專利名稱：介質(zhì)天線以及天線模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線技術(shù)，特別是一種介質(zhì)天線以及天線模塊。
背景技術(shù)：
天線在無線通信中是必備元件。隨著無線通信對于數(shù)據(jù)傳輸量需求的增加，毫米波頻段具有很大的可用頻寬，例如60GHz頻段可以有7GHz的頻寬，允許通信上有各種應(yīng)用。另一方面，由于半導體工藝的進步，射頻前端單芯片得以實現(xiàn)。相對于以往使用離散元件所制作的模塊，整合芯片可以縮小模塊尺寸、降低組裝復雜度，降低成本，并且提供波束切換的重要功能。以毫米波為例，由于60GHz毫米波在大氣中的傳輸損耗很大，需要較大的有效等向福射功率(Equivalent Isotropically Radiated Power, EIRP)來補足傳輸損耗并達成高速傳輸?shù)男枨?，EIRP是發(fā)射機輸出功率(PTX)與天線增益(Gain)的乘積，即是EIRP =PTxXGain。然而，目前毫米波頻段娃基半導體功率放大器的最大轉(zhuǎn)換效率(Power-addedefficiency, PAE)多在10%上下，功率輸出也很有限，因此提高天線增益就變成提高EIRP最有效的方法。天線的尺寸與波長呈比例關(guān)系。毫米波的波長較微波短，以60GHz為例，真空中的波長僅約5mm。傳統(tǒng)上,制作在介電質(zhì)載板上的一般平板天線(patch antenna)的邊長大約僅2_，因此制作精度與組裝對準精度的要求會比一般微波頻帶的天線要來得高，而陣列天線的模塊由于單元數(shù)目多，精度控制的困難度更高。搭配芯片的天線技術(shù)，相對于芯片技術(shù)的蓬勃發(fā)展，在體積、成本與整合性的考量下，例如一般是使用多層的低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC)技術(shù)制作天線模塊。LTCC多層技術(shù)可以作為射頻前端芯片的承載板，低損耗的特性可以提供毫米波射頻信號的走線以及制作平面陣列天線。不過由于LTCC的介電常數(shù)較高，例如約5 8之間，且層板厚度較薄，因此傳統(tǒng)單一平板天線的增益僅約4-6dBi左右，其需要較多的單元組成陣列才能達到系統(tǒng)的需求，其常見的陣列數(shù)目在16個至64個。雖然單一平板天線可以利用陣列方式達到較高的功率，但是天線主波束角度可涵蓋范圍不大，較難因應(yīng)復雜多變的無線通信使用環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能與芯片封裝在一起，可適用于譬如毫米波高增益天線模塊等的介質(zhì)天線以及天線模塊。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種介質(zhì)天線，其中，包括:多個介質(zhì)單元，每一個該介質(zhì)單元分為第一區(qū)域與第二區(qū)域；；一或多個導體，覆蓋在每一個該多個介質(zhì)單元的該第二區(qū)域的表面，使該第二區(qū)域為一波導結(jié)構(gòu)，該波導結(jié)構(gòu)的第一端與該第一區(qū)域相連，該波導結(jié)構(gòu)的第二端是一信號饋入端；
一或多個連接結(jié)構(gòu)，連結(jié)一或多個該波導結(jié)構(gòu)使成為至少一積體結(jié)構(gòu)，其中該一或多個連接結(jié)構(gòu)的一橫截面寬度小于一臨界尺寸；以及一信號饋入結(jié)構(gòu)，有一端點鄰近該波導結(jié)構(gòu)的該信號饋入端，用以饋入或接收信號。本發(fā)明還提供了一種介質(zhì)天線，其中，包括:一介質(zhì)單元，分為第一區(qū)域與第二區(qū)域，該第二區(qū)域有一彎折部分；以及一導體，覆蓋該第二區(qū)域包括該彎折部分的一表面，使該第二區(qū)域為一波導結(jié)構(gòu)，該波導結(jié)構(gòu)的第一端與該第一區(qū)域相連，該波導結(jié)構(gòu)的第二端是一信號饋入端。