CN115832702A - 信号辐射装置及天线结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种信号辐射装置及天线结构。信号辐射装置包括第一信号辐射器、第二信号辐射器以及反射式信号辐射器。第一信号辐射器用以进行第一方向的第一信号的收发动作。第二信号辐射器与第一信号辐射器重叠配置,用以进行第二方向及/或第三方向的至少一第二信号的收发动作。其中第一方向、第二方向与第三方向不相同。反射式信号辐射器设置在第一信号辐射器与第二信号辐射器间,用以进行全方向的第三信号的收发动作。其中第三信号的频段低于第一信号的频段与第二信号的频段。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号辐射装置及天线结构,且更具体来说涉及一种可实现分频多任务的信号辐射装置及天线结构。
背景技术
随着电子科技的进步以及信息时代的来临,无线通信已成为电子装置必备的能力。
为提升电子装置的通信带宽,分频多任务的应用已成为必然的趋势。在现今的技术领域中,天线装置常以线性极化波天线来设计,并都以垂射场型(broadside)和端射场型(endfire)为主,并没有结合圆极化波设计。
发明内容
本发明是针对一种信号辐射装置以及天线结构,可提供多射频信号的收发动作,并实现分频多任务的应用。
根据本发明的实施例,信号辐射装置包括第一信号辐射器、第二信号辐射器以及反射式信号辐射器。信号辐射器用以进行第一方向的第一信号的收发动作。第二信号辐射器与第一信号辐射器重叠配置,用以进行第二方向及/或第三方向的至少一第二信号的收发动作。其中第一方向、第二方向与第三方向不相同。反射式信号辐射器设置在第一信号辐射器与第二信号辐射器间,用以进行全方向的第三信号的收发动作。其中第三信号的频段低于第一信号的频段与第二信号的频段。
根据本发明的实施例,天线结构包括多个如上所述的信号辐射装置。信号辐射装置相互耦接。
根据上述,本发明的信号辐射装置具有针对不同方向的信号执行收发动作的多个信号辐射器以及可进行全方向的信号的收发动作的反射式信号辐射器。使天线装置可具备多频操作,并提供多数个射频信号以实现分频多任务的功能。
附图说明
包含附图以便进一步理解本发明,且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例,并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明一实施例的信号辐射装置的示意图;
图2为本发明一实施例的信号辐射装置的侧视图;
图3为本发明一实施例的信号辐射装置的俯视图;
图4A至图4D分别为本发明实施例的第一信号辐射器的不同实施方式的示意图;
图5A至图5C分别为本发明实施例的第二信号辐射器的不同实施方式的示意图;
图6为本发明实施例的反射式信号辐射器的不同实施方式的示意图;
图7为本发明一实施例的天线结构的示意图;
图8为本发明另一实施例的天线结构的示意图。
附图标号说明
100、200、300、710~740、810~840:信号辐射装置;
110、210、311、312、401~404:第一信号辐射器;
120、220、321~324、501~503:第二信号辐射器;
130、230、331、600:反射式信号辐射器;
211、212、221、222、421~424、531~533:辐射体;
213、225、410、521~523:基板;
214、226、231、232、511~513:反射板;
223、224、WG1~WG3:波导组件;
233、3213:信号馈入源;
3211、3212:子辐射体;
611~614:辐射器组;
700、800:天线结构;
750、811~814:平面基板;
S1、S2、S3:侧边;
W1~W6:传输导线;
WB1、WB2-1、WB2-2、WB3:信号;
X-AXIS、Y-AXIS、Z-AXIS、X、Y、Z:轴向。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例,示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能,相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
请参照图1,图1为本发明一实施例的信号辐射装置的示意图。信号辐射装置100包括第一信号辐射器110、第二信号辐射器120以及反射式信号辐射器130。第一信号辐射器110用以进行第一方向的第一信号WB1的收发动作。在本实施例中,第一方向可以为第一轴向Z-AXIS的方向。第二信号辐射器120则与第一信号辐射器110重叠配置。第二信号辐射器120用以进行第二方向X-AXIS及/或第三方向Y-AXIS的第二信号WB2-1以及WB2-2的收发动作。在本实施例中,第二方向可以为第二轴向X-AXIS的方向,第三方向则可以为第三轴向Y-AXIS的方向。其中第一轴向Z-AXIS、第二轴向X-AXIS与第三轴向Y-AXIS不相同。在本实施例中,第一轴向Z-AXIS、第二轴向X-AXIS与第三轴向Y-AXIS可两两相互正交。
