CN105633564B - 平板双极化天线及复合天线 - Google Patents

Abstract

一种平板双极化天线及复合天线。该平板双极化天线用来收发至少一无线电信号，包括：一接地金属板，该接地金属板沿一第一方向及一第二方向分别具有一宽度及一长度；以及一上微带金属片，该上微带金属片的一形状沿该第一方向及该第二方向分别具有一第一对称轴及一第二对称轴，该第一对称轴将该上微带金属片区分为一第一区块及一第三区块，该第二对称轴将该上微带金属片区分为一第二区块及一第四区块；其中，该形状的一对称中心点与该接地金属板的一中心点对齐，该第一区块的一第一几何中心与该对称中心点相隔一第一距离，该第二区块的一第二几何中心与该对称中心点相隔一第二距离，该第一距离与该第二距离不相等。本发明可增加波束宽。

Description

平板双极化天线及复合天线

技术领域

本发明涉及一种平板双极化天线及复合天线，尤指一种具有宽带、较宽波束、高天线增益、高同极化对正交极化(Co/Cx)值、较小天线尺寸且可产生倾斜45度正交双极化天线场型的平板双极化天线及复合天线。

背景技术

具有无线通信功能的电子产品，如笔记本型计算机、个人数字助理(PersonalDigital Assistant)等，通过天线来发射或接收无线电波，以传递或交换无线电信号，进而访问无线网络。因此，为了让使用者能更方便地访问无线通信网络，理想天线的带宽应在许可范围内尽可能地增加，而尺寸则应尽量减小，以配合电子产品体积缩小的趋势。此外，随着无线通信技术不断演进，电子产品所配置的天线数量可能增加。举例来说，长期演进(Long Term Evolution，LTE)无线通信系统支持多输入多输出(Multi-input Multi-output，MIMO)通信技术，亦即相关电子产品可通过多重(或多组)天线同步收发无线信号，以在不增加带宽或总发射功率损耗(Transmit Power Expenditure)的情况下，大幅地增加系统的数据吞吐量(Throughput)及传送距离，进而有效提升无线通信系统的频谱效率及传输速率，改善通信质量。此外，多输入多输出通信技术可搭配空间多路复用(SpatialMultiplexing)、波束成型(Beam forming)、空间分集(Spatial Diversity)、预编码(Precoding)等技术，进一步减少信号干扰及增加信道容量。

此外，长期演进无线通信系统共采用44个频段，涵盖的频率从最低的698MHz到最高的3800MHz。由于频段的分散和杂乱，即使在同一国家或地区，系统业者仍可能同时使用多个频段。在此情形下，如何设计符合传输需求的天线，同时兼顾尺寸及功能，已成为业界所努力的目标之一。

因此，需要提供一种平板双极化天线及复合天线来满足上述需求。

发明内容

因此，本发明主要提供一种平板双极化天线，以有效增加天线波束宽(beamwidth，BW)。

本发明公开一种平板双极化天线，用来收发至少一无线电信号，包括一接地金属板，该接地金属板沿一第一方向及一第二方向分别具有一宽度及一长度；以及一上微带金属片，该上微带金属片的一形状大致呈一十字形，该形状沿该第一方向及该第二方向分别具有一第一对称轴及一第二对称轴，该第一对称轴将该上微带金属片区分为一第一区块及一第三区块，该第二对称轴将该上微带金属片区分为一第二区块及一第四区块；其中，该形状的一对称中心点与该接地金属板的一中心点对齐，该第一区块的一第一几何中心与该对称中心点相隔一第一距离，该第二区块的一第二几何中心与该对称中心点相隔一第二距离，该第一距离与该第二距离不相等。

本发明公开一种平板双极化天线，该平板双极化天线用来收发至少一无线电信号，该平板双极化天线包括：一接地金属板，该接地金属板沿一第一方向及一第二方向分别具有一宽度及一长度；以及一上微带金属片，该上微带金属片的一形状沿该第一方向及该第二方向分别具有一第一对称轴及一第二对称轴，该第一对称轴将该上微带金属片区分为一第一区块及一第三区块，该第二对称轴将该上微带金属片区分为一第二区块及一第四区块；其中，该形状的一对称中心点与该接地金属板的一中心点对齐，该第一区块的一第一几何中心与该对称中心点相隔一第一距离，该第二区块的一第二几何中心与该对称中心点相隔一第二距离，该第一距离与该第二距离不相等。

