CN113871859B - 双磁矩天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双磁矩天线，双磁矩天线包含第一基板、信号馈入线、主要双磁矩天线、辅助天线以及液晶层。第一基板包含第一表面及第二表面。信号馈入线设置于第一表面上，主要双磁矩天线与辅助天线设置于第二表面上，主要双磁矩天线与信号馈入线重叠，辅助天线与主要双磁矩天线串连设置且位于主要双磁矩天线朝向馈入线末端的方向上。液晶层设置于主要双磁矩天线及辅助天线上。

Description

双磁矩天线

技术领域

本发明涉及一种双磁矩天线，尤其涉及一种提升正向辐射能量及降低背向辐射能量的双磁矩天线。

背景技术

平面式天线采用电子式非机械转动波束扫描方式，具有稳定性高，波束增益随天线单元数增加而提升，以及体积小整合度高的优点。可应用在自动驾驶辅助系统的毫米波雷达、无人机视线外的自动导航、卫星定位导航系统、无线通信区域网络系统、生理特征远距监控、无线电力传输及第五代移动通信等各种领域当中。

平面式天线的天线单元，主要是利用在电极周围填充可调整介电系数的介质，例如液晶，利用电压控制液晶分子的转向，改变着介质的介电系数，进而改变共振电路中的电容值，使得共振频率有所不同。当天线单元通过电极给予液晶不同的控制电压，就可以让天线单元产生不同的共振频率响应，适当的调整天线操作频率，控制电磁波辐射强度，并通过阵列的方式排列天线单元，即可达到特定角度的波束扫描功能。

本发明通过设计一种双磁矩天线，针对现有技术的缺陷加以改善，进而增进产业上的实施利用。

发明内容

有鉴于上述公知技术的问题，本发明的目的在于提供一种双磁矩天线，使其能解决在能量传递过程中，馈入线末端所产生的能量泄漏的问题。

根据上述目的，本发明的实施例提出一种双磁矩天线，其包含第一基板、信号馈入线、主要双磁矩天线、辅助天线以及液晶层。其中第一基板包含第一表面及相对于第一表面的第二表面。信号馈入线设置于第一表面上。主要双磁矩天线设置于第二表面上，主要双磁矩天线与信号馈入线重叠以形成重叠区域，信号馈入线的馈入线末端与重叠区域具有末端距离。辅助天线设置于第二表面上，辅助天线与主要双磁矩天线串连设置且位于主要双磁矩天线朝向馈入线末端的方向上。液晶层设置于主要双磁矩天线及辅助天线上。

在本发明的实施例中，主要双磁矩天线可包含主要第一电极及主要第二电极，主要第一电极为环形电极，主要第二电极为矩形电极，主要第一电极部分重叠于主要第二电极。

在本发明的实施例中，辅助天线可为辅助双磁矩天线，辅助双磁矩天线包含辅助第一电极及辅助第二电极，辅助第一电极为环形电极，辅助第二电极为矩形电极，辅助第一电极部分重叠于辅助第二电极。

在本发明的实施例中，辅助天线可为辅助单磁矩天线，辅助单磁矩天线包含辅助第一电极及辅助第二电极，辅助第一电极为环形电极，辅助第二电极为矩形电极，辅助第一电极部分重叠于辅助第二电极。

在本发明的实施例中，辅助天线可为插槽补片(slot-patch)天线，插槽补片天线包含沟槽及补片电极，补片电极部分重叠于沟槽。

在本发明的实施例中，辅助天线的面积可等于主要双磁矩天线的面积。

在本发明的实施例中，辅助天线的面积可小于主要双磁矩天线的面积。

在本发明的实施例中，主要双磁矩天线与辅助天线的设置位置之间可具有串连距离，串连距离大于2/3的末端距离。

在本发明的实施例中，主要双磁矩天线与辅助天线的设置位置之间可具有串连距离，串连距离介于1/3的末端距离与2/3的末端距离之间。

在本发明的实施例中，主要双磁矩天线与辅助天线的设置位置之间可具有串连距离，串连距离小于2/3的末端距离。

本发明的另一实施例提出一种双磁矩天线，其包含第一基板、信号馈入线、主要双磁矩天线、辅助天线以及液晶层。其中第一基板包含第一表面及相对于第一表面的第二表面。信号馈入线设置于第一表面上。主要双磁矩天线设置于第二表面上，主要双磁矩天线与信号馈入线的馈入线末端重叠以形成重叠区域。液晶层设置于主要双磁矩天线上。

承上所述，依本发明实施例所公开的双磁矩天线，可在馈入线末端方向设置辅助天线，解决在末端产生泄漏波而影响天线正向能量场型的问题，也避免在天线单元形成矩阵时，背向的辐射使天线单元产生共振而影响天线频率。

