TW202005179A - 天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置 - Google Patents

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Abstract

一種天線結構，包括主機板和陣列天線，所述天線結構還包括透鏡陣列，所述陣列天線設置於所述主機板的一表面，所述陣列天線包括多個天線單元，所述透鏡陣列包括多個透鏡單元，所述多個透鏡單元與所述多個天線單元一一對應設置。本發明還提供一種具有該天線結構的無線通訊裝置，包括本體和所述天線結構，所述本體用於容置所述天線結構。

Description

天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置
本發明涉及一種天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置。
在毫米波產品中，由於毫米波微帶天線工作波長短，介質損耗大，要得到高增益天線及控制波束的方向，簡單地運用微波微帶天線技術結構是難以實現的。
有鑑於此，有必要提供一種天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置，可以增加天線的增益與控制波束方向。
本發明一實施方式提供一種天線結構，所述天線結構包括主機板和陣列天線，所述天線結構還包括透鏡陣列，所述陣列天線設置於所述主機板的一表面，所述陣列天線包括多個天線單元，所述透鏡陣列包括多個透鏡單元，所述多個透鏡單元與所述多個天線單元一一對應設置。
本發明一實施方式提供一種無線通訊裝置，所述無線通訊裝置包括本體和所述天線結構，所述本體用於容置所述天線結構。
所述天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置包括主機板、陣列天線及透鏡陣列，所述陣列天線設置於所述主機板的一表面，所述陣列天線包括多個天線單元，所述透鏡陣列包括多個透鏡單元，所述多個透鏡單元與所述多個天線單元一一對應設置，用於增加所述陣列天線的增益和集中所述陣列天線的波束。
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
需要說明的是，當一個元件被稱為“電連接”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“電連接”另一個元件，它可以是接觸連接，例如，可以是導線連接的方式，也可以是非接觸式連接，例如，可以是非接觸式耦合的方式。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發明。本文所使用的術語“和/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
下面結合附圖，對本發明的一些實施方式作詳細說明。在不衝突的情況下，下述的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
請參閱圖1和圖2，本發明較佳實施例提供一種天線結構100，其可用於無線通訊裝置200中，用以發射、接收無線電波以傳遞、交換無線信號。所述無線通訊裝置200可以是行動電話、CPE (Customer Premise Equipment，客戶終端設備)等通信裝置。所述無線通訊裝置200包括本體201。顯然，所述無線通訊裝置200還可以包括但不限於實現其預設功能的其他機械結構、電子元件、模組、軟體。
所述本體201包括第一側壁11、上表面12及與所述上表面12相對的下表面13。所述第一側壁11連接所述上表面12與所述下表面13。所述第一側壁11、所述上表面12和所述下表面13共同構成一容置空間，用於容置所述天線結構100。
所述天線結構100包括主機板10、陣列天線30及透鏡陣列40。
所述主機板10可以是印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)。所述主機板10可採用環氧樹脂玻璃纖維（FR4）等介電材質製成。所述主機板10設置於所述本體201內且靠近所述上表面12或所述下表面13。
所述主機板10包括第二側壁21、第一表面22及與所述第一表面22相對的第二表面23。所述第二側壁21連接所述第一表面22與所述第二表面23。較佳的，所述第二側壁21大致垂直的連接於所述第一表面22與所述第二表面23之間。
所述陣列天線30可以設置於所述主機板10的第一表面22或第二表面23，例如，在本較佳實施方式中，所述第一陣列天線30設置於所述主機板10的第一表面22。其他實施方式中，所述陣列天線30還可以設置於所述主機板10的第二側壁21上。所述陣列天線30由金屬材料製成，例如，所述陣列天線30可為銅箔片。
所述陣列天線30可以包括N*M個天線單元31，其中，N和M均為大於或等於1的正整數。所述N行的天線單元31沿第一方向，如X軸方向，排列分佈，所述M列的天線單元31沿第二方向，如Y軸方向，排列分佈，即每一所述天線單元31設置於X-Y平面。所述陣列天線30為半波長圓形陣列天線，即，所述N*M個所述天線單元31的形狀大小相同，每一所述天線單元31為圓形，其直徑為半波長。每兩個相鄰的所述天線單元31的邊緣間距均為半波長，即每兩個相鄰的所述天線單元31的中心點的間距為波長。所述波長為所述天線結構100所發射或接收的無線電波的波長，在本實施例中，所述波長為一較穩定值。
