TWI753569B

TWI753569B - 天線結構

Info

Publication number: TWI753569B
Application number: TW109131114A
Authority: TW
Inventors: 周聖儒; 周錫增; 黃炳彰
Original assignee: 乾坤科技股份有限公司; 國立臺灣大學
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2022-01-21
Also published as: CN113725594B; US20200381835A1; TW202145649A; US11217894B2; CN113725594A

Abstract

一種天線結構，包含一反射器、一水平極化天線與一垂直極化天線位於該反射器的前側，其中該水平極化天線由一對偶極天線所構成，且每個該偶極天線包含彼此重疊的一正接地件與一負接地件，而該垂直極化天線由彼此重疊的一上接地件與一下接地件所構成，且該上接地件位於該對偶極天線中的上偶極天線之上而該下接地件位於該對偶極天線中的下偶極天線之下，一第一訊號源與一第二訊號源從該反射器的後側延伸到前側來分別激發該水平極化天線與該垂直極化天線。

Description

天線結構

本發明大體上與一種天線結構有關，更具體言之，其係關於一種具有整合的水平極化天線與垂直極化天線的天線結構。

隨著無線通訊技術的發展，裝設有天線模組的電子裝置如智慧型手機、可穿戴式裝置等已在市面上被廣泛的提供。這類電子裝置可以透過天線來接收或發送含有資料（如訊息、相片、影片、音檔、遊戲等）的訊號。

這類電子裝置的天線模組會使用複數個天線元件來實作，以更有效地接收或發送訊號。舉例言之，電子裝置可以含有一或多個天線陣列，其每個陣列都具有該些天線元件排列成規律的形狀。電子裝置所接收到的訊號可能是在某特定方向受到極化的。為了要接收或發送垂直極化訊號或水平極化訊號，電子裝置可能要根據訊號極化的方向來實體分隔出多個傳送/接收路徑。

下一世代的無線通訊技術，如5G行動網路或無線系統，其可能會使用頻率實質上大於或等於20 GHz的毫米波(mmWave)。為了克服頻帶特性所帶來的空間路徑損耗問題並增加天線的增益，裝置會需要專用的水平極化天線與專用的垂直極化天線來分別接收並傳送水平極化訊號或垂直極化訊號。此外，為了確保毫米波通訊能有360°全面的覆蓋範圍，天線元件最好能夠裝在電子裝置的邊緣部位，如其電路板的角落部位。然而，隨著電子裝置變得越來越輕薄，其超薄的厚度與其長邊尺寸相比可能已經無法或不易提供足夠的長度來實作垂直極化天線並以此設計出所需的運作頻率，且天線模組與電路模組至少會有某些區域重疊或靠得太近。當多個天線模組沿著基板的周邊裝設時，可以預期相鄰天線模組之間的干擾所帶來的極化損失會是非常嚴重的，故在裝設天線模組時，天線模組之間需要彼此分隔一段距離，但此舉無可避免地會降低天線模組的整合度。

上述資訊僅作為背景資訊來幫助閱者了解本發明的揭露內容，其中並未確定或斷言任何上述資訊對於本發明揭露而言是否為先前技術。

故此，目前業界仍需對現有天線結構進行改良，以提供良好整合的水平與垂直極化天線設置，以在有限的裝置空間中提供雙極化傳輸並避免鄰近天線模組之間的互相干擾。

為了滿足下一世代的無線通訊需求，本發明於此提出了一種天線結構，其具有整合良好的水平極化天線模組與垂直極化天線模組，在不互相干擾的情況下盡量利用電子裝置內部緊密的有限空間，以雙極化方式提供最佳的輻射性能。

本發明的面向在於提供一種天線結構，其包含一反射器將該天線結構分為前側與後側、一水平極化天線位於該反射器的前側，其中該水平極化天線包含一對至少部分彼此重疊的偶極(dipole)天線，且每個該偶極天線包含由一狹縫所分隔的一正接地件與一負接地件、一第一訊號源從該反射器的該後側經由該反射器的一第一開口延伸到該前側，其中該第一訊號源在該對偶極天線間延伸並從該對正接地件之間的一重疊區間延伸穿過該狹縫到該對負接地件之間的另一重疊間隔，以激發該水平極化天線、一垂直極化天線，位於該反射器的該前側，其中該垂直極化天線包含至少部分彼此重疊的一上接地件與一下接地件，且該上接地件位於該對偶極天線中的上偶極天線之上而該下接地件位於該對偶極天線中的下偶極天線之下、以及一第二訊號源，從該反射器的該後側經由該反射器的一第二開口延伸到該前側，其中該第二訊號源在該上接地件與該下接地件之間延伸並朝該上接地件與該下接地件的其中一者垂直延伸，以激發該垂直極化天線。

