TWI420740B - 天線模組 - Google Patents

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TWI420740B TW098121311A TW98121311A TWI420740B TW I420740 B TWI420740 B TW I420740B TW 098121311 A TW098121311 A TW 098121311A TW 98121311 A TW98121311 A TW 98121311A TW I420740 B TWI420740 B TW I420740B
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Description

天線模組
本發明係有關於一種天線模組，特別係有關於一種具有電磁能隙遮罩的天線模組。
參照第1a圖，其係顯示習知之天線模組1，包括遮罩10、天線基板20以及天線30。天線30提供一無線訊號2。遮罩10用於增加無線訊號2的反射次數，以提高無線訊號2的強度。在習知技術中，遮罩10具有一第一反射相位Φ1 ，天線基板20具有一第二反射相位Φ2 。第一反射相位Φ1 約為-180°，第二反射相位Φ2 約為-180°，為了將各個反射次數不同的無線訊號2同相位化，因此根據公式：，遮罩10與天線基板20之間的距離d1至少需要等於無線訊號2波長的二分一。
參照第1b圖，其係顯示另一習知之天線模組1’，包括遮罩10、天線基板20’以及天線30。天線30提供一無線訊號2。遮罩10用於增加無線訊號2的反射次數，以提高無線訊號2的強度。在習知技術中，遮罩10具有一第一反射相位Φ1 ，天線基板20’具有一第二反射相位Φ2 ’。第一反射相位Φ1 約為-180°，第二反射相位Φ2 ’約為0°，為了將各個反射次數不同的無線訊號2同相位化，因此遮罩10與天線基板20’之間的距離d2至少需要等於無線訊號2波長的四分一。
在習知技術中，由於遮罩10與天線基板20’之間的距離縮小不易，因此造成習知之天線模組的體積過大。
本發明即為了欲解決習知技術之問題而提供之一種天線模組，包括一反射覆板、一天線基板、一天線以及一反射圖案。天線設於該天線基板之上。反射圖案形成於該反射覆板之上，該反射圖案相對於該天線，一反射間距形成於該反射覆板以及該天線基板之間，其中，該反射圖案提供一第一反射相位，該天線基板提供一第二反射相位，該第一反射相位包括一第一預設相位角Δ1 ，該第一預設相位角Δ1 不為0°，該第一反射相位約為-(180°-Δ1 )，該第二反射相位包括一第二預設相位角Δ2 ，該第二反射相位約為-(180°-Δ2 )，該反射間距的長度與一預設相位角總和Δ=Δ1 +Δ2 成正比，該預設相位角總和Δ介於0~90°之間。
應用本發明實施例之天線模組，其反射損耗頻寬可以達到23.59%，實際增益可以達到11.14dB，且具有良好的交叉極化隔離度(Cross-polarization isolation)，因此可實現高頻寬、高增益、高極化純度的天線模組。
參照第2圖，其係顯示本發明實施例之天線模組100，包括一反射覆板110、一天線基板120、一天線130、一接地層140以及一反射圖案150。反射覆板110為一部分反射覆板，包括一第一表面111以及一第二表面112，該第一表面111相反於該第二表面112。天線基板120包括一第三表面123以及一第四表面124，該第三表面123相反於該第四表面124。天線130設於該第三表面123之上。接地層140設於該第四表面124之上。反射圖案150形成於該第一表面111之上，該反射圖案150相對於該天線130，一反射間距d形成於該第一表面111以及該第三表面123之間，其中，該反射圖案150提供一第一反射相位Φ1 ，該第三表面提供一第二反射相位Φ2 ，該第一反射相位Φ1 包括一第一預設相位角Δ1 ，該第一預設相位角Δ1 不為0°，該第一反射相位約為-(180°-Δ1 )，該第二反射相位Φ2 包括一第二預設相位角Δ2 ，該第二反射相位約為-(180°-Δ2 )，該反射間距的長度與一預設相位角總和Δ=Δ1 +Δ2 成正比，該預設相位角總和Δ介於0~90°之間。
本發明透過設計反射圖案150，可調整該第一預設相位角Δ1 。透過選擇天線基板120的材質(介電常數)以及厚度，可調整該第二預設相位角Δ2 。根據公式，，因此反射間距d與預設相位角總和Δ成正比。透過設計第一預設相位角Δ1 (反射圖案)以及第二預設相位角Δ2 (天線基板)，可調整預設相位角總和Δ，因而可最小化反射間距d，藉此縮減天線模組100的尺寸。
反射覆板110以及天線基板120的材質可以為介電材料。反射間距d中可單純為空氣，或，該反射間距d中可填充介電材料。
在本發明之實施例中，該預設相位角總和Δ不為0°，約介於0~90°之間，較佳介於0~60°之間，更佳介於0~20°之間。
參照第3圖，其係顯示本發明一實施例之反射圖案150以及天線130。反射圖案150包括複數個反射單元151，每一反射單元151包括一長軸x以及一短軸y，該等反射單元151沿一第一方向Y等間距排列，該等反射單元151之該等短軸y平行於該第一方向Y。在此實施例中，該等反射單元151的形狀為矩形，該等反射單元151構成一4x1陣列，相鄰近的反射單元之間具有一單元間距g。在一實施例中，預設相位角總和Δ約為+/-20度，該反射單元151的長度P1 為50mm，該反射單元151的寬度Pw 為11.975mm，單元間距g為0.7mm，天線130的寬度ex為8.5mm，天線130的長度ey為14.54mm，反射間距d為1mm。
在上述實施例中，透過設計反射單元的長度P1 、寬度Pw 以及單元間距g，可以調整該第一預設相位角Δ1 。
在上述實施例中，該天線130為一平面天線(Patch antenna)提供一無線訊號2，該無線訊號具有一主極化方向以及一交叉極化方向，其中，該第一方向Y平行於該主極化方向。
在上述實施例中，該天線以平面天線(Patch antenna)為例，但其並未限制本發明，在本發明的實施例中，天線亦可以為槽孔天線或其他型式之天線。
參照第4a圖，其係顯示本發明實施例之天線模組100與單純的平面天線之反射損耗比較，由第4a圖可知，本發明實施例之天線模組100具有較大的頻寬。
參照第4b圖，其係顯示本發明實施例之天線模組100與單純的平面天線之實際增益(real gain)比較，由第4b圖可知，本發明實施例之天線模組100具有較高的實際增益。
參照第4c以及4d圖，第4c圖係顯示本發明實施例之天線模組100的5.2GHz XZ平面場形圖，第4d圖係顯示本發明實施例之天線模組100的5.2GHz YZ平面場形圖，由第4c以及4d圖可知，本發明實施例之天線模組100具有良好的指向性及交叉極化隔離度。
應用本發明實施例之天線模組，其反射損耗頻寬可以達到23.59%，實際增益可以達到11.14dBi，且具有良好的指向性，因此可實現高頻寬、高增益、高指向性的天線模組。
參照第5圖，其係顯示本發明另一實施例之天線模組200，其特點在於反射圖案250包括複數個反射單元251，該等反射單元251為正方形，並且以等距的方式排列成方陣。在此實施例中，天線230為一平面天線。
在上述實施例中，反射圖案為電磁能隙反射圖案，其圖形可視需要變化。
在本發明之實施例中，可先設定該反射間距的長度，並根據該反射間距的長度取得該預設相位角總和Δ，藉此設計該反射圖案以及天線基板。或者，亦可以先設定該預設相位角總和Δ，再根據該預設相位角總和Δ取得該反射間距的長度，藉此設計該反射圖案以及天線基板。
雖然本發明已以具體之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1、1’．．．天線模組
2．．．無線訊號
10．．．遮罩
20、20’．．．天線基板
30．．．天線
100．．．天線模組
110．．．反射覆板
111．．．第一表面
112．．．第二表面
120．．．天線基板
123．．．第三表面
124．．．第四表面
130．．．天線
140．．．接地層
150．．．反射圖案
151．．．反射單元
200．．．天線模組
230．．．天線
250．．．反射圖案
251．．．反射單元
第1a圖係顯示習知之天線模組；
第1b圖係顯示另一習知之天線模組；
第2圖係顯示本發明實施例之天線模組；
第3圖係顯示本發明實施例之反射圖案；
第4a圖係顯示本發明實施例之天線模組之反射損耗；
第4b圖係顯示本發明實施例之天線模組之實際增益(real gain)；
第4c圖係顯示本發明實施例之天線模組的5.2GHz XZ平面場形圖；
第4d圖係顯示本發明實施例之天線模組的5.2GHz YZ平面場形圖；以及
第5圖係顯示本發明另一實施例之天線模組。
100．．．天線模組
110．．．反射覆板
111．．．第一表面
112．．．第二表面
120．．．天線基板
123．．．第三表面
124．．．第四表面
130．．．天線
140．．．接地層
150．．．反射圖案

