CN111384589B - 混合式多频天线阵列 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种混合式多频天线阵列,能有效缩小多频多波束天线阵列应用于通讯装置的整体尺寸,以满足高数据传输速度多天线通讯装置的实际应用需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种多频天线阵列设计,特别是涉及一种能提高通讯装置不同通讯频段数据传输速度的缩小化高整合度多频天线阵列设计架构。
背景技术
由于无线通讯信号品质与传输速度需求的不断提升,导致了毫米波频段通讯技术的快速发展。毫米波频段通讯技术有机会能够利用较多的频宽资源来提高无线数据传输速率,因此已成为下世代Multi-Gbps通讯***的发展重点之一。然而由于毫米波频段通讯应用相较于6GHz以下商用频段,会具有较高的无线传输路径损耗。所以能够具有高增益与高指向性特性并且可达成多样场型变化功能的波束成型天线阵列(Beamforming AntennaArray)架构,就成为了毫米波频段通讯的关键天线技术实现手段。除此之外,由于不同国家可能会采用不同的毫米波通讯***频段,因此如何达成多频段操作的波束成型天线阵列架构也成为重要的技术研究课题。
在现有文献中,针对毫米波频段通讯应用,已有许多可达成单频段操作功能的高整合度波束成型天线阵列架构被发表。也有部分现有文献,提出设计单一波束成型天线阵列激发宽频共振模态,来达成多个不同的通讯频段操作。然而在不同的毫米波通讯频段,在理论上其所相对应较佳化的天线阵列单元间距并不相同。因此在现有文献中,设计单一天线阵列激发宽频模态来达成多个不同通讯频段操作的做法,在不同操作频率会有光栅波瓣(Grating)的问题产生。
若针对不同的毫米波频段,分别设计相应不同频段操作的波束成型天线阵列,能够有效避免光栅波瓣(Grating Lobe)的问题产生。但是不同频段操作的波束成型天线阵列,却必须配置适当的间隔距离,才能够避免不同天线阵列之间因为交错配置,而产生相互耦合而造成不同频段远场辐射场型的破坏。然而作法这样会导致空间利用性不佳的问题产生。
所以如何于空间有限的通讯装置内,针对不同的毫米波频段,实现多组不同频段操作波束成型天线阵列架构,也是目前有待解决的一项重要课题。因此需要一种可以解决上述这些问题的高整合度多频天线阵列设计方式,以满足未来通讯装置多个不同毫米波通讯频段,无线高速数据传输的实际应用需求。
发明内容
有鉴于此,本发明的实施范例公开一种混合式多频天线阵列。依据范例的一些实作例能解决上述技术问题。
根据一实施范例,本发明提出一种混合式多频天线阵列。该混合式多频天线阵列,包含一多层介质基板、一第一天线阵列以及一第二天线阵列。该多层介质基板具有一接地导体结构,并且该接地导体结构具有一第一边缘。该第一天线阵列包含多个折叠环圈天线。该多个折叠环圈天线均整合于该多层介质基板,并沿着该第一边缘延伸排列。其中,各该折叠环圈天线均各自具有一蜿蜒金属共振路径。各该蜿蜒金属共振路径均各自具有一环圈短路点以及一环圈馈入点,各该环圈短路点均电气连接于该接地导体结构,相邻各该环圈馈入点之间均具有各自的一第一间距。该第一天线阵列激发产生一第一共振模态,该第一共振模态涵盖至少一第一通讯频段。该第二天线阵列包含多个并联槽孔天线。该多个并联槽孔天线均整合于该多层介质基板,并沿着该第一边缘延伸排列。其中,各该并联槽孔天线均各自具有一第一槽孔与一第二槽孔,以及各自具有一信号耦合线横跨该第一槽孔与该第二槽孔。该多个第一槽孔以及该多个第二槽孔均位于该接地导体结构上。并且该多个信号耦合线均各自具有一槽孔馈入点,相邻各该槽孔馈入点之间均具有各自的一第二间距。该第二天线阵列激发产生一第二共振模态,该第二共振模态涵盖至少一第二通讯频段,且该第二共振模态的频率小于该第一共振模态的频率。
为了对本发明的上述及其他内容有更佳的了解,下文特举实施例,并配合所附的附图,作详细说明如下:
附图说明
图1为本发明一实施例混合式多频天线阵列1的结构图;
图2A为本发明一实施例混合式多频天线阵列2的结构图;
图2B为本发明一实施例混合式多频天线阵列2的返回损失与隔离度曲线图;
图2C为本发明一实施例混合式多频天线阵列2的第一天线阵列21于第一通讯频段的多波束扫描2D场型图;
图2D为本发明一实施例混合式多频天线阵列2的第二天线阵列22于第二通讯频段的多波束扫描2D场型图;
图3为本发明一实施例混合式多频天线阵列3的结构图;
图4为本发明一实施例混合式多频天线阵列4的结构图;
图5为本发明一实施例混合式多频天线阵列5的结构图;
图6A为本发明一实施例混合式多频天线阵列6的结构图;
图6B为本发明一实施例混合式多频天线阵列6的返回损失与隔离度曲线图;
图6C为本发明一实施例混合式多频天线阵列6的第一天线阵列61于第一通讯频段的多波束扫描2D场型图;
图6D为本发明一实施例混合式多频天线阵列6的第二天线阵列62于第二通讯频段的多波束扫描2D场型图;
图7为本发明一实施例混合式多频天线阵列7的结构图;
图8A为本发明一实施例混合式多频天线阵列8的结构图;
图8B为本发明一实施例混合式多频天线阵列8的返回损失与隔离度曲线图;
图8C为本发明一实施例混合式多频天线阵列8的第一天线阵列81于第一通讯频段的多波束扫描2D场型图;
图8D为本发明一实施例混合式多频天线阵列8的第二天线阵列82于第二通讯频段的多波束扫描2D场型图。
符号说明
1、2、3、4、5、6、7、8:混合式多频天线阵列
10、20、30、40、50、60、70、80:多层介质基板
101、201、301、401、501、601、701、801:接地导体结构
102、202、302、402、502、602、702、802:第一边缘
11、21、31、41、51、61、71、81:第一天线阵列
111、112、211、212、213、214、311、312、313、314、411、412、413、414、511、512、513、514、611、612、613、614、711、712、713、714、811、812、813、814:折叠环圈天线
1111、1121、2111、2121、2131、2141、3111、3121、3131、3141、4111、4121、4131、4141、5111、5121、5131、5141、6111、6121、6131、6141、7111、7121、7131、7141、8111、8121、8131、8141:蜿蜒金属共振路径
1112、1122、2112、2122、2132、2142、3112、3122、3132、3142、4112、4122、4132、4142、5112、5122、5132、5142、6112、6122、6132、6142、7112、7122、7132、7142、8112、8122、8132、8142:环圈短路点
1113、1123、2113、2123、2133、2143、3113、3123、3133、3143、4113、4123、4133、4143、5113、5123、5133、5143、6113、6123、6133、6143、7113、7123、7133、7143、8113、8123、8133、8143:环圈馈入点
