TW202131551A - 天線結構 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種天線結構，其包括一饋入單元、一第一基板單元及第二基板單元。第一基板單元包括一第一基板及設置在第一基板上的一輻射件。輻射件耦接於饋入單元。第二基板單元設置在第一基板單元的一側。第二基板單元包括一第二基板、設置在第二基板上的一第一接地件及設置在第二基板上的一第二接地件。第一接地件包括一第一電極層及耦接於第一電極層的一第一接地部。第二接地件包括一第二電極層及耦接於第二電極層的一第二接地部。第一電極層與輻射件耦合以共振產生一第一操作頻帶，且第二電極層與輻射件耦合以共振產生一第二操作頻帶，以及第一操作頻帶大於第二操作頻帶。

Description

天線結構

本發明涉及一種天線結構，特別是涉及一種具有雙頻圓極化的天線結構。

首先，現有技術的陶瓷貼片天線所涵蓋的頻寬較窄，且較不易同時支援雙頻寬頻帶的特性。也就是說，現有技術的天線並無法同時支援格洛納斯系統(Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema，GLONASS)的L1及L5的頻帶訊號以及美國全球定位系統(Global Positioning System，GPS)的G1及G3的頻帶訊號，或者是同時支援GLONASS的L1及L2的頻帶訊號以及GPS的G1及G2的頻帶訊號。

目前的做法是利用雙饋入而產生兩個不同頻段的頻帶訊號。然而，如何利用單饋入的方式產生具有寬頻效果的雙頻天線的特性，來克服上述的缺陷，已成為該項技術所欲解決的重要課題之一。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種天線結構。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種天線結構，其包括：一饋入單元、一第一基板單元以及第二基板單元。所述第一基板單元包括一第一基板以及設置在所述第一基板上的一輻射件，所述輻射件耦接於所述饋入單元。所述第二基板單元設置在所述第一基板單元的一側，所述第二基板單元包括一第二基板、設置在所述第二基板的一第一接地件以及設置在所述第二基板的一第二接地件。所述第一接地件包括一第一電極層以及耦接於所述第一電極層的一第一接地部，所述第二接地件包括一第二電極層以及耦接於所述第二電極層的一第二接地部。其中，所述第一電極層與所述輻射件耦合以共振產生一第一操作頻帶，且所述第二電極層與所述輻射件耦合以共振產生一第二操作頻帶，以及所述第一操作頻帶大於所述第二操作頻帶。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的天線結構，其能通過“第一基板單元的輻射件”以及“第二基板單元的第一接地件及第二接地件”的技術方案，以形成一具有雙頻之圓極化天線。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“天線結構”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

另外，需特別說明的是，本發明全文中的耦接可以是直接連接或者是間接連接，抑或是直接電性連接或者是間接電性連接，本發明不以此為限。此外，需特別說明的是，本發明全文中的耦合是兩個元件之間無實體連接，而是藉由一元件之電流所產生的電場能量(electric field energy)激發另一元件的電場能量。

[第一實施例]

首先，請參閱圖1至圖3所示，圖1為本發明第一實施例的天線結構的立體示意圖，圖2及圖3分別為本發明第一實施例的天線結構的立體分解示意圖。本發明第一實施例提供一種天線結構U，其包括：一第一基板單元1、一第二基板單元2以及一饋入單元3，第二基板單元2設置在第一基板單元1的上方，且饋入單元3耦接於第一基板單元1。第一基板單元1可包括一第一基板11以及一設置在第一基板11上的輻射件12以及一設置在第一基板11的接地金屬件13。第二基板單元2可包括一第二基板21、設置在第二基板21上的一第一接地件22以及設置在第二基板21上的一第二接地件23。舉例來說，天線結構U可為一貼片天線(Patch Antenna)，藉此，接地金屬件13、輻射件12、第一接地件22及第二接地件23可為分別設置在依序堆疊的多層板結構上的金屬層，然本發明不以此為限。此外，本發明所提供的天線結構U可為一雙頻圓極化天線架構，第一實施例將先以右旋圓極化的實施方式進行說明，後續實施例再以左旋圓極化的實施方式進行說明。

承上述，第一基板11包括一第一表面111以及一對應於第一表面111的第二表面112，輻射件12設置在第一表面111，接地金屬件13設置在第二表面112，以本發明而言，第一表面111可為第一基板11的上表面，第二表面112可為第一基板11的下表面。