本發明的這類目的與其他目的在閱者讀過下文中以多種圖示與繪圖來描述的較佳實施例之細節說明後應可變得更為明瞭顯見。

下文中本發明將參照隨附的圖示來進行詳細的說明，這些圖示構成了本發明的一部分並以繪圖以及可據以施行本發明的特定實施例方式來展示。這些實施例中會描述足夠的細節讓本領域中的一般技術人士得以施作本發明。為了簡明與方便之故，圖示中某些部位的尺度與比例可能會刻意縮小或是以誇大的方式來表現。在不背離本發明範疇的前提下，發明中還可以採用其他的實施例，或是具有在結構上、邏輯上以及電性方面的變化。故此，下文的詳細說明不應以侷限的方式來看待，而本發明的範疇將由隨附的申請專利範圍來界定。

當用於本揭露書的多種實施例中時，「包括」、「可包括」以及其它同義詞表示了其對應之功能、操作或組成元件的存在，但其並未限制其它額外的一或多個功能、操作或組成元件的存在。再者，當用於本揭露書的多種實施例中時，術語「包括」、「具有」、以及它們的同義詞僅是要用來表示某一特徵、數字、步驟、操作、元件、部件、或它們的組合，它們不應被理解成是初步排除了一或多個其它的特徵、數字、步驟、操作、元件、部件、或它們的組合的存在性或可能性。

空間相關的術語，如「在...之下」、「低於」、「較低」、「在...之上」、「較高」等詞，其在文中常被用來描述如圖中所繪示的一個元件或特徵對於另一個元件或特徵的相對關係。閱者應可輕易了解到，本揭露書中這類「上」、「之上」、「在...之上」的用詞是要以最廣義的方式來解讀的，如此，「上」將不只是「直接」位於某物之上的意思，它也包含了在其間介有中介特徵或層結構的情況下位於某物之上的意思，而「之上」與「在...之上」不只是位於某物「上」或「之上」的意思，它也可包含了在其間沒有任何中介特徵或層結構的情況下位於某物「上」或「之上」的意思（即直接在某物上）。

當含有序數的用詞用於本揭露書的多種實施例時，如「第一」與「第二」，其是可以變更其中的多種組成元件的，如此這些組成元件將不會被上述的用詞所侷限。舉例言之，上述用詞不會限制該些元件的順序與/或重要性，其僅用來達成區別該些元件之目的。舉例言之，儘管都是使用者裝置，一第一使用者裝置與一第二使用者裝置指的會是不同的使用者裝置。再舉例言之，一第一元件也可被稱為一第二元件，同樣地，一第二元件在不悖離本揭露書的多種實施例範疇的前提下也可被稱為一第一元件。

須注意，如果一個元件被描述成「聯結」或「連接」至另一元件，其可能是一第一元件直接聯結或連接至一第二元件，而一第三元件也可能「聯結」或「連接」在該第一元件和該第二元件之間。反之，當一個元件「直接聯結」或「直接連接」至另一元件時，其可理解為一第一元件與一第二元件之間不存在有第三元件。

根據本揭露書的多種實施方式，一電子裝置可以具有根據該電子裝置之狀態所發出的多種顏色來提供之功能，或是具有感測手勢或生命訊號的功能。例如，此電子裝置可包含至少一種下列裝置：智慧型手機、平板電腦、行動電話、視頻電話、電子書閱讀器、桌上型電腦、膝上型電腦、小型筆記型電腦(netbook)、個人數位助理(PDA)、可攜式多媒體播放機(PMP)、MP3播放機、移動式醫療裝置、照相機、可穿戴式裝置（如電子眼鏡的頭戴式裝置(HMD)、電子衣、電子腕帶、電子項鍊、電子飾品、電子紋身、或是智慧型手錶）。