此外,反射式信号辐射器130设置在第一信号辐射器110与第二信号辐射器120间。反射式信号辐射器130用以进行全方向的第三信号WB3的收发动作。
在本实施例中,第三信号WB3为第二频段的信号,第一信号WB1包括第一频段的信号及第三频段的信号的至少其中之一,第二信号WB2-1、WB2-2包括第一频段的信号及第三频段的信号的至少其中之一,其中第二频段低于第一频段与第三频段。且第一频段与第三频段可以相同,或者也可以不相同。
通过第一信号辐射器110、第二信号辐射器120以及反射式信号辐射器130的相互组合,本实施例的信号辐射装置100可具备多频段操作的能力,并可提供多个射频信号的收发动作,以实现分频多任务的应用。
本发明实施例的信号辐射装置100并可提供一种类全向性场型调变的信号辐射装置。信号辐射装置100具有圆极化波涵盖范围,补强空间传播任一种极化波,并可实现极化分集的效果。
以下请参照图2,图2为本发明一实施例的信号辐射装置的侧视图。信号辐射装置200包括第一信号辐射器210、第二信号辐射器220以及反射式信号辐射器230。第一信号辐射器210包括反射板214、基板213以及辐射体211、212。基板213设置在反射板214上,辐射体211、212则设置在基板213上。反射板214可以为朝向第一轴向(例如为立体坐标系的Z轴)的信号反射器,并用以提供第一信号辐射器210的一参考接地面。辐射体211、212则可以为用以辐射射频信号的金属板,并用以使信号朝Z轴方向辐射。值得注意的,辐射体211、212的数量可以是一个或是多个,没有特定的限制。
第二信号辐射器220包括辐射体221、222、波导组件223、224、基板225以及反射板226。基板225与反射板214重叠配置,并设置在反射板214的下方。反射板226则设置在基板225的下方。辐射体221、222分别设置在反射板226的两个侧边上,也就是信号辐射装置200的两个侧边。波导组件223设置在辐射体221的外侧,波导组件224则设置在辐射体222的外侧。
反射板226可以为一垂直反射器。辐射体221、222则为准八木辐射体,并可等效一偶极辐射体。第二信号辐射器220可使信号辐射装置200的任一边上具有等效为准八木辐射体的水平反射器,使其波束方向可朝基板225的侧向辐射。
在本实施例中,波导组件223可以具有一个或是多个波导单元,没有特定的限制。波导组件224同样可以具有一个或是多个波导单元来组成,也没有特定的限制。
在本实施例中,反射板226可以为朝向第二轴向(例如为立体坐标系的X轴)或第三轴向(例如为立体坐标系的Y轴)的信号反射器。反射板226可提供第二信号辐射器220参考接地面。辐射体221、222可以为用以辐射射频信号的金属板。
此外,反射式信号辐射器230包括反射板231、232以及信号馈入源233。信号馈入源233耦接在反射板231以及232间,并形成一辐射器组。反射板231、232以及信号馈入源233所形成的辐射器组设置在反射器214以及基板225间。信号馈入源233传送射频信号至反射板231以及232。其中反射板231以及反射板232分别用以收发相反极性的信号。
在本实施例中,反射板231以及232应可提供X、Y、Z轴向的信号的反射动作。反射板231以及232的金属面可等效偶极辐射体,其波束呈类全向性辐射场,以使反射式信号辐射器230可执行全方向的信号的收发动作。
以下请参照图3,图3为本发明一实施例的信号辐射装置的俯视图。信号辐射装置300包括第一信号辐射器311、312、第二信号辐射器321-324以及反射式信号辐射器331。第一信号辐射器311、312成对设置,第二信号辐射器321、322设置在第一信号辐射器311的两个侧边,第二信号辐射器323、324则设置在第一信号辐射器312的两个侧边。第一信号辐射器311、312可进行Z轴向的信号收发动作。第二信号辐射器321、324可提供X轴向的信号收发动作;第二信号辐射器322、323则可提供Y轴向的信号收发动作。
此外,反射式信号辐射器331设置在第一信号辐射器311、312的下方。
在本实施例中,以第二信号辐射器321为范例,第二信号辐射器321中的辐射体可以由子辐射体3211以及3212来建构。第二信号辐射器321还包括信号馈入源3213。信号馈入源3213耦接在子辐射体3211以及子辐射体3212间,并用传送射频信号至子辐射体3211以及3212中。
