TW202318719A - 週期性金屬陣列結構 - Google Patents

Abstract

本發明係一種週期性金屬陣列結構，其係位於兩個天線模組之間，且至少由複數排金屬單元組所組成，其中，各該金屬單元組分別包含複數個金屬單元，各該金屬單元呈縱向地連接，每一金屬單元包括一第一直條體、二第一橫條體、二第二直條體與二第二橫條體，該第一直條體的頂端與底端分別設有各該第一橫條體，且至少其中一個第一橫條體能與相鄰接之另一金屬單元的另一第一橫條體相連接；各該第二直條體的長度分別小於該第一直條體，且分置於該第一直條體的左右兩側，並與該第一直條體相隔一第一間距；各該第二橫條體係位於前述第一間距，並能連接第一直條體與對應的各該第二橫條體。

Description

週期性金屬陣列結構

本發明係關於週期性金屬陣列結構，尤指一種位於兩個天線模組之間，以形成一平面式陣列天線系統中的週期性金屬陣列結構，且該週期性金屬陣列結構至少由複數排金屬單元組所組成，每一排金屬單元組還包含複數個金屬單元。

按，隨著無線通訊產業的迅速發展，各種無線通訊設備亦不斷地推陳出新，市場上對該等無線通訊設備之要求，除了著重其外觀上的輕薄短小，更著重其是否能兼顧穩定傳輸訊號的通訊品質，其中，「天線」更是該等無線通訊設備中，用以收發無線訊號並傳輸數據所不可或缺的關鍵元件，其相關技術的研發亦隨著無線通訊產業的迅速發展，成為相關技術領域所關注的焦點。

承上，因應無線通訊設備趨向小型化的設計風格，使得其內所採用的天線體積亦需隨之縮小，目前使用的小型天線大多為晶片天線和平面型天線(planar antenna)，其中，平面天線多屬微帶天線(micro-strip antenna)和印刷式天線(printed antenna)，然而，由於無線通訊設備的輕薄體積會使得其內的電路板體積亦較為短小，若業者尚需在該電路板上預留一區域，以安置天線時，除會縮減其餘電子元件的安裝位置，進而增加業者在設計電路板上的難度外，天線與其它電子元件亦會非常接近，尤其是，在電路板上存有複數個天線時，該等天線將容易因天線互耦而使天線隔離度變差，導致輻射品質下降，嚴重影響天線的信號品質。

為能解決前述問題，諸多業者紛紛開發出多種針對複數天線的隔離方式，例如，拉大天線彼此間的相隔距離，或是在多個天線間增加解耦合機制，以能降低天線之間的耦合量，但隨著天線的態樣與作用頻率不同，各種隔離方式亦需有相應的調整，無法一概而論，換言之，天線的隔離問題確實是天線設計中的一大難點，因此，如何使陣列天線在有限面積下，考量天線間之隔離度改善，即成為本發明之一重要課題。

由於無線通訊設備的天線在各種頻段的應用中，天線模組之饋入訊號的相對強度、輸入阻抗不同、以及具有高增益特性需求等，決定了天線的輻射場形與系統的性能，因此，天線訊號的強度及隔離度對整個天線系統而言是極為重要，因此，為能在競爭激烈的市場中，脫穎而出，發明人憑藉著多年來專業從事各式天線系統設計、加工及製造之豐富實務經驗，且秉持著精益求精的研究精神，在經過長久的努力研究與實驗後，終於研發出本發明之一種週期性金屬陣列結構，期藉由本發明之問世，提供使用者更佳的使用經驗。