Claims (10)

  1. 一種天線模組，包括：一反射覆板，包括一第一表面以及一第二表面，該第一表面相反於該第二表面；一天線基板，包括一第三表面以及一第四表面，該第三表面相反於該第四表面；一天線，設於該第三表面之上；一反射圖案，形成於該第一表面之上，該反射圖案相對於該天線，一反射間距形成於該第一表面以及該第三表面之間，其中，該反射圖案提供一第一反射相位，該第三表面提供一第二反射相位，該第一反射相位包括一第一預設相位角△1 ，該第一預設相位角△1 不為0°，該第一反射相位約為-(180°-△1 )，該第二反射相位包括一第二預設相位角△2 ，該第二反射相位約為-(180°-△2 )，該反射間距的長度與一預設相位角總和△=△1 +△2 成正比，該預設相位角總和△介於0~90°之間，其中，該反射圖案包括複數個反射單元，每一反射單元包括一長軸以及一短軸，該等反射單元沿一第一方向等間距排列，該等反射單元之該等短軸平行於該第一方向，其中，該等反射單元為一4x1陣列。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該預設相位角總和△介於0~60°之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該預設相位角總和△介於0~20°之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該等反射單元的形狀為矩形。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，相鄰近的反射單元之間具有一單元間距。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該天線提供 一無線訊號，該無線訊號具有一主極化方向以及一交叉極化方向，其中，該第一方向平行於該主極化方向。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該反射圖案包括複數個反射單元，該等反射單元為正方形。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之天線模組，其中，該等反射單元以等距的方式排列成方陣。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其更包括一接地層，設於該第四表面之上。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該反射間距中設置有介電材料。
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