TWI311832B - Folding directional antenna - Google Patents

Description

1311832 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於行動（mobile)或攜帶式（portabie)的蜂 巢式（cellular)通訊系統，且尤指運用於行動或攜帶式的 用戶單元之一種微型可配置天線裝置。 【先前技術】 为碼多重接取（CDMA, code division multiple access)通訊系統係提供於一基地台與一或多個行動或攜帶 式的用戶單元之間的無線通訊。基地台係典型為一電腦控 制的收發器之集合，其為互連至一陸地為基礎之公共交換 電話網路（PSTN，public switched telephone network)。 基地台更包括：一天線裝置，用於傳送順向連結的射頻訊 號至打動用戶單元，且用於接收由各個行動單元所發送之 逆向連結的射頻訊號。各個行動用戶單元亦含有一天線裝 置，其用於順向連結訊號之接收以及用於逆向連結訊號之 發送。一典型的行動用戶單元係一數位蜂巢式無線電話手 機或是其為耦接至一蜂巢式數據機之個人電腦。於該等系 統中，多個行動用戶單元係可為以相同的中心頻率而發送 及接收訊號，但是獨特的調變碼係可與其傳送至/或接收 自個別的用戶單元之訊號而有所區別。 ，除了 CMA之外，運用於一基地台與__或多個攜帶式$ 行動單元之間的通訊之其他的無線存取技術包括：由電氣 電子工程師學會™) "票準與產業發展的… 芽⑻uefQth)標準所述者。所有的該等無線通訊技術係熏 1311832 要在接收及發送場地的一天線之運用。由此領域專家為眾 所週知的是，提高於任何的無線通訊系統之天線増益係具 有裨益的影響^ 用於在一行動用戶單元以發送及接收訊號之—般的天 線係一單極天線（或是具有全方向性輻射型態之任何天線） 。一單極天線係由其搞接至用戶單元内的一收發器之一單 一線或天線元件所組成。用於發送自用戶單元之類比或數 位資訊係輸入至收發器，於其中，資訊係運用指定至該用 戶單元之一調變碼（即：於一 CDMA系統中）而調變於某一頻 率之一載波訊號。調變後的載波訊號係由用戶單元天線而 發送至基地台。用戶單元天線所接收的順向連結訊號係由 收發器而解調變，且供應至用戶單元之内的處理電路。 由一單極天線所發送的訊號係本質為全方向性。即， 訊號係於一大致為水平面的所有方向以約為相同的訊號強 度而傳送。以一單極天線元件之一訊號的接收係同樣為全 方向性。一單極天線係未區別其能力以偵測於一方位方向 之一訊號對於（VS.)來自另一方位方向的相同或不同訊號之 偵測。此外，一單極天線係未產生於上升方向之顯著輻射 。天線型態係一般稱為一甜甜圈（donut)形狀，天線元件為 位在該甜甜圈孔之中心。 行動用戶單元所運用之第二型式的天線係敘述於美國 專利第5，61 7, 1 02號。該種指向性天線包含：二個元件，其 為安裝於例如膝上型電腦之外殼。附接至各個元件之—相 位移位器係授給一相位角度延遲至輸入訊號，因而修改天 1311832 線型態（其應用於接收與發送模式），以提供於一選擇方向 =集中的訊號或射束。集中該射束係提高該天線增益虫 =預㈣述的專利之雙元件天線係因而指引所發送: 用;，的扇形區域或方向，以順應其相對於基地台之 損 使件其歸因於方位變化之訊號 相失為取小。根據天線相 於相μ一 作用原理，天線接收特性係由 、 移位器之運用而為類似影響。 CDMA蜂巢式系統係干擾限制糸处 動丁㈣制系統。即’隨著更多之行 動或攜帶式的用戶單元係成為 擾俜辦大“m 》成為活動於-格與鄰格，頻率干 谡你增大而且因此位元誤差 誤差率而維持㈣。欲面對著增大的 一戍多心u ㈣操作者係減小對於 用戶單 /用之最大資料率’或是減小活動的 欲以2之拉㈣清除潛在干擾之頻道。舉例而言， σ率而提高最大可利用的資 _ ^ ^ 戶單元之數目孫诂屯, J貝計羊，活動的仃動用 提高資料率，此技術係無法概括為運用以 。最後，藉^詩缺乏對於用戶之服務優先順序的指定 精著運用指向性；@ 者或二者，亦基地台與攜帶式單元之一 丌為可忐避開過量的干擾。 /、里而s ，一指向性天 種相位陣列天線之運^達成⑽）係透過一 操縱至期望&古A 成相位陣列係電子式掃描或 月罜的方向，藉著控制輸入 之相位角度。然而，隨著… 個天線7°件的訊號 訊號之波長而成袁帝 auE係相較於接收或發送的 的效率食择兴2電氣為小，相位陣列天線係遭受於減小 曰-虽該種天線係運用以結合於一攜帶式或行 1311832 動用戶單元，通常而言，夭綠陆 且因此 大線陣列間距係相當 天線性能係對應為受損〇 於攜帶式或行動單元為與—某 门兴暴地台通訊之—通旬备站 ，諸如：一 CDMA通訊系統，攜帶 °糸 >先 攜帶式或打動單元係典型為一 手持式裝置或一相當小的裝4， *''' 衣置诸如：例如一膝上型雷腦 之尺寸。於某些實施例，天@ ,^ ^ 天線係在裝置殼體或機殼之内側 或由其所突出。