TW202010180A - 整合式天線結構 - Google Patents

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Abstract

一種整合式天線結構，包含基板以及雙極化天線單元。雙極化天線單元設置於基板中且靠近基板的側邊。雙極化天線單元包含水平極化天線和垂直極化天線，其中水平極化天線用以產生水平極化波束，而垂直極化天線用以產生垂直極化波束。

Description

整合式天線結構
本發明是指一種天線結構，且特別是指一種整合式天線結構。
隨著通訊技術的蓬勃發展，商用行動通訊系統已可達成在高速數據傳輸，且利於網路服務業者提供各式各樣的服務，例如多媒體影音串流、即時路況報導和行車導航以及即時網路通訊等需要龐大資料傳輸量的網路服務。對於硬體方面而言，天線的設計影響無線訊號的傳輸和接收效能。因此，如何設計出高效能的天線，為相關產業所致力的其中一個目標。
本發明的目的是在於提供一種整合式天線結構，其在基板的邊緣處配置有雙極化天線單元，以在基板的側邊產生雙極化輻射場型，增加天線傳輸及接收效果。
本發明之一方面是有關於一種整合式天線結構，其包含基板和雙極化(dual-polarized)天線單元。 雙極化天線單元設置於基板中且靠近基板的側邊，且其包含水平極化天線和垂直極化天線，其中水平極化天線的極化方向與基板的厚度方向垂直，而垂直極化天線的極化方向與基板的厚度方向平行。
本發明之另一方面是有關於一種整合式天線結構，其包含基板和多個天線單元。此些天線單元設置於基板中且靠近基板的至少一側邊。此些天線單元彼此相隔，且每一此些天線單元包含水平極化天線和垂直極化天線，其中水平極化天線的極化方向與基板的厚度方向垂直，而垂直極化天線的極化方向與基板的厚度方向平行。
本發明之另一方面是有關於一種整合式天線結構，其包含基板、第一天線單元和多個第二天線單元。第一天線單元設置於基板的中央區中。此些第二天線單元設置於基板中且靠近基板的至少一側邊。此些天線單元彼此相隔，且在橫向上圍繞第一天線單元。
100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000‧‧‧整合式天線結構
110、210、310、410、510、610、710、810、910、1010‧‧‧基板
110A、210A、310A、410A、510A、610A、710A、810A、910A‧‧‧中央區
110B、210B、310B、410B、510B、610B、710B、810B、910B‧‧‧邊緣區
112a~112k‧‧‧介電層
114a~114l‧‧‧金屬層
210E、310E、410E、510E、610E、710E、810E、910E‧‧‧側邊
212、218、312、412、512、612、712、812、912‧‧‧ 導線
214、224A、224B、224A’、224B’、224A”、224B”、232A、314、414、514、614、624A、624B、714、814、914‧‧‧導孔結構
216、316、416、516、616、716、816、916‧‧‧接合墊
220、320、420、520、620、720、820、920、1020‧‧‧雙極化天線單元
222、322、422、522、622、722、822、922‧‧‧水平極化天線
222A、222B、422A、422B、424A、424B、622A、622B、822A、822B、824A、824B‧‧‧偶極臂
224、324、424、524、624、724、824、924‧‧‧垂直極化天線
226A、226B、228A、228B、326、328、426A、426B、428A、428B、526、528、626A、626B、628A、628B、726、728、826A、826B、828A、828B、926、928‧‧‧饋入線
230、330、430、530、1060‧‧‧反射結構
232、332、432、532、632、732、832、932‧‧‧反射牆
234、234’、234”、234'''、334、434、534‧‧‧反射子結構區
234A、334A、434A、534A‧‧‧反射子結構
240、340、440、540、640、740、840、940、1040‧‧‧晶片
242、342、442、542、642、742、842、942‧‧‧金屬凸塊
318、518、718、918‧‧‧接地面
610R1、610R2、652、654、656、710R1、710R2、810R、910R‧‧‧介質透鏡區
650、650’、650A、650B、660、750、760、850、860、950、960‧‧‧介質透鏡
1030‧‧‧寬頻天線單元
1050‧‧‧導電元件
RB1‧‧‧正向波束
RB2‧‧‧雙極化波束
T210、T310、T410、T510、T610、T710、T810、T910‧‧‧厚度
為了更完整了解實施例及其優點，現參照結合所附圖式所做之下列描述，其中：〔圖1A〕和〔圖1B〕分別為本發明實施例之整合式天線結構的立體圖和上視圖；〔圖2〕為〔圖1A〕之整合式天線結構的剖視圖；〔圖3〕為本發明實施例之整合式天線結構的配置示意圖； 〔圖4〕為〔圖3〕之整合式天線結構的局部結構示意圖；〔圖5A〕和〔圖5B〕分別為〔圖4〕之部分導孔結構及饋入線的上方透視圖和側面透視圖；〔圖6A〕和〔圖6B〕分別為垂直極化天線之變化實施例的上方透視圖和側面透視圖；〔圖7A〕和〔圖7B〕分別為垂直極化天線之又一變化實施例的上方透視圖和側面透視圖；〔圖8〕為〔圖3〕之反射牆的局部剖面圖；〔圖9A〕至〔圖9C〕分別為〔圖3〕之反射子結構區的變化實施例的平面圖案；〔圖10A〕至〔圖10C〕分別為〔圖9A〕至〔圖9C〕之反射子結構區的剖面透視圖；〔圖11〕為本發明實施例之整合式天線結構的配置示意圖；〔圖12〕為〔圖11〕之整合式天線結構的局部結構示意圖；〔圖13〕為本發明實施例之整合式天線結構的配置示意圖；〔圖14〕為〔圖13〕之整合式天線結構的局部結構示意圖；〔圖15〕為本發明實施例之整合式天線結構的配置示意圖；〔圖16〕為〔圖15〕之整合式天線結構的局部結構示意圖；〔圖17〕為本發明實施例之整合式天線結構的配置示意圖；〔圖18〕為〔圖17〕之整合式天線結構的局部結構示意圖；〔圖19A〕至〔圖19C〕分別為〔圖17〕之介質透鏡區的各種變化實施方式的剖面圖；〔圖20〕為〔圖17〕之介質透鏡區的上視圖；〔圖21〕為本發明實施例之整合式天線結構的配置示意圖； 〔圖22〕為〔圖21〕之整合式天線結構的局部結構示意圖；〔圖23〕為本發明實施例之整合式天線結構的配置示意圖；〔圖24〕為〔圖23〕之整合式天線結構的局部結構示意圖；〔圖25〕為本發明實施例之整合式天線結構的配置示意圖；〔圖26〕為〔圖25〕之整合式天線結構的局部結構示意圖；〔圖27〕為本發明實施例之整合式天線結構的配置示意圖；以及〔圖28A〕和〔圖28B〕分別為〔圖27〕之整合式天線結構產生之波束的上視圖和側視圖。
以下將以圖式及詳細敘述清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之較佳實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。
另外，在本文中可能會使用空間相對用語，例如「上方(over)」、「上(on)」、「下方(under)」、「下(below)」等等，以方便說明如圖式所繪示之一元件或一特徵與另一元件或特徵之關係。除了在圖式中所繪示之方向外，這些空間相對用詞意欲含括元件在使用或操作中的不同方位。結構可能以不同方式定位(旋轉90度或在其他方位上)，因此可利用同樣的方式來解釋在此所使用之空間相對描述符號。
