CN113078467A - 用于改善表面波影响与增加波束宽的天线 - Google Patents

用于改善表面波影响与增加波束宽的天线 Download PDF

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Abstract

一种用于改善表面波影响与增加波束宽的天线，包括基板、第一金属地、第二金属地、发射端及接收模块。第一金属地和第二金属地设于基板的第一表面。第二金属地与第一金属地被第一间隙完全隔开。发射端设于第一金属地并且包含一传输线及多个辐射组件。接收模块设于第二金属地并且包括第一接收端及第二接收端。第一接收端包含一传输线及多个辐射组件。第二接收端包含一传输线及多个辐射组件。因此，本发明的天线能够解决发射端和接收模块之间的电磁波互相干扰的状况，达到改善表面波影响的目的，从而提升本发明的天线判断物体的方位的准确度。

Description

用于改善表面波影响与增加波束宽的天线
技术领域
本发明是涉及一种天线，尤其是一种用于改善表面波影响与增加波束宽的天线。
背景技术
为了提升行车安全，目前的车辆都有配备盲点侦测、车道切换辅助、自动车距控制巡航、停车辅助、自动刹车、追撞预警、车道偏移侦测等系统。上述系统通常安装有一车用雷达，车用雷达能够在任何环境准确可靠地侦测和定位周围物体。车用雷达包含一天线，天线通常使用频率调变连续波(FMCW)的原理侦测物体的距离和速度，其操作频率可为24GHz或77GHz或79GHz，以支持车用雷达的频段。
请参阅图1，图1是第一种熟知的天线100的俯视图。第一种熟知的天线100包含一基板(图未示)、一金属地110、两发射端120、130及两接收模块140、150。金属地110设置在基板的一第一表面。该两发射端120、130设置在金属地110，并且位置相邻。各发射端120、130包含一传输线121、131及多个辐射组件122、132。各发射端120、130的传输线121、131沿着一Y轴方向延伸。各发射端120、130的该多个辐射组件122、132呈块状，并且沿着Y轴方向间隔设置于各发射端120、130的传输线121、131上。各接收模块140、150包括一第一接收端141、151及一第二接收端142、152。各第一接收端141、151设置于金属地110并且包含一传输线1411、1511及多个辐射组件1412、1512。各第一接收端141、151的传输线1411、1511沿着一Y轴方向延伸。各第一接收端141、151的该多个辐射组件1412、1512呈块状，并且沿着Y轴方向间隔设置于各第一接收端141、151的传输线1411、1511上。各第二接收端142、152设置于金属地110并且包含一传输线1421、1521及多个辐射组件1422、1522。各第二接收端142、152的传输线1421、1521沿着一Y轴方向延伸。各第二接收端142、152的该多个辐射组件1422、1522呈块状，并且沿着Y轴方向间隔设置于各第二接收端142、152的传输线1421、1521上。该两接收模块140、150的第一接收端141、151的该多个辐射组件1412、1512的位置以及该两接收模块140、150的第二接收端142、152的该多个辐射组件1422、1522的位置彼此对齐。
当第一种熟知的天线100安装在一传感器(例如：车用雷达，图未示)，各发射端120、130的该多个辐射组件122、132朝向传感器的正面及其上下左右等周围环境发射出一电磁波。电磁波碰到物体以后被反射，各第一接收端141、151和各第二接收端142、152的该多个辐射组件1412、1422、1512、1522接收被反射的电磁波。各接收模块140、150利用第一接收端141、151和第二接收端142、152之间彼此相隔半波长的物理特性产生了相位差。通过相位差的信息就可以判断出电磁波是被远方的哪个方位的物体反射。
因为第一种熟知的天线100的极化方向(即，电流方向)只有Y轴方向，没有X轴方向，所以只会产生Y轴方向和Z轴方向共同组成的YZ平面上的辐射场型，不会产生X轴方向和Z轴方向共同组成的XZ平面上的辐射场型，所以该两发射端120、130和该两接收模块140、150的电磁波不会通过金属地110的传导互相干扰，辐射场型抖动不明显，电磁波稳定，不会忽大忽小。但是，第一种熟知的天线100的该两发射端120、130和该两接收模块140、150的正增益范围较小，代表安装有第一种熟知的天线100的传感器的侦测范围较小。
请参阅图2，图2是第二种熟知的天线200的俯视图。第二种熟知的天线200和第一种熟知的天线100差别在于：全部辐射组件222、232、2412、2422、2512、2522为条状，从而第二种熟知的天线200的两发射端220、230、两接收模块240、250的第一接收端241、251和第二接收端242、252呈梳状。因此，第二种熟知的天线200的极化方向(即，电流方向)同时有X轴方向和Y轴方向，所以会产生X轴方向和Z轴方向共同组成的XZ平面上的辐射场型，以及Y轴方向和Z轴方向共同组成的YZ平面上的辐射场型。第二种熟知的天线200的该两发射端220、230、该两接收模块240、250的第一接收端241、251和第二接收端242、252的正增益范围比第一种熟知的天线100的该两发射端120、130、该两接收模块140、150的第一接收端141、151和第二接收端142、152的正增益范围大，代表安装有第二种熟知的天线200的传感器的侦测范围比安装有第一种熟知的天线100的传感器的侦测范围大。