附图说明

为使本发明的技术特征、内容与优点及其所能达成的功效更为显而易见，兹将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下：

图1为本发明实施例的双磁矩天线的示意图。

图2A及图2B为本发明实施例的主要双磁矩天线的示意图。

图3A为本发明第一实施例的辅助天线的示意图。

图3B为本发明第二实施例的辅助天线的示意图。

图4A为本发明第三实施例的辅助天线的示意图。

图4B为本发明第四实施例的辅助天线的示意图。

图5A为本发明第五实施例的辅助天线的示意图。

图5B为本发明第六实施例的辅助天线的示意图。

图6为为本发明另一实施例的双磁矩天线的示意图。

附图标记如下：

10,30,40,50,60:双磁矩天线

11,21,31,41,51,61:第一基板

11a,61a:第一表面

11b,61b:第二表面

12,22,32,42,52,62:信号馈入线

13,23,33,43,53,63:主要双磁矩天线

14,34,34A,44,44A,54,54A:辅助天线

15,25,35,45,55,65:液晶层

16,26,36,46,56,66:第二基板

24:电极层

24H:槽孔

24L:连接线路

27:第三基板

D1:第一设置区域

D2:第二设置区域

D3:第三设置区域

E:馈入线末端

E1:第一电极

E11:主要第一电极

E12,E13,E14,E15:辅助第一电极

E2:第二电极

E21:主要第二电极

E22,E23,E24,E25:辅助第二电极

OA:重叠区域

PCB:印刷电路板

具体实施方式

为利了解本发明的技术特征、内容与优点及其所能达成的功效，兹将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的附图，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的附图的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围，合先叙明。

在附图中，为了淸楚起见，放大了层、膜、面板、区域、导光件等的厚度或宽度。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反地，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的“连接”，其可以指物理及/或电性的连接。再者，“电性连接”或“耦合”可为二元件间存在其它元件。此外，应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层及/或部分，其用于将一个元件、部件、区域、层及/或部分与另一个元件、部件、区域、层及/或部分区分开。因此，仅用于描述目的，而不能将其理解为指示或暗示相对重要性或者其顺序关系。

除非另有定义，本文所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本领域技术人员通常理解的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地如此定义。

请参阅图1，其为本发明实施例的双磁矩天线的示意图，图1左侧为双磁矩天线的侧视图，图1右侧为双磁矩天线的平面示意图。如侧视图所示，双磁矩天线10包含第一基板11、信号馈入线12、主要双磁矩天线13、辅助天线14以及液晶层15。第一基板11可为玻璃基板，基板包含第一表面11a及相对于第一表面11a的第二表面11b。在本实施例中，第一基板11的第一表面11a设置在印刷电路板PCB上，信号馈入线12通过印刷电路板PCB设置于第一表面11a上，信号馈入线12可延伸至印刷电路板PCB的一端，通过线路耦接于信号源。

主要双磁矩天线13与辅助天线14设置于第二表面11b上，液晶层15设置于主要双磁矩天线13及辅助天线14上，覆盖或填满主要双磁矩天线13及辅助天线14。液晶层15的介电常数因为液晶导轴的指向改变而变化，通过电场使液晶层15中的液晶转向，可以改变介电系数，调整主要双磁矩天线13及辅助天线14的共振频率，进而改变双磁矩天线10的辐射强度。液晶层15上设置第二基板16，第二基板16可为玻璃基板，覆盖主要双磁矩天线13及辅助天线14。

再结合平面示意图所示，主要双磁矩天线13与信号馈入线12重叠以形成重叠区域OA，信号馈入线12由重叠区域OA一直到馈入线末端E具有末端距离Stun。馈入线末端E的结构在能量传递的过程会造成溢散，往两侧及末端产生泄漏波，对越高频的天线其泄漏的能量越高。在信号馈入线12尾端的背向辐射，由于破坏性的干涉而直接影响到正向的电场场型，原本背向辐射的泄漏波在天线单元形成矩阵时，也会与其他天线共振而影响天线频率。对此，本实施例在主要双磁矩天线13朝向馈入线末端E的方向上设置辅助天线14，辅助天线14与主要双磁矩天线13串连设置于第二表面11b上。

