專(zhuān)利名稱(chēng)：陣列天線(xiàn)以及使用其的電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陣列天線(xiàn)，且特別是涉及一種可接收雙極化或 圓極化信號(hào)的陣列天線(xiàn)以及使用其的電子裝置。
背景技術(shù)：
隨著電子科技與制造技術(shù)的不斷演進(jìn)與改良，具人性化、功能性佳的 信息產(chǎn)品也一直推陳出新。因?yàn)楝F(xiàn)今生活步調(diào)加速，通訊方式更加講求時(shí) 效，于是行動(dòng)電話(huà)取代以往傳統(tǒng)電話(huà)，憑借其可攜帶性及便利性，被視為 人與人之間最便利、最快速的通訊工具。此外，隨著無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的突飛
猛進(jìn)，具有無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)功能的電子也愈來(lái)愈普及，例如筆記型計(jì)算機(jī)(note book)、個(gè)人數(shù)字助理(personal digital assistant, PDA)等。
不論是無(wú)線(xiàn)通訊或是無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)，天線(xiàn)的設(shè)計(jì)都會(huì)影響電子產(chǎn)品的 通訊質(zhì)量與傳輸速率。以行動(dòng)電話(huà)為例，目前的基地臺(tái)的天線(xiàn)極化 (antenna polarization)方式多數(shù)是垂直極化(vertical polarization) 或是雙極化(dual polarization)的設(shè)計(jì)。當(dāng)信號(hào)從基地臺(tái)發(fā)射出來(lái)后， 會(huì)因?yàn)檎系K物而改變或旋轉(zhuǎn)信號(hào)的極化方向，因而影響接收端的信號(hào)接收 效果。
若基地臺(tái)為雙極化，而電子裝置的天線(xiàn)為單極化，那么由電子裝 置所發(fā)射的信號(hào)在傳送至基地臺(tái)時(shí)也會(huì)造成極化的損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種陣列天線(xiàn)與使用其的電子裝置，利用對(duì)稱(chēng)性的饋入方式，將多個(gè)天線(xiàn)整合在一起，不僅可降低天線(xiàn)所需的
設(shè)置面積，同時(shí)可通過(guò)多個(gè)饋入點(diǎn)以及不同極化方向(polarization) 來(lái)收發(fā)射頻信號(hào)，藉此提高陣列天線(xiàn)與電路整合的方便性以及天線(xiàn)的 接收效果
由上述，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種陣列天線(xiàn)，包括基板、 多個(gè)天線(xiàn)單元、第一連接線(xiàn)、第二連接線(xiàn)以及至少一反射板。其中， 上述天線(xiàn)單元串聯(lián)排列且每一天線(xiàn)單元包括一矩形輻射區(qū)、 一第一饋 線(xiàn)以及一第二饋線(xiàn)，其中第一饋線(xiàn)以及第二饋線(xiàn)的一端分別連接于矩 形輻射區(qū)的第一饋入角與相鄰第一饋入角的第二饋入角。第一連接線(xiàn) 位于基板上并設(shè)置在矩形輻射區(qū)的一側(cè)邊以連接至上述天線(xiàn)單元的 第一饋線(xiàn)的另一端。第二連接線(xiàn)同樣位于基板上并設(shè)置在矩形輻射區(qū) 的另一側(cè)邊以連接至上述天線(xiàn)單元的第二饋線(xiàn)的另一端。反射板則位 于基板上，分別與上述矩形輻射區(qū)維持至少一間隔高度。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中第一饋線(xiàn)與矩形輻射區(qū)的第一側(cè)邊 夾角為135度，第二饋線(xiàn)與矩形輻射區(qū)的第二側(cè)邊夾角為135度。 在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述天線(xiàn)單元是以直線(xiàn)排列方式配置。 在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述天線(xiàn)單元彼此相隔等距離。 在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述矩形輻射區(qū)與基板之間具有一浮置高度。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述矩形輻射區(qū)位于基板的上表面，反 射板位于所述基板的下表面。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述陣列天線(xiàn)還包括多個(gè)耦合器，對(duì)應(yīng) 設(shè)置在天線(xiàn)單元的上方。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述天線(xiàn)單元還包括一第三饋線(xiàn)以及一 第四饋線(xiàn)，第三饋線(xiàn)與第四饋線(xiàn)的一端分別連接于矩形輻射區(qū)的第三 饋入角與相鄰第三饋入角的第四饋入角。