TW200941826A - Data processing device with beam steering and/or forming antennas - Google Patents

Description

200941826 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關係於用以處理經由無線鏈路接j 的信號的資料處理裝置。 【先前技術】 在私人及辦公室相關室內及室外應用的裝 Φ 來愈多無線資料傳輸的需求。例如，例如在源 傳送裝置）及槽裝置（資料接收裝置）間有各 音訊及/或視訊資料的傳輸已經愈來愈多以無 實施’而不是先前所用之有線連接方式進行。 公室或私人環境中的無線資料傳輸不只具有較 値’同時，也在放置及定位無線裝置上有更富 ’而沒有纜線、電線等之侷限。因此，現今資 槽裝置可以包含天線及其他所需元件，以完成 φ 路之資料的傳送及/或接收。例如，現今電視 、射束器、具有HDMI介面或USB介面的插卡 料槽裝置的非限定例）可以被設有必要元件， 他類型資料源裝置的資料之無線接收。另一方 視接收機、DVD播放器、電腦具有HDMI介β 面的插卡等可以設有必要元件，以完成資料的 資料槽裝置。 【發明內容】 及/或傳送 置間，有愈 裝置（資料 種資料，如 線技術加以 尤其，在辦 高的美感價 彈性的優點 料源及資料 經由無線鏈 機、監視器 等（作爲資 以完成由其 面，例如電 5或USB介 無線傳送至 -4- 200941826 本發明之目的爲提供一種資料處理裝置，用以處理經 由無線鏈路接收之信號，及一資料處理裝置，用以處理予 以經由無線鏈路傳送的信號，這完成了無關於個別裝置所 在的位置之信號接收或傳送。 上述目的係藉由如申請專利範圍第1項所述之資料處 理裝置及如申請專利範圍第2項所述之資料處理裝置所完 成。依據本發明，用以處理經由無線鏈路所接收的信號的 資料處理裝置包含：安排在該處理裝置上的第一波束操控 及/或成形天線，用以經由該無線鏈路接收資料；安排在該 資料處理裝置上與該第一波束操控及/或成形天線成一角 度的第二波束操控及/或成形天線，該第二波束操控及/或 成形天線適用以經由該無線鏈路接收資料；及處理機構， 適用以處理爲該第一及第二操控及/或成形天線所接收的 信號。依據本發明，用以處理予以經由無線鏈路傳送的信 號的資處理裝置，包含：安排在該資料處理裝置上的第一 波束操控及/或成形天線，適用以經由該無線鏈路傳送資 料；安排在該資料處理裝置上與該第一波束操控及/或成形 天線成一角度的第二波束操控及/或成形天線’該第二波 束操控及/或成形天線適用以經由該無線鏈路傳送資料；及 處理機構，適用以處理予以爲該第一及第二波束操控及/ 或成形天線所傳送的信號。 因此，本發明建議使用者使用彼此呈一角度安排的兩 (或更多）波束操控及/或成形天線（也稱爲指向或定向 天線），即成不是零的角度，使得信號可以經由不同方向 -5- 200941826 傳送或接收。通常，波束操控及/或成形天線具有主輻射 方向（當輻射場型未操控時，該輻射場型所指的方向）。 波束操控及/或成形天線因此安排使得主輻射方向彼此不 同，但可以取決於天線的排列及所要之波束方向，而被操 控至相同或類似方向。因此，不論該裝置相對於信號接收 或傳送的另一裝置係如何定位於室內或室外環境，無線鏈 路可以藉由對應控制及操控波束操控及/或成形天線，以 0 相當彈性及簡單方式加以建立。於此，例如，所有波束操 控及/或成形天線可以被操控至完成一無線鏈路的方向， 即波束操控及/或成形天線的波束被組合爲一所得輻射場 型，或各個波束操控及/或成形天線可以被操控至分開波 束方向，使得幾個無線鏈路可以被建立，或只有選擇或使 用單一波束操控及/或成形天線，其指向想要方向者。用 於本案中之波束操控及/或成形天線係想要涵蓋所有具有 方向性及/或成形輻射特徵的天線，包含全向天線特徵， Φ 藉此輻射場型的方向及/或形狀（或形式）可以被控制或 改變。例如’可以使用具有窄或寬波束（即輻射場型）的 天線。 較佳地，在依據本發明之資料處理裝置中，處理機構 係位在該第一及第二波束操控及/或成形天線旁。