TWI568079B - 天線陣列 - Google Patents

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Description

天線陣列
本發明係有關於一種天線陣列，特別係有關於一種用於偵測的天線陣列。
天線技術已逐漸被廣泛應用於生物監測等領域之中，以對老人、幼童、病患、動物進行照顧看護。例如，可遠距偵測老人是否發生了摔倒，是否有移動，是否有呼吸心跳等等生物跡象。然而，受限於不能與其他電子產品間發生訊號干擾(頻段不能重疊)，習知用於生物監測的天線裝置，其頻寬較窄，且效率較差。
本發明係為了欲解決習知技術之問題而提供之一種天線陣列，用以對一待測物進行監測，包括一發射天線模組、一第一接收天線模組、一第二接收天線模組以及一第三接收天線模組。發射天線模組發射一偵測訊號，該偵測訊號接觸該待測物，並由該待測物反射成為一返回訊號。第一接收天線模組接收該返回訊號。第二接收天線模組接收該返回訊號。第三接收天線模組接收該返回訊號，其中，任一該天線模組與最接近之另一該天線模組之間的相位差為90度。
在一實施例中，任一該天線模組與最接近之另一該天線模組之間的間距大於該偵測訊號的波長。
在一實施例中，該第一接收天線模組、該第二接收天線模組以及該第三接收天線模組以三角形的型式排列。
在一實施例中，該發射天線模組位於該第一接收天線模組以及該第二接收天線模組之間。
在一實施例中，該發射天線模組、該第一接收天線模組、該第二接收天線模組以及該第三接收天線模組的天線型式相同。
在一實施例中，該發射天線模組包括一基板、一接地元件、一饋入點、一第一輻射元件以及一第二輻射元件，其中，一第一槽孔以及一第二槽孔形成於該接地元件，至少部分之該第一輻射體於該第一槽孔內延伸，至少部分之該第二輻射體於該第二槽孔內延伸，該饋入點耦接該第一輻射體以及該第二輻射體。
在一實施例中，該第一輻射體以及該第二輻射體呈魚骨狀。
在一實施例中，該第一輻射體的形狀不同於該第二輻射體的形狀。
在一實施例中，該第一槽孔的形狀不同於該第二槽孔的形狀。
在一實施例中，該第一輻射元件包括一第一延伸部、一第一分支、一第二分支以及一第三分支，該第一分支、該第二分支以及該第三分支彼此平行，該第一延伸部之一端連接該饋入點，該第一延伸部之另一端連接該一分支，該第二分支以及該第三分支位於該饋入點與該該一分支之間並連接該 第一延伸部。
在一實施例中，該一分支位於該第一溝槽之外，該第二分支以及該第三分支位於該第一溝槽之內。
在一實施例中，該第二輻射元件包括一第二延伸部、一第四分支、一第五分支、一第六分支以及一第七分支，該第四分支、該第五分支、該第六分支以及該第七分支彼此平行，該第二延伸部之一端連接該饋入點，該第二延伸部之另一端連接該七分支，該第四分支、該第五分支以及該第六分支位於該饋入點與該該七分支之間並連接該第二延伸部。
在一實施例中，該七分支位於該第二溝槽之外，該第四分支、該第五分支以及該第六分支於該第二溝槽之內。
在一實施例中，該第一延伸部的延伸方向相反於該第二延伸部的延伸方向。
在一實施例中，該第一分支的寬度大於該第七分支的寬度。
在一實施例中，該第五分支的長度大於該第四分支的長度，該第五分支的長度大於該第六分支的長度。
應用本發明實施例之天線模組，該第一輻射體以及該第二輻射體呈魚骨狀的不對稱設計，因此可以有限的空間衍生出天線諧振頻帶，以提供寬頻傳輸的效果。另外，該第一溝槽以及該第二溝槽的設計，搭配魚骨狀的排列設計，可改善天線模組的方向性以及集中性。
TX‧‧‧發射天線模組
RX1‧‧‧第一接收天線模組
RX2‧‧‧第二接收天線模組
RX3‧‧‧第三接收天線模組
1、1’‧‧‧天線陣列
10‧‧‧第一輻射元件
11‧‧‧第一分支
12‧‧‧第二分支
13‧‧‧第三分支
19‧‧‧第一延伸部
20‧‧‧第二輻射元件
24‧‧‧第四分支
25‧‧‧第五分支
26‧‧‧第六分支
27‧‧‧第七分支
29‧‧‧第二延伸部
30‧‧‧接地元件
31‧‧‧第一槽孔
32‧‧‧第二槽孔
40‧‧‧基板
41‧‧‧饋入點
第1A圖係顯示本發明實施例之天線陣列。
第1B圖係顯示本發明另一實施例之天線陣列。
第2圖係顯示本發明實施例之天線陣列的訊號隔離度。
第3圖係顯示本發明實施例之天線模組。
參照第1A圖，其係顯示本發明實施例之天線陣列1，用以對一待測物(例如老人、幼童、病患、動物)進行監測。該天線陣列1包括一發射天線模組TX、一第一接收天線模組RX1、一第二接收天線模組RX2以及一第三接收天線模組RX3。發射天線模組TX發射一偵測訊號，該偵測訊號接觸該待測物，並由該待測物反射成為一返回訊號。第一接收天線模組RX1接收該返回訊號並輸出一第一結果訊號。第二接收天線模組RX2接收該返回訊號並輸出一第二結果訊號。第三接收天線模組RX3接收該返回訊號並輸出一第三結果訊號。在一實施例中，第一接收天線模組RX1、第二接收天線模組RX2以及第三接收天線模組RX3均耦接一處理器，該處理器依據該第一接收天線模組RX1、該第二接收天線模組RX2以及該第三接收天線模組RX3所輸出之第一、二、三結果訊號，以判斷待測物的移動情況、生理情況，或其他資訊。
