TWI830381B - 雙極化操作的毫米波天線 - Google Patents
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Abstract
一種雙極化操作的毫米波天線，包括多層基板、第一圓盤、第二圓盤、第一圓弧、第二圓弧、第三圓盤、接地面、第一饋線及第二饋線。第一圓盤在第一層，第一饋入端與第二饋入端相較於第一圓心的距離相同，第一饋入端與第二饋入端的夾角等於90度。第二圓盤在第二層且位於第一圓盤的正下方，小於第一圓盤。第一圓弧在第二層，以第二圓心且大於第二圓盤的半徑設置於第二圓盤之外。第二圓弧在第二層，其圓心、半徑與長度皆相同於第一圓弧。第一圓弧的第二端與第二圓弧的第二端彼此靠近。第三圓盤在第三層，位於第二圓盤的正下方，大於第一圓盤。一導體柱連接三個圓盤的圓心。接地面在第四層。第一饋線利用貫孔越過接地面與第三圓盤，且連接第一圓弧的第一端以連接第一饋入端。第二饋線利用貫孔越過接地面與第三圓盤，且連接第二圓弧的第一端以連接第二饋入端。據此，可提高上述雙饋入之間的隔離度。
Description
本發明有關於一種毫米波天線，且特別是一種雙極化操作的毫米波天線。
現有第五代行動通信(5G)主要概分為兩個頻率區段，其一為6GHz以下常稱為Sub 5G的應用，提供新應用頻段與新的演算編碼方式。其二，則為毫米波(Millimeter Wave)頻段，提供龐大的資料流量與更高的信息響應能力。毫米波的操作頻率較高，介質損耗較高，天線模組的製造精準度要求也較高，但是相比於Sub 5G卻是未來5G通信時代更重要的通信媒介。
隨著5G通信時代和天線技術的不斷發展未來的智慧終端機產品對天線的尺寸要求勢必會越來越嚴苛，廠商之間的相互競爭也會更加激烈，天線尺寸的差異將會是一個非常關鍵因素，而對於客戶而言更小的天線設計，將可以讓產品設計有更大的應用彈性和空間以提升產品的競爭力。
為了解決前述的技術問題，本發明實施例提供一種雙極化操作的毫米波天線，包括多層基板、第一圓盤、第二圓盤、
第一圓弧、第二圓弧、第三圓盤、接地面、第一饋線以及第二饋線。多層基板具有第一層、第二層、第三層與第四層。第一圓盤在第一層，具有第一饋入端與第二請入端，第一饋入端與第一圓盤的第一圓心的間距相同於第二饋入端與第一圓心的間距，第一饋入端與第二饋入端的夾角等於90度。第二圓盤在第二層且位於第一圓盤的正下方，且小於第一圓盤。第一圓弧在第二層，以第二圓心且大於第二圓盤的半徑設置於第二圓盤之外，具有第一端與第二端。第二圓弧在第二層，其圓心、半徑與長度皆相同於第一圓弧，具有第一端與第二端，其中第一圓弧的第二端與第二圓弧的第二端彼此靠近。第三圓盤在第三層，位於第二圓盤的正下方，且大於第一圓盤，其中，一導體柱連接第一圓心、第二圓心與第三圓盤的第三圓心。接地面在第四層。第一饋線利用貫孔越過接地面與第三圓盤，且連接第一圓弧的第一端以連接第一饋入端。第二饋線利用貫孔越過接地面與第三圓盤，且連接第二圓弧的第一端以連接第二饋入端。
綜上所述，本發明實施例提供一種雙極化操作的毫米波天線，利用耦合的第三圓盤，導通的第二圓盤與兩個圓弧的疊構組成不但可以縮小天線面積，也能夠提高其雙饋入之間的隔離度，具有很高的產業應用價值。
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之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅是用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
10:多層基板
11:第一圓盤
12:第二圓盤
13:第一圓弧
14:第二圓弧
15:第三圓盤
16:接地面
17:第一饋線
18:第二饋線
101:第一層
102:第二層
103:第三層
104:第四層
111:第一饋入端
112:第二饋入端
C1:第一圓心
131:第一圓弧的第一端
132:第一圓弧的第二端
C2:第二圓心
141:第二圓弧的第一端
142:第二圓弧的第二端
CL:導體柱
C3:第三圓心
19a:第一導體框
19b:第二導體框
19c:第三導體框
圖1是本發明實施例提供的雙極化操作的毫米波天線的疊構示意圖。
圖2是本發明實施例提供的雙極化操作的毫米波天線的第一層結構的示意圖。
圖3是本發明實施例提供的雙極化操作的毫米波天線的第二層結構的示意圖。
圖4是本發明實施例提供的雙極化操作的毫米波天線的第三層結構的示意圖。
圖5是本發明實施例提供的雙極化操作的毫米波天線的第四層結構的示意圖。
圖6是本發明實施例提供的雙極化操作的毫米波天線的返回損失圖。
圖7是本發明實施例提供的雙饋入的隔離度對於操作頻率的變化圖。