請參照圖1A和圖1B，圖1A和圖1B分別為本發明實施例之整合式天線結構100的立體圖和上視圖。整合式天線結構100至少包含基板110和設置在基板110上或基板110中的元件，例如輻射元件、導線、開關和/或其他元件。基板110具有中央區110A和邊緣區110B，其中在邊緣區110B具有多個雙極化天線單元，其將以各實施例在後續段落中說明。
圖2為圖1A之整合式天線結構100的剖視圖。如圖1B所示，基板110為多層板結構，其可由多個介電層112a~112k和多個金屬層114a~114l交互堆疊而成。介電層112a~112k可由FR4材料、玻璃、陶瓷、環氧樹脂或矽形成。金屬層114a~114l分別位於最上層介電層112a之上、兩相鄰介電層112a~112k之間和最下層介電層112k之下。金屬層114a~114l可由銅、鋁、鎳和/或其他金屬形成。每一金屬層114a~114l可包含輻射元件、導線、開關或其他形成天線結構所需的元件。依據在金屬層114a~114l中形成的元件，金屬層114a~114l可具有不同的圖案。此外，依據介電層112a~112k的材料種類，基板110可藉由不同由低溫陶瓷共燒(low-temperature cofired ceramic；LTCC)、整合被動元件(integrated passive device；IPD)、多層薄膜、多層印刷電路板或其他多層製程來形成。
圖3為本發明實施例之整合式天線結構200的配置示意圖。整合式天線結構200包含基板210、多個雙極化(dual-polarized)天線單元220、反射結構230和晶片 240。
如圖3所示，基板210具有和中央區210A和邊緣區210B。基板210可以是多層板結構，其具有如圖2所示以介電層和金屬層交互堆疊而層的結構。
雙極化天線單元220主要配置於基板210的邊緣區210B。雙極化天線單元220包含水平極化天線222和垂直極化天線224，其中水平極化天線222用以產生水平極化波束，而垂直極化天線224用以產生垂直極化波束。其中，天線單元220的增益、頻寬及其分別產生之水平/垂直極化波束的半功率波束寬(half-power baam width；HPBW)均與水平極化天線222和垂直極化天線224的種類和形狀相關。水平極化天線222和垂直極化天線224分別經由饋入線226A/226B、228A/228B電性耦接至位於基板210中且在中央區210A的元件。水平極化天線222可位於金屬層中的一層，而垂直極化天線224可上下橫跨多層介電層。此外，饋入線226A/226B、228A/228B亦可位於金屬層中的一或多層。水平極化天線222和垂直極化天線224的各實施例將於後續段落中說明。
反射結構230主要用於增加天線單元220的指向性，並用以阻隔輻射波對在中央區210A中的元件產生干擾。反射結構230包含反射牆232和多個反射子結構區234，其中每一反射子結構區234可由多個反射子結構234A所構成。反射牆232和反射子結構234A可上下橫跨多層介電層。此外，反射牆232和反射子結構234A可由銅、鋁、 鎳和/或其他金屬形成。
晶片240具有射頻積體電路和/或其他構成傳輸和/或接收電路的主動和/或被動元件。晶片240可透過例如球柵陣列(ball grid array；BGA)封裝、晶粒尺寸封裝(chip scale packaging；CSP)、覆晶(filp chip)封裝、晶圓級封裝(wafer-level packaging)或其他合適的封裝方式接合至基板210，使得在晶片240中的元件與在基板210中和/或在基板210上的元件彼此電性連接。在其他實施例中，整合式天線結構200可僅包含基板210、多個雙極化天線單元220和反射結構230，但不包含晶片240。
應注意的是，雙極化天線單元220的個數和配置位置等可依據應用需求對應調整，其不以為圖3所示之內容為限。圖3所示之實施例具有十六個雙極化天線單元，其中四個雙極化天線單元220是分別配置在基板210的四個角落，而其餘雙極化天線單元220則是平均配置在基板210的四個側邊。而在其他實施例中，依據應用需求，雙極化天線單元220可僅配置在基板210的四個角落、四個側邊或是若干角落和/或若干側邊，且雙極化天線單元220的數量也可對應調整。舉例而言，整合式天線結構200可僅包含四個雙極化天線單元220，其分別配置在基板210的四個側邊。此外，基板210的形狀及其中央區210A和邊緣區210B的範圍也可依據設計而對應變更。舉例而言，基板210的形狀可依據設計而變更為八邊形、圓形或是其他形狀。本發明之其他實施例中雙極化天線單元的個數和配置位置亦可依據 上述說明對應調整。
圖4為圖3之整合式天線結構200的局部結構示意圖。在圖4所示的局部結構示意圖中，一組雙極化天線單元220(包含水平極化天線222和垂直極化天線224)配置在基板210的邊緣區210B，其中垂直極化天線224較水平極化天線222接近基板210的側邊210E。反射牆232配置在雙極化天線單元220與基板210的中央區210A之間，而晶片240配置在基板210上且位於基板210的中央區210A。在其他實施例中，水平極化天線222可較垂直極化天線224接近基板210的側邊210E，或者水平極化天線222與基板210的側邊210E之間的距離近似於垂直極化天線224與基板210的側邊210E之間的距離。
如圖4所示，水平極化天線222為微帶型偶極(dipole)天線。水平極化天線222具有兩偶極臂222A、222B，其分別耦接饋入線226A、226B。饋入線226A和226B可穿越反射牆232而分別電性耦接至位於中央區210A的元件，使得偶極臂222A、222B分別與位於中央區210A的導線212、導孔結構214和/或其他元件電性連接。垂直極化天線224包含導孔結構224A、224B，其分別電性耦接饋入線228A、228B。饋入線228A和228B可穿越反射牆232而分別電性耦接至位於中央區210A的元件，使得導孔結構224A、224B分別與位於中央區210A的導線212、導孔結構214和/或其他元件電性連接。偶極臂222A、222B、饋入線226A、226B、228A、228B可以是位於基 板210的金屬層中的同一層或分別位於金屬層中的兩個或以上的層，且每一饋入線226A、226B、228A、228B可透過穿過介電層的導孔結構而電性連接至位於不同層的導線或其他元件，其中反射牆與導孔結構可由基板貫孔(through substrate via；TSV)導體所形成。實作上，導孔結構可藉由製程上塗佈導電液/漆或鍍上導電金屬，而令其具有導電之效果，如反射牆係由複數個具導電性之導孔結構所形成，效果上可形成類似反射體之效果。相反地，導孔結構亦可不塗佈、不鍍上任何導電材料，結構上僅以空氣當作介電質而存在於孔洞中。換言之，非導電性之導孔結構的介電常數便不同於基板的介電常數，也因此具有介質透鏡的效果，相關實施例及結構特徵如後再詳述。
水平極化天線222和垂直極化天線224的共振頻率係由偶極臂222A、222B和導孔結構224A、224B的長度決定。水平極化天線222在水平極化方向上的長度和垂直極化天線224在垂直極化方向上的長度，學理上可依以下的公式來做估算，實作上約略為電磁波在基板210中的半個等效波長。學理上，電磁波在基板210中的等效波長λ 210與電磁波在空氣中的等效波長λ 0的關係如下式：
Figure 107130012-A0101-12-0009-1
 其中ε 210為基板210的相對介電常數。也就是說，電磁波在空氣中的等效波長近似於電磁波在基板210中的等效波長的