此外，第二基板21包括一第三表面211以及對應於第三表面211的一第四表面212，第一接地件22包括一第一電極層221以及耦接於第一電極層221的一第一接地部222，第二接地件23包括一第二電極層231以及耦接於第二電極層231的一第二接地部232。第一電極層221及第二電極層231設置在第三表面211，且第一電極層221及第二電極層231分離設置。此外，第一接地部222及第二接地部232貫穿第二基板21及第一基板11，以耦接於設置在第一基板11上的接地金屬件13。以本發明而言，第三表面211可為第二基板21的上表面，第四表面212可為第二基板21的下表面，且第二基板21的第四表面212可抵靠在第一基板11的第二表面112上。

承上述，舉例來說，第一接地部222及第二接地部232可為第一基板11及第二基板21上的導孔(via hole)，以使得第一電極層221及第二電極層231分別通過第一接地部222及第二接地部232而耦接於接地金屬件13。須說明的是，在導孔中設置導電體，以使得分別設置在兩相反表面上的元件電性連接，為所屬技術領域人員所熟知之技術，在此不再贅述。

承上述，饋入單元3可用以饋入射頻訊號。此外，以本發明而言，輻射件12還可進一步包括一饋入部124，饋入單元3可通過耦接於饋入部124而間接耦接於輻射件12的一本體部121，以饋入射頻訊號。此外，饋入單元3包括一饋入端31以及一接地端32，饋入端31耦接於輻射件12的饋入點12F，接地端32耦接於接地金屬件13。舉例來說，饋入單元3可為一同軸電纜(Coaxial cable)，然本發明不以此為限。

進一步來說，舉例而言，第一電極層221與輻射件12耦合，以共振產生一第一操作頻帶(高頻帶)，第二電極層231與輻射件12耦合，以共振產生一第二操作頻帶(低頻帶)，且第一操作頻帶與第二操作頻帶相異。舉例來說，第一操作頻帶大於第二操作頻帶，在本發明實施例中，第一操作頻帶的頻率範圍為介於1563 MHz至1610 MHz之間的L1應用頻帶，第二操作頻帶的頻率範圍為介於1164 MHz至1214 MHz之間的L5應用頻帶。然而，在其他實施方式中，第二操作頻帶也可為頻率範圍介於1215 MHz至1254 MHz之間的L2應用頻帶。藉此，本發明實施例所提供的天線結構U可應用於格洛納斯系統(Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema，GLONASS)的L1及L5的頻帶訊號以及美國全球定位系統(Global Positioning System，GPS)的G1及G3的頻帶訊號，或者是GLONASS的L1及L2的頻帶訊號以及GPS的G1及G2的頻帶訊號，然本發明不以此為限。

進一步來說，在其他實施方式中，第一操作頻帶為頻率範圍介於37 GHz至40 GHz之間的毫米波n260應用頻帶，第二操作頻帶為頻率範圍介於26.5 GHz至29.5 GHz之間的毫米波n257應用頻帶。即，本發明實施例所提供的天線結構U也可以應用於第五代行動通訊系統(5th Generation Mobile Networks，5G)的毫米波頻帶(Millimeter Wave，mmWave)的28GHz頻帶及39GHz頻帶。藉此，以利用圓極化的效果而提升多輸入多輸出系統(Multi-input Multi-output，MIMO)的天線架構的傳輸速率。

接著，請復參閱圖1至圖3所示，並請一併參閱圖4至圖7所示，圖4為圖1的IV-IV剖面的剖面示意圖，圖5為本發明第一實施例的天線結構的第一基板單元的俯視示意圖，圖6為本發明第一實施例的天線結構的第二基板單元的俯視示意圖，圖7為本發明第一實施例的天線結構的俯視示意圖。以下將進一步說明第一基板單元1及第二基板單元2的架構。如圖4所示，第一基板11具有一第一預定厚度T1，第二基板21具有一第二預定厚度T2，第一預定厚度T1大於第二預定厚度T2。舉例來說，本發明是以第一預定厚度T1為3.2毫米(millimeter，mm)且第二預定厚度T2為1.6毫米作為舉例說明，然本發明不以此為限。

接著，如圖5所示，輻射件12為一多邊形，其包括四個長邊(一第一長邊1201、一第二長邊1202、一第三長邊1203以及一第四長邊1204)以及兩個短邊122，兩個短邊122形成在輻射件12上的其中一對角線(第一對角線C1)上，且輻射件12具有一饋入點12F。更進一步來說，輻射件12可由一本體部121、兩個形成在輻射件12上的其中一對角線(第一對角線C1)上的短邊122(或可稱切邊)以及兩個形成在輻射件12上的另外一對角線(第二對角線C2)上的轉角123所構成，且輻射件12具有一設置在本體部121上的饋入點12F。換句話說，輻射件12可由一具有兩個切邊122的矩形金屬片所構成，且兩個切邊122分別位於相同的對角線上。進一步來說，矩形金屬片的長度可例如但不限於為43毫米至53毫米之間且寬度可例如但不限於43毫米至53毫米之間，本發明是以矩形金屬片的長度為48毫米且寬度為48毫米作為舉例說明，然本發明不以此為限。此外，矩形金屬片的兩個對角的角落可分別截切一三角形的截角以分別形成兩個短邊122，三角形的截角可為一等腰直角三角形，且其兩股長可例如但不限於分別介於0.5毫米至1.5毫米之間，本發明是以兩股長分別為1毫米作為舉例說明，然本發明不以此為限。藉此，以本發明而言，輻射件12的每一長邊的長度可為47毫米。此外，進一步來說，接地金屬件13的長度例如但不限於為75毫米至85毫米之間且寬度例如但不限於75毫米至85毫米之間，本發明是以接地金屬件13的長度為80毫米且寬度為80毫米作為舉例說明，然本發明不以此為限。