本发明还公开一种复合天线，用来收发至少一无线电信号，包括一接地金属板，该接地金属板包括多个矩形区块，该多个矩形区块的每一矩形区块沿一第一方向及一第二方向分别具有一宽度及一长度；以及一上平板双极化天线层，包括多个上微带金属片，该多个上微带金属片分别对应该多个矩形区块的一矩形区块设置，其中，该多个上微带金属片的每一上微带金属片的一形状大致呈一十字形，该形状沿该第一方向及该第二方向分别具有一第一对称轴及一第二对称轴，该第一对称轴将该上微带金属片区分为一第一区块及一第三区块，该第二对称轴将该上微带金属片区分为一第二区块及一第四区块；其中，该形状的一对称中心点与对应的该矩形区块的一中心点对齐，该第一区块的一第一几何中心与该对称中心点相隔一第一距离，该第二区块的一第二几何中心与该对称中心点相隔一第二距离，该第一距离与该第二距离不相等。

本发明还公开一种复合天线，该复合天线用来收发至少一无线电信号，该复合天线包括：一接地金属板，该接地金属板包括多个矩形区块，该多个矩形区块的每一矩形区块沿一第一方向及一第二方向分别具有一宽度及一长度；以及一上平板双极化天线层，该上平板双极化天线层包括多个上微带金属片，该多个上微带金属片分别对应该多个矩形区块的一矩形区块设置，其中，该多个上微带金属片的每一上微带金属片的一形状沿该第一方向及该第二方向分别具有一第一对称轴及一第二对称轴，该第一对称轴将该上微带金属片区分为一第一区块及一第三区块，该第二对称轴将该上微带金属片区分为一第二区块及一第四区块；其中，该形状的一对称中心点与对应的该矩形区块的一中心点对齐，该第一区块的一第一几何中心与该对称中心点相隔一第一距离，该第二区块的一第二几何中心与该对称中心点相隔一第二距离，该第一距离与该第二距离不相等。

本发明藉由调整上微带金属片对应接地金属板的区块的长宽比例，来增加波束宽。并且，藉由调整上微带金属片的形状而使面积沿特定方向分布，以平衡长度与宽度的不对称性，而能改善同极化对正交极化值。在此情况下，相比在接地金属板配置图案槽孔的作法，本发明的接地金属板具有封闭性，因此有源电路可设置于接地金属板提供的屏蔽区域内，以有效隔离天线与有源电路。

附图说明

图1A为本发明实施例的一平板双极化天线的俯视示意图。

图1B为平板双极化天线沿图1A的剖线A-A'的截面示意图。

图2A为本发明实施例的十字方形20的示意图。

图2B、图2C分别为本发明实施例图2A的十字方形与另一十字方形的比较示意图。

图3为本发明实施例的一平板双极化天线的俯视示意图。

图4为本发明实施例的一平板双极化天线的俯视示意图。

图5为本发明实施例的一平板双极化天线的俯视示意图。

图6为本发明实施例的一复合天线的俯视示意图。

图7为本发明实施例的一复合天线的俯视示意图。

图8A为图7的复合天线在比例值Ax为1.02、比例值Ay为1时的天线共振仿真结果示意图。

图8B至图8E为图7的复合天线在比例值Ax为1.02、比例值Ay为1时应用于长期演进无线通信系统而分别操作于2.3GHz、2.4GHz、2.496GHz、2.69GHz时的天线场型特性仿真结果示意图。

图9A为图7的复合天线在比例值Ax为1、比例值Ay为0.97时的天线共振仿真结果示意图。

图9B至图9E为图7的复合天线在比例值Ax为1、比例值Ay为0.97时应用于长期演进无线通信系统而分别操作于2.3GHz、2.4GHz、2.496GHz、2.69GHz时的天线场型特性仿真结果示意图。

图10A为图7的复合天线在比例值Ax为1.01、比例值Ay为0.99时的天线共振仿真结果示意图。

图10B至图10E为图7的复合天线在比例值Ax为1.01、比例值Ay为0.99时应用于长期演进无线通信系统而分别操作于2.3GHz、2.4GHz、2.496GHz、2.69GHz时的天线场型特性仿真结果示意图。