當本發 明之資料處理裝置被適用以於例如使用毫米波頻率的系統 ，例如頻率範圍於GHz (例如，不限於30至30〇gHz)的 高頻無線系統中接收/傳送信號時，該處理機構可以包含 數位處理單元，例如數據機單元；及/或高頻處理單元（或 • 6 - 200941826 射頻電路），例如降頻轉換單元，適用以自無線鏈路的高 頻接收的信號降轉爲中頻及/或基頻，或升頻轉換單元’ 適用以將來自基頻及/或中頻帶的被傳送的信號轉換爲高 頻。或者，射頻電路可以包含於波束操控及/或成形天線 中。在其他無線系統中，不同類型的處理機構可以取決於 個別環境加以設置。然而，藉由使用單一處理機構，以用 於該第一及第二波束操控及/或成形天線，製造成本可以 相較於處理機構被設置用於各別第一及第二波束操控及/ 或成形天線者爲低。再者，藉由提供處理機構於第一及第 二波束操控及/或成形天線旁，即儘可能接近第一及第二 波束操控及/或成形天線，由不必長信號線所造成之插入 損失可以被免除。或者，處理機構可以只位在第一波束操 控及/或成形天線旁，藉由以例如波導適當信號線被連接 至第二波束操控及/或成形天線。例如，藉由使用積集有 波導的基板，相較於其他信號線，信號可以被供給以較少 之傳遞損失，並可降低成本。明確地說，藉由使用軟式基 板材料作爲基板積集波導，有可能相較於硬式波導或硬式 纜線，完成更少傳遞損失的彈性積集。 通常，第一及第二波束操控及/或成形天線可以實施 於個別資料處理裝置的外殼內、之下或之上。很多資料槽 及資料源裝置可以具有至少部份矩形壁的外殼。較佳地， 第一及第二波束操控及/或成形天線，即，主輻射方向係 彼此垂直。此配置同時也涵蓋幾乎所有必要及可能方向， 以與另一裝置建立一無線鏈路，以接收或傳送信號。然而 200941826 ，在波束操控及/或成形天線間之其他非零夾角係藉由取 決於資料處理裝置的特定形狀。 較佳地，依據本發明之資料處理裝置包含一第三波束 操控及/或成形天線。藉此，如上所述之處理機構可以位 在該第一及第二波束操控及/或成形天線旁，而第三波束 操控及/或成形天線係藉由例如上述之波導的信號線連接 至處理機構。該第三波束操控及/或成形天線可以例如安 Φ 排於與第一或第二波束操控及/或成形天線相同平面（或 資料處理裝置的外殼的側壁上），或者，可以安排與該第 一及第二波束操控及/或成形天線成一角度（非零度）。 藉此’取決於資料處理裝置的外殼的形狀，該第一、第二 及第三波束操控及/或成形天線可以例如被安排彼此垂直 ’即在外殼的三個彼此垂直的側壁上。藉此，即使大量的 不同空間方向被覆蓋並可以被依序選擇，以建立與另一裝 置的無線鏈路。 φ 較佳地，第一、第二及/或第三波束操控及/或成形天 線係爲相位陣列天線，分別包含有兩或更多天線元件，被 女排在问一平面上。通常，相位陣列天線係爲一群天線元 件’其中饋入天線的個別信號的相對相位係被改變，使得 該陣列的有效輻射場型係在想要的方向被加強及在不想要 的方向被抑制。在相位陣列天線中，饋入至天線元件的個 別信號係由共同源或負載導出，使得相位陣列天線的各個 天線元件發射相同信號，但具有個別不同相位。相位陣列 天線的天線元件通常被安排在同一平面，例如基板上，使 -8 - 200941826 得依據本發明的第一、第二及/或第三波束操控天線的平 面係彼此安排成一角度（不是零度）。配合上述說明，相 位陣列天線的平面可以彼此垂直。再者，本發明之資料處 理裝置可以包含波束操控機構’適用以操控波束操控及/ 或成形天線的波束。或者，資料處理裝置可以包含波束操 控機構，適用以形成該波束操控及/或成形天線的波束。 或者’本發明之波束操控及/或成形天線可以爲雙極 化天線或天線陣列或相位陣列天線。藉此，本發明之處理 裝置可以更包含一極化控制機構，適用以控制雙極化天線 的極化，以操控其個別波束。 本發明之資料處理裝置係想要涵蓋所有類型的裝置， 這些裝置係能經由無線鏈路接收或傳送信號者，例如資料 槽裝置、資料源裝置或其組合的其他類型。藉此，依據本 發明之適用以處理經由無線鏈路接收的信號資料處理裝置 可以或可不包含其他功能及元件，以使得裝置可以經由波 束操控及/或成形天線或其他有線或無線介面傳送所接收 或其他信號至其他裝置。