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述天線(xiàn)單元還包括一第三連接線(xiàn)以及 一第四連接線(xiàn)，其中第三連接線(xiàn)與第一連接線(xiàn)位于基板的不同層，并 連接天線(xiàn)單元的第三饋線(xiàn)的另一端。第四連接線(xiàn)與第二連接線(xiàn)位于基 板的不同層，并連接天線(xiàn)單元的第四饋線(xiàn)的另一端。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述天線(xiàn)單元可以環(huán)狀排列方式配置。 在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述第一連接線(xiàn)與第二連接線(xiàn)等長(zhǎng)。 本發(fā)明的另一目的是提供一種電子裝置，包括基板、多個(gè)第一 天線(xiàn)單元、第一連接線(xiàn)、第二連接線(xiàn)、反射板以及電路單元。其中， 第一天線(xiàn)單元形成在基板的上表面，每一第一天線(xiàn)單元包括第一矩形 輻射區(qū)、第一饋線(xiàn)以及第二饋線(xiàn)，其中第一饋線(xiàn)以及第二饋線(xiàn)分別連 接于矩形輻射區(qū)的第一饋入角與相鄰第一饋入角的第二饋入角。第一 連接線(xiàn)位于基板上，并設(shè)置在矩形輻射區(qū)的一側(cè)邊，用以連接第一天 線(xiàn)單元的第一饋線(xiàn)的另一端。第二連接線(xiàn)位于所述基板上，并設(shè)置在 第一矩形輻射區(qū)的另一側(cè)邊，用以連接第一天線(xiàn)單元的第二饋線(xiàn)的另 一端。反射板位于基板上，分別與矩形輻射區(qū)維持至少一間隔高度， 而電路單元?jiǎng)t設(shè)置在基板的上表面，并經(jīng)由第一連接線(xiàn)與第二連接線(xiàn) 連接至前述第一天線(xiàn)單元以收發(fā)信號(hào)。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述電子裝置還包括多個(gè)第二天線(xiàn)單元， 形成在基板的一下表面，每一第二天線(xiàn)單元包括一第二矩形輻射區(qū)、 一第三饋線(xiàn)以及一第四饋線(xiàn)，其中第三饋線(xiàn)以及所述第四饋線(xiàn)的一端 分別連接于所述第二矩形輻射區(qū)的一第三饋入角與相鄰第三饋入角 的一第四饋入角。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述第一連接線(xiàn)連接至上述第二天線(xiàn)單 元的第三饋線(xiàn)的另一端，第二連接線(xiàn)連接至上述第二天線(xiàn)單元的第四 饋線(xiàn)的另一端。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述電子裝置還包括一第三連接線(xiàn)與一第四連接線(xiàn)。其中，第三連接線(xiàn)用以連接第二天線(xiàn)單元的第三饋線(xiàn)的 另一端；第四連接線(xiàn)則用以連接第二天線(xiàn)單元的第四饋線(xiàn)的另一端。
其中，第三連接線(xiàn)與第四連接線(xiàn)形成在基板的下表面，且電路單元經(jīng) 由第三連接線(xiàn)與第四連接線(xiàn)連接至第二天線(xiàn)單元。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述電子裝置還包括多個(gè)耦合器，對(duì)應(yīng) 設(shè)置在第一天線(xiàn)單元與第二天線(xiàn)單元的上方。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述第一饋線(xiàn)與第一矩形輻射區(qū)的一第
一側(cè)邊夾角為135度，第二饋線(xiàn)與第一矩形輻射區(qū)的一第二側(cè)邊夾角 為135度。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中每一第一天線(xiàn)單元還包括一第三饋 線(xiàn)以及一第四饋線(xiàn)，第三饋線(xiàn)與第四饋線(xiàn)的一端分別連接于第一矩形 輻射區(qū)的一第三饋入角與相鄰第三饋入角的一第四饋入角；第三連接 線(xiàn)用以連接第一天線(xiàn)單元的三饋線(xiàn)的另一端；第四連接線(xiàn)用以連接第 一天線(xiàn)單元的第四饋線(xiàn)的另一端。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述第一天線(xiàn)單元以直線(xiàn)排列方式或環(huán) 狀排列方式配置。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述第一連接線(xiàn)與上述第二連接線(xiàn)等長(zhǎng)。 本發(fā)明因采用對(duì)稱(chēng)性的饋入方式以及矩形的輻射區(qū)域設(shè)計(jì)，因 此可經(jīng)由不同饋入點(diǎn)來(lái)收發(fā)信號(hào)，同時(shí)可切換不同極化方向來(lái)收發(fā)射 頻信號(hào)，包括線(xiàn)性極化(linear polarization)以及圓極化(circular polariztion)。后端電路可經(jīng)由不同的方向連接至天線(xiàn)，并可選擇性 切換不同極化方向來(lái)調(diào)整最佳的信號(hào)收發(fā)效果。