请参阅图3，图3是第二种熟知的天线200的电场分布的示意图。因为第二种熟知的天线200的该两发射端220、230、该两接收模块240、250的第一接收端241、251和第二接收端242、252的电磁波会通过大面积的金属地210在X轴方向上大面积的传导，而且第二种熟知的天线200的极化方向与金属地210的扩展方向平行，会产生X轴方向和Z轴方向共同组成的XZ平面上的辐射场型，导致该两发射端220、230、该两接收模块240、250的第一接收端241、251和第二接收端242、252彼此之间的电磁波会互相干扰，该二发射端220、230彼此之间的电磁波也会互相干扰。如此一来，第二种熟知的天线200在XZ平面上的辐射场型抖动相当明显，电磁波会忽大忽小，十分不稳定。
因为相位差变化和辐射场型正相关，所以XZ平面上的辐射场型抖动明显与否，牵涉到相位差的抖动明显与否，代表判断物体的方位的准确度。相位差的抖动愈剧烈，代表较难以准确判断物体的方位；相对地，相位差的抖动愈微小，甚至趋近于线性线段，代表较易于准确判断物体的方位。
请参阅图4，图4是第二种熟知的天线200的两接收模块240、250的相位差的示意图。第二种熟知的天线200的两接收模块240、250的相位差在方向角负15度至正60度的范围内有多个显著的抖动，表示一个相位差会对应到不只一个方向角，也就是不同方位的目标物。因此，第二种熟知的天线200较难以准确判断物体的方位。
再者，该两接收模块240、250的第一接收端241、251的传输线2411、2511的第一侧2413、2513的该多个辐射组件2412、2512的位置以及该两接收模块240、250的第二接收端242、252的传输线2421、2521的第一侧2423、2523的该多个辐射组件2422、2522的位置彼此对齐，该两接收模块240、250的第一接收端241、251的传输线2411、2511的第二侧2414、2514的该多个辐射组件2412、2512的位置以及该两接收模块240、250的第二接收端242、252的传输线2421、2521的第二侧2424、2524的该多个辐射组件2422、2522的位置彼此对齐。换言之，相邻的两接收端的该多个辐射组件之间相隔很近，会产生很强的耦合效应，造成辐射场型不对称且不稳定，相位差也不对称且不稳定，从而更难以准确判断物体的方位。
此外，如图1所示，第一种熟知的天线100的金属地110的四个侧边均切齐基板的四个侧边切齐基板的四个侧边；如图2所示，第二种熟知的天线200的金属地210的四个侧边切齐基板的四个侧边。由于第一种熟知的天线100或第二种熟知的天线200都是安装在传感器(例如：车用雷达)中，周围环境有许多电子组件会接触到第一种熟知的天线100或第二种熟知的天线200的基板和金属地110、210的侧边，所以该多个电子组件的电磁波会进入第一种熟知的天线100或第二种熟知的天线200的金属地110、210，第一种熟知的天线100的该两发射端120、130和该两接收模块140、150的电磁波或第二种熟知的天线200的该两发射端220、230和该两接收模块240、250的电磁波也会通过金属地110、210传送到该多个电子组件。因此，第一种熟知的天线100的该两发射端120、130和该两接收模块140、150的电磁波或第二种熟知的天线200的该两发射端220、230和该两接收模块240、250的电磁波和该多个电子组件的电磁波会互相干扰，此现象称之为板边效应。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于改善表面波影响与增加波束宽的天线，解决发射端和接收模块之间的电磁波互相干扰的状况，达到改善表面波影响的目的，从而提升本发明的天线判断物体的方位的准确度。
本发明的另一目的在于提供一种用于改善表面波影响与增加波束宽的天线，解决该多个发射端彼此之间的电磁波互相干扰的状况，达到改善表面波影响的目的，从而提升本发明的天线判断物体的方位的准确度。
本发明的又一目的在于提供一种用于改善表面波影响与增加波束宽的天线，产生XZ平面上和YZ平面上的辐射场型，增加波束宽，进而提升本发明的天线的侦测范围。
本发明的再一目的在于提供一种用于改善表面波影响与增加波束宽的天线，减少相邻的两接收端的该多个辐射组件的耦合效应，提高相邻的两接收端之间的隔离性，使得辐射场型以及相位差均对称且稳定。
本发明的还一目的在于提供一种用于改善表面波影响与增加波束宽的天线，发射端和接收模块的电磁波和该多个电子组件的电磁波完全不会互相干扰，避免发生板边效应。
为了达成前述的目的，本发明提供一种用于改善表面波影响与增加波束宽的天线，包括一基板、一第一金属地、一第二金属地、一发射端以及一接收模块。
基板在一Z轴方向上的两表面分别界定为一第一表面及一第二表面，基板在一Y轴方向上的两侧边分别界定为一第一侧边及一第二侧边，基板在一X轴方向上的两侧边分别界定为一第三侧边及一第四侧边。
该第一金属地设置于基板的第一表面。
第二金属地设置于基板的第一表面，并且位于该第一金属地在X轴方向的一侧，第二金属地与该第一金属地被一第一间隙完全隔开。
该发射端设置于该第一金属地，并且包含一传输线及多个辐射组件，该发射端的传输线沿着Y轴方向延伸，该发射端的该多个辐射组件呈条状，并且沿着Y轴方向间隔设置于该发射端的传输线的一第一侧和一第二侧。
接收模块设置于第二金属地，并且包括一第一接收端及一第二接收端，第一接收端包含一传输线及多个辐射组件，第一接收端的传输线沿着Y轴方向延伸，第一接收端的该多个辐射组件呈条状，并且沿着Y轴方向间隔设置于第一接收端的传输线的一第一侧和一第二侧，第二接收端位于第一接收端在X轴方向的一侧，第二接收端包含一传输线及多个辐射组件，第二接收端的传输线沿着Y轴方向延伸，第二接收端的该多个辐射组件呈条状，并且沿着Y轴方向间隔设置于第二接收端的传输线的一第一侧和一第二侧。
较佳地，所述的天线包括多个第一金属地及多个发射端，相邻的两第一金属地被一第二间隙完全隔开，该多个发射端分别设置于该多个第一金属地。
较佳地，第二间隙的宽度大于或等于1mm。
较佳地，第一接收端的传输线的第一侧的该多个辐射组件的位置与第二接收端的传输线的第一侧的该多个辐射组件的位置交错，第一接收端的传输线的第二侧的该多个辐射组件的位置与第二接收端的传输线的第二侧的该多个辐射组件的位置交错。
