CN214203986U - 天线模块 - Google Patents

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Abstract

一种天线模块，包括三阵列天线组及三接地层。三阵列天线组分别位于不同的平面，各阵列天线组包括多个贴片天线。三接地层分别配置于三阵列天线组旁且与对应的三阵列天线组分别具有间隔。

Description

天线模块
技术领域
本实用新型涉及一种天线模块，且特别涉及一种具有阵列天线组的天线模块。
背景技术
传统毫米波阵列天线设计方式是，在一个非导电性的平板结构上设置多个矩形微带型天线(Rectangular Microstrip Patch Antenna)，而形成阵列天线。操作上会将不同相位差的电流馈入这些矩形微带型天线，以使辐射场型产生波束成形(Beamforming)效果。辐射场型的波束寛(beamforming bandwidth)，决定此阵列天线所辐射的能量范围。目前，传统毫米波阵列天线的波束寛仅为60度，而难以满足现今的需求。
实用新型内容
本实用新型提供一种天线模块，其可产生较大的波束寛。
本实用新型的一种天线模块，包括三阵列天线组及三接地层。三阵列天线组分别位于不同的平面，各阵列天线组包括多个贴片天线。三接地层分别配置于三阵列天线组旁且与对应的三阵列天线组分别具有间隔。
在本实用新型的一实施例中，上述的天线模块还包括一基板组件，包括非位于同一面的三个部分，三个部分分别包括相对的三个第一面及三个第二面，三阵列天线组分别配置于三个第一面，三接地层分别配置于三第二面。
在本实用新型的一实施例中，上述的三个部分为三个平板结构，或者，三个部分构成一弧状结构。
在本实用新型的一实施例中，上述的三阵列天线组对三个第二面的投影分别位于三接地层的范围之内。
在本实用新型的一实施例中，上述的三接地层分布于整个三个第二面。
在本实用新型的一实施例中，上述的天线模块激发出一频段，各贴片天线的对角线长度为频段的0.5倍波长。
在本实用新型的一实施例中，上述的三阵列天线组依序排列，三阵列天线组的相邻的其中两者之间具有一第一夹角，相邻的另外两者之间具有一第二夹角，第一夹角与第二夹角的范围介于90度至150度之间。
在本实用新型的一实施例中，上述的第一夹角相同于第二夹角。
在本实用新型的一实施例中，上述的各贴片天线包括位于中心的一馈入端。在本实用新型的一实施例中，上述在各阵列天线组的两相邻这些贴片天线中，分别具有最靠近于彼此的两边缘，两边缘平行于彼此。
基于上述，本实用新型的天线模块具有位于不同的平面的三阵列天线组，三接地层分别配置于三阵列天线组旁且隔开于三阵列天线组。上述的设计可使得天线模块的辐射场型能够具有较大的波束宽，而具有较大的通信传输能量覆盖范围。
附图说明
图1是依照本实用新型的一实施例的一种天线模块的示意图。
图2A至图2G是将不同相位差的电流馈入图1的天线模块时的二维波束辐射场型示意图。
图3是依照本实用新型的另一实施例的一种天线模块的示意图。
附图标记说明：
θ1：第一夹角
θ2：第二夹角
L：长度
100、100a：天线模块
105、105a：基板组件
110：平板结构
110a：弧状结构
112：第一面
114：第二面
120：阵列天线组
121：贴片天线
122：馈入端
123：边缘
130：接地层
具体实施方式
图1是依照本实用新型的一实施例的一种天线模块的示意图。请参阅图1，本实施例的天线模块100以寛波束毫米波阵列天线为例，其可应用于5G移动通信，操作频率于37GHz。当然，天线模块100可应用的频段不以上述为限制。
在本实施例中，天线模块100包括三阵列天线组120、一基板组件105及三个接地层130。要说明的是，阵列天线组120与接地层130的数量不仅以三个为限制，在其他实施例中，阵列天线组120与接地层130的数量可以是多于三个。例如，这些阵列天线组120可为九个(但不限)而环绕成圈。
在本实施例中，三阵列天线组120分别位于不同的平面。三个接地层130分别配置于三阵列天线组120旁且与三阵列天线组120相隔设置。更具体地说，基板组件105为介电层。基板组件105包括位于非同一平面的三个部分(例如是三个平板结构110)，三个部分(三个平板结构110)分别包括相对的三个第一面112及三个第二面114，三阵列天线组120分别配置于三个第一面112，三个接地层130分别配置于三个第二面114。
此外，在其他实施例中，阵列天线组120与接地层130之间也可以不设有基板组件105，而是存在一空气层(未示出)，只要阵列天线组120隔开于接地层130即可。
在本实施例中，三个接地层130分布于三个第二面114的全部区域，而使得三个阵列天线组120对三个第二面114的投影分别位于三个接地层130的范围之内。当然，在其他实施例中，三个接地层130也可以只分布于三个第二面114的部分区域，只要三个阵列天线组120对三个第二面114的投影分别位于三个接地层130的范围之内即可。
在本实施例中，各阵列天线组120包括多个贴片天线121。举例来说，各阵列天线组120可包括两个贴片天线121，但在其他实施例中，贴片天线121的数量可多于两个。各贴片天线121包括位于中心的一馈入端122，馈入端122的位置是可调整，进而改变各贴片天线121的输入阻抗值。
本实施例的天线模块100激发出一频段，例如是37GHz，但不以此为限制，各贴片天线121的对角线长度L为频段的0.5倍波长。在本实施例中，贴片天线121的形状例如是正方形，但在其他实施例中，贴片天线121的形状也可以是长方形，贴片天线121的形状不以上述为限制，只要对角线长度L满足频段的0.5倍波长即可。
另外，在本实施例中，这些贴片天线121的形状与尺寸相同。当然，在其他实施例中，其中一个阵列天线组120的贴片天线121的形状与尺寸也可以不同于另一个阵列天线组120的贴片天线121的形状与尺寸，并不以附图为限制。
此外，在各阵列天线组120中的两相邻贴片天线121分别具有最靠近于彼此的两边缘123，两边缘123平行于彼此。在本实施例中，各阵列天线组120的这些贴片天线121是以相同角度贴附在平板结构110的第一面112上。
要说明的是，虽然在本实施例中，三个阵列天线组120的这些贴片天线121都是以相同角度贴到基板组件105上，但在其他实施例中，其中一个阵列天线组120的贴片天线121在基板组件105的角度也可以不同于另一个阵列天线组120的贴片天线121在基板组件105的角度。
如图1所示，三阵列天线组120的相邻的其中两者之间具有一第一夹角θ1，相邻的另外两者之间具有一第二夹角θ2，第一夹角θ1与第二夹角θ2的范围介于90度至150度之间。在本实施例中，第一夹角θ1相同于第二夹角θ2，而可提供对称的辐射场型，第一夹角θ1与第二夹角θ2的范围例如是120度。当然，在其他实施例中，也可以视特殊的辐射场型需求，来使第一夹角θ1不同于第二夹角θ2。
图2A至图2G是将不同相位差的电流馈入图1的天线模块时的二维波束辐射场型示意图。在本实施例中，天线模块100总共有六个馈入端122，图2A至图2G是使用CST软件模拟对图1的天线模块100中由左至右的这六个馈入端122分别输入不同相位差的电流的二维波束辐射场型结果。
请先参阅图2A，当对图1的天线模块100中由左至右的这六个馈入端122分别输入相位为0、90、0、0、90、0的电流时，主波束会位于0度，且增益为9.5dBi。
请参阅图2B，当对图1的天线模块100中由左至右的这六个馈入端122分别输入相位为0、90、270、90、90、180的电流时，主波束会位于25度，增益为8.2dBi。
请参阅图2C，当对图1的天线模块100中由左至右的这六个馈入端122分别输入相位为180、90、90、270、90、0的电流时，主波束会位于-25度，增益为8.2dBi。
请参阅图2D，当对图1的天线模块100中由左至右的这六个馈入端122分别输入相位为0、90、90、270、90、90的电流时，主波束会位于50度，增益为7.4dBi。
请参阅图2E，当对图1的天线模块100中由左至右的这六个馈入端122分别输入相位为90、90、270、90、90、0的电流时，主波束会位于-50度，增益为7.4dBi。
请参阅图2F，当对图1的天线模块100中由左至右的这六个馈入端122分别输入相位为0、180、270、0、90、90的电流时，主波束会位于60度，增益为6.3dBi。
请参阅图2G，当对图1的天线模块100中由左至右的这六个馈入端122分别输入相位为90、90、0、270、180、0的电流时，主波束会位于-60度，增益为6.3dBi。
由图2A至图2G可知，本实施的天线模块100的最大的波束寛的范围为负60度至正60度，整体范围可达到120度。因此，本实施的天线模块100应用于5G移动通信产品时，可使通信传输能量范围覆盖面积为传统设计方式的2倍。
图3是依照本实用新型的另一实施例的一种天线模块的示意图。请参阅图3，在本实施例中，天线模块100a的基板组件105a也可以具有一弧状结构110a，基板组件105a的位于非同一面的三个部分也可以是弧状结构110a上的不同部位。
综上所述，本实用新型的天线模块具有位于不同的平面的三阵列天线组，三接地层分别配置于三阵列天线组旁且隔开于三阵列天线组。上述的设计可使得天线模块的辐射场型能够具有较大的波束宽，而具有较大的通信传输能量覆盖范围。