本發(fā)明還提供了一種天線模塊，其中，包括:一載板，包括多個導體層，該些導體層包括:第一導體層，在載板一面用于接地，其中該第一導體層包括多個開孔；以及第二導體層，包括多個信號饋入結(jié)構(gòu)，分別有一端點對應(yīng)該多個開孔；多個介質(zhì)單元，分別配置在該多個開孔上方，其中每一個該介質(zhì)單元分為第一區(qū)域與第二區(qū)域；以及一或多個導體，覆蓋在該介質(zhì)單元的該第二區(qū)域的表面，使該第二區(qū)域分別成為一波導結(jié)構(gòu)，每一個該波導結(jié)構(gòu)的一信號饋入端分別對應(yīng)至該第一導體層的該開孔之一，其中該信號饋入結(jié)構(gòu)的該端點分別與對應(yīng)的該波導結(jié)構(gòu)配置，以從每一個該波導結(jié)構(gòu)的該信號饋入端饋入或接收信號。本發(fā)明的一種介質(zhì)天線，包括多個介質(zhì)單元、一或多個導體、一或多個連接結(jié)構(gòu)以及多個信號饋入結(jié)構(gòu)。每一個該介質(zhì)單元分為第一區(qū)域與第二區(qū)域。一或多個導體覆蓋在每一個介質(zhì)單元的該第二區(qū)域的表面，使該第二區(qū)域成為一波導結(jié)構(gòu)，該波導結(jié)構(gòu)的第一端與該第一區(qū)域相連，以及該波導結(jié)構(gòu)的第二端是一信號饋入端。一或多個連接結(jié)構(gòu)連結(jié)一或多個該波導結(jié)構(gòu)使成為至少一積體結(jié)構(gòu)，其中該一或多個連接結(jié)構(gòu)的一橫截面寬度小于一臨界尺寸。信號饋入結(jié)構(gòu)有一端點鄰近該波導結(jié)構(gòu)的該信號饋入端，用以饋入或接收信號。本發(fā)明的另一種介質(zhì)天線，包括一介質(zhì)單元與一導體。介質(zhì)單元分為第一區(qū)域與第二區(qū)域，該第二區(qū)域有一彎折部分。導體覆蓋該第二區(qū)域，使該第二區(qū)域成為一波導結(jié)構(gòu)，該波導結(jié)構(gòu)的第一端與該第一區(qū)域相連，以及該波導結(jié)構(gòu)的第二端是一信號饋入端。本發(fā)明的天線模塊，包括一載板、多個介質(zhì)單元、以及一或多個導體。載板包括多個導體層，該些導體層包括第一導體層在載板一面用于接地，該第一導體層包括多個開孔，以及第二導體層，包括多個信號饋入結(jié)構(gòu)，分別有一端點對應(yīng)該些開孔。介質(zhì)單元分別配置在該些開孔上方，其中每一個該介質(zhì)單元分為第一區(qū)域與第二區(qū)域，一或多個導體覆蓋在該些介質(zhì)單元的第二區(qū)域的表面，使這些第二區(qū)域分別成為波導結(jié)構(gòu)，每一個波導結(jié)構(gòu)的一信號饋入端分別對應(yīng)至該第一導體層的該些開孔之一。信號饋入結(jié)構(gòu)的端點分別對應(yīng)波導結(jié)構(gòu)配置，以從每一個波導結(jié)構(gòu)的該信號饋入端饋入或接收信號。本發(fā)明的技術(shù)效果在于:本發(fā)明的介質(zhì)天線(Dielectric Antenna),能與芯片封裝在一起，可適用于譬如毫米波高增益天線模塊等。另亦可配合低溫共燒陶瓷技術(shù)，制成多層線路載板(carrier)。本發(fā)明介質(zhì)天線的結(jié)構(gòu)以及其所組成的天線模塊,易于組裝達到精度需求，另外也允許有多種發(fā)射角度的組合，達到因應(yīng)使用環(huán)境的多樣裝置的位置變化有較容易的操作效率。本發(fā)明的天線模塊的構(gòu)造簡單，單元密度高，可與現(xiàn)有平面載板整合，而天線單元增益高，實施時可隨需求調(diào)整。天線單元結(jié)合了波導結(jié)構(gòu)與介質(zhì)單元(即輻射體)，實施時可將天線單元往垂直的方向延展，以達到高密集度以及與平面載板整合的需求。介質(zhì)單元的增益隨長度增加，可以增加天線單元增益。而波導結(jié)構(gòu)可彎折且保持低損耗的特性，不受限于現(xiàn)有技術(shù)在整合天線基礎(chǔ)波束角度的束縛。天線模塊結(jié)構(gòu)也可能使用塑膠射出成形等的方式來制作，使能量產(chǎn)與降低成本。