TWI321376B - Directional antenna - Google Patents

Description

1321376 玖、發明說明： [發明所屬之技術領域] 本發明概有關於行動或可攜式細胞通訊系統，且 是關於一為運用於行動或可攜式用戶單元之精巧天線裝= [先前技術] 分碼多重存取（CDMA)通訊系統可提供一基地台與— 或更多行動或可攜式用戶單元之間的無線通訊。該二地: 通常係一組電腦控制之收發器集合，其係互連於一陸上2 眾切換電話網路（PSTN)e該基地台進一步包含一天=裝t ，以將前向鏈路射頻信號送出至該行動用戶單元，並^接 收從各行動用戶單元傳來的反向鏈路射頻信號。各個行動 用戶單元也含有一天線裝置，以接收該前向鏈路射頻信號 和以傳送該反向鏈路射頻信號。典型的行動用戶單元係丄 數位細胞式電話手機或__輕接於—細胞式數據機之個人電 腦。在這種系統中，多個行動用戶單元可在相同的中心頻 率上傳送並接收信號，而獨—性的調㈣會區分出傳送或 接收自個別用戶單元的信號。 除CDMA夕卜，其他運用在基地台與一或更多可攜或行 動式單7C之間通訊的無線存取技術’包括#「電子電機工 程協會（IEEE)」敗11標準以及業界發展之藍芽標準所述 者。所有該等無線通訊技術皆要求於接收及傳送端兩處使 ^天線。本業界專家所熟知的是在任何無線通訊系統内提 高天線增益會對無線系統效能產生有益的影響。 1321376 一常見於行動用戶單元處用以傳送及接收信號的天線 係一單極天線（或是任何其他具全向式放射樣式之天線）。 一單極天線是由耦接於該用戶單元内之一收發器的單一線 路或天線元件所組成。用以從該用戶單元傳送出之類比或 數位資訊會被輸入到該收發器，在此（即如在一 CDMA系 統内）會利用一指配給該用戶單元之調變碼，將其，調變至一 按一頻率之載波信號上。該經調變之載波信號會從該用戶 單元傳送到該基地台。該用戶單元所收到的前向鏈路信號 會被收發器所解調變，且供應給該用戶單元内的處理電路 從一單極天線傳來的信號本質上屬全向性質。亦即， 該信號係與在一整體水平之平面上的所有方向上約具相同 信號強度的信號一起傳送。藉一單極天線元件來接收一信 號亦同樣為全向性。一單極天線按其能力並無法將在一方 位角方向上所偵測之信號與自另一方位角方向上所偵測到 的相同或不同信號區分開來。㈣，—單極天線在仰角方 向上並不會產生顯著的放射。天線樣式常指稱為一甜甜圈 形狀，而天線元件位於該甜甜圈凹孔的中心處。 可由行動用戶單元加以運用的第二種天線形式可如美 國專利第5’6Π，102號案文所描述。該定向天線包含兩個 天線兀件’架置於例如一膝上型電腦的外部機殼上…接 附於各個元件之相位位移器會對該輸入信號插入一相位角 延遲，藉以修改該天線樣式（此施用於接收與傳送模式 )’俾於該選定方向上提供一隼中 扠供集中佗唬或射束。集中該射束 所述專利之雙元件天線會藉此 會提高天線增益及方向性。 ’俾容承該用戶單 因指向變化所產生 論，天線接收特徵 將所傳信號導向於預定的區段或方向内 元相對於該基地台的指向變化，藉此將 的信號漏失降至最低。根據天線相互理 會類似地因運用相位位移器所影響。 換言之，當在一 攜式用戶單元作 位元錯誤率。為 號及系統整合性 者的可容允最大 此清除潛在干擾 加最高可用資料 ，無法一般地運 給各用戶的服務 地台及可攜式單 CDMA細胞式系統屬有限干擾系統。 胞格及各鄰接胞格内愈來愈多的行動或可 用時’頻率干擾就會增加並因此也會提高 了要當面對到增加的錯誤率時能夠維持信 ，因此，糸統業者會減少對一或更多使用 資料率，或是降低作用的用戶單元數，藉 的空中電波》例如，為按二倍的方式來增 速率，作用的用戶單元數會被減半。然而 用這項技術以提高資料速率，因為缺少了 優先權指配作業。最後，也可能會因在基 元兩處利用定向性天線而避掉過度的干擾 通常，會透過運用一相位陣列天線來達成一定向天線 射束樣式。該相位陣列天線係藉控制至各天線元件的輸入 信號相位角而經電子掃描或被導指到所欲方向。