TWI738119B - 天線模組 - Google Patents

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TWI738119B
TWI738119B TW108142031A TW108142031A TWI738119B TW I738119 B TWI738119 B TW I738119B TW 108142031 A TW108142031 A TW 108142031A TW 108142031 A TW108142031 A TW 108142031A TW I738119 B TWI738119 B TW I738119B
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Abstract

一種天線模組，包含天線與週期性結構。週期性結構設置於天線的一側，包含多個第一柱體、多個第一橋件及多個第二柱體。週期性結構的多個第一柱體沿一維陣列間隔地排列。週期性結構的多個第一橋件沿一維陣列間隔地排列，且連接前述多個第一柱體遠離天線的一側，其中多個第一橋件定義第二虛擬層。週期性結構的多個第二柱體平行第一柱體間隔地排列且連接前述多個第一橋件遠離天線的一側。各第二柱體與相鄰的各第一柱體於垂直第二虛擬層的方向相互錯位。使週期性結構產生可反射電磁波的效果，使得天線模組輻射效率提升。

Description

天線模組
一種天線模組，尤其是一種毫米波介質電磁帶隙(Electromagnetic Band Gap,EBG)天線。
無線通訊朝向更高速更大頻寬需求邁進，然而頻譜利用於6GHz以下的中低頻段已非常擁擠，於是28GHz以上的毫米波應用成為未來無線通訊技術的重點。然而，毫米波高頻段伴隨的特性，使得仍有許多技術問題待克服。
由於高頻訊號的衰減較大，為使傳遞距離較遠，需要多個天線單元構成天線陣列，並且增高每個天線單元的指向性。傳統的天線多利用多層板中數排垂直導通貫孔等效出一片與電路板垂直的金屬面，用來反射電磁波，使天線聚焦在某特定的方向，然而在此架構下，天線單元的寬頻或輻射效率無法有效的提升。
因此，如何降低天線單元在側向及後向的輻射(繞射)，以提高指向性並達到最佳的聚焦效果，使天線的寬頻與輻射效率提升並降低天線設計的複雜度，為本案之發明人以及從事此相關行業之技術領域者亟欲改善的課題。
一種天線模組包含天線與週期性結構。週期性結構設置於天 線的一側，包含多個第一柱體、多個第一橋件及多個第二柱體。天線用以發射或饋入訊號。週期性結構的多個第一柱體沿維陣列間隔地排列。週期性結構的多個第一橋件沿維陣列間隔地排列，且連接前述多個第一柱體遠離天線的一側，其中多個第一橋件定義一第二虛擬層。週期性結構的多個第二柱體沿前述一維陣列間隔地排列且連接前述多個第一橋件遠離天線的一側，其中多個第二柱體定義一第三虛擬層。各第二柱體與相鄰的各第一柱體於垂直第二虛擬層的方向相互錯位。
藉此，毫米波頻率之電磁波無法穿透週期性結構，使週期性結構產生可反射電磁波的效果，降低天線模組側向及後向的輻射(或稱繞射)，提高天線模組的指向性，使得天線模組輻射效率提升。
在一些實施例中，更包含多個第二橋件，間隔地排列且連接前述多個第二柱體遠離天線的一側，其中各第二橋件與相鄰的各第一橋件於垂直的第三虛擬層的方向相互錯位。
在一些實施例中，各第一柱體彼此平行，各第一橋件彼此平行，且各第一柱體與些第一橋件相互垂直。
在一些實施例中，天線與週期性結構之間具有距離，距離為訊號的波長之二分之一至五分之四。
在一些實施例中，相鄰的二第一柱體之間的間隔不完全相同。
在一些實施例中，些間隔沿一維陣列依序變大或依序變小。
在一些實施例中，其中各第一橋件係呈弧狀，且第一橋件具有與其對應的一彎曲角度。
在一些實施例中，各第一橋件具有中間區段以及二弧形部，二弧形部分別具有與其對應的彎曲角度，中間區段連接於二弧形部之間。
在一些實施例中，其中各第一柱體與各第二柱體皆具有相似的體積與形狀。
在一些實施例中，更包含至少一支撐臂，各支撐臂具有連接端與相對連接端的塗佈端，各連接端固接週期性結構，天線塗佈於各塗佈端。
