TW202320412A - Light-transmitting antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本發明是有關於一種天線,且特別是有關於一種透光天線。The present invention relates to an antenna, and in particular to a light-transmitting antenna.
目前無線通訊技術逐漸採用中繼轉傳(relay)技術來改善無線通訊涵蓋面積、群體移動性(group mobility)、基地台邊際傳輸量(cell-edge throughput)以及提供臨時的網路佈建方式。在第5代(5G)通訊系統中,為了提升訊號的覆蓋率,基地台最好設置在大樓的中間層,而不是距離地面較遠的樓頂。但城市環境複雜,要找到安裝天線的地方極為困難,若能將天線安裝在室內窗戶,透過玻璃來提高覆蓋率,透光天線採用透光且不顯眼的設計兼具美觀與功能,可省去大量選址及站點安裝的困擾。當然,透光天線的效能表現也直接影響無線網路的使用者的使用體驗。At present, wireless communication technology gradually adopts relay technology to improve wireless communication coverage area, group mobility, cell-edge throughput of base stations, and provide temporary network deployment methods. In the 5th generation (5G) communication system, in order to improve the coverage of the signal, it is best to install the base station on the middle floor of the building, rather than the roof of the building far from the ground. However, the urban environment is complex, and it is extremely difficult to find a place to install the antenna. If the antenna can be installed on the indoor window and the coverage can be improved through the glass, the light-transmitting antenna adopts a light-transmitting and inconspicuous design, which is both beautiful and functional, and can be saved. A large number of site selection and site installation troubles. Of course, the performance of the light-transmitting antenna also directly affects the user experience of the wireless network.
本發明實施例提供一種透光天線,具有較佳的效能表現。Embodiments of the present invention provide a transparent antenna with better performance.
本發明實施例的透光天線包括一基板、一第一導電圖案與一第二導電圖案。基板具有相對的一第一表面與一第二表面。第一導電圖案配置於第一表面,且包括一第一餽線單元、一第一輻射單元、一第一耦合單元、一第一寄生單元、一第二輻射單元與一第二耦合單元。第一餽線單元連接第二輻射單元。第一輻射單元與第二輻射單元位於第一耦合單元與第二耦合單元之間。第一寄生單元的一側連接第二耦合單元。第一寄生單元的另一側鄰接第一耦合單元。第二導電圖案配置於第二表面,且包括一第二餽線單元、一第三耦合單元、一第二寄生單元與一第四耦合單元。第二餽線單元在第一表面上的正投影重疊第一餽線單元、第一輻射單元與第二輻射單元。第三耦合單元在第一表面上的正投影重疊第一耦合單元。第四耦合單元在第一表面上的正投影重疊第二耦合單元。第二寄生單元在第一表面上的正投影重疊第一寄生單元。第二寄生單元的一側連接第四耦合單元。第二寄生單元的另一側鄰接第三耦合單元。The transparent antenna according to the embodiment of the present invention includes a substrate, a first conductive pattern and a second conductive pattern. The substrate has a first surface and a second surface opposite to each other. The first conductive pattern is disposed on the first surface and includes a first feeder unit, a first radiation unit, a first coupling unit, a first parasitic unit, a second radiation unit and a second coupling unit. The first feeder unit is connected to the second radiation unit. The first radiation unit and the second radiation unit are located between the first coupling unit and the second coupling unit. One side of the first parasitic unit is connected to the second coupling unit. The other side of the first parasitic unit is adjacent to the first coupling unit. The second conductive pattern is disposed on the second surface and includes a second feeder unit, a third coupling unit, a second parasitic unit and a fourth coupling unit. The orthographic projection of the second feeder unit on the first surface overlaps the first feeder unit, the first radiation unit and the second radiation unit. The orthographic projection of the third coupling unit on the first surface overlaps the first coupling unit. The orthographic projection of the fourth coupling unit on the first surface overlaps the second coupling unit. An orthographic projection of the second parasitic element on the first surface overlaps the first parasitic element. One side of the second parasitic unit is connected to the fourth coupling unit. The other side of the second parasitic unit is adjacent to the third coupling unit.
基於上述,本發明實施例的透光天線具有寬頻、高增益與多頻的特性。Based on the above, the light-transmitting antenna of the embodiment of the present invention has characteristics of broadband, high gain and multi-frequency.