然而隨 著70件隔間相較於所收或所傳信號之波長而愈來愈電子性 也乍J才目位陣列天線就需承受降低的效率及增益之苦。 田將、種天線併合運用在-可攜式或行動用戶單元内時， -般說來天線陣列隔間會相當地窄，且從而天線效能需相 對應地妥協。 、it Λ系統中，其中可攜式或行動單元與一基地台 布目互通訊，傻β 疋一 CDMA通訊系統，該可攜式或行動單元 通韦會是—丰44 u? ’式裝置或是一例如像是一膝上型電腦尺寸 小的⑸m —些具體實施例裡，該天線位於 =置承體或包封内部或突出於此。例如，細胞式電話手 谴2㈣片天線或一突伸式單極或雙極天線。一大型 ^ j、置像疋膝上型電腦，可令該天線或天線陣列架 ;個別包封或是經整合於該膝上型承體内。由於會將 田：裝置自乙地載荷至另一位置’故個別包封之天線對使 及理上或屬m經整合天線雖可克服該項缺點， 種天線1片天線外，一般說來會是按自該通訊裝置 ;外的形 <。因為該裝置會被從—4立置移動到另一位 置仙=此&些突出或會破裂或損t。即使是對突出天線的 輕微損害也會嚴重地影響到其運作特徵。 發明概論 iL前技術問靡

θ將無線網路天線整合至一包封内必須考量到許多項目 ’是否該封裝包含-分離於該通訊裝置或該通訊裝置本身 之承體的單it。在設計該天線及其相關包封時，必須審慎 考置到天線電子特徵，使得跨於該無線鏈路所傳播的信號 滿足要預定的系統標準，像是位元錯誤率、信號對雜訊比 ，或信號對雜訊加上干擾比。受天線實體參數所干擾的天 線電子性質可如後文所進一步討論。 該天線亦必須展現某些機械性特徵，以滿足使用者需 10 U21376 要並符合所要求的電子效能。天線長度、或該天線陣列之 各元件的長度，會根據所接收及傳送之信號頻率而定。如 天線係經組態設定為單極者’則長度通常會是該信號頻率 的四分之一波長。對於按800MHz作業（無線頻率頻帶之一 )’四分之-波長單極天線會i 3 7封長。半波長雙極的 長度會是7.4英吋。 天線必須進一步對使用者呈現一美學適宜之外觀。如 天線可從通訊裝置部署，則必須在該通訊裝置内配置足夠 的容量給所存天線及週邊組件。但是由於通訊裝置會用於 行動或可攜式服務，因此裝置必須維持相當微小及輕巧性 ’而具-可供簡易載荷之形狀。該天線部署機制必須機械 地簡便及可罪。對於這些承載在外離於該通訊裝置内之包 封的天線，於該天線與該通訊裝置之間的連接機制必須可 靠且簡易。 不僅該天線的電子性、機械性及審美性質極為重要， 同時亦必須克服在無線環境下的特具效能問題。其中一種 問題是所I胃的多重路徑衰減。在多重路徑衰減裡，一傳自 一發送方的射頻信號（基地台或行動用戶單元）在當繞往該 所欲接收者時或會遭遇到干擾。該信號或會例如從像是建 物之各種物體所反射，藉此將該原始信號之一反射版本導 向該接收者。在這種情況下，會接收到兩種版本的相同射 頻信號，原始版本及反射版本。各個所收信號會位於相同 頻率，但是反射信號或會離出於該原始者的相位，因為反 射且因此至°玄接收者的不同傳送路徑長度。從而，原始及 1321376 反射k唬或會部分地彼此抵銷（破壞性干播） 傻厂造成所收信 號的衰減或遺漏。 單一元件天線高度地易受多重路徑衰減所影響。—單 一元件天線無法決定一送出所傳信號的方向 v叼，並因此無法 諧調以更為正確的偵測且接收一所傳信號。 二 丹方向性樣式 會依該天線諸元的實體結構所mi僅可改變該天線的位 置及指向以減輕多重路徑衰減效應。 前揭專利參考所描述的雙元件天線也會因為該天線樣 式之半圓形波瓣的對稱及相對本質而容易受到多重路徑衰 減所影響。由於該天線樣式波瓣或多或少彼此對稱及2對 ，因此反射至該天線背側的信號或會具有與一在前側所接 收之信號相同的接收功率。亦即，如該傳送信號從一越離 於或背藏於該所欲接收者之物體所反射，然後反射到該天 線的背側，則在該兩個信號内之相位差會因多重路徑衰減 而產生出破壞性干擾的空間點處，該者會干擾到直接從該 來源所接收的信號。 另一項出現在細胞式通訊系統内的問題是細胞間的信 號干擾。多數的細胞式系統會被切割成個別細胞，各個細 胞具有一位於其中央處的基地台。各基地台的定位係經排 置以使得鄰近基地台彼此互相位在大約6〇度間隔處。