较佳地，所述的天线包括多个接收模块，该多个接收模块的第一接收端的传输线的第一侧的该多个辐射组件的位置彼此对齐，该多个接收模块的第一接收端的传输线的第二侧的该多个辐射组件的位置彼此对齐，该多个接收模块的第二接收端的传输线的第一侧的该多个辐射组件的位置彼此对齐，该多个接收模块的第二接收端的传输线的第二侧的该多个辐射组件的位置彼此对齐。
较佳地，第一接收端的传输线的第一侧的该多个辐射组件的位置对齐第二接收端的传输线的第一侧的该多个辐射组件的位置；以及其中，第一接收端的传输线的第二侧的该多个辐射组件的位置对齐第二接收端的传输线的第二侧的该多个辐射组件的位置。
较佳地，所述的天线包括多个接收模块，该多个接收模块的第一接收端的传输线的第一侧的该多个辐射组件的位置与该多个接收模块的第二接收端的传输线的第一侧的该多个辐射组件的位置彼此对齐，该多个接收模块的第一接收端的传输线的第二侧的该多个辐射组件的位置与该多个接收模块的第二接收端的传输线的第二侧的该多个辐射组件的位置彼此对齐。
较佳地，第一间隙的宽度大于或等于1mm。
较佳地，该第一金属地与基板的第三侧边被一第三间隙完全隔开。
较佳地，第二金属地与基板的第四侧边被一第四间隙完全隔开。
本发明的功效在于，本发明的天线的第二金属地与第一金属地被第一间隙完全隔开，有效减少通过第一间隙的电磁波，解决发射端和接收模块之间的电磁波互相干扰的状况，达到改善表面波影响的目的，从而提升本发明的天线判断物体的方位的准确度。
其次，本发明的天线的相邻的两第一金属地被第二间隙完全隔开，有效减少通过第二间隙的电磁波，解决该多个发射端彼此之间的电磁波互相干扰的状况，达到改善表面波影响的目的，从而提升本发明的天线判断物体的方位的准确度。
再者，本发明的天线的极化方向(即，电流方向)同时有X轴方向和Y轴方向，所以会产生XZ平面上的辐射场型以及YZ平面上的辐射场型，因此能够增加波束宽(即，正增益范围)，进而提升本发明的天线的侦测范围。
此外，本发明的天线能够减少相邻的两接收端的该多个辐射组件的耦合效应，提高相邻的两接收端之间的隔离性，使得辐射场型以及相位差均对称且稳定。
又，本发明的天线能够让发射端和接收模块的电磁波和该多个电子组件的电磁波完全不会互相干扰，避免发生板边效应。
附图说明
图1是第一种熟知的天线的俯视图。
图2是第二种熟知的天线的俯视图。
图3是第二种熟知的天线的电场分布的示意图。
图4是第二种熟知的天线的两接收模块的相位差的示意图。
图5是本发明第一实施例的立体图。
图6是本发明第一实施例的前视图。
图7是本发明第一实施例的左侧视图。
图8是本发明第一实施例的俯视图。
图9是本发明第一实施例的右侧视图。
图10是本发明第一实施例的发射端的电场分布图。
图11是本发明第二实施例的俯视图。
图12A是本发明第二实施例和第二种熟知的天线的辐射场型的比较图。
图12B是本发明第二实施例的两接收模块的相位差的示意图。
图13A是本发明第一实施例和第二实施例的辐射场型的比较图。
图13B是本发明第一实施例的两接收模块的相位差的示意图。
【符号说明】
1,1A:天线
10,10A:基板
101:第一表面
102:第二表面
11:第一侧边
12:第二侧边
13,13A:第三侧边
14,14A:第四侧边
20,201,20A,201A:第一金属地
30,30A:第二金属地
40,401,40A,401A:发射端
41:传输线
411:第一侧
412:第二侧
42:辐射组件
50,501,50A,501A:接收模块
51,51A:第一接收端
511,511A:传输线
5111,5111A:第一侧
5112,5112A:第二侧
512,512A:辐射组件
52,52A:第二接收端
521,521A:传输线
5211,5211A:第一侧
5212,5212A:第二侧
522,522A:辐射组件
61,61A:第一间隙
62,62A:第二间隙
63,63A:第三间隙
64,64A:第四间隙
70:辐射场型范围
100:第一种熟知的天线
110:金属地
120,130:发射端
121,131:传输线
122,132:辐射组件
140,150:接收模块
141,151:第一接收端
1411,1511:传输线
1412,1512:辐射组件
142,152:第二接收端
1421,1521:传输线
1422,1522:辐射组件
200:第二种熟知的天线
210:金属地
220,230:发射端
222,232:辐射组件
240,250:接收模块
241,251:第一接收端
2411,2511:传输线
2412,2512:辐射组件
2413,2513:第一侧
2414,2514:第二侧
242,252:第二接收端
2421,2521:传输线
2422,2522:辐射组件
2423,2523:第一侧
2424,2524:第二侧
具体实施方式
以下配合图式及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，能够使熟习该项技艺者在研读本说明书后能据以实施。
请参阅图5至图9，分别是本发明第一实施例的立体图、前视图、左侧视图、俯视图和右侧视图。本发明提供一种用于改善表面波影响与增加波束宽的天线1，包括一基板10、一第一金属地20、一第二金属地30、一发射端40以及一接收模块50。
基板10在一Z轴方向上的两表面分别界定为一第一表面101及一第二表面102，基板10在一Y轴方向上的两侧边分别界定为一第一侧边11及一第二侧边12，基板10在一X轴方向上的两侧边分别界定为一第三侧边13及一第四侧边14。更明确地说，当本发明的天线1安装在一传感器(图未示)上时，基板10的第一表面101和第二表面102分别朝向传感器的正面和背面，基板10的第一侧边11和第二侧边12分别朝向传感器的左侧和右侧，基板10的第三侧边13和第四侧边14分别朝向传感器的顶端和底端。较佳地，基板10为绝缘导电层，其材质为RO4835，介电常数为3.66，损耗因素为0.0037。然而，基板10的材质不以此为限，任何适合作为天线的基板的材质均适合应用在本发明。基板10的尺寸方面，厚度为4mil(密耳，千分之一英寸)，长度为24.1mm，宽度为20.25mm。然而，因为基板10的尺寸取决于操作频率，所以基板10的尺寸可以根据操作频率而略作调整。
