TWI715438B - Antenna structure - Google Patents
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- TWI715438B TWI715438B TW109104423A TW109104423A TWI715438B TW I715438 B TWI715438 B TW I715438B TW 109104423 A TW109104423 A TW 109104423A TW 109104423 A TW109104423 A TW 109104423A TW I715438 B TWI715438 B TW I715438B
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Abstract
Description
本發明涉及一種天線結構,特別是涉及一種具有雙頻圓極化的天線結構。 The invention relates to an antenna structure, in particular to an antenna structure with dual-frequency circular polarization.
首先,現有技術的陶瓷貼片天線所涵蓋的頻寬較窄,且較不易同時支援雙頻寬頻帶的特性。也就是說,現有技術的天線並無法同時支援格洛納斯系統(Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema,GLONASS)的L1及L5的頻帶訊號以及美國全球定位系統(Global Positioning System,GPS)的G1及G3的頻帶訊號,或者是同時支援GLONASS的L1及L2的頻帶訊號以及GPS的G1及G2的頻帶訊號。 First, the prior art ceramic patch antennas cover a relatively narrow bandwidth, and it is not easy to support dual-bandwidth characteristics at the same time. In other words, the prior art antenna cannot support the L1 and L5 frequency band signals of the Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (GLONASS) and the G1 and G3 frequency bands of the Global Positioning System (GPS) of the United States at the same time. Signals, or support GLONASS L1 and L2 band signals and GPS G1 and G2 band signals at the same time.
目前的做法是利用雙饋入而產生兩個不同頻段的頻帶訊號。然而,如何利用單饋入的方式產生具有寬頻效果的雙頻天線的特性,來克服上述的缺陷,已成為該項技術所欲解決的重要課題之一。 The current approach is to use dual feed to generate two different frequency band signals. However, how to use the single-feed method to generate the characteristics of a dual-band antenna with a broadband effect to overcome the above-mentioned shortcomings has become one of the important issues to be solved by this technology.
本發明所要解決的技術問題在於,針對現有技術的不足提供一種天線結構。 The technical problem to be solved by the present invention is to provide an antenna structure for the shortcomings of the prior art.
為了解決上述的技術問題,本發明所採用的其中一技術方案是,提供一種天線結構,其包括:一饋入單元、一第一基板單元以及第二基 板單元。所述第一基板單元包括一第一基板以及設置在所述第一基板上的一輻射件,所述輻射件耦接於所述饋入單元。所述第二基板單元設置在所述第一基板單元的一側,所述第二基板單元包括一第二基板、設置在所述第二基板的一第一接地件以及設置在所述第二基板的一第二接地件。所述第一接地件包括一第一電極層以及耦接於所述第一電極層的一第一接地部,所述第二接地件包括一第二電極層以及耦接於所述第二電極層的一第二接地部。其中,所述第一電極層與所述輻射件耦合以共振產生一第一操作頻帶,且所述第二電極層與所述輻射件耦合以共振產生一第二操作頻帶,以及所述第一操作頻帶大於所述第二操作頻帶。 In order to solve the above technical problems, one of the technical solutions adopted by the present invention is to provide an antenna structure, which includes: a feeding unit, a first substrate unit, and a second base. Board unit. The first substrate unit includes a first substrate and a radiation element disposed on the first substrate, and the radiation element is coupled to the feeding unit. The second substrate unit is provided on one side of the first substrate unit, and the second substrate unit includes a second substrate, a first grounding member provided on the second substrate, and a first ground member provided on the second substrate. A second grounding element of the substrate. The first ground member includes a first electrode layer and a first ground portion coupled to the first electrode layer, and the second ground member includes a second electrode layer and is coupled to the second electrode A second ground part of the layer. Wherein, the first electrode layer is coupled with the radiating element to resonate to generate a first operating frequency band, and the second electrode layer is coupled to the radiating element to resonate to generate a second operating frequency band, and the first The operating frequency band is greater than the second operating frequency band.
本發明的其中一有益效果在於,本發明所提供的天線結構,其能通過“第一基板單元的輻射件”以及“第二基板單元的第一接地件及第二接地件”的技術方案,以形成一具有雙頻之圓極化天線。 One of the beneficial effects of the present invention is that the antenna structure provided by the present invention can pass the technical solutions of "radiating member of the first substrate unit" and "first grounding member and second grounding member of the second substrate unit", To form a circularly polarized antenna with dual frequency.
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容,請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式,然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明,並非用來對本發明加以限制。 In order to further understand the features and technical content of the present invention, please refer to the following detailed description and drawings about the present invention. However, the provided drawings are only for reference and description, and are not used to limit the present invention.