下文將參照第1-12圖開始說明根據本揭露書的多種實施例中一天線結構之概念，其中第1-3圖示意性地繪示出了此天線結構中的一水平極化天線部分，第4-6圖示意性繪示出了此天線結構中的一垂直極化天線部分，而第7-9圖則示意性繪示出了具有整合的該水平極化天線部分與該垂直極化天線部分的整個天線結構。

請參照第1-3圖，其分別提出了根據本發明較佳實施例中一水平極化天線結構100的立體圖、頂視圖以及截面圖。本揭露書中的水平極化天線結構100可以透過一般的微影製程、印刷電路板製程、或是低溫共燒陶瓷(LTCC)製程形成在一基板101中。基板101係提供來支撐、固定並保護水平極化天線結構100上的元件，其具有低介電損耗與合適的相對電容率來滿足天線微型化之需求，並使得在基板101介質中的傳導波達到所欲的波長與傳播速度。基板101可以是軟性印刷電路板或介電板，其使用電性絕緣的材料所製成，其包含但不限定是FR4板材、聚氧二甲苯(PPO)、BT樹脂、複合環氧樹脂材料、玻璃纖維、陶瓷、以及聚四氟乙烯等。本發明的整合天線結構施作成非多層疊構的型態或是多層疊構的型態。例如，實作中，可以先製作出其每個部件，之後再將其組裝或是模固在一支撐結構（如手機外殼）上頭或是內部。

復參照第1-3圖。基板101中形成有一牆型態的反射器103。反射器103係用來反射發射器所發出的電磁波，以增進一給定方向上的增益。本發明實施例中的反射器103是由多層透過第一導孔件(via)107連接的堆疊金屬層105所構成的。堆疊金屬層105可以是常見的銅箔，其與絕緣層交互層壓而形成銅箔基板(CCL)的型態。包含前置導孔，每層金屬層105的圖案都可透過光微影、鑽孔、或是網印製程來各別界定形成。藉由將導孔垂直穿過每層金屬層105並在其中填入銅等類的導電材料，其可形成多個規律且緊密的第一導孔件107連接每層堆疊的金屬層105，進而共構出一牆體結構來反射發射器所發出的波。在一些實施例中，反射器103可含有一個以上的上述牆體結構，其間具有第一導孔件107交互排列設置並連接。在一些實施例中，反射器103也可以是垂直延伸、不具有導孔件的平面、曲面、或是不規則形態的牆體結構。

在實施例中，基板101被反射器103分成天線模組用的前側部位101a以及電路模組用的後側部位101b。天線模組的發射器是從堆疊的金屬層105中形成的。關於前側部位101a，本發明較佳實施例中的水平極化天線結構100是偶極天線(dipole antenna)，其以帶狀線(stripline)類型的導電及微波收發結構來獲得較佳的頻帶。發射器是由一對偶極天線113, 115所構成的，其包含至少彼此部分重疊且垂直間隔一預定間距的一上偶極天線113與一下偶極天線115，讓訊號源可以在其間延伸以激發發射器。再者，每個偶極天線113與115更可包含一正接地件109與一負接地件110，其水平分隔並以一位於反射器103中央的狹縫111為中線呈側向對稱。

如第3圖所示，正接地件109與負接地件110可以是從反射器103水平延伸而出的堆疊金屬層105的一部分（如其水平延伸部位），其圖案會與反射器103一同在光微影或網印製程中界定出來。偶極天線113與115較佳設置在反射器103一半的水平高度處，以確保反射器103能夠有效地反射能量。在實施例中，偶極天線的圖案並未侷限在第2圖所示的形狀。正接地件109與負接地件110在水平延伸方向上分別具有相對的延伸結構，使得從第一訊號源117發出的電磁波在傳播方向/水平方向具有170度到190度之間的相位差特性，藉以生成水平極化形式的輻射能量在正Y軸方向與負Y軸方向上傳播。正接地件109與負接地件110可為平板形或多邊形。當正接地件109與負接地件110水平對稱時，其較佳能產生180度的相位差來達到最佳的天線特性。垂直重疊設置的偶極天線113與115可以減少垂直極化源與水平極化源之間的不良相互影響，故此這兩種不同的天線可以3D（三維空間）整合在基板101中的同一空間或位置。

