TWI816484B - 天線系統和天線陣列 - Google Patents

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Abstract

一種天線系統，包括一天線陣列和一浮接金屬部。天線陣列包括複數個天線單元。浮接金屬部係鄰近於天線陣列，其中浮接金屬部和天線陣列之間形成一耦合間距。浮接金屬部係用於抑制天線陣列之旁波束輻射。

Description

天線系統和天線陣列
本發明係關於一種天線系統，特別係關於一種可抑制旁波束輻射(Side Lobe Radiation)之天線系統。
隨著行動通訊技術的發達，行動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求，行動裝置通常具有無線通訊的功能。有些涵蓋長距離的無線通訊範圍，例如：行動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850 MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通訊，而有些則涵蓋短距離的無線通訊範圍，例如：Wi-Fi、Bluetooth系統使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。
天線(Antenna)為無線通訊領域中不可缺少之元件。倘若用於接收或發射信號之天線其旁波束輻射(Side Lobe Radiation)過高，則很容易造成相關裝置之通訊品質下降。因此，如何設計出具有較小尺寸、較低旁波束輻射之天線系統，對天線設計者而言是一項重要課題。
在較佳實施例中，本發明提出一種天線系統，包括：一天線陣列，包括複數個天線單元；以及一浮接金屬部，鄰近於該天線陣列，其中該浮接金屬部和該天線陣列之間形成一耦合間距；其中浮接金屬部係用於抑制該天線陣列之旁波束輻射(Side Lobe Radiation)。
在一些實施例中，該天線陣列涵蓋介於5795MHz至5845MHz之間之一操作頻帶。
在一些實施例中，該耦合間距係小於或等於該操作頻帶之0.5倍波長。
在一些實施例中，該浮接金屬部係呈現一正方形。
在一些實施例中，該正方形之邊長係介於該操作頻帶之0.1倍至0.5倍波長之間。
在一些實施例中，該浮接金屬部係呈現一圓形。
在一些實施例中，該圓形之直徑係介於該操作頻帶之0.1倍至0.5倍波長之間。
在一些實施例中，該等天線單元之任相鄰二者之間距係介於該操作頻帶之0.2倍至0.8倍波長之間。
在一些實施例中，該等天線單元係劃分為一中心群組、一邊緣群組，以及一角落群組，該中心群組係對應於一較大射頻功率，該邊緣群組係對應於一中等射頻功率，而該角落群組係對應於一較小射頻功率。
在一些實施例中，該等天線單元係劃分為一第一群組、一第二群組、一第三群組，以及一第四群組，該第一群組係對應於一原始饋入相位，該第二群組係對應於一第一延遲饋入相位，該第三群組係對應於一第二延遲饋入相位，而該第四群組係對應於一第三延遲饋入相位。
在一些實施例中，該浮接金屬部係鄰近於該天線陣列之正中心處。
在一些實施例中，該天線陣列更包括：一接地面層，鄰近於該等天線單元；以及一饋入分支層，耦接至單一信號源，其中該等天線單元係由該饋入分支層所激發。
在一些實施例中，該饋入分支層具有功率分配及饋入相位調整之功能。
在一些實施例中，該天線陣列為一 貼片天線陣列。
在另一較佳實施例中，本發明提出一種天線陣列，包括：複數個天線單元；其中該等天線單元係劃分為一中心群組、一邊緣群組，以及一角落群組，該中心群組係對應於一較大射頻功率，該邊緣群組係對應於一中等射頻功率，而該角落群組係對應於一較小射頻功率。
為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露書敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，以下揭露書不同範例可能重複使用相同的參考符號或(且)標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例或(且)結構之間有特定的關係。
此外，其與空間相關用詞。例如「在…下方」、「下方」、「較低的」、「上方」、「較高的」 及類似的用詞，係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用詞意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統(Antenna System)100之側視圖。例如，天線系統100可應用於一偵測裝置或(Detection Device)、一無線分享器(Wireless Access Point)，或是一高速公路電子收費系統(Electronic Toll Collection，ETC)當中，但亦不僅限於此。在第1圖之實施例中，天線系統100包括一天線陣列(Antenna Array)110和一浮接金屬部(Floating Metal Element)130，其中天線陣列110包括複數個天線單元(Antenna Unit)120-1、120-2、…、120-N(N為大於或等於4之任一正整數)。該等天線單元120-1、120-2、…、120-N皆可用金屬材質製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。
