CN116111335A - 透光天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种透光天线，包括基板、第一与第二导电图案。第一导电图案配置于基板的第一表面，且包括第一馈线单元、第一与第二辐射单元、第一与第二耦合单元、与第一寄生单元。第一馈线单元连接第二辐射单元。第一与第二辐射单元位于第一与第二耦合单元之间。第一寄生单元的一侧连接第二耦合单元。第一寄生单元的另一侧邻接第一耦合单元。第二导电图案配置于基板的第二表面，且包括第二馈线单元、第三耦合单元、第二寄生单元与第四耦合单元。第二馈线单元在第一表面上的正投影重叠第一馈线单元、第一辐射单元与第二辐射单元。第三耦合单元、第四耦合单元与第二寄生单元在第一表面上的正投影重叠第一耦合单元、第二耦合单元与第一寄生单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种透光天线。
背景技术
目前无线通信技术逐渐采用中继转传(relay)技术来改善无线通信涵盖面积、群体移动性(group mobility)、基地台边际传输量(cell-edge throughput)以及提供临时的网络布建方式。在第5代(5G)通信系统中，为了提升信号的覆盖率，基地台最好设置在大楼的中间层，而不是距离地面较远的楼顶。但城市环境复杂，要找到安装天线的地方极为困难，若能将天线安装在室内窗户，透过玻璃来提高覆盖率，透光天线采用透光且不显眼的设计兼具美观与功能，可省去大量选址及站点安装的困扰。当然，透光天线的效能表现也直接影响无线网络的用户的使用体验。
发明内容
本发明是针对一种透光天线，具有较佳的效能表现。
根据本发明的实施例，透光天线包括一基板、一第一导电图案与一第二导电图案。基板具有相对的一第一表面与一第二表面。第一导电图案配置于第一表面，且包括一第一馈线单元、一第一辐射单元、一第一耦合单元、一第一寄生单元、一第二辐射单元与一第二耦合单元。第一馈线单元连接第二辐射单元。第一辐射单元与第二辐射单元位于第一耦合单元与第二耦合单元之间。第一寄生单元的一侧连接第二耦合单元。第一寄生单元的另一侧邻接第一耦合单元。第二导电图案配置于第二表面，且包括一第二馈线单元、一第三耦合单元、一第二寄生单元与一第四耦合单元。第二馈线单元在第一表面上的正投影重叠第一馈线单元、第一辐射单元与第二辐射单元。第三耦合单元在第一表面上的正投影重叠第一耦合单元。第四耦合单元在第一表面上的正投影重叠第二耦合单元。第二寄生单元在第一表面上的正投影重叠第一寄生单元。第二寄生单元的一侧连接第四耦合单元。第二寄生单元的另一侧邻接第三耦合单元。
根据本发明的实施例的透光天线具有宽带、高增益与多频的特性。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的一种透光天线的立体示意图。
图2是图1的透光天线的第一导电图案的示意图。
图3是图1的透光天线的第二导电图案的示意图。
图4是图1的透光天线的电磁波反射板的导电区的示意图。
图5是图1的透光天线的第一导电图案的局部示意图。
图6是图1的透光天线的第一导电图案的局部剖面示意图。
图7是依照本发明的另一实施例的一种透光天线的立体示意图。
图8是依照本发明的再一实施例的一种透光天线的立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
图1是依照本发明的一实施例的一种透光天线的立体示意图。请参照图1，本实施例的透光天线100包括一基板110、一第一导电图案120与一第二导电图案130。基板110具有相对的一第一表面112与一第二表面114。第一导电图案120配置于第一表面112，且包括一第一馈线单元120A、一第一辐射单元120B、一第一耦合单元120D、一第一寄生单元120E、一第二辐射单元120C与一第二耦合单元120F。第一馈线单元120A连接第二辐射单元120C。第一辐射单元120B与第二辐射单元120C位于第一耦合单元120D与第二耦合单元120F之间。第一寄生单元120E的一侧连接第二耦合单元120F。第一寄生单元120E的另一侧邻接第一耦合单元120D。