TWM640917U

TWM640917U - 軟性陣列天線

Info

Publication number: TWM640917U
Application number: TW111213535U
Authority: TW
Inventors: 翁敏航; 尤崇智; 楊東潔
Original assignee: 翁敏航
Priority date: 2022-12-06
Filing date: 2022-12-06
Publication date: 2023-05-11

Abstract

本創作揭示一種軟性陣列天線，其包含：一軟性基板，具有一第一表面與一第二表面；以及一陣列天線結構，形成於該軟性基板之該第一表面上，係由至少兩個金屬片型所形成，兩個金屬片型周期性間隔，且由一金屬傳輸線所連接；其中，該軟性基板的厚度介於1微米到120微米之間。本創作的軟性陣列天線可以輕易實現在移動式的物聯網系統。

Description

軟性陣列天線

本創作係有關於陣列天線，更特別是有關於應用於物聯網的軟性陣列天線。

新一代行動高頻通訊將滿足2020年以後來自終端使用者與經濟發展的通訊需求。在此技術的支援下，包括手機、平板電腦、汽車、家電以及工廠生產設施在內的萬物互聯將得以實現，形成物聯網(IoT)。同時，5G系統也將成為建置移動型互聯社會的基礎，也是在生活和經濟各領域實現數位化的關鍵技術。

基地台天線為基地台設備與終端使用者間之資訊能轉換，在訊號發送過程中，調製後射頻電流經基地台天線轉換為電磁波，向預定區域(如手機)輻射出去；接收過程中，使用者資訊經調製後之電磁波，由基地台天線接收，有效地轉換為射頻電流，傳輸至局端設備，即基地台天線在行動通訊占有傳達的重要角色，直接影響通訊網路服務品質與覆蓋範圍。基地台天線設計技術中，包括多波束(Multi-Beam)、主動陣列天線(Active Phased Array)、波束成形(Beamforming)、巨量天線(Massive MIMO)等。

隨著5G高頻天線設計系統化和複雜化，例如波束陣列(達成空分複用)、多波束及多、高頻段，對天線提出更高需求，並涉及整個系統與相容問題，尤其陣列天線設計好壞會左右傳輸容量、涵蓋範圍及效率，對於電信業者來說，影響營運成本與資本支出。5G信號很難傳輸較遠的距離，因此需要有中繼器來做為信號不足的中繼點。

軟性陣列天線使用的系列材料需求包含：戶外低溫抗衝擊技術、天線外殼減重技術、射頻訊號傳輸研究、熱管理方案、電子集成方案、消費後回收材料等。軟性基板材料因其優異的性能已被廣泛應用於電子電器領域，同時也是5G技術的理想材料之一。軟性基板產品可以根據環境和人口密度的不同，實現內嵌(Fitting)或外突(Protruding)，以匹配特定的環境。如此一來，將實現技術設施的功能最大化，不僅滿足了技術的需求，同時也確保產品可以更加融入或加強5G城市的建設。

有鑑於上述問題，有必要提出一種可應用於物聯網的軟性陣列天線，可以解決上述問題。

本創作之主要目的係在於提出一種軟性陣列天線。該軟性陣列天線可以應用於物聯網，具有機動性高，攜帶方便，可抵抗戶外低溫衝擊，且消費後回收材料等優點。藉由輕便的軟性基板，可以根據環境和人口密度的不同，實現內嵌(Fitting)或外突(Protruding)的軟性陣列天線，以匹配特定的環境信號接收。

為達本創作之主要目的，本創作提供一種軟性陣列天線，其包含：

一軟性基板，具有一第一表面與一第二表面；以及

一陣列天線結構，形成於該軟性基板之該第一表面上，係由至少兩個金屬片型所形成，兩個金屬片型周期性間隔，且由一金屬傳輸線所連接；

其中，該軟性基板的厚度介於1微米到240微米之間。

根據本創作的一特徵，該軟性基板係液晶高分子基板(LCP)、聚碳酸酯基基板(PI)、修飾型聚碳酸酯基基板(MPI)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚二甲基矽氧烷(PDMS)、聚二甲基矽氧烷-三辛酸/癸酸甘油酯(PDMS-MCT)、紙(如柯達相紙)或如穿戴式軟性基材羊毛面料(Fleece fabirc)、羊毛氈(woolen felt)、毛氈(felt)、棉/滌綸(cotton/pilyester)、尼龍布料(cordura)...等。