同樣地，依據本發明之用以處理 予以經由一無線網路傳送的信號的資料處理裝置可以包含 接收予以被傳送的信號或其他經由波束操控及/或成形天 線或其他有線或無線介面來自其他裝置的其他信號的功能 與元件。同時，經由依據本發明之用以處理經由無線鏈路 接收或發射的信號的資料處理裝置的功能可以被組合爲單 一裝置。依據本發明之用以處理經由無線鏈路接收的信號 的資料處理裝置的非限定例爲電視機、監視器、射束器、 -9- 200941826 投影機等等’其中該裝置的處理機構係適用以處理所接收 的信號’使得在信號中的資料係被取得並轉換爲能完成資 料對應顯示的格式。依據本發明之用以處理予以經由無線 鏈路傳送的信號的資料處理裝置的非限定例包含有線或區 域電視或無線接收機、DVD播放器、CD播放器、MP3播 放器、個人電腦、膝上型電腦、伺服器、遊戲平台、攝影 機、數位相機或其他類型之影像及/或聲音資料源裝置。 ^ 再者’依據本發明之處理裝置可以爲只包含天線功能及信 號處理功能（及沒有其他功能）的裝置，以傳送及/或接 收信號，並如前述連接至資料源或槽。 在無線鏈路中所接收及/或傳送的資料可以包含以任 意類型調變、編碼、加密、格式化等之任意類型之資料並 可以包含任何現存或未來類型的音訊及/或視訊資料，或 任意其他資料，例如發信資料、控制資料等等。用於無線 鏈路的無線系統可以爲任意類型之系統，以完成承載任意 φ 類型的資料的無線信號的接收及/或傳送，這些信號係例 如電磁信號、紅外線信號等等。當在電磁信號時，本發明 之裝置可以適用以傳送及/或接收所需現行或未來頻率範 圍內的信號，例如但並不限於毫米波頻率範圍，即頻率範 圍於30ΜΗΖ至3 00MHz之間。對於短及/或中範圍限制系 統，例如室內系統，約60GHz的頻率係較佳，但也可以使 用其他適當頻率。 本發明將在以下之較佳實施例配合上附圖加以詳細說 明。 -10- 200941826 【實施方式】 圖1顯示適用以處理經由無線鏈路接收及/或傳送的 信號的資料處理裝置1的第一例子。資料處理裝置1包含 一外殼，具有至少三個相互垂直側壁2、3、4，其中，側 壁2延伸於X - z平面，側壁3延伸於X - y平面，及側壁4 延伸於y-z平面。呈相位陣列天線的第一波束操控及/或成 形天線5係安排在側壁4上，呈相位陣列天線的第二波束 操控及/或成形天線6係安排在側壁3上，及呈相位陣列 天線的第三波束操控及/或成形天線7係被安排於側壁2 上。 第一波束操控及/或成形天線5、第二波束操控及/或 成形天線6及第三波束操控及/或成形天線7係彼此很接 近於資料處理裝置1的外殻角落上，即在個別側壁2、3 及4的角落中，其係彼此接近。通常（對於其他實施例） ，如果天線彼此接近，以彼此離開最小距離有可能有利， 該最小距離係超出1 /4操作頻率（操作頻率頻寬的中心） 。於此，波束操控及/或成形天線5、6、7可以安排在資 料處理裝置1的外殼外側，或者可以整合入資料處理裝置 1的外殼的側壁2、3、4中，使得天線元件係被自由開放 地曝露在外，以能經由無線鏈路接收及/或傳送信號。或 者，波束操控及/或成形天線5、6、7可以安排於側壁2、 3、4中的個別窗中，經由該窗天線元件係被自由開放地曝 露至外側，以能經由無線通訊鏈路接收及/或傳送信號。 於此，該窗可以被覆蓋以一透明、半透明或非透明材料或 -11 - 200941826 柵，其允許信號以沒有或很少衰減的方式通過無線鏈路。 或者，資料處理裝置1的外殼可以由允許信號以沒有或很 少衰減的方式通過無線鏈路的材料作成。在此時，波束操 控及/或成形天線5、6、7可以就安排在個別側壁2、3、4 之下。 示於圖1的資料處理裝置1的例子的波束操控及/或 成形天線5、6及7包含兩或更多（在所示例子爲四個） ^ 天線元件8，其係個別安排在相同平面上。換句話說，個 別波束操控及/或成形天線5、6、7的所有天線元件8係 被安排在同一平面。圖1視覺化各個在所示例子中，波束 操控及/或成形天線5、6、7的天線元件8係由平坦矩形 面的導電層，例如由金屬作成，具有呈槽孔或缺口形式的 輻射元件9。