在一些實施例中，更包含二支撐臂，各支撐臂具有連接端與相對連接端的塗佈端，二連接端固接週期性結構，二塗佈端相互接觸，天線塗佈於二塗佈端。
在一些實施例中，更包含支撐殼體，支撐殼體容納週期性結構，支撐殼體具有固接面與裸露面，固接面與至少一第一柱體的末端、至少一第一橋件的末端以及至少一第二橋件的末端接觸，天線塗佈於裸露面。
在一些實施例中，該支撐殼體具有厚度，厚度係滿足方程式：
Figure 108142031-A0305-02-0005-1
其中「T」代表殼體的厚度、「C」代表光速、「f」代表頻率、「εr」代表材料的相對介電係數，其中「N」為6至12之間的正整數。在此，「T」的單位為m、「C」的單位為m/s，「f」的單位為Hz。
在一些實施例中，一種天線模組包含天線與週期性結構。週期性結構設置於天線的一側，包含多個第一橋件、多個第一柱體及多個第 二橋件。天線用以發射或饋入訊號。週期性結構，設置於天線的一側，包含多個第一橋件、多個第一柱體與多個第二橋件。前述第一橋件沿一維陣列間隔地排列；前述多個第一柱體沿一維陣列間隔地排列，且連接第一橋件遠離天線的一側，其中前述多個第一柱體定義第二虛擬層；前述多個第二橋件平行多個第一橋件間隔地排列且連接第一橋件遠離天線的一側，其中前述多個第二橋件定義第三虛擬層，其中，各第二橋件與相鄰的各第一橋件於垂第二虛擬層的方向相互錯位。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟悉相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟悉相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。
M:天線模組
400:反射耗損(return loss)與頻率響應關係圖
100:天線
401:曲線
200:週期性結構
402:曲線
2011:第一柱體
403:曲線
2012:第二柱體
500:反射耗損(return loss)與頻率響應關係圖
2021:第一橋件
501:曲線
20211:弧形部
502:曲線
20212:中間區段
503:曲線
2022:第二橋件
600:輻射場型模擬圖
301:支撐臂
601:曲線
3011:連接端
602:曲線
3012:塗佈端
700:輻射場型模擬圖
302:支撐殼體
701:曲線
3021:固接面
D:距離
3022:裸露面
X、Y、Z:方向
L1:第一虛擬層
L2:第二虛擬層
L3:第三虛擬層
S1:間隔
L4:第四虛擬層
S2:間隔
T:厚度
θ:彎曲角度
O1:一維陣列
α:夾角
O2:一維陣列
a:粗細
B:長度
[圖1]為本發明第一實施例其中一實施態樣之使用狀態示意圖。
[圖2]為本發明第二實施例其中一實施態樣之使用狀態示意圖。
[圖3]為本發明第一實施例其中一實施態樣之立體示意圖。
[圖4]為本發明第一實施例其中一實施態樣之立體示意圖。
[圖5]為本發明之天線模組反射耗損(return loss)與頻率響應關係圖。
[圖6]為本發明之天線模組反射耗損(return loss)與頻率響應關係圖。
[圖7]為本發明第一實施例其中一實施態樣之立體示意圖。
[圖8]為本發明之天線模組於X-Z平面與Y-Z面之輻射場型模擬圖。
[圖9]為本發明第二實施例其中一實施態樣之立體示意圖。
[圖10]為本發明第二實施例其中一實施態樣之立體示意圖。
[圖11]為本發明之天線模組於Y-Z平面之輻射場型模擬圖。
[圖12]為本發明第三實施例其中一實施態樣之立體示意圖。
[圖13]為本發明第四實施例其中一實施態樣之立體示意圖。
[圖14]為圖12所示第二實施例中14處的局部示意圖。
[圖15]為本發明第一實施例其中一實施態樣之立體示意圖。
[圖16]為本發明第二實施例其中一實施態樣之立體示意圖。
以下提出各種實施例進行詳細說明，然而，實施例僅用以作為範例說明，並不會限縮本發明欲保護之範圍。眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明內容造成不必要的限制。此外，實施例中的圖式省略部份元件，以清楚顯示本發明的技術特點。在所有圖式中相同的標號將用於表示相同或相似的元件。