該等天線單元120-1、120-2、…、120-N之形狀和種類於本發明中並不特別作限制。舉例而言，該等天線單元120-1、120-2、…、120-N之任一者可為一貼片天線(Patch Antenna)、一單極天線(Monopole Antenna)、一偶極天線(Dipole Antenna)、一迴圈天線(Loop Antenna)、一平面倒F字形天線(Planar Inverted F Antenna，PIFA)，或是一混合天線(Hybrid Antenna)。
浮接金屬部130係鄰近於天線陣列110，但與天線陣列110兩者完全分離，其中浮接金屬部130和天線陣列110之間可形成一耦合間距(Coupling Distance)DG。必須注意的是，本說明書中所謂「鄰近」或「相鄰」一詞可指對應之二元件間距小於一既定距離(例如：10mm或更短)，但通常不包括對應之二元件彼此直接接觸之情況(亦即，前述間距縮短至0)。根據實際量測結果，浮接金屬部130可用於抑制天線陣列110之旁波束輻射(Side Lobe Radiation)。在一些實施例中，天線系統100更包括一非導體外殼(Nonconductive Housing)(未顯示)，其中浮接金屬部130可設置於此非導體外殼之內側。在一些實施例中，浮接金屬部130係鄰近於天線陣列110之正中心處。舉例而言，若天線陣列110為一維天線陣列，則浮接金屬部130可設置於靠中間之天線單元120-4和120-5兩者之間，惟其實際位置尚可依不同需求進行調整。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統100之軸比(Axial Ratio)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表軸比(dB)。根據第2圖之量測結果，支援圓極化(Circular Polarization)之天線陣列110至少可涵蓋一操作頻帶(Operational Frequency Band)FB1，其可介於5795MHz至5845MHz之間。為了最佳化耦合效應，浮接金屬部130和天線陣列110之間之耦合間距DG可小於或等於操作頻帶FB1之0.5倍波長(λ/2)。例如，前述之耦合間距DG可約等於3mm，但亦不僅限於此。因此，天線系統100將至少可涵蓋車用傳輸或是WLAN(Wireless Local Area Network) 5GHz之寬頻操作。
以下實施例將介紹天線系統100之不同組態及細部結構特徵。必須理解的是，這些圖式和敘述僅為舉例，而非用於限制本發明之範圍。
第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之浮接金屬部330之俯視圖。在第3A圖之實施例中，浮接金屬部330可大致呈現一正方形，其中前述之正方形之邊長L1可介於天線系統100之操作頻帶FB1之0.1倍至0.5倍波長之間(λ/10~λ/2)。例如，前述之邊長L1可約等於9mm，但亦不僅限於此。
第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之使用浮接金屬部330之天線系統100之輻射場型(Radiation Pattern)圖(可沿一XZ平面進行量測)，其中橫軸代表量測角度(度)，而縱軸代表標準化輻射增益(Normalized Radiation Gain)(dB)。如第3B圖所示，一第一曲線CC1代表尚未使用浮接金屬部330時天線系統100之操作特性，而一第二曲線CC2代表已經使用浮接金屬部330時天線系統100之操作特性。根據第3B圖之量測結果，正方形之浮接金屬部330有助於壓低天線系統100之旁波束輻射約達4.4dB，從而可大幅改善天線系統100之空間效率(Spatial Efficiency)。
第4A圖係顯示根據本發明一實施例所述之浮接金屬部430之俯視圖。在第4A圖之實施例中，浮接金屬部430可大致呈現一圓形，其中前述之圓形之直徑L2可介於天線系統100之操作頻帶FB1之0.1倍至0.5倍波長之間(λ/10~λ/2)。例如，前述之直徑L2可約等於10mm，但亦不僅限於此。
第4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之使用浮接金屬部430之天線系統100之輻射場型圖(可沿一XZ平面進行量測)，其中橫軸代表量測角度(度)，而縱軸代表標準化輻射增益 (dB)。如第4B圖所示，一第三曲線CC3代表尚未使用浮接金屬部430時天線系統100之操作特性，而一第四曲線CC4代表已經使用浮接金屬部430時天線系統100之操作特性。根據第4B圖之量測結果，圓形之浮接金屬部430有助於壓低天線系統100之旁波束輻射約達3.5dB，從而可大幅改善天線系統100之空間效率。