在本實施方式中，如圖3所示，所述N為4，M為4，所述陣列天線30包括4*4個天線單元31。
請一併參閱圖4，每一所述天線單元31包括第一饋入部311和第二饋入部312。所述第一饋入部311和第二饋入部312為金屬柱。所述第一饋入部311的一端連接所述天線單元31，所述第一饋入部311的另一端電連接至所述主機板10的第一饋入源（圖未示），所述第二饋入部312的一端連接所述天線單元31，所述第二饋入部312的另一端電連接至所述主機板10的第二饋入源（圖未示）。在本實施方式中，所述第一饋入部311和第二饋入部312設置於所述第一表面22，所述第一饋入源和所述第二饋入源設置於所述第二表面23，可以理解，在其他實施方式方式中，所述第一饋入部311和第二饋入部312可以設置於所述第一表面22和/或所述第二表面23。所述第一饋入部311和第二饋入部312用於為每一所述天線單元31饋入電流信號。
當電流自每一所述第一饋入部311饋入時，所述電流流經每一所述天線單元31，並激發每一所述天線單元31產生第一極化方向；當所述電流自每一所述第二饋入部312饋入時，所述電流流經每一所述天線單元31，並激發每一所述天線單元31產生第二極化方向。在本實施例中，所述第一極化方向為水準方向極化，所述第二極化方向為垂直方向極化。所述水準方向極化可以是X-Y平面方向極化，所述垂直方向極化可以是Z軸方向極化。可以理解，在其他實施方式中，所述第一極化方向和所述第二極化方向可以是其他方向極化。
在本較佳實施方式中，所述透鏡陣列40可以包括N*M個透鏡單元41，其中，N和M均為大於或等於1的正整數。所述N行的透鏡單元41沿所述第一方向，如X軸方向，排列分佈，所述M列的透鏡單元41沿所述第二方向，如Y軸方向，排列分佈，且所述透鏡陣列40與所述陣列天線30間隔且平行設置。所述透鏡陣列40為波長圓形透鏡陣列。即，每一所述透鏡單元41的形狀大小相同，每一所述透鏡單元41為圓形，其直徑均為波長。每兩個相鄰的透鏡單元41之間的邊緣間距均為0，即每兩個相鄰的透鏡單元41的中心點的間距為波長。
在本較佳實施方式中，整個透鏡陣列40是由相同的高介電係數材料製成，例如陶瓷或玻璃。所述透鏡陣列40是一體成型的。
每一所述透鏡單元41分別一一對應設置於每一所述天線單元31的上方，即每一所述透鏡單元41的中心點分別一一對應設置於每一所述天線單元31的中心點的上方。即，每一所述透鏡單元41與對應的天線單元31同心且覆蓋對應的天線單元31。每一所述透鏡單元41用於增加相對應的所述天線單元31的增益和集中相對應的所述天線單元31的波束使得所述天線結構100的輻射集中到信號發射方向。
在一實施方式中，如圖2所示，所述N為4，M為4，所述透鏡陣列40包括4*4個透鏡單元41。
在一實施方式中，如圖4所示，每一所述透鏡單元41為凸透鏡，每一所述透鏡單元41具有第一面411和第二面412。具體的，每一所述透鏡單元41靠近所述陣列天線30的第一面411為平面，每一所述透鏡單元41遠離所述陣列天線30的第二面412為凸面。
在另一實施方式中，如圖5所示，每一所述透鏡單元41為凹透鏡，每一所述透鏡單元41具有第三面413和第四面414。具體的，每一所述透鏡單元41靠近所述陣列天線30的第三面413為凹面，每一所述透鏡單元41遠離所述陣列天線30的第四面414為平面。
圖6為所述天線結構100的實際增益圖。其中，曲線S501為所述天線結構100的實際增益圖。
圖7為所述天線結構100的輻射場型圖。其中，曲線S601為所述陣列天線30上方設置了所述透鏡陣列40且中心頻率為28GHz時的輻射場型圖。曲線S602為所述陣列天線30上方未設置所述透鏡陣列40且所述天線結構100的中心頻率為28GHz時的輻射場型圖。可以看出，增加了透鏡陣列40後的天線結構100的總增益明顯提高了。
所述天線結構100通過在所述陣列天線的上方設置所述透鏡陣列，可以增加所述陣列天線的增益和集中所述陣列天線的波束。
綜上所述，本創作符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本創作之較佳實施例，本創作之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟習本案技藝之人士爰依本創作之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧天線結構 200‧‧‧無線通訊裝置 201‧‧‧本體 11‧‧‧第一側壁 12‧‧‧上表面 13‧‧‧下表面 10‧‧‧主機板 21‧‧‧第二側壁 22‧‧‧第一表面 23‧‧‧第二表面 30‧‧‧陣列天線 31‧‧‧天線單元 40‧‧‧透鏡陣列 41‧‧‧透鏡單元 411‧‧‧第一面 412‧‧‧第二面 413‧‧‧第三面 414‧‧‧第四面 311‧‧‧第一饋入部 312‧‧‧第二饋入部
圖1為本發明較佳實施例的天線結構應用至無線通訊裝置的示意圖。 圖2為本發明較佳實施例的天線結構在一角度下的示意圖。 圖3為本發明較佳實施例的天線結構的部分結構示意圖。 圖4為本發明較佳實施例的天線結構在另一角度下的示意圖。 圖5為圖4的天線結構的另一較佳實施例的示意圖。 圖6為本發明較佳實施例的天線結構的實際增益的示意圖。 圖7為本發明較佳實施例的天線結構的輻射場型的示意圖。
無
100‧‧‧天線結構
10‧‧‧主機板
21‧‧‧第二側壁
22‧‧‧第一表面
23‧‧‧第二表面
30‧‧‧陣列天線
31‧‧‧天線單元
40‧‧‧透鏡陣列
41‧‧‧透鏡單元