U:天線結構 U: antenna structure
1:第一基板單元 1: The first substrate unit
11:第一基板 11: The first substrate
111:第一表面 111: first surface
112:第二表面 112: second surface
12:輻射件 12: Radiation parts
12C:中心點 12C: Center point
12F:饋入點 12F: Feed point
1201:第一長邊 1201: first long side
1202:第二長邊 1202: second long side
1203:第三長邊 1203: third long side
1204:第四長邊 1204: fourth long side
121:本體部 121: body part
122:短邊 122: short side
123:轉角 123: corner
124:饋入部 124: Infeed
13:接地金屬件 13: Grounding metal parts
2:第二基板單元 2: The second substrate unit
21:第二基板 21: second substrate
211:第三表面 211: Third Surface
212:第四表面 212: Fourth Surface
22:第一接地件 22: The first grounding piece
221:第一電極層 221: first electrode layer
2211:第一長臂 2211: first long arm
2212:第一短臂 2212: first short arm
2213:第一交接處 2213: first junction
2214:第一耦合凸角 2214: first coupling lobe
222:第一接地部 222: first ground part
23:第二接地件 23: The second grounding piece
231:第二電極層 231: second electrode layer
2311:第二長臂 2311: second long arm
2312:第二短臂 2312: second short arm
2313:第二交接處 2313: second junction
2314:第二耦合凸角 2314: second coupling lobe
232:第二接地部 232: second grounding part
3:饋入單元 3: feed unit
31:饋入端 31: feed end
32:接地端 32: Ground terminal
T1:第一預定厚度 T1: The first predetermined thickness
T2:第二預定厚度 T2: second predetermined thickness
L1:第一預定長度 L1: The first predetermined length
L2:第二預定長度 L2: second predetermined length
L3:第三預定長度 L3: Third predetermined length
L4:第四預定長度 L4: Fourth predetermined length
W1:第一預定寬度 W1: The first predetermined width
W2:第二預定寬度 W2: second predetermined width
W3:第三預定寬度 W3: Third predetermined width
W4:第四預定寬度 W4: Fourth predetermined width
PL1:第一預設長度 PL1: The first preset length
PL2:第二預設長度 PL2: second preset length
PW1:第一預設寬度 PW1: The first preset width
PW2:第二預設寬度 PW2: second preset width
D1:第一預定距離 D1: The first predetermined distance
D2:第二預定距離 D2: second predetermined distance
G1:第一預定間距 G1: The first predetermined distance
G2:第二預定間距 G2: second predetermined spacing
P:預設距離 P: preset distance
A1:第一中心軸 A1: The first central axis
A2:第二中心軸 A2: The second central axis
C1:第一對角線 C1: The first diagonal
C2:第二對角線 C2: second diagonal
E1、E2、E3、E4、F1、F2、F3、J1、J2、K1、K2:曲線 E1, E2, E3, E4, F1, F2, F3, J1, J2, K1, K2: Curve
X、Y、Z:方向 X, Y, Z: direction
圖1為本發明第一實施例的天線結構的立體示意圖。 FIG. 1 is a three-dimensional schematic diagram of the antenna structure of the first embodiment of the present invention.
圖2為本發明第一實施例的天線結構的其中一立體分解示意圖。 2 is a three-dimensional exploded schematic diagram of the antenna structure of the first embodiment of the present invention.
圖3為本發明第一實施例的天線結構的另外一立體分解示意圖。 FIG. 3 is another three-dimensional exploded schematic diagram of the antenna structure of the first embodiment of the present invention.
圖4為圖1的IV-IV剖面的剖面示意圖。 Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of the IV-IV section of Fig. 1.
圖5為本發明第一實施例的天線結構的第一基板單元的俯視示意圖。 5 is a schematic top view of the first substrate unit of the antenna structure of the first embodiment of the present invention.
圖6為本發明第一實施例的天線結構的第二基板單元的俯視示 意圖。 6 is a top view of the second substrate unit of the antenna structure of the first embodiment of the present invention intention.
圖7為本發明第一實施例的天線結構的其中一俯視示意圖。 FIG. 7 is a schematic top view of the antenna structure according to the first embodiment of the present invention.
圖8為本發明第一實施例的天線結構的另外一俯視示意圖。 FIG. 8 is another schematic top view of the antenna structure of the first embodiment of the present invention.
圖9為史密斯圖。 Figure 9 is a Smith chart.
圖10為圖8的實施方式的天線結構的返回損失的曲線示意圖。 FIG. 10 is a schematic diagram of the return loss of the antenna structure of the embodiment of FIG. 8.
圖11為圖8的實施方式的天線結構的長短軸比的其中一示意圖。 FIG. 11 is a schematic diagram of the long-to-short axis ratio of the antenna structure of the embodiment of FIG. 8.
圖12為圖8的實施方式的天線結構的長短軸比的另外一示意圖。 FIG. 12 is another schematic diagram of the long-to-short axis ratio of the antenna structure of the embodiment of FIG. 8.
圖13為圖8的實施方式的天線結構的天線效率圖。 Fig. 13 is an antenna efficiency diagram of the antenna structure of the embodiment of Fig. 8.
圖14為本發明第二實施例的天線結構的俯視示意圖。 FIG. 14 is a schematic top view of the antenna structure of the second embodiment of the present invention.
圖15為本發明第三實施例的天線結構的俯視示意圖。 15 is a schematic top view of the antenna structure of the third embodiment of the present invention.
圖16為本發明第四實施例的天線結構的俯視示意圖。 FIG. 16 is a schematic top view of the antenna structure of the fourth embodiment of the present invention.
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“天線結構”的實施方式,本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用,本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用,在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外,本發明的附圖僅為簡單示意說明,並非依實際尺寸的描繪,事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容,但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。 The following is a specific embodiment to illustrate the implementation of the "antenna structure" disclosed in the present invention. Those skilled in the art can understand the advantages and effects of the present invention from the content disclosed in this specification. The present invention can be implemented or applied through other different specific embodiments, and various details in this specification can also be modified and changed based on different viewpoints and applications without departing from the concept of the present invention. In addition, the drawings of the present invention are merely schematic illustrations, and are not drawn according to actual dimensions, and are stated in advance. The following embodiments will further describe the related technical content of the present invention in detail, but the disclosed content is not intended to limit the protection scope of the present invention.
應當可以理解的是,雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件,但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件。另外,本文中所使用的術語“或”,應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組 合。 It should be understood that although terms such as “first”, “second”, and “third” may be used herein to describe various elements, these elements should not be limited by these terms. These terms are mainly used to distinguish one element from another. In addition, the term "or" used in this article should include any one or more of the associated listed items as appropriate. Together.