d1112、d2112、d2123、d2134、d3112、d3123、d3134、d4112、d4123、d4134、d5112、d5123、d5134、d6112、d6123、d6134、d7112、d7123、d7134、d8112、d8123、d8134:第一间距
12、22、32、42、52、62、72、82:第二天线阵列
121、122、221、222、223、224、321、322、323、324、421、422、423、424、521、522、523、524、621、622、623、624、721、722、723、724、821、822、823、824:并联槽孔天线
1211、1221、2211、2221、2231、2241、3211、3221、3231、3241、4211、4221、4231、4241、5211、5221、5231、5241、6211、6221、6231、6241、7211、7221、7231、7241、8211、8221、8231、8241:第一槽孔
1212、1222、2212、2222、2232、2242、3212、3222、3232、3242、4212、4222、4232、4242、5212、5222、5232、5242、6212、6222、6232、6242、7212、7222、7232、7242、8212、8222、8232、8242:第二槽孔
1213、1223、2213、2223、2233、2243、3213、3223、3233、3243、4213、4223、4233、4243、5213、5223、5233、5243、6213、6223、6233、6243、7213、7223、7233、7243、8213、8223、8233、8243:信号耦合线
1214、1224、2214、2224、2234、2244、3214、3224、3234、3244、4214、4224、4234、4244、5214、5224、5234、5244、6214、6224、6234、6244、7214、7224、7234、7244、8214、8224、8234、8244:槽孔馈入点
d1212、d2212、d2223、d2234、d3212、d3223、d3234、d4212、d4223、d4234、d5212、d5223、d5234、d6212、d6223、d6234、d7212、d7223、d7234、d8212、d8223、d8234:第二间距
d131、d132、d231、d232、d233、d234、d331、d332、d333、d334、d431、d432、d433、d434、d531、d532、d533、d534、d631、d632、d633、d634、d731、d732、d733、d734、d831、d832、d833、d834:第三间距
1114、1124、2114、2124、2134、2144、3114、3124、3134、3144、4114、4124、4134、4144、5114、5124、5134、5144、6114、6124、6134、6144、7114、7124、7134、7144、8114、8124、8134、8144:第一天线阵列传输线
1215、1225、2215、2225、2235、2245、3215、3225、3235、3245、4215、4225、4235、4245、5215、5225、5235、5245、6215、6225、6235、6245、7215、7225、7235、7245、8215、8225、8235、8245:第二天线阵列传输线
141、241、341、441、741、841:第一波束成形电路
142、242、342、442、742、842:第二波束成形电路
543、643:第三波束成形电路
2151、6151、8151;第一共振模态
2251、6251、8251;第二共振模态
2152、6152、8152;第一通讯频段
2252、6252、8252;第二通讯频段
2153、6153、8153:第一天线阵列的返回损失曲线
2253、6253、8253:第二天线阵列的返回损失曲线
25、65、85;第一天线阵列与第二天线阵列的隔离度曲线
261、661、861:第一天线阵列多波束2D场型图变化曲线
262、662、862:第二天线阵列多波束2D场型图变化曲线
31111、31211、31311、31411:导体通孔
371、372、373、374、375、376、377、378、379、380、381、382、383:接地导体通孔
881、882、883、884、885:第三槽孔
具体实施方式
本发明提供一混合式多频天线阵列的实施范例。该混合式多频天线阵列,包含一多层介质基板、一第一天线阵列以及一第二天线阵列。该多层介质基板具有一接地导体结构,并且该接地导体结构具有一第一边缘。该第一天线阵列包含多个折叠环圈天线。该多个折叠环圈天线均整合于该多层介质基板,并沿着该第一边缘延伸排列。其中,各该折叠环圈天线均各自具有一蜿蜒金属共振路径。各该蜿蜒金属共振路径均各自具有一环圈短路点以及一环圈馈入点,各该环圈短路点均电气连接于该接地导体结构,相邻各该环圈馈入点的间均具有各自的一第一间距。该第一天线阵列激发产生一第一共振模态,该第一共振模态涵盖至少一第一通讯频段。该第二天线阵列包含多个并联槽孔天线。该多个并联槽孔天线均整合于该多层介质基板,并沿着该第一边缘延伸排列。其中,各该并联槽孔天线均各自具有一第一槽孔与一第二槽孔,以及各自具有一信号耦合线横跨该第一槽孔与该第二槽孔。该多个第一槽孔以及该多个第二槽孔均位于该接地导体结构上。并且该多个信号耦合线均各自具有一槽孔馈入点,相邻各该槽孔馈入点的间均具有各自的一第二间距。该第二天线阵列激发产生一第二共振模态,该第二共振模态涵盖至少一第二通讯频段,且该第二共振模态的频率小于该第一共振模态的频率。
为了能够成功达成缩小化、高整合度以及多频段操作的技术功效,本发明所提出该混合式多频天线阵列,借由设计该第一天线阵列激发产生一第一共振模态,该第一共振模态涵盖至少一第一通讯频段。以及该第二天线阵列激发产生一第二共振模态,该第二共振模态该涵盖至少一第二通讯频段,且该第二共振模态的频率小于该第一共振模态的频率。本发明所提出该混合式多频天线阵列架构,并且借由设计该第一间距的距离均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间,以及设计该第二间距的距离介于该第二通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间,能够有效降低该第一天线阵列以及该第二天线阵列的远场辐射能量耦合干扰。除此之外,该混合式多频天线阵列架构,其该并联槽孔天线的该第一槽孔开口中心点位置与该第二槽孔开口中心点位置之间具有一第三间距。本发明所提出该混合式多频天线阵列架构,借由设计该第三间距介于该第二通讯频段最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间,以及设计该多个蜿蜒金属共振路径各自从该环圈馈入点到该环圈短路点的路径长度均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间,能够有效降低该第一天线阵列以及该第二天线阵列的近场辐射能量耦合干扰。因此能够成功降低该第一天线阵列以及该第二天线阵列之间多波束场型变化的破坏性干涉,达成缩小化、高整合度以及多频段操作的技术功效。
