[发明专利]圆形极化天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种圆形极化天线(circular polarization antenna)，特别是应用于无线通讯产品上之天线，亦包括全球卫星定位系统(GPS)。

背景技术

随着近年来无线通讯的快速发展，天线在各项无线通讯产品中的需求上也逐渐提高，其中全球卫星定位系统(GPS)的应用也渐渐由原本的军方专用开放至到民间也可以来做使用，而卫星的微波讯号在传递时必须能够顺利的通过大气层中的电离层，此时只有圆形极化特性的讯号可以不受大气中电离层的影响，顺利的传递讯号，此外圆形极化能有效提升一般线性天线对于多重路径干扰的抑制能力，因此圆形极化天线也被应用于一般的无线通讯设备中，而如何达成符合实际通讯设备的圆形极化天线之设计与研究，近年来也日渐重要。

目前应用于圆形极化无线通讯设备中，通常采用方形截角辐射金属片透过单点讯号馈入的方式，及透过馈入网络将讯号分成两个讯号点使辐射金属片激发出圆形极化的天线设计，习知的圆形极化天线设计如“截角平板圆形极化天线”(参考图1)，其揭示一种应用于圆形极化天线，其天线主要辐射金属片部分，截去一组位于辐射金属板对角线上的边角11，藉由馈入点10可激发出两个不同长度的电流路径p1、p2，进而在同一个辐射金属片面上激发出两个相互垂直的模态，以达成圆形极化的效果。又如“单层圆形极化天线”(参考图2)，其亦揭示一种使用单层介质在圆形极化的应用，其天线主要辐射金属片20由馈入点21将讯号馈入，再经由馈入网络22将讯号分送至两个位置相互垂直的馈入端23，此馈入方式可以直接的产生两个工作模态，以激发出圆形极化的天线特性。

上述的两种天线设计虽可达成圆形极化的效果，但其圆形极化的主要辐射方向皆为垂直于该天线之接地面的方向，由于一般手持式无线通讯设备使用时，经常为直立状态，即系统接地面为垂直地面并指向天空方向，因此若要将其应用内藏于一般手持式无线通讯设备中(例如手机、PDA)，则该天线所产生的圆形极化辐射方向应为平行于系统接地面之方向较为适合，上述两种设计在使用上较不符合所需求的辐射方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有平行系统接地面方向圆形极化辐射的天线创新设计。

为解决上述天线辐射方向性的问题，本发明中提出一种圆形极化天线的创新设计，其天线的设计主要可以分成三个部分，第一部份为利用一辐射导体、一铜柱及一介质基板所构成的天线结构，产生一线性极化的辐射场型，第二部分则是利用一耦合导体与一第一延伸导线及一第二延伸导线相互耦合，激发出另一线性极化的辐射场型，第三部分为一馈入网络，藉由该馈入网络将两个极化方向相互垂直的线性极化辐射作整合，使天线可以在平行接地面方向得到很好的圆形极化特性。

如上所述，本发明的圆形极化天线包含：一介质基板，该介质基板具有一第一表面及一第二表面；一馈入网络，位于该介质基板之该第一表面，其包含：一中心导线、一较短支路导线、一较长支路导线、一馈入点、一第一讯号点及一第二讯号点，该中心导线具有一起始端及一末端，该馈入点位于该中心导线之起始端，该较短支路导线，其一端点与该中心导线之末端连接，另一端与该第一讯号点连接，一较长支路导线，其一端点与该中心导线之末端连接，另一端与该第二讯号点连接，藉由该馈入网络得以将讯号由该馈入点传送至该第一讯号点及该第二讯号点，且该两支路导线的长度差异，可用以产生一电流之相位落差于该两讯号点；一耦合导线，位于该介质基板之该第一表面，该耦合导线以环绕的方式作延伸，其一端与该第二讯号点连接，另一端则为开路状态，讯号可由该第二讯号点输入该耦合导线；一接地面，该接地面的外围有一双延伸导线，一第一延伸导线及一第二延伸导线，且该接地面、第一及第二延伸导线皆位于该介质基板之该第二表面，该第一延伸导线靠近该接地面，且沿着该接地面边缘作延伸，该第一延伸导线之一端点与该接地面连结，另一端点则为开路状态，该第二延伸导线位于与该第一延伸导线相互对称于该耦合导线的位置，藉由该耦合导线与该第一延伸导线及第二延伸导线耦合，以激发出一具有线性极化之辐射特性，其极化方向为平行该接地面之方向；一辐射导体，位于该介质基板之该第一表面上方；一铜柱，该铜柱其一端点与该辐射导体连接，另一端点则与该第一讯号点连接，藉此可将该第一讯号点之讯号输入该铜柱及该辐射导体，以激发出另一具有线性极化之辐射特性，且其极化方向为垂直该接地面之方向；藉由上述结构可使该天线产生两互相垂直极化之辐射，且其合成最大辐射方向为+y方向，透过该馈入网络将前述两个线性极化的辐射特性作适当的功率及相位之调整，本发明的天线在平行于该接地面方向具有良好的圆形极化辐射特性。

附图说明