TWI509885B - 功率分配器及射頻裝置 - Google Patents

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TWI509885B TW102126517A TW102126517A TWI509885B TW I509885 B TWI509885 B TW I509885B TW 102126517 A TW102126517 A TW 102126517A TW 102126517 A TW102126517 A TW 102126517A TW I509885 B TWI509885 B TW I509885B
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Description

功率分配器及射頻裝置
本發明係指一種功率分配器及射頻裝置，尤指一種提升陣列天線之效能同時有效減小所需面積的功率分配器及射頻裝置。
陣列天線係複數個相同的天線按一定規律排列組成的天線系統，其廣泛地應用於雷達系統中，如微波/毫米波雷達系統。在一陣列天線中，為了達成特定的輻射場型，或滿足各天線間特定權重分配，習知技術係於陣列天線的輸入端串接濾波器，作為功率分配器使用，以實現各個輻射本體所需的振幅與相位。一般而言，陣列天線與功率分配器係分別獨立設計後直接串接，往往無法有效率地整合。同時，還需考量阻抗不匹配的問題，雖可另外設計匹配電路改善效能，卻得付出面積增大與成本提高的代價，伴隨而來導致天線增益也會因此降低，進而導致偵測雷達距離變短及可掃描角度變窄等劣勢。
因此，如何提升陣列天線之效能同時有效減小所需面積，已成為業界所努力的目標。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種功率分配器及射頻裝置，以提升陣列天線之效能同時有效減小所需面積。
本發明揭露一種功率分配器，用來將一輸入端之訊號傳送至複數個輸出端，該功率分配器包含有一矩形微帶線，耦接於該輸入端；以及複數個耦合單元，以電磁耦合方式導通該矩形微帶線與該複數個輸出端，該複數個耦合單元分別與該矩形微帶線距離一第一間距，每一耦合單元包含至少一雙L型共振器，該至少一雙L型共振器設置於該矩形微帶線與一輸出端間，且每一雙L型共振器包含有一第一長邊，大致平行於該矩形微帶線；一第一短邊，大致垂直於該第一長邊，並由該第一長邊之一端向該雙L型共振器之一中心線延伸；一第二長邊，大致平行於該矩形微帶線；以及一第二短邊，大致垂直於該第二長邊，並由該第二長邊之一端向該中心線延伸而與該第一短邊之一端相對，且與該第一短邊之該端相距一第二間距；其中，該至少一雙L型共振器中一第一長邊相鄰該矩形微帶線，一第二長邊耦接於該輸出端；其中，該第一間距及該第二間距相關於該輸入端至該複數個輸出端之功率比。
本發明另揭露一種射頻裝置，包含有一功率分配器，用來將一輸入端之訊號傳送至複數個輸出端，該功率分配器包含有一矩形微帶線，耦接於該輸入端；以及複數個耦合單元，以電磁耦合方式導通該矩形微帶線與該複數個輸出端，該複數個耦合單元分別與該矩形微帶線距離一第一間距，每一耦合單元包含至少一雙L型共振器，該至少一雙L型共振器設置於該矩形微帶線與一輸出端間，且每一雙L型共振器包含有一第一長邊，大致平行於該矩形微帶線；一第一短邊，大致垂直於該第一長邊，並由該第一長邊之一端向該雙L型共振器之一中心線延伸；一第二長邊，大致平行於該矩形微帶線；以及一第二短邊，大致垂直於該第二長邊，並由該第二長邊之一端向該中心線延伸而與該第一短邊之一端相對，且與該第一短邊之該端相距一第二間距；其中，該至少一雙L型共振器中一第一長邊相鄰該矩形微帶線，一第二長邊耦接於該輸出端；以及複數個天線，耦接於該複數個輸出端，每一天 線包含有複數個輻射件，每一輻射件大致呈一四邊形，具有一第一邊、一第二邊、一第三邊及一第四邊，該第一邊與該第三邊大致平行，該第二邊與該第四邊大致平行，以及該第一邊與該第二邊大致垂直，其中，每一輻射件於該第二邊形成一第一缺口，並於該第四邊形成一第二缺口；以及複數個延伸柱，每一延伸柱由該複數個輻射件中一輻射件之該第四邊的該第二缺口延伸至另一輻射件之該第二邊的該第一缺口，使該複數個輻射件排列於一序列；其中，該複數個輻射件位於該序列中最前之一輻射件的該第二邊的該第一缺口與該複數個輸出端之一輸出端相距一第三間距；其中，該第一間距、該第二間距、該第三間距係相關於該輸入端至該複數個輸出端之功率比。