第5A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線陣列510之俯視圖。在第5A圖之實施例中，天線陣列510為一 貼片天線陣列，其包括複數個天線單元A00、A01、…、A15和一接地面層(Ground Plane Layer)540。接地面層540可由金屬材質所製成，其可鄰近於該等天線單元A00、A01、…、A15。另外，該等天線單元A00、A01、…、A15之任相鄰二者之間距D1可介於天線陣列510之操作頻帶FB1之0.2倍至0.8倍波長之間(0.2λ~0.8λ)。在一些實施例中，該等天線單元A00、A01、…、A15可劃分為一中心群組(Central Group)551、一邊緣群組(Edge Group)552，以及一角落群組(Corner Group)553。詳細而言，中心群組551可包括4個天線單元A05、A06、A09、A10，其可對應於一較大射頻功率。邊緣群組552可包括8個天線單元A01、A02、A04、A07、A08、A11、A13、A14，其可對應於一中等射頻功率。角落群組553可包括4個天線單元A00、A03、A12、A15，其可對應於一較小射頻功率。根據實際量測結果，若天線陣列510藉由不相等之射頻功率來進行信號收發，則天線陣列510之旁波束輻射將能進一步被抑制。在另一些實施例中，天線陣列510亦可單獨使用，而不一定要與前述之浮接金屬部互相搭配。
在一些實施例中，天線陣列510之相對功率分配可如下表一所述( 且 )：
A00 ( ) A01 (Y) A02 (Y) A03 ( )
A04 (X) A05 (1) A06 (1) A07 (X)
A08 (X) A09 (1) A10 (1) A11 (X)
A12 ( ) A13 (Y) A14 (Y) A15 ( )
表一：天線陣列510之相對功率分配 (其中「 」為X和Y兩者之相乘積)
第5B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線陣列510之俯視圖。在第5B圖之實施例中，天線陣列510可支援右圓極化(Right-Hand Circular Polarization，RHCP)，其中該等天線單元A00、A01、…、A15可劃分為一第一群組561、一第二群組562、一第三群組563，以及一第四群組564。詳細而言，第一群組561可包括4個天線單元A02、A03、A06、A07，其可對應於一原始饋入相位(例如：0度)。第二群組562可包括4個天線單元A00、A01、A04、A05，其可對應於一第一延遲饋入相位(例如：-90度)。第三群組563可包括4個天線單元A08、A09、A12、A13，其可對應於一第二延遲饋入相位(例如：-180度)。第四群組564可包括4個天線單元A10、A11、A14、A15，其可對應於係對應於一第三延遲饋入相位(例如：-270度)。
在一些實施例中，支援右圓極化之天線陣列510之相對饋入相位可如下表二所述( 且 )：
A00 ( ) A01 ( ) A02 ( ) A03 ( )
A04 ( ) A05 ( ) A06 ( ) A07 ( )
A08 ( ) A09 ( ) A10 ( ) A11 ( )
A12 ( ) A13 ( ) A14 ( ) A15 ( )
表二：天線陣列510之相對饋入相位(右圓極化)
第5C圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線陣列510之俯視圖。在第5C圖之實施例中，天線陣列510可支援左圓極化(Left-Hand Circular Polarization，LHCP)，其中該等天線單元A00、A01、…、A15可劃分為一第一群組571、一第二群組572、一第三群組573，以及一第四群組574。詳細而言，第一群組571可包括4個天線單元A02、A03、A06、A07，其可對應於一原始饋入相位(例如：0度)。第二群組572可包括4個天線單元A10、A11、A14、A15，其可對應於一第一延遲饋入相位(例如：-90度)。第三群組573可包括4個天線單元A08、A09、A12、A13，其可對應於一第二延遲饋入相位(例如：-180度)。第四群組574可包括4個天線單元A00、A01、A04、A05，其可對應於係對應於一第三延遲饋入相位(例如：-270度)。
在一些實施例中，支援左圓極化之天線陣列510之相對饋入相位可如下表三所述( 且 )：
A00 ( ) A01 ( ) A02 ( ) A03 ( )
A04 ( ) A05 ( ) A06 ( ) A07 ( )
A08 ( ) A09 ( ) A10 ( ) A11 ( )
A12 ( ) A13 ( ) A14 ( ) A15 ( )
表三：天線陣列510之相對饋入相位(左圓極化)