參照第1A圖，在此實施例中，任一該天線模組與最接近之另一該天線模組之間的相位差為90度。具體而言，在此實施例中，該發射天線模組TX的相位與該第一接收天線模組RX1的相位差90度。該發射天線模組TX的相位與該第二接收天線模組RX2的相位差90度。該發射天線模組TX的相位與該第三 接收天線模組RX3的相位差90度。
在此實施例中，該第一接收天線模組RX1、該第二接收天線模組RX2以及該第三接收天線模組RX3以三角形的型式排列。該發射天線模組TX位於該第一接收天線模組RX1以及該第二接收天線模組RX2之間。
在此實施例中，任一該天線模組與最接近之另一該天線模組之間的間距大於該偵測訊號的波長λ。例如，該發射天線模組TX與該第一接收天線模組RX1之間的距離大於該偵測訊號的波長λ。該發射天線模組TX與該第二接收天線模組RX2之間的距離大於該偵測訊號的波長λ。該發射天線模組TX與該第三接收天線模組RX3之間的距離大於該偵測訊號的波長λ。
應用本發明實施例之天線陣列，由於距離最近之兩個天線模組，其相位差90度，因此可提供良好的訊號隔離度，並提高天線效率。參照第2圖，在一實施例中，該天線陣列的訊號隔離度(S21)可低於-30dB。在5GHz~6GHz的頻段內，該天線陣列的效率介於55%~80%之間。
參照1B圖，其係顯示本發明實施例之天線陣列1’，在一實施例中，該發射天線模組TX、該第一接收天線模組RX1、該第二接收天線模組RX2以及該第三接收天線模組RX3的位置可以適度調整，仍可滿足距離最近之兩個天線模組其相位差90度，以及距離最近之兩個天線模組其間距大於該偵測訊號的波長λ等規則。
在此實施例中，該發射天線模組TX、該第一接收 天線模組RX1、該第二接收天線模組RX2以及該第三接收天線模組RX3運用偶極和槽孔兩種不同的天線結構進行設計。該發射天線模組RX、該第一接收天線模組RX1、該第二接收天線模組RX2以及該第三接收天線模組RX3的天線設計型式均相同。參照第3圖，在此以該發射天線模組TX為例，說明本發明實施例之天線模組的細部結構。該發射天線模組TX包括一基板40、一接地元件30、一饋入點41、一第一輻射元件10以及一第二輻射元件20，其中，一第一槽孔31以及一第二槽孔32形成於該接地元件30，至少部分之該第一輻射體10於該第一槽孔31內延伸，至少部分之該第二輻射體20於該第二槽孔32內延伸，該饋入點41耦接該第一輻射體10以及該第二輻射體20。
就細部結構而言，該第一輻射體10以及該第二輻射體20呈魚骨狀。在此實施例中，該第一輻射體10的形狀不同於該第二輻射體20的形狀，該第一槽孔31的形狀不同於該第二槽孔32的形狀。
該第一輻射元件10包括一第一延伸部19、一第一分支11、一第二分支12以及一第三分支13，該第一分支11、該第二分支12以及該第三分支13彼此平行，該第一延伸部19之一端連接該饋入點41，該第一延伸部19之另一端連接該一分支11。該第二分支12以及該第三分支位12位於該饋入點41與該該一分支11之間並連接該第一延伸部19。在此實施例中，該一分支11位於該第一溝槽31之外，該第二分支12以及該第三分支13位於該第一溝槽31之內。
該第二輻射元件20包括一第二延伸部29、一第四 分支24、一第五分支25、一第六分支26以及一第七分支27，該第四分支24、該第五分支25、該第六分支26以及該第七分支27彼此平行。該第二延伸部29之一端連接該饋入點41，該第二延伸部29之另一端連接該七分支27，該第四分支24、該第五分支25以及該第六分支26位於該饋入點41與該該七分支27之間並連接該第二延伸部29。在此實施例中，該七分支位27於該第二溝槽32之外，該第四分支24、該第五分支25以及該第六分支26於該第二溝槽32之內。
在此實施例中，該第一延伸部19的延伸方向相反於該第二延伸部29的延伸方向。該第一分支11的寬度大於該第七分支27的寬度。該第五分支25的長度大於該第四分支24的長度，該第五分支25的長度大於該第六分支26的長度。
在此實施例中，該第一溝槽31以及該第二溝槽32略呈T字型。在一實施例中，該第一溝槽31及該第一分支11用於傳輸5GHz的訊號。該第二溝槽32及該第七分支27用於傳輸6GHz的訊號。該第二分支12、該第三分支13、該第四分支24、該第五分支25以及該第六分支26用於傳輸7~8GHz的訊號，其中，該第二分支12以及該第三分支13加強8GHz頻段的傳輸效果，該第四分支24、該第五分支25以及該第六分支26加強7GHz頻段的傳輸效果。