藉此增加天線(xiàn)的收發(fā)效果以及天線(xiàn)與電路之間的整合方便性。 為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較優(yōu)實(shí) 施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陣列天線(xiàn)；
圖2A為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陣列天線(xiàn)側(cè)視圖2B為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的天線(xiàn)單元110示意圖3為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陣列天線(xiàn)；
圖4A為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的陣列天線(xiàn)；
圖4B為根據(jù)陣列天線(xiàn)400的結(jié)構(gòu)示意圖4C為根據(jù)本實(shí)施例的陣列天線(xiàn)400的正面與側(cè)面對(duì)照?qǐng)D5A為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的陣列天線(xiàn)；
圖5B為根據(jù)本實(shí)施例的連接線(xiàn)結(jié)構(gòu)圖6A為根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的陣列天線(xiàn)；
圖6B為根據(jù)第四實(shí)施例的陣列天線(xiàn)；
圖7為根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的電子裝置；
圖8A為根據(jù)本實(shí)施例的電子裝置配置圖8B為根據(jù)本實(shí)施例的另一種電子裝置配置圖9A為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的陣列天線(xiàn)的E平面輻射場(chǎng)型圖;
圖9B為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的陣列天線(xiàn)的H平面輻射場(chǎng)型圖;
圖io為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例之天線(xiàn)增益圖。
主要組件符號(hào)說(shuō)明
100、300、400、500、600、 720、820、830:陣列天線(xiàn)
102、302、402:基板
110 130、510、520、530、 610 ,640:天線(xiàn)單元
144、146、444、446、544、 546、545、547:連接線(xiàn)
112、122、132、412、422、 432、512、522、 532:矩形輻射區(qū)
114、116、124、126、134、 136、514、515、 516:饋線(xiàn)
450、460、470、650:孝禺合器452:塑料模具
517、 524、 525、 526、 527、 534、 535、 536、 537:饋線(xiàn)
501、 701:反射板
691、 692:轉(zhuǎn)折
700:電子裝置
710、 810:電路單元
Pl、 P2、 P3、 P4:連接埠
Hl:浮置高度
H2:耦合器與矩形輻射區(qū)之間的高度
H3:間隔高度
W:矩形輻射區(qū)的寬度
L:矩形輻射區(qū)的長(zhǎng)度
X:電流方向
Y:電流方向
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施例
圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陣列天線(xiàn)。陣列天線(xiàn)100包括基 板102、天線(xiàn)單元110 130以及連接線(xiàn)144、 146。天線(xiàn)單元110包 括矩形輻射區(qū)112、饋線(xiàn)114、 116，其中矩形輻射區(qū)112可為長(zhǎng)方形 或正方形，分別具有四個(gè)邊與四個(gè)饋入角。饋線(xiàn)114、 116的一端則 分別連接至矩形輻射區(qū)112的兩個(gè)相鄰的饋入角，而天線(xiàn)單元120 130結(jié)構(gòu)與天線(xiàn)單元110相同。在本實(shí)施例中，天線(xiàn)單元120 130 是以直線(xiàn)排列配置且彼此間隔等距離，而連接線(xiàn)144、 146分別設(shè)置 在矩形輻射區(qū)112、 122、 132的兩側(cè)邊，連接線(xiàn)144用以連接天線(xiàn)單 元110 130的饋線(xiàn)114、 124、 134的另一端，而連接線(xiàn)146則用以連接天線(xiàn)單元110 130的饋線(xiàn)116、 126、 136的另一端。連接線(xiàn)144、 116的一端分別為連接埠Pl、 P2，后端電路可經(jīng)由連接端口 Pl、 P2 來(lái)收發(fā)信號(hào)。
天線(xiàn)單元110 130中的矩形輻射區(qū)112、 122、 132與基板102之 間具有一浮置高度Hl。若作為天線(xiàn)單元110 130的接地面的反射板 (未繪示)設(shè)置在基板102的上表面，則基板102與矩形輻射區(qū)112、 122、 132之間的浮置高度Hl可用以提供反射板與矩形輻射區(qū)112、 122、 132之間的間隔高度。此外，反射板也可設(shè)置在基板102的背 面或中間金屬層?；?02則例如一印刷電路板(printed circuit board, PCB)，連接線(xiàn)144、 146可利用基板102上表面的金屬層來(lái)形 成，反射板也可以利用基板102上下表面或內(nèi)部金屬層來(lái)形成。