另外,需特別說明的是,本發明全文中的耦接可以是直接連接或者是間接連接,抑或是直接電性連接或者是間接電性連接,本發明不以此為限。此外,需特別說明的是,本發明全文中的耦合是兩個元件之間無實體連接,而是藉由一元件之電流所產生的電場能量(electric field energy)激發另一元件的電場能量。 In addition, it should be particularly noted that the coupling in the full text of the present invention can be direct connection or indirect connection, or direct electrical connection or indirect electrical connection, and the present invention is not limited thereto. In addition, it should be particularly noted that the coupling in the full text of the present invention means that there is no physical connection between two elements, but the electric field energy generated by the current of one element excites the electric field energy of the other element.
首先,請參閱圖1至圖3所示,圖1為本發明第一實施例的天線結構的立體示意圖,圖2及圖3分別為本發明第一實施例的天線結構的立體分解示意圖。本發明第一實施例提供一種天線結構U,其包括:一第一基板單元1、一第二基板單元2以及一饋入單元3,第二基板單元2設置在第一基板單元1的上方,且饋入單元3耦接於第一基板單元1。第一基板單元1可包括一第一基板11以及一設置在第一基板11上的輻射件12以及一設置在第一基板11的接地金屬件13。第二基板單元2可包括一第二基板21、設置在第二基板21上的一第一接地件22以及設置在第二基板21上的一第二接地件23。舉例來說,天線結構U可為一貼片天線(Patch Antenna),藉此,接地金屬件13、輻射件12、第一接地件22及第二接地件23可為分別設置在依序堆疊的多層板結構上的金屬層,然本發明不以此為限。此外,本發明所提供的天線結構U可為一雙頻圓極化天線架構,第一實施例將先以右旋圓極化的實施方式進行說明,後續實施例再以左旋圓極化的實施方式進行說明。
First, please refer to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a three-dimensional schematic diagram of the antenna structure of the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 and FIG. 3 are respectively a three-dimensional exploded schematic diagram of the antenna structure of the first embodiment of the present invention. The first embodiment of the present invention provides an antenna structure U, which includes: a
承上述,第一基板11包括一第一表面111以及一對應於第一表面111的第二表面112,輻射件12設置在第一表面111,接地金屬件13設置在第二表面112,以本發明而言,第一表面111可為第一基板11的上表面,第二表面112可為第一基板11的下表面。
In view of the above, the
此外,第二基板21包括一第三表面211以及對應於第三表面211的一第四表面212,第一接地件22包括一第一電極層221以及耦接於第一電極層221的一第一接地部222,第二接地件23包括一第二電極層231以及耦接於第二電極層231的一第二接地部232。第一電極層221及第二電極層231設置在第三表面211,且第一電極層221及第二電極層231分離設置。此外,第一接地部222及第二接地部232貫穿第二基板21及第一基板11,以耦接於設置在第一基板11上的接地金屬件13。以本發明而言,第三表面211可為第二基板21的上表面,第四表面212可為第二基板21的下表面,且第二基板21的第四表面212可抵靠在第一基板11的第一表面111上。
In addition, the
承上述,舉例來說,第一接地部222及第二接地部232可為第一基板11及第二基板21上的導孔(via hole),以使得第一電極層221及第二電極層231分別通過第一接地部222及第二接地部232而耦接於接地金屬件13。須說明的是,在導孔中設置導電體,以使得分別設置在兩相反表面上的元件電性連接,為所屬技術領域人員所熟知之技術,在此不再贅述。
In accordance with the above, for example, the
承上述,饋入單元3可用以饋入射頻訊號。此外,以本發明而言,輻射件12還可進一步包括一饋入部124,饋入單元3可通過耦接於饋入部124而間接耦接於輻射件12的一本體部121,以饋入射頻訊號。此外,饋入單元3包括一饋入端31以及一接地端32,饋入端31耦接於輻射件12的饋入點12F,接地端32耦接於接地金屬件13。舉例來說,饋入單元3可為一同軸電纜(Coaxial cable),然本發明不以此為限。
In view of the above, the
進一步來說,舉例而言,第一電極層221與輻射件12耦合,以共振產生一第一操作頻帶(高頻帶),第二電極層231與輻射件12耦合,以共振產生一第二操作頻帶(低頻帶),且第一操作頻帶與第二操作頻帶相異。舉例來說,第一操作頻帶大於第二操作頻帶,在本發明實施例中,第一操作頻帶
的頻率範圍為介於1563MHz至1610MHz之間的L1應用頻帶,第二操作頻帶的頻率範圍為介於1164MHz至1214MHz之間的L5應用頻帶。然而,在其他實施方式中,第二操作頻帶也可為頻率範圍介於1215MHz至1254MHz之間的L2應用頻帶。藉此,本發明實施例所提供的天線結構U可應用於格洛納斯系統(Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema,GLONASS)的L1及L5的頻帶訊號以及美國全球定位系統(Global Positioning System,GPS)的G1及G3的頻帶訊號,或者是GLONASS的L1及L2的頻帶訊號以及GPS的G1及G2的頻帶訊號,然本發明不以此為限。
Further, for example, the
進一步來說,在其他實施方式中,第一操作頻帶為頻率範圍介於37GHz至40GHz之間的毫米波n260應用頻帶,第二操作頻帶為頻率範圍介於26.5GHz至29.5GHz之間的毫米波n257應用頻帶。即,本發明實施例所提供的天線結構U也可以應用於第五代行動通訊系統(5th Generation Mobile Networks,5G)的毫米波頻帶(Millimeter Wave,mmWave)的28GHz頻帶及39GHz頻帶。藉此,以利用圓極化的效果而提升多輸入多輸出系統(Multi-input Multi-output,MIMO)的天線架構的傳輸速率。 Further, in other embodiments, the first operating frequency band is a millimeter wave n260 application frequency band with a frequency range of 37 GHz to 40 GHz, and the second operating frequency band is a millimeter wave frequency range of 26.5 GHz to 29.5 GHz. n257 application frequency band. That is, the antenna structure U provided by the embodiment of the present invention can also be applied to the 28 GHz frequency band and the 39 GHz frequency band of the millimeter wave (Millimeter Wave, mmWave) frequency band of the 5th Generation Mobile Networks (5G). In this way, the transmission rate of the antenna structure of the multi-input multi-output (MIMO) system is improved by using the effect of circular polarization.