舉例而言，蜂巢 蜂巢式無線電话手機係利用一 内口P甘欠板（patch)天線或突出的罝七 大的皁極或雙極天線。諸如一膝 上型電腦之較大的攜帶式裝置伤 置係可具有其為安裝於一單獨 的機喊或整合至膝上型的外殼 r放之天線或天線陣列。隨著通 訊裝置為載運自一個位置至另一 力者，一早獨的天線可能對 用者為不便以操縱。儘管整合式的天線係克服此缺點 ，該類天線係概括為突出自通訊裝置之形式1 了 一種欲 板天線之外。此等突出物係將隨著I置為移動自-個位置 至另-者而為折斷或損壞。即使是對於—突出天線之微小 的損壞係將徹底改變其操作特性。 【發明内容】 先前技術之問韻 整合一無線網路天線至一機殼時係必須納入數個考量 ί7機成是否包含其與通訊裝置或通訊裝置本身的毂體 為分離之一單元。於設計天線與其關聯的機殼時，審慎的 考量係必須針對於天線電氣特性，俾使由通訊裝置所發送 及接收的訊號係滿足預先決定的操作極限，諸如：位元誤 差率、訊唬對雜訊之比率、或是訊號對雜訊加上干擾之比 10 1311832 =天線實際參數所影響之天線的電氣性質係“ 天線亦必須表現某些機械特性以達成使用 各個付：所需的電氣性能。天線長度(或是-天線陣列之 的長一度:係取決於所接收及發送的訊號頻率。： H 、為早極’則長度係典型為訊號頻率的四分之 二。針對於800 MHz (無線頻帶之一者)的操作，四八 之一波長的單極係3· 7英吋長。# 刀 長度係7.4英吋。 #天線係-半波的雙極’ 該種天線亦必須進而呈現對於一 外觀。芒使用者為-美學愉悅的 ::右天線係可自通訊裝置而展開，於通訊裝置内的充 收减的天線與其周邊構件。但是由於 通机裝置係運用於行動戋泸罄 ； 持相當小且_有該裝置係必須維 罕二向/、有允淬其為易於攜帶之一 開機構係必須為機械簡單且 天線展 裝置之-機殼的天線，介於二對谷納於分離自通訊 構係必須為可靠且簡單。 訊裝置之間的連接機 不僅是天線之電氣、機械與美學的性質係重要，而是 顏於無線環境中的獨特性能問題。-個該種問 述係稱為多路徑衰減(iading)。於多路徑衰減中，由一傳 rn—基地台或行㈣戶單元）所發送之—射頻訊號係可

月b 1C遇至所意圖的接收恶夕,々A 接收為之路線中的干擾。舉例而言，訊 能為反射自諸如建築物之物體，因而將原始訊號之 反射者而指向至接收器。於該等情形，接收器係接收相 1311832 同射頻（RF，radio frequency)訊號之二者：原始者與一反 射者。各個接收訊號係於相同頻率，但是反射訊號係可能 與原始者而為相位不同，歸因於對於接收器之反射與因此 所發生的差別傳輸路徑長度。結果，原始與反射的訊號係 可能彼此為部分或是完全抵消（破壞性的干擾），造成於接 收的§fl说之哀減或消失。 單70件天線係高度為敏感於多路徑衰減。一單元件天 線係無法決定一發送的訊號所送出之方向，且因此為無法 凋δ自以更準確偵測及接收一發送的訊號。其方向性型態係 藉著天線構件之實際結構而固定。僅有天線位置與方位係 可為盡力改變以排除多路徑衰減影響。 ―於前述專利文獻料的雙元件天線係亦為㉟感於多路 徑衰減，If因於天線型態的半球形葉部之冑稱與對立的性 質。由於天線型態葉部係大致為彼此對稱且對立，反射至 天線的㈣之-訊號係可具有如同於前側所接收之一訊號 的相同接收功率。，若所發送的訊號係反射自其超過或 在接收天線之後方的—物體且接著以如同直接由來源所接 收的訊號之相對方向而反射回到意圖的接收器，則於二個 訊號之間的-相位差異係產生歸因於多路徑衰減之破壞性 的干擾。 存在於蜂巢式通訊系統之另一個問題係格段 (lntercell)的訊號干擾。大多數的蜂巢式系統係分割為値 別的格，各格具有位在其中心之—美.么 , 丞地台。各個基地台之 置放係配置使得’相鄰的基地台传棘t卜主A 士 D係彼此為位在約為60度的 12 1311832 間隔。各格係可視為一個六邊的多邊形，且具有一基地台 於中心。各格之邊緣係鄰接，且一群組的格係形成一蜂巢 狀的型態。由一個格的邊緣至其基地台之距離係典型為由 最小功率所驅動，最小功率係需要以自其為位在靠近格的 邊緣之-行動用戶單元而發送一可接受的訊號至該格的基 地台（即··該功率係需要以發送一可接受的訊號至其等於一 格的半徑之一距離）。 〜个〜 q功用尸早兀係發送其跨於 該邊緣至一相鄰格之一訊號而且干擾其進行於相鄰格的通 訊時：格間的干擾係發生。典型而言，於相同或緊密間隔 的頻率之相鄰格的訊號係引起格間的干擾。格間的干擾之 著以下事實而部分解決，即，靠近—格之 ===發送於較高的功率位準以使得其發送訊 號=位於格中心處之意圖的基地台所有效接收。此外 ’來自其位在超過或在意圖的接收器之後方的 户單元之訊號係可能到達於 丁動用 表著另外的干擾。 丰位皁之基地台’此代 格間的干擾問題係於CDMA系統中被擴大 鄰格之用戶單元俜血刑 、 此係由於;j 舉例而言，於操作於相η并A 或中心頻率 ''乍於相冋載波頻率而發 相鄰格之二個用戶單元係干擾彼不同基地台白 收於該等基地台之一去 —個讯號係均為去 之雜訊。