於本文中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或多個。將進一步理解的是，本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』及相似詞彙，指明其所記載的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件與/或組件，但不排除其所述或額外的其一個或多個其它特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件，與/或其中之群組。
請同時參照圖1與圖2，圖1為本發明第一實施例其中一實施態樣之使用狀態示意圖、圖2為本發明第二實施例其中一實施態樣之使用狀態示意圖。由圖1及圖2可見，本實發明的天線模組M可裝設於通訊裝置內部，於圖1及圖2以天線模組M設置於手機作為例式，然本發明不以此為 限，本發明之天線模組也可應用於平板電腦、自動化系統、雷達、基地台等。本發明的天線模組M可應用於第五代行動通訊(5th generation mobile networks，或5th generation wireless systems)，然並不以此為限，也可應用於不同頻段之通訊與非通訊系統中。接下來將就天線模組M的詳細結構做說明。
[第一實施例]
請同時參照圖3與圖4，圖3為本發明第一實施例其中一實施態樣之立體示意圖、圖4為本發明第一實施例其中一實施態樣之立體示意圖。本實施例的天線模組M包括天線100與週期性結構200。天線100用以發射或饋入訊號，在此，訊號尤其是指毫米波頻段之訊號，然本發明不以此為限。在此，週期性結構200面向天線100一側形成反射電磁波之反射區域。天線100與週期性結構200的邊緣成一夾角α，且該角度小於45度。
天線100可以透過點膠機、機械手臂塗佈金屬線，或以蒸鍍的方式塗佈於週期性結構200之表面，本發明並非僅以前述結合方式為限，天線100也可以直接設置於印刷電路板。在此實施例天線100塗佈於支撐臂301之一端，關於支撐臂301與週期性結構200以及天線100之連接關係將於後文進一步說明。
請再參照圖3與圖4。週期性結構200設置於天線的一側，包含多個第一柱體2011、多個第一橋件2021及多個第二柱體2012。在此，週期性結構200應具有高介電係數、低損耗的特性，可以是介質非導體材料，例如陶瓷材料(氧化鋁、氧化鋯、氧化鋁組合物或氧化鋯組合物等)，並以陶瓷積層製造技術製造，然本發明不以此為限。
為便於本實施例的說明，定義有互相垂直的一X方向、一Y方向與一Z方向。週期性結構200的多個第一柱體2011沿一維陣列O1的方向間隔地排列成一直線，各第一柱體2011彼此平行。在此一維陣列O1的方向為與X方向平行的一直線。相鄰的第一柱體2011之間具有一間隔S1。在此，多個第一柱體2011定義第一虛擬層L1。
請再參照圖3及圖4。週期性結構200的多個第一橋件2021為沿第一柱體2011排列的方向延伸的長條柱體，各第一橋件2021彼此平行。第一橋件2021沿一維陣列O2的方向間隔地排列，且連接前述多個第一柱體2011遠離天線100的一側。在此，一維陣列O2的方向平行Y方向。換句話說，一維陣列O2的方向與第一柱體2011的排列的方向為兩相互垂直的方向，各第一柱體2011與些第一橋件2021相互垂直。由圖3及圖4可見，第一橋件2021與第一柱體2011交叉設置成柵欄狀結構。在本實施例中，多個第一橋件2021定義第二虛擬層L2。
請再參照圖3及圖4。週期性結構200的多個第二柱體2012平行第一柱體2011間隔地排列成一直線，且連接前述多個第一橋件2021遠離天線100的一側，相鄰的第二柱體2012之間具有一間隔S2。換句話說，多個第二柱體2012與前述多個第一柱體2011以微陣列的方式排列。其中多個第二柱體2012可定義第三虛擬層L3，且第三虛擬層L3與第二虛擬層L2相互平行。由圖3及圖4可見，自天線100往遠離天線的方向依序為，多個第一柱體2011定義的第一虛擬層L1、多個第一橋件2021定義的第二虛擬層L2、多個第二柱體2012定義的第三虛擬層L3。