第一金属地20设置于基板10的第一表面101。第一金属地20的材质可以是铜或者其他适合做为天线的金属地的导体。
第二金属地30设置于基板10的第一表面101并且位于第一金属地20在X轴方向的一侧。第二金属地30与第一金属地20被一第一间隙61完全隔开。第二金属地30的材质可以是铜或者其他适合做为天线的金属地的导体。
发射端40设置于第一金属地20，并且包含一传输线41及多个辐射组件42。发射端40的传输线41沿着Y轴方向延伸。发射端40的该多个辐射组件42呈条状，并且沿着Y轴方向间隔设置于发射端40的传输线41的一第一侧411和一第二侧412。更明确地说，位于发射端40的传输线41的第一侧411的该多个辐射组件42互相平行，位于发射端40的传输线41的第二侧412的该多个辐射组件42互相平行，不同侧但相邻的两辐射组件42的距离为半个波长。发射端40的该多个辐射组件42全部相对该发射端40的传输线41呈倾斜状，从而与发射端40的传输线41之间形成一夹角。较佳地，夹角的角度为45度。因此，发射端40的整体外观呈梳状。因为辐射组件42呈45度，故同时具有X轴与Y轴方向的极化场，亦即主极化与次极化辐射能量相当。较佳地，总共有九个辐射组件42位于发射端40的传输线41的第一侧411，总共有九个辐射组件42位于发射端40的传输线41的第二侧412；但是不应该以此作为限制，发射端40的辐射组件42的实际数量可以依照实际使用需求作适当的增减。另外，越靠近发射端40的传输线41的两端的辐射组件42的宽度越小；反之，越靠近发射端40的传输线41的中间的辐射组件42的宽度越大。
接收模块50设置于第二金属地30，并且包括一第一接收端51及一第二接收端52。
第一接收端51包含一传输线511及多个辐射组件512。第一接收端51的传输线511沿着Y轴方向延伸。第一接收端51的该多个辐射组件512呈条状，并且沿着Y轴方向间隔设置于第一接收端51的传输线511的一第一侧5111和一第二侧5112。进一步说，位于第一接收端51的传输线511的第一侧5111的该多个辐射组件512互相平行，位于第一接收端51的传输线511的第二侧5112的该多个辐射组件512互相平行，不同侧但相邻的两辐射组件512的距离为半个波长。第一接收端51的该多个辐射组件512全部相对该第一接收端51的传输线511呈倾斜状，从而与第一接收端51的传输线511之间形成一夹角。较佳地，夹角的角度为45度。因此，第一接收端51的整体外观呈梳状。因为辐射组件512呈45度，故同时具有X轴与Y轴方向的极化场，亦即主极化与次极化辐射能量相当。较佳地，总共有九个辐射组件512位于第一接收端51的传输线511的第一侧5111，总共有九个辐射组件512位于第一接收端51的传输线511的第二侧5112；但是不应该以此作为限制，第一接收端51的辐射组件512的实际数量可以依照实际使用需求作适当的增减。另外，越靠近第一接收端51的传输线511的两端的辐射组件512的宽度越小；反之，越靠近第一接收端51的传输线511的中间的辐射组件512的宽度越大。
第二接收端52位于第一接收端51在X轴方向的一侧。第二接收端52包含一传输线521及多个辐射组件522。第二接收端52的传输线521沿着Y轴方向延伸。第二接收端52的该多个辐射组件522呈条状，并且沿着Y轴方向间隔设置于第二接收端52的传输线521的一第一侧5211和一第二侧5212。进一步地，位于第二接收端52的传输线521的第一侧5211的该多个辐射组件522互相平行，位于第二接收端52的传输线521的第二侧5212的该多个辐射组件522互相平行，不同侧但相邻的二辐射组件522的距离为半个波长。第二接收端52的该多个辐射组件522全部相对该第二接收端52的传输线521呈倾斜状，从而与第二接收端52的传输线521之间形成一夹角。较佳地，夹角的角度为45度。因此，第二接收端52的整体外观呈梳状。因为辐射组件522呈45度，故同时具有X轴与Y轴方向的极化场，亦即主极化与次极化辐射能量相当。较佳地，总共有九个辐射组件522位于第二接收端52的传输线521的第一侧5211，总共有九个辐射组件522位于第二接收端52的传输线521的第二侧5212；但是不应该以此作为限制，第二接收端52的辐射组件522的实际数量可以依照实际使用需求作适当的增减。另外，越靠近第二接收端52的传输线521的二端的辐射组件522的宽度越小；反之，越靠近第二接收端52的传输线521的中间的辐射组件522的宽度越大。
发射端40的该多个辐射组件42朝向传感器的正面及其上下左右等周围环境发射出一电磁波。电磁波碰到物体以后被反射，接收模块50的第一接收端51的该多个辐射组件512和第二接收端52的该多个辐射组件522接收被反射的电磁波。接收模块50利用第一接收端51和第二接收端52之间彼此相隔半波长的物理特性产生了相位差。通过相位差的信息就可以判断出电磁波是被远方的哪个方位的物体反射。
请参阅图10，图10是本发明第一实施例的发射端40的电场分布图。因为本发明的天线1的第二金属地30与第一金属地20被第一间隙61完全隔开，所以发射端40的电磁波被局限在第一金属地20内，接收模块50的电磁波被局限在第二金属地30内，有效减少通过第一间隙61的电磁波，解决发射端40和接收模块50之间的电磁波互相干扰的状况，达到改善表面波影响的目的，从而提升本发明的天线1判断物体的方位的准确度。