干心 —㈣號係呈現為相對於另1 广 裎度與欲偵測及解調變所音 器的能力係亦受到用自"思圖讯唬之接收 用戶早几所操作於其之功率位準所影響 13 1311832 。若該等用戶單元之-者係位在—格之邊緣，則係相對於 其格與相鄰格内的其他單元為於較高功率位準而發送、 達所意圖的基地台。但是’其訊號亦為非所意圈的基地： (即··於相鄰格的基地台）而接收。取決於在基地台所^ 口 2個相同載波頻率訊號的相對功率位準，將可能為無法商 當區別自於其格所發送的一訊號與來自相鄰格所發送的^ 訊號。-機構係為所需以降低用戶單元天線之顯見的視野 ’其可具有顯著的影響於順向連結（基地台至用戶 ，藉著降低於一基地二所接收 、乍業 "•地*口所接收之干擾傳輸的顯見數目。一 的機構係需要用於順向連結，以改善於用戶單元之接 收訊號品質。 尸早兀之接 能為於無線通訊技術中最為重要的是，使得天線性 係解決此等需求。 不發明 明之簡ι 輻㈣ΙίΓ之低型面（prGfUe)的指向性天線包含：其為 ，盆 個整體的中央轂之複數個延長的天線臂部 質番亩^ 線“係自中央較而可變形朝上折疊至實 貝头· 的方J立1\1 ΎΤΑ :延伸自#由 天線陣列。該種天線更包含 目整體中参奢^ + 型面的指向性天線…：部。為了收藏及輸送’低 之单而 4係藉者變形該等延長臂部至整體中央轂 禱模切割而由同質=線臂部與整體中央穀係藉著例如 以附接天錄辟Λ 了邊形材料所形成，因而避免對於用 、·' 。卩至整體中央轂之一單獨的鉸鏈或枢轉接點 1311832 機:!安:質的可變形材料係簡化天線之製造以及至天線 :-:固實施例中，低型面的指向包括 料。此等六個元件二為切割自單-薄層的可變形材 元件為於單—平面者係可變形自-個方位(於其:所有 甶）而至一主動或展開結構，於其中，各 ::件:朝上彎曲以形成關於中央較之約為90度的角度。 製造天線係避免所有的黏固、谭接等 卜、八否則為所需要以連接種種元件而形成該天線。 。導二Γ可變形材料係運用，不具有欲建立之接合點 、”跡、接地平面、輻射狀結構、通孔、等等係配 =變形材料或於其接合在可變形材料的上方或下方之 =材：等導電構件係藉著一㈣或印製過程而製造於 可變形材料。锈讲&士 # 边過所有的天線元件均為來自單一零件之製 w ’生產零件數目係低（且一 力成本係最小化。._ 式的零件），且因此勞 供互=可變形材料可包括:配置於其上之導電線跡，以 其為安裝於同質材料表面上之微電子元件… 外。P彡丨面係連接料雷；加 著…； 一電源以及至通訊裝置。藉 伟者兮天線凡件於可變形的同質表面，大的電氣隙縫 係”亥天線為展開時而形成，而 藏結構之-低型面的緊密封裝。 Μ閉合或收 【實施方式】 第1圖係說明-種典型的圓蜂巢式通訊系統的一格 15 1311832

(cell) 50。格50係代表一個地理區域，其中，行動用戶 單兀60-1至60-3係與一基地台65而通訊。各個用戶單元 60係裝備具有一天線7〇，其可為根據本發明所構成。用戶 單元60係由系統操作者而設有無線資料及/或語音服務， 透過其，諸如例如膝上型電腦、攜帶式電腦、個人數位助 理（PDA，personal digital assistant)或類似者之裝置係 可連接至基地台65 (包括：天線68)至一網路75，其可為

公共交換電話網路（PSTN)、訊息包（卿㈣交換電腦網路（ 諸如：網際網路（Internet))、公共資料網路或私人網路。 若網路75係諸如網際網路之基於訊息包的以太網路 (Fernet)’則基地台65係透過任何數目之不同可利用的 通訊協定而與網路75通訊’諸如：初級速率整合服務數位 網路（ISDN)、或諸如糾34或ν5·2之基於LApD的盆他 協定’或是傳輸控制協V網際網路協定（Tcp/ip)。用 戶單元6〇係可於本質為機動的，且可能行進自-個位置至 另一者而同時為與基地台65通訊。隨著用戶單元係離開一

格而進入另—$，通訊連路係自離開格之基地台而傳交至 進入格之基地台。 第1圖係僅藉由舉例且針對本發明之易於描述而說明 於一格5。之一個基地台65與三個行動用戶單元 明係可應用至其存在典型為諸多較多…I發 ，該等用戶單元係與一多I疋之糸統 如：格⑻。本發明係進而^雁而通訊於個別的格（諸 或系統。 為可應用至任何的無線通訊裝置 16 1311832 第1囷係可為一梯 CDMA 、 TDMA 、 GSM 或 熟悉此技藝人士所亦為瞭解的是 準的蜂巢式通訊系統，其運用諸如一 其他者之發訊模式，其中，射頻通道係減以載送資料及 /或聲音於基地台65與用戶單元6〇之間。於一較佳實施例 中’第1圖係-個類似CDMA之系統，運用諸如於針對空氣 介面的IS-95B標準所定義者之分碼多工原理。 於暴於格的系統之 耳施例中，行動用戶單元DU你 運用-天線70,其提供由基地台的所發送的順向連結射 頻訊號之指向性接收、以及由行動用戶單元6〇至基地台 =所發送（經由稱為射束形成之—過程）的逆向連結訊號之 曰。）生發送。此概念係藉著舉例之射束型態η至73而說 :於第^圖，射束型態71至73係大致以最佳傳播之一方 :而朝外延伸自各個行動用戶單元6。