各個波束操控及/或成形天線5、6、7的各個 天線元件8的各個導電層可以例如安排在共同基板上，使 得各個波束操控及/或成形天線5、6、7的各個天線元件8 φ 係被安排在相同平面上。如上所述，波束操控及/或成形 天線5、6、7的平面係分別彼此垂直。波束操控及/或成 形天線5、6、7係適用以輻射及/或接收電磁信號，例如 毫米波信號。波束操控及/或成形天線5、6、7在想要及 預定頻寬內具有方向性輻射場型並例如被連接至無線射頻 發射器、接收器或收發器的類比前端電路’其可以例如包 含如下所述之參考圖2的處理機構1〇之內。示於圖1的 例子中的天線元件8係被設計以較佳地操作於GHz頻率範 圍內’更好係20至120GHz頻率範圍’更好是50至 -12- 200941826 70GHz範圍，更明確是在59至65GHz範圍內。然而，可 以了解的是，天線元件8只是例子並且波束操控及/或成 形天線5、6、7的操作並不限於前述頻率範圍，其可以適 用以使不同類型的天線元件，以操作於不同頻率。例如， 波束操控及/或成形天線5、6、7可以以雙極化天線或天 線陣列的形式加以實現，其中水平及垂直極化可以被改變 ，以操控輻射場型。波束操控及/或成形天線5、6、7可 以可必具有彼此相同。換句話說，波束操控及/或成形天 線5、6、7可以分別包含不同類型的相位陣列或相同相位 陣列天線。 如於圖1所示之例子中，三個（至少）正交或垂直波 束操控及/或成形天線5、6、7係適用以涵蓋三個（來自 六個中）的可能方向的xyz座標系統，藉以各個波束操控 及/或成形天線5、6、7，例如由於方向輻射場型而覆蓋一 半球型空間，使得在所有資料處理裝裝置1的可能安裝及 定位可能性中，可能在處理裝置1與另一裝置間建立無線 鏈路。在部份應用中，只提供第一波束操控及/或成形天 線5及第二波束操控及/或成形天線6即足以取得足夠的 覆蓋率。例如，如果第一波束操控及/或成形天線5所在 的側壁4係位在資料處理裝置1的前側壁’及如果側壁3 爲向上指的側壁，例如在室內應用中’在多數定位或安裝 情形下，其可能取得具有與另一裝置的無線鏈路，因爲第 一波束操控及/或成形天線5可以用於直接鏈路（直線） ’及經由室內的地板或室內的側壁的反射鏈路（非線性） -13- 200941826 ，而第二波束操控及/或成形天線6可以用於經由室內天 花板的反射鏈路。然而也可能提供更多波束操控及/或成 形天線，例如，在側壁4相對的側壁上之額外波束操控及 /或成形天線及在相對於側壁2的側壁上的其他波束操控 及/或成形天線，或者相對於側壁3的側壁上的額外波束 操控及/或成形天線。 圖2顯示顯示於圖3的另一資料處理裝置1’的示意方 ^ 塊圖。資料處理裝置1’係很類似於示於及解釋於圖1中的 〇 資料處理裝置1，使得所有上述有關於功能、特性等之有 關於資料處理裝置1的說明也可以用於資料處理裝置1’。 差異爲資料處理裝置1’的第三波束操控及/或成形天線7’ 係安排在資料處理裝置1’的外殻的相同側壁上，因此，與 波束操控及/或成形天線5的平面相同。然而，如圖3所 示，第三波束操控及/或成形天線7’係被安排在側壁的相 對角落中，離開第一波束操控及/或成形天線5 —距離， φ 該距離係對應於資料處理裝置1’的寬度。藉此，當在其上 安排有第一波束操控及/或成形天線5’及第三波束操控及/ 或成形天線7 ’的側壁4 ’係被安排在資料處理裝置1 ’的前 側時，此配置的波束操控及/或成形天線允許最佳覆蓋空 間並更可能與另一裝置建立一可火線鏈路。其他波束操控 及/或成形天線也可以安排在相反於側壁4’的側壁上或資 料處理裝置1’的另一側壁上。同時，其他波束操控及/或 成形天線也可以安排在相反於側壁2的側壁上，以接近天 線5、6’使得天線配置係類似於圖1之具有額外的天線 -14- 200941826 7’之天線配置。所有係針對示於圖1的第三波束操控及/或 成形天線7加以完成的其他說明也適用於示於圖3中的第 三波束操控及/或成形天線7’。 依據本發明的資料處理裝置更包含處理機構或處理單 元，適用以處理予以爲波束操控及/或成形天線所傳送或 接收的信號。