各 個細胞可被視為是六側多邊形，一基地台位於其中央處。 各細胞的邊緣晚連於鄰接細胞’且一組細胞會構成一蜂巢 狀樣式。從該細胞之邊緣到其基地台的距離通常是由以從 一位於靠近δ玄細胞邊緣之行動用戶單元對該細胞基地台傳 12 1321376 送一可接受信號的所需最小功率所驅動（亦即為將一可接受 偽號傳送一等於其一細胞半徑之距離的所需功率）。 細胞間干擾發生在當一行動用戶單元接近細胞邊緣， 傳送一跨於該邊緣而進入一鄰接細胞，並且干擾到與該鄰 接細胞進行之通訊的信號。通常，在相同或緊密間隔頻率 上的鄰接細胞内信號會造成細胞間干擾。細胞間干擾的問 題會因靠近細胞邊緣的用戶單元通常會按較高的功率水準 傳送，讓所傳信號能夠被位於細胞中央處之所欲基地台有 效接收的事實而複增。同時，來自另一位在越於或背：於 該所欲者之行動用戶單元的信號或會按相同功率水準抵達 該基地台，而這代表著額外的干擾。 細胞間干擾問題在CDMA系統裡會更加惡化，因為在 鄰接細胞内的用戶單元通常會在相同的載波或中央頻率傳 送。例如，在鄰接細胞内按相同載波頻率但傳送至不同美 地台的兩個用戶單元，如果在基地台其一者處接收兩者 號’就會互相干擾。一信號相對於另一者會顯為雜訊。干 擾程f及接收者偵測並解調變該所欲信號的能力也會被該 用戶單元所運作之功率水準所影響。#用戶#元其一者位 於-細胞邊緣處’該者會按相對於在該細胞及鄰接細胞内 其他用戶單元屬較高的功率水準而傳送以抵達所欲之基地 台°但是其信號也會被不欲之基地台所接收，即如該鄰接 細胞内的基地台。根據在不欲之基地台處所接收的兩個相 同載波頻率信號相對功率水準而定，或無法適當地區別出 傳自其細胞内之信號與從鄰接細胞所傳來的信號。故需要 13 丄J厶上J /u 70 60藉該系統業者而經提供以蛊線資 …琛貝科及/或語音服務， 一 ρ、！由基地台65 (包含天線68)至一網路75，該者可為 -么:聚切換電話網路(PSTN)、一像是網際網路之封包切換 電腦為路、—公眾資料網路或是—私屬網路，來連接例如 像是膝上型電腦、可攜式電腦、個人數位助理(PDA)等裝 置。該基地台65與該網路75可透過任何數量之不同可用 通訊協定而通訊’像是主速率ISDN，或者是其他WO s楚式協疋，如is-634或V5.2，或甚假使該網路75為像 周際網路之封包基礎式乙太網路則可& tcp/ip。該用戶 單元60可為行動性質，且可從一位置行旅至另一處而同 時與該基地台65才目通訊。當該用戶單元離開一細胞而進 =另一細胞時，就會將該通訊鏈路從該現有細胞之基地台 交遞給另一進入細胞的基地台。 圖1說明在一細胞50内的一個基地台65及三個行動 單元60 ’此僅作為範例且係為便於說明本發明。本發明可 L用於系統，其中通常在個別細胞，像是該細胞5 〇，内會 有更夕的用戶單元在與一或更多的基地台相通訊。本發明 可進一步適用於任何無線通訊裝置或系統，像是一無線區 域網路。 熟諸本項技藝之人士亦應瞭解該圖1代表一運用於像 疋一 CDMA、TDMA、GSM或其他之訊令法則的標準細胞 型態通訊系統’其中會指配射頻頻道以於該基地台65及 3玄用戶單元60之間載荷資料及/或語音。在一較佳具體實 細•例裡’圖1係一利用劃碼多工處理之原理的似CdmA系 16 ^J/0 統’即如對於空中介面之IS-95B標準所定義者。 在<-細胞式通訊系統之具體實施例裡，該行動用戶單 70 60採用一天線70，提供一來自 來自"玄基地台65的前向Μ =電信號定向性接收，以及一從該行動用戶單元6。到 =地台65的反向鏈路信號定向性傳送（透過一稱為射束 之處難序）。此項概念可如圖丨藉範例射束樣式？！ 卞73㈣述者’從各行動用戶單元6q向或多或少按朝指 =地台…傳播之方向而向外延展。藉由將傳輸或 夕或^導引朝向該基地纟65，並且定向地接收或多或少源 自於該基地台65位置的信號，該天線裝χ 1〇〇可減少對 於該行動用戶單元6G《細胞間干擾及多重路徑衰減的效 應。