CN1536712A

CN1536712A - 双层微带反射面天线结构

Info

Publication number: CN1536712A
Application number: CNA031101054A
Authority: CN
Inventors: 张知难; 魏有成
Original assignee: Tatung Co Ltd
Current assignee: Tatung Co Ltd
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-10-13

Abstract

本发明是有关于一种双层微带反射面天线结构，主要于一第一介质层的相对二表面上分别形成有彼此对应重叠一距离的天线单元与相位延迟电路单元，且一第二介质层邻接于第一介质层。藉由调整上述重叠距离、天线单元边长、及二介质层的介电常数与厚度而可得出一较佳的增益频宽。此外，藉由选取较低的介电常数而可降低现有因增加结构层厚度所产生的表面波现象，同时本发明可将第二介质层尽量接近地层以产生良好的接地效果，并藉此降低相位延迟电路单元所产生的辐射。

Description

双层微带反射面天线结构

技术领域

本发明是关于一种双层微带反射面天线结构，尤指一种适用于增加天线增益频宽的双层结构，特别适用于一平面微带反射面的天线结构。

背景技术

微带反射面天线相较于抛物面天线而言，是一较新颖的技术，而抛物面天线的形状为一曲面，微带反射面天线则可为一平面，同时微带反射面天线可藉由多种方法以达成集中波束于某一特定方向的目的。

然而，现有的微带反射面天线无论以何种方式达成集中波束的目的，其共同缺点为增益频宽过窄，而目前针对此缺点所发表的方法则可见于一般专业学术刊物当中，但其所提出的主要结构均维持在单一印刷电路板所形成的单层结构(请参阅图7)，以台湾专利公告第242711号为例，其微带反射面天线是设计为单层介电结构，若要增加其频宽，则仅能以增加其介质层的厚度来达成，而其所达成的增益频宽于3dbi范围内亦仅约为7.2％，同时以增加介质层厚度的方式亦容易造成所谓表面波现象而降低天线效率，并因此造成延迟电路所产生的辐射难以降低等问题。

发明内容

本发明的主要目的是在提供一种双层微带反射面天线结构，以便能藉由双层结构的设计以提高天线的增益频宽、减小天线间的干扰、并降低相位延迟电路所造成的辐射。

为达成上述的目的，本发明是搭配一号角天线使用，且本发明为一双层印刷电路板结构，亦即由一第一介质层与一第二介质层相对邻接而成。其中，第一介质层与第二介质层分别具有一厚度以及一介电常数，且于第一介质层相对的二表面上分别形成有复数个天线单元以及复数个相位延迟电路单元，同时各个天线单元与相位延迟电路单元之间是彼此分别对应且重叠有一距离。因此，本发明可藉由调整天线单元与相位延迟电路单元的重叠距离、天线单元的各边边长、以及第一介质层与第二介质层的介电常数以及厚度而可得到一较佳的频宽，而且现有因增加结构层厚度所产生的表面波现象，于本发明中亦可藉由选取较低的介电常数而降低。另外，由于本发明是一种双层结构设计，因此可将第二介质层尽量接近地层以产生良好接地效果，并藉以降低相位延迟电路单元所产生的辐射。

本发明的第二介质层是邻接于第一介质层，因此可将相位延迟电路单元或者天线单元夹设于第一介质层与第二介质层之间。此外，本发明的第二介质层亦可为空气，利用空气形成一介质层并与第一介质层邻接，使得本发明亦可使用于与外界接触的场所、例如车顶上等。

此外，本发明的天线单元可为菱形状、正方形、矩形、不等边长菱形、圆形等、且相位延迟电路单元可为矩形状并具有一宽度、或可为弯曲状等，且天线单元与相位延迟电路单元可以蚀刻方式形成于第一介质层的表面上。