第二导电图案130配置于第二表面114，且包括一第二馈线单元130A、一第三耦合单元130B、一第二寄生单元130C与一第四耦合单元130D。第二馈线单元130A在第一表面112上的正投影重叠第一馈线单元120A、第一辐射单元120B与第二辐射单元120C。第三耦合单元130B在第一表面112上的正投影重叠第一耦合单元120D。第四耦合单元130D在第一表面112上的正投影重叠第二耦合单元120F。第二寄生单元130C在第一表面112上的正投影重叠第一寄生单元120E。第二寄生单元130C的一侧连接第四耦合单元130D。第二寄生单元130C的另一侧邻接第三耦合单元130B。
在本实施例的透光天线100中，第一导电图案120的第一馈线单元120A与第二导电图案130的第二馈线单元130A互相耦合，使得信号可以采用电容馈入的方式馈入。此外，第一导电图案120与第二导电图案130都具有高透光性，适合安装在室内而提高室内的网络的覆盖率，避免天线安装在户外并以很长的缆线拉入室内时的缆线信号损失，也不影响室内采光且保持美观。并且，本实施例的透光天线100具有全平面电流、多频、窄波束、高增益等特性。
在本实施例中，基板110没有导电通孔。也就是，透光天线100不需要设置会遮蔽光线的导电通孔，而是利用第一馈线单元120A与第二馈线单元130A将信号馈入的位置拉到基板110的边缘，避免在透光天线100的中央区域产生不透光的点，不会影响视线且可保持美观。在本实施例中，透光天线100可更包括一馈线150。第一馈线单元120A与第二馈线单元130A分别在基板110的边缘电连接馈线150。
在本实施例中，基板110包括相互叠置的一第一基板110A与一第二基板110B。第一基板110A背向第二基板110B的表面是第一表面112。第二基板110B背向第一基板110A的表面是第二表面114。第一基板110A与第二基板110B例如是以彼此直接接触而实质上没有间隙的方式相互叠置。在此架构下，第一导电图案120可以单面工艺形成在第一基板110A上，第二导电图案130也可以单面工艺形成在第二基板110B上，整体的工艺成本较低且良率较高。
在本实施例中，透光天线100更包括一电磁波反射板140，与基板110保持距离的叠置。也就是，电磁波反射板140与基板110叠在一起，但彼此保持距离。由于配置了电磁波反射板140，具有电磁波反射和屏蔽功能，可提升天线的指向性，还可以隔绝环境影响。在本实施例中，透光天线100具有一操作波长。电磁波反射板140与基板110之间的距离D10例如是介于操作波长的0.25倍至2倍之间。举例来说，电磁波反射板140与基板110之间的距离D10可以是3公分。
在本实施例中，第二导电图案130位于第一导电图案120与电磁波反射板140之间。但在其他实施例中，也可以是第一导电图案120位于第二导电图案130与电磁波反射板140之间。
图2是图1的透光天线100的第一导电图案120的示意图。请参照图2，在本实施例中，第一辐射单元120B与第二辐射单元120C呈梯形。另外，第一耦合单元120D与第二耦合单元120F也可以呈梯形。本实施例中，这些辐射单元的梯形的两个底角并不相等，但本发明不局限于此。第一辐射单元120B与第一耦合单元120D并不相连，而第二辐射单元120C与第二耦合单元120F也不相连。第一辐射单元120B位于第二辐射单元120C与第一耦合单元120D之间。第二辐射单元120C位于第一辐射单元120B与第二耦合单元120F之间。
在本实施例中，第一辐射单元120B的形状与第二辐射单元120C的形状是以两者之间的交界线L10为对称线的线对称图案。本实施例中，虽然第一辐射单元120B的形状不完全与第二辐射单元120C的形状呈线对称状态，因第二辐射单元120C在中间部分有一小缺口，但实质上仍大致呈线对称状态。在本实施例中，第一耦合单元120D的形状与第二耦合单元120F的形状是以两者之间的交界线L10为对称线的线对称图案。类似地，第一耦合单元120D的形状与第二耦合单元120F的形状并不需要是完全地呈线对称状态，也可以只是实质上呈线对称状态。此外，本实施例中，第一辐射单元120B的形状与第一耦合单元120D的形状实质上相同，但本发明不局限于此。
