TWI241741B - Microstrip reflect array antenna adopting a plurality of u-slot patches - Google Patents

Description

1241741 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種微帶反射陣列天線，尤指一種具有 u型槽孔貼片之微帶反射陣列天線。 5 【先前技術】 由於反射障列天線（reflect array antenna)可同時具 有製造容易及可集中反射高頻訊號之優點，故多用以作為 南頻訊號之接收及傳送天線。如圖1所示，美國專利號 10 6，195,047/B1，專利名稱「Integrated㈤⑽士价疆㈣㈣㈤ phase shifting reflect array antenna」，其揭露一種傳統反 射陣列天線10，其包括傳統圓型碟片12及號角（horn)天 線16，傳統圓型碟片12之複數個陣列單元14可反射來自於 遠端之高頻訊號，並將高頻訊號集中反射至號角天線16， 15由號角天線16接收高頻訊號，如此一來，可獲得較佳之信 號柁益及較I之通信頻寬。如圖2所示，複數個陣列單元14 可藉由印刷電路製程而形成至基板18之上表面，基板18之 下表面具有為接地層19(較佳為金屬層）。可想而知地， 傳統圓型碟片12與號角天線16之間係存在一個支撐架，使 20號角天線16可固定於傳統圓型碟片12之上方。為達到高頻 訊號集中反射之目的，複數個陣列單元14需係經由特殊之 設計，方能將高頻訊號反射至號角天線16之位置，所以號 角天線16與傳統圓型碟片12之相對位置係為固定，不可任 意變更。當然，當傳統反射陣列天線1〇欲傳送高頻訊號時， 1241741 係由號角天線16傳送高頻訊號，並藉由傳統圓型碟片丨2而 將高頻訊號反射至遠端。 為了達到高頻訊號集中反射之目的，複數個陣列單元 14之圖樣（pattern)並非相同。如圖3所示，陣列單元141、 5陣列單元142、及陣列單元144各具有一條長度不同之延遲 線（delay line)，陣列單元143則不具有延遲線，延遲線 之功能係用以調整高頻訊號之相位，以決定陣列單元丨4所 要反射之主要光束之方向（main beam direction )，以使陣 列單元14所反射之高頻訊號能集中至號角天線16。 10 然而，傳統反射陣列天線10係具有下列缺失，包括信 號增益有限及通信頻寬較窄等等。因此，本案發明人秉持 研究創新之精神，針對傳統反射陣列天線1〇之缺失進行改 善’終於元成本發明微帶反射陣列天線。 15【發明内容】 為避免傳統反射陣列天線之缺失，本發明揭露一種具 有U型槽孔貼片之微帶反射陣列天線，可用以接收並輸出 高頻訊號，其包括：反射碟片，係用以反射高頻訊號；其 中，複數方形貼片係置於第一基板之上表面，複數U型槽 20孔貼片係置於第二基板之上表面，第一基板之下表面堆疊 至第一基板之上表面以組成反射碟片，而複數反射碟片與 複數U型槽孔貼片係為--對應以形成複數陣列單元；號 角天線’係用以接收並輸出反射碟片所反射之高頻訊號. 以及支撐架，係將號角天線固定於反射碟片之上方。 1241741 當方形貼片接收高頻訊號時，由於方形貼片係置於第 一基板及第二基板上，故加總後之基板厚度較厚，故高頻 訊號之頻寬可有效地增加。另外，方形貼片可將高頻訊號 電磁耗合至U型槽孔貼片，此時，U型槽孔貼片可提供多重 5 共振（multiple resonance)之效應，可更進一步地增加高 頻訊號之頻寬，結合上述厚度增加及多重共振二種現象， 故陣列單元接收高頻訊號之頻寬可更有效地增加，克服傳 統反射陣列天線之缺失。 10【實施方式】 為能讓貴審查委員能更瞭解本發明之技術内容，特 舉一較佳具體實施例說明如下。 本發明微帶反射陣列天線之結構與傳統反射陣列天 線10之結構相似，其不同之處乃在於本發明微帶反射陣列 15天線之陣列單元更採用U型槽孔貼片，並由U型槽孔貼片之 延遲線以調整陣列單元所反射之高頻訊號之相位，故其結 構與傳統反射陣列天線1 〇之陣列單元不同。如圖4所示，本 發明微帶反射陣列天線2 〇包括下列元件： 本赉明反射碟片22，較佳係為方形碟片，亦可為傳統 20 _、六肖形、八角形等類似形狀之碟#，其係用以反射 遠方之咼頻訊號，並將高頻訊號集中反射至號角天線丨6 ; 或反射來自於號角天線丨6之高頻訊號至遠端。 號角天線16,係用以接收本發明反射碟片12所反射之 高頻訊號；或發射高頻訊號至本發明反射碟片12。 1241741 支撐架，係將號角天線16固定於本發明反射碟片12之 上方。由於號角天線16及支撐架係為習知元件，故不多作 說明。 如圖5所示，本發明反射碟片22係由第一基板％及第 5二基板28所組成，第一基板26之下表面可藉由黏合、壓合、 鎖合、咬合、卡合等手段而推疊（stack)至第二基板“之 上表面，第二基板28之下表面具有作為接地層（較佳為金 屬層）20，另外，第一基板26及第二基板28之材質較佳係 為材料名稱為Duroid或FR4之微波基板，以提供較佳之電 10性特性，但不以此為限。本發明反射碟片22更包括複數^ 陣列單元24，每一陣列單元24係由方形貼片3〇及其對應之 U型槽孔貼片32所組成，方形貼片3〇藉由印刷電路製程而 形成至第一基板26之上表面，請一併參考圖6，方形貼片3〇 之尺寸較佳為5.9mm*6.12mm，並可依使用者實際之需求 15而調整，並不以此為限；U型槽孔貼片32亦藉由印刷電路 製耘而形成至第二基板28之上表面，且方形貼片3〇較佳係 置於U型槽孔貼片32之正上方。u型槽孔貼片32之尺寸較佳 為5.9mm*6_42mm，其中心部份具有u型槽孔，1;型槽孔貼 片32及U型槽孔之尺寸可依使用者實際之需求而調整，並 20不以此為限。此外，U型槽孔貼片32更包括延遲線34，藉 由凋整延遲線34之長度及圖樣，可以達到調整每一陣列單 元24所接收及反射之高頻訊號之相位。另外，使用者除了 可藉由調整延遲線34而調整陣列單元24所接收及反射之高 頻訊號之相位之外，亦可藉由旋轉!^型槽孔貼片32而達到 1241741 類似之效果。§方形貼片3〇接收高頻訊號時，由於方形貼 片30係置於第一基板26及第二基板28上，故加總後之基板 厚度較基板18為厚，故方形貼片3〇可提供較寬頻之高頻訊 5虎接收及反射能力。另外，方形貼片3〇可將高頻訊號電磁 5耦合至U型槽孔貼片32，此時，u型槽孔貼片32可提供多重 共振之效應。結合上述二種現象，故陣列單元24接收高頻 訊號之信號增益可有效地提升。 表一為傳統反射陣列天線1〇與本發明微帶反射陣列 天線20兩者效能上之差異表，其中，傳統反射陣列天線ι〇 ίο與本發明微帶反射陣列天線2〇之大小皆為2〇cm*3〇cm，並 分別具有396個陣列單元。 反射陣列天線10 微帶反射陣列天線20 11.5GHz 10GHz 22.62dBi 20.73dBi ϊΐίϊΐ等級 -24dB -25dB 通#頻寬 4.3% 30% 表一 由表一中能得知，當陣列單元143與方形貼片3〇之尺 寸相同時’本發明微帶反射陣列天線2〇之中央頻率（對應 15至回頻吼唬之載波頻率）略低於傳統反射陣列天線丨〇。然 而，以3dB作為通信頻寬之量測點，本發明微帶反射陣列 天線20可提供較佳之通信頻寬以及較佳之極化訊 號區分能 力。 1241741 由上述中可知，方形貼片30係置於第一基板26及第二 基板28上，故加總後之基板厚度較厚，故高頻訊號之頻寬 可有效地增加。另夕卜，方形貼片3G可將高頻訊號電磁輛合 至U型槽孔貼片32，此時，u型槽孔貼片32可提供多重共振 之效應，可更進一步地增加高頻訊號之頻寬，結合上述厚 度增加及多重共振二種現象，故陣列單元24接收高頻訊號 之頻寬可更有效地增加。综上所述，故本發明微帶反射陣 列天線20因採用U型槽孔貼片32而提供較佳之通信頻寬， 故能克服傳統反射陣列天線1 〇之缺失。 上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所 主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限 於上述實施例。 【圖式簡單說明】 圖1係傳統反射陣列天線之示意圖。 圖2係傳統反射陣列天線之側視圖。 圖3係傳統反射陣列天線之陣列單元之示意圖。 圖4係本發明微帶反射陣列天線之示意圖。 圖5係本發明微帶反射陣列天線之側視圖。 圖6係本發明微帶反射陣列天線之陣列單元之示咅 圖 〇 【主要元件符號說明】 1 〇 傳統反射陣列天線 12傳統圓型碟片 1241741 14 陣列單元 16 號角天線 18 基板 19 接地層 20 本發明微帶反射陣列天線 22 本發明反射碟片 24 陣列單元 26 第一基板 28 第二基板 30 方形貼片 32 U型槽孔貼片 34 延遲線 141 陣列單元 142 陣列單元 143 陣列單元 144 陣列單元