在本实施例中，辅助天线14设置于信号馈入线12的尾端，即辅助天线14重叠或部分重叠于馈入线末端E，当辅助天线14位于这样的第一设置区域D1当中时，辅助天线14与主要双磁矩天线13之间具有串联距离，此串联距离大2/3的末端距离Stun。通过将辅助天线14设置于第一设置区域D1，可以提升双磁矩天线10约30％的正向辐射能量，降低约60％的背向辐射能量。不过，本公开不局限于此设置区域，在其他实施例中，辅助天线14可设置于第二设置区域D2当中，辅助天线14与主要双磁矩天线13之间的串联距离介于1/3的末端距离Stun与2/3的末端距离Stun之间。通过将辅助天线14设置于第二设置区域D2，可以提升双磁矩天线10约200％的正向辐射能量，降低约40％的背向辐射能量。在另一实施例中，辅助天线14可设置于第三设置区域D3当中，辅助天线14与主要双磁矩天线13之间的串联距离小于2/3的末端距离Stun。通过将辅助天线14设置于第三设置区域D3，可以提升双磁矩天线10约200％的正向辐射能量，降低约16％的背向辐射能量。由上述实施例可得知，当辅助天线14设置于主要双磁矩天线13朝向馈入线末端E的方向上，与主要双磁矩天线13串连设置时，对于提升主频率的正向能量与降低背向能量均有明显改善。

请同时参阅图2A及图2B，其为本发明实施例的主要双磁矩天线的示意图，图2A为主要双磁矩天线的平面示意图，图2B为沿着图2A中虚线A-A’的剖面示意图。如图所示，主要双磁矩天线23包含第一电极E1及第二电极E2，第一电极E1及第二电极E2设置在第一基板21的上表面上，信号馈入线22设置在第一基板21的下表面上，第一电极E1为矩形电极，第二电极E2为环形电极，矩形电极与环形电极部分重叠。第一电极E1与电极层24为同一层的导电电极层，电极层24具有中空的槽孔24H结构，第一电极E1设置于槽孔24H当中，通过连接线路24L与电极层24电性连接。

液晶层25设置在第一电极E1与第二电极E2之间，通过第一电极E1与第二电极E2的电压控制液晶层25当中液晶分子的转向，进而改变着液晶材料的介电系数，使得金属电极与液晶材料之间形成等效电感与电容的共振电路(LC resonance circuit)，进而调整平面天线电路的共振频率。在本实施例中，第一电极E1、第二电极E2及液晶层25设置在第一基板21与第二基板26之间，信号馈入线22设置在第一基板21与第三基板27之间，第一基板21、第二基板26及第三基板27可为玻璃基板。

请参阅图3A，其为本发明第一实施例的辅助天线的示意图。如图所示，双磁矩天线30包含第一基板31、信号馈入线32、主要双磁矩天线33、辅助天线34以及液晶层35。信号馈入线32通过印刷电路板PCB设置于第一基板31上，主要双磁矩天线33、辅助天线34及液晶层35设置于第一基板31与第二基板36之间，辅助天线34与主要双磁矩天线33都可通过电极改变液晶分子，再由此进行调频以达到所需的天线频率。

在本实施例中，主要双磁矩天线33为如前一实施例所述的双磁矩天线，辅助天线34与主要双磁矩天线33同样为双磁矩天线。主要双磁矩天线33包含主要第一电极E11及主要第二电极E21，主要第一电极E11为环形电极，主要第二电极E21为矩形电极，矩形电极与环形电极部分重叠。辅助天线34包含辅助第一电极E12及辅助第二电极E22，辅助第一电极E12为环形电极，辅助第二电极E22为矩形电极，矩形电极与环形电极部分重叠。主要双磁矩天线33与辅助天线34的面积相同，即辅助天线34的共振频率与主要双磁矩天线33的共振频率相同，可提升主频率正向的能量。

请参阅图3B，其为本发明第二实施例的辅助天线的示意图，与图3A的双磁矩天线类似，相同的结构以相同符号表示。如图所示，双磁矩天线30包含第一基板31、信号馈入线32、主要双磁矩天线33、辅助天线34A以及液晶层35。信号馈入线32通过印刷电路板PCB设置于第一基板31上，主要双磁矩天线33、辅助天线34A及液晶层35设置于第一基板31与第二基板36之间。

在本实施例中，主要双磁矩天线33与辅助天线34A同样为双磁矩天线。主要双磁矩天线33包含主要第一电极E11及主要第二电极E21，主要第一电极E11为环形电极，主要第二电极E21为矩形电极，矩形电极与环形电极部分重叠。辅助天线34A包含辅助第一电极E13及辅助第二电极E23，辅助第一电极E13为环形电极，辅助第二电极E23为矩形电极，矩形电极与环形电极部分重叠。与前一实施例不同的是，辅助天线34A的面积小于主要双磁矩天线33的面积，即辅助天线34A的共振频率大于主要双磁矩天线33的共振频率，可抑制较高频的背向辐射能量。