10、80‧‧‧射頻裝置
12、70‧‧‧功率分配器
14‧‧‧陣列天線
140、142、Ant_1~Ant_i‧‧‧天線
16‧‧‧輸入端
120‧‧‧矩形微帶線
122、124、CU_1~CU_i‧‧‧耦合單元
CL1、CL2‧‧‧中心線
126‧‧‧第一長邊
128‧‧‧第一短邊
130‧‧‧第二長邊
132‧‧‧第二短邊
d1‧‧‧第一間距
d2‧‧‧第二間距
d3‧‧‧第三間距
d4‧‧‧第四間距
RAT‧‧‧輻射件
BR‧‧‧延伸柱
L1‧‧‧第一邊
L2‧‧‧第二邊
L3‧‧‧第三邊
L4‧‧‧第四邊
CV1‧‧‧第一缺口
CV2‧‧‧第二缺口
EXT_1‧‧‧第一L型延伸段
EXT_2‧‧‧第二L型延伸段
w1、w2‧‧‧線寬
l1、l2‧‧‧線長
g1、g2‧‧‧天線槽線大小
Z0 ‧‧‧輸入阻抗
L1 、L2 、LA ‧‧‧電感
C1 、C2 、CA ‧‧‧電容
ZA ‧‧‧阻抗
J01 、J12 、J23 ‧‧‧導納
R1 、R2 、R11 ~Rij ‧‧‧L型共振器功能方塊
RA 、R1A ~RiA ‧‧‧天線功能方塊
M12 、M23 、M11,12 ~Mij,ij 、M1j,1A ~Mij,iA ‧‧‧耦合係數
50‧‧‧射頻系統
52、54、62、64‧‧‧射頻裝置
500、600‧‧‧耦合件
502、602、72‧‧‧輸入端
74、76‧‧‧輸出端
Sig‧‧‧輸入訊號
RES_11~RES_ij‧‧‧L型共振器
第1A圖為本發明實施例一射頻裝置之示意圖。
第1B圖為第1A圖中功率分配器及陣列天線之詳細結構示意圖。
第2圖為第1A圖之射頻裝置之一等效電路圖。
第3圖為第1A圖之射頻裝置之一功能方塊圖。
第4A圖為第1A圖之射頻裝置之頻率響應圖。
第4B圖為第1A圖之射頻裝置之方位角天線輻射場型。
第4C圖為第1A圖之射頻裝置之高低角天線輻射場型。
第4D圖為第1A圖之射頻裝置之天線增益隨頻率變化圖。
第5圖為本發明實施例一射頻系統之示意圖。
第6圖為本發明實施例一射頻系統之示意圖。
第7圖為本發明實施例一功率分配器之示意圖。
第8A圖為本發明實施例一射頻裝置之示意圖。
第8B圖為第8A圖之射頻裝置之一功能方塊圖。
為了改善習知技術的缺點，本發明將陣列天線與功率分配器整合為一體，利用共平面波導(coplanar waveguide，CPW)耦合結構，以耦合方式連接功率分配器與天線。藉此，可避免在陣列天線與功率分配器於關鍵連接處使用額外的匹配電路，以縮小面積，並減少訊號傳遞時所造成的損耗，以達到高增益與增大偵測角度，同時降低製造成本。此外，由於本發明之天線陣列與功率分配器可整合為一功能方塊(function block)，在系統設計時可減少變異，提升穩定性；而且功率分配器可具備濾波功能，以提供良好的頻率選擇度並隔離不必要的訊號來源。再者，本發明另可串接多個共振器，實現較寬頻的頻率響應且有效改善阻抗匹配。
詳細來說，請參考第1A圖，第1A圖為本發明實施例一射頻裝置10之示意圖。射頻裝置10包含有一功率分配器12及一陣列天線14，功率分配器12可將一輸入端16之訊號傳送至陣列天線14。功率分配器12包含有一矩形微帶線120及耦合單元122、124，而陣列天線14包含有天線140、142。在此例中，功率分配器12及陣列天線14相對於矩形微帶線120之一中心線CL1為對稱式結構，換言之，耦合單元122、124之結構相同，而天線140、142之結構相同；同時，天線140、142為相同之輻射件及延伸柱所形成之序列，因此，為求簡潔，以下將以耦合單元122及天線140之前端為例說明功率分配器12及陣列天線14之詳細結構。然而，需注意的是，第1A圖之射頻裝置10僅為本發明之一實施例，用以示範性說明本發明之概念，但不限於此。