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Claims (1)

1241741 十、申請專利範圍： 1 ·種具有u型槽孔貼片之微帶反射陣列天線，係用 以接收並輸出一高頻訊號，包括： 一反射碟片，係用以反射該高頻訊號；其中，複數方 5幵y貼片係置於第一基板之上表面，複數[]型槽孔貼片係置 於第一基板之上表面，該第一基板之下表面堆疊至該第 二基板之上表面以組成該反射碟片，該等反射碟片與該等^ 型槽孔貼片係為--對應以形成複數陣列單元； 一唬角天線，係用以接收並輸出該反射碟片所反射之 10該高頻訊號；以及 一支撐架，係將該號角天線固定於該反射碟片之上方 2·如申請專利範圍第丨項所述之具有u型槽孔 微帶反射陣列天線，其中該第—基板或該第二基板之^ 係為材料名稱係為FR4之微波基板。 J 15 20

3·如申請專利範圍第丨項所述之具有[]型槽孔貼 微帶反射陣列天線，其中該第—基板或該第二基板: 係為材料名稱係為Dur〇id之微波基板。 ； 4·如申請專利範圍第丨項所述之具有[]型槽孔貼 =反射陣列天線，其中㈣—基板或該第二基板之心 係為圓形、方形、六角形、或八角形。 W 5. #申請專利範圍第1項所述之具有U型槽孔貼片. “反射陣列天線，其中該第二基板之下表面更具有” 地層。 、去 12 1241741 6·如申請專利範圍第4項所述之具有U型槽孔貼片之 微帶反射陣列天線，其中該接地層係為一金屬層。 7·如申請專利範圍第丨項所述之具有u型槽孔貼片之 微f反射陣列天線，其中每—、七令@ 5亥專U型槽孔貼片更電性連接 至一延遲綠。

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