在本实施例中，第一导电图案120更具有一第三寄生单元120G。第三寄生单元120G连接第一耦合单元120D。第一寄生单元120E的另一侧邻接第一耦合单元120D与第三寄生单元120G。
图3是图1的透光天线100的第二导电图案130的示意图。请参照图2与图3，在本实施例中，第三耦合单元130B与第四耦合单元130D呈梯形。本实施例中，这些辐射单元的梯形的两个底角并不相等，但本发明不局限于此。在本实施例中，第二导电图案130更具有一第四寄生单元130E。第四寄生单元130E连接第三耦合单元130B。第二寄生单元130C的另一侧邻接第三耦合单元130B与第四寄生单元130E。第四寄生单元130E在第一表面112上的正投影重叠第三寄生单元120G。
图4是图1的透光天线的电磁波反射板140的导电区142的示意图。请参照图1与图4，在本实施例中，电磁波反射板140具有一导电区142。第二导电图案130与第一导电图案120在电磁波反射板140上的正投影全部落在导电区142。当然，第一馈线单元120A与第二馈线单元130A在边缘的部分，有可能没有落在导电区142。
以图1及图2的透光天线100进行仿真后得到下列数据。其中，三个基板的尺寸都是100mm×100mm，导电图案的厚度为0.7mm，电磁波反射板140与基板110之间的距离是3公分，第二馈线单元130A靠近第四耦合单元130D的一侧的长度是51mm，第二馈线单元130A靠近第三耦合单元130B的一侧的长度是25mm。透光天线100在1.8GHz、2.1GHz与3.5GHz的前后比(Front-Back Ratio)分别是21.9dB、52.07dB与3330.4dB，透光天线100在1.8GHz的XZ切面与YZ切面的峰值增益(Peak Gain)分别是7.92dB与7.96dB，透光天线100在2.1GHz的XZ切面与YZ切面的峰值增益分别是7.15dB与7.2dB，透光天线100在3.5GHz的XZ切面与YZ切面的峰值增益分别是6.28dB与8.13dB。透光天线100在1.8GHz附近的可用频率介于1.6GHz与2.2GHz之间，换算出的天线带宽为32％，亦即具有宽带特性。透光天线100在3.5GHz附近的可用频率介于1.2GHz与4.4GHz之间，换算出的天线带宽为32％，亦即具有宽带特性。
图5是图1的透光天线的第一导电图案的局部示意图。请参照图1与图5，在本实施例中，第一导电图案120与第二导电图案130是网状金属。也就是说，在图1中所见的第一导电图案120与第二导电图案130的范围内，在放大状态时可以看到是由网状金属构成，因此光线可从网状金属的网目通过，使得第一导电图案120与第二导电图案130可以透光。在本实施例中，网状金属具有一线宽W12与一网目宽W14。考虑到透光性，线宽W12例如是介于网目宽W14的0.05倍至0.1倍之间。此外，若工艺可行，可让第一导电图案120与第二导电图案130的网目尽量完全重叠，以提高透光性。
图6是图1的透光天线的第一导电图案120的局部剖面示意图。请参照图6，在本实施例中，透光天线100更包括一保护层160，覆盖第一导电图案120与第二导电图案130。保护层160可保护第一导电图案120与第二导电图案130。此外，藉由适当地选择保护层160的材料，可发挥折射率匹配的功能，以提高透光天线100的透光性。再者，保护层160也可具有导电性，以降低第一导电图案120与第二导电图案130的整体的阻抗，进而提升信号传输的效率。当保护层160具有导电性时，保护层160并不覆盖整个第一表面112与第二表面114。保护层160覆盖的区域大致相等于第一导电图案120分布的区域以及第二导电图案130分布的区域，以避免改变辐射单元的外型而影响信号的收发。
图7是依照本发明的另一实施例的一种透光天线的立体示意图。图7中，各组件的尺寸及比例都经过调整，仅为方便示意，并非实际尺寸及比例。请参照图7，本实施例的透光天线200大致与图1的透光天线100相同，在此仅说明两者的差异。本实施例的基板210更包括一光学胶层270，配置于第一基板110A与第二基板110B之间。光学胶层270可以提升第一导电图案120与第二导电图案130的对位的精准性。并且，选择具有适当的折射率的材料来做为光学胶层270，也可提升基板210的透光性。本实施例的透光天线200可更包括外框280，用于固定电磁波反射板140、第一基板110A与第二基板110B。
