻抗时，可以通过寄生元件3位置的变动或者尺寸大小的改动来达到。另外，当一个寄生元件3作用的效果不满足阻抗匹配的设计要求时，可以通过增加寄生元件3的个数来进一步调节的天线输入阻抗。比如，在图1所示的天线立体图上设置一个或多个与寄生元件3平行或交叉或其它位置关系的另一寄生元件3。
请参照图2(a)，天线辐射体1正面放大图。天线辐射体1包括第一辐射部11、第二辐射部12以及信号馈入部13。第一辐射部11、第二辐射部12的长度主要是依据天线的所需工作的频率大小来确定的，一般为工作频率对应波长的四分之一。第一辐射部11为高频部分、第二辐射部12为低频部分，分别发射或接收频率为5.2GHz和2.4GHz的电波。二辐射部11、12及馈入部13可借由蚀刻或者印刷等技术形成于介质基板10的表面。在本实施例中，用以传输能量的传输线4为同轴线，其从接地金属板2的底部穿过接地金属板2，其内芯41焊接到馈入部13，将所需发射的信号传递给天线的第一及第二辐射部11、12，而其金属编织层在金属板2的底面与其相连(未图示)。
请参照图2(b)，天线辐射体1背面放大图。该介质基板10背面设置有金属片14、15、16，这些金属片14、15、16也有一定的辐射作用，其通过从介质基板10的第一及第二辐射部11、12耦合同轴线传输的能量，从而使天线有良好的增益表现。
当然天线辐射体1除了本实施例所揭示形式外，还可以是杆状辐射体，螺旋鞭状辐射体等等。本实施例中的天线为一个单极天线，但其它形式的天线倒F形天线、偶极天线、微带天线同样适用于本发明，因而本发明对天线辐射体的形式没有具体的苛刻的要求。
图3是天线电压驻波比测试图，横轴为天线工作频率，纵轴为电压驻波比值。按业界惯用的电压驻波比值小于2的频带为天线有效工作频带，从该图可以看出本施实例天线的有效工作频带大致为2.25-2.70GHz、4.30-6GHz，可见本实施例天线具有宽频的特性，而这与其具有良好的阻抗匹配效果是分不开的。尤其是天线工作在2.4-2.5Ghz及5-6GHz时所测的电压驻波比均低于1.5，这表明天线在802.11a/b/g定义的频段上表现极佳，同时天线的增益也有好的表现。最终的测试结果证实了这一点，在2.412GHz时，天线的增益达到了6.42，而在5.25GHz时，天线的增益则达到了6.12。
除了最佳实施例所揭示的天线寄生元件3的构形外，图4、图5又列举了一些其他构形的天线阻抗匹配寄生元件3。图4类似于半圆弧形，图5类似于倒V形。当然还可以是由上述类似桥形结构演变出来的其它构形。
本发明天线可作为无线接入点(AP/“access point”)、笔记本电脑或者台式电脑等等的外接天线。其可以选用吸顶式或直接放置在桌面等安装方式，具有全向的特征，能很好的满足短距离通信的要求。
权利要求
1.一种天线，包括天线辐射体，接地金属板，传输线和以寄生效应使得天线输入阻抗与传输线特性阻抗匹配的寄生元件，其特征在于所述寄生元件跨设于所述接地金属板上，其两端与接地金属板相连。
2.如权利要求1所述的天线，其特征在于所述寄生元件由一桥状金属片构成。
3.如权利要求1所述的天线，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属板，第三支臂横跨于第一和第二支臂上。
4.如权利要求2或3所述的天线，其特征在于所述天线还包括另一相同形状的寄生元件。
5.如权利要求1、2、3任意一项所述的天线，其特征在于寄生元件跨设于天线辐射体上，其两端焊接于金属接地板上。
6.如权利要求5所述的天线，其特征在于所述天线辐射体形成于介质基板上。
7.如权利要求6所述的天线，其特征在于所述天线辐射体包括形成于介质基板正面的第一及第二辐射部，而在介质基板的背面形成有独立寄生金属片。
8.一种天线阻抗匹配方法，包括第一步，为天线辐射体设置一接地金属板；第二步，在接地金属板上跨设一桥状寄生元件；第三步，调整该寄生元件的位置或其尺寸大小，使输入阻抗值尽量为纯电阻。
9.如权利要求8所述的天线阻抗匹配方法，其特征在于所述寄生元件呈“ㄇ”状或 状或倒 状。
10.如权利要求8或9所述天线阻抗匹配方法，其特征在于所述寄生元件所在的平面、接地金属板、天线辐射体所在平面两两垂直。
全文摘要
一种天线，应用于无线局域网中，可作为无线接入点(AP/“accesspoint”)、笔记本电脑或者台式电脑等等的外接天线。该天线包括天线辐射体、接地金属板、传输线和以寄生效应使得天线输入阻抗与传输线特性阻抗匹配的寄生元件，该寄生元件跨设于所述接地金属板上，其两端与接地金属板相连。调整该寄生元件在接地金属板上的位置及其尺寸的大小，可以使天线输入阻抗与传输线相匹配。本发明天线通过该寄生元件的设置，有效地调整了天线的输入阻抗，使得天线具备了良好的性能，同时该寄生元件本身成本低廉。
文档编号H01Q1/38GK1780047SQ200410065529
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月18日 优先权日2004年11月18日
发明者苏纹枫, 柯云龙, 黄耀先 申请人:富士康(昆山)电脑接插件有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司