第6A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線陣列610之俯視圖。在第6A圖之實施例中，天線陣列610為一 貼片天線陣列，其包括複數個天線單元620-1、620-2、…、620-64和一接地面層640。為了微調輻射場型，該等天線單元620-1、620-2、…、620-64之任相鄰二者之間距可以彼此略不相等。例如，天線單元620-12、620-4兩者之間距D2可大致等於天線陣列610之操作頻帶FB1之0.64倍波長(0.64λ)。天線單元620-20、620-12兩者之間距D3可大致等於天線陣列610之操作頻帶FB1之0.49倍波長(0.49λ)。天線單元620-28、620-20兩者之間距D4可大致等於天線陣列610之操作頻帶FB1之0.64倍波長(0.64λ)。天線單元620-36、620-28兩者之間距D5可大致等於天線陣列610之操作頻帶FB1之0.62倍波長(0.62λ)。天線單元620-29、620-28兩者之間距D6可大致等於天線陣列610之操作頻帶FB1之0.64倍波長(0.64λ)。天線單元620-30、620-29兩者之間距D7可大致等於天線陣列610之操作頻帶FB1之0.65倍波長(0.65λ)。天線單元620-31、620-30兩者之間距D8可大致等於天線陣列610之操作頻帶FB1之0.54倍波長(0.54λ)。天線單元620-32、620-31兩者之間距D9可大致等於天線陣列610之操作頻帶FB1之0.54倍波長(0.54λ)。然而，本發明並不僅限於此。在另一些實施例中，前述之各個間距更可依據不同需求進行調整。
第6B圖係顯示根據本發明一實施例所述之饋入分支層(Feeding Branch Layer)650之俯視圖。在第6B圖之實施例中，前述之天線陣列610更可包括此饋入分支層650。饋入分支層650係耦接至單一信號源690，其中該等天線單元620-1、620-2、…、620-64係由饋入分支層650所激發。例如，接地面層640可設置於該等天線單元620-1、620-2、…、620-64和饋入分支層650之間，其中饋入分支層650可穿過接地面層640上之複數個貫孔(Via Hole)(未顯示)並分別耦接至該等天線單元620-1、620-2、…、620-64。在此饋入分支層650之設計下，天線陣列610僅需使用單一信號源690即能進行信號收發，故其整體尺寸將可大幅度微縮。在一些實施例中，饋入分支層650包括一第一分支調整部份651、一第二分支調整部份652，以及一第三分支調整部份653，其可提供功率分配(Power Distribution)及饋入相位調整(Feeding Phase Adjustment)之功能。
在一些實施例中，第一分支調整部份651可提供相等功率分配(Equal Power Split)及其間之180度饋入相位差(Feeding Phase Difference)，而第二分支調整部份652和第三分支調整部份653之每一者則皆可提供相等功率分配及其間之90度饋入相位差。在前述實施例中，天線陣列610之該等天線單元620-1、620-2、…、620-64可劃分為一第一群組661、一第二群組662、一第三群組663，以及一第四群組664，其中第一群組661可對應於一原始饋入相位(例如：0度)，第二群組662可對應於一第一延遲饋入相位(例如：-90度)，第三群組663可對應於一第二延遲饋入相位(例如：-180度)，而第四群組664可對應於一第三延遲饋入相位(例如：-270度)。
在另一些實施例中，若使用一 天線陣列，則其可對應於 個分支調整部份，其中P和Q各自為一正整數。例如， 天線陣列可對應於60個分支調整部份，而 天線陣列可對應於76個分支調整部份，但亦不僅限於此。另外，這些分支調整部份之細部結構可如下列實施例所述。
第7A圖係顯示根據本發明一實施例所述之分支調整部份760之俯視圖。在第7A圖之實施例中，分支調整部份760包括一第一支路761、一第二支路762，以及一共同支路763，其中第二支路762之寬度係等於第一支路762之寬度。當共同支路763被饋入時，第一支路761和第二支路762可提供相同之輸出功率。
第7B圖係顯示根據本發明一實施例所述之分支調整部份770之俯視圖。在第7B圖之實施例中，分支調整部份770包括一第一支路771、一第二支路772，以及一共同支路773，其中第二支路772之寬度係小於第一支路771之寬度。當共同支路773被饋入時，第一支路771和第二支路772可提供不同之輸出功率。在一些實施例中，分支調整部份770之第一支路771和第二支路772更可分別使用一阻抗轉換器(Impedance Transformer)來微調其自身之阻抗匹配(Impedance Matching)。
第8A圖係顯示根據本發明一實施例所述之分支調整部份860之俯視圖。在第8A圖之實施例中，分支調整部份860包括一第一支路861、一第二支路862，以及一共同支路863，其中第二支路862之長度係等於第一支路862之長度。當共同支路863被饋入時，第一支路861和第二支路862可提供相同之饋入相位。
第8B圖係顯示根據本發明一實施例所述之分支調整部份870之俯視圖。在第8B圖之實施例中，分支調整部份870包括一第一支路871、一第二支路872，以及一共同支路873，其中第二支路872之長度係大於第一支路871之長度。當共同支路873被饋入時，第一支路871和第二支路872可提供不同之饋入相位。