Figure 107130012-A0101-12-0009-45
倍。因此，水平極化天線222在水平極化方向上的長 度L222可大約為：
Figure 107130012-A0101-12-0010-2
 其中c 0為電磁波在空氣中的速率，且f 222為水平極化天線222的共振頻率。垂直極化天線224在垂直極化方向上的長度L224可大約為：
Figure 107130012-A0101-12-0010-3
 其中f 224為垂直極化天線224的共振頻率。由上述可知，水平極化天線222在水平極化方向上的長度和垂直極化天線224在垂直極化方向上的長度可依據其共振頻率和基板210的相對介電常數來決定。由上述可知，水平極化天線222在水平極化方向上的長度L222可依據水平極化天線222的共振頻率f 222和基板210的相對介電常數ε 210來決定，且垂直極化天線224在垂直極化方向上的長度L224可依據垂直極化天線224的共振頻率f 224和基板210的相對介電常數ε 210來決定。同理，若是水平極化天線222和垂直極化天線224的配置位置接近於基板210的表面，同樣可依上述公式所教示的內容與原理來進行估算。
每一偶極臂222A、222B的長度可大約為或略小於水平極化天線222在水平極化方向上的長度的一半，且每一導孔結構224A、224B的長度可大約為或略小於垂直極化天線224在垂直極化方向上的長度的一半。在其他實施例中，水平極化天線222和垂直極化天線224可具有不同的共 振頻率，即水平極化天線222在水平極化方向上的長度與垂直極化天線224在垂直極化方向上的長度可不相同。此外，基板210的厚度T210可等於或大於垂直極化天線224在垂直極化方向上的長度。
晶片240之朝向基板的側面上具有多個金屬凸塊242。透過將金屬凸塊242接合至在基板210上的接合墊216，可使晶片240安裝在基板210上，且可使在晶片240中的元件與在基板210中的導線212、導孔結構214和/或其他元件彼此電性連接。金屬凸塊242可以是金凸塊、錫凸塊或由其他金屬或合金形成的凸塊。
圖5A和圖5B分別為垂直極化天線224之導孔結構224A、224B及饋入線228A、228B的上方透視圖和側面透視圖。如圖5A所示，導孔結構224A接近基板210的側邊210E，且饋入線228A連接至導孔結構224A並以遠離基板210的側邊210E的方向延伸。由於導孔結構224B和饋入線228B分別位於導孔結構224A和饋入線228A的正下方，故圖5A未示出導孔結構224B和饋入線228B。此外，如圖5B所示，導孔結構224B亦接近基板210的側邊210E，且饋入線228B連接至導孔結構224B並以遠離基板210的側邊210E的方向延伸。導孔結構224A、224B分別為垂直極化天線224的上半部和下半部且彼此為上下對稱。
圖6A和圖6B分別為垂直極化天線224之變化實施例的上方透視圖和側面透視圖。在圖6A和圖6B所示之垂直極化天線224的變化實施例中，垂直極化天線224的上 半部和下半部彼此為上下對稱且分別具有多個呈三角形排列狀的導孔結構224A’、224B’。導孔結構224A’、224B’接近基板210的側邊210E，且饋入線228A、228B分別連接至其中一個導孔結構224A’和其中一個導孔結構224B’，並以遠離基板210的側邊210E的方向延伸。在圖6A和圖6B所示之垂直極化天線224的變化實施例中，導孔結構224A’的長度可不相等、導孔結構224B’的長度可不相等，且在基板210之上半部的導孔結構224A’及在基板210之下半部的導孔結構224B’可分別透過基板210之金屬層中的片狀結構和/或導線彼此電性連接。如此一來，可進一步增加垂直極化天線224的共振頻寬。
圖7A和圖7B分別為垂直極化天線224之又一變化實施例的上方透視圖和側面透視圖。在圖7A和圖7B所示之垂直極化天線224的變化實施例中，垂直極化天線224的上半部和下半部彼此為上下對稱且分別具有多個呈條形排列狀的導孔結構224A”、224B”。導孔結構224A’、224B’接近基板210的側邊210E，且饋入線228A、228B分別連接至其中一個導孔結構224A”和其中一個導孔結構224B”，並以遠離基板210的側邊210E的方向延伸。此外，如圖7B所示，導孔結構224A”在平面條形結構方向上為前後對稱，且導孔結構224B”在平面條形結構方向上亦為前後對稱。在圖7A和圖7B所示之垂直極化天線224的變化實施例，導孔結構224A”的長度可不相等、導孔結構224B”的長度可不相等，且在基板210之上半部的導孔結構224A” 及在基板210之下半部的導孔結構224B”可分別透過基板210之金屬層中的片狀結構和/或導線彼此電性連接。如此一來，相似地，可進一步增加垂直極化天線224的共振頻寬。
圖8為圖3之反射牆232的局部剖面圖。如圖8所示，在同一反射牆232中具有多個導孔結構232A。導孔結構232A的排列方向可大致和基板210之中央區210A與邊緣區210B的邊界平行，且導孔結構232A可透過基板210之金屬層中的片狀結構彼此電性連接。此外，相鄰的導孔結構232A之間還可具有導線218。此些導線218可屬於基板210之金屬層中的一或多層，且其與反射牆232為電性分離。水平極化天線222和/或垂直極化天線224可透過導線218而電性連接至基板210之中央區210A的元件。也就是說，導線218可作為水平極化天線222和/或垂直極化天線224穿越反射牆232而電性連接至基板210之中央區210A的元件的途徑。
圖9A至圖9C分別為圖3之反射子結構區234的變化實施例的平面圖案。反射子結構區234’、234”、234'''分別為圖3之反射子結構區234的不同變化實施例，其可具有不同的反射子結構234A的排列方式。此外，在反射子結構區234’、234”、234'''中的反射子結構234A也可具有不同的高度。圖10A至圖10C分別為圖9A至圖9C之反射子結構區234’、234”、234'''的剖面透視圖。在圖10A至圖10C之反射子結構區234’、234”、234'''中，反射子結構234A可具有不同的長度，且最長的反射子結構234A大約 與基板210的厚度相等。此外，反射子結構234A可分別透過基板210之金屬層中的片狀結構和/或導線彼此電性連接。圖9A至圖10C所示之反射子結構區234的變化實施例(即反射子結構區234’、234”、234''')均具有特定的電磁波反射角度及方向，其可分別應用於不同的使用需求。
整合式天線結構200中的導孔結構214、224A、224B、232A可由一或多種類型所組成。如圖4和圖8所示，導孔結構214包含盲孔(blind via)結構和埋孔(buried via)結構，導孔結構224A、224B均為盲孔結構，而導孔結構232A為通孔(through via)結構。然而，本發明實施例並不以此為限。舉例而言，在其他實施例中，導孔結構214和導孔結構232A可包含盲孔結構、埋孔結構和/或通孔結構，而導孔結構224A、224B可以是埋孔結構，其可依據設計需求而決定。
此外，如圖4和圖8所示，導孔結構214、224A、224B、232A為電鍍(plated)導孔結構，其在導孔的孔壁上鍍有導電材料，例如銅、金、鋁、鎳或其他金屬等，而在剩餘的間隙中可填充或塞入導電材料或絕緣材料(例如空氣或環氧樹脂)，或者是塞入導電材料或絕緣材料而形成塞孔(plugged via)結構，或者是在間隙的頂部和/或底部佈上防焊層(solder mask)而形成掩孔(tented via)結構。在其他實施例中，導孔結構214、224A、224B、232A可以是非電鍍(non-plated)導孔結構，其在導孔中直接填充導電材料，例如銅、金、鋁、鎳等金屬，但不限於此。