承上述，進一步來說，輻射件12定義有一第一中心軸A1以及一垂直於第一中心軸A1的第二中心軸A2，第一中心軸A1及第二中心軸A2在輻射件12的一中心點12C彼此交錯，第一中心軸A1通過饋入點12F，且饋入點12F鄰近於輻射件12的一長邊。值得說明的是，舉例來說，中心點12C與饋入點12F之間具有一預設距離P，預設距離P可介於19.5毫米至21.5毫米之間，本發明是以預設距離P為20.5毫米作為舉例說明。

此外，第一長邊1201對應於第二長邊1202且第三長邊1203對應於第四長邊1204，第一中心軸A1通過第一長邊1201及第二長邊1202，第二中心軸A2通過第三長邊1203及第四長邊1204。以本發明而言，饋入點12F可鄰近於輻射件12的第二長邊1202，然本發明不以此為限。進一步來說，第一長邊1201及第二長邊1202可分別平行於第二中心軸A2，第三長邊1203及第四長邊1204可分別平行於第一中心軸A1，即，第一長邊1201、第二長邊1202及第二中心軸A2可沿著Z軸方向延伸，第三長邊1203、第四長邊1204及第一中心軸A1可沿著X軸方向延伸。

接著，如圖6及圖7所示，第一電極層221在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12至少部分重疊，且第二電極層231在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12至少部分重疊。以本發明第一實施例而言，第一電極層221在第一基板11上的垂直投影與輻射件12的四個長邊中的其中一個長邊(例如第一長邊1201)至少部分重疊，第二電極層231在第一基板11上的垂直投影與輻射件12的四個長邊中的另外一個長邊(例如第三長邊1203)至少部分重疊。此外，四個長邊中的其中一個長邊(例如第一長邊1201)與四個長邊中的另外一個長邊(例如第三長邊1203)相鄰，且四個長邊中的其中一個長邊(例如第一長邊1201)與四個長邊中的另外一個長邊(例如第三長邊1203)之間連接有一短邊122。換句話說，第一電極層221鄰近於第一長邊1201設置，第一電極層221在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第一長邊1201至少部分重疊。第二電極層231鄰近於第三長邊1203設置，第二電極層231在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第三長邊1203至少部分重疊。此外，其中一短邊122可連接於第一長邊1201與第三長邊1203，且另外一短邊122可連接於第二長邊1202與第四長邊1204。藉此，本發明第一實施例能通過上述短邊122、第一電極層221及第二電極層231的位置而產生右旋圓極化的天線結構U。另外，值得說明的是，本發明第一實施例是以右旋圓極化的天線結構U作為舉例說明，但是，在其他實施方式中，也可以通過調整短邊122、第一電極層221及第二電極層231的位置而產生左旋圓極化的天線結構U。

接著，進一步來說，以本發明第一實施例而言，第一電極層221包括一第一長臂2211以及一第一短臂2212，第一長臂2211及第一短臂2212連接於一第一交接處2213。舉例來說，第一長臂2211及第一短臂2212垂直連接，而使第一電極層221大致呈現一L字形，然本發明不以此為限。此外，第一電極層221的第一長臂2211在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第一長邊1201至少部分重疊。

承上述，第一長臂2211的延伸方向平行於四個長邊中的其中一個長邊(例如第一長邊1201)，第一短臂2212的延伸方向垂直於四個長邊中的其中一個長邊(例如第一長邊1201)。更進一步來說，第一長臂2211相對於第一交接處2213而沿著一第一預定方向(例如負X方向)延伸，且第一短臂2212相對於第一交接處2213而沿著一第二預定方向延伸(例如負Z方向)。此外，第一預定方向可垂直於第二預定方向。

承上述，更進一步來說，第一接地件22的第一接地部222耦接於第一電極層221的第一長臂2211，第一中心軸A1通過第一長臂2211。此外，第一接地部222連接於第一長臂2211的相對於第一交接處2213的開路端(open end)附近。第一中心軸A1通過第一接地部222與第一長臂2211之間的連接處。