請再參照圖3及圖4。各第二柱體2012與相鄰的各第一柱體 2011於垂直第二虛擬層L2的方向相互錯位。換句話說，自天線100朝向週期性結構200的方向視之，各第二柱體2012與其相鄰的二第一柱體2011不完全重疊。
綜上可知，多個第一柱體2011與多個第一橋件2021相互交叉設置成柵欄狀結構，多個第二柱體2012與多個第一橋件2021相互交叉設置成柵欄狀結構。也就是說，多個第一柱體2011、多個第一橋件2021與多個第二柱體2012為依序堆疊，且柱體(第一柱體2011與第二柱體2012)與橋件(第一橋件2021)相互交叉設置。第二柱體2012與第一柱體2011以微陣列方式排列且呈現相互錯位的結構。藉此，特定頻率之電磁波無法穿透週期性結構200，使週期性結構200產生可反射電磁波的效果，降低天線模組M側向及後向的輻射(或稱繞射)，提高天線模組M的指向性，使得天線模組M輻射效率提升。在此，特定頻率之電磁波包含但不限於毫米波頻率之電磁波、微米波頻率之電磁波、或是其他更高或更低頻率之電磁波。
需特別說明的是，於此實施例中並不限制自天線朝向遠離天線的方向為多個第一柱體2011、多個第一橋件2021、多個第二柱體2012與多個第二橋件2022。請參照圖15，圖15本發明第一實施例其中一實施態樣之立體示意圖。於此實施例中的一實施態樣中，自天線朝向遠離天線的方向，依序是多個第一橋件2021、多個第一柱體2011、多個第二橋件2022與多個第二柱體2012。其多個第一橋件2021的排列方式、多個第一柱體2011的排列方式、第二橋件2022的排列方式以及多個第二柱體2012皆與前述相似，在此不在累述。柱體(第一柱體2011與第二柱體2012)與橋 件(第一橋件2021與)也為相互交叉設置的型態。使週期性結構200產生可反射電磁波的效果，降低天線模組M側向及後向的輻射(或稱繞射)，提高天線模組M的指向性，使得天線模組M輻射效率提升。
請再參照圖3及圖4。在此實施例中，週期性結構200更可包含多個第二橋件2022沿一維陣列O2的方向間隔地排列，且連接前述多個第二柱體2012遠離天線100的一側，其中多個第二橋件2022定義的第四虛擬層L4。也就是說，自天線100往遠離天線的方向依序為，多個第一柱體2011定義的第一虛擬層L1、多個第一橋件2021定義的第二虛擬層L2、多個第二柱體2012定義的第三虛擬層L3、多個第二橋件2022定義的第四虛擬層L4。
各第二橋件2022與相鄰的各第一橋件2021於垂直的第三虛擬層L3的方向相互錯位。換句話說，自天線100朝向週期性結構200的方向視之，各第二橋件2022與其相鄰的二第一橋件2021不完全重疊。
需特別說明的是，在此實施例中，並不限制只包含多個第一柱體2011、多個第一橋件2021、多個第二柱體2012、多個第二橋件2022。也可依實際需求於第二橋件2022遠離天線100的一側繼續排列多個第三柱體與多個第三橋件，排列多個第三柱體與多個第三橋件的實施態樣也被本實施例所涵蓋。
請再參照圖3及圖4。需特別說明的是，與此實施例中，各第一柱體2011與各第二柱體2012皆具有相似的體積與形狀。週期性結構200中的每個第一柱體2011有相似的長度b與粗細a(柱體截面之長與寬)，每個第二柱體2012具有相似的長度b與粗細a，且各第一柱體2011與第二柱體 2012具有相似的長度b與粗細a。換言之，周期性結構200的所有柱體結構(無論是第一柱體2011、第二柱體2012、第三柱體等，以此類推故不贅述)皆具有相似的體積與形狀，其中較佳的第一柱體2011與第二柱體2012的體積與形狀的變動比例不大於5%，更佳的第一柱體2011與第二柱體2012的體積與形狀的變動比例不大於2%。藉由將每個第一柱體與第二柱體體積與形狀維持一至的設計，週期性結構200的輻射穿透得以性降低，使天線模組M輻射效率提升。
需特別說明的是，於此實施例中，除了柱體(第一柱體2011與第二柱體2012)的形狀與體積是否相似之外，柱體的粗細與長短將會改變反射電磁波的效果。關於柱體長度b以及粗細a的關係，說明如下。
