CN210926350U

CN210926350U - 相位数组天线结构

Info

Publication number: CN210926350U
Application number: CN201921072692.5U
Authority: CN
Inventors: 江启铭
Original assignee: YAODENG DIANTONG TECHNOLOGY (KUNSHAN) CO LTD
Current assignee: YAODENG DIANTONG TECHNOLOGY (KUNSHAN) CO LTD
Priority date: 2019-04-18
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2020-07-03
Anticipated expiration: 2029-07-10
Also published as: CN110323576A; TWM586465U; CN110323576B

Abstract

本申请公开一种相位数组天线结构，包含一载体、设置于所述载体一天线层与一线路层、及一相位切换器。所述天线层包含有两个辐射部，所述线路层包含有一相位天线及一传输线路，所述相位天线包含有两个端部，并且两个所述端部分别连接于两个所述辐射部。所述传输线路包含有一馈入端及一外接端，并且所述外接端邻近地设置于所述相位天线。所述相位切换器，连接于所述传输线路的所述外接端，并且所述相位切换器能选择性地连接于所述相位天线的两个所述端部的其中一个所述端部。

Description

相位数组天线结构

技术领域

本申请涉及一种天线结构，尤其涉及一种相位数组天线结构。

背景技术

现有的天线结构在需要能够产生多种天线场型的要求下，大都是采用价格高昂的移相器(phase shifter)；并且在天线领域中，现有天线结构仅能通过移相器来产生多种天线场型也已无形中形成了一种既定印象，因而使得天线领域的研究忽略了对上述线有天线结构进行改良。

于是，本申请人认为上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本申请。

发明内容

本申请实施例在于提供一种相位数组天线结构，其能有效地改善现有天线结构所可能产生的缺陷。

本申请实施例公开一种相位数组天线结构，包括：一载体；一辐射层，包含有N个辐射部并设置于所述载体，N为大于1的正整数；一线路层，设置于所述载体并包含有：N组相位天线单元，分别于位置对应N个所述辐射部，并且每组所述相位天线单元包含有间隔设置且具有不同长度的多个相位天线；及一传输线路，包含有一馈入端及N个外接端，并且N个所述外接端分别邻近地设置于N组所述相位天线单元；以及N个相位切换单元(phase switchingunit)，分别于位置对应N组所述相位天线单元；其中，N个所述相位切换单元分别连接于所述传输线路的N个所述外接端、并且分别连接于N个所述辐射部；其中，于每组所述相位天线单元及相对应的所述相位切换单元中，所述相位切换单元能选择性地连接于多个所述相位天线的其中一个所述相位天线，以使所述相位数组天线结构能够产生至少2N种天线场型。

本申请实施例也公开一种相位数组天线结构，包括：一载体；一辐射层，包含有两个辐射部并设置于所述载体；一线路层，设置于所述载体并包含有：一相位天线，包含有两个端部，并且两个所述端部分别连接于两个所述辐射部；及一传输线路，包含有一馈入端及一外接端，并且所述外接端邻近地设置于所述相位天线；以及一相位切换器，连接于所述传输线路的所述外接端，并且所述相位切换器能选择性地连接于所述相位天线的两个所述端部的其中一个所述端部。

综上所述，本申请实施例所公开的相位数组天线结构，其能通过上述辐射层与线路层的结构设计及搭配，以利于更为有效地搭配于相位切换单元(或相位切换器)，进而取代现有天线结构所采用的价格昂贵至少十倍的移相器。

为能更进一步了解本申请的特征及技术内容，请参阅以下有关本申请的详细说明与附图，但是此等说明与附图仅用来说明本申请，而非对本申请的保护范围作任何的限制。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的相位数组天线结构的立体示意图。