仍參照第1-3圖。除了偶極天線113與115以外，天線模組中還具有用於水平極化的一第一訊號源117。如第2圖所示，第一訊號源117係從基板101的後側部位101b經由反射器103上的一第一開口103a延伸到前側部位101a。更具體言之，第一訊號源117的路徑會從正接地件109或負接地件110其中一個開始，完全沿著上偶極天線113與下偶極天線115之間的圖形延伸並到達該正接地件109或負接地件110鄰近狹縫111的邊緣處。第一訊號源117較佳在偶極天線對113, 115之間平行延伸穿過狹縫111，並停在上偶極天線113與下偶極天線115的另一接地件之間。當穿過狹縫111時，從第一訊號源117所發出的能量會耦合到偶極天線（即發射器）並傳輸到該處的上偶極天線113與下偶極天線115，如此產生共振與輻射效應。故此，其電磁波的能量是在水平極化的方向上傳播的。如第3圖所示，在本發明實施例中，第一訊號源117可以是從反射器103處水平延伸而出的金屬層105的一部分，其圖案會與反射器103一同以光微影或網印製程來界定。

仍參照第1-3圖。關於後側部位101b，多層疊構的金屬層105與第一導孔件107會圍繞形成一第一屏蔽空間119。在實施例中，第一訊號源117具有一垂直部位119a從第一屏蔽空間119的底部向上垂直延伸。第一訊號源117的垂直部位119a與周圍的多層疊構金屬層105可產生類似同軸纜線的傳輸功能，其具有較佳的屏蔽與抗噪特性。垂直部位119a的一端係經由第一開口103a水平延伸至基板101的前側部位101a，垂直部位119a的另一端則可電性連接至天線的電路模組，如位於天線的背側的射頻積體電路或是位於天線的背側的一電子通訊裝置的印刷電路板上的射頻積體電路。第一訊號源117的垂直部位119a可以由多個堆疊的導孔件所構成，其在與第一導孔件107相同的製程中形成。

上述實施例是本發明天線結構中水平極化天線的概念。現在，請參照第4-6圖，其分別繪示出了根據本發明較佳實施例中一垂直極化天線結構120的立體圖、頂視圖以及截面圖。

與水平極化天線結構100類似，本揭露書中的垂直極化天線結構120可以透過一般的半導體製程來像水平極化天線結構100一樣形成在相同基板101中。基板101中形成有相同的牆型多層疊構反射器103來反射訊號源發出的電磁波，以增進一給定方向上的增益。垂直極化天線模組的發射器也可以從金屬層105中形成，然而相較於水平極化天線，其會具有不同的形狀與排列設置。

復參照第4-6圖，本發明較佳實施例中的垂直極化天線結構120是一磁電(magnetoelectric, ME)天線，有別於前一實施例中所示的偶極天線，其發射器是由彼此部分或完全重疊且形狀相同，例如矩形的上接地件121與下接地件123所構成。上接地件121與下接地件123係垂直間隔一段間距，讓訊號源可以在其間延伸以激發發射器。

如第6圖所示，上接地件121與下接地件123（即發射器）可以是從反射器103水平延伸的堆疊金屬層105的一部分，其圖案會與反射器103一同以光微影或網印製程來界定。上接地件121與下接地件123之間的間距必須夠大，以提供訊號源足夠的垂直延伸空間來達到垂直極化。上接地件121與下接地件123最好分別設置在堆疊金屬層105的頂金屬層與底金屬層中，而一第二訊號源125係可朝上接地件121與下接地件123的其中一者垂直延伸，以此激發該垂直極化天線。

在實施例中，上接地件121與下接地件123的圖案並未侷限在第5圖所示的長方形形狀。任何符合0度與180度相位，具有170度至190度相位差或是180度相位差的合適圖案都可以在本發明中採用，只要它們是上下對稱的，讓輻射能量可以在上接地件121與下接地件123之間極薄的間距中沿著正Z軸方向與負Z軸方向傳播，以達成垂直極化。