本發明其他整合式天線結構實施例之有關導孔結構的類型說明可與上述整合式天線結構200之導孔結構214、224A、224B、232A的類型說明，故在其他整合式天線結構的說明中不再贅述有關導孔結構(包含反射牆和垂直極化天線中的導孔結構)的類型說明。
圖11為本發明實施例之整合式天線結構300的配置示意圖。整合式天線結構300包含基板310、多個雙極化天線單元320、反射結構330和晶片340。如圖11所示，雙極化天線單元320、反射結構330和晶片340在基板310中的配置與圖3所示之雙極化天線單元320、反射結構330和晶片340在基板310中的配置相似。基板310可以是多層板結構，其具有如圖2所示以介電層和金屬層交互堆疊而層的結構。雙極化天線單元320包含水平極化天線322和垂直極化天線324，其中水平極化天線322用以產生水平極化波束，而垂直極化天線324用以產生垂直極化波束。水平極化天線322和垂直極化天線324分別經由饋入線326、328耦接至位於基板310中且在基板310之中央區310A的元件。反射結構330包含反射牆332和多個反射子結構區334，其中每一反射子結構區334可由多個反射子結構334A所構成。晶片340具有射頻積體電路和/或其他構成傳輸和/或接收電路的主動和/或被動元件。在晶片340中的元件與在基板310中和/或在基板310上的元件可透過基板310的側面上的多個接合墊彼此電性連接。
圖12為圖11之整合式天線結構300的局部結 構示意圖。在圖12所示的局部結構示意圖中，一組雙極化天線單元320(包含水平極化天線322和垂直極化天線324)配置在基板310的邊緣區310B，反射牆332配置在雙極化天線單元320與基板310的中央區310A之間，而晶片340配置在基板310上且位於基板310的中央區310A。
如圖12所示，水平極化天線322為單極(monopole)天線。水平極化天線322為單極臂，其耦接饋入線326，且饋入線326可穿越反射牆332而電性耦接至位於中央區310A的元件，以電性連接水平極化天線322與位於中央區310A的導線312、導孔結構314和/或其他元件電性連接。垂直極化天線324為導孔結構，其電性耦接饋入線328，且饋入線328可穿越反射牆332而電性耦接至位於中央區310A的元件，以電性連接垂直極化天線324與位於中央區310A的導線312、導孔結構314和/或其他元件。雙極化天線單元320位於基板310的側邊310E與反射牆332之間，其中垂直極化天線324較水平極化天線322接近基板310的側邊310E。在其他實施例中，水平極化天線322可較垂直極化天線324接近基板310的側邊310E，或者水平極化天線322與基板310的側邊310E之間的距離近似於垂直極化天線324與基板310的側邊310E之間的距離。
晶片340之朝向基板的側面上具有多個金屬凸塊342。透過將金屬凸塊342接合至在基板310上的接合墊316，可使晶片340安裝在基板310上，且可使在晶片340中的元件與在基板310中的導線312、導孔結構314和/或其 他元件彼此電性連接。接地面318設置於基板310之遠離晶片340的一側上。藉由接地面318提供的鏡像效應，水平極化天線322和/或垂直極化天線324可產生與偶極天線相似的電流分佈及輻射場型。
根據前揭之內容，水平極化天線322在水平極化方向上的長度和垂直極化天線324在垂直極化方向上的長度可大約為電磁波在基板310中的四分之一個等效波長。水平極化天線322在水平極化方向上的長度L322可大約為：
Figure 107130012-A0101-12-0017-4
 其中c 0為電磁波在空氣中的速率，f 322為水平極化天線322的共振頻率，且ε 310為基板310的相對介電常數。垂直極化天線324在垂直極化方向上的長度L324可大約為：
Figure 107130012-A0101-12-0017-5
 其中f 324為垂直極化天線324的共振頻率。由上述可知，水平極化天線322在水平極化方向上的長度和垂直極化天線324在垂直極化方向上的長度可依據其共振頻率和基板310的相對介電常數來決定。由上述可知，水平極化天線322在水平極化方向上的長度L322可依據水平極化天線322的共振頻率f 322和基板310的相對介電常數ε 310來決定，且垂直極化天線324在垂直極化方向上的長度L324可依據垂直極化天線324的共振頻率f 324和基板310的相對介電常數ε 310來決 定。
在其他實施例中，水平極化天線322和垂直極化天線324可具有不同的共振頻率，即水平極化天線322在水平極化方向上的長度與垂直極化天線324在垂直極化方向上的長度可不相同。此外，基板310的厚度T310可等於或大於垂直極化天線324在垂直極化方向上的長度。
除了基板310、接地面318、水平極化天線322、垂直極化天線324和饋入線326、328以外，在整合式天線結構300中的其他元件可分別相似於在圖3、4之整合式天線結構200中除了基板210、水平極化天線222、垂直極化天線224和饋入線226A、226B、228A、228B以外的其他元件，故相關說明請參照前述段落，在此不贅述。
圖13為本發明實施例之整合式天線結構400的配置示意圖。整合式天線結構400包含基板410、多個雙極化天線單元420、反射結構430和晶片440。如圖13所示，反射結構430和晶片440在基板410中的配置位置與圖3所示之反射結構230和晶片240在基板210中的配置位置相似。基板410可以是多層板結構，其具有如圖2所示以介電層和金屬層交互堆疊而層的結構。雙極化天線單元420包含水平極化天線422和垂直極化天線424，其中水平極化天線422用以產生水平極化波束，而垂直極化天線424用以產生垂直極化波束。水平極化天線422和垂直極化天線424分別經由饋入線426A、426B、428A、428B電性耦接至位於基板410中且在基板410之中央區410A的元件。反射結構430 包含反射牆432和多個反射子結構區434，其中每一反射子結構區434可由多個反射子結構434A所構成。晶片440具有射頻積體電路和/或其他構成傳輸和/或接收電路的主動和/或被動元件。在晶片440中的元件與在基板410中和/或在基板410上的元件可透過基板410的側面上的多個接合墊彼此電性連接。
圖14為圖13之整合式天線結構400的局部結構示意圖。在圖14所示的局部結構示意圖中，一組雙極化天線單元420(包含水平極化天線422和垂直極化天線424)配置在基板410的邊緣區410B，其中垂直極化天線424位於基板410的側邊410E上，而水平極化天線422位於基板410的側邊410E與反射牆432之間。反射牆432配置在雙極化天線單元420與基板410的中央區410A之間，而晶片440配置在基板410上且位於基板410的中央區410A。
如圖14所示，水平極化天線422和垂直極化天線424均為微帶型偶極天線。水平極化天線422具有兩偶極臂422A、422B，其分別電性耦接饋入線426A、426B。垂直極化天線424包含兩偶極臂424A、424B，其分別電性耦接饋入線428A、428B。饋入線426A、426B、428A、428B可穿越反射牆432而分別電性耦接至位於中央區410A的元件，使得偶極臂422A、422B、424A、424B分別與位於中央區410A的導線412、導孔結構414和/或其他元件電性連接。