本發明之一目的，係提供一種週期性金屬陣列結構，該週期性金屬陣列結構係位於兩個天線模組之間，以形成一平面式陣列天線系統，其至少由複數排金屬單元組所組成，各該金屬單元組係橫向排列，且彼此相隔一距離，其中，各該金屬單元組分別包含複數個金屬單元，各該金屬單元呈縱向地連接，每一金屬單元包括一第一直條體、二第一橫條體、二第二直條體與二第二橫條體，該第一直條體係縱向延伸而成，其頂端與底端分別設有橫向延伸的各該第一橫條體，且至少其中一個第一橫條體能與相鄰接之另一金屬單元的另一第一橫條體相連接；各該第二直條體係縱向延伸而成，其長度分別小於該第一直條體，且分置於該第一直條體的左右兩側，並與該第一直條體相隔一第一間距；各該第二橫條體係橫向延伸而成，且分置於該第一直條體的左右兩側，其一端分別連接該第一直條體，其另一端則分別連接對應的各該第二橫條體。如此，該二天線單元間之表面波現象所產生之相互耦合能量，可以依據該週期性金屬陣列結構改善其隔離度之效果，達成陣列天線的主頻訊號輻射強度大與抑制旁波瓣訊號的強度。

可選地，該平面式陣列天線系統的工作頻率為28GHz。

可選地，該第一距離為0.3毫米。

可選地，該金屬單元組包含三個金屬單元，且其縱向總長度為4.98毫米。

可選地，該週期性金屬陣列結構包含三排金屬單元組。

可選地，該二第二直條體不會超出各該第一橫條體之兩端的範圍外。

可選地，該第一橫條體的橫向長度為0.5毫米。

可選地，該第一橫條體的縱向長度為0.08毫米。

可選地，該第二直條體的縱向長度為1毫米，該第二直條體的橫向長度為0.08毫米。

可選地，該第二橫條體的橫向長度為0.11毫米。

可選地，該第二橫條體的縱向長度為0.08毫米。

可選地，該第二橫條體之另一端係連接至該第二直條體的中間區域。

為便 貴審查委員能對本發明目的、技術特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

為使本發明之目的、技術內容與優點更加清楚明白，以下結合具體實施方式，並參照附圖，對本發明所公開的實施方式進一步詳細說明。本領域之技藝人士可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果，且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。另外事先聲明，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸進行描繪。

應理解，在本發明之說明書中任何地方所使用的實施例，包括任何術語的使用，都僅是說明性，絕不限制本發明或任何術語的範圍與含義。同樣地，本發明並不侷限於說明書所揭露的各種實施例。雖然本文中可能使用術語第一、第二或第三等來描述各種元件，但各該元件不應受前述術語的限制，前述術語主要是用以區分一元件與另一元件，而不應對任何元件施加任何實質性限制，且不應限制各個元件在實際應用上的組裝或設置順序。另外實施例中提到的方向用語，例如“上(頂)”、“下(底)”、“前”、“後”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明的保護範圍。再者，本文中所使用的特定值，可以包括考慮到受到測量系統或設備之限制，而對該特定值進行測量時之可能產生之一定特定之誤差，例如，後續實施例所述及的數值，能夠包括該特定值的±5%、±3%、±1%、±0.5%、± 0.1%或一個或多個標準差範圍。

本發明係一種週期性金屬陣列結構，請參閱第1圖所示，該週期性金屬陣列結構1係位於兩個天線模組21、22之間，以形成一平面式陣列天線系統S，在一實施例中，該平面式陣列天線系統S的工作頻率為28GHz，且該二天線模組21、22能為平面型天線態樣，在該實施例中，該二天線模組21、22呈矩形狀，其左右長度為3.2毫米，其上下寬度為2.4毫米，且彼此之間相隔一距離D1，並能設置於一電路板3上，前述距離D1能為3.2毫米，但不以此為限，在本發明之其它實施例中，業者能夠根據產品需求，而調整平面式陣列天線系統S的工作頻率，或是調整前述天線模組21、22的距離D1。此外，由於平面型天線的相關設計非本發明之重點，故其與電路板間的電氣連接關係(故饋入點)，則不予贅述亦不繪製於圖式上，以保持圖式簡潔。