图1为本发明一实施例混合式多频天线阵列1的结构图。如图1所示,该混合式多频天线阵列1,包含一多层介质基板10、一第一天线阵列11以及一第二天线阵列12。该多层介质基板10具有一接地导体结构101,并且该接地导体结构101具有一第一边缘102。该第一天线阵列11包含多个折叠环圈天线111、112。该多个折叠环圈天线111、112均整合于该多层介质基板10,并沿着该第一边缘102延伸排列。其中,该折叠环圈天线111、112均各自具有一蜿蜒金属共振路径1111、1121。各该蜿蜒金属共振路径1111、1121均各自具有一环圈短路点1112、1122以及一环圈馈入点1113、1123,各该环圈短路点1112、1122均电气连接于该接地导体结构101,相邻各该环圈馈入点1113、1123之间均具有各自的一第一间距d1112。该第一天线阵列11激发产生一第一共振模态,该第一共振模态涵盖至少一第一通讯频段。该第二天线阵列12包含多个并联槽孔天线121、122。该多个并联槽孔天线121、122均整合于该多层介质基板10,并沿着该第一边缘102延伸排列。其中,各该并联槽孔天线121、122均各自具有一第一槽孔1211、1221与一第二槽孔1212、1222,以及各自具有一信号耦合线1213、1223横跨该第一槽孔1211、1221与该第二槽孔1212、1222。该多个第一槽孔1211、1221以及该多个第二槽孔1212、1222均位于该接地导体结构101上。并且该多个信号耦合线1213、1223均各自具有一槽孔馈入点1214、1224,相邻各该槽孔馈入点1214、1224之间均具有各自的一第二间距d1212。该第二天线阵列12激发产生一第二共振模态,该第二共振模态涵盖至少一第二通讯频段,且该第二共振模态的频率小于该第一共振模态的频率。其中,该接地导体结构101为一接地导体面。该第一间距d1112的距离介于该第一通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。该第二间距d1212的距离介于该第二通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。并且该多个并联槽孔天线121、122的该第一槽孔1211、1221的开口中心点位置与该第二槽孔1212、1222的开口中心点位置之间各自分别具有一第三间距d131、d132,该第三间距d131、d132介于该第二通讯频段最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径1111、1121各自从该环圈馈入点1113、1123到该环圈短路点1112、1122的路径长度均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径1111、1121的路径宽度均小于或等于该第一通讯频段最低操作频率的0.25波长。该多个第一槽孔1211、1221以及该多个第二槽孔1212、1222从槽孔的开口端到槽孔的闭口端的槽孔长度均小于或等于该第二通讯频段最低操作频率的0.6波长。该多个第一槽孔1211、1221以及该多个第二槽孔1212、1222的槽孔宽度均小于或等于该第二通讯频段最低操作频率的0.2波长。
该环圈馈入点1113、1123均各自借由传输线1114、1124电气耦接于一第一波束成形电路141,该槽孔馈入点1214、1224均各自借由传输线1215、1225电气耦接于一第二波束成形电路142。该传输线1114、1124以及该传输线1215、1225可为微带传输线架构、夹心带线架构、同轴传输线架构、共面波导传输线架构、接地共面波导传输线架构或不同传输线的结合与改良架构。该第一波束成形电路141激发该第一天线阵列11产生该第一共振模态,并且该第一波束成形电路141能够产生不同的相位变化信号,致使该第一天线阵列11产生不同波束场型变化。该第二波束成形电路142激发该第二天线阵列12产生该第二共振模态,并且该第二波束成形电路142能够产生不同的相位变化信号,致使该第二天线阵列12产生不同波束场型变化。该第一波束成形电路141以及该第二波束成形电路142可为功率合成电路、相位控制电路、升降频电路、阻抗匹配电路、放大器电路、集成电路芯片或射频模块。
为了能够成功达成缩小化、高整合度以及多频段操作的技术功效,本发明所提出该一种混合式多频天线阵列1,借由设计该第一天线阵列11激发产生一第一共振模态,该第一共振模态涵盖至少一第一通讯频段。以及该第二天线阵列12激发产生一第二共振模态,该第二共振模态涵盖至少一第二通讯频段,且该第二共振模态的频率小于该第一共振模态的频率。本发明所提出该混合式多频天线阵列1,借由设计该第一间距d1112的距离均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间,以及设计该第二间距d1212的距离介于该第二通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间,能够有效降低该第一天线阵列11以及该第二天线阵列12之间的远场辐射能量耦合干扰。除此之外,该混合式多频天线阵列1,其该多个并联槽孔天线121、122的该第一槽孔开口1211、1221中心点位置与该第二槽孔1212、1222开口中心点位置之间均分别具有一第三间距d131、d132。本发明所提出该混合式多频天线阵列1,并且借由设计该第三间距d131、d132介于该第二通讯频段最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间,以及设计该多个蜿蜒金属共振路径1111、1121各自从该环圈馈入点1113、1123到该环圈短路点1112、1122的路径长度均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间,能够有效降低该第一天线阵列11以及该第二天线阵列12之间的近场辐射能量耦合干扰。因此能够成功降低该第一天线阵列11以及该第二天线阵列12之间多波束场型变化的破坏性干涉,达成缩小化、高整合度以及多频段操作的技术功效。本发明混合式多频天线阵列1可以单一组或多组实现于通讯装置当中,该通讯装置可为移动通讯装置、无线通讯装置、移动运算装置、计算机***、电信设备、基地台设备、网络设备或计算机或网络的周边设备等。