圖1是依照本發明的一實施例的一種透光天線的立體示意圖。請參照圖1,本實施例的透光天線100包括一基板110、一第一導電圖案120與一第二導電圖案130。基板110具有相對的一第一表面112與一第二表面114。第一導電圖案120配置於第一表面112,且包括一第一餽線單元120A、一第一輻射單元120B、一第一耦合單元120D、一第一寄生單元120E、一第二輻射單元120C與一第二耦合單元120F。第一餽線單元120A連接第二輻射單元120C。第一輻射單元120B與第二輻射單元120C位於第一耦合單元120D與第二耦合單元120F之間。第一寄生單元120E的一側連接第二耦合單元120F。第一寄生單元120E的另一側鄰接第一耦合單元120D。第二導電圖案130配置於第二表面114,且包括一第二餽線單元130A、一第三耦合單元130B、一第二寄生單元130C與一第四耦合單元130D。第二餽線單元130A在第一表面112上的正投影重疊第一餽線單元120A、第一輻射單元120B與第二輻射單元120C。第三耦合單元130B在第一表面112上的正投影重疊第一耦合單元120D。第四耦合單元130D在第一表面112上的正投影重疊第二耦合單元120F。第二寄生單元130C在第一表面112上的正投影重疊第一寄生單元120E。第二寄生單元130C的一側連接第四耦合單元130D。第二寄生單元130C的另一側鄰接第三耦合單元130B。FIG. 1 is a three-dimensional schematic diagram of a transparent antenna according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the
在本實施例的透光天線100中,第一導電圖案120的第一餽線單元120A與第二導電圖案130的第二餽線單元130A互相耦合,使得訊號可以採用電容餽入的方式餽入。此外,第一導電圖案120與第二導電圖案130都具有高透光性,適合安裝在室內而提高室內的網路的覆蓋率,避免天線安裝在戶外並以很長的纜線拉入室內時的纜線訊號損失,也不影響室內採光且保持美觀。並且,本實施例的透光天線100具有全平面電流、多頻、窄波束、高增益等特性。In the
在本實施例中,基板110沒有導電通孔。也就是,透光天線100不需要設置會遮蔽光線的導電通孔,而是利用第一餽線單元120A與第二餽線單元130A將訊號餽入的位置拉到基板110的邊緣,避免在透光天線100的中央區域產生不透光的點,不會影響視線且可保持美觀。在本實施例中,透光天線100可更包括一餽線150。第一餽線單元120A與第二餽線單元130A分別在基板110的邊緣電性連接餽線150。In this embodiment, the
在本實施例中,基板110包括相互疊置的一第一基板110A與一第二基板110B。第一基板110A背向第二基板110B的表面是第一表面112。第二基板110B背向第一基板110A的表面是第二表面114。第一基板110A與第二基板110B例如是以彼此直接接觸而實質上沒有間隙的方式相互疊置。在此架構下,第一導電圖案120可以單面製程形成在第一基板110A上,第二導電圖案130也可以單面製程形成在第二基板110B上,整體的製程成本較低且良率較高。In this embodiment, the
在本實施例中,透光天線100更包括一電磁波反射板140,與基板110保持距離的疊置。也就是,電磁波反射板140與基板110疊在一起,但彼此保持距離。由於配置了電磁波反射板140,具有電磁波反射和屏蔽功能,可提升天線的指向性,還可以隔絕環境影響。在本實施例中,透光天線100具有一操作波長。電磁波反射板140與基板110之間的距離D10例如是介於操作波長的0.25倍至2倍之間。舉例來說,電磁波反射板140與基板110之間的距離D10可以是3公分。In this embodiment, the
在本實施例中,第二導電圖案130位於第一導電圖案120與電磁波反射板140之間。但在其他實施例中,也可以是第一導電圖案120位於第二導電圖案130與電磁波反射板140之間。In this embodiment, the second
圖2是圖1的透光天線100的第一導電圖案120的示意圖。請參照圖2,在本實施例中,第一輻射單元120B與第二輻射單元120C呈梯形。另外,第一耦合單元120D與第二耦合單元120F也可以呈梯形。本實施例中,這些輻射單元的梯形的兩個底角並不相等,但本發明不侷限於此。第一輻射單元120B與第一耦合單元120D並不相連,而第二輻射單元120C與第二耦合單元120F也不相連。第一輻射單元120B位於第二輻射單元120C與第一耦合單元120D之間。第二輻射單元120C位於第一輻射單元120B與第二耦合單元120F之間。FIG. 2 is a schematic diagram of the first
在本實施例中,第一輻射單元120B的形狀與第二輻射單元120C的形狀是以兩者之間的交界線L10為對稱線的線對稱圖案。本實施例中,雖然第一輻射單元120B的形狀不完全與第二輻射單元120C的形狀呈線對稱狀態,因第二輻射單元120C在中間部分有一小缺口,但實質上仍大致呈線對稱狀態。在本實施例中,第一耦合單元120D的形狀與第二耦合單元120F的形狀是以兩者之間的交界線L10為對稱線的線對稱圖案。類似地,第一耦合單元120D的形狀與第二耦合單元120F的形狀並不需要是完全地呈線對稱狀態,也可以只是實質上呈線對稱狀態。此外,本實施例中,第一輻射單元120B的形狀與第一耦合單元120D的形狀實質上相同,但本發明不侷限於此。In this embodiment, the shape of the
在本實施例中,第一導電圖案120更具有一第三寄生單元120G。第三寄生單元120G連接第一耦合單元120D。第一寄生單元120E的另一側鄰接第一耦合單元120D與第三寄生單元120G。In this embodiment, the first
圖3是圖1的透光天線100的第二導電圖案130的示意圖。請參照圖2與圖3,在本實施例中,第三耦合單元130B與第四耦合單元130D呈梯形。本實施例中,這些輻射單元的梯形的兩個底角並不相等,但本發明不侷限於此。在本實施例中,第二導電圖案130更具有一第四寄生單元130E。第四寄生單元130E連接第三耦合單元130B。第二寄生單元130C的另一側鄰接第三耦合單元130B與第四寄生單元130E。第四寄生單元130E在第一表面112上的正投影重疊第三寄生單元120G。FIG. 3 is a schematic diagram of the second