請(qǐng)參照?qǐng)D2A，圖2A為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陣列天線(xiàn)側(cè)視圖。 如圖2A所示，基板102與矩形輻射區(qū)112、 122、 132之間具有一浮 置高度Hl。矩形輻射區(qū)112、 122、 132與基板102之間可利用塑料 模具(未繪示)支撐。此外，值得注意的是，當(dāng)反射板形成在基板102 的背面(下表面)時(shí)，矩形輻射區(qū)112、 122、 132可以直接以基板102 上表面的金屬層來(lái)形成。矩形輻射區(qū)112、 122、 132與反射板之間的 間隔高度則以基板102的厚度所取代。此一配置方式則非常適用于將 電路、天線(xiàn)整合于同一PCB板上。
此外，陣列天線(xiàn)100的極化方向以及操作頻段則與矩形輻射區(qū) 112、 122、 132的設(shè)計(jì)形狀相關(guān)。圖2B為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的 天線(xiàn)單元110示意圖。其中饋線(xiàn)114的一端連接至矩形輻射區(qū)112的 饋入角310，饋線(xiàn)116的一端連接至矩形輻射區(qū)的饋入角320。饋線(xiàn) 114與矩形輻射區(qū)112的側(cè)邊夾角為135度，饋線(xiàn)116與矩形輻射區(qū) 114的側(cè)邊夾角為135度。關(guān)于天線(xiàn)單元的操作頻段則可參照下列方 程式來(lái)決定<formula>formula see original document page 13</formula>其中，f表示頻率、C為光速、A為自由空間下的電磁波波長(zhǎng)、 ^為基板的介電常數(shù)(dielectric constant) 、 W為矩形輻射區(qū)的寬 度、L為矩形輻射區(qū)的長(zhǎng)度、h為基板的厚度。經(jīng)由上述說(shuō)明，本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員應(yīng)可輕易推知矩形輻射區(qū)112、 122、 132的設(shè)計(jì)方 式，在此不加累述。
當(dāng)后端電路經(jīng)由饋線(xiàn)114或饋線(xiàn)116將信號(hào)饋入矩形輻射區(qū)112 時(shí)，天線(xiàn)單元110為線(xiàn)性極化。由于經(jīng)由饋線(xiàn)114與饋線(xiàn)116饋入時(shí) 所產(chǎn)生的電流方向?yàn)檎?，因此后端電路可選擇性地切換饋線(xiàn)114與 饋線(xiàn)116兩個(gè)饋入線(xiàn)路來(lái)達(dá)到雙極化的接收效果，或同時(shí)由饋線(xiàn)114 與饋線(xiàn)116來(lái)收發(fā)信號(hào)。
此外，本實(shí)施例的矩形輻射區(qū)112也可以實(shí)現(xiàn)圓極化，只要當(dāng)信 號(hào)由饋線(xiàn)114饋入時(shí)，使矩形輻射區(qū)114中X方向與Y方向的電流相 差90度即可，而調(diào)整的方式則可通過(guò)調(diào)整矩形輻射區(qū)114的尺寸與 邊長(zhǎng)來(lái)達(dá)到。反之，由于矩形輻射區(qū)114的四個(gè)饋入角皆為對(duì)稱(chēng)，因 此當(dāng)信號(hào)由饋線(xiàn)116饋入時(shí)，矩形輻射區(qū)114中X方向與Y方向的電 流也會(huì)相差90度。換言之，不論后端電路經(jīng)由那一條饋線(xiàn)(114或116) 饋入矩形輻射區(qū)114都可達(dá)到圓極化的效果。
接下來(lái)，請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1，連接線(xiàn)144、 146分別連接天線(xiàn)單元 110 130同側(cè)的饋線(xiàn)以形成陣列天線(xiàn)100，當(dāng)后端電路與圖1所示的 陣列天線(xiàn)IOO搭配時(shí)，后端電路可經(jīng)由連接線(xiàn)144、 146的連接埠P1、 P2連接至各個(gè)天線(xiàn)單元110、 120、 130，并經(jīng)由連接埠P1、 P2的切換還選擇適合的極化方向以增加信號(hào)的收發(fā)效果。
此外，陣列天線(xiàn)100可直接形成在PCB基板上，如圖3所示，圖 3為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陣列天線(xiàn)，其中陣列天線(xiàn)300與上述陣 列天線(xiàn)IOO主要差異在于陣列天線(xiàn)300中的矩形輻射區(qū)、饋線(xiàn)以及連 接線(xiàn)是直接形成在基板302的上表面，利用基板302上表面的金屬層 蝕刻而成，而基板302的下表面的金屬層則用來(lái)形成反射板。 第二實(shí)施例