Claims (10)

1.一种天线模块，其特征在于，包括：
三阵列天线组，分别位于不同的平面，各该阵列天线组包括多个贴片天线；以及
三接地层，分别配置于该三阵列天线组旁且与对应的该三阵列天线组分别具有间隔。
2.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，还包括：
一基板组件，包括非位于同一面的三个部分，该三个部分分别包括相对的三个第一面及三个第二面，该三阵列天线组分别配置于该三个第一面，该三接地层分别配置于该三个第二面。
3.如权利要求2所述的天线模块，其特征在于，该三个部分为三个平板结构，或者，该三个部分构成一弧状结构。
4.如权利要求2所述的天线模块，其特征在于，该三阵列天线组对该三个第二面的投影分别位于该三接地层的范围之内。
5.如权利要求2所述的天线模块，其特征在于，该三接地层分布于整个该三个第二面。
6.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该天线模块激发出一频段，各该贴片天线的对角线长度为该频段的0.5倍波长。
7.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该三阵列天线组的相邻的其中两者之间具有一第一夹角，相邻的另外两者之间具有一第二夹角，该第一夹角与该第二夹角的范围介于90度至150度之间。
8.如权利要求7所述的天线模块，其特征在于，该第一夹角相同于该第二夹角。
9.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，各该贴片天线包括位于中心的一馈入端。
10.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，在各该阵列天线组的两相邻所述多个贴片天线分别具有最靠近于彼此的两边缘，该两边缘平行于彼此。
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