此外’由於該天線射束樣式71、72及73會依基地台 65方向而向外延伸但在多數其他方向上為衰減故對將有 效通訊信號從該行動用戶單& 6(M、6〇_2 & 6〇 3傳輸到 該基地台65會要求較少的功率。 圖2說明一根據本發明教示所建構之天線陣列 該天線㈣1〇〇包括一中央元件1〇2，此者環繞有六個被 動π件104A到i04F，該等各者可按一反射或定向模式而 運作，即如後文所進一步詳述。該天線陣列丨〇()並不限於 六個被動7C件。其他具體實施例可包含較少（即如兩個或四 個）或是更多（即如八個）被動元件。又在其他具體實施例裡 ，即如後文進一步詳述，其中天線按一相位天線而運作， 會缺少該中央元件。 該中央元件102包含一導體放射器1〇6，經置放於一 17 1321376 介電基板108上》各被動元件104A到104F包含一上部導 體區段110A到110F及一底部導體區段112A到1 1 2F，分 別地置放在介電基板113A到113F上。該等底部導體區段 112A到F係經接地。一般說來，該等上部（1 i〇A - 1 l〇F)及 底部（112A - 112F)導體區段會具相同長度。當該等被動元 件其一之上部導體區段（例如該上部導體區段110A)連接到 個別的底部導體區段時（例如該底部導體區段n 2 A)，該被 動元件104 A會按一反射模式運作’使得所有的所接收射 頻（RF)能量會從該被動元件1 〇4A而朝向該來源反射回去 。當例如該上部導體區段110A為開啟時（亦即未連接於該 底部導體區段11 2 A)，該被動元件1 04 A會按一定向模式運 作，其中該被動元件104A基本上對於rf能量傳播會屬非 可見者而穿越通過》 在一具體實施例裡’該中央元件1 〇2及該被動元件 104A及104D是從像是印刷電路板之單介電基板所製成， 其上置放有個別的天線元件。該等被動元件1〇4B及1〇4C 會被置放在一可變形或彈性基板上，並經接附或架置於該 中央元件102之一表面上。如此當未使用時，可將該等被 動元件104B及104C疊入一精巧置物内’且可變形成為如 圖2所繪之放射狀位置而供以最佳操作。這是藉由將該等 被動元件104B及104C約繞於接附點而分別地指疊（或變 形）朝向該等被動元件104A及104D所達成。類似地，可 將該等被動it件HME及卿置放在—可變形或彈性基板 上，並接附到或架置於該中央元件1〇2的相對表面上，當 18 1321376 未使用時可將該等被動元件1〇4^及1〇4f疊入一精巧置物 内，或是在操作過程中可變形成為如圖2所繪之組態。 可多種可用裝置及技術以將載荷該等被動元件1〇4a 到104F之可變形基板接附到該中央元件1〇2。可利用一黏 著劑來將該中央元件丨02表面接合至可變形基板或可變形 材料。也可將可焊燒通道置放在待予偶合的各者表面内。 會偶合這些接點且焊燒該等通道以令各接合處維持可變形 。如要求信號通過於該中央元件1〇2與該等被動元件1〇4八 到104F各者之間，則另一具體實施例裡該等可焊燒通道 會被連接到置放在該中央元件102及該等被動元件1〇4八 到104F上的適當導體材跡。按此，所焊燒之偶合通道會 在該等被動元件104A到l〇4F及該中央元件1〇2間建立一 電子互連及一機械性聯集。同時，亦可利用一機械性固定 器以將各式被動元件1〇4Α到104F接合至該中央元件1〇2 〇 又在另一具體實施例裡，該中央元件1 02及該等被動 tl件104A及104D會被製造於一第一可變形基板上，該等 被動元件104B及l〇4C則是製造在一第二可變形基板上， 而該等被動元件104E及i〇4F則是製造在一第三可變形基 板上。這三個載荷各天線元件的可變形基板會按如前述所 接合。又在另一具體實施例裡，該中央元件丨〇2按一硬固 介電材料所構成’例如印刷電路板，而該被動元件1 〇4八 玫置在一第一可變形基板上，該等被動元件104]B及i〇4c 會構成於一第二可變形基板上，該被動元件1 〇4D構成在 19 -第三可變形基板上，該等被動元件刚E及雜被放置 在7第四可變形基板上。然後會藉如前述之焊燒通道或一 黏著劑’將11四個載荷各天線元件的可變形基板接合至一 中央元件。 