為增加陣列天線(xiàn)100的增益以及調(diào)整陣列天線(xiàn)100的輻射場(chǎng)型， 本實(shí)施例可在天線(xiàn)單元110 130的上方設(shè)置耦合器，如圖4A所示， 圖4A為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的陣列天線(xiàn)。圖4A中的陣列天線(xiàn)400 與前述圖3的陣列天線(xiàn)300的主要差異在于耦合器450、 460、 470， 分別設(shè)置在矩形輻射區(qū)412、 422、 432的上方。其次的差異在于，本 實(shí)施例中的矩形輻射區(qū)412、 422、 432是直接形成在基板402的上表 面，而反射板(未繪示)則對(duì)應(yīng)矩形輻射區(qū)412、 422、 432的位置形成 在基板402的下表面。
矩形輻射區(qū)412、 422、 432的設(shè)計(jì)方式以及其與連接線(xiàn)444、 446 之間的連接關(guān)系則如前述第一實(shí)施例所述，在此不加累述。耦合器 450、 460、 470與基板402之間則同樣可通過(guò)塑料模具452來(lái)支撐。 經(jīng)由調(diào)整耦合器450、 460、 470與矩形輻射區(qū)412、 422、 432之間的 高度不僅可以調(diào)整輻射場(chǎng)型，同時(shí)也可以調(diào)整天線(xiàn)陣列400的增益。
陣列天線(xiàn)400的正面、側(cè)面以及底部結(jié)構(gòu)請(qǐng)參照?qǐng)D4B，圖4B為 根據(jù)陣列天線(xiàn)400的結(jié)構(gòu)示意圖。其中在圖4B的正面圖示中可以看 到覆蓋矩形輻射區(qū)412、 422、 432的耦合器450、 460、 470，而在側(cè) 面圖示中，則標(biāo)示出耦合器450、 460、 470與基板402之間具有一間 距。在低部圖示中，反射板由整片金屬層來(lái)形成，所以基板402底部 則為一完整的金屬平面，作為陣列天線(xiàn)400各矩形輻射區(qū)412、 422、432的反射板使用，也可以稱(chēng)為接地面。此外，在本實(shí)施例中，耦合 器450、 460、 470與反射板可擇一使用或一并使用。
接下來(lái)，圖4C為根據(jù)本實(shí)施例的陣列天線(xiàn)400的正面與側(cè)面對(duì) 照?qǐng)D。如圖4C所示，其中，耦合器450、 460、 470與基板402之間 的高度為H2，而基板402的厚度則等于矩形輻射區(qū)412、 422、 432 與反射板401之間的間隔高度H3。塑料模具(例如452)則用來(lái)支撐耦 合器450、 460、 470。此外，值得注意的是，雖然本實(shí)施例中的矩形 輻射區(qū)412、 422、 432與耦合器450、 460、 470之間的距離為間隔高 度H3，但設(shè)計(jì)者可依據(jù)實(shí)際電子裝置的的設(shè)計(jì)需求調(diào)整，本發(fā)明并 不以此為限。圖4C為將耦合器450、 460、 470、矩形輻射區(qū)412、 422、 432以友反射板401整合在PCB板上的結(jié)構(gòu)示意圖，后端電路可以直 接整合在同一 PCB板上以達(dá)到將低電子裝置體積的功效。關(guān)于其余整 合細(xì)節(jié)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在通過(guò)本發(fā)明的公開(kāi)后應(yīng)可輕易推 知，在此不加累述。 第三實(shí)施例
請(qǐng)參照?qǐng)D5A，圖5A為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的陣列天線(xiàn)。陣列 天線(xiàn)500包括天線(xiàn)單元510、 520、 530，饋線(xiàn)514、 515、 516、 517 與矩形輻射區(qū)512形成天線(xiàn)單元510;饋線(xiàn)524、 525、 526、 527與 矩形輻射區(qū)522形成天線(xiàn)單元520;而饋線(xiàn)534、 535、 536、 537與 矩形輻射區(qū)532又形成天線(xiàn)單元530。連接線(xiàn)544連接至饋線(xiàn)514、 524、 534的另一端；連接線(xiàn)546連接至饋線(xiàn)516、 526、 536的另一 端；連接線(xiàn)545連接至饋線(xiàn)515、 525、 535的另一端；連接線(xiàn)547連 接至饋線(xiàn)517、 527、 537的另一端。換言之，矩形輻射區(qū)512、 522、 532的四個(gè)饋入角分別連接至四個(gè)連接線(xiàn)544、 546、 545、 547，而連 接線(xiàn)544、 546、 545、 547的四個(gè)連接埠分別為Pl 、 P2、 P3、 P4。
矩形輻射區(qū)512、 522、 532可直接形成在基板502的上表面，其中以矩形輻射區(qū)512所屬的天線(xiàn)單元510為例，其中饋線(xiàn)514、 515、 516、 517的一端分別連接至矩形輻射區(qū)512的四個(gè)饋入角，并與其 側(cè)邊形成135度的夾角以對(duì)稱(chēng)方式饋入矩形輻射區(qū)512。其余天線(xiàn)單 元的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，在此不加累述。
在操作上，后端電路可通過(guò)連接端口 Pl、 P2、 P3、 P4將信號(hào)饋 入矩形輻射區(qū)512、 522、 532中。其中，無(wú)論通過(guò)哪一連接埠Pl、 P2、 P3、 P4饋入，矩形輻射區(qū)512、 522、 532都可形成圓極化或線(xiàn) 性極化(垂直極化或水平極化)，而選擇其中兩連接埠(例如(P1， P2) 或(P3， P4)或(P1， P3)或(P2， P4))的組合則可作為雙極化(dual polarization)的接收天線(xiàn)使用。此外，若矩形輻射區(qū)512、 522、 532 設(shè)計(jì)為圓極化，則陣列天線(xiàn)500可依照不同連接埠P1、 P2、 P3或P4 產(chǎn)生不同的圓極化(左手圓極化或右手圓極化)。