图2A为本发明一实施例混合式多频天线阵列2的结构图。图2B为本发明一实施例混合式多频天线阵列2的返回损失与隔离度曲线图。如图2A与图2B所示,该混合式多频天线阵列2,包含一多层介质基板20、一第一天线阵列21以及一第二天线阵列22。该多层介质基板20具有一接地导体结构201,并且该接地导体结构201具有一第一边缘202。该第一天线阵列21包含多个折叠环圈天线211、212、213、214。该多个折叠环圈天线211、212、213、214均整合于该多层介质基板20,并沿着该第一边缘202延伸排列。其中,各该折叠环圈天线211、212、213、214均各自具有一蜿蜒金属共振路径2111、2121、2131、2141。各该蜿蜒金属共振路径2111、2121、2131、2141均各自具有一环圈短路点2112、2122、2132、2142以及一环圈馈入点2113、2123、2133、2143,各该环圈短路点2112、2122、2132、2142均电气连接于该接地导体结构201,相邻各该环圈馈入点2113、2123、2133、2143之间均具有各自的一第一间距d2112、d2123、d2134。该第一天线阵列21激发产生一第一共振模态2151,该第一共振模态2151涵盖至少一第一通讯频段2152(如图2B所示)。该第二天线阵列22包含多个并联槽孔天线221、222、223、224。该多个并联槽孔天线221、222、223、224均整合于该多层介质基板20,并沿着该第一边缘202延伸排列。其中,各该并联槽孔天线221、222、223、224均各自具有一第一槽孔2211、2221、2231、2241与一第二槽孔2212、2222、2232、2242,以及各自具有一信号耦合线2213、2223、2233、2243各自横跨该第一槽孔2211、2221、2231、2241与该第二槽孔2212、2222、2232、2242。该多个第一槽孔2211、2221、2231、2241以及该多个第二槽孔2212、2222、2232、2242均位于该接地导体结构201上。并且该多个信号耦合线2213、2223、2233、2243均各自具有一槽孔馈入点2214、2224、2234、2244,相邻各该槽孔馈入点2214、2224、2234、2244之间均具有各自的一第二间距d2212、d2223、d2234。该第二天线阵列22激发产生一第二共振模态2251,该第二共振模态2251涵盖至少一第二通讯频段2252,且该第二共振模态2251的频率小于该第一共振模态2151的频率(如图2B所示)。其中,该接地导体结构201为一接地导体面。该第一间距d2112、d2123、d2134的距离均介于该第一通讯频段2152最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。该第二间距d2212、d2223、d2234的距离均介于该第二通讯频段2252最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。并且该多个并联槽孔天线221、222、223、224的该第一槽孔2211、2221、2231、2241的开口中心点位置与该第二槽孔2212、2222、2232、2242的开口中心点位置之间各自分别具有一第三间距d231、d232、d233、d234,该第三间距d231、d232、d233、d234均介于该第二通讯频段2252最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径2111、2121、2131、2141各自从该环圈馈入点2113、2123、2133、2143到该环圈短路点2112、2122、2132、2142的路径长度均介于该第一通讯频段2152最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径2111、2121、2131、2141的路径宽度均小于或等于该第一通讯频段2152最低操作频率的0.25波长。该多个第一槽孔2211、2221、2231、2241以及该多个第二槽孔2212、2222、2232、2242从槽孔的开口端到槽孔的闭口端的槽孔长度均小于或等于该第二通讯频段2252最低操作频率的0.6波长。该多个第一槽孔2211、2221、2231、2241以及该多个第二槽孔2212、2222、2232、2242的槽孔宽度均小于该第二通讯频段2252最低操作频率的0.2波长。
该环圈馈入点2113、2123、2133、2143均各自借由第一天线阵列传输线2114、2124、2134、2144电气耦接于一第一波束成形电路241,该槽孔馈入点2214、2224、2234、2244均各自借由第二天线阵列传输线2215、2225、2235、2245电气耦接于一第二波束成形电路242。该第一天线阵列传输线2114、2124、2134、2144以及该第二天线阵列传输线2215、2225、2235、2245可为微带传输线架构、夹心带线架构、同轴传输线架构、共面波导传输线架构、接地共面波导传输线架构或不同传输线的结合与改良架构。该第一波束成形电路241激发该第一天线阵列21产生该第一共振模态2151,并且该第一波束成形电路241能够产生不同的相位变化信号,致使该第一天线阵列21产生不同波束场型变化(如图2C所示)。该第二波束成形电路242激发该第二天线阵列22产生该第二共振模态2251,并且该第二波束成形电路242能够产生不同的相位变化信号,致使该第二天线阵列22产生不同波束场型变化(如图2D所示)。该第一波束成形电路241以及该第二波束成形电路242可为功率合成电路、相位控制电路、升降频电路、阻抗匹配电路、放大器电路、集成电路芯片或射频模块。
为了能够成功达成缩小化、高整合度以及多频段操作的技术功效,本发明所提出该一种混合式多频天线阵列2,借由设计该第一天线阵列21激发产生一第一共振模态2151,该第一共振模态2151涵盖至少一第一通讯频段2152。以及该第二天线阵列22激发产生一第二共振模态2251,该第二共振模态2251涵盖至少一第二通讯频段2252,且该第二共振模态2251的频率小于该第一共振模态2151的频率(如图2B所示)。本发明所提出该混合式多频天线阵列2,并且借由设计该第一间距d2112、d2123、d2134的距离均分别介于该第一通讯频段2152最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间,以及设计该第二间距d2212、d2223、d2234的距离均分别介于该第二通讯频段2252最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。因此能够有效降低该第一天线阵列21以及该第二天线阵列22的远场辐射能量耦合干扰。除此之外,该混合式多频天线阵列2,其该多个并联槽孔天线221、222、223、224的该第一槽孔开口2211、2221、2231、2241的开口中心点位置与该第二槽孔2212、2222、2232、2242的开口中心点位置之间均分别具有一第三间距d231、d232、d233、d234。本发明所提出该混合式多频天线阵列2,借由设计该第三间距d231、d232、d233、d234分别均介于该第二通讯频段2252最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间,以及设计该多个蜿蜒金属共振路径2111、2121、2131、2141各自从环圈馈入点2113、2123、2133、2143到环圈短路点2112、2122、2132、2142的路径长度均介于该第一通讯频段2152最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。因此能够有效降低该第一天线阵列21以及该第二天线阵列22的近场辐射能量耦合干扰。因此能够成功降低该第一天线阵列21以及该第二天线阵列22之间多波束场型变化的破坏性干涉,达成缩小化、高整合度以及多频段操作的技术功效。