請進一步參考第1B圖，第1B圖為功率分配器12及陣列天線14之詳細結構示意圖，其中僅繪示陣列天線14之前端，可同時參考第1A、1B圖而得整體結構。如第1B圖所示，耦合單元122為一雙L型共振器，其包 含有一第一長邊126、一第一短邊128、一第二長邊130及一第二短邊132。第一長邊126及第一短邊128構成一L型共振器，而第二長邊130及第二短邊132構成另一L型共振器，而此雙L型共振器相對於兩者的中心線CL2為對稱結構。此外，由第1B圖可知，第一長邊126及第二長邊130大致平行於矩形微帶線120，第一長邊126與矩形微帶線120之最短距離為一第一間距d1，而第二長邊130之一端以共平面波導方式與天線140整合，以耦合方式傳遞訊號，因此可視為一輸出端。第一短邊128及第二短邊132分別垂直於第一長邊126及第二長邊130，並由第一長邊126及第二長邊130向中心線CL2延伸，使第一短邊128及第二短邊132最近距離為一第二間距d2，並以電容性耦合的方式傳遞能量。此外，天線140、142皆由10個輻射件RAT及9個延伸柱BR排列於一序列所組成，且輻射件RAT與延伸柱BR間係透過電磁耦合方式進行訊號傳遞。詳細來說，如第1B圖所示，輻射件RAT大致呈一四邊形，具有一第一邊L1、一第二邊L2、一第三邊L3及一第四邊L4，第一邊L1與第三邊L3大致平行，第二邊L2與第四邊L4大致平行，以及第一邊L1與第二邊L2大致垂直。此外，輻射件RAT於第二邊L2形成一第一缺口CV1以透過共平面波導方式耦接陣列天線14，並於第四邊L4形成一第二缺口CV2以利於串接輻射件RAT。也就是說，第二長邊130延伸至最前一輻射件RAT的第一缺口CV1並與輻射件RAT距離一第三間距d3及一第四間距d4(水平及垂直方向)，而延伸柱BR再由最前一輻射件RAT的第二缺口CV2延伸至下一輻射件RAT的第一缺口CV1，以此類推而形成由輻射件RAT與延伸柱BR構成之輻射體序列。其中，延伸柱BR及輻射件RAT之第一邊L1或第三邊L3之長度為操作頻率之對應波長的二分之一。此外，每一輻射件RAT的第一邊L1、第三邊L3另延伸出一第一L型延伸段EXT_1及一第二L型延伸段EXT_2，其可用來調整阻抗匹配或頻段等參數。
由上述可知，功率分配器12與陣列天線14係透過共平面波導耦 合結構達到耦合連接，因而可避免在二者關鍵連接處使用額外的匹配電路，可有效縮小面積，並減少訊號傳遞時所造成的損耗。當進行傳輸時，訊號由輸入端16輸入至矩形微帶線120，再藉由側邊耦合方式將訊號耦合至耦合單元122、124之一側邊緣(以耦合單元122為例，即第一長邊126)，因此調整第一間距d1即可控制由矩形微帶線120饋入至耦合單元122、124的訊號能量大小。同理，雙L型共振器中短邊的距離，即第二間距d2，亦相關於由一L型共振器至另一L型共振器的訊號能量大小。而耦合單元122、124係以共平面波導方式將訊號傳遞至天線140、142，因此耦合單元122、124與天線140、142的間距(以耦合單元122為例，即第三間距d3及第四間距d4)亦相關於由耦合單元122、124至天線140、142的訊號能量大小。在此情形下，本領域具通常知識者可根據系統所需，適當調整第一間距d1至第四間距d4，以控制輸入端16至天線140、142的訊號能量。一般而言，耦合量越大，所需間距越小，其頻寬也隨之增加。
除此之外，耦合單元122、124中的兩個L型共振器的長度(以耦合單元122為例，即第一長邊126與第一短邊128之長度總和，或第二長邊130與第二短邊132之長度總和)分別為操作頻率之對應波長的二分之一，而其線寬w1、w2或線長l1、l2亦可控制操作頻率。再者，天線槽線大小g1、g2、第一缺口CV1、第二缺口CV2之形狀或大小、輻射件RAT間之距離等亦可調整共振頻率及輸入能量大小。因此，對於特定的頻寬，只要滿足特定的耦合係數，L型共振器的線寬與線長可隨不同的結構做改變，於設計上具較大的自由度。