請參照圖3與圖5，圖5為本發明之天線模組反射耗損(return loss)與頻率響應關係圖。圖5之天線模組反射耗損(return loss)與頻率響應關係圖400中包含三條曲線，分別為曲線401、曲線402及曲線403。曲線401為其柱體粗細a為1.5單位、長度b為2.7單位，在不同操作頻率的反射損失。曲線402為其柱體粗細a為2.1單位、長度b為2.7單位，在不同操作頻率的反射損失。曲線403為其柱體粗細a為2.7單位、長度b為2.7單位，在不同操作頻率的反射損失。由圖5可見，若長度b固定，柱體的粗細a越小，則其於相對高頻率波段能有較佳的反射效果。而在長度b固定的情況下，柱體的粗細a在特定尺寸下，於目標工作頻段能有較佳的反射效果，。在此，單位例如可為微米(μm)，然本發明不以此為限。在此，目標工作頻段的電磁波包含但不限於毫米波頻率之電磁波、微米波頻率之電磁波、或是其他更高或更低頻率之電磁波。
請參照圖6，圖6為本發明之天線模組反射耗損(return loss)與頻率響應關係圖。圖6中之天線模組反射耗損(return loss)與頻率響應關係圖500包含三條曲線，分別為曲線501、曲線502及曲線503。曲線501為柱體粗細a為2.7單位、長度b為1.5單位，在不同操作頻率的反射損失。曲線502為柱體粗細a為2.7單位、長度b為2.1單位，在不同操作頻率的反射損失。曲線503為柱體粗細a為2.7單位、長度b為3.1單位，在不同操作頻率的反射損失。由圖6可見，若柱體粗細a固定，柱體的長度b在特定尺寸下於目標工作頻段能有較佳的反射特性。在此，單位例如可為微米(μm)，然本發明不以此為限。在此，目標工作頻段的電磁波包含但不限於毫米波頻率之電磁波、微米波頻率之電磁波、或是其他更高或更低頻率之電磁波。
請再參照圖3至圖4，於此實施例中的其中一實施態樣，相鄰的二第一柱體2011之間的間隔S1相同。然而，本發明不以此為限。於此實施例中的其中一實施態樣中，相鄰的二第一柱體2011之間的間隔S1也可不完全相同，舉例而言，間隔S1可沿第一柱體2011排列的方向依序變大或依序變小。須說明的是，當間隔S1不完全相同時，相鄰二間隔S1的寬度的變動比例不大於5%，例如，當其中一間格S1的寬度為2mm，則與其相鄰的間隔S1之寬度介於1.9mm至2.1mm間，此例示並不限制本發明實際應用的實施態樣。
於此實施例中，相鄰的二第二柱體2012之間的間隔S2的設計與相鄰的二第一柱體2011之間的間隔S1的設計採用相似的規則。例如，相鄰的二第二柱體2012之間的間隔S2可以完全相同，或是不完全相 同。舉例而言，間隔S2可沿第二柱體2012排列的方向依序變大或依序變小。須說明的是，當間隔S2不完全相同時，相鄰二間隔S2的寬度的變動比例不大於5%。
請參照圖3至圖4與圖7，圖7為本發明第一實施例其中一實施態樣之立體示意圖。在此實施例中，天線模組M更包含至少一支撐臂301，舉例而言，可以是一隻支撐臂301、兩隻支撐臂301、或是三隻支撐臂301，然本發明不以此為限，可以使用者實際需求加以調整。
請見圖3與圖4，圖3與圖4為本發明第一實施例包括一支撐臂301之實施態樣，支撐臂301具有一連接端3011與相對連接端的一塗佈端3012，各連接端3011固接週期性結構200，天線100塗佈於各塗佈端3012。
請見圖7，圖7為本發明第一實施例包括二支撐臂301之實施態樣。詳細而言，各支撐臂301具有一連接端3011與相對連接端的一塗佈端3012，二連接端3011固接週期性結構200，二塗佈端3012相互接觸，天線100塗佈於前述二塗佈端3012。
請參照圖3與圖8，圖8為本發明之天線模組於X-Z平面與Y-Z面之輻射場型模擬圖。在此實施例中，天線100與週期性結構200之間具有一距離D。在此實施例中，距離D是週期性結構200至天線100的最短距離。距離D與材料之介電係數有關，可以為訊號的波長之二分之一至五分之四，例如為二分之一、三分之二、四分之三或五分之四，在此實施例中，最佳的距離D為訊號的波長之四分之三，然本發明不以此為限。圖8為將第一實施例天線模組M操作於28GHz時的輻射場型模擬圖600，曲線601 表示YZ平面上各角度的天線增益大小、曲線602表示XZ個平面上各角度的天線增益大小。由圖8可見，當天線100放置於週期性結構200正前方距離D為8mm時，也就是距離D為訊號波長之二分之一波長時，可使其有最佳的指向性與較低的後向輻射，使天線朝向圖3、圖4與圖7所標示之正Z方向輻射。