接著,請復參閱圖1至圖3所示,並請一併參閱圖4至圖7所示,圖4為圖1的IV-IV剖面的剖面示意圖,圖5為本發明第一實施例的天線結構的第一基板單元的俯視示意圖,圖6為本發明第一實施例的天線結構的第二基板單元的俯視示意圖,圖7為本發明第一實施例的天線結構的俯視示意圖。以下將進一步說明第一基板單元1及第二基板單元2的架構。如圖4所示,第一基板11具有一第一預定厚度T1,第二基板21具有一第二預定厚度T2,第一預定厚度T1大於第二預定厚度T2。舉例來說,本發明是以第一預定厚度T1為3.2毫米(millimeter,mm)且第二預定厚度T2為1.6毫米作為舉例說明,然本發明不以此為限。
Next, please refer to FIGS. 1 to 3 again, and also to FIGS. 4 to 7. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the IV-IV section of FIG. 1, and FIG. 5 is a diagram of the first embodiment of the present invention. A schematic top view of the first substrate unit of the antenna structure, FIG. 6 is a schematic top view of the second substrate unit of the antenna structure of the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic top view of the antenna structure of the first embodiment of the present invention. The structure of the
接著,如圖5所示,輻射件12為一多邊形,其包括四個長邊(一第一長邊1201、一第二長邊1202、一第三長邊1203以及一第四長邊1204)以及兩個短邊122,兩個短邊122形成在輻射件12上的其中一對角線(第一對角線C1)上,且輻射件12具有一饋入點12F。更進一步來說,輻射件12可由一本體部121、兩個形成在輻射件12上的其中一對角線(第一對角線C1)上的短邊122(或可稱切邊)以及兩個形成在輻射件12上的另外一對角線(第二對角線C2)上的轉角123所構成,且輻射件12具有一設置在本體部121上的饋入點12F。換句話說,輻射件12可由一具有兩個切邊122的矩形金屬片所構成,且兩個切邊122分別位於相同的對角線上。進一步來說,矩形金屬片的長度可例如但不限於為43毫米至53毫米之間且寬度可例如但不限於43毫米至53毫米之間,本發明是以矩形金屬片的長度為48毫米且寬度為48毫米作為舉例說明,然本發明不以此為限。此外,矩形金屬片的兩個對角的角落可分別截切一三角形的截角以分別形成兩個短邊122,三角形的截角可為一等腰直角三角形,且其兩股長可例如但不限於分別介於0.5毫米至1.5毫米之間,本發明是以兩股長分別為1毫米作為舉例說明,然本發明不以此為限。藉此,以本發明而言,輻射件12的每一長邊的長度可為47毫米。此外,進一步來說,接地金屬件13的長度例如但不限於為75毫米至85毫米之間且寬度例如但不限於75毫米至85毫米之間,本發明是以接地金屬件13的長度為80毫米且寬度為80毫米作為舉例說明,然本發明不以此為限。
Next, as shown in FIG. 5, the radiating
承上述,進一步來說,輻射件12定義有一第一中心軸A1以及一垂直於第一中心軸A1的第二中心軸A2,第一中心軸A1及第二中心軸A2在輻射件12的一中心點12C彼此交錯,第一中心軸A1通過饋入點12F,且饋入點12F鄰近於輻射件12的一長邊。值得說明的是,舉例來說,中心點12C與饋入點12F之間具有一預設距離P,預設距離P可介於19.5毫米至21.5毫米之間,本發明是
以預設距離P為20.5毫米作為舉例說明。
In view of the above, further speaking, the radiating
此外,第一長邊1201對應於第二長邊1202且第三長邊1203對應於第四長邊1204,第一中心軸A1通過第一長邊1201及第二長邊1202,第二中心軸A2通過第三長邊1203及第四長邊1204。以本發明而言,饋入點12F可鄰近於輻射件12的第二長邊1202,然本發明不以此為限。進一步來說,第一長邊1201及第二長邊1202可分別平行於第二中心軸A2,第三長邊1203及第四長邊1204可分別平行於第一中心軸A1,即,第一長邊1201、第二長邊1202及第二中心軸A2可沿著Z軸方向延伸,第三長邊1203、第四長邊1204及第一中心軸A1可沿著x軸方向延伸。
In addition, the first
接著,如圖6及圖7所示,第一電極層221在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12至少部分重疊,且第二電極層231在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12至少部分重疊。以本發明第一實施例而言,第一電極層221在第一基板11上的垂直投影與輻射件12的四個長邊中的其中一個長邊(例如第一長邊1201)至少部分重疊,第二電極層231在第一基板11上的垂直投影與輻射件12的四個長邊中的另外一個長邊(例如第三長邊1203)至少部分重疊。此外,四個長邊中的其中一個長邊(例如第一長邊1201)與四個長邊中的另外一個長邊(例如第三長邊1203)相鄰,且四個長邊中的其中一個長邊(例如第一長邊1201)與四個長邊中的另外一個長邊(例如第三長邊1203)之間連接有一短邊122。換句話說,第一電極層221鄰近於第一長邊1201設置,第一電極層221在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第一長邊1201至少部分重疊。第二電極層231鄰近於第三長邊1203設置,第二電極層231在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第三長邊1203至少部分重疊。此外,其中一短邊122可連接於第一長邊1201與第三長邊1203,且另外一短邊122可連接於第二長邊1202與第四長邊1204。
藉此,本發明第一實施例能通過上述短邊122、第一電極層221及第二電極層231的位置而產生右旋圓極化的天線結構U。另外,值得說明的是,本發明第一實施例是以右旋圓極化的天線結構U作為舉例說明,但是,在其他實施方式中,也可以通過調整短邊122、第一電極層221及第二電極層231的位置而產生左旋圓極化的天線結構U。