在此情形下，可推導出射頻裝置10之一等效電路20，如第2圖所示。在第2圖中，Z0 表示射頻裝置10之輸入阻抗；並聯之電感L1 、電容C1 為一L型共振器(以耦合單元122為例，即第一長邊126及第一短邊128 所構成L型共振器)之等效電路；並聯之電感L2 、電容C2 為另一L型共振器(以耦合單元122為例，即第二長邊130及第二短邊132所構成L型共振器)之等效電路；而並聯之阻抗ZA 、電感LA 、電容CA 為天線140之等效電路。此外，矩形微帶線120、耦合單元122、124及天線140、142的耦合係數以導納反向器(J Inverter)來等效，亦即導納J01 表示矩形微帶線120與耦合單元122、124間的耦合係數，導納J12 表示耦合單元122、124中兩L型共振器間的耦合係數，以及導納J23 表示耦合單元122、124與天線140、142的耦合係數。等效電路20可以濾波器理論來分析，經由給定所需之共振頻率、頻寬等規格資訊，可設計出預期之頻率響應。
此外，由於天線140、142之輻射件長度(即第一邊L1或第三邊L3)、延伸柱BR之長度以及L型共振器之長度(以耦合單元122為例，即第一長邊126與第一短邊128之長度總和，或第二長邊130與第二短邊132之長度總和)皆為待傳輸訊號的二分之一波長，因此可視天線140、142為功率分配器12的一部分，即L型共振器的延伸。在此情形下，可將射頻裝置10更進一步簡化為一功能方塊圖，如第3圖所示。其中，R1 、R2 表示耦合單元122、124中兩L型共振器的功能方塊，而RA 表示天線140、142的功能方塊；兩L型共振器間的耦合係數以M12 表示，而耦合單元122、124與天線140、142間的耦合係數以M23 表示。藉此，設計流程可有效簡化。
舉例來說，若所需之耦合係數M12 與M23 介於0.001至1之間，除了根據待傳輸之訊號的頻率設定天線140、142之輻射件長度、延伸柱BR之長度以及L型共振器之長度外，可進一步調整第一間距d1至第四間距d4分別為10mm至0.05mm之間，則可得第4A圖至第4D圖之特性圖。其中，第4A圖為射頻裝置10之頻率響應圖，第4B圖為射頻裝置10之方位角天線輻射場型，第4C圖為射頻裝置10之高低角天線輻射場型，以及第4D圖為 射頻裝置10之天線增益隨頻率變化圖。由第4A圖可知，由於陣列天線14與功率分配器12整合，使得頻寬可有效增加且不因個別獨立設計再串接時阻抗特性會有所偏移。由第4C圖可知，陣列天線14之波束可被有效集中。另外，由第4D圖可知，射頻裝置10具濾波效果，且有多個傳輸零點，因此在操作頻帶外有較小的輻射，可以減小干擾，並增加頻率選擇度。
由上述可知，本發明係透過耦合單元122、124以電磁耦合方式導通矩形微帶線120與天線140、142，因此第一間距d1至第四間距d4、耦合單元122、124中的兩個L型共振器的長度、線寬w1、w2、線長l1、12、天線槽線大小g1、g2、第一缺口CV1或第二缺口CV2之形狀或大小、輻射件RAT間之距離等皆可用來控制輸入端16至天線140、142的訊號耦合量，藉此可避免在陣列天線14與功率分配器12之連接處使用額外的匹配電路，從而縮小面積，並減少訊號傳遞時所造成的損耗。
需注意的是，第1A圖之射頻裝置10為本發明之實施例，本領域具通常知識者當可據以做不同之修飾，而不限於此。舉例來說，第二缺口CV2係為便於設置延伸柱BR以串接輻射件RAT，然而，在一實施例中，若僅需單一輻射件RAT或空間上限制較小，則亦可不需第二缺口CV2；同理，第一缺口CV1亦有相同特性。此外，在射頻裝置10中，輸入端16可以是一訊號接腳、連通柱(Via)等，其係直接連接或電性連接於矩形微帶線120，即輸入端16之訊號係直接饋入矩形微帶線120。除此之外，輸入端16亦可以是透過一耦合件，以電磁耦合方式耦接於矩形微帶線120。在第1A、1B圖中，雙L型共振器(即耦合單元122、124)係以長邊大致對齊的方式設置，但不限於此，亦可根據系統需求而適度調整。另一方面，在射頻裝置10中，陣列天線14為一2×10之陣列天線架構，亦即包含二子陣列天線(或天線序列)，且每一子陣列天線包含10個輻射件。然而，不限於此，本領域具通常知識者 亦可據此增加或減少每一子陣列天線所包含之輻射件數(如大於或等於1)，或是增加子陣列天線數。