值得注意的是，連接線(xiàn)544、 546、 545、 547不可互相連接，因 此連接線(xiàn)544、 546以及連接線(xiàn)545、 547可分別以不同的金屬層來(lái)形 成。由于目前PCB的工藝可支持多層金屬層，因此在本實(shí)施例中，連 接線(xiàn)544、 546以第一金屬層(Metal 1)、連接線(xiàn)545、 547以第二金 屬層(Metal 2)形成。如圖5B所示，圖5B為根據(jù)本實(shí)施例的連接線(xiàn) 結(jié)構(gòu)圖。其中連接線(xiàn)544、 546、矩形輻射區(qū)512、饋線(xiàn)514、 515、 516、 517都形成在基板502的上表面(稱(chēng)為第一金屬層)，而連接線(xiàn) 545、 547則利用基板內(nèi)部的第二金屬層形成，藉此避免與連接線(xiàn)544、 546形成短路。反射板501則形成在基板502的下表面。其余天線(xiàn)單 元的結(jié)構(gòu)則類(lèi)推，不再累述。 第四實(shí)施例
請(qǐng)參照?qǐng)D6A，圖6A為根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的陣列天線(xiàn)。陣列 天線(xiàn)600與上述圖5A主要不同在于天線(xiàn)單元的數(shù)目以及排列方式， 陣列天線(xiàn)600包括四個(gè)天線(xiàn)單元610 640，并以環(huán)狀排列方式配置。此外，每一個(gè)天線(xiàn)單元610 640的上方均設(shè)置耦合器(如650)以提高天線(xiàn)增益。后端電路同樣可通過(guò)連接埠Pl、 P2、 P3、 P4的選擇與切換而使陣列天線(xiàn)600產(chǎn)生不同的極化，其連接埠Pl、 P2、 P3、 P4的組合請(qǐng)參照上述第四實(shí)施例的說(shuō)明，在此不加累述。
請(qǐng)參照?qǐng)D6B，圖6B為根據(jù)第四實(shí)施例的陣列天線(xiàn)。圖6B與圖6A主要差異在于連接線(xiàn)的布局方式，由于環(huán)狀的內(nèi)圈路徑比較短，為使信號(hào)的相位相等，因此位于內(nèi)圈的連接線(xiàn)(對(duì)應(yīng)于連接埠Pl與P3)會(huì)具有數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)折(例如691、 692)以使連接埠Pl與連接埠P2所對(duì)應(yīng)的連接線(xiàn)等長(zhǎng)，以及使連接埠P3與連接埠P4所對(duì)應(yīng)的連接線(xiàn)等長(zhǎng)。第五實(shí)施例
當(dāng)上述實(shí)施例的陣列天線(xiàn)與電路整合在PCB上時(shí)，可通過(guò)雙面設(shè)置天線(xiàn)單元的方式來(lái)增加天線(xiàn)單元的設(shè)置數(shù)目，并降低陣列天線(xiàn)所需的設(shè)置空間。請(qǐng)參照?qǐng)D7，圖7為根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的電子裝置。其中電子裝置700包括電路單元710與陣列天線(xiàn)720。電路單元710經(jīng)由連接端口 Pl、 P2連接至陣列天線(xiàn)720。在陣列天線(xiàn)720部分，其與上述圖4A之陣列天線(xiàn)400主要的差異在于反射板701是利用基板702的內(nèi)部金屬層來(lái)形成，而基板502上下表面均形成天線(xiàn)單元(包括矩形輻射區(qū)與饋線(xiàn))，共計(jì)6個(gè)天線(xiàn)單元，每個(gè)天線(xiàn)單元的上方均配置耦合器，而且基板702上下表面所形成的天線(xiàn)單元共享同一反射板701。
陣列天線(xiàn)720可視為由兩個(gè)陣列天線(xiàn)400所形成，電路單元710可通過(guò)連接埠P1、 P2連接至位于基板702上方的天線(xiàn)單元，并經(jīng)由下方的連接埠(未繪示)連接至基板702下方的天線(xiàn)單元。基板上方與下方的天線(xiàn)單元也可以共享相同的連接埠Pl、 P2以簡(jiǎn)化信號(hào)的饋入點(diǎn)。就天線(xiàn)的指向性而言，由于基板702上下表面均具有天線(xiàn)單元，因此陣列天線(xiàn)720在基板702上下表面的方向上均可達(dá)到良好的收發(fā)效果。
此外，電路單元710也可透過(guò)不同連接端口的切換使陣列天線(xiàn)
720以不同的極化方式(線(xiàn)性極化、雙極化、圓極化)來(lái)收發(fā)信號(hào)，藉此達(dá)到全方位以及多極化性的收發(fā)效果。再者，由于陣列天線(xiàn)720具有多個(gè)連接端口，因此電路單元710的設(shè)置位置較不受限，不論位于陣列天線(xiàn)720的那一側(cè)邊均可連接至陣列天線(xiàn)720。值得注意的是，電路單元與陣列天線(xiàn)的整合并不限定于本實(shí)施例的陣列天線(xiàn)720，上述第一至第四實(shí)施例所述的天線(xiàn)單元也可直接與電路單元710整合在同一 PCB板上。