[第二實施例]
請參照圖9、圖10以及圖16，圖9為本發明第二實施例其中一實施態樣之立體示意圖，圖10為本發明第二實施例其中一實施態樣之立體示意圖，圖16為本發明第二實施例其中一實施態樣之立體示意圖。在本實施例中與第一實施例相似之處將以同樣的元件符號進行標示並不在贅述。
本實施例中與第一實施例不同之處在於，第一實施例的多個第一柱體2011沿一維陣列O1的方向間隔地排列成一直線，在本實施例中，多個第一柱體2011的一維陣列O1的方向為弧線，也就是說本實施例之多個第一柱體2011並非排列成一直線。
第一橋件2021為沿第一柱體2011排列的方向延伸的長條柱體，故第一橋件2021係呈弧狀，且第一橋件2021具有與其對應的一彎曲角度θ。也就是說，弧狀的第一橋件2021之長度定義為一預定弧長，前述預定弧長有與其對應的彎曲角度θ(單位degree)。
請再參閱圖9及圖10，在此實施例中，天線100與週期性結構200之間具有一距離D。在此實施例中，距離是D是週期性結構200至天線100的最短距離。
在此實施例的一實態樣中，彎曲角度θ與製造週期性結構200材料的介電係數與激發源種類有關。舉例而言，適用於毫米波頻段之週期性結構200的介電係數可以介於6至40之間，激發源可為單極天線、偶極天線、槽孔天線、微帶天線等。於此實施態樣，彎曲角度θ界於0~150度之間，較佳的為60~110度之間，更佳為80~100度之間。在此，角度為在圓上所切出的圓弧的長度除以圓的周長再乘以360的結果，單位為度(degree)。
在此實施例中，週期性結構200的彎曲角度θ為90度，天線100與週期性結構200之間的距離D為二分之一波長時有最佳的指向性與較低的後向輻射。須說明的是，於此實施例的一實施態樣中，天線100可以是偶極天線。
請參照圖11，為本發明之天線模組於Y-Z平面之輻射場型模擬圖。圖11為將第二實施例天線模組M操作於28GHz時的輻射場型模擬圖700，舉例來說，角度為0時表示測量圖9與圖10所標示之天線模組M之Z方向的輻射量。曲線701表示YZ平面上各角度的天線增益大小。由圖11可見，在彎曲角度θ為90時，可顯著的減少旁瓣波(side lobe)的大小，增加天線模組M的指向性。
請再參閱圖9及圖10，在此實施例中，天線模組M也包含至少一支撐臂301，舉例而言，可以是一隻支撐臂301、兩隻支撐臂301、或是三隻支撐臂301，然本發明不以此為限，可以使用者實際需求加以調整。請見圖9，圖9為本發明第一實施例包括一支撐臂301之實施態樣，支撐臂301具有一連接端3011與相對連接端的一塗佈端3012，各連接端3011固接 週期性結構200，天線100塗佈於各塗佈端3012。
請再參閱圖10，為本發明第二實施例包括二支撐臂301之實施態樣。各支撐臂301具有一連接端3011與相對連接端的一塗佈端3012，二連接端3011固接週期性結構200，二塗佈端3012相互接觸，天線100塗佈於前述二塗佈端3012。
[第三實施例]
請參照圖12，圖12為本發明第三實施例其中一實施態樣之立體示意圖。在本實施例中與第二實施例相似之處將以同樣的元件符號進行標示，且對於相同的元件及結構將不再贅述。在本實施例中，係透過支撐殼體302連接週期性結構200與天線100。
具體而言，支撐殼體302容納週期性結構200，天線100塗佈於該裸露面3022在此支撐殼體302不限於陶瓷製備技術與週期性結構200製成。支撐殼體302也可電子裝置之殼體，例如手機的殼體，也就是可將週期性結構200直接組裝至手機內部，並於手機殼體的外表面塗佈天線100。
