CN109638429A - 天线装置 - Google Patents

Abstract

一种天线装置。所述天线装置包括衬底及第一天线。所述衬底具有第一边缘。所述第一天线邻近于所述衬底的第一边缘。所述第一天线包括第一天线单元及第二天线单元。所述第一天线单元不同于所述第二天线单元。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及天线装置，且涉及包含阵列天线的天线装置。

背景技术

随着无线通信技术的蓬勃发展，现今的电子产品如笔记本电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant)、无线基地台、移动电话等大多具有无线通信功能，使其可使用无线局域网络(WiFi)或行动网络等技术取代经由电缆线传递数据的方式。无线通信技术系透过天线来发射或接收无线电波，以传递或交换无线电信号，进而存取无线网络。

近年来，随着移动通信的不断开发和对高数据速率和稳定通信质量的迫切需求，相对较高频率的无线发射(例如28GHz或60GHz)已成为移动通信行业中的最重要话题之一。然而，信号衰减是相对较高频率(或相对较短波长)无线发射的问题之一。如何提高天线的增益并达到较广的波束传递角度为目前高频天线装置的课题。

发明内容

在根据一些实施例的一些方面中，一种天线装置包括衬底及第一天线。所述衬底具有第一边缘。所述第一天线邻近于所述衬底的第一边缘。所述第一天线包括第一天线单元及第二天线单元。所述第一天线单元不同于所述第二天线单元。

附图说明

图1说明根据本揭露的一实施例的天线装置的俯视图。

图2A为根据本揭露的一实施例的天线单元的俯视图。

图2B为根据本揭露的一实施例的天线单元的三维增益场型图。

图3A为根据本揭露的一实施例的天线单元的俯视图。

图3B为根据本揭露的一实施例的天线单元的三维增益场型图。

图4A、4B及4C为根据本揭露的一实施例的图1天线在不同角度的二维增益场型图。

图4D、4E、4F、4G、4H、4I及4J为根据本揭露的一实施例的图1天线在不同角度的三维增益场型图。

图5A说明根据本揭露的一实施例的天线装置的俯视图。

图5B为根据本揭露的一实施例的天线单元的俯视图。

图5C为根据本揭露的一实施例的天线单元的俯视图。

图6A、6B及6C为根据本揭露的一实施例的图5A天线在不同角度的二维增益场型图。

图6D、6E及6F为根据本揭露的一实施例的图5A天线在不同角度的三维增益场型图。

贯穿图式和详细描述使用共同参考标号来指示相同或相似组件。根据以下结合附图作出的具体实施方式可容易地理解本公开。

具体实施方式

图1说明根据本公开的一实施例的天线装置1的俯视图。天线装置1包含衬底10及天线11。

衬底10可以包含例如印刷电路板，例如纸基铜箔层合物、复合铜箔层合物或聚合物浸渍的玻璃纤维基铜箔层合物。衬底10可包含互连结构(或电连接件)，例如重布层(RDL)或接地组件。在一些实施例中，衬底10可包含多个层(例如，金属层)，且所述层可通过一或多个互连结构(例如，导通孔)电连接。根据本揭露的一实施例，所述衬底10的长度D11可为60毫米(mm)，且所述衬底10的宽度D12可为19mm。所述衬底10的长度及宽度可根据不同设计需求改变。

天线11安置于衬底10上，并邻近衬底10的一边缘。根据本揭露的另一实施例，天线11可安置于衬底10的多个边缘(例如2～4个边缘)。天线11可包含多个天线单元110及111。举例来说，天线11可包含包含八木(Yagi)天线(或称为“八木宇田天线)、贴片天线、偶极天线、单极天线等的阵列。根据本揭露的一实施例，天线单元110为八木天线，而天线单元111为贴片天线。各天线单元110、111具有馈入端110f、111f，其可与天线装置1中的电子装置(如功率放大器、低噪声放大器等射频电路)电连接，用以发送或接收无线信号。在一些实施例中，天线11可包含M×N天线单元阵列，其中M或N是大于或等于1的整数。在一些实施例中，取决于设计规范，M可与N相同或不同。举例来说，如图1所示，天线11可包含4×1天线单元阵列。举例来说，天线11亦可包含4×4天线单元阵列。

图2A为根据本揭露的一实施例的天线单元110的俯视图。根据本揭露的一实施例，天线单元110为八木天线。天线单元110具有导电部110a、导电部110b及导电部110c。导电部110a具有第一部分及第二部分，所述第一部分与衬底10连接，并与所述衬底10的边缘实质上互相垂直，且所述第二部分与所述第一部分连接，并与所述第一部分实质上互相垂直。导电部110b具有第一部分及第二部分，所述第一部分与衬底10连接，并与所述衬底10的边缘实质上互相垂直，且所述第二部分与所述第一部分连接，并与所述第一部分实质上互相垂直。导电部110c与导电部110a或110b互相分离，并与所述衬底10的边缘实质上互相平行。根据本揭露的一实施例，天线单元110的宽度D21可为4.8mm，且天线单元110的长度D22可为3.9mm。所述天线单元110的长度及宽度可根据不同设计需求改变。图2B为根据本揭露的一实施例的天线单元110的三维增益场型图，其显示所述天线单元110的电磁波辐射场型。