Next, as shown in FIGS. 6 and 7, the vertical projection of the
接著,進一步來說,以本發明第一實施例而言,第一電極層221包括一第一長臂2211以及一第一短臂2212,第一長臂2211及第一短臂2212連接於一第一交接處2213。舉例來說,第一長臂2211及第一短臂2212垂直連接,而使第一電極層221大致呈現一L字形,然本發明不以此為限。此外,第一電極層221的第一長臂2211在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第一長邊1201至少部分重疊。
Then, further, in the first embodiment of the present invention, the
承上述,第一長臂2211的延伸方向平行於四個長邊中的其中一個長邊(例如第一長邊1201),第一短臂2212的延伸方向垂直於四個長邊中的其中一個長邊(例如第一長邊1201)。更進一步來說,第一長臂2211相對於第一交接處2213而沿著一第一預定方向(例如負x方向)延伸,且第一短臂2212相對於第一交接處2213而沿著一第二預定方向延伸(例如負Z方向)。此外,第一預定方向可垂直於第二預定方向。
In view of the above, the extending direction of the first
承上述,更進一步來說,第一接地件22的第一接地部222耦接於第一電極層221的第一長臂2211,第一中心軸A1通過第一長臂2211。此外,第一接地部222連接於第一長臂2211的相對於第一交接處2213的開路端(open end)附近。第一中心軸A1通過第一接地部222與第一長臂2211之間的連接處。
In view of the above, further speaking, the
接著,進一步來說,以本發明第一實施例而言,第二電極層231包括一第二長臂2311以及一第二短臂2312,第二長臂2311及第二短臂2312連接於一第二交接處2313。舉例來說,第二長臂2311及第二短臂2312垂直連接,
而使第二電極層231大致呈現一L字形,然本發明不以此為限。此外,第二電極層231的第二長臂2311在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第三長邊1203至少部分重疊。
Then, further, in the first embodiment of the present invention, the
承上述,第二長臂2311的延伸方向平行於四個長邊中的另外一個長邊(例如第三長邊1203),第二短臂2312的延伸方向垂直於四個長邊中的另外一個長邊(例如第三長邊1203),四個長邊中的其中一個長邊(例如第一長邊1201)與四個長邊中的另外一個長邊(例如第三長邊1203)相鄰,且四個長邊中的其中一個長邊(例如第一長邊1201)與四個長邊中的另外一個長邊(例如第三長邊1203)之間連接有一短邊122。更進一步來說,第二長臂2311相對於第二交接處2313而沿著一第二預定方向延伸(例如負Z方向),且第二短臂2312相對於第二交接處2313而沿著第一預定方向的反方向(正X方向)延伸。
In view of the above, the extension direction of the second
承上述,更進一步來說,第二接地件23的第二接地部232耦接於第二電極層231的第二長臂2311。此外,第二接地部232連接於第二長臂2311的相對於第二交接處2313的開路端(open end)附近。第二中心軸A2通過第二接地部232與第二長臂2311之間的連接處。
In view of the above, and further, the
接著,請參閱圖8所示,由圖8與圖7的比較可知,在一優選實施方式中,第一電極層221還可包括一連接於第一長臂2211的第一耦合凸角2214,且第一耦合凸角2214在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12至少部分重疊。此外,第一耦合凸角2214自相對於所述第一耦合凸角2214與第一長臂2211的連接處朝向第二長邊1202的方向延伸。藉此,通過第一耦合凸角2214的設置,可用於調整頻率範圍介於1164MHz至1214MHz之間的第二操作頻帶(低頻帶)的阻抗匹配,即,可用於調整GLONASS的L5的頻帶訊號的阻抗匹配以及GPS的G3的頻帶訊號的阻抗匹配。另外,值得說明的是,在其他實施方式中,也可以在第二電極層232上設置一連接於第二長臂
2311的第二耦合凸角2314,且設置在第二電極層232上的第二耦合凸角2314在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12至少部分重疊。此外,設置在第二電極層232上的第二耦合凸角2314自相對於第二耦合凸角2314與第二長臂2311的連接處朝向第四長邊1204的方向延伸。藉此,可通過設置在第二電極層232上的第二耦合凸角2314,調整頻率範圍介於1563MHz至1610MHz之間的第一操作頻帶(高頻帶)的阻抗匹配,即,可用於調整GLONASS的L1的頻帶訊號的阻抗匹配以及GPS的G1的頻帶訊號的阻抗匹配。然而,須說明的是,第一耦合凸角2214及/或第二耦合凸角2314可以選擇性地設置,本發明不以第一耦合凸角2214及/或第二耦合凸角2314的設置與否為限制。
Next, please refer to FIG. 8. From the comparison between FIG. 8 and FIG. 7, in a preferred embodiment, the
接著,請復參閱圖6及圖8所示,以下將進一步舉例說明本發明第一實施例的第一電極層221及第二電極層231的尺寸。第一長臂2211可具有一第一預定長度L1以及一第一預定寬度W1,第一預定長度L1可介於19毫米至21毫米之間,第一預定寬度W1可介於6毫米至8毫米之間,本發明是以第一預定長度L1為20毫米,且第一預定寬度W1為7毫米作為舉例說明,然本發明不以此為限。此外,第一短臂2212可具有一第二預定長度L2以及一第二預定寬度W2,第二預定長度L2可介於8毫米至10毫米之間,第二預定寬度W2可介於3毫米至5毫米之間,本發明是以第二預定長度L2為9毫米,且第二預定寬度W2為4毫米作為舉例說明,然本發明不以此為限。此外,第二長臂2311可具有一第三預定長度L3以及一第三預定寬度W3,第三預定長度L3可介於14毫米至16毫米之間,第三預定寬度W3可介於5毫米至7毫米之間,本發明是以第三預定長度L3為15毫米,且第三預定寬度W3為6毫米作為舉例說明,然本發明不以此為限。此外,第二短臂2312可具有一第四預定長度L4以及一第四預定寬度W4,第四預定長度L4可介於7毫米至9毫米之間,第四預定寬度W4可介