如图5、图6和图7所显示出本发明的天线1的一辐射场型范围70，代表本发明的天线1的侦测范围，中间部分为天线辐射较强处，两侧部分为天线辐射能量较弱处。因为辐射组件42、512、522呈45度，故同时具有X轴与Y轴方向的极化场，亦即主极化与次极化辐射能量相当。本发明的天线1在XZ平面上的电磁波能量较强且侦测范围较宽广，辐射能量由中间角度最强往两侧渐渐变小。因此，本发明的天线1能够增加波束宽(即，正增益范围)，提升本发明的天线1的侦测范围。
本发明的天线1在安装于传感器以后，用以感测物体的距离和速度。所述传感器可以是车用雷达，因此本发明的天线1使用频率调变连续波(FMCW)的原理侦测物体的距离和速度，操作频率可为24GHz或77GHz或79GHz，以支持车用雷达的频段。
进一步地说，发明人在实际实验的过程中发现，如果第一间隙61小于1mm，发射端40的电磁波还是会有一部分从第一金属地20通过第一间隙61传递给第二金属地30，同时接收模块50的电磁波还是会有一部分从第二金属地30通过第一间隙61传递给第一金属地20，导致发射端40和接收模块50之间的电磁波还是会互相干扰，不过互相干扰的情况比起第二种熟知的天线200，依旧改善许多，仍可达到改善表面波影响的目的，本发明的天线1判断物体的方位的准确度依然比第二种熟知的天线200优异。
发明人秉持着精益求精的精神，锲而不舍地持续研究，终于发现当第一间隙61的宽度等于1mm时，发射端40的电磁波完全无法从第一金属地20通过第一间隙61传递给第二金属地30，同时接收模块50的电磁波完全无法从第二金属地30通过第一间隙61传递给第一金属地20，确保发射端40和接收模块50之间的电磁波彻底不会互相干扰，彻底达到改善表面波影响的目的，从而提升本发明的天线1判断物体的方位的准确度。在其他实施例中，第一间隙61的宽度大于1mm，同样能够达到上述功效。
如图5、图8、图9及图10所示，在本发明第一实施例中，天线1包括两第一金属地20、201及两发射端40、401，相邻的两第一金属地20、201被一第二间隙62完全隔开，该两发射端40、401分别设置于该两第一金属地20、201。如图10所示，该两发射端40、401的电磁波被局限在该两第一金属地20、201内，有效减少通过第二间隙62的电磁波，解决该多个发射端40、401彼此之间的电磁波互相干扰的状况。
请参阅图11，图11是本发明第二实施例的俯视图。在本发明第二实施例中，天线1A包括两第一金属地20A、201A及两发射端40A、401A，相邻的两第一金属地20A、201A被一第二间隙62A完全隔开，该两发射端40A、401A分别设置于该两第一金属地20A、201A。该两发射端40A、401A的电磁波被局限在该两第一金属地20A、201A内，有效减少通过第二间隙62A的电磁波，解决该多个发射端40A、401A彼此之间的电磁波互相干扰的状况。
进一步地说，发明人在实际实验的过程中发现，如果第二间隙62、62A小于1mm，该多个发射端40、40A的电磁波还是会有一部分从该多个第一金属地20、20A通过第二间隙62、62A传递给其他第一金属地201、201A，导致该多个发射端40、401之间或该多个发射端40A、401A之间的电磁波还是会互相干扰，不过互相干扰的情况比起第二种熟知的天线200，依旧改善许多，仍可达到改善表面波影响的目的，本发明的天线1、1A判断物体的方位的准确度还是比第二种熟知的天线200优异。
发明人秉持着精益求精的精神，锲而不舍地持续研究，终于发现当第二间隙62、62A的宽度等于1mm时，该多个发射端40、40A的电磁波完全无法从该多个第一金属地20、20A通过第二间隙62、62A传递给其他第一金属地201、201A，确保该多个发射端40、401之间或该多个发射端40A、401A之间的电磁波彻底不会互相干扰，彻底达到改善表面波影响的目的，从而提升本发明的天线1、1A判断物体的方位的准确度。在其他实施例中，第二间隙62、62A的宽度大于1mm，同样能够达到上述功效。
如图5、图8及图9所示，在本发明第一实施例中，天线1包括两接收模块50、501。各接收模块50、501的第一接收端51的传输线511的第一侧5111的该多个辐射组件512的位置与各接收模块50、501的第二接收端52的传输线521的第一侧5211的该多个辐射组件522的位置交错。各接收模块50、501的第一接收端51的传输线511的第二侧5112的该多个辐射组件512的位置与各接收模块50、501的第二接收端52的传输线521的第二侧5212的该多个辐射组件522的位置交错。
因此，在本发明第一实施例中，各接收模块50、501的第一接收端51的传输线511的第二侧5112的该多个辐射组件512与各接收模块50、501的第二接收端52的传输线521的第一侧5211的该多个辐射组件522在Y轴方向上保持一段距离而不至于靠得太近，耦合效应自然减少，提高各接收模块50、501的第一接收端51和第二接收端52之间的隔离性，让辐射场型以及相位差均对称且稳定。
进一步地说，在本发明第一实施例中，该多个接收模块50、501的第一接收端51的传输线511的第一侧5111的该多个辐射组件512的位置彼此对齐，该多个接收模块50、501的第一接收端51的传输线511的第二侧5112的该多个辐射组件512的位置彼此对齐，该多个接收模块50、501的第二接收端52的传输线521的第一侧5211的该多个辐射组件522的位置彼此对齐，该多个接收模块50、501的第二接收端52的传输线521的第二侧5212的该多个辐射组件522的位置彼此对齐。换言之，其中一接收模块50、501的第二接收端52的传输线521的第二侧5212的该多个辐射组件522的位置与另一接收模块50、501的第一接收端51的传输线511的第一侧5111的该多个辐射组件512的位置交错。因此，其中一接收模块50、501的第二接收端52的传输线521的第二侧5212的该多个辐射组件522与另一接收模块50、501的第一接收端51的传输线511的第一侧5111的该多个辐射组件512在Y轴方向上保持一段距离而不至于靠得太近，耦合效应自然减少，提高其中一接收模块50、501的第二接收端52和另一接收模块50、501的第一接收端51之间的隔离性，让辐射场型以及相位差均对称且稳定。