仍參照第4-6圖。天線模組中具有垂直極化用的第二訊號源125。如第5圖所示，第二訊號源125係從基板101的後側部位101b經由反射器103上的一第二開口103b延伸到前側部位101a。更具體言之，第二訊號源125的路徑會從中央開始，其較佳會垂直延伸到很接近另一個接地面的一端。整個第二訊號源125必須完全在上接地件121與下接地件123之間延伸，不能超出其範圍。第二訊號源125所發出的能量會耦合到發射器並傳輸到該處的上接地件121與下接地件123，如此產生共振與輻射效應。故此，其電磁波的能量是在垂直極化的方向上傳播的。如第6圖所示，在本發明實施例中，第二訊號源125可以是從反射器103水平延伸而出的金屬層105的一部分，其圖案會與反射器103一同以光微影或網印製程來界定，且第二訊號源125的形狀係可改變來增加其阻抗匹配。

仍參照第4-6圖。關於後側部位101b，同樣地，多層疊構金屬層105與第一導孔件107會圍繞形成一第二屏蔽空間127。在實施例中，第二訊號源125具有一垂直部位125a從第二屏蔽空間127的底部向上垂直延伸並在上接地件121與下接地件123之間延伸。第二訊號源125的垂直部位125a與周圍的層疊金屬層105可產生類似同軸纜線的傳輸功效，其具有較佳的屏蔽與抗噪特性。垂直部位125a的一端係經由第二開口103b水平延伸至基板101的前側部位101a，垂直部位125a的另一端則可電性連接到天線的電路模組，如後側部位101b上的射頻積體電路或是位於天線的背側的一電子通訊裝置的印刷電路板上的射頻積體電路。第二訊號源125的垂直部位125a同樣地可以由多個堆疊的導孔件所構成，其在與第一導孔件107相同的製程中形成。

除了上接地件121、下接地件123、以及第二訊號源125，上接地件121與下接地件123之間位於第二訊號源125正下方的位置處可以設置一個輔助接地件129（如果訊號源是向下延伸的話則其會位於訊號源正上方的位置）。輔助接地件129的面積較佳稍微大於該第二訊號源125位於前側部位101a中的部位面積，以調整阻抗匹配。

在一些實施例中，請參照第6圖，天線結構可進一步含有端子（或連接器，未圖示）與電路模組設置在後側部位101b。每個天線的接地墊與饋入墊128可被電性連接到一電路模組132，如一移相器IC。電路模組可以再電性連接到端子來與一外部通訊裝置的通訊單元電性連接，以施作無線通訊。在天線陣列的應用中，移相器IC的作用為調整整個天線的場形與方向，以達到較佳的通訊效率。

上述實施例是本發明天線結構中垂直極化天線的概念。現在，請參照第7-9圖，其分別繪示出了根據本揭露書較佳實施例中一具有整合的水平極化天線模組與垂直極化天線模組的多層疊構天線結構130的立體圖、頂視圖以及截面圖。本發明的主要目的為提出一種具有整合良好的水平極化天線模組與垂直極化天線模組的多層疊構天線結構，其充分利用電子裝置有限的緊密空間，以雙極化方式提供最佳的輻射性能並避免互相干擾。這個天線結構130將前述的水平極化天線結構100與垂直極化天線結構120整合在一體積空間與前述水平極化天線模組以及垂直極化天線模組的實施例相同的基板101中，如此有效地加倍了單位體積下的天線密度。

請參照第7-9圖。整合水平極化天線模組與垂直極化天線模組的天線結構130會具有第1-3圖以及第4-6圖的實施例中所述的所有組件，包含牆型反射器103、由正接地件109與負接地件110構成的偶極天線對、上接地件121與下接地件123、第一訊號源117以及第二訊號源125。具體來說，如第9圖所示，由於垂直極化用的第二訊號源需要足夠的垂直延伸空間，水平極化天線模組的上偶極天線113與下偶極天線115最好設置在上接地件121與下接地件123之間。更特定言之，偶極天線對113, 115會設置在反射器103一半的水平高度處，以確保反射器103能夠有效地反射能量，而上接地件121與下接地件123則最好分別設置在堆疊金屬層105的頂金屬層與底金屬層中，以提供足夠的垂直延伸空間。