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1為本發(fā)明一實施例的天線模塊的剖面示意圖；圖2為本發(fā)明一實施例的天線模塊組裝后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明一實施例的介質(zhì)天線的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a 4d為本發(fā)明一實施例的介質(zhì)天線的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖5為本發(fā)明一實施例的當波導結(jié)構(gòu)沒有覆蓋到彎折區(qū)域的角度輻射圖案示意圖；圖6為本發(fā)明一實施例的當波導結(jié)構(gòu)有覆蓋到彎折區(qū)域的角度輻射圖案示意圖；圖7為本發(fā)明一實施例的相鄰二個介質(zhì)單元之間的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖8A-8C為本發(fā)明一實施例的天線模塊的彎折原理示意圖；圖9A-9C為本發(fā)明一實施例的天線模塊的彎折原理示意圖；圖10為本發(fā)明一實施例的天線模塊具有多個波束的系統(tǒng)應(yīng)用示意圖；圖11為本發(fā)明一實施例的天線模塊具有多個波束的系統(tǒng)應(yīng)用示意圖；圖12為本發(fā)明一實施例的連接結(jié)構(gòu)組成一群組的原理示意圖；圖13A-13E為本發(fā)明一實施例的介質(zhì)天線配合連接結(jié)構(gòu)方式示意圖；圖14A-14D為本發(fā)明一實施例的介質(zhì)單元與載板的連接原理的立體透視圖以及上視及側(cè)視透視圖；圖15為本發(fā)明一實施例的天線模塊組裝后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。其中，附圖標記100 載板102 第一導體層104 第二導體層104’信號饋入結(jié)構(gòu)104"端點105 第三導體層106 開孔107 第四導體層108 第一導體柱109 第二導體柱110 介質(zhì)天線112 連接端點
113導體柱114連接端點115焊接結(jié)構(gòu)116芯片120介質(zhì)單元121介質(zhì)單元第一區(qū)122介質(zhì)單元第二區(qū)122’波導結(jié)構(gòu)123信號饋入端

124連接結(jié)構(gòu)140 a、140b、140c 深度200導體柱300,302 天線陣列
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述:本發(fā)明提供的天線采用介質(zhì)天線(Dielectric Antenna),能與芯片封裝在一起，可適用于譬如毫米波高增益天線模塊等。另亦可配合低溫共燒陶瓷技術(shù)，制成多層線路載板(carrier)。本發(fā)明提供介質(zhì)天線的結(jié)構(gòu)以及其所組成的天線模塊，可以易于組裝達到精度需求，另外也允許可以有多種發(fā)射角度的組合，達到因應(yīng)使用環(huán)境的多樣裝置的位置變化有較容易的操作效率。本發(fā)明提供的天線模塊的構(gòu)造簡單，單元密度高，可與現(xiàn)有平面載板整合，而天線單元增益高，實施時并可隨需求調(diào)整。例如，天線結(jié)構(gòu)可彎折角度改變天線波束方向，可以配合相位陣列或是切換天線陣列或群組的架構(gòu)來滿足不同的波束范圍規(guī)劃有利于與薄型裝置整合。天線單元結(jié)合了波導結(jié)構(gòu)與介質(zhì)單元(即輻射體)，實施時可將天線單元往垂直的方向延展，以達到高密集度以及與平面載板整合的需求。介質(zhì)單元的增益隨長度增加，可以增加天線單元增益。而波導結(jié)構(gòu)可彎折且保持低損耗的特性，不受限于現(xiàn)有技術(shù)在整合天線基礎(chǔ)波束角度的束縛。天線模塊結(jié)構(gòu)也可能使用塑膠射出成形等的方式來制作，使能量產(chǎn)與降低成本。以下舉一些實施例來說明，但是本發(fā)明不限于所舉的實施例。另外所舉的一些實施例之間也允許有適當?shù)慕Y(jié)合。圖1為本發(fā)明一實施例天線模塊的剖面示意圖。參閱圖1，天線模塊包括載板100以及設(shè)置在載板100上的介質(zhì)天線110。本實施例的介質(zhì)天線110是由具有彎折的多個介質(zhì)單元120所構(gòu)成的陣列，其較詳細的結(jié)構(gòu)會描述于圖3，而一些實施例中介質(zhì)天線110可為單一介質(zhì)單元120所構(gòu)成。此實施例中由多個介質(zhì)單元120所構(gòu)成的陣列結(jié)構(gòu)，可一次將多個介質(zhì)單元120即介質(zhì)天線110與載板100組裝，使介質(zhì)天線110較易配置到載板100上的預定位置。