Claims (10)

  1. 一種天線結構，所述天線結構包括主機板和陣列天線，其改良在於：所述天線結構還包括透鏡陣列，所述陣列天線設置於所述主機板的一表面，所述陣列天線包括多個天線單元，所述透鏡陣列包括多個透鏡單元，所述多個透鏡單元與所述多個天線單元一一對應設置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中，所述多個天線單元的形狀大小相同且均為圓形結構，所述多個透鏡單元的形狀大小相同且均為圓形結構，所述多個透鏡單元與所述多個天線單元一一對應設置是指每一透鏡單元與對應的天線單元同心且覆蓋對應的天線單元。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中，所述透鏡陣列由高介電係數材料製成，用於增加所述陣列天線的增益和集中所述陣列天線的波束。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的天線結構，其中，所述透鏡陣列由陶瓷或玻璃製成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中，每一所述透鏡單元為凸透鏡，每一所述透鏡單元靠近所述陣列天線的第一面為平面，每一所述透鏡單元遠離所述陣列天線的第二面為凸面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中，每一所述透鏡單元為凹透鏡，每一所述透鏡單元靠近所述陣列天線的第三面為凹面，每一所述透鏡單元遠離所述陣列天線的第四面為平面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中，每一所述天線單元包括第一饋入部和第二饋入部，用於饋入電流以激發每一所述天線單元產生垂直方向極化和水準方向極化。
  8. 如申請專利範圍第2項所述的天線結構，其中，每一所述天線單元的直徑為半波長，每一所述透鏡單元的直徑為波長，所述波長為所述天線結構所發射或接收的無線電波的波長。
  9. 如申請專利範圍第2項所述的天線結構，其中，每兩個相鄰的所述天線單元之間的邊緣間距為半波長，所述半波長為所述天線結構所發射或接收的無線電波的波長的一半。
  10. 一種無線通訊裝置，包括本體及如申請專利範圍第1-9項中任一項所述的天線結構，所述本體用於容置所述天線結構。
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