接著，進一步來說，以本發明第一實施例而言，第二電極層231包括一第二長臂2311以及一第二短臂2312，第二長臂2311及第二短臂2312連接於一第二交接處2313。舉例來說，第二長臂2311及第二短臂2312垂直連接，而使第二電極層231大致呈現一L字形，然本發明不以此為限。此外，第二電極層231的第二長臂2311在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第三長邊1203至少部分重疊。

承上述，第二長臂2311的延伸方向平行於四個長邊中的另外一個長邊(例如第三長邊1203)，第二短臂2312的延伸方向垂直於四個長邊中的另外一個長邊(例如第三長邊1203)，四個長邊中的其中一個長邊(例如第一長邊1201)與四個長邊中的另外一個長邊(例如第三長邊1203)相鄰，且四個長邊中的其中一個長邊(例如第一長邊1201)與四個長邊中的另外一個長邊(例如第三長邊1203)之間連接有一短邊122。更進一步來說，第二長臂2311相對於第二交接處2313而沿著一第二預定方向延伸(例如負Z方向)，且第二短臂2312相對於第二交接處2313而沿著第一預定方向的反方向(正X方向)延伸。

承上述，更進一步來說，第二接地件23的第二接地部232耦接於第二電極層231的第二長臂2311。此外，第二接地部232連接於第二長臂2311的相對於第二交接處2313的開路端(open end)附近。第二中心軸A2通過第二接地部232與第二長臂2311之間的連接處。

接著，請參閱圖8所示，由圖8與圖7的比較可知，在一優選實施方式中，第一電極層221還可包括一連接於第一長臂2211的第一耦合凸角2214，且第一耦合凸角2214在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12至少部分重疊。此外，第一耦合凸角2214自相對於所述第一耦合凸角2214與第一長臂2211的連接處朝向第二長邊1202的方向延伸。藉此，通過第一耦合凸角2214的設置，可用於調整頻率範圍介於1164 MHz至1214 MHz之間的第二操作頻帶(低頻帶)的阻抗匹配，即，可用於調整GLONASS的L5的頻帶訊號的阻抗匹配以及GPS的G3的頻帶訊號的阻抗匹配。另外，值得說明的是，在其他實施方式中，也可以在第二電極層232上設置一連接於第二長臂2311的第二耦合凸角2314，且設置在第二電極層232上的第二耦合凸角2314在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12至少部分重疊。此外，設置在第二電極層232上的第二耦合凸角2314自相對於第二耦合凸角2314與第二長臂2311的連接處朝向第四長邊1204的方向延伸。藉此，可通過設置在第二電極層232上的第二耦合凸角2314，調整頻率範圍介於1563 MHz至1610 MHz之間的第一操作頻帶(高頻帶)的阻抗匹配，即，可用於調整GLONASS的L1的頻帶訊號的阻抗匹配以及GPS的G1的頻帶訊號的阻抗匹配。然而，須說明的是，第一耦合凸角2214及/或第二耦合凸角2314可以選擇性地設置，本發明不以第一耦合凸角2214及/或第二耦合凸角2314的設置與否為限制。

接著，請復參閱圖6及圖8所示，以下將進一步舉例說明本發明第一實施例的第一電極層221及第二電極層231的尺寸。第一長臂2211可具有一第一預定長度L1以及一第一預定寬度W1，第一預定長度L1可介於19毫米至21毫米之間，第一預定寬度W1可介於6毫米至8毫米之間，本發明是以第一預定長度L1為20毫米，且第一預定寬度W1為7毫米作為舉例說明，然本發明不以此為限。此外，第一短臂2212可具有一第二預定長度L2以及一第二預定寬度W2，第二預定長度L2可介於8毫米至10毫米之間，第二預定寬度W2可介於3毫米至5毫米之間，本發明是以第二預定長度L2為9毫米，且第二預定寬度W2為4毫米作為舉例說明，然本發明不以此為限。此外，第二長臂2311可具有一第三預定長度L3以及一第三預定寬度W3，第三預定長度L3可介於14毫米至16毫米之間，第三預定寬度W3可介於5毫米至7毫米之間，本發明是以第三預定長度L3為15毫米，且第三預定寬度W3為6毫米作為舉例說明，然本發明不以此為限。此外，第二短臂2312可具有一第四預定長度L4以及一第四預定寬度W4，第四預定長度L4可介於7毫米至9毫米之間，第四預定寬度W4可介於3毫米至5毫米之間，本發明是以第四預定長度L4為8毫米，且第四預定寬度W4為4毫米作為舉例說明，然本發明不以此為限。值得說明的是，以本發明第一實施例而言，第一長臂2211的第一預定長度L1大於第一短臂2212的第二預定長度L2，第二長臂2311的第三預定長度L3大於第二短臂2312的第四預定長度L4，且第一長臂2211的第一預定寬度W1大於第一短臂2212的第二預定寬度W2，第二長臂2311的第三預定寬度W3大於第二短臂2312的第四預定寬度W4，然而，本發明不以上述所舉的例子為限制。