載板100具有多個導體層，其中包括作為接地的導體層102 (第一導體層)，以及作為信號饋入的導體層104 (第二導體層)。位于載板100 —面的導體層102的結(jié)構(gòu)包括有多個開孔106，導體層104具有多個信號饋入結(jié)構(gòu)104’，信號饋入結(jié)構(gòu)104’分別有一端點104"對應(yīng)開孔106。多個介質(zhì)單元120分別配置在開孔106上方，介質(zhì)單元120會與開孔106對位，而信號饋入結(jié)構(gòu)104’將信號通過開孔106而饋入介質(zhì)單元120。一實施例中載板100可至少具有第三導體層105及第四導體層107，第一導體層102及第三導體層105以第一導體柱108電性連接，第二導體層104及第四導體層107以第二導體柱109電性連接。于第二導體層104的信號饋入結(jié)構(gòu)104’經(jīng)由載板100內(nèi)的至少一導體層與至少一導體柱113可構(gòu)成一信號傳輸路徑與連接端點114相連接。載板100的另一面可經(jīng)由連接端點114與至少一芯片116連接整合，以與介質(zhì)單元120電性耦接，能夠經(jīng)由信號饋入結(jié)構(gòu)104’饋入信號且依照介質(zhì)單元120決定天線波束方向。至少一芯片116可為例如含有射頻模塊的芯片、射頻芯片(Radio FrequencyIC/Chip)、或前述芯片與其他任何性能芯片的組合等。載板100也可以有其它的連接端點112，作為與其它電路連接。在連接端點112與連接端點114 一般會有焊接結(jié)構(gòu)115，于此圖例中為錫球，以電性連接其它電路板上。圖2為本發(fā)明一實施例天線模塊組裝后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖2，介質(zhì)天線110可以對應(yīng)開孔106的位置設(shè)置于載板100上。介質(zhì)天線110例如可利用塑料射出成型的技術(shù)將多個介質(zhì)單元120對應(yīng)至開孔106所要的位置成為一積體結(jié)構(gòu)。圖3為本發(fā)明一實施例介質(zhì)天線的立體結(jié)構(gòu)示意圖，其中介質(zhì)天線110可為介質(zhì)柱狀天線(Dielectric Rot Antenna,DRA),但可實施方式并不限于此。圖4a 4d為本發(fā)明一實施例的介質(zhì)天線的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。參閱圖3與圖4a 4d,包括至少一個介質(zhì)單元120，介質(zhì)單元120可以分為第一區(qū)域121與第二區(qū)域122。第二區(qū)域122可有一彎折部分。另外，以一或多個導體覆蓋在介質(zhì)單元120的第二區(qū)域122的表面，形成一波導結(jié)構(gòu)122’，波導結(jié)構(gòu)122’的第一端與第一區(qū)域121相連，波導結(jié)構(gòu)122’的第二端是一信號饋入端123，對應(yīng)至第一導體層102的該些開孔106其一。當圖1的信號饋入結(jié)構(gòu)104’將信號饋入到波導結(jié)構(gòu)122’的信號饋入端123后，由第二區(qū)域122將電磁能量導入第一區(qū)域121，電磁波經(jīng)由介質(zhì)單元的第一區(qū)域121輻射出去。信號饋入結(jié)構(gòu)104’的端點105鄰近該波導結(jié)構(gòu)的信號饋入端123，分別對應(yīng)該些波導結(jié)構(gòu)122’配置，以從該些波導結(jié)構(gòu)122’的信號饋入端123饋入或接收信號。由于介質(zhì)單元120可有彎折的部分，通過不同彎折的角度可以達到不同的天線波束方向。由多個介質(zhì)單元120組成天線陣列，可提高天線的指向性。而每一個介質(zhì)單元120的波導結(jié)構(gòu)的信號饋入端對位組裝到如圖1的開孔106位置。當介質(zhì)天線110的介質(zhì)單元120的數(shù)量與之間的密度增加時，就組裝與制造上，亦不排除單一介質(zhì)單元120可分別組裝，但是如果是個別組裝，其至少需要分別對位。本發(fā)明還提出由介質(zhì)單元120所構(gòu)成的天線模塊110—實施例。