學理上，垂直極化天線424的共振頻率係由偶 極臂424A、424B的長度決定。垂直極化天線424在垂直極化方向上的長度可大約為電磁波在基板410中的半個等效波長，且其可依據垂直極化天線424在垂直極化方向上的長度可依據其共振頻率和基板410的相對介電常數來決定。垂直極化天線424在垂直極化方向上的長度、垂直極化天線424的共振頻率和基板410的相對介電常數之間的關係相似於式(2)，在此不再重複說明。每一偶極臂424A、424B的長度可大約為或略小於垂直極化天線424在垂直極化方向上的長度的一半。水平極化天線422與垂直極化天線424可具有相同的共振頻率，或者可具有不同的共振頻率。此外，基板410的厚度T410可等於或大於垂直極化天線424在垂直極化方向上的長度。
晶片440之朝向基板的側面上具有多個金屬凸塊442。透過將金屬凸塊442接合至在基板410上的接合墊416，可使晶片440安裝在基板410上，且可使在晶片440中的元件與在基板410中的導線412、導孔結構414和/或其他元件彼此電性連接。
除了垂直極化天線424和饋入線428A、428B以外，在整合式天線結構400中的其他元件可分別相似於在圖3、4之整合式天線結構200中除了垂直極化天線224和饋入線228A、228B以外的其他元件，故相關說明請參照前述段落，在此不贅述。
圖15為本發明實施例之整合式天線結構500的配置示意圖。整合式天線結構500包含基板510、多個雙極 化天線單元520、反射結構530和晶片540。如圖15所示，雙極化天線單元520、反射結構530和晶片540在基板510中的配置位置與圖13所示之雙極化天線單元420、反射結構430和晶片440在基板410中的配置位置相似。基板510可以是多層板結構，其具有如圖2所示以介電層和金屬層交互堆疊而層的結構。雙極化天線單元520包含水平極化天線522和垂直極化天線524，其中水平極化天線522用以產生水平極化波束，而垂直極化天線524用以產生垂直極化波束。水平極化天線522和垂直極化天線524分別經由饋入線526、528電性耦接至位於基板510中且在基板510之中央區510A的元件。反射結構530包含反射牆532和多個反射子結構區534，其中每一反射子結構區534可由多個反射子結構534A所構成。晶片540具有射頻積體電路和/或其他構成傳輸和/或接收電路的主動和/或被動元件。在晶片540中的元件與在基板510中和/或在基板510上的元件可透過基板510的側面上的多個接合墊彼此電性連接。
圖16為圖15之整合式天線結構500的局部結構示意圖。在圖16所示的局部結構示意圖中，一組雙極化天線單元520(包含水平極化天線522和垂直極化天線524)配置在基板510的邊緣區510B，其中垂直極化天線524位於基板510的側邊510E上，而水平極化天線522位於基板510的側邊510E與反射牆532之間。反射牆532配置在雙極化天線單元520與基板510的中央區510A之間，而晶片540配置在基板510上且位於基板510的中央區510A。
如圖16所示，水平極化天線522和垂直極化天線524均為微帶型單極天線，其分別電性耦接饋入線526、528。饋入線526、528可穿越反射牆532而分別電性耦接至位於中央區510A的元件，使得水平極化天線522和垂直極化天線524分別與位於中央區510A的導線512、導孔結構514和/或其他元件電性連接。
晶片540之朝向基板的側面上具有多個金屬凸塊542。透過將金屬凸塊542接合至在基板510上的接合墊516，可使晶片540安裝在基板510上，且可使在晶片540中的元件與在基板510中的導線512、導孔結構514和/或其他元件彼此電性連接。接地面518設置於基板510之遠離晶片540的一側上。藉由接地面518提供的鏡像效應，水平極化天線522和/或垂直極化天線524可產生與偶極天線相似的電流分佈及輻射場型。
學理上，垂直極化天線524在垂直極化方向上的長度可大約為電磁波在基板510中的四分之一個等效波長，且其可依據垂直極化天線524在垂直極化方向上的長度可依據其共振頻率和基板510的相對介電常數來決定。垂直極化天線524在垂直極化方向上的長度、垂直極化天線524的共振頻率和基板510的相對介電常數之間的關係相似於式(4)，在此不再重複說明。水平極化天線522與垂直極化天線524可具有相同的共振頻率，或者可具有不同的共振頻率。此外，基板510的厚度T510可等於或大於垂直極化天線524在垂直極化方向上的長度。
除了垂直極化天線524和饋入線528以外，在整合式天線結構500中的其他元件可分別相似於在圖11、12之整合式天線結構300中除了垂直極化天線324和饋入線328A、328B以外的其他元件，且除了基板510、水平極化天線522、垂直極化天線524和饋入線526、528以外，在整合式天線結構500中的其他元件可分別相似於在圖13、14之整合式天線結構400中除了基板410、水平極化天線422、垂直極化天線424和饋入線426A、426B、428A、428B以外的其他元件，故相關說明請參照前述段落，在此不贅述。
圖17為本發明實施例之整合式天線結構600的配置示意圖。整合式天線結構600包含基板610、多個雙極化天線單元620、反射牆632和晶片640。
如圖17所示，基板610具有和中央區610A和邊緣區610B。基板610可以是多層板結構，其具有如圖2所示以介電層和金屬層交互堆疊而層的結構。在基板610的邊緣區610B中具有介質透鏡區610R1和610R2，其中每一介質透鏡區610R1位於對應的兩個相鄰的雙極化天線單元620之間，而每一介質透鏡區610R2位於對應的雙極化天線單元620與反射牆632之間。
雙極化天線單元620配置於基板610中且位於基板610的邊緣區610B。雙極化天線單元620包含水平極化天線622和垂直極化天線624，其中水平極化天線622用以產生水平極化波束，而垂直極化天線624用以產生垂直極化 波束。其中，天線單元的增益、頻寬及其分別產生之水平/垂直極化波束的半功率波束寬都與水平極化天線622和垂直極化天線624的種類和形狀相關。水平極化天線622和垂直極化天線624分別經由饋入線626A/626B、628A/628B電性耦接至位於基板610中且在中央區610A的元件。水平極化天線622可位於金屬層中的一層，而垂直極化天線624可上下橫跨多層介電層。此外，饋入線626A/626B、628A/628B亦可位於金屬層中的一或多層。水平極化天線622和垂直極化天線624的各實施例將於後續段落中說明。
反射牆632可用於增加天線單元的指向性，並用以阻隔輻射波對在中央區610A中的元件產生干擾。反射牆632可上下橫跨多層介電層，且可由銅、鋁、鎳和/或其他金屬形成。
晶片640具有射頻積體電路和/或其他構成傳輸和/或接收電路的主動和/或被動元件。在晶片640中的元件與在基板610中和/或在基板610上的元件可透過基板610的側面上的多個接合墊彼此電性連接。
圖18為圖17之整合式天線結構600的局部結構示意圖。在圖18所示的局部結構示意圖中，一組雙極化天線單元620(包含水平極化天線622和垂直極化天線624)配置在基板610的邊緣區610B，其中垂直極化天線624較水平極化天線622接近基板610的側邊610E。在其他實施例中，水平極化天線622可較垂直極化天線624接近基板610的側邊610E，或者水平極化天線622與基板610的側邊 610E之間的距離近似於垂直極化天線624與基板610的側邊610E之間的距離。
反射牆632配置在介質透鏡650與基板610的中央區610A之間，而晶片640配置在基板610上且位於基板610的中央區610A。在基板610的邊緣區610B中，介質透鏡650配置在基板610的側邊610E與垂直極化天線624之間，而介質透鏡660配置在水平極化天線622與反射牆632之間。