图11为本发明实施例的一复合天线的俯视示意图。

主要组件符号说明：

10、30、40、50 平板双极化天线 L 总长度

20、21 十字方形 L1、L8 长度

60、70、80 复合天线 W1、W8 宽度

100、600 馈入传输线层 Lmax、Lmax8 最大长度

102a、102b、FTL_1a、 馈入传输线 Wmax、Wmax8 最大宽度

FTL_1b、FTL_2a、FTL_2b

110、130、150 介质层 D 基准尺寸

120、620、820 接地金属板 Ax、Ay 比例值

122a、122b、SL_1a、 槽孔 x、y、z 方向

SL_1b、SL_2a、SL_2b

140、DPP_1、DPP_2 下微带金属片 X、Y、Z 方向

160、360、460、560、 上微带金属片 axis_x、axis_y、 对称轴

UPP_1、UPP_2、UPP_3、 axis_x1、axis_x2

UPP_4、UPP_8、UPP_9

162、362、462、562 十字区块 SCEN、SCEN6 对称中心点

164、364、464、564 四边形区块 CEN 中心点

364a、364b、564a、564b 突出部分 SC1、SC2、SC8、SC9 矩形区块

464c、464d、564c、564d 缺口 640 下平板双极化天线层

SEC_U、SEC_D、SEC_R、 区块 660、760、860 上平板双极化天线层

SEC_L

G_U2、G_R2、G_U3、 几何中心 DIS_U2、DIS_R2、 距离

G_R3、G_U4、G_R4、 DIS_U3、DIS_R3、

G_U5、G_R5、G_U6、 DIS_U4、DIS_R4、

G_R6、G_U7、G_R7、 DIS_U5、DIS_R5、

G_U8、G_R8 DIS_U6、DIS_R6、

S11参数 S参数 DIS_U7、DIS_R7、

DIS_U8、DIS_R8

具体实施方式

请参考图1A、图1B，图1A为本发明实施例的一平板双极化天线10的俯视示意图，图1B为平板双极化天线10沿图1A的剖线A-A'的截面示意图。平板双极化天线10可用来收发宽带或多个频段的无线电信号，如长期演进无线通信系统中带(Band)40与41的信号(其频段大致介于2.3GHz～2.4GHz及2.496GHz～2.690GHz)。如图1A、图1B所示，平板双极化天线10大致为一七层架构，且分别相对(沿x、y方向的)对称轴axis_x、axis_y具有一轴对称结构，其中，平板双极化天线10包含有一馈入传输线层100、介质层110、130、150、一接地金属板120、下微带金属片140以及上微带金属片160，且下微带金属片140的对称中心点及上微带金属片160的对称中心点SCEN对齐接地金属板120的中心点CEN。馈入传输线层100包含有馈入传输线102a、102b，其对称于对称轴axis_y设置且相互正交，以馈入两种无线电信号(如不同极化方向)。接地金属板120用来提供接地，并包含有槽孔122a、122b，槽孔122a、122b分别与馈入传输线102a、102b正交且对称于对称轴axis_y，以产生正交的双极化天线场型。下微带金属片140为主要辐射体，其形状大致呈十字形，以产生线性极化并避免产生圆极化的电磁波。上微带金属片160用来增加天线共振的带宽，其藉由介质层150而不与下微带金属片140直接接触。此外，在该实施例中，由于介质层110、130使馈入传输线层100、接地金属板120及下微带金属片140彼此隔离且平行设置，因此，无线电信号由馈入传输线(如102a)耦合至槽孔(如122a)，并藉由槽孔(如122a)产生共振，再耦合至下微带金属片140，以增加天线带宽。并且，十字形的下微带金属片140的共振方向相对接地金属板120倾斜，因此可有效减小天线尺寸，并同时符合极化倾斜45度的需求。

简单来说，接地金属板120沿对称轴axis_y的长度L1大于接地金属板120沿x方向的宽度W1，因此可增加波束宽(3dB波束宽)。同时，上微带金属片160的面积倾向沿x方向分布，以平衡长度L1与宽度W1的不对称性，而能改善同极化对正交极化值。