於3毫米至5毫米之間,本發明是以第四預定長度L4為8毫米,且第四預定寬度W4為4毫米作為舉例說明,然本發明不以此為限。值得說明的是,以本發明第一實施例而言,第一長臂2211的第一預定長度L1大於第一短臂2212的第二預定長度L2,第二長臂2311的第三預定長度L3大於第二短臂2312的第四預定長度L4,且第一長臂2211的第一預定寬度W1大於第一短臂2212的第二預定寬度W2,第二長臂2311的第三預定寬度W3大於第二短臂2312的第四預定寬度W4,然而,本發明不以上述所舉的例子為限制。
Next, please refer to FIGS. 6 and 8 again, and the following will further illustrate the dimensions of the
此外,第一耦合凸角2214可具有一第一預設長度PL1以及一第一預設寬度PW1,第一預設長度PL1可介於2.5毫米至3.5毫米之間,第一預設寬度PW1可介於1.5毫米至2.5毫米之間,本發明是以第一預設長度PL1為3毫米,第一預設寬度PW1為2毫米作為舉例說明,然本發明不以此為限。此外,第二耦合凸角2314可具有一第二預設長度PL2以及一第二預設寬度PW2,第二預設長度PL2可介於2.5毫米至3.5毫米之間,第二預設寬度PW2可介於1.5毫米至2.5毫米之間,本發明是以第二預設長度PL2為3毫米,第二預設寬度PW2為2毫米作為舉例說明,然本發明不以此為限。
In addition, the
接著,請復參閱圖8所示,以下將進一步說明第一電極層221及第二電極層231在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的重疊位置關係。詳細來說,第一電極層221的第一長臂2211在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第一長邊1201至少部分重疊,且在第一預定寬度W1的方向上,第一長臂2211在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第一長邊1201重疊一第一預定距離D1,第一預定距離D1可介於3.2毫米至4.2毫米之間,本發明是以第一預定距離D1為3.7毫米作為舉例說明,然本發明不以此為限。值得說明的是,以本發明而言,可通過調整第一預定距離D1而調整頻率範圍介於1164MHz至1214MHz之間的第二
操作頻帶(低頻帶)的阻抗頻寬以及共振頻率點的位置。此外,第一中心軸A1通過第一長臂2211,且第一長臂2211的開口端的邊緣至第一中心軸A1之間具有一第一預定間距G1,第一預定間距G1可介於2.3毫米至3.3毫米之間,本發明是以第一預定間距G1為2.8毫米作為舉例說明,然本發明不以此為限。
Next, please refer to FIG. 8 again. The vertical projection of the
承上述,進一步來說,第二電極層231的第二長臂2311在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第三長邊1203至少部分重疊,且在第三預定寬度W3的方向上,第二長臂2311在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的第三長邊1203重疊一第二預定距離D2,第二預定距離D2可介於3毫米至4毫米之間,本發明是以第二預定距離D2為3.5毫米作為舉例說明,然本發明不以此為限。值得說明的是,以本發明而言,可通過調整第二預定距離D2而調整頻率範圍介於1563MHz至1610MHz之間的第一操作頻帶(高頻帶)的阻抗頻寬以及共振頻率點的位置。此外,第二中心軸A2通過第二長臂2311,且第二長臂2311的開口端的邊緣至第二中心軸A2之間具有一第二預定間距G2,第二預定間距G2可介於0.5毫米至1.5毫米之間,本發明是以第二預定間距G2為1毫米作為舉例說明,然本發明不以此為限。
Further, the vertical projection of the second
接著,請參閱圖9所示,圖9為史密斯圖且圖9中的圓形虛線曲線為電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio,VSWR)為2的區域。圖9中的曲線E1代表圖7的實施方式中第二操作頻帶(1164MHz-1214MHz)的史密斯曲線,曲線E3代表圖7的實施方式中第一操作頻帶(1563MHz-1610MHz)的史密斯曲線,在圖7的實施方式中沒有設置第一耦合凸角2214及第二耦合凸角2314;圖9中的曲線E2代表圖8的實施方式中第二操作頻帶(1164MHz-1214MHz)的史密斯曲線,E4代表圖8的實施方式中第一操作頻帶(1563MHz至1610MHz)的史密斯曲線,在圖8的實施方式中有設置第一耦合凸角2214及第二耦合凸角2314。因此,以本發明而言,設置有第一耦合凸角2214及第二耦合凸
角2314的效果最佳。
Next, please refer to FIG. 9. FIG. 9 is a Smith chart and the circular dashed curve in FIG. 9 is an area where the Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) is 2. The curve E1 in FIG. 9 represents the Smith curve of the second operating frequency band (1164MHz-1214MHz) in the embodiment of FIG. 7, and the curve E3 represents the Smith curve of the first operating frequency band (1563MHz-1610MHz) in the embodiment of FIG. The
接著,請參閱圖10所示,圖10為圖8的實施方式的天線結構的返回損失的曲線示意圖。圖10中的曲線F1代表實測當天線結構U只有第一基板單元1的情況下的返回損失(return loss)的曲線,曲線F2代表實測當天線結構U具有第一基板單元1及第二基板單元2時的返回損失的曲線,曲線F3代表模擬當天線結構U具有第一基板單元1及第二基板單元2時的返回損失的曲線。藉此,以本發明而言,進一步利用第一接地件22及第二接地件23下地的天線結構U的效果較佳。