第9圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統900之俯視圖。在第9圖之實施例中，天線系統900同時包括第3圖之浮接金屬部330和第6圖之天線陣列610，惟天線陣列610之天線單元620-1、620-2、…、620-64之形狀可略作調整。例如，該等天線單元620-1、620-2、…、620-64之每一者皆可大致呈現一六邊形，以增強天線陣列610之整體圓極化特性。浮接金屬部330可鄰近於天線陣列610之正中心處。詳細而言，浮接金屬部330可設置於天線陣列610之天線單元620-28、620-29、620-36、620-37之間。例如，浮接金屬部330和天線單元620-28兩者之間距DA可小於或等於天線陣列610之操作頻帶FB1之1倍波長(1λ)。浮接金屬部330和天線單元620-29兩者之間距DB可小於或等於天線陣列610之操作頻帶FB1之1倍波長(1λ)。浮接金屬部330和天線單元620-36兩者之間距DC可小於或等於天線陣列610之操作頻帶FB1之1倍波長(1λ)。浮接金屬部330和天線單元620-37兩者之間距DD可小於或等於天線陣列610之操作頻帶FB1之1倍波長(1λ)。在一些實施例中，前述之間距DA、間距DB、間距DC，以及間距DD彼此相等。以上元件尺寸之範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化天線系統900之旁波束抑制比率(Side Lobe Suppression Ratio)。在另一些實施例中，天線系統900更包括前述之饋入分支層650，以提供功率分配及饋入相位調整之功能。
必須理解的是，以上所有天線陣列之尺寸僅為舉例。實際上，這些天線陣列之尺寸仍可依據不同需求而進行調整。例如，可改為 、 、 、 ，或 之天線陣列，但亦不僅限於此。
本發明提出一種新穎之天線系統和天線陣列。與傳統設計相比，本發明至少具有可抑制旁波束及增加公差容忍度等優勢，故本發明很適合應用於各種各式之通訊裝置當中，以同時改善其通訊品質及空間效率。另外，若本發明應用於高速公路電子收費系統當中，則其更可避免二側之雜訊降低整體通訊品質。
值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形狀，以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之天線系統和天線陣列並不僅限於第1-9圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-9圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之天線系統和天線陣列當中。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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。
100,900:天線系統 110,510,610:天線陣列 120-1,120-2,120-4,120-5,120-N,A00,A01,A02,A03,A04,A05,A06,A07,A08,A09,A10,A11,A12,A13,A14,A15,620-1,620-2,620-4,620-12,620-20,620-28,620-29,620-30,620-31, 620-32,620-36,620-37,620-64:天線單元 130,330,430:浮接金屬部 540,640:接地面層 551:中心群組 552:邊緣群組 553:角落群組 561,571,661:第一群組 562,572,662:第二群組 563,573,663:第三群組 564,574,664:第四群組 650:饋入分支層 651:第一分支調整部份 652:第二分支調整部份 653:第三分支調整部份 760,770,860,870:分支調整部份 690:信號源 761,771,861,871:第一支路 762,772,862,872:第二支路 763,773,863,873:共同支路 CC1:第一曲線 CC2:第二曲線 CC3:第三曲線 CC4:第四曲線 D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,D9,DA,DB,DC,DD:間距 DG:耦合間距 FB1:操作頻帶 L1:邊長 L2:直徑 X:X軸 Y:Y軸 Z:Z軸
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之側視圖。 第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之軸比圖 第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之浮接金屬部之俯視圖。 第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之使用浮接金屬部之天線系統之輻射場型圖。 第4A圖係顯示根據本發明一實施例所述之浮接金屬部之俯視圖。 第4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之使用浮接金屬部之天線系統之輻射場型圖。 第5A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線陣列之俯視圖。 第5B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線陣列之俯視圖。 