仍參照第7-9圖。由於水平極化天線用的第一訊號源117需要延伸穿過偶極天線對113, 115的正接地件109與負接地件110之間的狹縫111，水平極化天線的偶極天線最好要從反射器103遠離地延伸到比垂直極化天線的上接地件121與下接地件123還遠的位置處，以在不干擾垂直極化天線用的第二訊號源125的情況下提供可穿過狹縫111的適合路徑。如圖所示，可選擇性地設置多個第二導孔件131，其沿著鄰近狹縫111的邊緣地設置在偶極天線對113, 115的正接地件109之間、或/及在偶極天線對113, 115的負接地件110之間，以分別電性連接上偶極天線113與下偶極天線115的正接地件109與負接地件110，第二訊號源125則設置在狹縫111中且位於偶極天線對113, 115上的兩排第二導孔件131之間。第一訊號源117會從反射器103處遠離延伸，並在比該排第二導孔件131還遠的位置處穿過狹縫111。位於第一訊號源117與第二訊號源125之間的該排第二導孔件131可起到屏蔽作用，來避免垂直極化源與水平極化源之間互相干擾，進而獲得更佳的隔離度。相似地，第一訊號源117與第二訊號源125會分別從後側部位101b的第一屏蔽空間119與第二屏蔽空間127延伸穿過其第一開口103a與第二開口103b。

接下來請參照第10圖，其繪示出了根據本發明另一實施例中一具有整合的水平極化天線模組與垂直極化天線模組的多層疊構天線結構的立體圖。此天線結構中可以加入一些部件來進一步改進其輻射波的傳播性能。如第10圖所示，天線結構130可具有兩排第三導孔件133分別位在其中一個或/及兩個偶極天線對113, 115的正接地件109與負接地件110上。具體來說，本實施例中的第三導孔件133係設置在上偶極天線113的正接地件(板狀件)109與上接地件121之間、在上偶極天線113的負接地件(板狀件)110與上接地件121之間、在下偶極天線115的正接地件(板狀件)109與下接地件123之間或/及設置在下偶極天線115的負接地件(板狀件)110與下接地件123之間，而該兩排第三導孔件133之間的間距S可以從第二開口103b處開始往發射器的另一端逐漸變大，以產生如圖中所示導孔件的喇叭型排列設置。這樣位於接地面之間的喇叭結構可以使特定方向的輻射波增幅，以這個例子來說，其方向為反射器103對向的X軸方向。第三導孔件133最好不要設置在上偶極天線113與下偶極天線115之間，以避免擋到第一訊號源117的延伸路徑。相似地，第三導孔件133可以由多個堆疊的導孔件所構成，其在與第一導孔件107相同的製程中形成。

接下來請參照第11圖，其示意性地繪示出了根據本發明另一實施例中一具有整合的水平極化天線模組與垂直極化天線模組的多層疊構天線結構的立體圖，此例中具有一排垂直延伸的導波柱135位於偶極天線對的正接地件(板狀件)109與負接地件(板狀件)110之間並與第二訊號源125對齊。這些導波柱135可改善垂直極化天線模組的增益。相似地，導波柱135可以由多個堆疊的導孔件所構成，其與第一導孔件107在相同的製程中形成。

接下來請參照第12圖，其示意性地繪示出了根據本發明又一實施例中一具有多個天線結構排列而成的天線陣列的立體圖。在本發明中，具有整合的水平極化天線與垂直極化天線的天線結構130可以排列成相位陣列的形式來實行5G行動網路或無線系統的波束成型、多輸入多輸出(MIMO)以及毫米波(mmWave)技術。位於每個天線結構130之間的第四導孔件137可起到屏蔽的作用，避免天線結構130之間互相干擾並改善其隔離度。相似地，第四導孔件137可以由多個堆疊的導孔件所構成，其與前述導孔件結構在相同的製程中形成。

請參照第13圖，其繪示出了根據本發明實施例中在天線結構130的頻率下一雙埠網絡電路的反射率（即回波損耗(Return Loss)）對隔離度的圖形。圖中的實線10代表了電路中埠一與埠二匹配時的反射率dB(S(1,1))，虛線20代表了埠二與埠一匹配時的反射率dB(S(2,2))，鍊線30則代表了當與埠二匹配時，從埠一到埠二的前向透射係數dB(S(2,1))。從圖中可以看出其反射率dB(S(1,1))與反射率dB(S(2,2))在約26.5-29.5 GHz的目標頻率下皆小於-10 dB，如此可驗證此具有水平與垂直極化天線模組的天線結構130的性能足以在目標頻率下發出可靠的訊號。此外，從圖中也可看出，在目標頻率下其前向透射係數dB(S(2,1))是小於-25dB的，如此可驗證水平極化天線結構100與垂直極化天線結構120彼此在電性上有足夠的隔離度的。