舉例來說，請參考第5圖，第5圖為本發明實施例一射頻系統50之示意圖。射頻系統50為一4×10之陣列天線架構，其包含有射頻裝置52、54及一耦合件500。比較第5圖及第1A圖可知，射頻裝置52與射頻裝置10相同，而射頻裝置54為射頻裝置52之鏡射，故相關操作方式可參考前述說明，其亦可避免在陣列天線與功率分配器之連接處使用額外的匹配電路，以縮小面積，並減少訊號傳遞時所造成的損耗。此外，耦合件500之一端電性連接於一輸入端502，並透過電磁耦合方式，將訊號饋入射頻裝置52、54所共用之矩形微帶線。另一方面，請參考第6圖，第6圖為本發明實施例一射頻系統60之示意圖。射頻系統60為一8×10之陣列天線架構，其包含有射頻裝置62、64及一耦合件600。比較第6圖及第5圖可知，射頻裝置62、64與射頻裝置50相同，並具上下鏡射之關係，故相關操作方式可參考前述說明，其亦可達到避免在陣列天線與功率分配器之連接處使用額外的匹配電路，以縮小面積，並減少訊號傳遞時所造成的損耗。此外，耦合件600之一端電性連接於一輸入端602，並透過電磁耦合方式，將訊號饋入射頻裝置62、64之矩形微帶線。
上述射頻系統50、60係說明本發明可適當衍生出多個子陣列天線，以集中波束並達成高指向性，可進一步適合用於長距離傳輸。此外，由前述可知，射頻裝置10具有許多可調參數，在此情形下，可透過調整這些參數，使各子陣列天線所分配之訊號能量呈一特定比例，例如，在一實施例中，可透過調整間距使第6圖之射頻系統60由上至下的四個子陣列天線的能量分配比例呈(0.001~0.1)：1：1：(0.001~0.1)之關係，亦即功率主要分配於中央兩排子陣列天線。
另一方面，在前述實施例中，耦合單元(如第1A圖之122、124)皆僅包含一雙L型共振器，亦即包含三階可調耦合係數(由間距d1~d3決定，或可參考第2圖之導納J01 、J12 、J23 )。然而，不限於此，在其它實施例中，耦合單元亦可有多個雙L型共振器所組成。舉例來說，第7圖為本發明實施例一功率分配器70之示意圖。功率分配器70用以將一輸入端72之訊號分配至輸出端74、76，其可取代第1A圖之功率分配器12。功率分配器70之架構與功率分配器12類似，同樣包含有一矩形微帶線700及耦合單元702、704，不同的是，耦合單元702、704分別包含有二個雙L型共振器。換言之，功率分配器70相較於功率分配器12多兩階可調之耦合係數，因此更具設計彈性，以符合不同系統需求。此外，功率分配器70所包含雙L型共振器係以長邊大致對齊方式設置，但亦可根據系統需求而適度錯開，不限於此。
延續第7圖之例並仿照第5圖及第6圖增加子陣列天線的方式，本發明可進一步衍生1×i且具j階耦合係數的一射頻裝置80，如第8A圖所示。如第8A圖所示，射頻裝置80用以透過耦合單元CU_1~CU_i將一輸入訊號Sig導通至i個天線Ant_1~Ant_i，且每一耦合單元包含有j個L型共振器RES_11~RES_1j、...、RES_i1~RES_ij。因此，射頻裝置80之功能方塊圖係如第8B圖所示。其中，R11 ~Rij 表示i×j個L型共振器之功能方塊，而R1A ~RiA 表示天線Ant_1~Ant_i的功能方塊；M11,12 ~Mij,ij 表示L型共振器間的耦合係數，而M1j,1A ~Mij,iA 表示耦合單元CU_1~CU_i與天線Ant_1~Ant_i間的耦合係數。
射頻裝置80係由前述實施例衍生而具更多階L型共振器，因此更具設計彈性，相關變化可參考前述，於此不贅述。
綜上所述，本發明係透過耦合單元以電磁耦合方式導通矩形微帶線與天線，因此各元件的間距、長度、線寬、缺口之形狀或大小、輻射件間之距離等皆可用來控制輸入端至天線的訊號耦合量，藉此可避免在陣列天線與功率分配器之連接處使用額外的匹配電路，從而縮小面積，並減少訊號傳遞時所造成的損耗，更可具備濾波功能，以提供良好的頻率選擇度並隔離不必要的訊號來源。
10‧‧‧射頻裝置
12‧‧‧功率分配器
14‧‧‧陣列天線
140、142‧‧‧天線
16‧‧‧輸入端