图2B为本发明实施例多频多天线阵列2的返回损失与隔离度曲线图。其中,该第一天线阵列21的返回损失曲线为2153,该第二天线阵列22的返回损失曲线为2253,该第一天线阵列21与第二天线阵列22的隔离度曲线为25。其选择下列尺寸进行实验:该接地导体面201的该第一边缘202长度约为60mm;该蜿蜒金属共振路径2111从该环圈馈入点2113到该环圈短路点2112的路径长度约为13.2mm,该蜿蜒金属共振路径2121从该环圈馈入点2123到该环圈短路点2122的路径长度约为13.5mm,该蜿蜒金属共振路径2131从该环圈馈入点2133到该环圈短路点2132的路径长度约为13.5mm,该蜿蜒金属共振路径2141从该环圈馈入点2143到该环圈短路点2142的路径长度约为13.2mm;该第一间距d2112的距离约为4mm,该第一间距d2123的距离约为4.3mm,该第一间距d2134的距离约为4mm;该第二间距d2212的距离约为5.1mm,该第二间距d2223的距离约为5.3mm,该第二间距d2234的距离约为5.1mm;该第三间距d231的距离约为4.25mm,该第三间距d232的距离约为4mm,该第三间距d233的距离约为4mm,该第三间距d234的距离约为4.25mm;该多层介质基板20为一双层介质基板,总厚度约0.6mm并且该介质基板的介电常数约为3.5。如图2B所示,该第一天线阵列21激发产生一第一共振模态2151,该第一共振模态2151涵盖至少一第一通讯频段2152。如图2B所示,该第二天线阵列22激发产生一第二共振模态2251,该第二共振模态2251涵盖至少一第二通讯频段2252,且该第二共振模态2251的频率小于该第一共振模态2151的频率。在本实施例中,该第一共振模态2151涵盖至少一第一通讯频段2152(38.5GHz~40GHz),该第二共振模态2251涵盖至少一第二通讯频段2252(27.5GHz~28.5GHz),该第二共振模态2251的频率小于该第一共振模态2151的频率。该第一通讯频段2152的最低操作频率约为38.5GHz,该第二通讯频段2252的最低操作频率约为27.5GHz。如图2B所示,该第一天线阵列21与第二天线阵列22的隔离度曲线25,于该第一通讯频段2152中均高于15dB,并且于该第二通讯频段2252中也均高于10dB,验证能达成不错的隔离度表现。
图2C为本发明一实施例混合式多频天线阵列2的第一天线阵列21于第一通讯频段的多波束扫描2D场型图。图2D为本发明一实施例混合式多频天线阵列2的第二天线阵列22于第二通讯频段的多波束扫描2D场型图。由图2C中该第一天线阵列21多波束2D场型图变化曲线261,以及图2D中该第二天线阵列22多波束2D场型图变化曲线262,可以清楚看到该第一天线阵列21以及该第二天线阵列22于不同通讯频段中的远场主辐射波束能够成功共存操作,而不会相互破坏抵销,验证能达成多频段的无线通讯传输。
图2B、图2C与图2D所涵盖的通讯***频段操作、实验数据、介质基板的层数与接地导体面的层数,仅是为了实验证明图2A中本发明一实施例混合式多频天线阵列2的技术功效。并未用来限制本发明混合式多频天线阵列2于实际应用情况所能涵盖的通讯频段操作、应用与规格。本发明混合式多频天线阵列2可以单一组或多组实现于通讯装置当中,该通讯装置可为移动通讯装置、无线通讯装置、移动运算装置、计算机***、电信设备、基地台设备、网络设备或计算机或网络的周边设备等。
图3为本发明一实施例混合式多频天线阵列3的结构图。如图3所示,该混合式多频天线阵列3,包含一多层介质基板30、一第一天线阵列31以及一第二天线阵列32。该多层介质基板30具有一接地导体结构301,并且该接地导体结构301具有一第一边缘302。该接地导体结构301为一多层接地导体面,并且该多层接地导体面之间具有多个接地导体通孔371、372、373、374、375、376、377、378、379、380、381、382、383彼此电气连接。该第一天线阵列31包含多个折叠环圈天线311、312、313、314。该多个折叠环圈天线311、312、313、314均整合于该多层介质基板30,并沿着该第一边缘302延伸排列。其中,各该折叠环圈天线311、312、313、314均各自具有一蜿蜒金属共振路径3111、3121、3131、3141。各该蜿蜒金属共振路径3111、3121、3131、3141均有部分金属共振路径分别是改由导体通孔31111、31211、31311、31411实现。各该蜿蜒金属共振路径3111、3121、3131、3141均各自具有一环圈短路点3112、3122、3132、3142以及一环圈馈入点3113、3123、3133、3143,各该环圈短路点3112、3122、3132、3142均电气连接于该接地导体结构301,相邻各该环圈馈入点3113、3123、3133、3143之间均具有各自的一第一间距d3112、d3123、d3134。该第一天线阵列31激发产生一第一共振模态,该第一共振模态涵盖至少一第一通讯频段。该第二天线阵列32包含多个并联槽孔天线321、322、323、324。该多个并联槽孔天线321、322、323、324均整合于该多层介质基板30,并沿着该第一边缘302延伸排列。其中,各该并联槽孔天线321、322、323、324均各自具有一第一槽孔3211、3221、3231、3241与一第二槽孔3212、3222、3232、3242,以及各自具有一信号耦合线3213、3223、3233、3243各自横跨该第一槽孔3211、3221、3231、3241与该第二槽孔3212、3222、3232、3242。该多个第一槽孔3211、3221、3231、3241以及该多个第二槽孔3212、3222、3232、3242均位于该接地导体结构301上。并且该多个信号耦合线3213、3223、3233、3243均各自具有一槽孔馈入点3214、3224、3234、3244,相邻各该槽孔馈入点3214、3224、3234、3244之间均具有各自的一第二间距d3212、d3223、d3234。该第二天线阵列32激发产生一第二共振模态,该第二共振模态涵盖至少一第二通讯频段,且该第二共振模态的频率小于该第一共振模态的频率。该第一间距d3112、d3123、d3134的距离均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。该第二间距d3212、d3223、d3234的距离均介于该第二通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。并且该多个并联槽孔天线321、322、323、324的该第一槽孔3211、3221、3231、3241的开口中心点位置与该第二槽孔3212、3222、3232、3242的开口中心点位置之间各自分别具有一第三间距d331、d332、d333、d334。该第三间距d331、d332、d333、d334均介于该第二通讯频段最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径3111、3121、3131、3141各自从该环圈馈入点3113、3123、3133、3143到该环圈短路点3112、3122、3132、3142的路径长度均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径3111、3121、3131、3141的路径宽度均小于或等于该第一通讯频段最低操作频率的0.25波长。