應用本發明實施例之天線模組，該第一輻射體以及該第二輻射體呈魚骨狀的不對稱設計，因此可以有限的空間衍生出天線諧振頻帶，以提供寬頻傳輸的效果。另外，該第一溝槽以及該第二溝槽的設計，搭配魚骨狀的排列設計，可改善 天線模組的方向性以及集中性。在一實施例中，該第二分支12、該第三分支13、該第四分支24、該第五分支25以及該第六分支26略呈梯形，該第一溝槽31以及該第二溝槽32亦包含梯形設計，藉此可提高方向性以及集中性。
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，任何熟習此項技術者，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‧‧‧天線陣列
TX‧‧‧發射天線模組
RX1‧‧‧第一接收天線模組
RX2‧‧‧第二接收天線模組
RX3‧‧‧第三接收天線模組

Claims (13)

  1. 一種天線陣列，用以對一待測物進行監測，包括：一發射天線模組，發射一偵測訊號，該偵測訊號接觸該待測物，並由該待測物反射成為一返回訊號；一第一接收天線模組，接收該返回訊號；一第二接收天線模組，接收該返回訊號；以及一第三接收天線模組，接收該返回訊號，其中，任一該天線模組與最接近之另一該天線模組之間的相位差為90度；其中，該發射天線模組、該第一接收天線模組、該第二接收天線模組以及該第三接收天線模組的天線型式相同；其中，該發射天線模組包括一基板、一接地元件、一饋入點、一第一輻射元件以及一第二輻射元件，其中，一第一槽孔以及一第二槽孔形成於該接地元件，至少部分之該第一輻射體於該第一槽孔內延伸，至少部分之該第二輻射體於該第二槽孔內延伸，該饋入點耦接該第一輻射體以及該第二輻射體；其中，該第一輻射體以及該第二輻射體呈魚骨狀。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線陣列，其中，任一該天線模組與最接近之另一該天線模組之間的間距大於該偵測訊號的波長。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之天線陣列，其中，該第一接收天線模組、該第二接收天線模組以及該第三接收天線模組以三角形的型式排列。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之天線陣列，其中，該發射天線 模組位於該第一接收天線模組以及該第二接收天線模組之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之天線陣列，其中，該第一輻射體的形狀不同於該第二輻射體的形狀。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之天線陣列，其中，該第一槽孔的形狀不同於該第二槽孔的形狀。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之天線陣列，其中，該第一輻射元件包括一第一延伸部、一第一分支、一第二分支以及一第三分支，該第一分支、該第二分支以及該第三分支彼此平行，該第一延伸部之一端連接該饋入點，該第一延伸部之另一端連接該一分支，該第二分支以及該第三分支位於該饋入點與該該一分支之間並連接該第一延伸部。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之天線陣列，其中，該一分支位於該第一溝槽之外，該第二分支以及該第三分支位於該第一溝槽之內。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之天線陣列，其中，該第二輻射元件包括一第二延伸部、一第四分支、一第五分支、一第六分支以及一第七分支，該第四分支、該第五分支、該第六分支以及該第七分支彼此平行，該第二延伸部之一端連接該饋入點，該第二延伸部之另一端連接該七分支，該第四分支、該第五分支以及該第六分支位於該饋入點與該該七分支之間並連接該第二延伸部。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之天線陣列，其中，該七分支位於該第二溝槽之外，該第四分支、該第五分支以及該第六 分支於該第二溝槽之內。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之天線陣列，其中，該第一延伸部的延伸方向相反於該第二延伸部的延伸方向。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之天線陣列，其中，該第一分支的寬度大於該第七分支的寬度。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之天線陣列，其中，該第五分支的長度大於該第四分支的長度，該第五分支的長度大於該第六分支的長度。
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