又在本發明另一具體實施例裡，各被動元件104A到 104F會被放置在一硬固介電基板材料上，且藉一可變形聯 集而接。至該中央元件i 〇2。特別是，一可變形或彈性材 料邊緣會被接附到被動元件104A到1〇4F各者，然後將該 j料的相對邊緣接附到該中央元件1〇2。如此，在本具體 實施例裡，各天線元件會被放置在一硬固可變形材料上。 可運用一可焊燒通道或一黏著劑以將該可變形材料固定至 該中央元件102。 圖3顯示一天線陣列1〇〇的上視圖。特別是，圖示一 可變形接合105。圖4係按一經摺疊組態之天線陣列1〇〇 上視圖。會誇顯圖4内各鄰接被動元件（即如於該等被動元 件104A及104B)間的距離以供顯述。該等可變形接合可讓 該等鄰接元件接觸，使得可將該天線陣列1〇〇收存於一極 為精巧組態内。圖5係摺疊組態之天線1〇〇外觀圖。其效 能雖會劣化，然該天線陣列1 〇〇有可能按如圖4及5之摺 疊組態而運作。 現回返到圖2’圖示一介置於該等被動元件1 〇4a到 104F各者之上部導體區段u〇a到n〇F及底部導體區段 112A到112F間的微電子模組116A到116F。圖中進一步 顯示一置放於該介電基板108上之微電子模組122,其中 20 /υ 含有例如收發器電路。導體材跡m於該微電子模組112 :微電子模組116A到"6F之間傳導信號。載荷於該導體 跡124上之仏號會控制該等微電子模組"6入到"π内 的各tl件’以按反射或定向狀態操作該等被動元件 J 104F另有一介面125進一步連接於該微電子模組122 ’以提供該天線陣歹，"00與該外部通訊裝置之間的電子連 接性。可按硬固或彈性材料建構該介面125，以（例如透過 帶狀镜線）介接至-架置於一裝含該天線陣列1〇〇之包封 上的連接器m，會將—導體插人該連接器以將該天 線陣列100連接至該外部裝置。熟諸本項技藝之人士亦應 瞭解可依特定天線設計及組態設定所要求者，採用各種的 微電子模組及導體材跡置放方式及連接器繞聯路徑。 圖6係一各被動元件104D其一之放大視圖例如包 含微電子模組116D及導體材跡124。可按類似方式建構其 他被動元件。介電基地台113D包含一可變形（彈性）材料或 一硬固材料，此者具有其上建構該上部導體區段ll〇D及 底部導體區段H2D之第一局部，以及垂直於該第一局部 的第二支臂局部》在該具體實施例裡，其中由硬固材料所 建構之被動元件104D，該第二支臂局部包含一固接於該第 二支臂局部終端的可變形材料（圖6中未予顯示在一具 體實施例裡，載荷該上部及底部導體區段之第一局部及該 第二支臂局部是藉由塑形或切割一包含FR4材料之單—薄 片的介電基板材料所構成，並且該可變形具體實施例可為 從Kapton、Polyimide、mylar或任何其他可變形材料所構 21 成選取適田材料係基於各天線元件的所欲機械性及電子 I1 生質匕3漏失、電容率及磁導率。圖中顯示三個穿行於 。玄；丨電基板113D，並經連接以接觸（未以圖示）於該微電子 模，.且116D之支臂局部的示範性導體材跡124。根據在該微 電子模、、且1 16D内所採用之切換器的特徵而定㈠寺併於圖^ 討論），可要求少於三個導體材跡m來控制該切換器。最 後，即如圖示，-導體材跡125連接該底部導體區段 至例士圖2所示之介面i 25上的接地終端。該微電子模 組ϋ未受限於—切換功能，而是可包含其他有關於 δ玄天線陣列1 00及其各組成元件之運作的功能。即如熟諳 本項技藝之人士所瞭解’可藉由將導體樹脂或導體墨潰印 刷於其上，而令用以構成該上部導體區段110D、底部導體 區段112D及該等導體材跡124之導體材料施加於該介電 基板。同時，可藉由姓刻移除銅質包覆介電基板之不欲部 分來構成各導電元件。 圖7說明一示範性微電子模組116D，包含一機械性 SPDT切換為140。熟諸本項技藝之人士應即瞭解機械切換 器140係一切換裝置的簡易表示，且通常會是按一接合二 極體、-MOSFET、-雙極接合電晶體，或是一包含利用 MEMS(微機電系統）技術所製造之機械切換器所實作。在 該等導體材跡124其一上所載荷之信號的控制下，該切換 盗140會在接觸到一導體142或一導體144之間切換。