120‧‧‧矩形微帶線
122、124‧‧‧耦合單元
CL1‧‧‧中心線

Claims (10)

  1. 一種功率分配器，用來將一輸入端之訊號傳送至複數個輸出端，該功率分配器包含有：一矩形微帶線，耦接於該輸入端；以及複數個耦合單元，以電磁耦合方式導通該矩形微帶線與該複數個輸出端，該複數個耦合單元分別與該矩形微帶線距離一第一間距，每一耦合單元包含至少一雙L型共振器，該至少一雙L型共振器設置於該矩形微帶線與一輸出端間，且每一雙L型共振器包含有：一第一長邊，大致平行於該矩形微帶線；一第一短邊，大致垂直於該第一長邊，並由該第一長邊之一端向該雙L型共振器之一中心線延伸；一第二長邊，大致平行於該矩形微帶線；以及一第二短邊，大致垂直於該第二長邊，並由該第二長邊之一端向該中心線延伸而與該第一短邊之一端相對，且與該第一短邊之該端相距一第二間距；其中，該至少一雙L型共振器中一第一長邊相鄰該矩形微帶線，一第二長邊耦接於該輸出端；其中，該第一間距及該第二間距相關於該輸入端至該複數個輸出端之功率比。
  2. 如請求項1所述之功率分配器，其中該矩形微帶線係以直接連接方式耦接於該輸入端。
  3. 如請求項1所述之功率分配器，其另包含有一耦合件，電性連接於該輸入端並以電磁耦合方式耦接於該矩形微帶線，使該矩形微帶線透過該耦 合件耦接於該輸入端。
  4. 如請求項1所述之功率分配器，其中該至少一雙L型共振器係以長邊大致對齊的方式設置於該矩形微帶線與該輸出端間。
  5. 一種射頻裝置，包含有：一功率分配器，用來將一輸入端之訊號傳送至複數個輸出端，該功率分配器包含有：一矩形微帶線，耦接於該輸入端；以及複數個耦合單元，以電磁耦合方式導通該矩形微帶線與該複數個輸出端，該複數個耦合單元分別與該矩形微帶線之距離一第一間距，每一耦合單元包含至少一雙L型共振器，該至少一雙L型共振器設置於該矩形微帶線與一輸出端間，且每一雙L型共振器包含有：一第一長邊，大致平行於該矩形微帶線；一第一短邊，大致垂直於該第一長邊，並由該第一長邊之一端向該雙L型共振器之一中心線延伸；一第二長邊，大致平行於該矩形微帶線；以及一第二短邊，大致垂直於該第二長邊，並由該第二長邊之一端向該中心線延伸而與該第一短邊之一端相對，且與該第一短邊之該端相距一第二間距；其中，該至少一雙L型共振器中一第一長邊相鄰該矩形微帶線，一第二長邊耦接於該輸出端；以及複數個天線，耦接於該複數個輸出端，每一天線包含有：複數個輻射件，每一輻射件大致呈一四邊形，具有一第一邊、一第二邊、一第三邊及一第四邊，該第一邊與該第三邊大致平行， 該第二邊與該第四邊大致平行，以及該第一邊與該第二邊大致垂直，其中，每一輻射件於該第二邊形成一第一缺口，並於該第四邊形成一第二缺口；以及複數個延伸柱，每一延伸柱由該複數個輻射件中一輻射件之該第四邊的該第二缺口延伸至另一輻射件之該第二邊的該第一缺口，使該複數個輻射件排列於一序列；其中，該複數個輻射件位於該序列中最前之一輻射件的該第二邊的該第一缺口與該複數個輸出端之一輸出端相距一第三間距；其中，該第一間距、該第二間距、該第三間距係相關於該輸入端至該複數個輸出端之功率比。
  6. 如請求項5所述之射頻裝置，其中該矩形微帶線係以直接連接方式耦接於該輸入端。
  7. 如請求項5所述之射頻裝置，其中該功率分配器另包含有一耦合件，電性連接於該輸入端並以電磁耦合方式耦接於該矩形微帶線，使該矩形微帶線透過該耦合件耦接於該輸入端。
  8. 如請求項5所述之射頻裝置，其中該至少一雙L型共振器係以長邊大致對齊的方式設置於該矩形微帶線與該輸出端間。
  9. 如請求項5所述之射頻裝置，其中每一天線之每一輻射件另包含有：一第一L型延伸段，以長邊平行於該第一邊方式由該第一邊延伸出；以及一第二L型延伸段，以長邊平行於該第三邊方式由該第三邊延伸出。
  10. 如請求項5所述之射頻裝置，其中每一延伸柱係以電磁耦合方式導通該複數個輻射件中相鄰之二輻射件。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016203998A1 (de) * 2016-03-11 2017-09-14 Robert Bosch Gmbh Antennenvorrichtung für einen Radarsensor