该多个第一槽孔3211、3221、3231、3241以及该多个第二槽孔3212、3222、3232、3242从槽孔的开口端到槽孔的闭口端的槽孔长度均小于或等于该第二通讯频段最低操作频率的0.6波长。该多个第一槽孔3211、3221、3231、3241以及该多个第二槽孔3212、3222、3232、3242的槽孔宽度均小于或等于该第二通讯频段最低操作频率的0.2波长。该环圈馈入点3113、3123、3133、3143均各自借由不同第一天线阵列传输线3114、3124、3134、3144电气耦接于一第一波束成形电路341,该槽孔馈入点3214、3224、3234、3244均各自借由不同第二天线阵列传输线3215、3225、3235、3245电气耦接于一第二波束成形电路342。该第一天线阵列传输线3114、3124、3134、3144以及该第二天线阵列传输线3215、3225、3235、3245可为微带传输线架构、夹心带线架构、同轴传输线架构、共面波导传输线架构、接地共面波导传输线架构或不同传输线的结合与改良架构。该第一波束成形电路341激发该第一天线阵列31产生该第一共振模态,并且该第一波束成形电路341能够产生不同的相位变化信号,致使该第一天线阵列31产生不同波束场型变化。该第二波束成形电路342激发该第二天线阵列32产生该第二共振模态,并且该第二波束成形电路342能够产生不同的相位变化信号,致使该第二天线阵列32产生不同波束场型变化。该第一波束成形电路341以及该第二波束成形电路342可为功率合成电路、相位控制电路、升降频电路、阻抗匹配电路、放大器电路、集成电路芯片或射频模块。
图3为本发明一实施例该混合式多频天线阵列3,虽然其该接地导体结构301为一多层接地导体面,与该混合式多频天线阵列2的接地导体结构201不完全相同。此外该混合式多频天线阵列3的各该蜿蜒金属共振路径3111、3121、3131、3141均有部分金属共振路径分别是改由导体通孔31111、31211、31311、31411实现,因此与该混合式多频天线阵列2的各该蜿蜒金属共振路径2111、2121、2131、2141不完全相同。并且该混合式多频天线阵列3的该第一槽孔3211、3221、3231、3241与该第二槽孔3212、3222、3232、3242,也与该混合式多频天线阵列2的该第一槽孔2211、2221、2231、2241与该第二槽孔2212、2222、2232、2242的形状有些微差异。然而该混合式多频天线阵列3,其同样设计该第一天线阵列31激发产生一第一共振模态,该第一共振模态涵盖至少一第一通讯频段。以及该第二天线阵列32激发产生一第二共振模态,该第二共振模态涵盖至少一第二通讯频段,且该第二共振模态的频率小于该第一共振模态的频率。并且该混合式多频天线阵列3,同样设计该第一间距d3112、d3123、d3134的距离均分别介于该第一通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间,以及设计该第二间距d3212、d3223、d3234的距离均分别介于该第二通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。因此能够有效降低该第一天线阵列31以及该第二天线阵列32的远场辐射能量耦合干扰。除此之外,该混合式多频天线阵列3,其该多个并联槽孔天线321、322、323、324的该第一槽孔3211、3221、3231、3241的开口中心点位置与该第二槽孔3212、3222、3232、3242的开口中心点位置之间均分别具有一第三间距d331、d332、d333、d334。该混合式多频天线阵列3,同样借由设计该第三间距d331、d332、d333、d334分别均介于该第二通讯频段最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间,以及设计该多个蜿蜒金属共振路径3111、3121、3131、3141各自从该环圈馈入点3113、3123、3133、3143到该环圈短路点3112、3122、3132、3142的路径长度均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。因此能够有效降低该第一天线阵列31以及该第二天线阵列32的近场辐射能量耦合干扰。因此该混合式多频天线阵列3能够达成与该混合式多频天线阵列2相同的特性,能够成功降低该第一天线阵列31以及该第二天线阵列32之间多波束场型变化的破坏性干涉,达成缩小化、高整合度以及多频段操作的技术功效。本发明混合式多频天线阵列3可以单一组或多组实现于通讯装置当中,该通讯装置可为移动通讯装置、无线通讯装置、移动运算装置、计算机***、电信设备、基地台设备、网络设备或计算机或网络的周边设备等。
图4为本发明一实施例混合式多频天线阵列4的结构图。如图4所示,该混合式多频天线阵列4,包含一多层介质基板40、一第一天线阵列41以及一第二天线阵列42。该多层介质基板40具有一接地导体结构401,并且该接地导体结构401具有一第一边缘402。该接地导体结构401为一接地导体面。该第一天线阵列41包含多个折叠环圈天线411、412、413、414。该多个折叠环圈天线411、412、413、414均整合于该多层介质基板40中,并沿着该第一边缘402延伸排列。其中,各该折叠环圈天线411、412、413、414均各自具有一蜿蜒金属共振路径4111、4121、4131、4141。各该蜿蜒金属共振路径4111、4121、4131、4141均各自具有一环圈短路点4112、4122、4132、4142以及一环圈馈入点4113、4123、4133、4143,各该环圈短路点4112、4122、4132、4142均电气连接于该接地导体结构401,相邻各该环圈馈入点4113、4123、4133、4143之间均具有各自的一第一间距d4112、d4123、d4134。该第一天线阵列41激发产生一第一共振模态,该第一共振模态涵盖至少一第一通讯频段。该第二天线阵列42包含多个并联槽孔天线421、422、423、424。该多个并联槽孔天线421、422、423、424均整合于该多层介质基板40中,并沿着该第一边缘402延伸排列。其中,各该并联槽孔天线421、422、423、424均各自具有一第一槽孔4211、4221、4231、4241与一第二槽孔4212、4222、4232、4242,以及各自具有一信号耦合线4213、4223、4233、4243各自横跨该第一槽孔4211、4221、4231、4241与该第二槽孔4212、4222、4232、42242。该多个第一槽孔4211、4221、4231、4241以及该多个第二槽孔4212、4222、4232、4242均位于该接地导体结构401上。并且该多个信号耦合线4213、4223、4233、4243均各自具有一槽孔馈入点4214、4224、4234、4244,相邻各该槽孔馈入点4214、4224、4234、4244之间均具有各自的一第二间距d4212、d4223、d4234。该第二天线阵列42激发产生一第二共振模态,该第二共振模态涵盖至少一第二通讯频段,且该第二共振模态的频率小于该第一共振模态的频率。