图3A为根据本揭露的一实施例的天线单元111的俯视图。根据本揭露的一实施例，天线单元111为贴片天线。天线单元111与所述衬底10的边缘互相分离，并与所述衬底10的边缘实质上互相平行。根据本揭露的一实施例，天线单元111的长度D31可为3.1mm，天线单元111与衬底10的边缘的距离D32可为0.5mm。所述天线单元的长度及与衬底10的边缘的距离可根据不同设计需求改变。图3B为根据本揭露的一实施例的天线单元111的三维增益场型图，其显示所述天线单元111的电磁波辐射场型。

根据本揭露的一实施例，如图1所示，天线单元110与天线单元111交错排列。举例来说，两个天线单元110之间具有一个天线单元111，且两个天线单元111之间具有一个天线单元110。根据天线设计规则，为了避免相邻天线单元间的互相干扰，以达到较佳的辐射效果，两个相邻天线单元110之间或两个相邻天线单元111之间的距离应为四分之一波长(1/4λ)。根据本揭露图1的实施例，藉由将两种不同天线(即天线单元110与天线单元111)交错排列，两个相邻天线之间的距离(即天线单元110与天线单元111)之间的距离可小于四分之一波长，从而缩小天线装置1的尺寸。根据本揭露的一实施例，天线单元110与天线单元111之间的距离可小于五分之一波长(1/5λ)。此外，藉由将两种不同天线(即天线单元110与天线单元111)交错排列，可获得较为对称的电磁波辐射场型。

图4A、4B及4C为根据本揭露的一实施例的图1天线11在不同角度或方向的二维增益场型图(或称方向性图)。图4A为天线11操作于27GHz，于角度90度(即与图1衬底10所述边缘垂直的方向)所测得的方向性图。如图4A所示，其最大增益为12.1dBi。图4B为天线11操作于27GHz，于角度53(即与图1衬底10所述边缘呈53度的方向)度所测得的方向性图。如图4B所示，其最大增益为9.88dBi。图4C为天线11操作于27GHz，于角度123度(即与图1衬底10所述边缘呈123度的方向)所测得的方向性图。如图4C所示，其最大增益为9.92dBi。根据图4A、4B及4C所示，图1天线11的电磁波辐射切换角度至少可达到约为70度。根据本揭露图1的实施例，天线11包含八木天线及贴片天线的组合，其可同时具有高增益及较广的切换角度的优点。

图4D、4E、4F、4G、4H、4I及4J为根据本揭露的一实施例的的图1天线11在不同角度或方向的三维增益场型图，其显示结合八木天线及贴片天线的天线11的电磁波辐射场型。图4D、4E、4F、4G、4H、4I及4J为操作于27GHz所测得的三维增益场型图。

图5A说明根据本公开的一实施例的天线装置5的俯视图。天线装置5包含衬底10及天线51。图5A的天线装置5与图1的的天线装置1相似，其差异处在于图5A的天线51的部分天线单元510及511的结构与图1的天线11的天线单元110的结构不同。

图5B为根据本揭露的一实施例的天线单元510的俯视图。根据本揭露的一实施例，所述天线单元510位于图5A的天线装置5的最左边。图5B的天线单元510与图2A的天线单元110相似，其差异处在于图2A的天线单元110的导电部110c的宽度为等宽，而图5B的天线单元510的导电部510c具有不同的宽度。如图5B所示，导电部510c的宽度自图式的右侧朝左侧渐缩。

图5C为根据本揭露的一实施例的天线单元511的俯视图。根据本揭露的一实施例，所述天线单元511位于图5A的天线装置5的最右边。图5C的天线单元511与图5B的天线单元510相似，其差异处在于图5B的导电部510c的宽度自图右侧朝左侧渐缩，而图5C的导电部511c的宽度自图式的左侧朝右侧渐缩。

图6A、6B及6C为根据本揭露的一实施例的图5A天线51在不同角度或方向的二维增益场型图(或称方向性图)。图6A为天线51操作于27GHz，于角度90度(即与图5A衬底10所述边缘垂直的方向)所测得的方向性图。如图6A所示，其最大增益为12.1dBi。图6B为天线51操作于27GHz，于角度48度(即与图5A衬底10所述边缘呈48度的方向)所测得的方向性图。如图6B所示，其最大增益为9.58dBi。图6C为天线51操作于27GHz，于角度132度(即与图5A衬底10所述边缘呈132度的方向)所测得的方向性图。如图6C所示，其最大增益为9.42dBi。根据图6A、6B及6C所示，图5A天线51的电磁波辐射切换角度至少可达到约为84度。根据本揭露图5A-5C的实施例，藉由将天线51最左端的天线单元510的导电部510c的宽度自图式的右侧朝左侧渐缩，并将天线51最右端的天线单元511的导电部511c的宽度自图式的左侧朝右侧渐缩，可获得更广的切换角度。