此外，第一耦合凸角2214可具有一第一預設長度PL1以及一第一預設寬度PW1，第一預設長度PL1可介於2.5毫米至3.5毫米之間，第一預設寬度PW1可介於1.5毫米至2.5毫米之間，本發明是以第一預設長度PL1為3毫米，第一預設寬度PW1為2毫米作為舉例說明，然本發明不以此為限。此外，第二耦合凸角2314可具有一第二預設長度PL2以及一第二預設寬度PW2，第二預設長度PL2可介於2.5毫米至3.5毫米之間，第二預設寬度PW2可介於1.5毫米至2.5毫米之間，本發明是以第二預設長度PL2為3毫米，第二預設寬度PW2為2毫米作為舉例說明，然本發明不以此為限。

接著，請復參閱圖8所示，以下將進一步說明第一電極層221及第二電極層231在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的重疊位置關係。詳細來說，第一電極層221的第一長臂2211在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第一長邊1201至少部分重疊，且在第一預定寬度W1的方向上，第一長臂2211在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第一長邊1201重疊一第一預定距離D1，第一預定距離D1可介於3.2毫米至4.2毫米之間，本發明是以第一預定距離D1為3.7毫米作為舉例說明，然本發明不以此為限。值得說明的是，以本發明而言，可通過調整第一預定距離D1而調整頻率範圍介於1164 MHz至1214 MHz之間的第二操作頻帶(低頻帶)的阻抗頻寬以及共振頻率點的位置。此外，第一中心軸A1通過第一長臂2211，且第一長臂2211的開口端的邊緣至第一中心軸A1之間具有一第一預定間距G1，第一預定間距G1可介於2.3毫米至3.3毫米之間，本發明是以第一預定間距G1為2.8毫米作為舉例說明，然本發明不以此為限。

承上述，進一步來說，第二電極層231的第二長臂2311在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第三長邊1203至少部分重疊，且在第三預定寬度W3的方向上，第二長臂2311在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第三長邊1203重疊一第二預定距離D2，第二預定距離D2可介於3毫米至4毫米之間，本發明是以第二預定距離D2為3.5毫米作為舉例說明，然本發明不以此為限。值得說明的是，以本發明而言，可通過調整第二預定距離D2而調整頻率範圍介於1563 MHz至1610 MHz之間的第一操作頻帶(高頻帶)的阻抗頻寬以及共振頻率點的位置。此外，第二中心軸A2通過第二長臂2311，且第二長臂2311的開口端的邊緣至第二中心軸A2之間具有一第二預定間距G2，第二預定間距G2可介於0.5毫米至1.5毫米之間，本發明是以第二預定間距G2為1毫米作為舉例說明，然本發明不以此為限。

接著，請參閱圖9所示，圖9為史密斯圖且圖9中的圓形虛線曲線為電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)為2的區域。圖9中的曲線E1代表圖7的實施方式中第二操作頻帶(1164 MHz-1214 MHz)的史密斯曲線，曲線E3代表圖7的實施方式中第一操作頻帶(1563MHz-1610 MHz)的史密斯曲線，在圖7的實施方式中沒有設置第一耦合凸角2214及第二耦合凸角2314；圖9中的曲線E2代表圖8的實施方式中第二操作頻帶(1164 MHz-1214 MHz)的史密斯曲線，E4代表圖8的實施方式中第一操作頻帶(1563 MHz至1610 MHz)的史密斯曲線，在圖8的實施方式中有設置第一耦合凸角2214及第二耦合凸角2314。因此，以本發明而言，設置有第一耦合凸角2214及第二耦合凸角2314的效果最佳。

接著，請參閱圖10所示，圖10為圖8的實施方式的天線結構的返回損失的曲線示意圖。圖10中的曲線F1代表實測當天線結構U只有第一基板單元1的情況下的返回損失(return loss)的曲線，曲線F2代表實測當天線結構U具有第一基板單元1及第二基板單元2時的返回損失的曲線，曲線F3代表模擬當天線結構U具有第一基板單元1及第二基板單元2時的返回損失的曲線。藉此，以本發明而言，進一步利用第一接地件22及第二接地件23下地的天線結構U的效果較佳。