图2为图1的俯视示意图。

图3为图1省略相位切换单元后的俯视示意图。

图4为本发明实施例一的相位数组天线结构的第一种运作模式的俯视示意图。

图5为图4的天线场型示意图。

图6为本发明实施例二的相位数组天线结构的第一种运作模式的俯视示意图。

图7为图6的天线场型示意图。

图8为本发明实施例一的相位数组天线结构的第三种运作模式的俯视示意图。

图9为图8的天线场型示意图。

图10为本发明实施例一的相位数组天线结构的第四种运作模式的俯视示意图。

图11为图10的天线场型示意图。

图12为本发明实施例二的相位数组天线结构的平面示意图。

图13为图1省略相位切换器后的示意图。

图14为本发明实施例二的相位数组天线结构的第一种运作模式的天线场型示意图。

图15为本发明实施例二的相位数组天线结构的第二种运作模式的天线场型示意图。

以上附图的附图标记：

100：相位数组天线结构

1：载体

11：第一板面

12：第二板面

13：导电柱

2：辐射层

21：辐射部

3：线路层

31：相位天线单元

311：相位天线

3111：端部

32：传输线路

321：馈入线路

3211：馈入端

3212：连接端

322：分支线路

3221：外接端

40：相位切换单元

4、4a：相位切换器

P：天线场型

L：交叉线

具体实施方式

请参阅图1至图15，其为本申请的实施例，需先说明的是，本实施例对应附图所提及的相关数量与外型，仅用来具体地说明本申请的实施方式，以便于了解本申请的内容，而非用来局限本申请的保护范围。

[实施例一]

请参阅图1至图11所示，其为本申请的实施例一，并且为便于说明本实施例，图式以X轴、Y轴、Z轴来显示。如图1至图3所示，本实施例公开一种相位数组天线结构100，其能够适用于一传输频带，并且上述传输频带的一中心频率对应于一波长。其中，所述相位数组天线结构100包含一载体1、设置于上述载体1的一辐射层2与一线路层3、及安装于上述载体1并对应线路层3设置的N个相位切换单元40。

进一步地说，N为大于1的正整数，并且于本实施例的图式中，N是以4来说明，但本发明不受限于此。举例来说，在本发明未绘示的其他实施例中，N可以是2、3、或5以上。此外，所述相位数组天线结构100也可以于载体1上设置有其他构件(如：接地层)，但本实施例不对此加以赘述。

如图1至图3所示，所述载体1于本实施例中呈板状、并包含有位于相反侧的一第一板面11与一第二板面12，并且所述辐射层2设置于上述载体1的第一板面11，而所述线路层3与N个相位切换单元40则是设置于载体1的第二板面12，但本发明不受限于此。举例来说，在本发明未绘示的其他实施例中，所述辐射层2也可以和线路层3与N个相位切换单元40的至少其中之一设置于载体1的相同板面。

其中，所述辐射层2包含有N个辐射部21，并且上述N个辐射部21于本实施例中的形状大致相同(如：方形)且呈矩阵状形成于所述载体1的第一板面11。所述线路层3包含有分别于位置对应上述N个辐射部21的N组相位天线单元31以及位置对应于上述N组相位天线单元31的一传输线路32。

进一步地说，每组相位天线单元31包含有间隔设置且具有不同长度的多个相位天线311。其中，本实施例是通过在载体1内埋置有多个导电柱(未标示)，以使每个相位天线311能通过导电柱而连接于相对应的所述辐射部21进而能够彼此电性耦接。

再者，每组相位天线单元31的多个相位天线311的长度于本实施例中为1/4所述波长的倍数；也就是说，图3中的每组相位天线单元31的三个相位天线311的长度分别为1/4所述波长、2/4所述波长、3/4所述波长，但本发明不以此为限。其中，于上述每组相位天线单元31中，所述多个相位天线311的至少其中一个所述相位天线311具有一U形部，并且上述U形部的外形也可视为C形。

另，于每组相位天线单元31及相对应的辐射部21中，所述辐射部21朝向上述载体1的第二板面12正投影所形成的一投影区域，其覆盖至少部分的所述相位天线单元31，并且上述相位天线单元31的每个相位天线311都有至少部分被投影区域所覆盖。

如图1至图3所示，所述传输线路32包含有一馈入线路321及相连于上述馈入线路321的一分支线路322。其中，所述馈入线路321于本实施例中大致呈直线状且具有位于相反侧的一馈入端3211及一连接端3212，所述馈入端3211位于上述载体1的边缘，并且馈入线路321是由馈入端3211延伸穿过两组相邻的相位天线单元31直至连接端3212(或分支线路322)。上述馈入端3211能用来连接固定于一个连接器(图中未示出)，用以供所述相位数组天线结构100与外部装置进行信号传输。

所述分支线路322于本实施例中大致呈H形且具有N个外接端3221，并且上述N个外接端3221分别邻近地设置于上述N组相位天线单元31；也就是说，所述分支线路322的末端即为上述外接端3221，并且每个外接端3221与相对应的该组相位天线单元31为间隔设置。