如图5、图8及图9所示，在本发明第一实施例中，各接收模块50、501的第一接收端51的传输线511的第二侧5112的该多个辐射组件512与各接收模块50、501的第二接收端52的传输线521的第一侧5211的该多个辐射组件522在Y轴方向上的距离等于半个波长，其中一接收模块50、501的第二接收端52的传输线521的第二侧5211的该多个辐射组件522与另一接收模块50、501的第一接收端51的传输线511的第一侧5111的该多个辐射组件512在Y轴方向上的距离等于半个波长。
在其他实施例中，各接收模块50、501的第一接收端51的传输线511的第二侧5112的该多个辐射组件512与各接收模块50、501的第二接收端52的传输线521的第一侧5211的该多个辐射组件522在Y轴方向上的距离大于半个波长，其中一接收模块50、501的第二接收端52的传输线521的第二侧5211的该多个辐射组件522与另一接收模块50、501的第一接收端51的传输线511的第一侧5111的该多个辐射组件512在Y轴方向上的距离大于半个波长。
如图11所示，在本发明第二实施例中，天线1A包括二接收模块50A、501A。各接收模块50A、501A的第一接收端51A的传输线511A的第一侧5111A的该多个辐射组件512A的位置对齐各接收模块50A、501A的第二接收端52A的传输线521A的第一侧5211A的该多个辐射组件522A的位置。各接收模块50A、501A的第一接收端51A的传输线511A的第二侧5112A的该多个辐射组件512A的位置对齐各接收模块50A、501A的第二接收端52A的传输线521A的第二侧5212A的该多个辐射组件522A的位置。因此，各接收模块50A、501A的第一接收端51A的传输线511A的第二侧5112A的该多个辐射组件512A与各接收模块50A、501A的第二接收端52A的传输线521A的第一侧5211A的该多个辐射组件522A在Y轴方向上的距离十分靠近，耦合效应自然增加，进而降低各接收模块50A、501A的第一接收端51A和第二接收端52A之间的隔离性，从而辐射场型以及相位差均不对称且不稳定。
进一步地说，该多个接收模块50A、501A的第一接收端51A的传输线511A的第一侧5111A的该多个辐射组件512A的位置与该多个接收模块50A、501A的第二接收端52A的传输线521A的第一侧5211A的该多个辐射组件522A的位置彼此对齐。该多个接收模块50A、501A的第一接收端51A的传输线511A的第二侧5112A的该多个辐射组件512A的位置与该多个接收模块50A、501A的第二接收端52A的传输线521A的第二侧5212A的该多个辐射组件522A的位置彼此对齐。因此，其中一接收模块50A、501A的第二接收端52A的传输线521A的第二侧5212A的该多个辐射组件522A与另一接收模块50A、501A的第一接收端51A的传输线511A的第一侧5111A的该多个辐射组件512A在Y轴方向上的距离十分靠近，耦合效应自然增加，进而降低其中一接收模块50A、501A的第二接收端52A和另一接收模块50A、501A的第一接收端51A之间的隔离性，从而辐射场型以及相位差均不对称且不稳定。
如图5、图8、图9及图11所示，在本发明第一实施例和第二实施例中，该多个第一金属地20、20A与基板10、10A的第三侧边13、13A被一第三间隙63、63A完全隔开，第二金属地与基板10、10A的第四侧边14、14A被一第四间隙64、64A完全隔开。本发明的天线1、1A安装在传感器以后，天线1、1A周围环境的许多电子组件只会接触到基板10、10A的第三侧边13、13A和第四侧边14、14A，不会接触到最靠近基板10、10A的第三侧边13、13A的第一金属地20、20A的侧边和第二金属地30、30A的侧边。因此，该多个电子组件的电磁波不会进入最靠近基板10、10A的第三侧边13、13A的第一金属地20、20A和第二金属地30、30A，设置于最靠近基板10、10A的第三侧边13、13A的第一金属地20、20A的发射端40、40A的电磁波无法传送到该多个电子组件，该多个接收模块50、501、50A、501A的电磁波也无法传送到该多个电子组件，设置于最靠近基板10、10A的第三侧边13、13A的第一金属地20、20A的发射端40、40A的电磁波和该多个接收模块50、501、50A、501A的电磁波和该多个电子组件的电磁波完全不会互相干扰，避免发生板边效应。
请参阅图12A，图12A是本发明第二实施例和第二种熟知的天线200的辐射场型的比较图。X轴是方向角的角度，单位是「度」；Y轴是增益，单位是「dBi」；操作频率为77GHz。在方向角负60度至正60度之间，第二种熟知的天线200的XZ平面的辐射场型的抖动相当明显，代表电磁波会忽大忽小，十分不稳定。在方向角负60度至正60度之间，本发明第二实施例的XZ平面的辐射场型的抖动较少，代表电磁波较不会忽大忽小，较为稳定。
请参阅图12B，图12B是本发明第二实施例的两接收模块50A、501A的相位差的示意图。本发明第二实施例的两接收模块50A、501A的相位差在方向角负15度至正60度的范围内，只有在方向角负15度至0度的范围内有一个较明显的抖动，表示仍有重复的对应相位差值；在方向角0度至正60度的范围内则无明显的抖动，趋近于的增减的线性线段，表示相位差相较于第二种熟知的天线200改善许多。因此，本发明第二实施例比第二种熟知的天线200易于判断物体的方位。