可利用一或多個連接結(jié)構(gòu)124將介質(zhì)天線110的一或多個的介質(zhì)單元120連接一起形成至少一積體結(jié)構(gòu)，此實施例中結(jié)構(gòu)上是單一的積體結(jié)構(gòu)，因此組裝到載板100時，此實施例僅要一次對位可簡化組裝復雜度。于此關(guān)于圖4a 4d的連接結(jié)構(gòu)124需要附加說明，其僅是示意圖以表示與第二區(qū)域122的連接關(guān)系，其在圖3對應(yīng)圖4a 4d的剖面上是不會看到連接結(jié)構(gòu)124。另外在圖4a 4d中，介質(zhì)單元120的第二區(qū)域122被一或多個導體覆蓋。在一些實施例中覆蓋導體也可以覆蓋連接結(jié)構(gòu)124的部分表面或是全部表面，其例如其中的圖4a 4d所示。連接結(jié)構(gòu)可使用一或多個導體覆蓋，或者覆蓋第二區(qū)域的導體亦可以延伸覆蓋連接結(jié)構(gòu)。另外，介質(zhì)單元120在信號饋入端的表面也可以有至少一凹曲的形狀(圖中未顯示)，作為匹配調(diào)整用。介質(zhì)天線110包含連接結(jié)構(gòu)124例如也可以采用陶瓷被動元件的工藝或是塑料射出成型的技術(shù)同時完成多個介質(zhì)單元120的制造。一實施例中連接結(jié)構(gòu)124的橫截面的最大尺寸小于或等于一臨界值(以下稱為臨界尺寸)，以有效降低相鄰連接的介質(zhì)單元120電磁能量耦合。臨界尺寸的大小例如是相對操作波長的半波長，于圖7有較詳細的實施例描述。圖5為本發(fā)明一未包括連接結(jié)構(gòu)的實施例，當?shù)诙^(qū)域122具一 90度彎折區(qū)域輻射場形模擬圖。參閱圖5，如果第二區(qū)域122包含一彎折區(qū)域，其天線主波束與第一區(qū)域軸向平行，且指向性較高。彎折區(qū)域的曲率可例如約為2mm，相對于5mm的操作波長僅為
0.4入。圖6為本發(fā)明一未包括連接結(jié)構(gòu)的實施例，當?shù)诙^(qū)域122未具彎折區(qū)域的輻射場形模擬圖。參閱圖6，第一區(qū)域具彎折90度結(jié)構(gòu)，第二區(qū)域未具彎折結(jié)構(gòu)。于此狀況，天線主波束并未能集中于第一區(qū)域直線段軸向(-X方向)且指向性較圖5實施例低。介質(zhì)單元120的橫截面的幾何形狀，可不限定形狀，其例如是方形、矩型、圓形、橢圓或其他形狀等也可以?？捎貌煌绞綄⑾噜徎虿幌噜彽亩€或二個以上介質(zhì)單元120之間利用一或多個連接結(jié)構(gòu)124連接構(gòu)成一體。圖7為本發(fā)明一實施例，相鄰二個介質(zhì)單元之間的連接結(jié)構(gòu)示意圖。連接結(jié)構(gòu)124與第二區(qū)域122的材料亦可相同，因此例如可是以一體成型的工藝完成。連接結(jié)構(gòu)124的橫截面例如是方形、矩形、圓形或是其它的形狀等，以達到機械上的一體。連接結(jié)構(gòu)124除了有助于簡易制造成陣列的結(jié)構(gòu)，也可以方便組裝到載板時的對位。此外，連接結(jié)構(gòu)124的連結(jié)方式并不以此為限，亦可交叉連結(jié)、跳躍連結(jié)或任意選擇連結(jié)二個或二個以上的介質(zhì)單元120，譬如說連結(jié)排列第偶數(shù)號或排列第奇數(shù)號的介質(zhì)單元120。由于連接結(jié)構(gòu)124仍會有導波的效果，因此可能會產(chǎn)生兩介質(zhì)單元120之間電磁能量耦合。但是如果連接結(jié)構(gòu)124的最大橫截寬度小于臨界尺寸，則連接結(jié)構(gòu)124在該頻段為止帶(stop-band)無法傳播電磁能量，可以減少這些導波結(jié)構(gòu)之間的電磁能量耦合。此夕卜，能量耦合的問題可以通過控制連接結(jié)構(gòu)124橫截面寬度的大小而解決。也就是說，連接結(jié)構(gòu)124配合適當尺寸可以減少電磁能量從多個波導結(jié)構(gòu)分別的單一個泄漏。天線模塊其中各子群或各介質(zhì)單元120的彎折方式可以有多種變化而達到不同角度上的多個波束，各子群組或各介質(zhì)單元120的波束角度可以不一致，使分別指向不同方向。圖8A-8C為本發(fā)明一實施例的天線模塊的彎折方式示意圖。參閱圖8A，以連接結(jié)構(gòu)124的直線延伸方向為X軸，介質(zhì)單元120第一區(qū)域的軸向以虛線表示，其可以與X軸及z軸分別具一夾角Ψ及Θ。又,于此的彎折角度Θ是以90度為例，而夾角Ψ是在水平平面上的變化。