如圖18所示，水平極化天線622為微帶型偶極天線。水平極化天線622具有兩偶極臂622A、622B，其分別電性耦接饋入線626A、226B。垂直極化天線624包含導孔結構624A、624B，其分別電性耦接饋入線628A、628B。饋入線626A、626B、628A、628B可穿越反射牆632和介質透鏡660的配置區域而分別耦接至位於中央區610A的元件，使得偶極臂622A、622B分別與位於中央區610A的導線612、導孔結構614和/或其他元件電性連接。偶極臂622A、622B、饋入線626A、626B、628A、628B可以是位於基板610的金屬層中的同一層或分別位於金屬層中的兩個或以上的層，且每一饋入線626A、626B、628A、628B可透過穿過介電層的導孔結構而電性連接至位於不同層的導線或其他元件。
水平極化天線622和垂直極化天線624的共振頻率係由偶極臂622A、622B和導孔結構624A、624B的長度決定。偶極臂622A、622B和導孔結構624A、624B的長 度設計可參照前述整合式天線結構200之偶極臂222A、222B和導孔結構224A、224B的相關說明，在此不贅述。水平極化天線622與垂直極化天線624可具有相同的共振頻率，或者可具有不同的共振頻率。此外，基板610的厚度T610可等於或大於垂直極化天線624在垂直極化方向上的長度。
晶片640之朝向基板的側面上具有多個金屬凸塊642。透過將金屬凸塊642接合至在基板610上的接合墊616，可使晶片640安裝在基板610上，且可使在晶片640中的元件與在基板610中的導線612、導孔結構614和/或其他元件彼此電性連接。
介質透鏡650用以改變水平極化天線622產生的水平極化波束和垂直極化天線624產生的垂直極化波束，使得水平極化波束和垂直極化波束的強度分佈可更為集中，即增強水平極化波束和垂直極化波束的指向性。此外，介質透鏡650位於圖17所示之介質透鏡區610R1中。
介質透鏡660用以改變水平極化天線622產生的水平極化波束和垂直極化天線624產生的垂直極化波束，且用以阻隔輻射波對在中央區610A中的元件產生干擾。此外，介質透鏡660位於圖17所示之介質透鏡區610R2中。在其他實施例中，整合式天線結構600可僅包含介質透鏡660而不包含反射牆632。
圖19A至圖19C分別為圖17之介質透鏡區610R1的各種變化實施方式的剖面圖。在圖19A中，介質透 鏡區652具有貫穿基板610的介質透鏡650。在圖19B中，介質透鏡區654具有由基板610之下側向上延伸但未貫穿基板610且長度不一的介質透鏡650’。在圖19C中，介質透鏡區656具有由基板610之上側向下延伸但未貫穿基板610且長度不一的介質透鏡650A和由基板610之下側向上延伸但未貫穿基板610且長度不一的介質透鏡650B。圖19A至圖19C所示之介質透鏡區610R1的變化實施例(即介質透鏡區652、654、656)可決定特定的電磁波折射角度及方向，其可分別應用於不同的使用需求。
圖20為圖17之介質透鏡區610R1的上視圖。如圖20所示，介質透鏡650均勻分佈在介質透鏡區610R1中。在其他實施例中，介質透鏡650在介質透鏡區610R1中可以是不規則配置，其可依據雙極化天線單元620的配置而對應變更。
圖21為本發明實施例之整合式天線結構700的配置示意圖。整合式天線結構700包含基板710、多個雙極化天線單元720、反射牆732和晶片740。如圖21所示，雙極化天線單元720、反射牆732和晶片740在基板710中的配置與圖17所示之雙極化天線單元620、反射牆632和晶片640在基板610中的配置相似。基板710可以是多層板結構，其具有如圖2所示以介電層和金屬層交互堆疊而層的結構。在基板710的邊緣區710B中具有介質透鏡區710R1和710R2，其中每一介質透鏡區710R1位於對應的兩個相鄰的雙極化天線單元720之間，而每一介質透鏡區710R2位於 對應的雙極化天線單元720與反射牆732之間。雙極化天線單元720包含水平極化天線722和垂直極化天線724，其中水平極化天線722用以產生水平極化波束，而垂直極化天線724用以產生垂直極化波束。水平極化天線722和垂直極化天線724分別經由饋入線726、728電性耦接至位於基板710中且在基板710之中央區710A的元件。晶片740具有射頻積體電路和/或其他構成傳輸和/或接收電路的主動和/或被動元件。在晶片740中的元件與在基板710中和/或在基板710上的元件可透過基板710的側面上的多個接合墊彼此電性連接。
圖22為圖21之整合式天線結構700的局部結構示意圖。在圖22所示的局部結構示意圖中，一組雙極化天線單元720(包含水平極化天線722和垂直極化天線724)配置在基板710的邊緣區710B，反射牆732配置在介質透鏡750與基板710的中央區710A之間，而晶片740配置在基板710上且位於基板710的中央區710A。在基板710的邊緣區710B中，介質透鏡750配置在基板710的側邊710E與垂直極化天線724之間，而介質透鏡760配置在水平極化天線722與反射牆732之間。
如圖22所示，水平極化天線722為單極天線。水平極化天線722為單極臂，其電性耦接饋入線726，且饋入線726可穿越反射牆732和介質透鏡760的配置區域而電性耦接至位於中央區710A的元件，以電性連接水平極化天線722與位於中央區710A的導線712、導孔結構714和/或 其他元件電性連接。垂直極化天線724為導孔結構，其電性耦接饋入線728，且饋入線728可穿越反射牆732和介質透鏡760的配置區域而電性耦接至位於中央區710A的元件，以電性連接垂直極化天線724與位於中央區710A的導線712、導孔結構714和/或其他元件。雙極化天線單元720位於基板710的側邊710E與反射牆732之間，其中垂直極化天線724較水平極化天線722接近基板710的側邊710E。在其他實施例中，水平極化天線722較垂直極化天線724可接近基板710的側邊710E，或者水平極化天線722與基板710的側邊710E之間的距離近似於垂直極化天線724與基板310的側邊710E之間的距離。
晶片740之朝向基板的側面上具有多個金屬凸塊742。透過將金屬凸塊742接合至在基板710上的接合墊716，可使晶片740安裝在基板710上，且可使在晶片740中的元件與在基板710中的導線712、導孔結構714和/或其他元件彼此電性連接。接地面718設置於基板710之遠離晶片740的一側上。藉由接地面718提供的鏡像效應，水平極化天線722和/或垂直極化天線724可產生與偶極天線相似的電流分佈及輻射場型。
學理上，水平極化天線722在水平極化方向上的長度和垂直極化天線724在垂直極化方向上的長度可大約為電磁波在基板710中的四分之一個等效波長。水平極化天線722和垂直極化天線724的長度設計可參照前述整合式天線結構300之水平極化天線322和垂直極化天線324的相 關說明，在此不贅述。水平極化天線722與垂直極化天線724可具有相同的共振頻率，或者可具有不同的共振頻率。此外，基板710的厚度T710可等於或大於垂直極化天線724在垂直極化方向上的長度。
介質透鏡750用以改變水平極化天線722產生的水平極化波束和垂直極化天線724產生的垂直極化波束，使得水平極化波束和垂直極化波束的強度分佈可更為集中，即增強水平極化波束和垂直極化波束的指向性。此外，介質透鏡750位於圖21所示之介質透鏡區710R1中。