Next, please refer to FIG. 10, which is a schematic diagram of the return loss of the antenna structure of the embodiment of FIG. 8. The curve F1 in FIG. 10 represents the measured return loss curve when the antenna structure U only has the
接著,請參閱圖11及圖12所示,圖11及圖12分別為圖8的實施方式的天線結構的長短軸比的示意圖。圖11中的曲線J1代表實測頻率範圍介於1164MHz至1214MHz之間的第二操作頻帶(L5應用頻帶)的長短軸比(Axial Ratio,AR)曲線,曲線J2代表模擬頻率範圍介於1164MHz至1214MHz之間的第二操作頻帶(L5應用頻帶)的長短軸比(Axial Ratio,AR)曲線。圖12中的曲線K1代表實測頻率範圍介於1563MHz至1610MHz之間的第一操作頻帶(L1應用頻帶)的長短軸比曲線,曲線K2代表模擬頻率範圍介於1563MHz至1610MHz之間的第一操作頻帶(L1應用頻帶)的長短軸比曲線。因此,以本發明而言,天線結構U的長短軸比大部分都小於10dB。 Next, please refer to FIGS. 11 and 12. FIGS. 11 and 12 are schematic diagrams of the long-to-short axis ratio of the antenna structure of the embodiment of FIG. 8. Curve J1 in Figure 11 represents the Axial Ratio (AR) curve of the second operating frequency band (L5 application frequency band) with a measured frequency range between 1164MHz and 1214MHz. Curve J2 represents the analog frequency range between 1164MHz and 1214MHz. Axial Ratio (AR) curve of the second operating frequency band (L5 application frequency band) in between. Curve K1 in Fig. 12 represents the long-to-short axis ratio curve of the first operating frequency band (L1 application frequency band) with the measured frequency range between 1563MHz and 1610MHz, and curve K2 represents the first operation with the simulated frequency range between 1563MHz and 1610MHz The long and short axis ratio curve of the frequency band (L1 application frequency band). Therefore, according to the present invention, the ratio of the long-to-short axis of the antenna structure U is mostly less than 10dB.
接著,請參閱圖13所示,圖13為圖8的實施方式的天線結構的天線效率圖。圖13中的曲線代表頻率範圍介於1164MHz至1214MHz之間的第二操作頻帶(L5應用頻帶)以及頻率範圍介於1563MHz至1610MHz之間的第一操作頻帶(L1應用頻帶)的天線效率。因此,可看出天線結構U的天線效率大部分都大於-6dBi。 Next, please refer to FIG. 13, which is an antenna efficiency diagram of the antenna structure of the embodiment of FIG. 8. The curve in FIG. 13 represents the antenna efficiency of the second operating band (L5 application band) with a frequency range of 1164 MHz to 1214 MHz and the first operating band (L1 application band) with a frequency range of 1563 MHz to 1610 MHz. Therefore, it can be seen that the antenna efficiency of the antenna structure U is mostly greater than -6dBi.
首先,請參閱圖14所示,圖14為本發明第二實施例的天線結構
的俯視示意圖。本發明第二實施例提供一種天線結構U,由圖14與圖8的比較可知,第二實施例與第一實施例最大的差別在於,第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的位置不同,類似地,圖14的配置方式也能產生右旋圓極化的效果。另外,須說明的是,第二實施例所提供的天線結構U的其他構件以及結構與前述第一實施例相仿,在此不再贅述。此外,第二實施例所提供的天線結構U的第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的投影尺寸,例如第一預定寬度W1、第二預定寬度W2、第三預定寬度W3、第四預定寬度W4、第一預設長度PL1、第一預設寬度PW1、第二預設長度PL2、第二預設寬度PW2、第一預定距離D1、第二預定距離D2、第一預定間距G1、第二預定間距G2及預設距離P的計算方式,都與前述第一實施例相仿,在此不再贅述。也就是說,第二實施例僅調整第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的第一長邊1201、第二長邊1202、第三長邊1203及第四長邊1204的重疊位置。
First, please refer to FIG. 14, which is the antenna structure of the second embodiment of the present invention.