附图说明

图1是本发明的实施状态示意图；

图2(a)是本发明的天线单元结构图；

图2(b)是本发明的相位延迟电路单元结构图；

图3是本发明双层结构的详细结构示意图；

图4是本发明实验结果的增益频宽与频率关系曲线图；

图5是本发明天线于频率10.4GHZ实验下的天线场型固；

图6是本发明另一较佳实施例的双层结构的结构示意图；

图7是现有单层天线结构示意图。

具体实施方式

为能能更了解本发明的技术内容，特举二较佳具体实施例说明如下。

首先请参阅图1，是本发明的实施状态示意图，其显示有一圆形双层结构的双层微带反射面天线结构1，其包括有彼此相互邻接的一第一介质层2与一第二介质层3，且搭配一号角天线5使用。请参阅图2(a)，于上述第一介质层2的其中一表面上形成有复数个天线单元21，请再参阅图2(b)，于上述第一介质层2相对于天线单元21的另一表面上同时形成有复数个相位延迟电路单元31，此等相位延迟电路单元31是夹设于第一介质层2与第二介质层3之间，且各个天线单元21是分别对应于上述相位延迟电路单元31。请再参阅图3，是检索部分的结构以便于说明。其中，第一介质层2是具有一厚度t₁以及一介电常数ε₁，且与第一介质层2相对邻接的第二介质层3亦具有一厚度t₂以及一介电常数ε₂，于本实施例中，第一介质层2上所形成的天线单元21是为一菱形状并具有一边长L，同时第二介质层3与第一介质层2之间所夹设的相位延迟电路单元31是为一矩形状且具有一宽度W，且相位延迟电路单元31与天线单元21相对叠合一距离D，同时于第二介质层3上形成有一接地面4。于本实施例中，上述各个天线单元21与相位延迟电路单元31是以蚀刻方式形成于第一介质层2的表面上。

因此，藉由调整上述第一介质层2的天线单元21的每边边长L以及第一介质层2与第二介质层3的介电常数ε₁，ε₂与厚度t₁，t₂而可得到一较佳的频宽，而且现有因增加结构层厚度所产生的表面波现象，于本发明中亦可藉由选取较低的第一介质层2介电常数ε₁而降低，另本发明是采第一介质层2与第二介质层3双层结构设计，因此可藉由将第二介质层3的接地面4尽量接近地层以产生良好的接地效果，并藉以降低相位延迟电路单元31所产生的辐射。请参阅图4，其为一实验结果的增益频宽与频率关系曲线图，亦即于第一介质层2厚度t₁取0.4mm及介电常数ε₁取4.6，第二介质层3厚度t₂取1.6mm及介电常数ε₂取4.6，天线单元21为菱形状且边长L取5mm，相位延迟电路单元31的宽度W取1.5mm及其与天线单元21相对叠合的距离D取2.5mm等条件下所实验的结果，由图4的曲线图可发现，于上述最佳的参数设定下，最高的增益频宽发生在频率约11GHZ处，其增益为29dbi，同时图4亦显示出增益变化于3dbi范围内可违约22％，明显较现有7.2％为佳，同时藉由选取较低的第一介质层2介电常数ε₁而可降低表面波现象，且第二介质层3的接地面4以接近地层方式设计而可有效减少相位延迟电路单元31所产生的辐射。请再参阅图5，是于上述条件下天线于频率10.4GHZ的天线场型图，其横轴为角度，并以零度方向为波束聚焦方向，纵轴为相对的增益值，由图式中可知，本发明具有窄波束聚焦的能力，其3db波束宽在3度内，旁波瓣可低于主波束约20db。

请再参阅图6，是本发明另一较佳实施例的双层结构的结构示意图，其中第一介质层2’与第二介质层3’，是相对邻接，其两者之间亦夹设有相位延迟电路单元31’，差别在于第一介质层2’上所形成的天线单元21’，是改为一矩形状且具有边长L1及L2，以此设计方式亦可达成上例所述的各种功效，故本发明的天线单元21’并不局限于何种形状，其可为菱形状、正方形、矩形、不等边长菱形、圆形等。

此外，本发明的第二介质层3亦可利用空气而与第一介质层2形成一双层结构，藉由空气的介电常数亦可作为调整参数而可达到上述各例所述的功效，若以此方式设计，则可将本发明置于一般的车顶上使用以接收信号。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims

1.一种双层微带反射面天线结构，是搭配一号角天线使用，其特征在于，主要包括有：

一第一介质层，是具有一厚度及一介电常数，于该第一介质层的其中一表面上形成有复数个天线单元、于相对的另一表面上则形成有复数个相位延迟电路单元，其中该等相位延迟电路单元是分别对应于该等天线单元且彼此对应重叠有一距离；以及

一第二介质层，是邻接于该第一介质层，且该第二介质层具有一厚度及一介电常数。

2.如权利要求1所述的双层微带反射面天线结构，其特征在于，所述该相位延迟电路单元是夹设于该第一介质层与该第二介质层之间。

3.如权利要求1所述的双层微带反射面天线结构，其特征在于，所述该等天线单元是为一菱形状。

4.如权利要求1所述的双层微带反射面天线结构，其特征在于，所述该等相位延迟电路单元是为矩形状。

5.如权利要求1所述的双层微带反射面天线结构，其特征在于，所述该天线单元是以蚀刻方式形成于该第一介质层上。

6.如权利要求1所述的双层微带反射面天线结构，其特征在于，所述该等相位延迟电路单元是以蚀刻方式形成于该第一介质层上。