在圖2及3中所示的例子中，處理機構10 係被例示，但可以了解的是，處理機構10也設於在圖1 中所示及解釋的資料處理裝置中。當資料處理裝置1’係適 用以處理經由無線鏈路所接收之信號時，取決於用於無線 鏈路的傳輸或通訊系統處理機構10，處理機構10適用以 處理經由第一波束操控及/或成形天線5、第二波束操控及 /或成形天線6及/或波束操控及/或成形天線7所接收的信 號。當電磁信號係用於無線鏈路時，例如GHz頻率範圍（ 或毫米範圍）高頻信號時，處理機構10可以是或包含高 頻或射頻單元，其適用以降轉換所接收高頻信號爲中頻或 基頻帶信號。最後，處理機構10可以額外包含其他功能 ，例如解調單元、基頻帶處理單元及其他所必要或想要的 功能。當資料處理裝置1’適用以處理予以經由無線鏈路傳 送的信號時，處理機構1 〇包含必要功能，以處理予以爲 第一波束操控及/或成形天線5、第二波束操控及/或成形 天線6及/或第三波束操控及/或成形天線7’傳送的信號。 當無線鏈路係根據在高頻範圍中的電磁信號傳輸時，處理 機構10可以是或包含高頻或射頻單元，其適用以將基頻 帶或中頻帶信號升轉換爲高頻。或者，高頻或射頻電路可 -15- 200941826 以爲天線5、6、7、7’的部份及處理機構10可以包含其他 必要功能。 額外地或另外地’處理機構10可以更包含功能’例 如調變功能，基頻帶處理功能等。如於圖2及3中所示’ 較佳地，如果資料處理裝置丨’只包含單一處理機構10 ’ 處理機構10並被連接至第一波束操控及/或成形天線5、 第二波束操控及/或成形天線及第三波束操控及/或成形天 Ο 線7’。藉此，更好的是’如果處理機構10及波束操控及/ 或成形天線係被定位彼此儘可能地靠近’即定位使得儘可 能降低損失。如於圖2及3所示，第一波束操控及/或成 形天線5及第二波束操控及/或成形天線6係定位在處理 機構1〇旁或鄰接處理機構1〇，使得在處理機構1〇及第一 與第二波束操控及/或成形天線5、6間之信號線所造成的 所有類型的損失可以被避免至少降低。然而，對於離開第 一及第二波束操控及/或成形天線5、6 —距離及離開處理 φ 機構10 —距離的波束操控及/或成形天線7’，使用適當元 件以供給爲波束操控及/或成形天線7 ’所接收的信號給處 理機構10是合理的，反之亦然。在圖2及3中，顯示有 此供給元件1 6。此供給元件1 6係例如爲波導，或積集有 波導的基板，藉此積集有波導的基板可以例如包含一軟式 基板材料，以給予更多彈性積集可能性，及降低的傳遞損 失。然而，也可以提供或實施其他類型之供給元件1 6，例 如同軸纜線等等。 本發明之資料處理裝置1，1’更包含波束操控機構， -16- 200941826 適用以操控波束操控及/或成形天線5、6、7、7’的方向波 束。藉以，取決於波束操控及/或成形天線的實施法，各 個波束操控及/或成形天線5、6、7、7’可以爲其特別定位 波束操控機構加以控制，或者在個別資料處理裝置1、1 ’ 中的所有波束操控及/或成形天線可以爲一共同波束操控 機構所控制。圖4爲類似於圖1所示之具有四個天線元件 8的相位陣列天線的功能方塊圖，及具有其他波束操控元 件1 5及其他必要元件，用於相位陣列天線的實際實施。 各個天線元件8具有個別定位的相移元件1 5，例如相移排 ，藉由相移排個別天線元件8的相位可以改變，以改變相 位陣列天線的整個輻射場型。藉此，改變各個天線元件8 的相位輸入然後操控各個天線元件8的個別輻射場型，相 位陣列天線的整個輻射場型可以被操控於在輻射場型的主 瓣方向附近的特定角度範圍內，這係爲由個別天線面（如 圖1的箭頭所示）之垂直於平坦天線元件8的平面的方向 (法線）。圖4顯示特定實施電路的建議，以實現波束操 控可能性。各個相移器1 5係經由RF開關1 1連接至個別 天線元件。再者，各個相移器15係藉由另一 RF開關12 連接至個別功率分配器13。兩功率分配器13係連接至主 功率分配器14。功率分配器13及14係用以將分除（當天 線元件8係被用以傳送信號時）或總和（當使用天線元件 8以接收信號時）相等信號強度至四個天線元件8 (於傳 送時）或至一類比射頻前端（於接收時）。