于此實施例，夾角Ψ也是90度。參閱圖8B不同第一區(qū)域的延伸方向?qū)嵤├?，其夾角Ψ可以偏離90度。于此實施例,夾角Ψ是以小于90度為例。參閱圖8C，其為具不同數(shù)目介質(zhì)單元120組成的介質(zhì)天線110。也就是說，介質(zhì)單元120第一區(qū)域的延伸方向及介質(zhì)單元數(shù)目可依實際需要來設(shè)計。圖9A-9C為本發(fā)明一實施例的天線模塊的彎折方式示意圖。參閱圖9A，以連接結(jié)構(gòu)124的直線延伸方向為X軸，介質(zhì)單元120第一區(qū)域的軸向以虛線表示，與X軸及z軸分別具一夾角Ψ及Θ。又，于此的彎折角度Ψ是以90度為例，而夾角Θ是在垂直平面上變化，以夾角Θ小于90度為例。參閱圖9B，其夾角Θ是以90度為例。參閱圖9C其夾角Θ是以大于90度為例。于圖9A-9C的實施例，介質(zhì)單元120第一區(qū)域的延伸方向分別與z軸具不同夾角。換句話說，介質(zhì)天線110主波束方向可通過第二區(qū)域122其彎折角度以及與連接結(jié)構(gòu)124夾角決定。就更進一步的應(yīng)用，一介質(zhì)天線110內(nèi)介質(zhì)單元120可分為多子群組，其每一個子群組分別對應(yīng)一波束角度，如此天線模塊可以有多個波束角度，或單一介質(zhì)天線110僅對應(yīng)至一波束角度，而載板100多個天線群組，上述兩形式皆可達成多波束方向操作的需求。圖10為本發(fā)明一實施例的單一載板配置多個天線群組的系統(tǒng)應(yīng)用示意圖。參閱圖10，此架構(gòu)例如是具有四個方向的波束，而設(shè)置在投影機上。如此，投影機可以在四個波束方向與其它的裝置無線連接。由于投影機允許有四個波束的方向進行數(shù)據(jù)通信，增加環(huán)境配置的靈活度。于此實施例，四個波束的天線群組分別由四個一致彎折的天線陣列所達成。然而并不限于此，這不是唯一的可實施方式。圖11為本發(fā)明一實施例的天線模塊具有多個波束的系統(tǒng)應(yīng)用示意圖。參閱圖11，對于同一個天線群組也可以有不同彎折方向陣列所組成。如此在相同的操作位置上可同時與多個不同裝置達成無線連接，構(gòu)成直接互通的網(wǎng)路型態(tài)。圖12為本發(fā)明一實施例的連接結(jié)構(gòu)組成一群組的原理示意圖。參閱圖12，不管介質(zhì)單元120是否有彎折，連接結(jié)構(gòu)124都可以用來與第二區(qū)域122連接達到積體結(jié)構(gòu)。本實施例僅就第二區(qū)域122連接結(jié)構(gòu)124達到陣列的結(jié)構(gòu)。陣列結(jié)構(gòu)不限一維的分布，其可以是二維分布的陣列或是其陣列方式。這是由于連接結(jié)構(gòu)124所提供的方便性。另外，在第二區(qū)域122可以都具有彎折結(jié)構(gòu)又或是由彎折與直線的第二區(qū)域122的混合所組成。換句話說，第二區(qū)域122不必全部都是有彎折。而彎折部分也可以是一致的一彎折角度或是不全部一致的多個彎折角度。圖13A 13E為本發(fā)明不同實施例的介質(zhì)天線配合連接結(jié)構(gòu)方式示意圖。參閱圖13A，介質(zhì)單元120的第二區(qū)域122配合連接結(jié)構(gòu)124達到陣列的整體結(jié)構(gòu)。于此實施例，第二區(qū)域122無需有彎折。接著參閱圖13B，介質(zhì)單元120配合連接結(jié)構(gòu)124達到陣列的整體結(jié)構(gòu)，而第二區(qū)域122可以是由直線區(qū)域與彎曲區(qū)域的組合。又參閱圖13C，介質(zhì)單元120配合連接結(jié)構(gòu)124達到陣列的整體結(jié)構(gòu)，而第二區(qū)域122可以是彎曲結(jié)構(gòu)，沒有直線區(qū)域。參閱圖13D，介質(zhì)單元120配合連接結(jié)構(gòu)124達到陣列的整體結(jié)構(gòu)，其第二區(qū)域122除了如圖13B-13C的變化，介質(zhì)單元120的偏轉(zhuǎn)方向可以不是一致，分別指向不同方向。又參閱圖13E，以兩個分別的天線陣列組成一個較大的整體天線陣列，其分別的天線陣列的指向方向可以不同。換句話說，根據(jù)前述介質(zhì)柱狀體120的實施例的各種變化組合，可以組成具有多個指向性波束的天線模塊。圖14A-14D為本發(fā)明一實施例介質(zhì)單元120與載板的連接原理的立體透視圖，以及上視及側(cè)視透視圖。