請參照圖1至圖5，本發明實施例提供一種雙極化操作的毫米波天線，包括多層基板10、第一圓盤11、第二圓盤12、第一圓弧13、第二圓弧14、第三圓盤15、接地面16、第一饋線17以及第二請線18。多層基板10具有第一層101、第二層102、第三層103與第四層104。圖1中的疊構示意圖在第二層102處是用於示意的圖面，並非按比例繪製的剖面圖，請參照實施例的文字說明並對照圖2至圖5的圖面。第一圓盤11在第一層101，具有第一饋入
端111與第二饋入端112，第一饋入端111與第一圓盤11的第一圓心C1的間距相同於第二饋入端112與第一圓心C1的間距，第一饋入端111與第二饋入端112的夾角等於90度。第二圓盤12在第二層102且位於第一圓盤11的正下方，具有圓心C2，且(半徑)小於第一圓盤11。第一圓弧13在第二層102，以第二圓心C2且大於第二圓盤12的半徑設置於第二圓盤12之外，具有第一端131與第二端132。第二圓弧14在第二層102，其圓心、半徑與長度皆相同於第一圓弧13，具有第一端141與第二端142，其中第一圓弧13的第二端132與第二圓弧14的第二端142彼此靠近。第三圓盤15在第三層103，位於第二圓盤12的正下方，且大於第一圓盤11。並且，一導體柱CL連接第一圓心C1、第二圓心C2與第三圓盤15的第三圓心C3，在圖1中以一柱體表示貫穿連接三個圓盤的圓心的結構。接地面16在第四層104。第一饋線17利用貫孔越過(利用貫孔通過但不連接)接地面16與第三圓盤15，且連接第一圓弧13的第一端131以連接第一饋入端111。第二饋線18利用貫孔越過(利用貫孔通過但不連接)接地面16與第三圓盤15，且連接第二圓弧14的第一端141以連接第二饋入端112。上述圓盤與圓弧皆為導體，較佳為銅。上述的第一圓盤11為天線的主要輻射部分，而第三圓盤15為耦合天線。
利用貫孔的詳細連接方式解釋如下，第一饋線17利用貫孔通過且不連接接地面16與第三圓盤15，通過且連接第一圓弧13的第一端131以連接第一饋入端111。第二饋線18利用貫孔通過且不連接接地面16與第三圓盤15，通過且連接第二圓弧14的第一端141以連接第二饋入端112。利用貫孔通過且不連接的方式例如是接地面16與第三圓盤15在貫孔附近各自具有孔洞，所述孔洞
的半徑大於貫孔的半徑。利用貫孔通過且連接的方式例如是第一圓弧13的第一端131(或第二圓弧14的第一端141)原本為平整不開孔，第一饋線17貫穿第一端131(或第二饋線18貫穿第一端141)時造成相同開孔半徑的孔洞，以自然導通連接。
上述天線結構更包括相同尺寸的第一導體框19a、第二導體框19b與第三導體框19c，第一導體框19a設於第一層101且圍繞第一圓盤11的四周，第二導體框設19b於第二層102且圍繞第二圓盤12、第一圓弧13與第二圓弧14的四周，第三導體框19c設於第三圓盤15的四周。上述導體框是用於提升多層板結構壓合的精密度，使製造過程中的天線製作尺寸與位置能更精準，在不明顯增加生產成本的情況下，能夠大幅提升天線量產化的良率。
本實施例的雙極化操作的毫米波天線操作於28GHz。提供兩個極化的工作模態的操作，第一個極化方向是平行於X軸，參考圖2，此第一極化由第一饋入端111的信號所激發。第二個極化方向是平行於Y軸，參考圖2，此第二極化由第二饋入端112的信號所激發。28GHz的應用頻段包括n257及n258頻段，但本天線的可應用頻段不限於此。為了達到n257及n258頻段操作，較佳的天線尺寸如下：第一圓盤11的半徑為61.5米爾(mils)、第二圓盤12的半徑為47.5米爾、第三圓盤15的半徑為101.5米爾，第一饋入端111與第二饋入端112距離第一圓盤11的圓周7.8米爾，第一饋線17與第二饋線18所利用的貫孔直徑為12米爾。再者，較佳的，第一層101與第二層102之間的基材為RO-4350B，第一層101與第二層102的距離為19.7米爾；其中，第二層102與第三層103之間的基材為RO-4450F，第二層102與第三層103的距離為7.9米爾；其中，
第三層103與104第四層之間的基材為RO-4350B，第三層103與第四層104的距離為19.7米爾。再者，較佳的，第一層101、第二層102、第三層103與第四層104皆為銅，且厚度為1.4米爾。在設計的所需頻段，應用的頻率的返回損失(return loss)達到10dB以下，參考圖6。並且，兩饋入之間的隔離度(isolation)達到15dB，參考圖7。
第三圓盤15為寄生天線，主要用於耦合兩個饋入的能量，提供更多的操作模態。為了提升兩個饋入之間的隔離度，上述第二圓盤12、導體柱CL、第一圓弧13與第二圓弧14用以提高第一饋入端111與第二饋入端112的隔離度。再者，上述的第一圓弧13與第二圓弧14共同構成一個具有中間斷開的3/4圓弧。再者，由於第一圓弧13與第二圓弧14在第二圓盤12之外(也就是第一圓弧13與第二圓弧14的半徑大於第二圓盤12的半徑)，且第一饋線17連接第一圓弧13，第二饋線18連接第二圓弧14，使得第二圓盤12的半徑小於第一饋入端111與第一圓心C1的間距。也就是第二圓盤12的半徑也小於第二饋入端112與第一圓心C1的間距。