其中,该第一间距d4112、d4123、d4134的距离均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。该第二间距d4212、d4223、d4234的距离均介于该第二通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。并且该多个并联槽孔天线421、422、423、424的该第一槽孔4211、4221、4231、2241的开口中心点位置与该第二槽孔4212、4222、4232、4242的开口中心点位置之间各自分别具有一第三间距d431、d432、d433、d434,该第三间距d431、d432、d433、d234均介于该第二通讯频段最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径4111、4121、4131、4141各自从该环圈馈入点4113、4123、4133、4143到该环圈短路点4112、4122、4132、4142的路径长度均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径4111、4121、4131、4141的路径宽度均小于或等于该第一通讯频段最低操作频率的0.25波长。该多个第一槽孔4211、4221、4231、4241以及该多个第二槽孔4212、4222、4232、4242从槽孔的开口端到槽孔的闭口端的槽孔长度均小于或等于该第二通讯频段最低操作频率的0.6波长。该多个第一槽孔4211、4221、4231、4241以及该多个第二槽孔4212、4222、4232、4242的槽孔宽度均小于或等于该第二通讯频段最低操作频率的0.2波长。该环圈馈入点4113、4123、4133、4143均各自借由第一天线阵列传输线4114、4124、4134、4144电气耦接于一第一波束成形电路441,该槽孔馈入点4214、4224、4234、4244均各自借由第二天线阵列传输线4215、4225、4235、4245电气耦接于一第二波束成形电路442。该第一天线阵列传输线4114、4124、4134、4144以及该第二天线阵列传输线4215、4225、4235、4245可为微带传输线架构、夹心带线架构、同轴传输线架构、共面波导传输线架构、接地共面波导传输线架构或不同传输线的结合与改良架构。该第一波束成形电路441激发该第一天线阵列41产生该第一共振模态,并且该第一波束成形电路441能够产生不同的相位变化信号,致使该第一天线阵列41产生不同波束场型变化。该第二波束成形电路442激发该第二天线阵列42产生该第二共振模态,并且该第二波束成形电路442能够产生不同的相位变化信号,致使该第二天线阵列42产生不同波束场型变化。该第一波束成形电路441以及该第二波束成形电路442可为功率合成电路、相位控制电路、升降频电路、阻抗匹配电路、放大器电路、集成电路芯片或射频模块。
图4中本发明一实施例该混合式多频天线阵列4,虽然其各该蜿蜒金属共振路径4111、4121、4131、4141均具有部分金属共振路径为具有曲度的路径形状,因此与该混合式多频天线阵列2的各该蜿蜒金属共振路径2111、2121、2131、2141形状不完全相同。并且该混合式多频天线阵列4的该第一槽孔4211、4221、4231、4241与该第二槽孔4212、4222、4232、4242,也与该混合式多频天线阵列2的该第一槽孔2211、2221、2231、2241与该第二槽孔2212、2222、2232、2242的形状有些微差异。以及该多个信号耦合线4213、4223、4233、4243与该混合式多频天线阵列2的该多个信号耦合线2213、2223、2233、2243的形状不完全相同。然而该混合式多频天线阵列4,其同样设计该第一天线阵列41产生一第一共振模态,该第一共振模态涵盖至少一第一通讯频段。以及该第二天线阵列42产生一第二共振模态,该第二共振模态涵盖至少一第二通讯频段,且该第二共振模态的频率小于该第一共振模态的频率。并且该混合式多频天线阵列4,同样设计该第一间距d4112、d4123、d4134的距离均分别介于该第一通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间,以及设计该第二间距d4212、d4223、d4234的距离均分别介于该第二通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。因此能够有效降低该第一天线阵列41以及该第二天线阵列42的远场辐射能量耦合干扰。除此之外,该混合式多频天线阵列4,其该多个并联槽孔天线421、422、423、424的该第一槽孔开口4211、4221、4231、4241的中心点位置与该第二槽孔4212、4222、4232、4242的开口中心点位置之间均分别具有一第三间距d431、d432、d433、d434。该混合式多频天线阵列4,同样借由设计该第三间距d431、d432、d433、d434分别均介于该第二通讯频段最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间,以及设计该多个蜿蜒金属共振路径4111、4121、4131、4141各自从该环圈馈入点4113、4123、4133、4143到该环圈短路点4112、4122、4132、4142的路径长度均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。因此能够有效降低该第一天线阵列41以及该第二天线阵列42的近场辐射能量耦合干扰。所以该混合式多频天线阵列4能够达成与该混合式多频天线阵列2相同的特性,成功降低该第一天线阵列41以及该第二天线阵列42之间多波束场型变化的破坏性干涉,达成缩小化、高整合度以及多频段操作的技术功效。本发明混合式多频天线阵列4可以单一组或多组实现于通讯装置当中,该通讯装置可为移动通讯装置、无线通讯装置、移动运算装置、计算机***、电信设备、基地台设备、网络设备或计算机或网络的周边设备等。
图5为本发明一实施例混合式多频天线阵列5的结构图。如图5所示,该混合式多频天线阵列5,包含一多层介质基板50、一第一天线阵列51以及一第二天线阵列52。该多层介质基板50具有一接地导体结构501,并且该接地导体结构501具有一第一边缘502。该接地导体结构501为一接地导体面。该第一天线阵列51包含多个折叠环圈天线511、512、513、514。该多个折叠环圈天线511、512、513、514均整合于该多层介质基板50,并沿着该第一边缘502延伸排列。其中,各该折叠环圈天线511、512、513、514均各自具有一蜿蜒金属共振路径5111、5121、5131、5141。各该蜿蜒金属共振路径5111、5121、5131、5141均各自具有一环圈短路点5112、5122、5132、5142以及一环圈馈入点5113、5123、5133、5143,各该环圈短路点5112、5122、5132、5142均电气连接于该接地导体结构501,相邻各该环圈馈入点5113、5123、5133、5143之间均具有各自的一第一间距d5112、d5123、d5134。该第一天线阵列51激发产生一第一共振模态,该第一共振模态涵盖至少一第一通讯频段。