请参阅图4A，其为本发明第三实施例的辅助天线的示意图。如图所示，双磁矩天线40包含第一基板41、信号馈入线42、主要双磁矩天线43、辅助天线44以及液晶层45。信号馈入线42通过印刷电路板PCB设置于第一基板41上，主要双磁矩天线43、辅助天线44及液晶层45设置于第一基板41与第二基板46之间，辅助天线44与主要双磁矩天线43都可通过电极改变液晶分子，再由此进行调频以达到所需的天线频率。与前述实施例相同的结构不再重复描述。

在本实施例中，主要双磁矩天线43为双磁矩天线，辅助天线44为单磁矩天线。主要双磁矩天线43包含主要第一电极E11及主要第二电极E21，主要第一电极E11为环形电极，主要第二电极E21为矩形电极，矩形电极与环形电极部分重叠。辅助天线44包含辅助第一电极E14及辅助第二电极E24，辅助第一电极E14为环形电极，辅助第二电极E24为矩形电极，矩形电极与环形电极部分重叠。主要双磁矩天线43与辅助天线44的面积相同，即辅助天线44的共振频率与主要双磁矩天线43的共振频率相同，可提升主频率正向的能量。

请参阅图4B，其为本发明第四实施例的辅助天线的示意图，与图4A的双磁矩天线类似，相同的结构以相同符号表示。如图所示，双磁矩天线40包含第一基板41、信号馈入线42、主要双磁矩天线43、辅助天线44A以及液晶层45。信号馈入线42通过印刷电路板PCB设置于第一基板41上，主要双磁矩天线43、辅助天线44A及液晶层45设置于第一基板41与第二基板46之间。

在本实施例中，主要双磁矩天线43为双磁矩天线，辅助天线44为单磁矩天线。主要双磁矩天线43包含主要第一电极E11及主要第二电极E21，主要第一电极E11为环形电极，主要第二电极E21为矩形电极，矩形电极与环形电极部分重叠。辅助天线44A包含辅助第一电极E15及辅助第二电极E25，辅助第一电极E15为环形电极，辅助第二电极E25为矩形电极，矩形电极与环形电极部分重叠。与前一实施例不同的是，辅助天线44A的面积小于主要双磁矩天线43的面积，即辅助天线44A的共振频率大于主要双磁矩天线43的共振频率，可抑制较高频的背向辐射能量。

请参阅图5A，其为本发明第五实施例的辅助天线的示意图。如图所示，双磁矩天线50包含第一基板51、信号馈入线52、主要双磁矩天线53、辅助天线54以及液晶层55。信号馈入线52通过印刷电路板PCB设置于第一基板51上，主要双磁矩天线53、辅助天线54及液晶层55设置于第一基板51与第二基板56之间，辅助天线54与主要双磁矩天线53都可通过电极改变液晶分子，再由此进行调频以达到所需的天线频率。与前述实施例相同的结构不再重复描述。

在本实施例中，主要双磁矩天线53为双磁矩天线，辅助天线54为插槽补片(slot-patch)天线。主要双磁矩天线53包含主要第一电极E11及主要第二电极E21，主要第一电极E11为环形电极，主要第二电极E21为矩形电极，矩形电极与环形电极部分重叠。辅助天线54包含沟槽Tr1及补片电极EP1，补片电极EP1部分重叠于沟槽Tr1。主要双磁矩天线53与辅助天线54的面积相同，即辅助天线54的共振频率与主要双磁矩天线53的共振频率相同，可提升主频率正向的能量。

请参阅图5B，其为本发明第六实施例的辅助天线的示意图，与图5A的双磁矩天线类似，相同的结构以相同符号表示。如图所示，双磁矩天线50包含第一基板51、信号馈入线52、主要双磁矩天线53、辅助天线54A以及液晶层55。信号馈入线52通过印刷电路板PCB设置于第一基板51上，主要双磁矩天线53、辅助天线54A及液晶层55设置于第一基板41与第二基板46之间。

在本实施例中，主要双磁矩天线53为双磁矩天线，辅助天线54A为插槽补片天线。主要双磁矩天线53包含主要第一电极E11及主要第二电极E21，主要第一电极E11为环形电极，主要第二电极E21为矩形电极，矩形电极与环形电极部分重叠。辅助天线54A包含沟槽Tr2及补片电极EP2，补片电极EP2部分重叠于沟槽Tr2。与前一实施例不同的是，辅助天线54A的面积小于主要双磁矩天线53的面积，即辅助天线54A的共振频率大于主要双磁矩天线53的共振频率，可抑制较高频的背向辐射能量。