朝向基地台π。藉 者指向大致為朝向基地台65 护 送及扣向性接收其起 單。元:〇之1 $訊號’天線裝置7°係降低對於行動用戶 間的干擾與多路徑衰減之影響。甚者，由於天 線射束型態71、72與73#^ 有由於天 、 延伸於基地台65之方向， 分之其他路徑，較少的功率係需要用於由 几0至基地台65的有效通訊訊號之發送。 2圖係說明一種天線陣 可變形材料之單—介電…：12°其形成於可撓曲或 電L二天線陣列12°之構件係藉著切割或 電材==料薄層而形成於第2圖之型態。切割介 係开7成複數個輻射狀的翼部】26(註:如於第 17 1311832 不之五個輻射狀翼部係僅為範例）與一中央元件i3Q。 I個實施例’其中’天線陣列12G係操作為—相位陣列， 央兀件130係不存在。輻射狀翼部126之各者與中 件130係延伸自一中央麫 , 、 126禆证拙“ h 128。如圖所不’輻射狀的翼部 ::伸自中央較128之周邊，而中央元件13〇係延伸 、又128之約為中心。當輻射狀的翼冑126與中央元 °係由介電薄層所製造，於介電如22之一個間隙 =於相鄰的輻射狀翼部之間，且一個間隙係形成於中 、凡件130之各側。於第2圖，一 電基板122 $ nr ne T w 係位在介 面132二：於第2圖之範例實施例，由於接地平 132 =為稍微A於中絲128之直徑，接地平面 132係透過間隙而為可見。 卞曲 央二U圖二輻射狀的翼部126、中央元件13°與中 部126、中央元件；3〇收減或扁平的結構。即，輻射狀的翼 作模、與中央轂128係於相同平面。於操 作換式：輪射狀的翼部126之各者係沿著於介 = 朝134以相對於中央· ^8而變形 上。於—個=130係沿著—折疊”線⑶而類似為變形朝 元件為歸因於:^ 其所折 鍊孔，其為納入_2, 疊線係代表一貫穿線或拉 (即:允許接人 曰&線7°件之可折疊性或抗彎曲性質 導電元二變形而無超過該接合點之應力極限)。 6係形成於輻射狀的翼部126之各者。— 18 1311832 導電元件】37係形成於中央元件]3Gji。於—個實施例中 ’該些互動的元件係形成於輻射狀翼部i26與中央元件 130之則與後表面。如將為論述於下文，於—個實施例甲 ，導電元件137係用於發送或接收—訊號之—主動元件， 而導電元件⑽係構成如同關於所接收或發送的訊號之反 射性的元件或指向性的元件。如第2圖所顯示之導電元件 136與137的形狀係僅為範例性質。於另一個實施例中， 導電元件136係單極的天線，其為可選擇輕接至接地平面 132或是解福接自接地平面132以實行指向性與反射性的 質未顯示於第2圖之一開關係控制於導電元件13 6與 接地平面132之間的此關連性。該開關係可為以一接面2 極體、-MOSFET、-雙極接面電晶體或一 _s (微電子 械結構）開關而實施。 、>第2圖之天線係包封於一殼體内，以供運用關連於一 通訊裝置。因此’一運作的天線與其構成元件之形狀與尺 寸係取决於期望的天線性能特性（例如：操作頻率、輪入阻 抗、增益、頻寬）以及較佳的殼體之尺寸與形狀。此外， 若殼體尺寸係指使某個最大的導電元件尺寸（例如：一元件 寬度）’則可能為必須增大另一個導電元件尺寸以補償對 於其他尺寸之限制。不僅是導電元件之尺寸為受到此等參 數所影響，而且所運用之實際的形狀係必須將此等因素納 入考量。 ’ 應注意的是，於第2圖之實施例中’導電元件136之 -節段138係可延伸於中央轂128且因而為相交於中央轂 1311832 周邊與折疊線134。同理，導電元件137之 可延伸超過折疊線135至中央轂 又9係 X站 殺28。節段138盥i3q孫 或可變形’以避免當導電元件136*137為折暴： 變形時之導電材料的折斷或破裂 8、叠或 至中麥麫丨9« 4 2 即杈138與139係連接 1 12之通孔（未顯示於第2圖）。此等 央較128的下或上表面或是於一埋： 導電的線跡（未顯示於第2圖）。 . 布要運接至一外部裝詈夕 某些的線跡係終止於—介 置之 於介面141。於輻射狀翼部126的一 對天線pi是於中央元件130,導電的線跡與通孔係載有針 妓歹H20的元件之電力、控制、與射頻訊號且亦互 目連=為安裝於中央㈣的頂或底表面之電 顯不於第2圖）。介而，μ &、± ' 141係連接至外部構件（經由未顯示 =接器）’以供應電力、控制訊號、於發送模式之發 、；^ χ及於接收模式之接收訊號H，用於提供如 上論述之至接地平自132的連接性之開關係構成該等 構件。 導電兀件136肖137係由一種導電材料所形成，且為 藉著印製或蝕刻而配置於介電基fe 122。於一個實施例， 介電基板122包含·呈4^*5日_**,, •美拉』膠溥板（mylar)或聚酿亞胺薄膜 (KaPt〇n)且具有配置於其之-銅表面。導電元们36與 137包含：銅圖樣，装μ 具藉者自美拉塑膠薄板或聚醯亞胺薄膜 基板而蝕刻銅以形成。或者，導電性的油墨或環氧樹脂 (eP㈣係可運用以印製導電元件136與13?於—介電基板 20 1311832 第3圖係天線陣列12〇的側視圖，特別顯示二 狀的翼部126與中央❺128。