圖4是圖1的透光天線的電磁波反射板140的導電區142的示意圖。請參照圖1與圖4,在本實施例中,電磁波反射板140具有一導電區142。第二導電圖案130與第一導電圖案120在電磁波反射板140上的正投影全部落在導電區142。當然,第一餽線單元120A與第二餽線單元130A在邊緣的部分,有可能沒有落在導電區142。FIG. 4 is a schematic diagram of the
以圖1及圖2的透光天線100進行模擬後得到下列數據。其中,三個基板的尺寸都是100 mm × 100 mm,導電圖案的厚度為0.7 mm,電磁波反射板140與基板110之間的距離是3公分,第二餽線單元130A靠近第四耦合單元130D的一側的長度是51 mm,第二餽線單元130A靠近第三耦合單元130B的一側的長度是25 mm。透光天線100在1.8GHz、2.1GHz與3.5GHz的前後比(Front-Back Ratio)分別是21.9dB、52.07dB與3330.4dB,透光天線100在1.8GHz的XZ切面與YZ切面的峰值增益(Peak Gain)分別是7.92dB與7.96dB,透光天線100在2.1GHz的XZ切面與YZ切面的峰值增益分別是7.15dB與7.2dB,透光天線100在3.5GHz的XZ切面與YZ切面的峰值增益分別是6.28dB與8.13dB。透光天線100在1.8GHz附近的可用頻率介於1.6GHz與2.2GHz之間,換算出的天線頻寬為32%,亦即具有寬頻特性。透光天線100在3.5GHz附近的可用頻率介於1.2GHz與4.4GHz之間,換算出的天線頻寬為32%,亦即具有寬頻特性。The following data are obtained after simulation with the
圖5是圖1的透光天線的第一導電圖案的局部示意圖。請參照圖1與圖5,在本實施例中,第一導電圖案120與第二導電圖案130是網狀金屬。也就是說,在圖1中所見的第一導電圖案120與第二導電圖案130的範圍內,在放大狀態時可以看到是由網狀金屬構成,因此光線可從網狀金屬的網目通過,使得第一導電圖案120與第二導電圖案130可以透光。在本實施例中,網狀金屬具有一線寬W12與一網目寬W14。考慮到透光性,線寬W12例如是介於網目寬W14的0.05倍至0.1倍之間。此外,若製程可行,可讓第一導電圖案120與第二導電圖案130的網目盡量完全重疊,以提高透光性。FIG. 5 is a partial schematic diagram of a first conductive pattern of the transparent antenna of FIG. 1 . Please refer to FIG. 1 and FIG. 5 , in this embodiment, the first
圖6是圖1的透光天線的第一導電圖案120的局部剖面示意圖。請參照圖6,在本實施例中,透光天線100更包括一保護層160,覆蓋第一導電圖案120與第二導電圖案130。保護層160可保護第一導電圖案120與第二導電圖案130。此外,藉由適當地選擇保護層160的材料,可發揮折射率匹配的功能,以提高透光天線100的透光性。再者,保護層160也可具有導電性,以降低第一導電圖案120與第二導電圖案130的整體的阻抗,進而提升訊號傳輸的效率。當保護層160具有導電性時,保護層160並不覆蓋整個第一表面112與第二表面114。保護層160覆蓋的區域大致相等於第一導電圖案120分佈的區域以及第二導電圖案130分佈的區域,以避免改變輻射單元的外型而影響訊號的收發。FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional view of the first
圖7是依照本發明的另一實施例的一種透光天線的立體示意圖。圖7中,各元件的尺寸及比例都經過調整,僅為方便示意,並非實際尺寸及比例。請參照圖7,本實施例的透光天線200大致與圖1的透光天線100相同,在此僅說明兩者的差異。本實施例的基板210更包括一光學膠層270,配置於第一基板110A與第二基板110B之間。光學膠層270可以提升第一導電圖案120與第二導電圖案130的對位的精準性。並且,選擇具有適當的折射率的材料來做為光學膠層270,也可提升基板210的透光性。本實施例的透光天線200可更包括外框280,用於固定電磁波反射板140、第一基板110A與第二基板110B。FIG. 7 is a perspective view of a transparent antenna according to another embodiment of the present invention. In FIG. 7 , the dimensions and proportions of each component have been adjusted, which are only for convenience of illustration, not actual dimensions and proportions. Please refer to FIG. 7 , the
圖8是依照本發明的再一實施例的一種透光天線的立體示意圖。圖8中,各元件的尺寸及比例都經過調整,僅為方便示意,並非實際尺寸及比例。請參照圖8,本實施例的透光天線300大致與圖1的透光天線100相同,差異在於,本實施例的基板310是單一基板,並不是由兩個或更多基板組合而成。因此,透光天線300的透光性較佳。FIG. 8 is a schematic perspective view of a transparent antenna according to yet another embodiment of the present invention. In FIG. 8 , the dimensions and proportions of each element have been adjusted, which are only for convenience of illustration, rather than actual dimensions and proportions. Please refer to FIG. 8 , the