支撐殼體302具有一固接面3021與一裸露面3022。裸露面3022為支撐殼體302之外表面，天線100塗佈於裸露面3022。固接面3021為支撐殼體302之內表面，固接面3021與至少一第一柱體2011的一末端、至少一第二柱體2012的一末端、至少一第一橋件2021的一末端以及至少一第二橋件2022的一末端接觸。固接面3021也可與至少一第一柱體2011的兩末端、至少一第二柱體2012的二末端、至少一第一橋件2021的兩末端以及至少一第二橋件2022的兩末端接觸。
然本發明不以此為限，可依實際需求設計，也就是可以選擇性地設計固接面3021與多少支柱體(如第一柱體2011、第二柱體2012)，或與多少條橋件(如第一橋件2021、第二橋件2022)的其中一末端或兩末端做接觸。此外，週期性結構200不一定要完全容納於支撐殼體302中，也可以部份容納於支撐殼體302。
請參照圖14，圖14為圖12所示第二實施例中14處的局部示意圖。在本實施例中，支撐殼體302具有厚度T。較佳的厚度T與製造週期性結構200的材料與訊號的頻率有關，厚度T係根據下列的方程式做計算：
Figure 108142031-A0305-02-0018-2
於此，「T」代表殼體的厚度、「C」代表光速、「f」代表頻率、「ε r」代表材料的相對介電係數。且的「N」較佳為6至12之間的正整數，在此，「T」的單位為m，「C」的單位為m/s，「f」的單位為Hz。
[第四實施例]
請參照圖13，圖13為本發明第四實施例其中一實施態樣之立體示意圖。在本實施例中與第一實施例與第二實施例相似之處將以同樣的元件符號進行標示，將不再贅述。
本實施例中，第一柱體2011之左右兩側沿弧線的一維陣列O1的方向間隔地排列，中間的第一柱體2011沿一直線的一維陣列O1的方向間隔地排列，第一橋件2021沿第一柱體2011排列的方向延伸。也就是 說，本實施例的各第一橋件2021具有一中間區段20212以及二弧形部20211，中間區段20212連接於二弧形部20211之間。二弧形部20211分別具有與其對應的彎曲角度θ。關於彎曲角度θ的說明詳見於上述第二實施例，於此實施例不在贅述。
本實施例係可使用上文第一實施例與第二實施例所述的一支撐臂301或二支撐臂301連接週期性結構200與天線100。也可使用上文第三實施例所述的透過支撐殼體302連接週期性結構200與天線100。
須說明的是，本發明的天線模組M之週期性結構200與支撐結構(支撐臂301與支撐殼體302)可由上述舉例的實施態樣任意組合。例如天線模組M不必然為如第一實施例所示之為包含沿一直線間隔排列之第一柱體2011與包含支撐臂301之組合，其中支撐臂301也可替換為支撐殼體302。
綜上所述，本發明系藉由獨特的週期性結構200反射電磁波，並將天線100設置週期性結構200距離發射訊號之四分之三波長之位置的設計，有效的降低天線模組M側向及後向的輻射(或稱繞射)，提高天線模組M的指向性，使得天線模組M輻射效率提升。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技術者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
M:天線模組
100:天線
200:週期性結構
2011:第一柱體
2012:第二柱體
2021:第一橋件
2022:第二橋件
L1:第一虛擬層
L2:第二虛擬層
L3:第三虛擬層
X、Y、Z:方向
O1:維陣列
O2:維陣列
D:距離
301:支撐臂
3011:連接端
3012:塗佈端
a:粗細
b:高度
α:角度
L4:第四虛擬層

Claims (17)

  1. 一種天線模組，包含：一天線，用以發射或饋入一訊號，其中該訊號的頻率大於等於28GHz；及一週期性結構，由一有高介電係數材料所製成，設置於該天線的一側，其中該天線與該週期性結構之間具有一距離，該距離為該訊號的波長之二分之一至五分之四，該週期性結構包含：多個第一柱體，該些第一柱體沿一維陣列間隔地排列；多個第一橋件，該些第一橋件沿一維陣列間隔地排列，且連接該些第一柱體遠離該天線的一側，其中該些第一橋件定義一第二虛擬層；及多個第二柱體，該些第二柱體平行該多個第一柱體間隔地排列且連接該些第一橋件遠離該天線的一側，其中多個第二柱體定義一第三虛擬層，其中，各該第二柱體與相鄰的各該第一柱體於垂直該第二虛擬層的方向相互錯位。