CN107515399B (zh) * 2016-06-17 2021-03-16 启碁科技股份有限公司 车用雷达系统
US10243247B2 (en) 2016-08-31 2019-03-26 The United States Of America As Represented By Secretary Of The Navy Frequency tunable reflectionless bandstop filter using L-resonators
CN108808220B (zh) * 2018-06-07 2020-06-05 南京理工大学 一种采用波导馈电的宽频带微带阵列天线
CN109524754B (zh) * 2018-11-19 2021-05-07 中电科思仪科技股份有限公司 高集成式短传输路径的波导功率合成网络及方法
CN110534859A (zh) * 2019-08-19 2019-12-03 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种小型化威尔金森功率分配器
JP7378899B2 (ja) * 2020-02-07 2023-11-14 国立大学法人埼玉大学 チューナブルフィルタリングアレーアンテナ
TWI752780B (zh) * 2020-12-31 2022-01-11 啓碁科技股份有限公司 寬波束之天線結構
US12003038B2 (en) 2021-02-08 2024-06-04 Nokia Technologies Oy Array of patch antennas
TWI765755B (zh) * 2021-06-25 2022-05-21 啟碁科技股份有限公司 天線模組與無線收發裝置
US20230204748A1 (en) * 2021-12-29 2023-06-29 Nxp B.V. Beam Shaping Array for Compact Dual-Range Automotive Radar

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1224254A (zh) * 1997-12-11 1999-07-28 阿尔卡塔尔公司 微波传输带天线的包含所述天线的设备
DE19951123A1 (de) * 1999-07-30 2001-02-15 Volkswagen Ag Radarsensor und Radarantenne für ein Überwachen der Umgebung eines Kraftfahrzeuges
US7633456B2 (en) * 2006-05-30 2009-12-15 Agile Rf, Inc. Wafer scanning antenna with integrated tunable dielectric phase shifters
US7839350B2 (en) * 2005-12-12 2010-11-23 Panasonic Corporation Antenna device
US7920094B2 (en) * 2004-08-17 2011-04-05 Robert Bosch Gmbh Antenna structure having patch elements
CN102509895A (zh) * 2010-07-22 2012-06-20 丰田自动车工程及制造北美公司 微波天线
CN101341629B (zh) * 2006-03-16 2012-07-18 三菱电机株式会社 天线装置及其制造方法
US20120229366A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-13 Autoliv Asp, Inc. Antenna array for ultra wide band radar applications