垃祕巫％ 射 Y央轂128接地千面132係亦為可見。 於此個實施財所應注意的是’接地平面132係延伸超過 中央較128之周邊。此係非為本發明之一個必要條件。 第4圖係天線陣列12。的仰視圖，且於此實施 括一基板150，其型離為用於、匕 $電子構件151以供操作 關=電：件136與，如於基板15〇之底表面所示 ，於互相連接導電元件136與137、電子構件ΐ5ι、盘介 1之線跡152與通孔153係僅為舉例。 =圖亦繪出於各個輻射狀翼部126的後表面之導電 54。一導電元件155係配置於中央元件13G的後表 面。於某些實施例中，導電 後表 導電元件_摔作為=件：…55係均不需要。 式叙接至盆/牛136合作（傳導式或感應 身接其）’以作用為相對於接收或發送的訊號之一及 射性或指向性的功能。舉 )反 .y. 千u叩。於一個實施例中，墓啻 54係形成用於饋送導電元#136之—傳榦線路" 如：―套筒（Sleeve)雙極天線。同理，道料線路，例 為與導電元件137人導電凡件155係操作 是，中央元件：均位於中央元件_。應想起的 疋 甲兴兀件130係作爾岌工成成 但是當該天線陣列操作於们2G之—主動元件， 甘λ 、；相位陣列模式時# Λ不必垂： 其中’對於導電元件136/154的各者要’ 可控制以操縱天線射束。 兩讯唬的相位係 第5圖係關連於第2、3盥4 圖。為了簡明，諸層係顯示於誇大二1的種種層之側視 7式。接地平面〗32係 22 1311832 疋位於介電基板122之下方，而基板15〇係方位為於接地 •^面132之下方且環繞於其中。注意，接地平面132係稍 微I伸超過中央轂128之周邊。帛5圖亦說明於介電基板 122與基板15〇之範例的線跡丨57與通孔丨58，以提供於導 電兀•件136、137、154與155、電子構件151及介面i4i之 門的電氣連接性。亦為認知的是，某個形式之絕緣係必須 提供於線跡157與接地平^ 132之間，且未顯示於第5圖 的平面之另外的線跡係配置於介電基板1Μ。線跡1 π係 典型為合於介電基板的可變形特性之撓曲t路導電材 料而構成。 6圖係說明另一個實施例，其不包括基板150 ^於 此實施例中，微電子構件⑸係安裝於介電基板122，較 佳為於中央較128之内。線跡157與通孔158係提供分別 為自導電元件136與137之節段138與139至種種的微電 子構件151 t ^電路技，且亦為導電以連通於導電元件 ⑸與155 (參閱第4圖）。於另一個實施例中，線跡157 係配置於介電基板1 2 2之ΤΪ志；ft ·¥ β α Λ 之頂表面或疋均為於其頂與底表面 。概括…關於本文所述之所有的實施例，銅表面係灌 封以一保護性的介雷絲祖 a 材枓以被封表面而免於暴露至元件 。供達成此舉之技術係於此技藝而眾所週知。 第7圖係說明其形成天線陣列120的種種平行層之另 一個實施例。尤其，—介雷其缸彳βη ^ 力 m ““ 、 其頂與底表面而 t成具有可挽曲的導雷始价1〇〇 , J导電線跡182 (稱為撓曲電路）。 184係如為所需而連接導雷 要導電線跡182，以載送其經由介面 22 1311832 141而往返於天線陣列12〇且進而於微電子構件ΐ5ι及導 電元件136、137、154、與155之間的訊號。於一區域188 中，介電基板180#加$。此加厚的區域係可符合於韓射 狀翼部126與中央元件13〇之位置，以提供其具有較大的 耐久性之可變形的接合點。一介電基板19〇係位在介電基 板180之上方’且一介電基板192係位在介電基板之 下方電基板190與192亦為由剛性或可變形的材料所 形成:然而’若介電基板19〇與192係位在為使得不干擾 :折i線134與135 (參閱第2圖），則介電基板19〇與 192係可由剛性材料所形成。雖然未顯示於第7圖，一接 地平面係可配置在介電基板192之下方。 取代如上文所述之由單一介電薄層而作成輕射狀翼部 126與。中央凡件13Q，於本發明之另—個實施例中，天線元 牛係單獨❿成且接合。於一個實施例中，輻射狀翼部1 ::央…牛130係由一抗彎曲或可變形的材料所形成且為 ，者-黏著劑接合而接合至中…28。或者，輕射狀翼 與中央元# 130係可藉著先形成可焊接的通孔於配 彼I:妾：各者而接合至中_ 128。二件式的零件係成為 彼此；觸，且接著通孔為焊接以產生於其間之一接合處。 於此κ施例，由於輻射狀翼部126與中央一 可m2 狀翼部126與中央元件130係 " 砍U4與135 (於第2圖所指出）而變形。或者 ，輻射狀翼部】9Rr你士丄 二者#可為& ”中央兀件130)與中央轂128之一者或 ——、了為由一剛性材料所形成’且藉著插入一件可變形 23 1311832 或可樞轉的材料於其間而接合 形成於接合材料。舉例而言，==係因此 130係可由-剛性的介電材料所形1翼:V:與:央元件 ••藉著黏固)至各個輕射狀翼部126與 其固：(:如 變形材料而接合至，央穀128β中、=之-件可 …較128。