再者，所述馈入线路321的连接端3212连接于上述分支线路322，并且所述N个外接端3221可定义出彼此相交的多条交叉线L，而所述连接端3212则是大致位于上述多条交叉线L的一交点上。于本实施例中，所述连接端3212沿所述分支线路322至每个外接端3221的路径皆相同；也就是说，所述馈入线路321的连接端3212是连接于分支线路322的中心点，据以利于信号的同步传输，但本发明不受限于此。

换个角度来看，邻近所述馈入端3211的两组相位天线单元31(如：图3中位于右侧的两组相位天线单元31)是相对于所述连接端3212而与另两组相位天线单元31(如：图3中位于左侧的两组相位天线单元31)呈180度旋转对称(2-fold rotational symmetry)。

所述N个相位切换单元40分别于位置对应N组所述相位天线单元31，并且本实施例的每个相位切换单元是与相对应的该组相位天线单元31呈相邻设置。其中，N个所述相位切换单元40分别连接于所述传输线路32的N个外接端3221，并且N个所述相位切换单元40也分别连接于N个所述辐射部21。于本实施例中，每个相位切换单元40包含有两个相位切换器4，并且上述相位切换单元40的其中一个相位切换器4连接于相对应的外接端3221，而其中另一个相位切换器4a则是通过埋置于载体11内的导电柱13而连接于相对应的辐射部21，但本发明不受限于此。举例来说，在本发明未绘示的其他实施例中，所述相位切换器4也可以是通过导线而间接地连接于相对应的外接端3221或辐射部21；又或者，所述相位切换单元40也可以是单个相位切换器。

再者，于每组相位天线单元31及相对应的相位切换单元40中，所述相位切换单元40能选择性地连接于多个相位天线311的其中一个相位天线311，以使所述相位数组天线结构100能够产生至少2N种天线场型P。也就是说，上述相对应的两个相位切换器4、4a可以同时连接于相同的一个相位天线311。此外，依据使用者的需求，每个相位切换单元40可以连接于相同长度的相位天线311(如：图4和图5)，或者每个相位切换单元40也可以连接于不同长度的相位天线311(如：图6至图11)，进而产生使用者所需的特定天线场型P。据此，于本实施例的N为4的情况下，所述相位数组天线结构100能够产生9种的天线场型P(图式仅呈现其中4种天线场型P)。

依上所述，所述相位数组天线结构100于本实施例中能通过上述辐射层2与线路层3的结构设计及搭配，以利于更为有效地搭配于相位切换单元40，进而取代现有天线结构所采用的价格昂贵至少十倍的移相器。

[实施例二]

请参阅图12至图15所示，其为本申请的实施例二，本实施例类似于上述实施例一，所以两个实施例的相同处则不再加以赘述，而本实施例与上述实施例一的差异大致说明如下：

如图12和图13所示，本实施例公开一种相位数组天线结构100，其能够适用于一传输频带，并且上述传输频带的一中心频率对应于一波长。其中，所述相位数组天线结构100包含一载体1、设置于上述载体1的一辐射层2与一线路层3、及安装于上述载体1并对应线路层3设置的一相位切换器4。本实施例的载体1构造如同上述实施例一，在此则不加以赘述。

所述辐射层2包含有两个辐射部21，上述两个辐射部21于本实施例中的形状大致相同(如：局部呈螺旋状)且形成于所述载体1的第一板面11。所述线路层3形成于所述载体1的第一板面11、并包含有连接于上述两个辐射部21的一相位天线311以及邻近地设置于上述相位天线311的一传输线路32。

进一步地说，所述相位天线311包含有两个端部3111，并且上述相位天线311的两个端部3111分别连接于两个辐射部21。上述相位天线311的长度可以是1/4所述波长的倍数，而所述相位天线311的长度于本实施例中为1/4所述波长，但本发明不受限于此。再者，本实施例的相位天线311是位于两个所述辐射部21之间，但于本发明未绘示的其他实施例中，上述相位天线311也可以是位于传输线路32左侧或右侧。

所述传输线路32于本实施例中大致呈直线状且具有位于相反侧的一馈入端3211及一外接端3221，所述馈入端3211位于上述载体1的边缘，并且上述馈入线路321是由馈入端3211朝向所述相位天线311延伸、直至外接端3221；上述外接端3221邻近地设置于相位天线311，也就是说，外接端3221与相位天线311为间隔设置。需额外说明的是，所述相位天线311与上述辐射层2于本实施例中为共平面设置且为一体相连的单件式构造，并且所述相位数组天线结构100可以是相对于所述传输线路32呈镜像对称设置，进而利于设计与生产制造，但本发明不受限于此。