  2. 如請求項1所述的天線模組，更包含多個第二橋件，該些第二橋件沿一維陣列間隔地排列，且連接些第二柱體遠離該天線的一側，其中各該第二橋件與相鄰的各該第一橋件於垂直該第三虛擬層的方向相互錯位。
  3. 如請求項1所述的天線模組，其中，各該第一柱體彼此平行，各該第一橋件彼此平行，且各該第一柱體與該些第一橋件相互垂直。
  4. 如請求項1所述的天線模組，相鄰的二該第一柱體之間的間隔不完全相同。
  5. 如請求項4所述的天線模組，其中，該些間隔沿該第一柱體排列的方向依序變大或依序變小。
  6. 如請求項1所述的天線模組，其中各該第一橋件係呈弧狀，且該第一橋件具有與其對應的一彎曲角度。
  7. 如請求項1所述的天線模組，各該第一橋件具有一中間區段以及二弧形部，二該弧形部分別具有與其對應的一彎曲角度，該中間區段連接於二該弧形部之間。
  8. 如請求項1所述的天線模組，其中各該第一柱體與各該第二柱體皆具有相似的體積與形狀。
  9. 如請求項1所述的天線模組，更包含至少一支撐臂，各該支撐臂具有一連接端與相對該連接端的一塗佈端，各該連接端固接該週期性結構，該天線塗佈於各該塗佈端。
  10. 如請求項1所述的天線模組，更包含二支撐臂，各該支撐臂具有一連接端與相對該連接端的一塗佈端，二該連接端固接該週期性結構，二該塗佈端相互接觸，該天線塗佈於二該塗佈端。
  11. 如請求項1所述的天線模組，更包含一支撐殼體，該支撐殼體容納該週期性結構，該支撐殼體具有一固接面與一裸露面，該固接面接觸至少一該第一柱體的一末端、至少一該第一橋件的一末端以及至少一該第二柱體的一末端，且該天線塗佈於該裸露面。
  12. 如請求項1所述的天線模組，該支撐殼體具有一厚度，該厚度係滿足方程式：
    Figure 108142031-A0305-02-0024-3
     其中「T」代表殼體的厚度，單位為m、「C」代表光速，單位為m/s、「f」代表頻率，單位為Hz、「εr」代表材料的相對介電係數，其中「N」為6至12之間的正整數。
  13. 一種天線模組，包含：一天線，用以發射或饋入一訊號，其中該訊號的頻率大於等於28GHz；及一週期性結構，由一有高介電係數材料所製成，設置於該天線的一側，包含：多個第一橋件，該些第一橋件沿一維陣列間隔地排列，各該第一橋件具有一中間區段以及二弧形部，二該弧形部分別具有與其對應的一彎曲角度，該中間區段連接於二該弧形部之間；多個第一柱體，該些第一柱體沿一維陣列間隔地排列，且連接該些第一橋件遠離該天線的一側，其中該些第一柱體定義一第二虛擬層；及多個第二橋件，該些第二橋件平行該多個第一橋件間隔地排列且連接該些第一橋件遠離該天線的一側，其中多個第二橋件定義一第三虛擬層，其中，各該第二橋件與相鄰的各該第一橋件於垂直該第二虛擬層的方向相互錯位。
  14. 如請求項13所述的天線模組，各該第一橋件彼此平行，各該第一柱體彼此平行，且各該第一橋件與該些第一柱體相互垂直。
  15. 如請求項13所述的天線模組，其中，相鄰的二該第一柱體之間的間隔不完全相同，其中各該第一柱體與各該第二柱體皆具有相似的體積與形狀。
  16. 如請求項13所述的天線模組，更包含至少一支撐臂，各該支撐臂具有一連接端與相對該連接端的一塗佈端，各該連接端固接該週期性結構，該天線塗佈於各該塗佈端。
  17. 如請求項13所述的天線模組，更包含一支撐殼體，該支撐殼體容納該週期性結構，該支撐殼體具有一固接面與一裸露面，該固接面接觸至少一該第一柱體的一末端、至少一該第一橋件的一末端以及至少一該第二柱體的一末端，且該天線塗佈於該裸露面，該支撐殼體具有一厚度該厚度係滿足方程式：
    Figure 108142031-A0305-02-0025-4
     其中「T」代表殼體的厚度，單位為m、「C」代表光速，單位為m/s、「f」代表頻率，單位為Hz、「εr」代表材料的相對介電係數，其中「N」為6至12之間的正整數。
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