參閱圖14A-14D實施例，接地的導體層102于本實施例是在表面，也就是深度140a相對表面是零。于本實施例，多個導體柱200埋入在載板100內(nèi)，其上下兩端的位置是處于深度140a、140b，而信號饋入結(jié)構(gòu)104’的深度是在其間的深度140c。當導體柱200的間距小于一個程度，于操作頻段下可視為一完整導體面。如此，在作為信號饋入的導體層104饋入的電磁信號能順利被導入介質(zhì)單元120。多個導體柱200分布環(huán)繞信號饋入結(jié)構(gòu)104’的端點104"，該些導體柱200是接地且垂直于信號饋入結(jié)構(gòu)104’的一延伸面。一實施例中載板100并可至少具有第三導體層105及第四導體層107,第一導體層102及第三導體層105以第一導體柱108電性連接，第二導體層104及第四導體層107以第二導體柱109電性連接。圖15為本發(fā)明一實施例天線模塊組裝后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖15，如果天線模塊是由多個天線陣列300、302所組成，其也可以由相同的或至少一芯片所控制。利用載板的多層導體層的結(jié)構(gòu)達到電性耦接。芯片的位置也依照設(shè)計的電路，由于載板的多層特性，可以設(shè)置在載板的適當位置。一般而言，介質(zhì)單元120的第一區(qū)域，其長短與形狀，可以依照所需要的輻射強度與指向需求而變化，不限于特定的幾何形狀。第二區(qū)域如果是采用有彎折的結(jié)構(gòu)，其曲率半徑也可以依實際需求做調(diào)整。就連接結(jié)構(gòu)124而言，其將各種介質(zhì)單元120組合達到整體的結(jié)構(gòu)，易于組裝減少對位的復雜性。當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種介質(zhì)天線,包括: 多個介質(zhì)單元，每一個該介質(zhì)單元分為第一區(qū)域與第二區(qū)域；； 一或多個導體，覆蓋在每一個該多個介質(zhì)單元的該第二區(qū)域的表面，使該第二區(qū)域為一波導結(jié)構(gòu)，該波導結(jié)構(gòu)的第一端與該第一區(qū)域相連，該波導結(jié)構(gòu)的第二端是一信號饋入端; 一或多個連接結(jié)構(gòu)，連結(jié)一或多個該波導結(jié)構(gòu)使成為至少一積體結(jié)構(gòu)，其中該一或多個連接結(jié)構(gòu)的一橫截面寬度小于一臨界尺寸；以及 一信號饋入結(jié)構(gòu)，有一端點鄰近該波導結(jié)構(gòu)的該信號饋入端，用以饋入或接收信號。
2.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)天線，其中該一或多個該第二區(qū)域有一彎折部分。
3.如權(quán)利要求2所述的介質(zhì)天線，其中該一或多個第二區(qū)域的該些彎折部分是一致的一彎折角度。
4.如權(quán)利要求2所述的介質(zhì)天線，其中該一或多個第二區(qū)域的該彎折部分具有多個彎折角度。
5.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)天線，其中該臨界尺寸不大于一操作信號的半波長。
6.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)天線，其中還包括多個導體柱分布環(huán)繞該信號饋入結(jié)構(gòu)的該端點，該多個導體柱是接地且垂直于該信號饋入結(jié)構(gòu)的一延伸面。
7.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)天線，其中該一或多個連接結(jié)構(gòu)的一部分表面或全部表面上覆蓋有一或多個覆蓋導體。
8.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)天`線，其中該一或多個導體覆蓋該一或多個連接結(jié)構(gòu)的一部分表面或全部表面。
9.一種介質(zhì)天線，其特征在于，包括: 一介質(zhì)單元，分為第一區(qū)域與第二區(qū)域，該第二區(qū)域有一彎折部分；以及 一導體，覆蓋該第二區(qū)域包括該彎折部分的一表面，使該第二區(qū)域為一波導結(jié)構(gòu)，該波導結(jié)構(gòu)的第一端與該第一區(qū)域相連，該波導結(jié)構(gòu)的第二端是一信號饋入端。