介質透鏡760用以改變水平極化天線722產生的水平極化波束和垂直極化天線724產生的垂直極化波束，且用以阻隔輻射波對在中央區710A中的元件產生干擾。此外，介質透鏡760位於圖21所示之介質透鏡區710R2中。在其他實施例中，整合式天線結構700可僅包含介質透鏡760而不包含反射牆732。
除了基板710、接地面718、水平極化天線722、垂直極化天線724和饋入線726、728以外，在整合式天線結構700中的其他元件可分別相似於在圖17、18之整合式天線結構600中，故相關說明請參照前述段落，在此不贅述。
圖23為本發明實施例之整合式天線結構800的配置示意圖。整合式天線結構800包含基板810、多個雙極化天線單元820、反射牆832和晶片840。如圖23所示，反射牆832和晶片840在基板810中的配置位置與圖17所示之 反射牆632和晶片640在基板610中的配置位置相似。基板810可以是多層板結構，其具有如圖2所示以介電層和金屬層交互堆疊而層的結構。雙極化天線單元820包含水平極化天線822和垂直極化天線824，其中水平極化天線822用以產生水平極化波束，而垂直極化天線824用以產生垂直極化波束。水平極化天線822和垂直極化天線824分別經由饋入線826A、826B、828A、828B電性耦接至位於基板810中且在基板810之中央區810A的元件。晶片840具有射頻積體電路和/或其他構成傳輸和/或接收電路的主動和/或被動元件。在晶片840中的元件與在基板810中和/或在基板810上的元件可透過基板810的側面上的多個接合墊彼此電性連接。
圖24為圖23之整合式天線結構800的局部結構示意圖。在圖24所示的局部結構示意圖中，一組雙極化天線單元820(包含水平極化天線822和垂直極化天線824)配置在基板810的邊緣區810B，其中垂直極化天線824位於基板810的側邊810E上，而水平極化天線822位於介質透鏡850與介質透鏡860之間。反射牆832配置在介質透鏡860與基板810的中央區810A之間，而晶片840配置在基板810上且位於基板810的中央區810A。在基板810的邊緣區810B中，介質透鏡850配置在基板810的側邊810E與水平極化天線822之間，而介質透鏡860配置在水平極化天線822與反射牆832之間。
如圖24所示，水平極化天線822和垂直極化天 線824均為微帶型偶極天線。水平極化天線822具有兩偶極臂822A、822B，其分別電性耦接饋入線826A、826B。垂直極化天線824包含兩偶極臂824A、824B，其分別電性耦接饋入線828A、828B。饋入線826A、826B可穿越反射牆832和介質透鏡860的配置區域而分別電性耦接至位於中央區810A的元件，且饋入線828A、828B可穿越反射牆832和介質透鏡850、860的配置區域而分別電性耦接至位於中央區810A的元件，使得偶極臂822A、822B、824A、824B分別與位於中央區810A的導線812、導孔結構814和/或其他元件電性連接。
水平極化天線822和垂直極化天線824的共振頻率係由偶極臂822A、822B、824A、824B的長度決定。偶極臂822A、822B、824A、824B的長度設計可參照前述整合式天線結構400之偶極臂422A、422B、424A、424B的相關說明，在此不贅述。水平極化天線822與垂直極化天線824可具有相同的共振頻率，或者可具有不同的共振頻率。此外，基板810的厚度T810可等於或大於垂直極化天線824在垂直極化方向上的長度。
晶片840之朝向基板的側面上具有多個金屬凸塊842。透過將金屬凸塊842接合至在基板810上的接合墊816，可使晶片840安裝在基板810上，且可使在晶片840中的元件與在基板810中的導線812、導孔結構814和/或其他元件彼此電性連接。
介質透鏡850用以改變水平極化天線822產生 的水平極化波束和垂直極化天線824產生的垂直極化波束，使得水平極化波束和垂直極化波束的強度分佈可更為集中，即增強水平極化波束和垂直極化波束的指向性。介質透鏡860用以改變水平極化天線822產生的水平極化波束和垂直極化天線824產生的垂直極化波束，且用以阻隔輻射波對在中央區810A中的元件產生干擾。此外，介質透鏡850、860位於圖23所示之介質透鏡區810R中。在其他實施例中，整合式天線結構800可僅包含介質透鏡850、860而不包含反射牆832。
除了水平極化天線822、垂直極化天線824、饋入線828A、828B和介質透鏡850以外，在整合式天線結構800中的其他元件可分別相似於在圖17、18之整合式天線結構600，故相關說明請參照前述段落，在此不贅述。
圖25為本發明實施例之整合式天線結構900的配置示意圖。整合式天線結構900包含基板910、多個雙極化天線單元920、反射牆932和晶片940。如圖25所示，雙極化天線單元920、反射結構930和晶片940在基板910中的配置位置與圖23所示之雙極化天線單元820、反射牆832和晶片840在基板810中的配置位置相似。基板910可以是多層板結構，其具有如圖2所示以介電層和金屬層交互堆疊而層的結構。雙極化天線單元920包含水平極化天線922和垂直極化天線924，其中水平極化天線922用以產生水平極化波束，而垂直極化天線924用以產生垂直極化波束。水平極化天線922和垂直極化天線924分別經由饋入線926、928 電性耦接至位於基板910中且在基板910之中央區910A的元件。晶片940具有射頻積體電路和/或其他構成傳輸和/或接收電路的主動和/或被動元件。在晶片940中的元件與在基板910中和/或在基板910上的元件可透過基板910的側面上的多個接合墊彼此電性連接。
圖26為圖25之整合式天線結構900的局部結構示意圖。在圖26所示的局部結構示意圖中，一組雙極化天線單元920(包含水平極化天線922和垂直極化天線924)配置在基板910的邊緣區910B，其中垂直極化天線924位於基板910的側邊910E上，而水平極化天線922位於介質透鏡950與介質透鏡960之間。反射牆932配置在介質透鏡960與基板910的中央區910A之間，而晶片940配置在基板910上且位於基板910的中央區910A。在基板910的邊緣區910B中，介質透鏡950配置在基板910的側邊910E與水平極化天線922之間，而介質透鏡960配置在水平極化天線922與反射牆932之間。
如圖26所示，水平極化天線922和垂直極化天線924均為微帶型單極天線，其分別電性耦接饋入線926、928。饋入線926可穿越反射牆932和介質透鏡960的配置區域而耦接至位於中央區910A的元件，且饋入線928可穿越反射牆932和介質透鏡950、960的配置區域而電性耦接至位於中央區910A的元件，使得水平極化天線922和垂直極化天線924分別與位於中央區910A的導線912、導孔結構914和/或其他元件電性連接。
晶片940之朝向基板的側面上具有多個金屬凸塊942。透過將金屬凸塊942接合至在基板910上的接合墊916，可使晶片940安裝在基板910上，且可使在晶片940中的元件與在基板910中的導線912、導孔結構914和/或其他元件彼此電性連接。接地面918設置於基板910之遠離晶片940的一側上。藉由接地面918提供的鏡像效應，水平極化天線922和/或垂直極化天線924可產生與偶極天線相似的電流分佈及輻射場型。
學理上，水平極化天線922在水平極化方向上的長度和垂直極化天線924在垂直極化方向上的長度可大約為電磁波在基板910中的四分之一個等效波長。水平極化天線922和垂直極化天線924的長度設計可參照前述整合式天線結構500之水平極化天線522和垂直極化天線524的相關說明，在此不贅述。水平極化天線922與垂直極化天線924可具有相同的共振頻率，或者可具有不同的共振頻率。此外，基板910的厚度T910可等於或大於垂直極化天線924在垂直極化方向上的長度。