所述相位切换器4(直接地或间接地)连接于上述传输线路32的外接端3221，并且所述相位切换器4能选择性地连接于所述相位天线311的两个端部3111的其中一个端部3111，以使所述相位数组天线结构100能够产生2种天线场型P(如：图14和图15)。进一步地说，所述两个辐射部21的其中一个辐射部21能与所述相位天线311共同构成一天线场型P，其与其中另一个所述辐射部21所构成的一天线场型P之间构成90度的一相位差(如：图14和图15)。

[本申请实施例的技术效果]

以上所公开的内容仅为本申请的优选可行实施例，并非因此局限本申请的专利范围，所以凡是运用本申请说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本申请的专利范围内。

Claims

1.一种相位数组天线结构，其特征在于，包括：

一载体；

一辐射层，包含有N个辐射部并设置于所述载体，N为大于1的正整数；

一线路层，设置于所述载体并包含有：

N组相位天线单元，分别于位置对应N个所述辐射部，并且每组所述相位天线单元包含有间隔设置且具有不同长度的多个相位天线；及

一传输线路，包含有一馈入端及N个外接端，并且N个所述外接端分别邻近地设置于N组所述相位天线单元；以及

N个相位切换单元，分别于位置对应N组所述相位天线单元；其中，N个所述相位切换单元分别连接于所述传输线路的N个所述外接端、并且分别连接于N个所述辐射部；

其中，于每组所述相位天线单元及相对应的所述相位切换单元中，所述相位切换单元能选择性地连接于多个所述相位天线的其中一个所述相位天线，以使所述相位数组天线结构能够产生至少2N种天线场型。

2.根据权利要求1所述的相位数组天线结构，其中，所述传输线路包含有：

一馈入线路，具有位于相反侧的所述馈入端及一连接端，并且所述馈入端位于所述载体的边缘；及

一分支线路，具有N个所述外接端，所述馈入线路的所述连接端连接于所述分支线路，并且所述连接端沿所述分支线路至每个所述外接端的路径皆相同。

3.根据权利要求2所述的相位数组天线结构，其中，N个所述外接端定义出彼此相交的多条交叉线，并且所述连接端位于多条所述交叉线的一交点上。

4.根据权利要求2所述的相位数组天线结构，其中，N为4，并且邻近所述馈入端的两组所述相位天线单元是相对于所述连接端而与另两组所述相位天线单元呈180度旋转对称。

5.根据权利要求1所述的相位数组天线结构，其中，所述相位数组天线结构适用于一传输频带，并且所述传输频带的一中心频率对应于一波长，而每组所述相位天线单元的多个所述相位天线的所述长度为1/4所述波长的倍数。

6.根据权利要求1所述的相位数组天线结构，其中，于每组所述相位天线单元中，多个所述相位天线的至少其中一个所述相位天线具有一U形部。

7.根据权利要求1所述的相位数组天线结构，其中，所述载体呈板状且包含有位于相反侧的一第一板面与一第二板面，所述辐射层设置于所述第一板面，所述线路层与N个所述相位切换单元设置于所述第二板面；于每组所述相位天线单元及相对应的所述辐射部中，所述辐射部朝向所述第二板面正投影所形成的一投影区域覆盖至少部分的所述相位天线单元。

8.一种相位数组天线结构，其特征在于，包括：

一载体；

一辐射层，包含有两个辐射部并设置于所述载体；

一线路层，设置于所述载体并包含有：

一相位天线，包含有两个端部，并且两个所述端部分别连接于两个所述辐射部；及

一传输线路，包含有一馈入端及一外接端，并且所述外接端邻近地设置于所述相位天线；以及

一相位切换器，连接于所述传输线路的所述外接端，并且所述相位切换器能选择性地连接于所述相位天线的两个所述端部的其中一个所述端部。

9.根据权利要求8所述的相位数组天线结构，其中，所述相位天线位于两个所述辐射部之间，并且所述相位数组天线结构相对于所述传输线路呈镜像对称设置。

10.根据权利要求8所述的相位数组天线结构，其中，两个所述辐射部的其中一个所述辐射部能与所述相位天线共同构成一天线场型，其与其中另一个所述辐射部所构成的一天线场型之间构成90度的一相位差。