在上述不同辅助天线实施例当中，的辅助天线的设置位置是位于第一设置区域D1，即两天线之间的串联距离大2/3的末端距离Stun。不过本公开不局限于此，在其他实施例中，辅助天线也可设置于第二设置区域D2或第三设置区域D3，依据欲改善正向辐射或背向辐射的产品需求而进行调整。

请参阅图6，其为本发明另一实施例的双磁矩天线的示意图，图6左侧为双磁矩天线的侧视图，图6右侧为双磁矩天线的平面示意图。如侧视图所示，双磁矩天线60包含第一基板61、信号馈入线62、主要双磁矩天线63以及液晶层65。第一基板61可为玻璃基板，基板包含第一表面61a及相对于第一表面61a的第二表面61b。在本实施例中，第一基板61的第一表面11a设置在印刷电路板PCB上，信号馈入线62通过印刷电路板PCB设置于第一表面61a上，信号馈入线62可延伸至印刷电路板PCB的一端，通过线路耦接于信号源。

主要双磁矩天线63设置于第二表面61b上，液晶层65设置于主要双磁矩天线63，覆盖或填满主要双磁矩天线63。液晶层65的介电常数因为液晶导轴的指向改变而变化，通过电场使液晶层65中的液晶转向，可以改变介电系数，调整主要双磁矩天线63的共振频率，进而改变双磁矩天线60的辐射强度。液晶层65上设置第二基板66，第二基板66可为玻璃基板，覆盖主要双磁矩天线63。

再结合平面示意图所示，主要双磁矩天线63的设置位置重叠于馈入线末端E。由于馈入线末端E的结构在能量传递的过程会造成溢散，往两侧及末端产生泄漏波，在信号馈入线62尾端设置主要双磁矩天线63，使得主要双磁矩天线63重叠于馈入线末端E，抑制了末端的泄漏波，避免双磁矩天线60的正向电场厂行受到影响，也避免背向辐射造成与其他天线共振而影响天线频率。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于随附的权利要求中。

Claims (7)

1.一种双磁矩天线，包含：

一第一基板，包含一第一表面及相对于该第一表面的一第二表面；

一信号馈入线，设置于该第一表面上；

一主要双磁矩天线，设置于该第二表面上，该主要双磁矩天线与该信号馈入线重叠以形成一重叠区域，该信号馈入线的一馈入线末端与该重叠区域具有一末端距离；

一辅助天线，设置于该第二表面上，该辅助天线与该主要双磁矩天线串连设置且位于该主要双磁矩天线朝向该馈入线末端的方向上；以及

一液晶层，设置于该主要双磁矩天线及该辅助天线上；

该辅助天线为一辅助双磁矩天线，该辅助双磁矩天线包含一辅助第一电极及一辅助第二电极，该辅助第一电极为环形电极，该辅助第二电极为矩形电极，该辅助第一电极部分重叠于该辅助第二电极或该辅助天线为一插槽补片天线，该插槽补片天线包含一沟槽及一补片电极，该补片电极部分重叠于该沟槽；

其中该主要双磁矩天线包含一主要第一电极及一主要第二电极，该主要第一电极为环形电极，该主要第二电极为矩形电极，该主要第一电极部分重叠于该主要第二电极，该主要双磁矩天线与该辅助天线的设置位置之间具有一串连距离。

2.如权利要求1所述的双磁矩天线，其中该辅助天线的面积等于该主要双磁矩天线的面积。

3.如权利要求1所述的双磁矩天线，其中该辅助天线的面积小于该主要双磁矩天线的面积。

4.如权利要求1所述的双磁矩天线，该串连距离大于2/3的该末端距离。

5.如权利要求1所述的双磁矩天线，其中该主要双磁矩天线与该辅助天线的设置位置之间具有一串连距离，该串连距离介于1/3的该末端距离与2/3的该末端距离之间。

6.如权利要求1所述的双磁矩天线，其中该主要双磁矩天线与该辅助天线的设置位置之间具有一串连距离，该串连距离小于2/3的该末端距离。

7.一种双磁矩天线，包含：

一第一基板，包含一第一表面及相对于该第一表面的一第二表面；

一信号馈入线，设置于该第一表面上；

一主要双磁矩天线，设置于该第二表面上，该主要双磁矩天线与该信号馈入线的一馈入线末端重叠以形成一重叠区域；以及

一液晶层，设置于该主要双磁矩天线上；

其中该主要双磁矩天线包含一主要第一电极及一主要第二电极，该主要第一电极为环形电极，该主要第二电极为矩形电极，该主要第一电极部分重叠于该主要第二电极。

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