附带一提的,在本实施例中,信号辐射装置300并包括多条传输导线W1~W4所构成的馈电网络。馈电网络用以传输信号辐射装置300中的电信号。另外,信号辐射装置300并包括辐射开关341以及342,用以搭配馈电网络以控制电信号的传输动作。
值得一提的,在本发明实施例中,信号辐射装置中所包括的第一信号辐射器以及第二信号辐射器的数量没有特定的限制。图3实施例中所示的第一信号辐射器以及第二信号辐射器的数量仅只是说明用的范例,不用以限制本发明的范畴。
以下请参照图4A至图4D,图4A至图4D分别为本发明实施例的第一信号辐射器的不同实施方式的示意图。在图4A中,第一信号辐射器401包括反射板(未为)、基板410以及多个辐射体421。辐射体421的形状可以是矩形,并设置在基板410上。反射板则设置在基板410下,并被基板410所覆盖。
在图4B中,第一信号辐射器402包括反射板(未为)、基板410以及多个辐射体422。辐射体422的形状可以是矩形,并以阵列形式设置在基板410上。反射板则设置在基板410下,并被基板410所覆盖。
在图4C中,第一信号辐射器403包括反射板(未为)、基板410以及多个辐射体423。辐射体423的形状可以是三角形,并以阵列形式设置在基板410上。反射板同样设置在基板410下,并被基板410所覆盖。
在图4D中,第一信号辐射器404包括反射板(未为)、基板410以及多个辐射体424。辐射体424的形状则可以是圆形(或椭圆形),并以阵列形式设置在基板410上。反射板同样设置在基板410下,并被基板410所覆盖。
以下请参照图5A至图5C,图5A至图5C分别为本发明实施例的第二信号辐射器的不同实施方式的示意图。在图5A中,第二信号辐射器501包括反射板511、基板521、辐射体531以及波导组件WG1~WG3。基板521设置在反射板511上,辐射体531以及波导组件WG1~WG3则设置在反射板511的一侧边S1的外侧。在本实施例中,反射板511邻近于辐射体531的侧边S1可以为一平边。而值得注意的,波导组件WG1~WG3的形状可以不相同,其中波导组件WG1的形状可以为>的形状;波导组件WG2的形状可以为长条形;波导组件WG3的形状则可以为<的形状。
在图5B中,第二信号辐射器502包括反射板512、基板522、辐射体532以及波导组件WG1、WG2。基板522设置在反射板512上,辐射体532以及波导组件WG1、WG2则设置在反射板512的一侧边S2的外侧。在本实施方式中,邻近于辐射体532的反射板512的侧边S2具有凹入部。反射板512的凹入部可以使辐射体532收发的无线信号产生聚集的作用。其中凹入部的夹角可以根据收发信号的波长来进行设定。
在图5C中,第二信号辐射器503包括反射板513、基板523、辐射体533以及波导组件WG1、WG2。基板523设置在反射板513上,辐射体533以及波导组件WG1、WG2则设置在反射板513的一侧边S3的外侧。在本实施方式中,邻近于辐射体533的反射板513的侧边S3具有突出部。反射板513的突出部可以使辐射体533收发的无线信号产生发散的作用。
以下请参照图6,图6为本发明实施例的反射式信号辐射器的不同实施方式的示意图。相较于图2中的反射式信号辐射器230,本实施方式中的反射式信号辐射器600包括多个辐射器组611~614。辐射器组611~614彼此间可具有相同的架构,辐射器组611~614的每一者则可以与反射式信号辐射器230具有相同的架构。辐射器组611~614水平依序排列,且辐射器组611~614中直接相邻的二者间可具有一间隔距离。
请参照图7,图7为本发明一实施例的天线结构的示意图。天线结构700包括多个信号辐射装置710~740、平面基板750以及多条传输导线W1~W6。信号辐射装置710~740共同设置在平面基板750上,平面基板750可以是一多层次的基板。信号辐射装置710~740通过传输导线W1~W6以两两相互电连接。在细节上,信号辐射装置710以及720通过传输导线W2相互电连接;信号辐射装置720以及730通过传输导线W3相互电连接;信号辐射装置730以及740通过传输导线W4相互电连接;信号辐射装置710以及740通过传输导线W1相互电连接;信号辐射装置710以及730通过传输导线W5相互电连接;以及,信号辐射装置720以及740通过传输导线W6相互电连接。
信号辐射装置710~740的每一者的实施细节在前述的多个实施立即实施方式已有详细的说明,在此不多赘述。
请参照图8,图8为本发明另一实施例的天线结构的示意图。天线结构800包括多个信号辐射装置810~840。信号辐射装置810~840可分别设置在不同的平面基板811~814上,其中平面基板811与平面基板831设置在第一轴(例如Z轴)与第二轴(例如X轴)所形成的第一平面上,平面基板831与平面基板841设置在第二轴(例如X轴)与第三轴(例如Y轴)所形成的第二平面上。此外,信号辐射装置810至840可通过传输导线W1、W2相互电连接