於此實施例，中央穀二：：類似固定 材料、印刷電路板村料、或是例如由挽戈=剛性 料所構成。作為對於並田 撓曲或可變形材 126與令央元件丄，、運用—黏著劑以接合輻射狀翼部 接的通孔俾叮 至中央轂128之-個替代方式，可焊 置於二個配接的可繞曲表面之各者。二件 ;件係配接’且通孔為焊接以作成於該二件之間的一 可變形接合面。 彳千之間的 於本發明之一個實施例中，導電元件136、137、154 式與155係、配置於介電基板122之相對側（例如：藉著印製 2刻）。一第二層之可變形的材料（典型為運用以形成介 板122之相同材料）係接著疊合於介電基板122之底與 頂表面’以形成—個多層式的基板且具有種種的導電元件 為配置於介電層之間，藉以保護該等導電表面。 於一個作業模式中’導電的中央元件137 (關連於導 電元件15 5)係發送及接收射頻訊號，而導電元件1⑽（其 操作為關連於導電元件154)係作用為反射器或指向器。導 電元件136之各者的有效長度係可控制以達成一反射性的 模式藉著使得有效長度為大於共振長度，俾使入射於導 電元件136之能量係反射回朝向來源。於一指向性模式（當 24 1311832 有效長度為小於共振長度），導電元件136係對於射頻訊號 為本質不可見。以此方式，自該主動元件132之輕射狀的 型態係可操縱或指向至-36G度方位圓的_特㈣形。於 另一運作實施例，於輻射狀翼部丨26的各者之導電元件 U6與154係操作為一相位陣列，其中，輸入至各個天線 儿件之訊號的相位角度係可控制以操縱天線射束。中央元 件130係不存在於相位陣列模式。 藉著運用低成本的構件與很少的組裝步驟，根據本發 明的揭示内容所構成之天線陣列12〇係相當易於製造。於 組裝h之減低數目的處理作業係造成較高的可重複性與生 產力、以及較低的成本。單一薄層的可變形介電基板之運 用於天線元件係避免單獨的機械接合之形成，且提供一緊 搶收藏的架構以及一可完全功能性實施的架構，其藉著僅 為折疊中央元件130與輻射狀翼部126至其運作的垂直位 置。 用於封裝天線陣列120之一個範例的殼體19〇係說明 於第8圖，其中，個別的輻射狀元件126與中央元件128 係裝入於塑膠或介電框架2〇〇 ’其配接於一底座2〇4之個 別的凹部202。如為此技藝人士所習知，存在適用於形成 设體1 9 8之數種塑膠材料’例如：Lexan、聚丙稀、聚碳酸 鹽、與ABS塑膠。裝入一輻射狀翼部126之各個介電框架 200更包含一唇部208，其用於配接其形成於底座2〇4之邊 緣212的個別凹部210。中央元件127係包封於一介電框 架216 °介電框架216係配接於底座204之一凹部220。針 25 1311832 ::1列:2°之最佳的作業’輻射狀翼部126與中央元 。必,頁為朝上折疊或旋轉以形成關於底座⑽之一 狀：上:於一個實施例中，此角度係9°度。欲確保輻射 看梅I 肖中央兀件130為置放於最佳角度，-停止位 =建於殼冑198。當於操作模式時，停止位置係由介 控制。、“及底座咖之間的配接或鄰接表面而 、第9圖係顯示介電框架2〇〇，其為於底座2〇4之一閉 或凹的位置。S 10圖係底座204之側視圖，其中，介 電框架200係再次顯示於收藏的位置。注意，根據本發明 的揭不内容所才冓成之天線而提供的低型面係特別適用於攜 帶式的通訊設備。介電框架200與其關聯的輻射狀翼部 126以及介電框架216與其關聯的中央元件^川係易於展 開，以提供有利的指向性特性與針對通訊裝置之— 氣天線隙縫。 第11圖係說明一介電框架200 ’其包括一頂部的外蓋 〇與下郤的勾引（captivation)蓋232。輻射狀翼部126 係延伸通過於介電框架2〇〇之下部的一開口，且朝上延伸 鄰近於頂部的外蓋230。一旦輻射狀翼部} 26為於定位， 下4的勾引蓋232係附接至頂部的外蓋230，藉著例如：— 黏著劑、一塑性扣件、或是一超音波焊接過程。雖然未顯 不於第11圖，於一個實施例中，下部的勾引蓋232包括· —突起部（boss) ’以供配接於頂部的外蓋23〇之—孔。突 起部係進而突出通過於輻射狀翼部丨26之一孔，以保持輻 26 1311832 射狀翼部126為於相對於頂部的外蓋230與下部的勾引蓋 232之一固定位置。介電框架2〇〇係朝下旋轉以裝配於凹 部202，其亦說明於第8圖。此旋轉移動係發生於一樞轉 點’其為置於參考符號238所概括顯示之區域。熟悉此技 藝之人士所將認知的是，存在可運用於本發明之數種樞轉 機構。一個该種樞轉技術係利用其置於區域238之一塑性 連桿或轉軸且配接於底座204之容納孔。中央元件丨27係 以類似方式而裝配於介電框架216。 第12A圖係第8圖之殼體198的分解圖，包括如上文 所論述之本發明的種種元件。介電基板122係分離組裝， 且輪射狀翼部為通過於介電框架2〇〇之一或多個開口，如 二第"圖所示。介電框架係接著可樞轉安裝於底座 4 (如亦為關連於第u圖所論述），且底座咖係 件或螺絲254而固定附接至一底座2 亦包括-底板。 U圖之實施例 :⑽圖係類似於第m圖的視圖，但是其顯示另一 種i式的接地平面。