根據本創作的一特徵，該軟性基板的介電常數在1.2至4之間。

根據本創作的一特徵，該陣列天線結構的該些金屬片型與該金屬傳輸線的厚度介於1微米到10微米之間。

根據本創作的一特徵，該軟性基板的該第二表面披覆一接地金屬，該接地金屬的厚度介於1微米到10微米之間。

根據本創作的一特徵，該接地金屬係為電解銅。

根據本創作的一特徵，該接地金屬係為壓延銅。

根據本創作的一特徵，於該陣列天線結構上更包含一層保護薄膜，該保護薄膜係絕緣介電薄膜。

根據本創作的一特徵，該保護薄膜，其厚度在100奈米以下。本創作之軟性陣列天線具有下列功效：

1.該軟性陣列天線可以應用於物聯網，具有機動性高，攜帶方便；

2.該軟性陣列天線可抵抗戶外低溫衝擊，且消費後回收材料等優點。

3.該軟性陣列天線可以根據環境和人口密度的不同，實現內嵌(Fitting)或外突(Protruding)的軟性陣列天線，以匹配特定的環境信號接收。

10:軟性陣列天線

20:接地金屬

30:軟性基板

32:第一表面

34:第二表面

40:陣列天線結構

42:金屬片型

44:金屬傳輸線

46:輸入端

50:保護薄膜

為讓本創作之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第1圖為本創作軟性陣列天線的結構側面示意圖。

第2圖為本創作軟性陣列天線的圖案正面示意圖。

雖然本創作可表現為不同形式之實施例，但附圖所示者及於本文中說明者係為本創作可之較佳實施例。熟習此項技術者將瞭解，本文所特定描述且在附圖中繪示之裝置及方法係考量為本創作之一範例，非限制性例示性實施例，且本創作之範疇僅由申請專利範圍加以界定。結合一例示性實施例繪示或描述之特徵可與其他實施例之諸特徵進行結合。此等修飾及變動將包括於本創作之範疇內。

現請參考第1圖與第2圖，第1圖為本創作軟性陣列天線的結構側面示意圖；第2圖為本創作軟性陣列天線的圖案正面示意圖。本創作所揭示的一種軟性陣列天線10，其包含：一軟性基板30，具有一第一表面32與一第二表面34；以及一陣列天線結構40，形成於該軟性基板30之該第一表面32上，係由至少兩個金屬片型42所形成，該些金屬片型42周期性間隔，且由一金屬傳輸線44所連接；其中，該軟性基板的厚度介於1微米到240微米之間。

該軟性基板30係聚醯亞胺、聚碳酸酯或聚對苯二甲酸乙二酯為主體之多層膜基板、光穿透率大於90%，霧度0.7~3；製程上將有機會使用連續式的捲式(Roll-to-Roll)製程。該軟性基板30較佳係選自液晶高分子基板(LCP)、聚碳酸酯基基板(PI)、修飾型聚碳酸酯基基板(MPI)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚二甲基矽氧烷(PDMS)、聚二甲基矽氧烷-三辛酸/癸酸甘油酯(PDMS-MCT)、紙(如柯達相紙)或如穿戴式軟性基材羊毛面料(Fleece fabirc)、羊毛氈(woolen felt)、毛氈(felt)、棉/滌綸(cotton/pilyester)、尼龍布料(cordura)...等，且其該軟性基板的厚度介於1微米到240微米之間。該軟性基板的介電常數在1.2至4之間。該軟性基板30的該第二表面34披覆一接地金屬20，該接地金屬20的厚度介於1微米到10微米之間。在一實施例中，該接地金屬係為電解銅。在一實施例中，該接地金屬係為壓延銅。

該陣列天線結構40的該些金屬片型42與該金屬傳輸線44的厚度介於1微米到10微米之間。該陣列天線結構40的該些金屬片型42用以得到較高的功率承載能力。該金屬傳輸線44的阻抗係介於45歐姆到120歐姆之間。該陣列天線結構40具有一輸入端46，用於與射頻前端線路連接，該輸入端46的阻抗係介於45歐姆到60歐姆之間。

該陣列天線結構40可以使用低成本的製造方式即可達到該天線結構的製作，例如使用連續式的捲式(Roll-to-Roll)製程大量地製造該陣列天線結構40於該軟性基板30上。

該陣列天線結構40上更包含一層保護薄膜50，用以保護陣列天線結構40受到水氣而劣化。該保護薄膜50係可以是絕緣介電薄膜，例如是氧化鋁，厚度在100奈米以下，可以避免降低光穿透率。

雖然本創作已以前述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。如上述的解釋，都可以作各型式的修正與變化，而不會破壞此發明的精神。因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。