第5C圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線陣列之俯視圖。 第6A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線陣列之俯視圖。 第6B圖係顯示根據本發明一實施例所述之饋入分支層之俯視圖。 第7A圖係顯示根據本發明一實施例所述之分支調整部份之俯視圖。 第7B圖係顯示根據本發明一實施例所述之分支調整部份之俯視圖。 第8A圖係顯示根據本發明一實施例所述之分支調整部份之俯視圖。 第8B圖係顯示根據本發明一實施例所述之分支調整部份之俯視圖。 第9圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之俯視圖。
100:天線系統
110:天線陣列
120-1,120-2,120-4,120-5,120-N:天線單元
130:浮接金屬部
DG:耦合間距
X:X軸
Y:Y軸
Z:Z軸

Claims (19)

  1. 一種天線系統，包括：一天線陣列，包括複數個天線單元；以及一浮接金屬部，鄰近於該天線陣列，其中該浮接金屬部和該天線陣列之間形成一耦合間距；其中浮接金屬部係用於抑制該天線陣列之旁波束輻射(Side Lobe Radiation)；其中該等天線單元係劃分為一中心群組、一邊緣群組，以及一角落群組，該中心群組係對應於一較大射頻功率，該邊緣群組係對應於一中等射頻功率，而該角落群組係對應於一較小射頻功率。
  2. 如請求項1所述之天線系統，其中該天線陣列涵蓋介於5795MHz至5845MHz之間之一操作頻帶。
  3. 如請求項2所述之天線系統，其中該耦合間距係小於或等於該操作頻帶之0.5倍波長。
  4. 如請求項2所述之天線系統，其中該浮接金屬部係呈現一正方形。
  5. 如請求項4所述之天線系統，其中該正方形之邊長係介於該操作頻帶之0.1倍至0.5倍波長之間。
  6. 如請求項2所述之天線系統，其中該浮接金屬部係呈現一圓形。
  7. 如請求項6所述之天線系統，其中該圓形之直徑係介於該操作頻帶之0.1倍至0.5倍波長之間。
  8. 如請求項2所述之天線系統，其中該等天線單元之任相鄰二者之間距係介於該操作頻帶之0.2倍至0.8倍波長之間。
  9. 如請求項1所述之天線系統，其中該等天線單元係劃分為一第一群組、一第二群組、一第三群組，以及一第四群組，該第一群組係對應於一原始饋入相位，該第二群組係對應於一第一延遲饋入相位，該第三群組係對應於一第二延遲饋入相位，而該第四群組係對應於一第三延遲饋入相位。
  10. 如請求項1所述之天線系統，其中該浮接金屬部係鄰近於該天線陣列之正中心處。
  11. 如請求項1所述之天線系統，其中該天線陣列更包括：一接地面層，鄰近於該等天線單元；以及一饋入分支層，耦接至單一信號源，其中該等天線單元係由該饋入分支層所激發。
  12. 如請求項11所述之天線系統，其中該饋入分支層具有功率分配及饋入相位調整之功能。
  13. 如請求項1所述之天線系統，其中該天線陣列為一8×8貼片天線陣列。
  14. 一種天線陣列，包括：複數個天線單元；其中該等天線單元係劃分為一中心群組、一邊緣群組，以及一角落群組，該中心群組係對應於一較大射頻功率，該邊緣群組係對 應於一中等射頻功率，而該角落群組係對應於一較小射頻功率。
  15. 如請求項14所述之天線陣列，其中該天線陣列涵蓋介於5795MHz至5845MHz之間之一操作頻帶。
  16. 如請求項15所述之天線陣列，其中該等天線單元之任相鄰二者之間距係介於該操作頻帶之0.2倍至0.8倍波長之間。
  17. 如請求項14所述之天線陣列，其中該等天線單元係劃分為一第一群組、一第二群組、一第三群組，以及一第四群組，該第一群組係對應於一原始饋入相位，該第二群組係對應於一第一延遲饋入相位，該第三群組係對應於一第二延遲饋入相位，而該第四群組係對應於一第三延遲饋入相位。
  18. 如請求項14所述之天線陣列，更包括：一接地面層，鄰近於該等天線單元；以及一饋入分支層，耦接至單一信號源，其中該等天線單元係由該饋入分支層所激發。
  19. 如請求項18所述之天線陣列，其中該饋入分支層具有功率分配及饋入相位調整之功能。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TW202026660A (zh) * 2019-01-09 2020-07-16 華雷科技股份有限公司 具旁波束抑制功能的雷達裝置
TW202105837A (zh) * 2019-07-24 2021-02-01 台達電子工業股份有限公司 天線陣列

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW202026660A (zh) * 2019-01-09 2020-07-16 華雷科技股份有限公司 具旁波束抑制功能的雷達裝置
TW202105837A (zh) * 2019-07-24 2021-02-01 台達電子工業股份有限公司 天線陣列

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