在此，接地平面係 一雄平疋如别所述之 二中 …一 126的一::: =定指： 於忒轂。於一個較佳實施例中， 具有如同輻射狀翼邱1 之相同數目的指部132]’且各個指部為 射狀 126的一者之相同概括形狀者。 ί狀翼4 於此實施例中，當導電元件i 3 係早極天線時，其典 27 Ϊ311832 型為各者純至/或解輕接自該等接地平面指部之個 另1者，以達成指向性與反射性的性質。 第13圖係於第2與3圖所示的某些元件之另一例圖。 -而’於第13圖中’輕射狀翼部m與中央元件13。之方 =係朝上折㈣直立或約為垂直的位置以供操作。否則， :射狀翼冑126與中央元# 13〇係可變形為實質平面的收 臧或折疊結構，如於第12圖所示。 儘管本發明係已經參照一個較佳實施例而敛述，熟悉 匕技藝人士係將瞭解的I ’種種的變化係可作成且等效的 :件係可代替於本發明之元件而未偏離其範，。本發明之 p係進而包括自本文所述之種種實施例的元件之任何组 合。此外’修改係可作成以適用一個特別的情形於本發明 示内谷1¾未偏離其本質的範疇。因此，意欲的是， 本發明係不受限於作為用於實施本發明所預期的最佳模式 而'示之特定實施例’而是本發明係將包括其歸屬於隨附 的申清專利範圍之範•内的所有其他構成者。 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 …稭由隨附圖式所示之本發明的較佳實施例之更為特定 的°兒明’本發明之上述及其他的特點與優點係將為顯明， 其中：類似的參考符號係指於不同圖式中的相同元件。該 等圖式係無須依比例績製，而是強調於說明本發明的原理 第1圖係說明一種典型的通訊袼 28 1311832 第2、3與4圖係說明根據本發明的揭示内容 一個天線實施例的視圖。 橫截::。6與7圖係說明第之天線實施例的 第卜9與10圖係描繪根據本發明的 之天線機殼，丨中，天線元件係 厅構成 之中。 久展開及收藏之結構 第11圖係說明用於整合第2圖之 之機殼的機構。 呉I主弟8圖 第12A圖係第8、9们〇圖之機殼的分解圖。 第12B圖係說明地平面之另一種配置。 線 第13圖係說明根據本發明的揭示内容所構成之一種天 其為以展開之結構且不具有第8圖之環繞的機殼。 (二）7G件代表符號 50 格 60-1 > 60-2 ' 60-3 用戶單元 65 基地台 68、70天線 71-73天線射束型態 75 網路 120 天線陣列 122 介電基板 126 輻射狀翼部 127 中央元件 29 1311832 128 中央轂 130 中央元件 132 接地平面 132-1 指. 部 134、 135 折疊線 136、 137 導電元件 138、 139 節段 141 介面 150 基板 151 電子構件 152 線跡 153 通孔 154、 155 導電元件 157 線跡 158 通孔 180 基板 182 線跡 184 通孔 188 區域 190、 192 基板 198 殼體 200 框架 202 凹部 204 底座 1311832 208 唇部 210 凹部 212 邊緣 216 框架 220 凹部 230 蓋 232 蓋 238 區域 249 底座 254 扣件或螺絲 31

Claims (1)

1311832 拾、申請專利範圍： 1 · 一種天線陣列，包含： 一可變形的介電基板，其係形成複數個天線元件，其 延伸自一整體中央轂，俾使一可變形的結合係形成於該整 體中央轂與該複數個天線元件之間； 一接地平面，其係形成為複數個指部，一接地平面寺丨 部為關聯於該等天線元件之個別者； 其中，該複數個天線元件係可變形為實質垂直於該整 體中央轂，或者可配置成為一實質平面的方位；且 / 其中，該複數個天線元件之至少一者係可運作為用於 接收及發送射頻訊號之一主動元件。 2·如申請專利範圍第丨項之天線陣列，其中，該介電 基板係同質，且該介電基板係於可變形的結合之區域而加 厚。 3. 如申請專利範圍第1項 α <穴踝I1早列，其中，該複數 個天線元件包含配置於該介電基板上之導電材料。 4. 如申請專利範圍第！項 穴踝陴列，其中，該等接 地平面指部之數目係同於天線元件 5.如申請專利範圍第1 個天線元件之各者係用於接 件，且該複數個天線元件之 所載送的訊號之相位而控制 線之天線射束型態。 項之天線陣列，其中，該複數 收或發送射頻訊號之一主動元 各者係藉著控制由該天線元件 操縱用於操作為一相位陣列天 6.如申請專利範圍第 32 1 項之天線陣列，其中，該複數 1311832 丁，八綠 個天線元件之各者係 7. 如申請專利範圍第】項之天線陣列，更包 電子構件，其係形成於該介電基板之— 3·3、固 以载送用於該複數個天線元件之訊號。 且可運作 8. 如申請專利範圍第7項之天線陣列，立 件之一或多者係配置於該複數個天線元件::或 導二申第1項之天線陣列，更包含:複數條 ==置於該介電基板上，以供載送用於該複 數個天線7G件之訊號。 & .如巾請專利項之天鱗列，其中，該複數 7天線元件包含由複數個被動㈣所圓周環繞之—主動元 =，該複數個被動元件係可調整於一第—指向性模式斑一 Gil:模式之間，以供指向或反射由該主動元件所、發 送或接收的能量。 