接著，請參閱圖11及圖12所示，圖11及圖12分別為圖8的實施方式的天線結構的長短軸比的示意圖。圖11中的曲線J1代表實測頻率範圍介於1164 MHz至1214 MHz之間的第二操作頻帶(L5應用頻帶)的長短軸比(Axial Ratio，AR)曲線，曲線J2代表模擬頻率範圍介於1164 MHz至1214 MHz之間的第二操作頻帶(L5應用頻帶)的長短軸比(Axial Ratio，AR)曲線。圖12中的曲線K1代表實測頻率範圍介於1563 MHz至1610 MHz之間的第一操作頻帶(L1應用頻帶)的長短軸比曲線，曲線K2代表模擬頻率範圍介於1563 MHz至1610 MHz之間的第一操作頻帶(L1應用頻帶)的長短軸比曲線。因此，以本發明而言，天線結構U的長短軸比大部分都小於10dB。

接著，請參閱圖13所示，圖13為圖8的實施方式的天線結構的天線效率圖。圖13中的曲線代表頻率範圍介於1164 MHz至1214 MHz之間的第二操作頻帶(L5應用頻帶)以及頻率範圍介於1563 MHz至1610 MHz之間的第一操作頻帶(L1應用頻帶)的天線效率。因此，可看出天線結構U的天線效率大部分都大於-6dBi。

[第二實施例]

首先，請參閱圖14所示，圖14為本發明第二實施例的天線結構的俯視示意圖。本發明第二實施例提供一種天線結構U，由圖14與圖8的比較可知，第二實施例與第一實施例最大的差別在於，第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的位置不同，類似地，圖14的配置方式也能產生右旋圓極化的效果。另外，須說明的是，第二實施例所提供的天線結構U的其他構件以及結構與前述第一實施例相仿，在此不再贅述。此外，第二實施例所提供的天線結構U的第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的投影尺寸，例如第一預定寬度W1、第二預定寬度W2、第三預定寬度W3、第四預定寬度W4、第一預設長度PL1、第一預設寬度PW1、第二預設長度PL2、第二預設寬度PW2、第一預定距離D1、第二預定距離D2、第一預定間距G1、第二預定間距G2及預設距離P的計算方式，都與前述第一實施例相仿，在此不再贅述。也就是說，第二實施例僅調整第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的第一長邊1201、第二長邊1202、第三長邊1203及第四長邊1204的重疊位置。

藉此，以本發明而言，當第一電極層221及第二電極層231在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的其中兩個長邊重疊，且所重疊的兩個長邊之間連接有一短邊122時，可產生右旋圓極化的天線結構U。

[第三實施例]

首先，請參閱圖15所示，圖15為本發明第三實施例的天線結構的俯視示意圖。本發明第三實施例提供一種天線結構U，由圖15與圖8的比較可知，第三實施例與第一實施例最大的差別在於，第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的位置不同，相反地，圖15的配置方式能產生左旋圓極化的效果。另外，須說明的是，第三實施例所提供的天線結構U的其他構件以及結構與前述第一實施例相仿，在此不再贅述。此外，第三實施例所提供的天線結構U的第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的投影尺寸，例如第一預定寬度W1、第二預定寬度W2、第三預定寬度W3、第四預定寬度W4、第一預設長度PL1、第一預設寬度PW1、第二預設長度PL2、第二預設寬度PW2、第一預定距離D1、第二預定距離D2、第一預定間距G1、第二預定間距G2及預設距離P的計算方式，都與前述第一實施例相仿，在此不再贅述。也就是說，第三實施例僅調整第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的第一長邊1201、第二長邊1202、第三長邊1203及第四長邊1204的重疊位置。

藉此，以本發明而言，當第一電極層221及第二電極層231在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的其中兩個長邊重疊，且所重疊的兩個長邊之間具有一轉角123時，可產生左旋圓極化的天線結構U。

[第四實施例]

首先，請參閱圖16所示，圖16為本發明第四實施例的天線結構的俯視示意圖。本發明第四實施例提供一種天線結構U，由圖16與圖8的比較可知，第四實施例與第一實施例最大的差別在於，第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的位置不同，相反地，圖16的配置方式能產生左旋圓極化的效果。另外，須說明的是，第四實施例所提供的天線結構U的其他構件以及結構與前述第一實施例相仿，在此不再贅述。此外，第四實施例所提供的天線結構U的第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的投影尺寸，例如第一預定寬度W1、第二預定寬度W2、第三預定寬度W3、第四預定寬度W4、第一預設長度PL1、第一預設寬度PW1、第二預設長度PL2、第二預設寬度PW2、第一預定距離D1、第二預定距離D2、第一預定間距G1、第二預定間距G2及預設距離P的計算方式，都與前述第一實施例相仿，在此不再贅述。也就是說，第四實施例僅調整第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的第一長邊1201、第二長邊1202、第三長邊1203及第四長邊1204的重疊位置。