天线结构800可具有三维的立体结构,并可经以扩大收发信号的场型范围。
综上所述,本发明的信号辐射装置以及天线结构,通过使反射式信号辐射器设置在第一信号辐射器以及第二信号辐射器间,通过结合圆极化波设计,达成全向性的信号收发功能。并使天线装置可具备多频操作,并提供多数个射频信号以实现分频多任务的功能。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (20)
1.一种信号辐射装置,包括:
第一信号辐射器,用以进行第一方向的第一信号的收发动作;
第二信号辐射器,与所述第一信号辐射器重叠配置,用以进行第二方向及/或第三方向的至少一第二信号的收发动作,其中所述第一方向、所述第二方向与所述第三方向不相同;以及
反射式信号辐射器,设置在所述第一信号辐射器与所述第二信号辐射器间,用以进行全方向的第三信号的收发动作,
其中所述第三信号为第二频段的信号,所述第一信号包括第一频段的信号及第三频段的信号的至少其中之一,所述第二信号包括所述第一频段的信号及所述第三频段的信号的至少其中之一,其中所述第二频段低于所述第一频段与所述第三频段。
2.根据权利要求1所述的信号辐射装置,其中所述第一信号的频段与所述第二信号的频段相同或不相同。
3.根据权利要求1所述的信号辐射装置,其中所述反射式信号辐射器包括:
至少一辐射器组,包括:
第一反射板;
第二反射板;以及
信号馈入源,耦接在所述第一反射板与所述第二反射板间,用以传送射频信号至所述第一反射板以及所述第二反射板,
其中所述第一反射板以及所述第二反射板分别收发相反极性的信号。
4.根据权利要求3所述的信号辐射装置,其中所述至少一辐射器组的数量为多个时,相邻的二辐射器组间距有间隔距离。
5.根据权利要求1所述的信号辐射装置,其中所述第一信号辐射器包括:
反射板;
基板,设置在所述反射板上,用以提供参考接地面;以及
至少一辐射体,设置在所述基板上,用以收发所述第一信号。
6.根据权利要求5所述的信号辐射装置,其中所述至少一辐射体的数量为多个时,所述些辐射体以阵列方式排列在所述基板上。
7.根据权利要求5所述的信号辐射装置,其中所述至少一辐射体的形状为圆形、三角形、矩形或任意相关操作波长。
8.根据权利要求1所述的信号辐射装置,其中所述第二信号辐射器包括:
第一辐射体,设置在所述信号辐射装置的第一侧边上,用以收所述第二信号;以及
至少一第一波导组件,与所述第一辐射体相邻,并沿所述第二方向配置。
9.根据权利要求8所述的信号辐射装置,其中所述第二信号辐射器还包括:
第二辐射体,设置在所述信号辐射装置的第二侧边上,用以收所述至少一第二信号;以及
至少一第二波导组件,与所述第二辐射体相邻,并沿所述第三方向配置。
10.根据权利要求8所述的信号辐射装置,其中所述至少一波导组件具有与所述第一辐射体相平行或不相平行的边缘。
11.根据权利要求8所述的信号辐射装置,其中所述第一辐射体包括:
第一子辐射体以及第二子辐射体;
所述第二信号辐射器还包括:
信号馈入源,耦接在所述第一子辐射体以及所述第二子辐射体间。
12.根据权利要求8所述的信号辐射装置,其中第二信号辐射器还包括:
反射板,与所述第一信号辐射器重叠配置;
基板,设置在所述反射板与所述第一信号辐射器间,
其中所述至少一波导组件设置在所述反射板的至少一侧边的外侧的上方。
13.根据权利要求12所述的信号辐射装置,其中所述反射板的所述至少一侧边为平边。
14.根据权利要求9所述的信号辐射装置,其中所述反射板的所述至少一侧边具有凹入部或突出部。
15.一种天线结构,包括:
多个根据权利要求1所述的信号辐射装置,
其中所述些信号辐射装置相互耦接。
16.根据权利要求15所述的天线结构,其中所述些信号辐射装置共同设置在平面基板上。
17.根据权利要求15所述的天线结构,还包括:
多条传输导线,各所述传输导线用以使所述些信号辐射装置其中之二相互电连接。
18.根据权利要求15所述的天线结构,其中所述些信号辐射装置中的第一辐射装置至第四辐射装置分别设置在第一平面基板至第四平面基板上,
其中所述第一平面基板与所述第二平面基板设置在第一轴与第二轴所形成的第一平面上,所述第三平面基板与所述第四平面基板设置在所述第二轴与第三轴所形成的第二平面上。
19.根据权利要求18所述的天线结构,其中所述第一轴、所述第二轴与所述第三轴两两相互正交。
20.根据权利要求15所述的天线结构,其中所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向两两相互正交。
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