如图12A所示，第二种熟知的天线200的辐射场型的正增益范围在方向角约负90至正96度，约186度。本发明第二实施例的XZ平面的辐射场型的正增益范围在方向角约负102度至正97度，约199度。由此可见，本发明第二实施例的XZ平面的辐射场型的波束宽(即，正增益范围)大于第二种熟知的天线200的辐射场型波束宽(即，正增益范围)，表示本发明第二实施例的侦测范围大于第二种熟知的天线200的侦测范围。
请参阅图13A，图13A是本发明第一实施例和第二实施例的辐射场型的比较图。X轴是方向角的角度，单位是「度」；Y轴是增益，单位是「dBi」；操作频率为77GHz。方位角为0度时，代表天线的发射端和接收模块的第一接收端及第二接收端的正中间的辐射组件所打出的电磁波强度。以方向角为0度时为基准，本发明第二实施例的辐射场型明显左右不对称，原因在于：本发明第二实施例的辐射组件521A、522A是对齐设置的，所以耦合效应较强，从而辐射场型以及相位差均不对称且不稳定。相对地，本发明第一实施例的辐射场型左右较为对称，原因在于：本发明第一实施例的辐射组件521、522是交错设置的，所以耦合效应较弱，从而辐射场型以及相位差均对称且稳定。
请参阅图13B，图13B是本发明第一实施例的两接收模块50、501的相位差的示意图。本发明第一实施例在方向角负15度至正60度的范围内无明显的抖动，趋近于的增减的线性线段，表示相位差相较于本发明第一实施例改善许多。因此，本发明第一实施例比本发明第二实施例易于判断物体的方位。
此外，比较本发明第一实施例和第一种熟知的天线100的最大增益(Max gain)(dBi)、半功率点(Max-3dB angle)(度)和正增益范围(0dBi)(度)，最大增益比较结果显示于表一，半功率点比较结果显示于表二，正增益范围比较结果显示于表三。其中，表二和表三中所记载的本发明第一实施例的半功率点和正增益范围，可对照图5、图6和图7所显示出本发明的天线1的辐射场型范围70以及图13A所显示出本发明的天线1的辐射场型的曲线，将更容易理解。
表一：
Figure BDA0002473491140000181
Figure BDA0002473491140000191
表二：
Figure BDA0002473491140000192
表三：
Figure BDA0002473491140000193
Figure BDA0002473491140000201
从表一可清楚看见，本发明第一实施例的两发射端40、401和两接收模块50、501的第一接收端51和第二接收端52的最大增益均略大于第一种熟知的天线100的两发射端120、130和两接收模块140、150的第一接收端141、151和第二接收端142、152的最大增益。
从表二可清楚看见，本发明第一实施例的其中一发射端40的半功率点总共是72度；第一种熟知的天线100的其中一发射端120的半功率点总共是66度，小于本发明第一实施例的其中一发射端40的半功率点约6度。本发明第一实施例的另一发射端40的半功率点总共是69度；第一种熟知的天线100的另一发射端130的半功率点总共是67度，小于本发明第一实施例的另一发射端40的半功率点约2度。本发明第一实施例的其中一接收模块50的第一接收端51的半功率点总共是77度；第一种熟知的天线100的其中一接收模块140的第一接收端141的半功率点总共是76度，小于本发明第一实施例的其中一接收模块50的第一接收端51的半功率点约1度。本发明第一实施例的其中一接收模块50的第二接收端52的半功率点总共是95度；第一种熟知的天线100的其中一接收模块140的第二接收端142的半功率点总共是87度，小于本发明第一实施例的其中一接收模块50的第二接收端52的半功率点约8度。本发明第一实施例的另一接收模块501的第一接收端51的半功率点总共是92度；第一种熟知的天线100的另一接收模块150的第一接收端151的半功率点总共是88度，小于本发明第一实施例的另一接收模块501的第一接收端51的半功率点约4度。本发明第一实施例的另一接收模块501的第二接收端52的半功率点总共是77度；第一种熟知的天线100的另一接收模块150的第二接收端152的半功率点总共是68度，小于本发明第一实施例的另一接收模块501的第二接收端52的半功率点约9度。因为半功率点越高，电磁波能量较强且侦测范围越宽广，半功率点较广，所以本发明第一实施例的侦测范围比第一种熟知的天线100的侦测范围更宽广。
从表三可清楚看见，本发明第一实施例的其中一发射端40的正增益范围总共是184度；第一种熟知的天线100的其中一发射端120的正增益范围总共是158度，小于本发明第一实施例的其中一发射端40的正增益范围约26度。本发明第一实施例的另一发射端40的正增益范围总共是190度；第一种熟知的天线100的另一发射端130的正增益范围总共是159度，小于本发明第一实施例的另一发射端40的正增益范围约31度。本发明第一实施例的其中一接收模块50的第一接收端51的正增益范围总共是189度；第一种熟知的天线100的其中一接收模块140的第一接收端141的正增益范围总共是161度，小于本发明第一实施例的其中一接收模块50的第一接收端51的正增益范围约28度。本发明第一实施例的其中一接收模块50的第二接收端52的正增益范围总共是186度；第一种熟知的天线100的其中一接收模块140的第二接收端142的正增益范围总共是162度，小于本发明第一实施例的其中一接收模块50的第二接收端52的正增益范围约24度。本发明第一实施例的另一接收模块501的第一接收端51的正增益范围总共是189度；第一种熟知的天线100的另一接收模块150的第一接收端151的正增益范围总共是162度，小于本发明第一实施例的另一接收模块501的第一接收端51的正增益范围约27度。本发明第一实施例的另一接收模块501的第二接收端52的正增益范围总共是188度；第一种熟知的天线100的另一接收模块150的第二接收端152的正增益范围总共是158度，小于本发明第一实施例的另一接收模块501的第二接收端52的正增益范围约30度。因为波束宽(即，正增益范围)越高，电磁波能量越强，可侦测范围越宽广。