详细而言，为了增加水平切面(xz平面)中的波束宽，需缩短接地金属板120沿x方向的宽度W1，以使水平方向的辐射场形更为发散，因此，适当设计平板双极化天线10后，接地金属板120沿对称轴axis_y的长度L1大于接地金属板120沿x方向的宽度W1。由于长度L1与宽度W1不相等将使得垂直方向与水平方向的等效共振长度不同，因此可通过上微带金属片160的形状来平衡长度L1大于宽度W1带来的不对称性。其中，上微带金属片160的形状大致呈一十字形，并且，依据公知常识(如维基百科)，十字形包含有十字方形(crossquadrate)20等结构。请参考图2A至图2C，图2A为本发明实施例的一十字方形20的示意图，图2B、图2C分别为本发明实施例的十字方形20与另一十字方形21的比较示意图。十字方形20、21均属于十字形，其中，十字方形20由叠合的一十字区块162与一四边形区块164组成，并沿x、y方向分别具有一最大宽度Wmax及一最大长度Lmax，而十字方形21则由叠合的一十字区块与一正方形区块组成，并沿x、y方向的尺寸最大值均为对应共振带宽的一基准尺寸D，因此十字方形21的尺寸相关于天线的操作频段。换言之，相比十字方形21，十字方形20向x方向伸长，意即面积倾向沿x方向分布，且因此十字方形20的尺寸不仅相关于天线的操作频段，且依据接地金属板120在长度L1与宽度W1上的不对称性而调整，其中，比例值Ax、Ay分别代表依据接地金属板120的不对称性，而对应基准尺寸D调整十字方形20尺寸的程度。值得注意的是，比例值Ax、Ay较佳为接近1或等于1的数值，因而可避免形状的缩放影响共振带宽。

更进一步来看，如图2B所示，十字方形20的对称轴axis_x将十字方形20区分为区块SEC_U、SEC_D，而区块SEC_U具有一几何中心G_U2；类似地，如图2C所示，十字方形20的对称轴axis_y将十字方形20区分为区块SEC_R、SEC_L，而区块SEC_R具有一几何中心G_R2。若使十字方形20的对称中心点SCEN的坐标符合(x,y)＝(0,0)，则几何中心G_U2、G_R2的坐标分别符合 其中，f(x,y)在空间中十字方形20存在处符合f(x,y)＝1，并在空间中其他地方符合f(x,y)＝0。在此情况下，几何中心G_U2与对称中心点SCEN相隔一距离DIS_U2且几何中心G_R2与对称中心点SCEN相隔一距离DIS_R2且并且，距离DIS_U2小于距离DIS_R2，意即面积倾向沿x方向分布。

需注意的是，图1A、图1B的平板双极化天线10为本发明的实施例，本领域的普通技术人员应当可据以作不同的修饰，而不限于此。举例来说，亦可进一步调整上微带金属片160的形状，意即面积倾向沿x方向分布。请参考图3，图3为本发明实施例的一平板双极化天线30的俯视示意图。平板双极化天线30的架构大致与平板双极化天线10相似，故相同组件以相同符号表示，以求简洁。不同的是，平板双极化天线30的上微带金属片360的十字区块362沿x、y方向的尺寸均分别对应共振带宽的基准尺寸，换言之，比例值Ax、Ay均等于1。并且，上微带金属片360的四边形区块364包含有突出部分364a、364b，因此，几何中心G_U3与对称中心点SCEN相隔的距离DIS_U3小于几何中心G_R3与对称中心点SCEN相隔的距离DIS_R3，意即面积倾向沿x方向分布。

此外，请参考图4，图4为本发明实施例的一平板双极化天线40的俯视示意图。平板双极化天线40的架构大致与平板双极化天线10相似，故相同组件以相同符号表示，以求简洁。不同的是，平板双极化天线40的上微带金属片460的十字区块462沿x、y方向的尺寸均分别对应共振带宽的基准尺寸，换言之，比例值Ax、Ay均等于1。并且，上微带金属片460的四边形区块464包含有缺口464c、464d，因此，几何中心G_U4与对称中心点SCEN相隔的距离DIS_U4小于几何中心G_R4与对称中心点SCEN相隔的距离DIS_R4，意即面积倾向沿x方向分布。类似地，请参考图5，图5为本发明实施例一平板双极化天线50的俯视示意图。平板双极化天线50的架构大致与平板双极化天线40相似，故相同组件以相同符号表示，以求简洁。不同的是，上微带金属片560的四边形区块564包含有突出部分564a、564b及缺口564c、564d。如此一来，几何中心G_U5与对称中心点SCEN相隔的距离DIS_U5小于几何中心G_R5与对称中心点SCEN相隔的距离DIS_R5，意即面积倾向沿x方向分布。