動請專利範圍第1G項之天線陣列，其中，該主 除材料:產藉著自該整體中央穀而移 動元件之底緣係維持固定〆至二=；"侧，且其中，該主 r^-rrn^ 疋至該，丨電基板，俾使該主動元件 係可變形為相對於該整體中央轂之-實質垂直方位。 12.如中請專利範圍第1()項之天線陣列，其中，該複 數個被動元件係鐵虛认 動元件置於第外部控制訊號，以將該複數個被 °丨生核式或第二反射性模式。 申凊專利範圍第12項之天線陣列，更包含：一開 33 1311832 關’用於響應於決定開關位置之—控制訊號而互相連接該 複數個被動元件之各者至該等接地平面指部之個別者，且 其中’該開關位置係決定該複數個被動元件之各者是否為 於第一指向性模式或第二反射性模式。 14.如申請專職圍第丨項之天線陣列，其中，該複數 個天線元件之各者包括—頂導電段與—底導電段，頂導電 段係形成於該介電基板之馆矣而μ ^ 极之頂表面上而底導電段係形成於該 介電基板之底表面上。 15. 如申請專利範圍第1項之天線陣列，其中，該天線 陣列更包含:-接地平面，其位在該可變形薄層之下方。 16. 如申請專利範圍帛14項之天線陣列，其中，該接 地平面係與可變形薄層為一體形成。 17·如申請專利範圍第1項 陆^ 只心大線陣列，其中，該天線 陣列係包封於一殼體，其包含： 一底座； 類似的複數個介電框架，其中 久n班 干，6亥複數個天線元件之 各者係配置於該複數個介電框架之一之内· 物：地平面’其係形成為複數個指部，-接地平面指 邛為關聯於該等天線元件之個別者； 其中，該複數個介電框架之各者 座，# # e 係可樞轉附接至該底 俾使该複數個天線元件係可定& A + # + 中央，^ ^ 疋位為霄質垂直於該整體 、季叉，藉者该複數個介電框架關 至相唞认》+ wπ亥可枢轉附接之旋轉 對於该底座之一實質垂直的位 介雷舾加办υ 且其中，該複數個 才匸木係可柩轉至鄰近於該底座 34 1311832 1ί5.如甲請專利範 ,,—^ ^ y*\ j Φ 、 整體中央毅與該複數個天線元件各者之，_ ^二 穿孔的接合點，以改善該可變形的結合 D t n 仇’f曲特性。 1 9. 一種天線陣列，包含： 一基板’其係具有配置於其上且 — 丹之一整體中央較 而輻射狀延伸的複數個天線元件，t中， 、 > 一 i 孩複數個天線元 件之各者具有與該整體中央轂之一可變形的钟a. -接地平面，其係形成為複數個指部，—接地平面指 部為關聯於該等天線元件之個別者； 一中央元件，其係具有與該整體中央轂之—可變形的 結合於該整體中央轂之約為中心處； 中央元件係當變形為實 或者可配置成為一實質 其中’該複數個天線元件與該 質垂直於該整體中央轂時可運作， 平面的方位。 20. 如申請專利範圍第19項之天線陣列，其中，該中 央元件係用於發送或接收訊號之一主動元件，且該複數個 ，線元件係、可運作於一第一指向性㈣或_第^反射性狀 態，以供指向或反射由該中央元件所發送或接收的訊號。 21. 如申請專利範圍第！9項之天線陣列，更包含：於該 基板上之導電路徑，其係用於提供訊號至該複數個天線元 件與該中央元件以及接收來自其之訊號。 22. 如申請專利範圍第21項之天線陣列，其中，該等 導電路徑係配置於該基板之頂表面上。 23. 如申請專利範圍第21項之天線陣列，其中，該等 35 1311832 導電路徑係配置於該基板之底表面上。 24·如申請專利範圍第19項之天線陣列，更包含：―接 地平面’其係朝向該整體中央數之下方。 25. 如申請專利範圍帛21項之天線陣列，更包含微電 2構件’配置於其選自該整體中央叙、該複數個天 的一者與該中央元件之一表面。 26. —種天線陣列，包含： 一中央轂，由一第一介電基板所形成； 複數個天線元件’包含一導電表面，形成於—第二八 電基板，且為可變形附接至該中央轂； " 俾使該複數個天線元件係可變形為一 ，且可變形為—實質平面的方位;及 跑直的方位 -接地平面’形成為複數個指部，— 關聯於該等天線元件之個別者； 十面扣邛係 接收=逆Π复數個天線元件之至少—者係可運作為用於 接收及發送射頻訊號之一主動元件。 27.如申請專利範圍第26項之天線陣列， 士 > 數個天線元件係接合至該中央轂之外緣。 、，忒複 1如申請專利範圍第26項之天線_，其中 與第一介電基板包含剛性的介電材料，且 " 轂與複數個天線元件係藉著 ”中’該中央 料所接合。 置於其間的-可變形介電材 29·如申請專利範圍第26項之天線_， 數個天線7C件包含··複數個輻 J 日』大蜾7L件，其為可變 36 1311832 形接合至該中央轂之周邊；及一中央元件，其為可變形接 合至該中央轂之約為中心處。 30.如申請專利範圍第26項之天線陣列，其中，該複 數個天線元件係可運作於一相位陣列模式以操縱天線射束

拾壹、圖式= 如次頁

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