請參照第14圖，其示意性地繪示出了根據本發明實施例中第13圖所示之1x4天線陣列的反射率（即回波損耗）對隔離度的圖形。在此圖中，dB(S(H1,H1))至dB(S(H4,H4))代表了四個天線結構130中的水平極化天線的反射率，而dB(S(V1,V1))至dB(S(V4,V4))則代表了四個天線結構130中垂直極化天線的反射率。從圖中可以看出，八個有關於水平與垂直極化天線的反射率在約26.5-29.5 GHz的目標頻率下都小於-10 dB，如此可驗證此具有水平與垂直極化天線模組的天線結構130的性能足以在目標頻率發出可靠的訊號。

根據前述實施例中所描述的結構與圖形資料，本發明所提供的多層疊構天線結構在有限的空間中有效地整合了水平極化天線模組與垂直極化天線模組，其回波損耗與透射係數都反映出此整合天線結構，就算是排成陣列，都具有優化的輻射性能，以滿足下一世代的無線通訊技術的需求。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100 水平極化天線結構 101 基板 101a 前側部位 101b 後側部位 103 反射器 103a 第一開口 103b 第二開口 105 金屬層 107 第一導孔件 109 正接地件 110 負接地件 111 狹縫 113 (上)偶極天線 115 (下)偶極天線 117 第一訊號源 119 第一屏蔽空間 119a 垂直部位 120 垂直極化天線結構 121 上接地件 123 下接地件 125 第二訊號源 125a 垂直部位 127 第二屏蔽空間 128 接地墊與饋入墊 129 輔助接地件 130 天線結構 131 第二導孔件 132 電路模組 133 第三導孔件 135 導波柱 137 第四導孔件

本說明書含有附圖併於文中構成了本說明書之一部分，俾使閱者對本發明實施例有進一步的瞭解。該些圖示係描繪了本發明一些實施例並連同本文描述一起說明了其原理。在該些圖示中：第1圖為根據本發明一實施例中一水平極化天線模組的立體示意圖；第2圖為根據本發明一實施例中一水平極化天線模組的頂視示意圖；第3圖為根據本發明一實施例中一水平極化天線模組的截面示意圖；第4圖為根據本發明一實施例中一垂直極化天線模組的立體示意圖；第5圖為根據本發明一實施例中一垂直極化天線模組的頂視示意圖；第6圖為根據本發明一實施例中一垂直極化天線模組的截面示意圖；第7圖為根據本發明一實施例中一具有整合的水平極化天線模組與垂直極化天線模組的多層疊構天線結構的立體示意圖；第8圖為根據本發明一實施例中一具有整合的水平極化天線模組與垂直極化天線模組的多層疊構天線結構的頂視示意圖；第9圖為根據本發明一實施例中一具有整合的水平極化天線模組與垂直極化天線模組的多層疊構天線結構的截面示意圖；第10圖為根據本發明另一實施例中一具有整合的水平極化天線模組與垂直極化天線模組的多層疊構天線結構的立體示意圖；第11圖為根據本發明又一實施例中一具有整合的水平極化天線模組與垂直極化天線模組的多層疊構天線結構的立體示意圖；第12圖為根據本發明又一實施例中一具有多個天線結構排列而成的天線陣列的立體示意圖；第13圖為根據本發明實施例一電子裝置內含的天線結構在運作頻率下的反射率（即回波損耗）對隔離度的圖形；以及第14圖為根據本發明實施例中第12圖所示的1x4天線陣列的反射率對隔離度的圖形。須注意本說明書中的所有圖示皆為圖例性質，為了清楚與方便圖示說明之故，圖示中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現，一般而言，圖中相同的參考符號會用來標示修改後或不同實施例中對應或類似的元件特徵。

101 基板 101a 前側部位 101b 後側部位 103 反射器 105 金屬層 107 第一導孔件 109 正接地件 110 負接地件 113 (上)偶極天線 115 (下)偶極天線 117 第一訊號源 119 第一屏蔽空間 121 上接地件 123 下接地件 125 第二訊號源 127 第二屏蔽空間 130 天線結構 131 第二導孔件