由上述可知，在比例值Ax、Ay均等于1的情况下，上微带金属片的形状未向x方向或y方向缩放，但可藉由上微带金属片的四边形区块的突出部分或缺口，而使(沿x、y方向的对称轴对上微带金属片所划分的)不同区块的几何中心与(上微带金属片的)对称中心点相隔不同的距离，以使面积倾向沿x方向分布。

另一方面，为提高天线增益，可进一步利用平板双极化天线10组成阵列天线。请参考图6，图6为本发明实施例的一复合天线60的俯视示意图。类似于平板双极化天线10，复合天线60也大致为七层架构，包含有一馈入传输线层600、三层介质层(图未示)、一接地金属板620、下平板双极化天线层640以及上平板双极化天线层660。不同之处在于，接地金属板620可分为矩形区块SC1、SC2，且矩形区块SC1、SC2上分别包含有槽孔SL_1a、SL_1b及SL_2a、SL_2b。馈入传输线层600的馈入传输线FTL_1a、FTL_1b、FTL_2a、FTL_2b分别对应槽孔SL_1a、SL_1b、SL_2a、SL_2b设置，以馈入(两种极化的)无线电信号。下平板双极化天线层640包含有十字形的下微带金属片DPP_1、DPP_2，对应矩形区块SC1、SC2设置，上平板双极化天线层660则包含有十字方形的上微带金属片UPP_1、UPP_2，分别对应下微带金属片DPP_1、DPP_2设置。此外，上微带金属片UPP_1、UPP_2沿x、y方向的尺寸最大值均为对应共振带宽的基准尺寸D，换言之，上微带金属片UPP_1、UPP_2的形状没有向x方向或y方向缩放，而使比例值Ax、Ay均等于1，因而上微带金属片UPP_1、UPP_2的尺寸直接与天线的操作频段相关。在此情况下，几何中心与对称中心点相隔相等的距离，例如，上微带金属片UPP_1的几何中心G_U6与上微带金属片UPP_1的对称中心点SCEN6相隔距离DIS_U6，上微带金属片UPP_1的几何中心G_R6与对称中心点SCEN6相隔距离DIS_R6，而距离DIS_U6等于距离DIS_R6。

详细而言，由于长期演进无线通信系统的基站大致位于地表附近，并且基于基站和接收者的距离，较佳地应将复合天线60的辐射能量集中于垂直切面(yz平面)中相对水平线(z轴)上正负10度的仰角范围内，因此可藉由上下垂直排列下微带金属片DPP_1、DPP_2来形成1x2阵列天线，以达到系统需求的天线增益值。并且，藉由使矩形区块SC1、SC2沿对称轴axis_y的长度L1大于矩形区块SC1、SC2沿x方向的宽度W1，可增加水平切面(xz平面)中的波束宽。表一为复合天线60的天线特性表，由表一可知，复合天线60仍可大致满足长期演进无线通信系统对最大增益值、前后场型比(F/B)的要求，并且，当接地金属板620的宽度W1由100mm缩减为70mm时，水平方向的波束宽可增加至69.5°-73.0°。

(表一)

为进一步提高复合天线60的同极化对正交极化值，可适当调整上微带金属片的形状，以平衡接地金属板在长度与宽度上的不对称性。请参考图7，图7为本发明实施例的一复合天线70的俯视示意图。复合天线70的架构大致与复合天线60相似，故相同组件以相同符号表示，以求简洁。不同的是，上平板双极化天线层760的上微带金属片UPP_3、UPP_4沿x方向的最大宽度Wmax大于沿y方向的最大长度Lmax，以平衡接地金属板620的长度L1大于宽度W1带来的不对称性。换言之，依据宽度W1及长度L1的不对称性，上微带金属片UPP_3、UPP_4的形状相较复合天线60的基准尺寸D向x方向或y方向缩放，而使比例值Ax大于比例值Ay，且几何中心与对称中心点相隔不同的距离，例如，上微带金属片UPP_3的几何中心G_U7与上微带金属片UPP_3的对称中心点SCEN相隔距离DIS_U7，上微带金属片UPP_3的几何中心G_R7与对称中心点SCEN相隔的距离DIS_R7，而距离DIS_U7小于距离DIS_R7。在此情况下，复合天线70为类似平板双极化天线10组成的阵列天线，但本发明不以此为限，而可利用平板双极化天线30、40、50组成阵列天线来形成复合天线。