承上，請參閱第1及2圖所示，該週期性金屬陣列結構1至少由複數排金屬單元組11所組成，在該實施例中，其包含三排金屬單元組11，該等金屬單元組11係由左至右地橫向排列(以第1圖之方向而定)，其彼此分別相隔一距離D2，該距離D2能為0.3毫米，且位於最外側的二個金屬單元組11不會碰觸到相鄰的各該天線模組21、22。又，每一個金屬單元組11分別包含複數個金屬單元12，各該金屬單元12呈縱向地依序上下連接，在該實施例中，該金屬單元組11由三個金屬單元12所組成，且其縱向總長度T1為4.98毫米，但不以此為限，在本發明之其他實施例中，根據實際需求，業者能夠調整單一個金屬單元組11中的金屬單元12之數量。

請參閱第2及3圖所示，該金屬單元12包括一第一直條體121、二第二直條體122、二第一橫條體123與二第二橫條體124，其中，該第一直條體121係縱向延伸而成(如第2圖之上下延伸方向)，其頂端與底端分別設有橫向延伸(如第2圖之左右延伸方向)的第一橫條體123，在該實施例中，該第一橫條體123的橫向長度W1能為0.5毫米，該第一橫條體123的縱向長度L1為0.08毫米，且該第一直條體121的兩端能分別連接至對應的各該第一橫條體123的中間區域，意即，以第3圖觀之，該第一橫條體123非對應於第一直條體121的左右兩段橫向長度W11分別為0.21毫米，但不以此為限。又，相鄰的兩個金屬單元12彼此間，係透過第一橫條體123而相互連接，以第2圖為例，處於中間的金屬單元12，其兩個第一橫條體123會分別連接至相鄰金屬單元12的對應第一橫條體123。換言之，對於每一個金屬單元12而言，其至少一個第一橫條體123會與另一個金屬單元12的另一第一橫條體123相連接。

另外，復請參閱第2及3圖所示，該二第二直條體122係縱向延伸而成，且縱向長度分別小於該第一直條體121，並分置於該第一直條體121的左右兩側，使得該二第二直條體122能處於該二第一橫條體123兩者之間，在該實施例中，該二第二直條體122不會超出各該第一橫條體123之兩端的範圍外，但在本發明之其它實施例中，隨著產品需求或生產上的公差，該第二直條體122的最外側邊緣能超出第一橫條體123的最外側端緣。又，在該實施例中，該第二直條體122的縱向長度L2為1毫米，該第二直條體122的橫向長度W2為0.08毫米，且該二第二直條體122分別與該第一直條體121相隔一第一間距，前述第一間距能為0.11毫米。

再者，復請參閱第2及3圖所示，該二第二橫條體124係橫向延伸而成，且分置於該第一直條體121的左右兩側，以位於對應的各該第一間距中，其一端分別連接該第一直條體121，其另一端則分別連接對應的各該第二直條體122，因此，該二第二直條體122與該二第二橫條體124能略為形成H形。在該實施例中，該第二橫條體124的縱向長度L3為0.08毫米，該第二橫條體124的橫向長度W3為0.11毫米(相當於第一間距為0.11毫米)，且該第二橫條體124之另一端能連接至該第二直條體122的中間區域，意即，以第3圖觀之，該第二直條體122非對應於第二橫條體124的上下兩段縱向長度L21分別為0.46毫米。

承上，經實驗測試後，請參閱第4圖所示，當平面式陣列天線系統S不具有週期性金屬陣列結構1時，其天線模組21、22的隔離度特性結果中，工作頻率為28GHz的模擬測試結果(如第4圖之粗虛線)為-24.156(dB)；當平面式陣列天線系統S具有週期性金屬陣列結構1時，其天線模組21、22的隔離度特性結果中，工作頻率為28GHz的模擬結果(如第4圖之細虛線)為-47.081(dB)；由此可知，藉由該週期性金屬陣列結構1的設計，能夠擾動原有天線模組21、22上的表面電流，並減少背向輻射之場量，以得到較佳之隔離度表現，進而達成陣列天線的主頻訊號輻射強度大與抑制旁波瓣訊號的強度。此外，該週期性金屬陣列結構1能與天線模組21、22共同設計於同一平面，以維持天線模組21、22完整接地面。