當 切換到導體142時，該上部導體區段1 〇〇亡會被連接到一 阻抗兀件146 ’該阻抗元件146可補償該切換器14〇内的 22 1321376 電抗（電容性或電感性），使得當該切換器丨4〇接近於該導 體142時，該上部導體區段1〇〇D可觀察到一開放電路。 或另者’當該切換器140連接到該導體144時，該上部導 體區段I00D可觀察到一透過一阻抗元件148而接地的底 部導體區段112D。該阻抗元件148抵消掉該切換器14〇内 所產生的任何電抗（電容性或電感性），使得該上,部導體區 段100D觀察到一接地短路.在一具體實施例裡，顯示有 三個導體材跡124以載荷一正性及負性偏壓，俾偏化實作 該SPDT切換器140之電子元件，且進一步一控制電壓信 號來選定該切換位置。根據實作該切換器14〇的特定電子 或機械元件而定，僅需一正性或負性偏壓，或是可無需一 偏壓來切換該元件而是僅由一控制電壓加以決定。故本發 明其他具體實施例或要求數個連接到該微電子模組u6D 的導體材跡124。 圖8說明另一根據本發明教示之天線陣列具體實施例 3〇〇’其中圖8内的被動元件及中央元件具體實施例會類 似於如圖2所述者。被動元件1〇4A、1〇4B、1〇4d及i〇4e 各者放置在一硬固（即如FR4材料）基板上，且透過一可變 形材料，像是mylar’而接合於該中央元件1()2，即如編號 302所示者。該等被動元件1〇4F及1〇4C放置在與該中央 元件102相同的基板上。 ' 又在另-如圖9A及叩所述之天線陣列318具體實施 例裡，被動it件1附及1G4B構成於—第-可變形材料上 ，被動元件H)4D及1G4E構成於—第二可變形材料上而 23 1321376 中央元件1〇2及被動元件10化及1〇4F構成於一第三可變 形材料上。這三個可變形材料會被利用—黏著劑，或是瘦 烊燒聯併之偶合通道而予併合，以產生可變形聯集32〇。 該天線陣列3丨8係按如圖9B繪列之所部署組態，和如圖 9A内所裝載之組態所述。在—衍生性具體實施例裡，該天 線陣列318並不包含該中央元件1〇2，使得六個環繞於該 可變形聯集320的天線元件可如一天線相位陣列般運作。 在前述各種具體實施例裡，為最佳化天線效能，被動 元件1〇4八到104F各者指向必須相對於彼此及該中央元件 =2 (在那些出現有中央元件的具體實施例裡），朝向一特 定角度或角度範圍。這可藉架置該天線陣列於—基礎表面 上（未以圖不）’並且置放遮罩或機械停阻物於該基礎表面 上，以確保被動元件104A至，J H4F各者會被部署在正確的 中央位置而達成。或另者，如該天線係經架置於一機殼或 包封内，則可將各種機械性架構或停阻物併入於該包封内 ，使得在所部署之指向上，被動元件1〇4A到ι〇4ρ各 位在最佳位置處。 θ 圖10A及10B說明本發明另一具體實施例，此為一包 含四個元件351、354、356及358之天線陣列35〇，各元 件構成於-硬固介電基板上。即如圖示，各天線元件⑸ 及254構成於個別可變形基板上，藉經可變形材料36〇所 接合。類似地，天線元件356及358會構成於個別薄片上 ，且經材料362所接合。會在接點3M處接合該等可變形 材料360及362。即如前述，可運用通道來產生接點364 24 1J21376 或是可藉由一黏著劑處理來接合各材料。圖1〇B說明一按 裝載組態之天線陣列350。 圖11說明一含有四個元件372、374、376及378之天 線陣列370的部署狀態，該等係經置放於彈性或可變形材 料上且經接合於接點380。傳統上，由於天線元件35〇 (圖 i〇A及10B)及3 70 (圖11)缺少一中央元件，因此彼等可按 如一相位陣列天線而運作以依需要掃描該天線射束。 圖1 2A及12B說明一五個元件的天線陣列3 9〇，包含 元件 392、394、396、398 及 400。在圖 12A 及 12B 裡具 體實鉍例，該等元件392到400會被放置在一硬固介電基 板上，且於一可變形聯集處所接合。即如圖示，該等天線 疋件392及400會構成於個別的介電基板上，並接合至可 變形材料402。