换句话说，复合天线70藉由阵列天线结构而能增加天线增益值，并藉由缩短矩形区块SC1、SC2的宽度W1，以增加波束宽。而为了平衡长度L1与宽度W1的不对称性，上微带金属片UPP_3、UPP_4的形状向x方向伸长，以改善同极化对正交极化值。由于本发明调整上微带金属片UPP_3、UPP_4的形状，相比在接地金属板配置图案槽孔的作法，本发明的接地金属板620具有封闭性，因此有源电路可设置于接地金属板620提供的屏蔽区域内，以隔离复合天线70与有源电路。

通过仿真及测量可进一步判断复合天线70是否符合系统需求。详细来说，请参考表二、表三及图8A至图10E。表二及表三为复合天线70对应不同尺寸1～15的上微带金属片的仿真天线特性表，其中，接地金属板620的总长度L为200mm，宽度W1为70mm。并且，其中，如本领域技术人员所已知的，当馈入的电磁波在空间中遇到不连续时，部分能量会沿原路径反射回去。S11参数是指在空间中的同一点位置，其反射电磁波的强度对入射电磁波的强度的比值，即，S11＝反射电磁波的强度/入射电磁波的强度。如表二及表三所示，藉由适当调整复合天线70的上微带金属片的尺寸，可调整天线特性。其中，当比例值Ax增加至1.02时，或当比例值Ay减少至0.97时，或当比例值Ax增加至1.01且比例值Ay减少至0.99时，能有效改善±30°的同极化对正交极化值。其中，由于比例值Ax、Ay均为接近1的数值，因此可避免形状的缩放使共振频率偏移而影响共振带宽。

(表二)

(表三)

此外，图8A为复合天线70对应尺寸5(比例值Ax为1.02，比例值Ay为1)的天线共振仿真结果示意图，其中，最大宽度Wmax及最大长度Lmax分别为52.89mm及51.85mm。图9A为复合天线70对应尺寸13(比例值Ax为1，比例值Ay为0.97)的天线共振仿真结果示意图，其中，最大宽度Wmax及最大长度Lmax分别为51.85mm及50.30mm。图10A为复合天线70对应尺寸15(比例值Ax为1.01，比例值Ay为0.99)的天线共振仿真结果示意图，其中，最大宽度Wmax及最大长度Lmax分别为52.37mm及51.34mm。在图8A、图9A、图10A中，点线代表复合天线70的45度极化倾斜的天线共振仿真结果，实线代表复合天线70的135度极化倾斜的天线共振仿真结果，虚线代表复合天线70的45度极化倾斜与135度极化倾斜的天线隔离度仿真结果。

另外，图8B至图8E为复合天线70对应尺寸5应用于长期演进无线通信系统而分别操作于2.3GHz、2.4GHz、2.496GHz、2.69GHz时的天线场型特性仿真结果示意图，图9B至图9E为复合天线70对应尺寸13应用于长期演进无线通信系统而分别操作于2.3GHz、2.4GHz、2.496GHz、2.69GHz时的天线场型特性仿真结果示意图，图10B至图10E为复合天线70对应尺寸15应用于长期演进无线通信系统而分别操作于2.3GHz、2.4GHz、2.496GHz、2.69GHz时的天线场型特性仿真结果示意图，其中，实线代表复合天线70的同极化在水平切面(ψ＝0度角)的辐射场型，点线代表复合天线70的同极化在垂直切面(ψ＝90度角)的辐射场型，长虚线代表复合天线70的正交极化在水平切面(ψ＝0度角)的辐射场型，短虚线代表复合天线70的正交极化在垂直切面(ψ＝90度角)的辐射场型。由图8A至图10E可知，复合天线70不但在水平方向具有较宽的波束宽，并可满足长期演进无线通信系统对最大增益值、前后场型比的要求，而且可改善同极化对正交极化值。

值得注意的是，平板双极化天线10、30、40、50及复合天线60、70为本发明的实施例，本领域的普通技术人员应当可据以作不同的变化。举例来说，馈入传输线102a、102b、FTL_1a、FTL_1b、FTL_2a、FTL_2b与槽孔122a、122b、SL_1a、SL_1b、SL_2a、SL_2b的分段折弯情形可视不同设计考虑而适当变化，如调整角度而形成钝角或锐角，或调整各分段之间的长度比例关系以及宽度比例关系，或调整分段的形状与分段段数。此外，“大致呈十字形”是指下微带金属片140、DPP_1、DPP_2及上微带金属片160、360、460、560、UPP_1、UPP_2、UPP_3、UPP_4的外观由两个四边形微带金属片重叠且交错组成，但不限于此，例如，微带金属片可另延伸出四边形侧板、锯齿状侧板或弧形侧板，或者，微带金属片的边缘为圆弧状。四边形区块364、464、564的突出部分364a、364b、564a、564b及缺口464c、464d、564c、564d可为四边形，但不以此为限，而可为其他几何图形。介质层110、130、150可为各种电性隔离材料，如空气，并且，介质层150可视带宽要求而选择性设置。此外，复合天线60、70为1x2阵列天线，但不限于此，亦可为1x3、2x4或mxn阵列天线。