Schematic of the top view. The second embodiment of the present invention provides an antenna structure U. It can be seen from the comparison between FIG. 14 and FIG. 8 that the biggest difference between the second embodiment and the first embodiment is that the
藉此,以本發明而言,當第一電極層221及第二電極層231在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的其中兩個長邊重疊,且所重疊的兩個長邊之間連接有一短邊122時,可產生右旋圓極化的天線結構U。
Therefore, according to the present invention, when the vertical projection of the
首先,請參閱圖15所示,圖15為本發明第三實施例的天線結構的俯視示意圖。本發明第三實施例提供一種天線結構U,由圖15與圖8的比較可知,第三實施例與第一實施例最大的差別在於,第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的位置不同,相反地,圖15的配置方式能產生左旋圓極化的效果。另外,須說明的是,第三實施例所提供的天線結構U的其他構件以及結構與前述第一實施例相仿,在此不再贅述。此外,第三實施例所提供的天線結構U的第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的投影尺寸,例如
第一預定寬度W1、第二預定寬度W2、第三預定寬度W3、第四預定寬度W4、第一預設長度PL1、第一預設寬度PW1、第二預設長度PL2、第二預設寬度PW2、第一預定距離D1、第二預定距離D2、第一預定間距G1、第二預定間距G2及預設距離P的計算方式,都與前述第一實施例相仿,在此不再贅述。也就是說,第三實施例僅調整第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的第一長邊1201、第二長邊1202、第三長邊1203及第四長邊1204的重疊位置。
First, please refer to FIG. 15. FIG. 15 is a schematic top view of the antenna structure according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment of the present invention provides an antenna structure U. It can be seen from the comparison between FIG. 15 and FIG. 8 that the biggest difference between the third embodiment and the first embodiment is that the
藉此,以本發明而言,當第一電極層221及第二電極層231在第一基板11上的垂直投影與在第一基板11上的輻射件12的其中兩個長邊重疊,且所重疊的兩個長邊之間具有一轉角123時,可產生左旋圓極化的天線結構U。
Therefore, according to the present invention, when the vertical projection of the
首先,請參閱圖16所示,圖16為本發明第四實施例的天線結構的俯視示意圖。本發明第四實施例提供一種天線結構U,由圖16與圖8的比較可知,第四實施例與第一實施例最大的差別在於,第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的位置不同,相反地,圖16的配置方式能產生左旋圓極化的效果。另外,須說明的是,第四實施例所提供的天線結構U的其他構件以及結構與前述第一實施例相仿,在此不再贅述。此外,第四實施例所提供的天線結構U的第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的投影尺寸,例如第一預定寬度W1、第二預定寬度W2、第三預定寬度W3、第四預定寬度W4、第一預設長度PL1、第一預設寬度PW1、第二預設長度PL2、第二預設寬度PW2、第一預定距離D1、第二預定距離D2、第一預定間距G1、第二預定間距G2及預設距離P的計算方式,都與前述第一實施例相仿,在此不再贅述。也就是說,第四實施例僅調整第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的第一長邊1201、第二長邊1202、第三長邊1203及第四長邊1204的重疊位置。
First, please refer to FIG. 16, which is a schematic top view of an antenna structure according to a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment of the present invention provides an antenna structure U. It can be seen from the comparison between FIG. 16 and FIG. 8 that the biggest difference between the fourth embodiment and the first embodiment is that the
藉此,以本發明而言,當第一電極層221及第二電極層231在第
一基板11上的垂直投影與輻射件12的其中兩個長邊在第一基板11上的垂直投影重疊,且所重疊的兩個長邊之間具有一轉角123時,可產生左旋圓極化的天線結構U。
Therefore, in the present invention, when the
本發明的其中一有益效果在於,本發明所提供的天線結構U,其能通過“第一基板單元1的輻射件12”以及“第二基板單元2的第一接地件22及第二接地件23”的技術方案,以形成一具有雙頻之圓極化天線。
One of the beneficial effects of the present invention is that the antenna structure U provided by the present invention can pass through the "radiating
更進一步來說,本發明通過上述架構,本發明實施例所提供的天線結構U可應用於GLONASS的L1及L5的頻帶訊號以及GPS的G1及G3的頻帶訊號,或者是GLONASS的L1及L2的頻帶訊號以及GPS的G1及G2的頻帶訊號。 Furthermore, through the above-mentioned architecture, the antenna structure U provided by the embodiments of the present invention can be applied to the band signals of GLONASS L1 and L5 and GPS G1 and G3 band signals, or GLONASS L1 and L2. Band signal and GPS G1 and G2 band signals.
更進一步來說,相較於現有技術的陶瓷貼片天線,本發明所提供的天線結構U能利用第一基板11的第一預定厚度T1大於第二基板12的第二預定厚度T2的架構,而具有良好的長短軸比。
Furthermore, compared with the ceramic patch antenna of the prior art, the antenna structure U provided by the present invention can utilize a structure in which the first predetermined thickness T1 of the
更進一步來說,本發明所提供的天線結構U可通過調整第一接地件22及第二接地件23相對於輻射件12的第一長邊1201、第二長邊1202、第三長邊1203及第四長邊1204的重疊位置,而改變天線結構U的極化方向。
Furthermore, the antenna structure U provided by the present invention can be adjusted by adjusting the first
更進一步來說,當本發明所提供的天線結構U應用於第五代行動通訊系統的毫米波頻帶的28GHz頻帶及39GHz頻帶時,能利用圓極化的效果而提升多輸入多輸出系統的天線架構的傳輸速率。 Furthermore, when the antenna structure U provided by the present invention is applied to the 28GHz frequency band and the 39GHz frequency band of the millimeter wave frequency band of the fifth generation mobile communication system, the circular polarization effect can be used to enhance the antenna of the multiple input multiple output system. The transmission rate of the architecture.
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例,並非因此侷限本發明的申請專利範圍,所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化,均包含於本發明的申請專利範圍內。 The content disclosed above is only a preferred and feasible embodiment of the present invention, and does not limit the scope of the patent application of the present invention. Therefore, all equivalent technical changes made using the description and schematic content of the present invention are included in the application of the present invention. Within the scope of the patent.
U:天線結構 U: antenna structure
12:輻射件 12: Radiation parts
12C:中心點 12C: Center point
12F:饋入點 12F: Feed point
1201:第一長邊 1201: first long side
1202:第二長邊 1202: second long side
1203:第三長邊 1203: third long side
1204:第四長邊 1204: fourth long side
122:短邊 122: short side
123:轉角 123: corner
22:第一接地件 22: The first grounding piece
221:第一電極層 221: first electrode layer
2211:第一長臂 2211: first long arm
2212:第一短臂 2212: first short arm
2213:第一交接處 2213: first junction
2214:第一耦合凸角 2214: first coupling lobe
222:第一接地部 222: first ground part
23:第二接地件 23: The second grounding piece
231:第二電極層 231: second electrode layer
2311:第二長臂 2311: second long arm
2312:第二短臂 2312: second short arm
2313:第二交接處 2313: second junction
2314:第二耦合凸角 2314: second coupling lobe
232:第二接地部 232: second grounding part
PL1:第一預設長度 PL1: The first preset length
PL2:第二預設長度 PL2: second preset length
PW1:第一預設寬度 PW1: The first preset width
PW2:第二預設寬度 PW2: second preset width
A1:第一中心軸 A1: The first central axis
A2:第二中心軸 A2: The second central axis
X、Z:方向 X, Z: direction
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