按，以上所述，僅係本發明之較佳實施例，惟，本發明所主張之權利範圍，並不侷限於此，按凡熟悉該項技藝人士，依據本發明所揭露之技術內容，可輕易思及之等效變化，均應屬不脫離本發明之保護範疇。

[習知] 無 [本發明] 1:週期性金屬陣列結構 11:金屬單元組 12:金屬單元 121:第一直條體 122:第二直條體 123:第一橫條體 124:第二橫條體 21、22:天線模組 3:電路板 S:平面式陣列天線系統 D1、D2:距離 T1:縱向總長度 W1、W11、W2、W3:橫向長度 L1、L2、L21、L3:縱向長度

[第1圖]係本發明之平面式陣列天線系統的示意圖； [第2圖]係本發明之週期性金屬陣列結構的示意圖； [第3圖]係本發明之金屬單元的示意圖；及 [第4圖]係本發明之平面式陣列天線系統具有/不具有週期性金屬陣列結構的隔離度特性結果示意圖。

1:週期性金屬陣列結構

11:金屬單元組

12:金屬單元

121:第一直條體

122:第二直條體

123:第一橫條體

124:第二橫條體

D2:距離

T1:縱向總長度

Claims (12)

1. 一種週期性金屬陣列結構，係位於兩個天線模組之間，以形成一平面式陣列天線系統，該週期性金屬陣列結構至少由複數排金屬單元組所組成，各該金屬單元組係橫向排列，且彼此相隔一距離，其中，各該金屬單元組分別包含複數個金屬單元，各該金屬單元呈縱向地連接，每一金屬單元包括： 一第一直條體，係縱向延伸而成，其頂端與底端分別設有橫向延伸的一第一橫條體，且至少其中一個第一橫條體能與相鄰接之另一金屬單元的另一第一橫條體相連接； 二第二直條體，係縱向延伸而成，其長度分別小於該第一直條體，且分置於該第一直條體的左右兩側，並與該第一直條體相隔一第一間距；及 二第二橫條體，係橫向延伸而成，且分置於該第一直條體的左右兩側，其一端分別連接該第一直條體，其另一端則分別連接對應的各該第二橫條體。
2. 如請求項1所述之週期性金屬陣列結構，其中，該平面式陣列天線系統的工作頻率為28GHz。
3. 如請求項1所述之週期性金屬陣列結構，其中，該第一距離為0.3毫米。
4. 如請求項1所述之週期性金屬陣列結構，其中，該金屬單元組包含三個金屬單元，且其縱向總長度為4.98毫米。
5. 如請求項1所述之週期性金屬陣列結構，其中，該週期性金屬陣列結構包含三排金屬單元組。
6. 如請求項1所述之週期性金屬陣列結構，其中，該二第二直條體不會超出各該第一橫條體之兩端的範圍外。
7. 如請求項6所述之週期性金屬陣列結構，其中，該第一橫條體的橫向長度為0.5毫米。
8. 如請求項7所述之週期性金屬陣列結構，其中，該第一橫條體的縱向長度為0.08毫米。
9. 如請求項1所述之週期性金屬陣列結構，其中，該第二直條體的縱向長度為1毫米，該第二直條體的橫向長度為0.08毫米。
10. 如請求項1所述之週期性金屬陣列結構，其中，該第二橫條體的橫向長度為0.11毫米。
11. 如請求項10所述之週期性金屬陣列結構，其中，該第二橫條體的縱向長度為0.08毫米。
12. 如請求項9所述之週期性金屬陣列結構，其中，該第二橫條體之另一端係連接至該第二直條體的中間區域。

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