此外，若欲减少水平切面(xz平面)中的波束宽，则可加长接地金属板沿x方向的宽度。请参考图11，图11为本发明实施例的一复合天线80的俯视示意图。复合天线80的架构大致与复合天线70相似，故相同组件以相同符号表示，以求简洁。不同的是，接地金属板820沿x方向的宽度W8经适当设计而加长，以使水平方向的辐射场型更为集中，因此，接地金属板820的矩形区块SC8、SC9沿对称轴axis_y的长度L8小于矩形区块SC8、SC9沿x方向的宽度W8。并且，上平板双极化天线层860的上微带金属片UPP_8、UPP_9沿x方向的最大宽度Wmax8小于沿y方向的最大长度Lmax8，以平衡长度L8小于宽度W8带来的不对称性。换言之，上微带金属片UPP_8、UPP_9的形状向x方向或y方向缩放，而使比例值Ax小于比例值Ay，且几何中心与对称中心点相隔不同的距离，例如，上微带金属片UPP_8的几何中心G_U8与上微带金属片UPP_8的对称中心点SCEN相隔距离DIS_U8，上微带金属片UPP_8的几何中心G_R8与对称中心点SCEN相隔距离DIS_R8，而距离DIS_U8大于距离DIS_R8。

综上所述，本发明藉由调整上微带金属片对应接地金属板的区块的长宽比例，来增加波束宽。并且，藉由调整上微带金属片的形状而使面积沿特定方向分布，以平衡长度与宽度的不对称性，而能改善同极化对正交极化值。在此情况下，相比在接地金属板配置图案槽孔的作法，本发明的接地金属板具有封闭性，因此有源电路可设置于接地金属板提供的屏蔽区域内，以有效隔离天线与有源电路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡是根据本发明权利要求书的范围所作的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (16)

1.一种平板双极化天线，该平板双极化天线用来收发至少一无线电信号，该平板双极化天线包括：

一接地金属板，该接地金属板沿一第一方向及一第二方向分别具有一宽度及一长度；以及

一上微带金属片，该上微带金属片的一形状沿该第一方向及该第二方向分别具有一第一对称轴及一第二对称轴，该第一对称轴将该上微带金属片区分为一第一区块及一第三区块，该第二对称轴将该上微带金属片区分为一第二区块及一第四区块；

其中，该形状的一对称中心点与该接地金属板的一中心点对齐，该第一区块的一第一几何中心与该对称中心点相隔一第一距离，该第二区块的一第二几何中心与该对称中心点相隔一第二距离，该第一距离与该第二距离不相等；

其中该接地金属板的该长度与该接地金属板的该宽度不相等，以调整波束宽。

2.如权利要求1所述的平板双极化天线，其中该形状符合：

其中，Wmax及Ax分别为该形状沿该第一方向的一最大宽度及一第一比例值，Lmax及Ay分别为该形状沿该第二方向的一最大长度及一第二比例值，D为该上微带金属片对应共振带宽的一基准尺寸，该第一比例值与该第二比例值分别为依据该接地金属板的该宽度及该长度，而对应该基准尺寸调整该最大宽度及该最大长度的程度。

3.如权利要求1所述的平板双极化天线，其中该上微带金属片的该形状由叠合的一十字区块与一四边形区块组成，或该形状由一十字区块组成。

4.如权利要求3所述的平板双极化天线，其中该四边形区块包括多个突出部分或多个缺口。

5.如权利要求1所述的平板双极化天线，还包括：

一馈入传输线层，该馈入传输线层包括一第一馈入传输线及一第二馈入传输线，该第一馈入传输线与该第二馈入传输线对称；

一第一介质层，该第一介质层设置于该馈入传输线层与该接地金属板之间；

一第二介质层，该第二介质层设置于该接地金属板之上；以及

一下微带金属片，该下微带金属片设置于该第二介质层与该上微带金属片之间。

6.如权利要求5所述的平板双极化天线，其中该接地金属板包括一第一槽孔及一第二槽孔，该第一槽孔与该第二槽孔对称，该第一槽孔与该第一馈入传输线产生耦合作用，该第二槽孔与该第二馈入传输线产生耦合作用，以增加该平板双极化天线的带宽。