藉此，以本發明而言，當第一電極層221及第二電極層231在第一基板11上的垂直投影與輻射件12的其中兩個長邊在第一基板11上的垂直投影重疊，且所重疊的兩個長邊之間具有一轉角123時，可產生左旋圓極化的天線結構U。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的天線結構U，其能通過“第一基板單元1的輻射件12”以及“第二基板單元2的第一接地件22及第二接地件23”的技術方案，以形成一具有雙頻之圓極化天線。

更進一步來說，本發明通過上述架構，本發明實施例所提供的天線結構U可應用於GLONASS的L1及L5的頻帶訊號以及GPS的G1及G3的頻帶訊號，或者是GLONASS的L1及L2的頻帶訊號以及GPS的G1及G2的頻帶訊號。

更進一步來說，相較於現有技術的陶瓷貼片天線，本發明所提供的天線結構U能利用第一基板11的第一預定厚度T1大於第二基板12的第二預定厚度T2的架構，而具有良好的長短軸比。

更進一步來說，本發明所提供的天線結構U可通過調整第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的第一長邊1201、第二長邊1202、第三長邊1203及第四長邊1204的重疊位置，而改變天線結構U的極化方向。

更進一步來說，當本發明所提供的天線結構U應用於第五代行動通訊系統的毫米波頻帶的28GHz頻帶及39GHz頻帶時，能利用圓極化的效果而提升多輸入多輸出系統的天線架構的傳輸速率。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

天線結構　　　　　U 第一基板單元　　　1 第一基板　　　　　11 第一表面　　　　　111 第二表面　　　　　112 輻射件　　　　　　12 中心點　　　　　　12C 饋入點　　　　　　12F 第一長邊　　　　　1201 第二長邊　　　　　1202 第三長邊　　　　　1203 第四長邊　　　　　1204 本體部　　　　　　121 短邊　　　　　　　122 轉角　　　　　　　123 饋入部　　　　　　124 接地金屬件　　　　13 第二基板單元　　　2 第二基板　　　　　21 第三表面　　　　　211 第四表面　　　　　212 第一接地件　　　　22 第一電極層　　　　221 第一長臂　　　　　2211 第一短臂　　　　　2212 第一交接處　　　　2213 第一耦合凸角　　　2214 第一接地部　　　　222 第二接地件　　　　23 第二電極層　　　　231 第二長臂　　　　　2311 第二短臂　　　　　2312 第二交接處　　　　2313 第二耦合凸角　　　2314 第二接地部　　　　232 饋入單元　　　　　3 饋入端　　　　　　31 接地端　　　　　　32 第一預定厚度　　　T1 第二預定厚度　　　T2 第一預定長度　　　L1 第二預定長度　　　L2 第三預定長度　　　L3 第四預定長度　　　L4 第一預定寬度　　　W1 第二預定寬度　　　W2 第三預定寬度　　　W3 第四預定寬度　　　W4 第一預設長度　　　PL1 第二預設長度　　　PL2 第一預設寬度　　　PW1 第二預設寬度　　　PW2 第一預定距離　　　D1 第二預定距離　　　D2 第一預定間距　　　G1 第二預定間距　　　G2 預設距離　　　　　P 第一中心軸　　　　A1 第二中心軸　　　　A2 第一對角線　　　　C1 第二對角線　　　　C2 曲線　　　　　　　E1、E2、E3、E4、F1、F2、F3、J1、J2、K1、K2 方向　　　　　　　X、Y、Z