另外，例如微 片線的饋入結構（未示出）可以使用作爲各個天線元件8 -17- 200941826 的饋入線。移相器9係用以移位在各個天線元件8的信號 相位，以取得想要的波束操控場型方向。因此，相移器15 形成用於包含天線元件8的相位陣列天線的波束操控機構 。在其他實施法中，相移器可以使用數位發信處理技術被 實施爲操作於數位域中的數位元件。然而，也可以使用其 他波束操控機構，這係取決於使用作爲波束操控及/或成 形天線5、6、7、7’的天線的種類而定。例如，(數位） 極化控制機構或單元可以被使用作爲波束操控機構，以在 如果此等天線被使用作爲波束操控及/或成形天線5、6、7 、7’時，改變雙極化天線或天線陣列的水平及垂直極化。 通常，波束操控機構可以例如根據處理機構所接收的 外部控制資訊或內部控制資訊爲處理機構1 〇所控制。例 如，處理機構1〇可以在該基礎上量測鏈路狀態或接收對 應資訊及控制波束操控機構。 再者，處理機構10可以例如只選擇本發明之該至少 兩波束操控及/或成形天線的一個，用於接收及/或傳送信 號，藉以該單一選擇天線波束係被操控至想要方向中。或 者，所有可用波束操控及/或成形天線可以用以接收或傳 送相同資料，而其他波束係被組合以建立單一無線鏈路或 其他波束係個別適用以建立幾個無線鏈路。再者，不同資 料可以經由各別操控的幾個波束操控及/或成形天線加以 接收或傳送。或者，所有或部份可用波束操控及/或成形 天線可以用以接收或傳送相同資料。 圖5顯示用作爲本發明波束操控及/或成形天線5、6 -18- 200941826 、7、7 ’的相位陣列天線1 7的非限定例的透視圖。圖5的 天線陣列17顯示在一共同基板18上。換句話說，例如爲 單層基板之共同基板18具有四平坦導電層印刷於其頂側 ’各個平坦導電層包含有缺口形式之輻射元件9。將說明 天線17的饋入結構19。天線17可以包含一反射面20, 例如位在離開基板18預定距離的金屬層。然而，反射面 20也可以取決於應用而被省去。除了四個天線元件8以外 ，也可以在天線17中設有更多或更少數的天線元件8。藉 此，天線17可以具有例如5mm或更多的相等長度rl3及 寬rl4之正方結構。然而，天線17也可以具有不同長度 與寬度。 圖6顯示用以放射及/或接收mm-波信號的天線1 7的 天線元件8的透視圖。天線1 7在預定操作頻寬內，具有 高增益指向輻射場型，並例如可連接至無線RF收發器的 類比（或數位）前端電路。天線17係被較佳地操作於 GHz頻率範圍內，更明確地說係於20至120GHz頻率範圍 內，更明確爲50至70GHz，更明確爲59至65GHz頻率範 圍內。然而，天線操作並不限於這些頻率，也可以藉由天 線作法及比例的對應縮放，而操作於不同頻率範圍內。 如所述，天線1 7包含可以由任意適當材料，例如介 電材料等形成之基板18，並可以被形成爲單一層。在各個 天線元件8中，平坦導電層21係藉由在天線元件8的上 側以印刷技術形成銅層，而形成在基板1 8上。在平坦導 電層2 1中，形成具有槽孔形狀之輻射元件9。槽孔例如係 200941826 以鈾刻技術形成。 在相反於導電層21的基板18之側上，設有饋入結構 1 9 ’電磁信號係經由該結構供給至輻射元件9，以予以被 傳送或經由該結構爲輻射元件9所接收的電磁信號係被供 給至連接至饋入結構的處理電路，例如處理機構10。再者 ，離開基板18上設有饋入結構19 一預定距離的一側上， 形成作導電用的反射面20，例如金屬的平面。反射面操作 I 爲電磁波幕，以反射爲輻射元件9所傳送及/或接收的電 〇 磁波，以取消或抑制在基板18的背側上的輻射並增加在 天線主方向中之天線增益，該主方向係爲垂直於指出基板 18的導電層21平面的方向。然而，其中有可能有應用， 其中，本發明之天線也可以被實施，而沒有反射面20。 饋入結構19可以爲任意類型之適當饋入結構，但較 佳係實施爲微帶饋入線，其係藉由印刷技術施加至基板1 8 的背側。藉以，微帶饋入線較佳具有50歐姆阻抗。 φ 天線元件8的操作原理如下。激勵電磁波係經由饋入 結構1 9被導至輻射元件9。在輻射元件9中，即槽孔中， 激勵電磁波的磁場元件激勵在槽孔內的電場。