综上所述，本发明的天线1、1A的第二金属地30、30A与第一金属地20、20A被第一间隙61、61A完全隔开，有效减少通过第一间隙61、61A的电磁波，解决发射端40、40A和接收模块50、501、50A、501A之间的电磁波互相干扰的状况，达到改善表面波影响的目的，从而提升本发明的天线1、1A判断物体的方位的准确度。
其次，本发明的天线1、1A的相邻的两第一金属地20、201、20A、201A被第二间隙62、62A完全隔开，有效减少通过第二间隙62、62A的电磁波，解决该多个发射端40、401彼此之间或该多个发射端40A、401A彼此之间的电磁波互相干扰的状况，达到改善表面波影响的目的，从而提升本发明的天线1、1A判断物体的方位的准确度。
再者，本发明的天线1、1A的极化方向(即，电流方向)同时有X轴方向和Y轴方向，所以会产生XZ平面上的辐射场型以及YZ平面上的辐射场型，因此能够增加波束宽(即，正增益范围)，进而提升本发明的天线1、1A的侦测范围。
此外，本发明的天线1、1A能够减少相邻的两接收端的该多个辐射组件的耦合效应，提高相邻的两接收端之间的隔离性，使得辐射场型以及相位差均对称且稳定。
又，本发明的天线1、1A能够让发射端40、401、40A、401A和接收模块50、501、50A、501A的电磁波和该多个电子组件的电磁波完全不会互相干扰，避免发生板边效应。
以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的发明精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (10)

1.一种用于改善表面波影响与增加波束宽的天线，其特征在于，包括：
一基板，该基板在一Z轴方向上的两表面分别界定为一第一表面及一第二表面，该基板在一Y轴方向上的两侧边分别界定为一第一侧边及一第二侧边，该基板在一X轴方向上的两侧边分别界定为一第三侧边及一第四侧边；
一第一金属地，设置于该基板的该第一表面；
一第二金属地，设置于该基板的该第一表面，并且位于该第一金属地在该X轴方向的一侧，该第二金属地与该第一金属地被一第一间隙完全隔开；
一发射端，设置于该第一金属地，并且包含一传输线及多个辐射组件，该发射端的该传输线沿着该Y轴方向延伸，该发射端的该多个辐射组件呈条状，并且沿着该Y轴方向间隔设置于该发射端的该传输线的一第一侧和一第二侧；以及
一接收模块，设置于该第二金属地，并且包括一第一接收端及一第二接收端，该第一接收端包含一传输线及多个辐射组件，该第一接收端的该传输线沿着该Y轴方向延伸，该第一接收端的该多个辐射组件呈条状，并且沿着该Y轴方向间隔设置于该第一接收端的该传输线的一第一侧和一第二侧，该第二接收端位于该第一接收端在该X轴方向的一侧，该第二接收端包含一传输线及多个辐射组件，该第二接收端的该传输线沿着该Y轴方向延伸，该第二接收端的该多个辐射组件呈条状，并且沿着该Y轴方向间隔设置于该第二接收端的该传输线的一第一侧和一第二侧。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，包括多个第一金属地及多个发射端，相邻的两第一金属地被一第二间隙完全隔开，该多个发射端分别设置于该多个第一金属地。
3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，该第二间隙的宽度大于或等于1mm。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该第一接收端的该传输线的该第一侧的该多个辐射组件的位置与该第二接收端的该传输线的该第一侧的该多个辐射组件的位置交错，该第一接收端的该传输线的该第二侧的该多个辐射组件的位置与该第二接收端的该传输线的该第二侧的该多个辐射组件的位置交错。
5.根据权利要求4所述的天线，包括多个接收模块，该多个接收模块的第一接收端的传输线的第一侧的该多个辐射组件的位置彼此对齐，该多个接收模块的第一接收端的传输线的第二侧的该多个辐射组件的位置彼此对齐，该多个接收模块的第二接收端的传输线的第一侧的该多个辐射组件的位置彼此对齐，该多个接收模块的第二接收端的传输线的第二侧的该多个辐射组件的位置彼此对齐。
6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该第一接收端的该传输线的该第一侧的该多个辐射组件的位置对齐该第二接收端的该传输线的该第一侧的该多个辐射组件的位置；以及其中，该第一接收端的该传输线的该第二侧的该多个辐射组件的位置对齐该第二接收端的该传输线的该第二侧的该多个辐射组件的位置。
7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，包括多个接收模块，该多个接收模块的第一接收端的传输线的该第一侧的该多个辐射组件的位置与该多个接收模块的第二接收端的传输线的该第一侧的该多个辐射组件的位置彼此对齐，该多个接收模块的第一接收端的传输线的该第二侧的该多个辐射组件的位置与该多个接收模块的第二接收端的传输线的该第二侧的该多个辐射组件的位置彼此对齐。
8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该第一间隙的宽度大于或等于1mm。
9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该第一金属地与该基板的该第三侧边被一第三间隙完全隔开。
10.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该第二金属地与该基板的该第四侧边被一第四间隙完全隔开。
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