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3995277A (en) * 1975-10-20 1976-11-30 Minnesota Mining And Manufacturing Company Microstrip antenna
US3987455A (en) * 1975-10-20 1976-10-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Microstrip antenna
US4180817A (en) * 1976-05-04 1979-12-25 Ball Corporation Serially connected microstrip antenna array
TW569492B (en) * 2002-10-16 2004-01-01 Ain Comm Technology Company Lt Multi-band antenna
JP2004282329A (ja) * 2003-03-14 2004-10-07 Senyu Communication:Kk 無線ｌａｎ用デュアルバンド全方向性アンテナ
US7589675B2 (en) * 2006-05-19 2009-09-15 Industrial Technology Research Institute Broadband antenna
US7868828B2 (en) * 2007-12-11 2011-01-11 Delphi Technologies, Inc. Partially overlapped sub-array antenna
JP5455770B2 (ja) * 2010-04-26 2014-03-26 三菱電機株式会社 電力合成分配器および電力合成分配器を用いた送信機

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1224254A (zh) * 1997-12-11 1999-07-28 阿尔卡塔尔公司 微波传输带天线的包含所述天线的设备
DE19951123A1 (de) * 1999-07-30 2001-02-15 Volkswagen Ag Radarsensor und Radarantenne für ein Überwachen der Umgebung eines Kraftfahrzeuges
US7920094B2 (en) * 2004-08-17 2011-04-05 Robert Bosch Gmbh Antenna structure having patch elements
US7839350B2 (en) * 2005-12-12 2010-11-23 Panasonic Corporation Antenna device
CN101341629B (zh) * 2006-03-16 2012-07-18 三菱电机株式会社 天线装置及其制造方法
US7633456B2 (en) * 2006-05-30 2009-12-15 Agile Rf, Inc. Wafer scanning antenna with integrated tunable dielectric phase shifters
CN102509895A (zh) * 2010-07-22 2012-06-20 丰田自动车工程及制造北美公司 微波天线
US20120229366A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-13 Autoliv Asp, Inc. Antenna array for ultra wide band radar applications

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