Claims

一種天線結構，包含：一反射器，將該天線結構分為前側與後側；一水平極化天線，位於該反射器的前側，其中該水平極化天線包含一對至少部分彼此重疊的偶極天線，且每個該偶極天線包含由一狹縫所分隔的一正接地件與一負接地件；一第一訊號源，從該反射器的該後側經由該反射器的一第一開口延伸到該前側，其中該第一訊號源在該對偶極天線間延伸並從該對正接地件之間的一重疊區間延伸穿過該狹縫到該對負接地件之間的另一重疊間隔，以激發該水平極化天線；一垂直極化天線，位於該反射器的該前側，其中該垂直極化天線包含至少部分彼此重疊的一上接地件與一下接地件，且該上接地件位於該對偶極天線中的上偶極天線之上而該下接地件位於該對偶極天線中的下偶極天線之下；以及一第二訊號源，從該反射器的該後側經由該反射器的一第二開口延伸到該前側，其中該第二訊號源在該上接地件與該下接地件之間延伸並朝該上接地件與該下接地件的其中一者垂直延伸，以激發該垂直極化天線。
根據申請專利範圍第1項的天線結構，其中該反射器包含多個第一導孔件，該多個第一導孔件連接而構成多層堆疊金屬層。
根據申請專利範圍第2項的天線結構，其中該水平極化天線與該垂直極化天線包含該反射器的該多層堆疊金屬層的水平延伸部分。
根據申請專利範圍第1項的天線結構，其中該對偶極天線以該狹縫為中線呈對稱型態並被該狹縫水平地分隔。
根據申請專利範圍第1項的天線結構，更包含一輔助接地件位於該上接地件與該下接地件之間並位於該第二訊號源的正上方或正下方。
根據申請專利範圍第2項的天線結構，其中該反射器更包含由該多層堆疊金屬層以及該些第一導孔件所圍出的一第一空間，該第一空間位於該後側並與該第一開口連通，且該第一訊號源在該第一空間中垂直延伸並穿過該第一開口到該反射器的該前側。
根據申請專利範圍第2項的天線結構，其中該反射器更包含由該多層堆疊金屬層以及該第一導孔件所圍出的一第二空間，該第二空間位於該後側並與該第二開口連通，且該第二訊號源在該第二空間中垂直延伸並穿過該第二開口到該反射器的該前側。
根據申請專利範圍第1項的天線結構，其中該第一訊號源與該第二訊號源電性連接到位於該反射器的該後側的一電路模組。
根據申請專利範圍第1項的天線結構，其中該第一訊號源與該第二訊號源的垂直延伸部分由導孔件所構成。
根據申請專利範圍第1項的天線結構，其中該第二開口與該狹縫連通。
根據申請專利範圍第10項的天線結構，更包含多個第二導孔件沿著鄰近該狹縫的該偶極天線的邊緣設置並電性連接該正接地件或電性連接該負接地件。
根據申請專利範圍第11項的天線結構，其中該第二導孔件同時設置在該正接地件之間以及在該負接地件之間，且該第二訊號源設置在該對偶極天線處的兩排該第二導孔件之間。
根據申請專利範圍第11項的天線結構，其中該第二訊號源與該第一訊號源被該第二導孔件所分隔並去耦合。
根據申請專利範圍第10項的天線結構，更包含兩排第三導孔件分別位在該對偶極天線處，其中該些第三導孔件設置在該對偶極天線中的上偶極天線與該上接地件之間或/及設置在該對偶極天線中的下偶極天線與該下接地件之間，且該兩排第三導孔件之間的間距從該第二開口處開始逐漸增大，形成一喇叭型的導孔件設置。
根據申請專利範圍第1項的天線結構，其中該第二訊號源設置在該狹縫中。
根據申請專利範圍第1項的天線結構，更包含一排垂直延伸的導波柱位於該對偶極天線之間並與該第二訊號源對齊。
根據申請專利範圍第1項的天線結構，其中該對偶極天線呈對稱型態，且該正接地件與該負接地件是接地板狀件。
根據申請專利範圍第1項的天線結構，其中該正接地件與該負接地件在水平延伸方向上分別具有相對的延伸結構。