图8是依照本发明的再一实施例的一种透光天线的立体示意图。图8中，各组件的尺寸及比例都经过调整，仅为方便示意，并非实际尺寸及比例。请参照图8，本实施例的透光天线300大致与图1的透光天线100相同，差异在于，本实施例的基板310是单一基板，并不是由两个或更多基板组合而成。因此，透光天线300的透光性较佳。
综上所述，本发明的透光天线可以安装在室内而减少缆线信号损失，还具有全平面电流、多频、窄波束、高增益等特性。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (16)
1.一种透光天线，其特征在于，包括：
基板，具有相对的第一表面与第二表面；
第一导电图案，配置于该第一表面，且包括第一馈线单元、第一辐射单元、第一耦合单元、第一寄生单元、第二辐射单元与第二耦合单元，其中该第一馈线单元连接该第二辐射单元，该第一辐射单元与该第二辐射单元位于该第一耦合单元与该第二耦合单元之间，该第一寄生单元的一侧连接该第二耦合单元，该第一寄生单元的另一侧邻接该第一耦合单元；以及
第二导电图案，配置于该第二表面，且包括第二馈线单元、第三耦合单元、第二寄生单元与第四耦合单元，其中该第二馈线单元在该第一表面上的正投影重叠该第一馈线单元、该第一辐射单元与该第二辐射单元，该第三耦合单元在该第一表面上的正投影重叠该第一耦合单元，该第四耦合单元在该第一表面上的正投影重叠该第二耦合单元，该第二寄生单元在该第一表面上的正投影重叠该第一寄生单元，该第二寄生单元的一侧连接该第四耦合单元，该第二寄生单元的另一侧邻接该第三耦合单元。
2.根据权利要求1所述的透光天线，其特征在于，更包括电磁波反射板，与该基板保持距离的叠置。
3.根据权利要求2所述的透光天线，其特征在于，该第二导电图案位于该第一导电图案与该电磁波反射板之间。
4.根据权利要求2所述的透光天线，其特征在于，该电磁波反射板具有导电区，该第二导电图案与该第一导电图案在该电磁波反射板上的正投影全部落在该导电区。
5.根据权利要求2所述的透光天线，其特征在于，该透光天线具有操作波长，该电磁波反射板与该基板之间的距离介于该操作波长的0.25倍至2倍之间。
6.根据权利要求1所述的透光天线，其特征在于，该基板没有导电通孔。
7.根据权利要求1所述的透光天线，其特征在于，更包括馈线，其中该第一馈线单元与该第二馈线单元分别在该基板的边缘电连接该馈线。
8.根据权利要求1所述的透光天线，其特征在于，该第一辐射单元与该第二辐射单元呈梯形。
9.根据权利要求1所述的透光天线，其特征在于，该第一耦合单元、该第二耦合单元、该第三耦合单元与该第四耦合单元呈梯形。
10.根据权利要求1所述的透光天线，其特征在于，该第一导电图案更具有第三寄生单元，该第二导电图案更具有第四寄生单元，该第三寄生单元连接该第一耦合单元，该第四寄生单元连接该第三耦合单元，该第一寄生单元的另一侧邻接该第一耦合单元与该第三寄生单元，该第二寄生单元的另一侧邻接该第三耦合单元与该第四寄生单元，该第四寄生单元在该第一表面上的正投影重叠该第三寄生单元。
11.根据权利要求1所述的透光天线，其特征在于，该基板包括相互叠置的第一基板与第二基板，该第一基板背向该第二基板的表面是该第一表面，该第二基板背向该第一基板的表面是该第二表面。
12.根据权利要求11所述的透光天线，其特征在于，该基板更包括光学胶层，配置于该第一基板与该第二基板之间。
13.根据权利要求1所述的透光天线，其特征在于，该第一辐射单元的形状与该第二辐射单元的形状是以两者之间的交界线为对称线的线对称图案。
14.根据权利要求1所述的透光天线，其特征在于，更包括保护层，覆盖该第一导电图案与该第二导电图案。
15.根据权利要求1所述的透光天线，其特征在于，该第一导电图案与该第二导电图案是网状金属。
16.根据权利要求15所述的透光天线，其特征在于，该网状金属具有线宽与网目宽，该线宽介于该网目宽的0.05倍至0.1倍之间。
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