綜上所述,本發明的透光天線可以安裝在室內而減少纜線訊號損失,還具有全平面電流、多頻、窄波束、高增益等特性。To sum up, the light-transmitting antenna of the present invention can be installed indoors to reduce cable signal loss, and also has the characteristics of full-plane current, multi-frequency, narrow beam, and high gain.
100,200,300:透光天線
110,210,310:基板
110A:第一基板
110B:第二基板
112:第一表面
114:第二表面
120:第一導電圖案
120A:第一餽線單元
120B:第一輻射單元
120C:第二輻射單元
120D:第一耦合單元
120E:第一寄生單元
120F:第二耦合單元
120G:第三寄生單元
130:第二導電圖案
130A:第二餽線單元
130B:第三耦合單元
130C:第二寄生單元
130D:第四耦合單元
130E:第四寄生單元
140:電磁波反射板
142:導電區
150:餽線
160:保護層
270:光學膠層
280:外框
D10:距離
L10:交界線
W12:線寬
W14:網目寬
100,200,300: transparent antenna
110,210,310:
圖1是依照本發明的一實施例的一種透光天線的立體示意圖。 圖2是圖1的透光天線的第一導電圖案的示意圖。 圖3是圖1的透光天線的第二導電圖案的示意圖。 圖4是圖1的透光天線的電磁波反射板的導電區的示意圖。 圖5是圖1的透光天線的第一導電圖案的局部示意圖。 圖6是圖1的透光天線的第一導電圖案的局部剖面示意圖。 圖7是依照本發明的另一實施例的一種透光天線的立體示意圖。 圖8是依照本發明的再一實施例的一種透光天線的立體示意圖。 FIG. 1 is a three-dimensional schematic diagram of a transparent antenna according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a first conductive pattern of the transparent antenna of FIG. 1 . FIG. 3 is a schematic diagram of a second conductive pattern of the transparent antenna of FIG. 1 . FIG. 4 is a schematic diagram of the conductive area of the electromagnetic wave reflecting plate of the light-transmitting antenna shown in FIG. 1 . FIG. 5 is a partial schematic diagram of a first conductive pattern of the transparent antenna of FIG. 1 . FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional view of a first conductive pattern of the transparent antenna in FIG. 1 . FIG. 7 is a perspective view of a transparent antenna according to another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a schematic perspective view of a transparent antenna according to yet another embodiment of the present invention.
100:透光天線 100: Transparent antenna
110:基板 110: Substrate
110A:第一基板 110A: first substrate
110B:第二基板 110B: second substrate
112:第一表面 112: first surface
114:第二表面 114: second surface
120:第一導電圖案 120: the first conductive pattern
120A:第一餽線單元 120A: The first feeder unit
120B:第一輻射單元 120B: The first radiation unit
120C:第二輻射單元 120C: second radiation unit
120D:第一耦合單元 120D: the first coupling unit
120E:第一寄生單元 120E: The first parasitic unit
120F:第二耦合單元 120F: Second coupling unit
120G:第三寄生單元 120G: The third parasitic unit
130:第二導電圖案 130: the second conductive pattern
130A:第二餽線單元 130A: Second feeder unit
130B:第三耦合單元 130B: the third coupling unit
130C:第二寄生單元 130C: Second parasitic unit
130D:第四耦合單元 130D: The fourth coupling unit
130E:第四寄生單元 130E: The fourth parasitic unit
140:電磁波反射板 140: Electromagnetic wave reflector
150:餽線 150: feeder
D10:距離 D10: Distance
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