各元件394及396也可個別地構成並經可 變形材料400所接合。最後，元件398包含一接合表面 〇6可經由黏著或是如前述透過偶合通道來偶合並接附 該可變形材料402及4〇4以及該接合表面4〇6。該天線陣 列390經圖示為如圖12Β内之摺疊或裝載組態。 圖13說明一天線陣列41〇 ’具有五個元件412、414、 6 4 1 8及420，經置放於一彈性或可變形材料上。特別 疋’會將該等天線元件412及420放置在一單一個可變形 材料薄片上，而且同樣地會將該等天線元件414及416放 早個材料薄片上。天線元件418放置在單一個可 形材料’專片上。即如圖示，然後將元件4 12到420如前 、乂般藉黏著連接或焊*堯通道接合於—所產生之偶合接點 25 1321376 422。在另一具體實施例裡（未以圖示），可置放一中央元件 於如該天線元件418之相同可變形材料上。 一天線陣列430係繪示為如圖14A之部署組態以及如 圖14B之經摺疊或裝載組態。該天線陣列43〇包含天線元 件432、434、436' 438、440及442。可利用如前述之焊 燒通道或黏著技術，將該等天線元件接合於一中央集轴 443處。該天線陣列43〇在該元件432及該元件438的各 側上包含半徑444。即如圖14B所示，利用半徑444可提 供更為精巧的裝載組態’因可將剩餘元件434、436、440 及442各者適入於該半徑444内。 圖15A及15B内繪示一含有一中央元件之五個元件天 線陣列450。放射狀元件452、454 ' 456及458空間隔置 於一中央元件460。在一具體實施例裡，該等元件452、 454、456及45 8置放在一彈性或可變形材料462上（未於 圖15 A中繪示），而在另一具體實施例裡，該等元件4 5 2、 454、456及458則是置放在一硬固介電基板上並經接附於 可變形材料462。可利用如圖15内之摺疊組態的相同技術 ’將各種可變形材料462薄片接合於該中央元件460。 圖1 6A及1 6B說明另一天線陣列具體實施例450，其 中含有一額外的天線元件45 1。如此，如圖1 6a及16B所 述的該天線陣列450係一五個元件的陣列。因奇數元件之 故’所以其中一個元件，特為該元件45丨者，會被單獨放 置在一硬固介電材料上，而該者又會偶合於該可變形材料 462 ’並接合於另外兩對的元件且接至該中央元件46〇，即 26 如圖16A所示。用以將元件451、452、454、456及458 接附於β玄中央元件450的技術可如前文所述。圖丨6B說明 天線陣列450’其中該等五個元件圖示為摺疊或裝載組態 圖1 7A及1 7B說明一具七個元件之天線陣列，包含放 射狀元件482、484、486、488、492及492,及一中央元 件494。在一如圖所示之具體實施例裡，該等放射狀元件 482及494係經置放於一硬固介電材料上，並藉一可變形 材料496薄片所接合。該等放射狀元件488及490同樣方 式建構並由一可變形材料497薄片所接合。在兩者情況下 ，這些放射狀元件可藉印刷或蝕刻處理方式而置放在硬固 介電材料上。該等放射狀元件486及492與該中央元件 494係經置放於—硬固介電基板498 i。該等可變形薄片 496及497可藉如前述之通道及黏著或一機械性固定器而 接附到該中央^件494。該天線陣列在圖ΠΒ内繪示 為摺疊或裝載組態。而在另一具體實施例裡（未以圖示）， 放射狀元件482、484、486、488、492及492置放於一彈 性或可變形材料上，並且經如圖方式接合。 現已併1¾於具一主動中央元件及複數個對其間置之放 射狀元件’或者是如傳統相位陣列或數位射束構成器般具 僅複數個間置之放射狀㈣的各式天線陣列而說明本^月 教不。在一第一該等具體實施例裡，該天線陣列含有複數 個主動或被動元件，包含於中央處之單一主動元件以及複 數個可變形地接合於該中央主動元件之放射隔置主動或被 27 1321376 動元件。在另一具體實施例裡，各者放射狀元件會被接合 至一或更多其他的放射狀元件，在該中央交集點。