图6D、6E及6F为根据本揭露的一实施例的的图5A天线51在不同角度或方向的三维增益场型图，其显示结合八木天线及贴片天线的天线51的电磁波辐射场型。图6D、6E及6F为操作于27GHz所测得的三维增益场型图。

如本文中所使用，术语“大致”、“基本上”、“大体上”以及“约”用以描述和考虑小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可以指其中事件或情形明确发生的情况以及其中事件或情形极接近于发生的情况。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于所述值的平均值的±10％(例如，小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％，或小于或等于±0.05％)，那么可认为所述两个数值“大体上”相同。举例来说，“基本上”平行可能是指相对于0°的小于或等于±10°(例如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°、或小于或等于0.05°)的角度变化范围。举例来说，“基本上”垂直可指相对于90°的小于或等于±10°(例如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°、或小于或等于±0.05°)的角度变化范围。

如果两个表面之间的位移不大于5μm、不大于2μm、不大于1μm或不大于0.5μm，那么可认为所述两个表面是共平面的或基本上共平面的。

另外，有时在本文中按范围格式呈现量、比率和其它数值。此类范围格式是为便利和简洁起见而使用，且应灵活地理解为不仅包含明确地指定为范围限制的数值，且还包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值和子范围一般。

如本文中所使用，术语“传导性”、“导电性”和“导电率”指代输送电流的能力。导电材料通常指示展现对于电流流动的极少或零对抗的那些材料。导电率的一个量度为西门子/米(S/m)。通常，导电材料是电导率大于约10⁴S/m(例如至少10⁵S/m或至少10⁶S/m)的一种材料。材料的导电率有时可以随温度而变化。除非另外规定，否则在室温下测量材料的导电性。

在一些实施例的描述中，一组件提供于另一组件“上”或“上方”可涵盖前一组件直接在后一组件上(例如，与后一组件物理接触)的情况，以及一或多个中间组件位于前一组件与后一组件之间的情况。

虽然已参考本公开的特定实施例描述并说明本公开，但这些描述和说明并不限制本公开。所属领域的技术人员可清晰地理解，在不脱离如由所附权利要求书定义的本发明的真实精神和范围的情况下，可进行各种改变，且可在实施例内取代等效组件。所述图示可能未必按比例绘制。归因于制造过程中的变量等等，本发明中的艺术再现与实际装置之间可能存在区别。可存在并未特定说明的本公开的其它实施例。应将所述说明书和图式视为说明性的，而非限制性的。可做出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或过程适应于本发明的目标、精神以及范围。所有此类修改意图在所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本发明的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组不是对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种天线装置，其包括：

衬底，其具有第一边缘；及

第一天线，其邻近于所述衬底的第一边缘，其中所述第一天线包括第一天线单元及第二天线单元，所述第一天线单元不同于所述第二天线单元。

2.如据权利要求1所述的天线装置，其中所述第一天线单元为八木天线，且所述第二天线单元为贴片天线。

3.如据权利要求2所述的天线装置，其中所述第一天线单元包含：

第一导电部连接至所述衬底的第一边缘；

第二导电部连接至所述衬底的第一边缘，并与所述第一导电部互相分离；及

第三导电部，其与所述第一导电部及第二导电部互相分离，并与所述衬底的第一边缘互相平行。

4.如据权利要求3所述的天线装置，其中所述第三导电部具有相同的宽度。

5.如据权利要求3所述的天线装置，其中所述第三导电部的宽度沿着平行于所述衬底的第一边缘的方向渐缩。

6.如据权利要求5所述的天线装置，其中所述第一天线单元位于所述第一天线的末端。

7.如据权利要求1所述的天线装置，其中所述第一天线包含复数个第一天线单元及复数个第二天线单元，且所述复数个第一天线单元与所述复数个第二天线单元交错排列。

8.如据权利要求1所述的天线装置，其中所述第一天线单元与所述第二天线单元之间的距离小于五分之一波长。

9.如据权利要求1所述的天线装置，其中所述第一天线的切换角度大于70度。

10.如据权利要求1所述的天线装置，其进一步包含第二天线，其位于所述衬底的第二边缘，其中所述第二边缘相对于所述第一边缘或垂直于所述第一边缘，且其中所述第二天线包括复数个八木天线及复数个贴片天线，其互相交错排列。