10.如權(quán)利要求9所述的介質(zhì)天線，還包括: 一信號饋入結(jié)構(gòu)，有一端點鄰近該波導結(jié)構(gòu)的該信號饋入端，用以饋入或接收信號；以及 多個導體柱分布環(huán)繞該信號饋入結(jié)構(gòu)的該端，該些導體柱是接地且垂直于該號饋入結(jié)構(gòu)的一延伸面。
11.如權(quán)利要求9所述的介質(zhì)天線，還包括: 一連接結(jié)構(gòu)，該連接結(jié)構(gòu)與該波導結(jié)構(gòu)相連，其中該連接結(jié)構(gòu)的一橫截面寬度小于一臨界尺寸。
12.—種天線模塊，包括: 一載板，包括多個導體層，該些導體層包括: 第一導體層，在載板一面用于接地，其中該第一導體層包括多個開孔；以及 第二導體層，包括多個信號饋入結(jié)構(gòu)，分別有一端點對應(yīng)該多個開孔； 多個介質(zhì)單元，分別配置在該多個開孔上方，其中每一個該介質(zhì)單元分為第一區(qū)域與第二區(qū)域；以及 一或多個導體，覆蓋在該介質(zhì)單元的該第二區(qū)域的表面，使該第二區(qū)域分別成為一波導結(jié)構(gòu)，每一個該波導結(jié)構(gòu)的一信號饋入端分別對應(yīng)至該第一導體層的該開孔之一， 其中該信號饋入結(jié)構(gòu)的該端點分別與對應(yīng)的該波導結(jié)構(gòu)配置，以從每一個該波導結(jié)構(gòu)的該信號饋入端饋入或接收信號。
13.如權(quán)利要求12所述的天線模塊，其中一或多個該介質(zhì)單元的該第二區(qū)域有一彎折部分。
14.如權(quán)利要求13所述的天線模塊，其中該一或多個介質(zhì)柱狀天線的該彎折部分的彎折角度一致。
15.如權(quán)利要求13所述的天線模塊，其中該一或多個介質(zhì)柱狀天線的該彎折部分分別具有多個彎折角度。
16.如權(quán)利要求12所述的天線模塊，其中還包括多個導體柱分布環(huán)繞該信號饋入結(jié)構(gòu)的該端點。
17.如權(quán)利要求12所述的天線模塊，其中還包括一或多個連接結(jié)構(gòu)，連接該波導結(jié)構(gòu)構(gòu)成至少一積體結(jié)構(gòu)，該連接結(jié)構(gòu)的一橫截面寬度小于一臨界尺寸。
18.如權(quán)利要求17所述的天線模塊，其中該臨界尺寸不大于一操作信號的半波長。
19.如權(quán)利要求17所述的天線模塊,其中該至少一積體結(jié)構(gòu)的一或多個該介質(zhì)單元的波束角度一致。
20.如權(quán)利要求17所述的天線模塊，其中該至少一個積體結(jié)構(gòu)的一或多個該介質(zhì)單元的波束角度相異。
21.如權(quán)利要求17所述的天線模塊，其中該至少一積體結(jié)構(gòu)的一或多個該介質(zhì)單元分為多個群組，其中一或多個群組的波束角度分別相異。
22.如權(quán)利要求12所述的天線模塊，其中該介質(zhì)單元分布成一陣列。
23.如權(quán)利要求12所述的天線模塊，其中還包括至少一芯片，通過該載板與該介質(zhì)單元電性連接。
24.如權(quán)利要求23所述的天線模塊，其中該至少一芯片至少包括一射頻芯片。
25.如權(quán)利要求23所述的天線模塊，其中該至少一芯片至少有一芯片包括一射頻模塊。
全文摘要
一種介質(zhì)天線以及天線模塊，該介質(zhì)天線包括至少一個介質(zhì)單元。每一個介質(zhì)單元分為第一區(qū)域與第二區(qū)域，且第二區(qū)域可有一彎折部分。一導體覆蓋在介質(zhì)單元的第二區(qū)域的表面形成一波導結(jié)構(gòu)，此波導結(jié)構(gòu)第一端與第一區(qū)域相連，第二端為信號饋入端，用以饋入或接收信號。本發(fā)明的介質(zhì)天線，能與芯片封裝在一起，可適用于譬如毫米波高增益天線模塊等。
文檔編號H01Q1/22GK103187624SQ20121006267
公開日2013年7月3日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者林弘萱, 浦大鈞, 吳俊熠 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院