介質透鏡950用以改變水平極化天線922產生的水平極化波束和垂直極化天線924產生的垂直極化波束，使得水平極化波束和垂直極化波束的強度分佈可更為集中，即增強水平極化波束和垂直極化波束的指向性。介質透鏡960用以改變水平極化天線922產生的水平極化波束和垂直極化天線924產生的垂直極化波束，且用以阻隔輻射波對在中央區910A中的元件產生干擾。此外，介質透鏡 950、960位於圖23所示之介質透鏡區910R中。在其他實施例中，整合式天線結構900可僅包含介質透鏡950、960而不包含反射牆932。
除了水平極化天線922、垂直極化天線924、饋入線928和介質透鏡950以外，在整合式天線結構900中的其他元件可分別相似於在圖21、22之整合式天線結構700。以外，在整合式天線結構900中的其他元件可分別相似於在圖23、24之整合式天線結構800，故相關說明請參照前述段落，在此不贅述。
圖27為本發明實施例之整合式天線結構1000的配置示意圖。整合式天線結構1000包含基板1010、雙極化天線單元1020、寬頻天線單元1030、晶片1040、導電元件1050和反射結構1060。基板1010、雙極化天線單元1020、晶片1040、導電元件1050和反射結構1060可分別對應前述實施例的基板、雙極化天線單元、晶片、導線、導孔結構和反射結構/反射牆。寬頻天線單元1030可以是由相位陣列(phased array)天線組成，設置在基板1010之遠離晶片1040的一側，其用以產生與基板1010的平面方向之間具有角度的多波束陣列。且寬頻天線單元1030與遠離晶片1040之間具有反射結構1060。寬頻天線單元1030可藉由穿越反射結構1060的饋入線與導電元件1050電性連接。
圖28A和圖28B分別為圖27之整合式天線結構1000產生之波束的上視圖和側視圖。如圖28A和圖28B所示，整合式天線結構1000除了在頂面上產生正向波束RB1 外，在側面上亦產生側向的雙極化波束PB2，此側向的雙極化波束PB2具有側向全向性的雙極化輻射場型。此外，在本發明實施例中，介電透鏡的配置可增強天線增益和波束指向性等。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
200‧‧‧整合式天線結構
210‧‧‧基板
210A‧‧‧中央區
210B‧‧‧邊緣區
220‧‧‧雙極化天線單元
222‧‧‧水平極化天線
224‧‧‧垂直極化天線
226A、226B、228A、228B‧‧‧饋入線
230‧‧‧反射結構
232‧‧‧反射牆
234‧‧‧反射子結構區
234A‧‧‧反射子結構
240‧‧‧晶片

Claims (20)

  1. 一種整合式天線結構，包含：一基板；以及一雙極化(dual-polarized)天線單元，設置於該基板中且靠近該基板之一側邊，該雙極化天線單元包含一水平極化天線和一垂直極化天線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之整合式天線結構，其中該水平極化天線係一單極(monopole)天線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之整合式天線結構，其中該垂直極化天線係一單極天線。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之整合式天線結構，其中該水平極化天線係一偶極(dipole)天線。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之整合式天線結構，其中該垂直極化天線係一偶極天線。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之整合式天線結構，其中該垂直極化天線係由至少一導電性之導孔結構所形成。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之整合式天線 結構，其中該雙極化天線單元電性耦接至少一饋入線，該至少一饋入線電性連接至該基板之一中央區中的元件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之整合式天線結構，更包含：一寬頻天線單元，設置於該基板之一中央區中。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之整合式天線結構，更包含：一介質透鏡，設置於該基板中且靠近該側邊，其中該介質透鏡係由至少一導孔結構所形成。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之整合式天線結構，其中該介質透鏡在橫向上設置於該水平極化天線與該垂直極化天線之間。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之整合式天線結構，其中該介質透鏡在橫向上較該雙極化天線單元靠近該側邊。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之整合式天線結構，更包含：一射頻晶片，設置於該基板之一中央區中；以及一反射結構，在橫向上設置於該射頻晶片與該雙極化 天線單元之間，其中該反射結構係由至少一導電性之導孔結構所形成。
  13. 一種整合式天線結構，包含：一基板；以及複數個天線單元，設置於該基板中且靠近該基板之至少一側邊，該些天線單元彼此相隔，且每一該些天線單元包含一水平極化天線和一垂直極化天線。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之整合式天線結構，更包含：複數個介質透鏡，設置於該基板中且靠近該至少一側邊，該些介質透鏡與該些天線單元沿該至少一側邊交替設置，其中該介質透鏡係由複數個導孔結構所形成。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之整合式天線結構，其中該些天線單元和該些介質透鏡在橫向上包圍該基板之一中央區。
  16. 一種整合式天線結構，包含：一基板；一第一天線單元，設置於該基板之一中央區中；複數個第二天線單元，設置於該基板中且靠近該基板之至少一側邊且彼此相隔，該些第二天線單元在橫向上圍 繞該第一天線單元。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之整合式天線結構，更包含：一射頻晶片，設置於該基板之中央區中且與該第一天線單元為相對設置；以及一反射結構，在橫向上設置於該射頻晶片與該些第二天線單元之間，其中該反射結構係由至少一導電性之導孔結構所形成。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之整合式天線結構，更包含：複數個介質透鏡，設置於該基板中且靠近該至少一側邊，該些介質透鏡與該些天線單元沿該至少一側邊交替設置，其中該介質透鏡係由複數個導孔結構所形成。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之整合式天線結構，其中該第一天線單元係一相位陣列天線。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之整合式天線結構，其中每一該些第二天線單元包含一水平極化天線和一垂直極化天線。
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