7.如权利要求5所述的平板双极化天线，其中该下微带金属片的该形状由叠合的一十字区块与一四边形区块组成，或该形状由一十字区块组成。

8.如权利要求1所述的平板双极化天线，其中该第一距离DIS_U符合：

而该第二距离DIS_R符合：

其中，x方向为该第一方向，y方向为该第二方向，该对称中心点的坐标(x,y)符合(x,y)＝(0,0)，且f(x,y)在该上微带金属片处符合f(x,y)＝1，f(x,y)在空间中其他地方符合f(x,y)＝0。

9.一种复合天线，该复合天线用来收发至少一无线电信号，该复合天线包括：

一接地金属板，该接地金属板包括多个矩形区块，该多个矩形区块的每一矩形区块沿一第一方向及一第二方向分别具有一宽度及一长度；以及

一上平板双极化天线层，该上平板双极化天线层包括多个上微带金属片，该多个上微带金属片分别对应该多个矩形区块的一矩形区块设置，其中，该多个上微带金属片的每一上微带金属片的一形状沿该第一方向及该第二方向分别具有一第一对称轴及一第二对称轴，该第一对称轴将该上微带金属片区分为一第一区块及一第三区块，该第二对称轴将该上微带金属片区分为一第二区块及一第四区块；

其中，该形状的一对称中心点与对应的该矩形区块的一中心点对齐，该第一区块的一第一几何中心与该对称中心点相隔一第一距离，该第二区块的一第二几何中心与该对称中心点相隔一第二距离，该第一距离与该第二距离不相等；

其中该长度与该宽度不相等，以调整波束宽。

10.如权利要求9所述的复合天线，其中该多个上微带金属片的每一上微带金属片的该形状符合：

其中，Wmax及Ax分别为该形状沿该第一方向的一最大宽度及一第一比例值，Lmax及Ay分别为该形状沿该第二方向的一最大长度及一第二比例值，D为该上微带金属片对应共振带宽的一基准尺寸，该第一比例值与该第二比例值分别为依据该接地金属板的该宽度及该长度，而对应该基准尺寸调整该最大宽度及该最大长度的程度。

11.如权利要求9所述的复合天线，其中该多个上微带金属片的每一上微带金属片的该形状由叠合的一十字区块与一四边形区块组成，或该形状由一十字区块组成。

12.如权利要求11所述的复合天线，其中该四边形区块包括多个突出部分或多个缺口。

13.如权利要求9所述的复合天线，还包括：

一馈入传输线层，该馈入传输线层包括多个第一馈入传输线及多个第二馈入传输线，每一第一馈入传输线与每一第二馈入传输线分别对应该多个上微带金属片的一上微带金属片设置，该第一馈入传输线与该第二馈入传输线对称；

一第一介质层，该第一介质层设置于该馈入传输线层与该接地金属板之间；

一第二介质层，该第二介质层设置于该接地金属板之上；以及

一下平板双极化天线层，该下平板双极化天线层设置于该第二介质层与该上平板双极化天线层之间，包括多个下微带金属片，该多个下微带金属片分别对应该多个上微带金属片设置。

14.如权利要求13所述的复合天线，其中该接地金属板包括多个第一槽孔及多个第二槽孔，该多个第一槽孔与该多个第二槽孔分别对称，每一第一槽孔与对应的该第一馈入传输线产生耦合作用，每一第二槽孔与对应的该第二馈入传输线产生耦合作用，以增加该复合天线的带宽。

15.如权利要求13所述的复合天线，其中该下微带金属片的该形状由叠合的一十字区块与一四边形区块组成，或该形状由一十字区块组成。

16.如权利要求9所述的复合天线，其中该多个上微带金属片的每一上微带金属片的该第一距离DIS_U符合：

而该第二距离DIS_R符合：

其中，x方向为该第一方向，y方向为该第二方向，该对称中心点的坐标(x,y)符合(x,y)＝(0,0)，且f(x,y)在该上微带金属片处符合f(x,y)＝1，f(x,y)在空间中其他地方符合f(x,y)＝0。