控制信 號及射頻信號會透過一固定於該等複數個天線元件交集點 之介面（類似於圖2的介面125)，而從該各種天線具體實 施例所輸入或接收。各種裝置及技術屬眾知者，且可用以 將各天線元件接附於該中央元件，或是如無該中央元件則 接至一中央點。而這些裝置及技術裡可如前述像是可焊燒 通道、黏著劑及機械性固定器。 本發明雖係參照於一較佳具體實施例所述，然熟諳^ 項技藝之人士亦應瞭解可著手各種變化，且可對本發明名 :件替換等同凡件而無恃離其範圍。本發明範圍進一步迄 含本文陳述之各種任何具體實施例的各元件組合。此外， 了進行修飾以調適於本發明拼讲+ u ^ ^ 、不赞明教扠之特定狀況，而不致悖韻

其基本範圍。從而，A 其目的在於本發明非為受限於前揭海 構心以執行本發明最 發明庫包人"_佳模式的特定具體實施例，而是才 f /3愿β含知屬於後載申 秋甲月寻利範圍内的所有其他構項。 【圖式簡單說明】 &本發明較佳；_g_ & μ. 八實例之進一步特定說明，本發明 之月IJ揭及其他特性盥 類似的泉考字-乂 &為顯見，其中全篇各圖式裡 所綠，而是2係參指相同部分。各圖式並未必然依比例 為強調說明本發明原理。 (一）圖式部分 圖1說明一細胞盔 圖2至ς 、 δ系統之一細胞。 至圖5說明各種天線視圖。 28 1321376 圖6係一如圖2所示之放射狀元件的更細部視圖。 圖7係圖6之微電子模組的圖像表現。 圖 8、9A、9B、10A、10B、11、12A、12B、13、14A 、14B、15A、15B、16A、16B、17A 及 17B 說明另外的天 線具體實施例。 - (二）元件代表符號 50 60-1 60-2 60-3 65 68 70 71 72 73 75 100 102

104A - 104F 105 106 108 110A- 110F 細胞 行動用戶單元 行動用戶單元 行動用戶單元 基地台 天線 天線 射束樣式 射束樣式 射束樣式 網路 天線陣列 中央元件 被動元件 可變形接合 導體放射器 介電基板 上部導體區段

29 1321376 112A 1 13A 116A 124 125 142 144 146 148 300 302 318 320 350 351 354 356 358 360 362 364 370 372 374 11 2F底部導體區段 113F介電基板 11 6F微電子模組 導體材跡 介面 導體 導體 阻抗元件 阻抗元件 天線陣列 中央元件 天線陣列 可變形聯集 天線陣列 元件 元件 元件 元件 可變形材料 材料 接點 天線陣列 元件 元件 30 1321376 376 元件 378 元件 380 接點 390 天線陣列 392 元件 394 元件 326 元件 398 元件 400 元件 402 可變形材料 404 可變形材料 406 接合表面 410 天線陣列 412 元件 414 元件 416 元件 418 元件 420 元件 422 接點 430 天線陣列 432 元件 434 元件 436 元件 438 元件

31 1321376 440 元件 442 元件 444 半徑 450 天線陣列 451 天線元件 452 元件 454 元件 456 元件 458 元件 460 中央元件 462 可變形材料 480 天線陣列 482 元件 484 元件 486 元件 488 元件 492 元件 492 元件 494 中央元件 496 可變形材料 497 可變形材料 498 介電基板

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Claims (1)

1321376 15·如申請專利範圍第1項所述之天線陣列，其中該主 動元件係經置放於該介電基板之該等Ν個單極天線元件之 間。 16.如申請專利範圍第丨項所述之天線陣列，其中該主 動元件係經置放於約近該天線陣列之一中央位置處 ^ 拾壹、圓式： 如次頁

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