此外，關(guān)于陣列天線(xiàn)與電路單元的相對(duì)設(shè)置位置請(qǐng)參照?qǐng)D8A、8B，圖8A為根據(jù)本實(shí)施例的電子裝置配置圖。陣列天線(xiàn)820、 830可設(shè)置在電路單元810的兩側(cè)，陣列天線(xiàn)820、 830與電路單元810可設(shè)置在基板的同一面或是將陣列天線(xiàn)820、 830設(shè)置在基板的另一面。此外，由于本發(fā)明的矩形輻射區(qū)可浮置在基板之上，因此電路單元可設(shè)置在陣列天線(xiàn)的下方。如圖8B所示，圖8B為根據(jù)本實(shí)施例的另一種電子裝置配置圖。關(guān)于陣列天線(xiàn)與電路單元的配置方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在通過(guò)本發(fā)明的公開(kāi)后應(yīng)可輕易類(lèi)推，在此不加累述。
關(guān)于本實(shí)施例的天線(xiàn)輻射場(chǎng)型請(qǐng)參照?qǐng)D9A、圖9B，圖9A為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的陣列天線(xiàn)的E平面輻射場(chǎng)型圖。圖9B為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的陣列天線(xiàn)的H平面輻射場(chǎng)型圖。如圖9A所示，其中在E平面(E plane)上的垂直半功率波束寬度(Half Power Beam Width,HPBW)為35度。如圖9B所示，其中在H平面(H plane)上的垂直半功率波束寬度(Half Power Beam Width ， HPBW)為45度。相較于一般指向性天線(xiàn)，利用本技術(shù)手段的陣列天線(xiàn)的HPBW明顯具有較大的角度。
圖10為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的天線(xiàn)增益圖。由圖10可知，運(yùn)用本發(fā)明技術(shù)方案的陣列天線(xiàn)在2. 4GHz至3. 0GHz的頻段中具有超過(guò)6dBi的增益，而在2.5GHz至2.95GHz的頻段中更具有超過(guò)9dBi的 增益。對(duì)于無(wú)線(xiàn)通訊而言，本發(fā)明的陣列天線(xiàn)具有明顯提升信號(hào)收發(fā) 能力的效果。
綜上所述，本發(fā)明利用對(duì)稱(chēng)式的的饋入方式，簡(jiǎn)化陣列天線(xiàn)的 配置復(fù)雜度，并通過(guò)矩形輻射區(qū)的極化特性，設(shè)計(jì)出雙極化以及圓極 化的天線(xiàn)單元。本發(fā)明的陣列天線(xiàn)不僅設(shè)置體積小、整合方便，并且 具有多極化方向、多指向性以及高增益等功效。
雖然本發(fā)明已以較優(yōu)實(shí)施例公開(kāi)如上，然其并非用以限定本發(fā) 明，任何本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)， 當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求所界 定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種陣列天線(xiàn)，其特征在于包括一基板；多個(gè)天線(xiàn)單元，所述天線(xiàn)單元串聯(lián)排列，每一所述天線(xiàn)單元包括一矩形輻射區(qū)、一第一饋線(xiàn)以及一第二饋線(xiàn)，其中所述第一饋線(xiàn)與所述第二饋線(xiàn)的一端分別連接在所述矩形輻射區(qū)的一第一饋入角與相鄰所述第一饋入角的一第二饋入角；一第一連接線(xiàn)，位于所述基板上，并設(shè)置在所述矩形輻射區(qū)的一第一側(cè)邊以連接所述天線(xiàn)單元的所述第一饋線(xiàn)的另一端；以及一第二連接線(xiàn)，位于所述基板上，并設(shè)置在所述矩形輻射區(qū)的一第二側(cè)邊以連接所述天線(xiàn)單元的所述第二饋線(xiàn)的另一端；以及至少一反射板，位于所述基板上，分別與所述矩形輻射區(qū)維持至少一間隔高度。
2. 如權(quán)利要求1所述的陣列天線(xiàn)，其特征在于，所述第一饋線(xiàn) 與所述矩形輻射區(qū)的一第一側(cè)邊夾角為135度，所述第二饋線(xiàn)與所述 矩形輻射區(qū)的一第二側(cè)邊夾角為135度。
3. 如權(quán)利要求1所述的陣列天線(xiàn)，其特征在于，所述天線(xiàn)單元 串聯(lián)排列是以直線(xiàn)排列方式配置。
4. 如權(quán)利要求1所述的陣列天線(xiàn)，其特征在于，所述天線(xiàn)單元 彼此相隔等距離。
5. 如權(quán)利要求1所述的陣列天線(xiàn)，其特征在于，所述矩形輻射 區(qū)與所述基板之間具有一浮置高度。
6. 如權(quán)利要求1所述的陣列天線(xiàn)，其特征在于，所述矩形輻射 區(qū)位于所述基板的一上表面，所述反射板位于所述基板的一下表面。
7. 如權(quán)利要求1所述的陣列天線(xiàn)，其特征在于，還包括多個(gè)耦 合器，對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述天線(xiàn)單元的上方。
8. 如權(quán)利要求1所述的陣列天線(xiàn)，其特征在于，每一所述天線(xiàn) 單元還包括一第三饋線(xiàn)以及一第四饋線(xiàn)，所述第三饋線(xiàn)與所述第四饋 線(xiàn)的一端分別連接于所述矩形輻射區(qū)的一第三饋入角與相鄰所述第 三饋入角的一第四饋入角。