藉以，爲了 完成在操作頻率的大頻率寬帶，例如’操作頻率的百分之 十的頻寬，該輻射元件9包含中間部9a及爲該中間部9b 所連接並延伸離開該中間部9a的兩外部9b，使得槽孔天 線可以形成。輻射元件9的特定形狀係被詳細顯示在圖6 的平坦導電層21及饋入結構19的透視圖及圖7之天線元 件8的俯視圖中。 -20- 200941826 在天線元件8的所示實施例中，輻射元件9的槽孔通 常具有U型，其中U型的兩臂係由前述外部9b所形成， 以及，連接兩外部9b的基部係藉由中間部9a所形成。兩 外部9b大致彼此平行延伸並垂直於中間部9a。槽孔的所 示U型造成約操作頻率的百分之十的頻寬，例如在6〇gHz 操作頻率的6GHz的頻寬。在所示實施例中，在中間部9a 及兩外部或臂9b間之轉移爲圓形。然而，在不同實施例 中，在中間部9a及兩外部9b間之轉移可以爲具有彎角的 矩形。 如於圖7所示，平坦導電層21的形狀大致爲矩形， 具有四等長側rll及rl2表示正方形。然而，不同形狀態 也可以採用，其中rll小於或大於rl2。 圖7爲天線元件8的俯視圖，也顯示在基板的背側上 的饋入結構19，以顯示有關於輻射元件9的饋入結構19 的配置。明確地說，在所示實施爲印刷微帶線的饋入結構 1 9將信號饋入或導引離開輻射元件9的中間部9a。藉此 ，饋入結構係位在天線元件8相反於平坦導電層21及槽 孔9的背側上使得饋入結構及輻射元件係解耦合，以抑制 在輻射特性的側瓣。饋入結構19將信號由與輻射元件9 的兩外部9b延伸相反的方向饋入輻射元件9的中間部9a 。在圖7所示之二維投影圖中，可以看出饋入結構19與 輻射元件9的中間部9a重疊，以確保整個基板1 8的良好 耦合。 平坦導電層21具有兩對稱軸A及B，其將平坦導電 -21 - 200941826 層21在長度及寬度方向分成兩半。藉以，饋入結構19對 稱地沿著對稱軸A延伸及輻射元件9的槽孔係鏡像對稱於 軸A。換句話說，輻射元件9的兩外部9b大致平行於軸 A延伸並與之鏡像對稱。輻射元件9的中間部9a的基線 係安排在對稱軸B上。換句話說，在中間部9a的基線間 之距離爲在此方向中之平坦導電層21長度的一半。 通常，較佳地，如果兩外部9b爲錐形，即，兩外部 9b的寬度隨著離開中間部9a而增加。藉此，輻射元件的 複數阻抗的虛部可以降低，使得天線1的整個阻抗降低並 可以匹配至饋入結構的阻抗，例如50歐姆。 再者，當兩外部9b爲錐形時，兩外部的端部的寬度 wl係大於中間部9a的寬度w2。較佳地，兩外部9b的端 部的寛度wl係大於中間部9a的寬度w2的兩倍。再者， 中間部9a的長度13係大於兩外部9b的端部的寬度wl。 換句話說，在兩外部9b的距離係大於個別寬度wl。再者 ，輻射元件9的整個所有寬度w3係大於其長度12，藉此 各個外部9b具有長度12，其係大於其寬度wl。所示平坦 導電層平坦導電層2 1及輻射元件9的形狀與尺寸係特別 適用於輻射及接收在50至70GHz頻率範圍的信號。 【圖式簡單說明】 圖1爲具有第一、第二及第三波束操控及/或成形天 線的本發明之資料處理裝置示意圖； 圖2爲依據本發明之資料處理裝置的方塊圖； -22- 200941826 圖3爲具有第一、第二及第三波束操控及/或成形天 線的資料處理裝置的另一實施例示意圖； 圖4爲具有波束操控機構的相位陣列天線的功能方塊 圖； 圖5爲相位陣列天線例的透視圖； 圖6爲圖5之相位陣列天線的天線元件的透視圖；及 圖7爲圖6的天線元件的俯視圖。 【主要元件符號說明】 1，1’ ：資料處理裝置 2 :側壁 3，3 ’ ：側壁 4，4 ’ ：側壁 5:第一波束操控及/或成形天線 6:第二波束操控及/或成形天線 7，7’：第三波束操控及/或成形天線 8 :天線元件 9 :輻射元件 10 :處理機構 1 1 : RF開關 12 : RF開關 13 :功率分配器 1 4 :主功率分配器 1 5 :相移器 23- 200941826 1 6 :供給元件 1 7 :天線陣列 18 :基板 1 9 :饋入結構

20 :反射面 2 1 :平坦導電層 9a :中間部 9b :外部