綜上所述，本發明實施例所提供的雙極化操作的毫米波天線，利用耦合的第三圓盤，導通的第二圓盤與兩個圓弧的疊構組成不但可以縮小天線面積，也能夠提高其雙饋入之間的隔離度，具有很高的產業應用價值。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。
10:多層基板
11:第一圓盤
12:第二圓盤
13:第一圓弧
14:第二圓弧
15:第三圓盤
16:接地面
17:第一饋線
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101:第一層
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104:第四層
111:第一饋入端
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CL:導體柱
19a:第一導體框
19b:第二導體框
19c:第三導體框
Claims (10)
- 一種雙極化操作的毫米波天線，包括：一多層基板，具有一第一層、一第二層、一第三層與一第四層；一第一圓盤，為導體，在該第一層，具有一第一饋入端與一第二饋入端，該第一饋入端與該第一圓盤的一第一圓心的間距相同於該第二饋入端與該第一圓心的間距，該第一饋入端與該第二饋入端的夾角等於90度；一第二圓盤，為導體，在該第二層且位於該第一圓盤的正下方，小於該第一圓盤；一第一圓弧，為導體，在該第二層，以該第二圓盤的一第二圓心為圓心且半徑大於該第二圓盤的半徑設置於該第二圓盤之外，具有一第一端與一第二端；一第二圓弧，為導體，在該第二層，其圓心、半徑與長度皆相同於該第一圓弧，具有一第一端與一第二端，其中該第一圓弧的該第二端與該第二圓弧的該第二端彼此靠近；一第三圓盤，為導體，在該第三層，位於該第二圓盤的正下方，大於該第一圓盤，其中一導體柱連接該第一圓心、該第二圓心與該第三圓盤的一第三圓心；一接地面，為導體，在該第四層；一第一饋線，為導體，利用貫孔越過該接地面與該第三圓盤，且連接該第一圓弧的該第一端以連接該第一饋入端；以及一第二饋線，為導體，利用貫孔越過該接地面與該第三圓盤，且連接該第二圓弧的該第一端以連接該第二饋入端。
- 根據請求項第1項所述之雙極化操作的毫米波天線，更包括相同尺寸的一第一導體框、一第二導體框與第三導體框，該第一導體框設於該第一層且圍繞該第一圓盤的四周，該第二導體框設於該第二層且圍繞該第二圓盤、該第一圓弧與該第二圓弧的四周，該第三導體框設於該第三圓盤的四周。
- 根據請求項第1項所述之雙極化操作的毫米波天線，其中該雙極化操作的毫米波天線操作於28GHz。
- 根據請求項第1項所述之雙極化操作的毫米波天線，其中該第二圓盤、該導體柱、該第一圓弧與該第二圓弧用以提高該第一饋入端與該第二饋入端的隔離度。
- 根據請求項第1項所述之雙極化操作的毫米波天線，其中該第一圓盤的半徑為61.5米爾(mils)、該第二圓盤的半徑為47.5米爾、該第三圓盤的半徑為101.5米爾，該第一饋入端與該第二饋入端距離該第一圓盤的圓周7.8米爾，該第一饋線與該第二饋線所利用的貫孔直徑為12米爾。
- 根據請求項第1項所述之雙極化操作的毫米波天線，其中該第一層與該第二層之間的基材為RO-4350B，該第一層與該第二層的距離為19.7米爾；其中，該第二層與該第三層之間的基材為RO-4450F，該第二層與該第三層的距離為7.9米爾；其中，該第三層與該第四層之間的基材為RO-4350B，該第三層與該第四層的距離為19.7米爾。
- 根據請求項第1項所述之雙極化操作的毫米波天線，其中該第一層、該第二層、該第三層與該第四層皆為銅，且厚度為1.4米爾。
- 根據請求項第1項所述之雙極化操作的毫米波天線，其中該第 三圓盤為寄生天線。
- 根據請求項第1項所述之雙極化操作的毫米波天線，其中該第一圓弧與該第二圓弧共同構成一個具有中間斷開的3/4圓弧。
- 根據請求項第1項所述之雙極化操作的毫米波天線，其中該第二圓盤的半徑小於該第一饋入端與該第一圓心的間距。
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| CN112768886A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-05-07 | 深圳市南斗星科技有限公司 | 全向双极化天线和无线设备 |
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-
2022
- 2022-09-14 TW TW111134913A patent/TWI830381B/zh active
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