圖1為本發明第一實施例的天線結構的立體示意圖。

圖2為本發明第一實施例的天線結構的其中一立體分解示意圖。

圖3為本發明第一實施例的天線結構的另外一立體分解示意圖。

圖4為圖1的IV-IV剖面的剖面示意圖。

圖5為本發明第一實施例的天線結構的第一基板單元的俯視示意圖。

圖6為本發明第一實施例的天線結構的第二基板單元的俯視示意圖。

圖7為本發明第一實施例的天線結構的其中一俯視示意圖。

圖8為本發明第一實施例的天線結構的另外一俯視示意圖。

圖9為史密斯圖。

圖10為圖8的實施方式的天線結構的返回損失的曲線示意圖。

圖11為圖8的實施方式的天線結構的長短軸比的其中一示意圖。

圖12為圖8的實施方式的天線結構的長短軸比的另外一示意圖。

圖13為圖8的實施方式的天線結構的天線效率圖。

圖14為本發明第二實施例的天線結構的俯視示意圖。

圖15為本發明第三實施例的天線結構的俯視示意圖。

圖16為本發明第四實施例的天線結構的俯視示意圖。

U:天線結構

12:輻射件

12C:中心點

12F:饋入點

1201:第一長邊

1202:第二長邊

1203:第三長邊

1204:第四長邊

122:短邊

123:轉角

22:第一接地件

221:第一電極層

2211:第一長臂

2212:第一短臂

2213:第一交接處

2214:第一耦合凸角

222:第一接地部

23:第二接地件

231:第二電極層

2311:第二長臂

2312:第二短臂

2313:第二交接處

2314:第二耦合凸角

232:第二接地部

PL1:第一預設長度

PL2:第二預設長度

PW1:第一預設寬度

PW2:第二預設寬度

A1:第一中心軸

A2:第二中心軸

X、Z:方向

Claims (12)

1. 一種天線結構，其包括： 一饋入單元； 一第一基板單元，包括一第一基板以及設置在所述第一基板上的一輻射件，所述輻射件耦接於所述饋入單元；以及 一第二基板單元，設置在所述第一基板單元的一側，所述第二基板單元包括一第二基板、設置在所述第二基板的一第一接地件以及設置在所述第二基板的一第二接地件，所述第一接地件包括一第一電極層以及耦接於所述第一電極層的一第一接地部，所述第二接地件包括一第二電極層以及耦接於所述第二電極層的一第二接地部； 所述第一電極層與所述輻射件耦合以共振產生一第一操作頻帶，且所述第二電極層與所述輻射件耦合以共振產生一第二操作頻帶，以及所述第一操作頻帶大於所述第二操作頻帶。
2. 如請求項1所述的天線結構，其中，所述第一基板單元還進一步包括設置在所述第一基板上的一接地金屬件，其中，所述第一接地部及所述第二接地部耦接於所述接地金屬件。
3. 如請求項2所述的天線結構，其中，所述饋入單元包括一饋入端以及一接地端，所述饋入端耦接於所述輻射件的一饋入點，所述接地端耦接於所述接地金屬件。
4. 如請求項1所述的天線結構，其中，所述第一基板具有一第一預定厚度，所述第二基板具有一第二預定厚度，所述第一預定厚度大於所述第二預定厚度。
5. 如請求項1所述的天線結構，其中，所述第一電極層在所述第一基板上的垂直投影與所述輻射件至少部分重疊，且所述第二電極層在所述第一基板上的垂直投影與所述輻射件至少部分重疊。
6. 如請求項1所述的天線結構，其中，所述輻射件為一多邊形，所述輻射件包括四個長邊以及兩個短邊，所述兩個短邊形成在所述輻射件上的其中一對角線上，且所述輻射件還進一步具有一饋入點。
7. 如請求項6所述的天線結構，其中，所述輻射件定義有一第一中心軸以及一垂直於所述第一中心軸的第二中心軸，所述第一中心軸及所述第二中心軸在所述輻射件的一中心點彼此交錯，所述第一中心軸通過所述饋入點，且所述饋入點鄰近於所述輻射件的一長邊。
8. 如請求項6所述的天線結構，其中，所述第一電極層在所述第一基板上的垂直投影與所述輻射件的四個所述長邊中的其中一個所述長邊至少部分重疊，所述第二電極層在所述第一基板上的垂直投影與所述輻射件的四個所述長邊中的另外一個所述長邊至少部分重疊，且四個所述長邊中的其中一個所述長邊與四個所述長邊中的另外一個所述長邊相鄰。
9. 如請求項8所述的天線結構，其中，所述第一電極層包括一第一長臂以及一第一短臂，所述第一長臂及所述第一短臂於一第一交接處垂直連接，所述第二電極層包括一第二長臂以及一第二短臂，所述第二長臂及所述第二短臂於一第二交接處垂直連接。
10. 如請求項9所述的天線結構，其中，所述第一長臂的延伸方向平行於四個所述長邊中的其中一個所述長邊，所述第一短臂的延伸方向垂直於四個所述長邊中的其中一個所述長邊，所述第二長臂的延伸方向平行於四個所述長邊中的另外一個所述長邊，所述第二短臂的延伸方向垂直於四個所述長邊中的另外一個所述長邊，且四個所述長邊中的其中一個所述長邊與四個所述長邊中的另外一個所述長邊相鄰。
11. 如請求項1所述的天線結構，其中，所述第一電極層還進一步包括一第一耦合凸角，且所述第一耦合凸角在所述第一基板上的垂直投影與所述輻射件至少部分重疊。
12. 如請求項1所述的天線結構，其中，所述第二電極層還進一步包括一第二耦合凸角，且所述第二耦合凸角在所述第一基板上的垂直投影與所述輻射件至少部分重疊。

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