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Claims (1)

1. 200941826 十、申請專利範圍 1· 一種用以處理經由無線鏈路接收信號的資料處理裝 置（1 ; 1 ’），包含： 第一波束操控及/或成形天線（5)安排在該資料處理 裝置（1;1，）上，適用以經由該無線鏈路接收資料， 第二波束操控及/或成形天線（6 )安排在該資料處理 裝置（1;1，）上，與該第一波束操控及/或成形天線（5) φ 呈一角度，該第二波束操控及/或成形天線（6 )適用以經 由該無線鏈路接收資料，及 處理機構（10)，適用以處理爲該第一（5)及該第 .二（6 )波束操控及/或成形天線所接收的信號。 2. —種用以處理予以經由無線鏈路傳送的信號之資料 處理裝置（1;1，），包含： 第一波束操控及/或成形天線（5 )，安排在該資料處 理裝置（1 ; 1 ’）上，適用以經由該無線鏈路傳送資料， φ 第二波束操控及/或成形天線（6)，安排在該資料處 理裝置上，與該第一波束操控及/或成形天線（5 )呈一角度，該第二波束操控及/或成形天線（6)適用以 經由該無線鏈路傳送資料，及 處理機構（10)，適用以處理予以爲該第一（5)及 該第二（6 )波束操控及/或成形天線所傳送的信號。 3. 如申請專利範圍第1或2項所述之資料處理裝置（ 1;1’），其中該第一（5)及第二（6)波束操控及/或成形 天線係被安排呈彼此垂直。 -25- 200941826 4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之資料處理裝 置（1;1，），其中該處理機構（10)係位在該第一（5)及 該第二（6)波束操控及/或成形天線旁。 5. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之資料處理裝 置，其中該處理機構（10)係位在該第一波束操 控及/或成形天線（5)旁及該第二波束操控及/或成形天線 (6) 係經由一波導連接至該處理機構。 6. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之資料處理裝 置（1;1，），包含第三波束操控及/或成形天線（7) ’其 中該處理機構（10)係位在該第一（5)及該第二（6)波 束操控及/或成形天線旁及該第三波束操控及/或成形天線 (7) 係經由一波導（16)連接至該處理機構。 7. 如申請專利範圍第5或6項所述之資料處理裝置（ 1;1’），其中該波導係爲基板積集波導。 8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之資料處 理裝置，其中該等波束操控及/或成形天線（5、6 、7)係爲相位陣列天線，分別包含兩或更多天線元件（8 )安排在相同平面上，其中至少該第一波束操控及/或成 形天線（5 )及該第二波束操控及/或成形天線（6 )的平 面係彼此排列呈一角度。 9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之資料處 理裝置（1;1，），包含波束操控機構（15)，用以操控該 波束操控及/或成形天線的波束。 1 0 ·如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之資料 -26- 200941826 處理裝置（1;1’），包含波束操控機構（15)，用以成形 該波束操控及/或成形天線的波束。 1 1 ·如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之資料 處理裝置（1;1，） ’其中該等波束操控及/或成形天線（5 、6、7)係爲雙極化天線。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項所述之資料處理裝置（ 1 ; 1 ’），包含極化控制機構，用以控制該雙極化天線的極

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