9. 如權(quán)利要求8所述的陣列天線(xiàn)，其特征在于，還包括 一第三連接線(xiàn)，與所述第一連接線(xiàn)位于所述基板的不同層，并連接所述天線(xiàn)單元的所述第三饋線(xiàn)的另一端；以及一第四連接線(xiàn)，與所述第二連接線(xiàn)位于所述基板的不同層，并 連接所述天線(xiàn)單元的所述第四饋線(xiàn)的另一端。
10. 如權(quán)利要求l所述的陣列天線(xiàn)，其特征在于，所述天線(xiàn)單元 以環(huán)狀排列方式配置。
11. 如權(quán)利要求IO所述的陣列天線(xiàn)，其特征在于，所述第一連 接線(xiàn)與所述第二連接線(xiàn)等長(zhǎng)。
12. —種電子裝置，其特征在于包括 一基板；多個(gè)第一天線(xiàn)單元，串聯(lián)排列形成在所述基板的一上表面，每 一所述第一天線(xiàn)單元包括一第一矩形輻射區(qū)、 一第一饋線(xiàn)以及一第二 饋線(xiàn)，其中所述第一饋線(xiàn)以及所述第二饋線(xiàn)的一端分別連接于所述矩 形輻射區(qū)的一第一饋入角與相鄰所述第一饋入角的一第二饋入角；一第一連接線(xiàn)，位于所述基板上，并設(shè)置在所述矩形輻射區(qū)的 一第一側(cè)邊以連接所述第一天線(xiàn)單元的所述第一饋線(xiàn)的另一端；一第二連接線(xiàn)，位于所述基板上，并設(shè)置在所述矩形輻射區(qū)的 一第二側(cè)邊以連接所述第一天線(xiàn)單元的所述第二饋線(xiàn)的另一端；至少一反射板，位于所述基板上，分別與所述矩形輻射區(qū)維持 至少一間隔高度；以及一電路單元，設(shè)置在所述基板的上表面，并經(jīng)由所述第一連接線(xiàn)與所述第二連接線(xiàn)連接至所述第一天線(xiàn)單元。
13. 如權(quán)利要求12所述的電子裝置，其特征在于，還包括 多個(gè)第二天線(xiàn)單元，形成在所述基板的一下表面，每一所述第二天線(xiàn)單元包括一第二矩形輻射區(qū)、 一第三饋線(xiàn)以及一第四饋線(xiàn)，其 中所述第三饋線(xiàn)以及所述第四饋線(xiàn)的一端分別連接于所述第二矩形 輻射區(qū)的一第三饋入角與相鄰所述第三饋入角的一第四饋入角。
14. 如權(quán)利要求13所述的電子裝置，其特征在于，所述第一連接線(xiàn)連接至所述第二天線(xiàn)單元的所述第三饋線(xiàn)的另一端，所述第二連 接線(xiàn)連接至所述第二天線(xiàn)單元的所述第四饋線(xiàn)的另一端。
15. 如權(quán)利要求13所述的電子裝置，其特征在于，還包括一第三連接線(xiàn)，用以連接所述第二天線(xiàn)單元的所述第三饋線(xiàn)的另一端；以及一第四連接線(xiàn)，用以連接所述第二天線(xiàn)單元的所述第四饋線(xiàn)的口 丄山另一順；其中，所述第三連接線(xiàn)與所述第四連接線(xiàn)形成在所述基板的下 表面，且所述電路單元經(jīng)由所述第三連接線(xiàn)與所述第四連接線(xiàn)連接至 所述第二天線(xiàn)單元。
16. 如權(quán)利要求13所述的電子裝置，其特征在于，還包括 多個(gè)耦合器，對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述第一天線(xiàn)單元與所述第二天線(xiàn)單元的上方。
17. 如權(quán)利要求12所述的電子裝置，其特征在于，所述第一饋 線(xiàn)與所述第一矩形輻射區(qū)的一第一側(cè)邊夾角為135度，所述第二饋線(xiàn) 與所述第一矩形輻射區(qū)的一第二側(cè)邊夾角為135度。
18. 如權(quán)利要求12所述的電子裝置，其特征在于，每一所述第 一天線(xiàn)單元還包括一第三饋線(xiàn)以及一第四饋線(xiàn)，所述第三饋線(xiàn)與所述 第四饋線(xiàn)的一端分別連接于所述第一矩形輻射區(qū)的一第三饋入角與相鄰所述第三饋入角的一第四饋入角；一第三連接線(xiàn)，用以連接所述第一天線(xiàn)單元的所述第三饋線(xiàn)的 另一端；以及一第四連接線(xiàn)，用以連接所述第一天線(xiàn)單元的所述第四饋線(xiàn)的口 ^山另一順。
19.如權(quán)利要求12所述的電子裝置，其特征在于，所述第一天線(xiàn)單元以直線(xiàn)排列方式或環(huán)狀排列方式配置。
20.如權(quán)利要求12所述的電子裝置，其特征在于，所述第一連接 線(xiàn)與所述第二連接線(xiàn)等長(zhǎng)。
全文摘要
本發(fā)明是一種陣列天線(xiàn)與使用其的電子裝置，此陣列天線(xiàn)包括多個(gè)天線(xiàn)單元、第一連接線(xiàn)以及第二連接線(xiàn)，其中每一天線(xiàn)單元包括一矩形輻射區(qū)、一第一饋線(xiàn)與一第二饋線(xiàn)。第一饋線(xiàn)與第二饋線(xiàn)分別連接至矩形輻射區(qū)的兩相鄰饋入角，而第一連接線(xiàn)與第二連接分別位于上述天線(xiàn)單元的兩側(cè)，并分別連接于第一饋線(xiàn)與第二饋線(xiàn)的另一端。
文檔編號(hào)H01Q21/24GK101478079SQ20081000195
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月4日
發(fā)明者劉明彥, 蔡孝明, 鄧天隆, 陳世杰, 黃子卿 申請(qǐng)人:華碩電腦股份有限公司