该第二天线阵列52包含多个并联槽孔天线521、522、523、524。该多个并联槽孔天线521、522、523、524均整合于该多层介质基板50,并沿着该第一边缘502延伸排列。其中,各该并联槽孔天线521、522、523、524均各自具有一第一槽孔5211、5221、5231、5241与一第二槽孔5212、5222、5232、5242,以及各自具有一信号耦合线5213、5223、5233、5243各自横跨该第一槽孔5211、5221、5231、5241与该第二槽孔5212、5222、5232、5242。该多个第一槽孔5211、5221、5231、5241以及该多个第二槽孔5212、5222、5232、5242均位于该接地导体结构501上。并且该多个信号耦合线5213、5223、5233、5243均各自具有一槽孔馈入点5214、5224、5234、5244,相邻各该槽孔馈入点5214、5224、5234、5244之间均具有各自的一第二间距d5212、d5223、d5234。该第二天线阵列52激发产生一第二共振模态,该第二共振模态涵盖至少一第二通讯频段,且该第二共振模态的频率小于该第一共振模态的频率。其中,该接地导体结构501为一接地导体面。该第一间距d5112、d5123、d5134的距离均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。该第二间距d5212、d5223、d5234的距离均介于该第二通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。并且该多个并联槽孔天线521、522、523、524的该第一槽孔5211、5221、5231、5241的开口中心点位置与该第二槽孔5212、5222、5232、5242的开口中心点位置之间各自分别具有一第三间距d531、d532、d533、d534,该第三间距d531、d532、d533、d534均介于该第二通讯频段最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径5111、5121、5131、5141各自从该环圈馈入点5113、5123、5133、5143到该环圈短路点5112、5122、5132、5142的路径长度均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径5111、5121、5131、5141的路径宽度均小于或等于该第一通讯频段最低操作频率的0.25波长。该多个第一槽孔5211、5221、5231、5241以及该多个第二槽孔5212、5222、5232、5242从槽孔的开口端到槽孔的闭口端的槽孔长度均小于或等于该第二通讯频段5252最低操作频率的0.6波长。该多个第一槽孔5211、5221、5231、5241以及该多个第二槽孔5212、5222、5232、5242的槽孔宽度均小于该第二通讯频段最低操作频率的0.2波长。
如图5所示,该混合式多频天线阵列5,其中该环圈馈入点5113、5123、5133、5143与槽孔馈入点5214、5224、5234、5244均各自借由第一天线阵列传输线5114、5124、5134、5144与第二天线阵列传输线5215、5225、5235、5245电气耦接于一第三波束成形电路543。该第一天线阵列传输线5114、5124、5134、5144以及该第二天线阵列传输线5215、5225、5235、5245可为微带传输线架构、夹心带线架构、同轴传输线架构、共面波导传输线架构、接地共面波导传输线架构或不同传输线的结合与改良架构。该第三波束成形电路543可多频段操作,分别激发该第一天线阵列51产生该第一共振模态,并且该第三波束成形电路543能够产生不同的相位变化信号,致使该第一天线阵列51产生不同波束场型变化。该第三波束成形电路543同样可激发该第二天线阵列52产生该第二共振模态,并且该第三波束成形电路543能够产生不同的相位变化信号,致使该第二天线阵列52产生不同波束场型变化。该第三波束成形电路543可为多频功率合成电路、相位控制电路、升降频电路、阻抗匹配电路、放大器电路、集成电路芯片或射频模块。
图5中本发明一实施例该混合式多频天线阵列5,虽然其各该蜿蜒金属共振路径5111、5121、5131、5141均具有部分金属共振路径为具有曲度的路径形状,因此与该混合式多频天线阵列2的各该蜿蜒金属共振路径2111、2121、2131、2141形状不完全相同。并且该混合式多频天线阵列5的该第一槽孔5211、5221、5231、5241与该第二槽孔5212、5222、5232、5242,也与该混合式多频天线阵列2的该第一槽孔2211、2221、2231、2241与该第二槽孔2212、2222、2232、2242的形状有些微差异。以及运用一多频段操作的该第三波束成形电路543,来取代该混合式多频天线阵列2的该第一波束成形电路241以及该第二波束成形电路242。然而该混合式多频天线阵列5,其同样设计该第一天线阵列51被激发产生一第一共振模态,该第一共振模态涵盖至少一第一通讯频段。以及该第二天线阵列52被激发产生一第二共振模态,该第二共振模态涵盖至少一第二通讯频段,且该第二共振模态的频率小于该第一共振模态的频率。并且该混合式多频天线阵列5,同样设计该第一间距d5112、d5123、d5134的距离均分别介于该第一通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间,以及设计该第二间距d5212、d5223、d5234的距离均分别介于该第二通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。因此同样能够有效降低该第一天线阵列51以及该第二天线阵列52的远场辐射能量耦合干扰。除此之外,该混合式多频天线阵列5,其该多个并联槽孔天线521、522、523、524之该第一槽孔5211、5221、5231、5241之开口中心点位置与该第二槽孔5212、5222、5232、5242之开口中心点位置之间均分别具有一第三间距d531、d532、d533、d534。该混合式多频天线阵列5,同样借由设计该第三间距d531、d532、d533、d534分别均介于该第二通讯频段最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间,以及设计该多个蜿蜒金属共振路径5111、5121、5131、5141各自从该环圈馈入点5113、5123、5133、5143到该环圈短路点5112、5122、5132、5142的路径长度均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。因此能够有效降低该第一天线阵列51以及该第二天线阵列52的近场辐射能量耦合干扰。因此该混合式多频天线阵列5能够达成与该混合式多频天线阵列2相同的特性,成功降低该第一天线阵列51以及该第二天线阵列52之间多波束场型变化的破坏性干涉,达成缩小化、高整合度以及多频段操作的技术功效。本发明混合式多频天线阵列5同样可以单一组或多组实现于通讯装置当中,该通讯装置可为移动通讯装置、无线通讯装置、移动运算装置、计算机***、电信设备、基地台设备、网络设备或计算机或网络的周边设备等。
图6A为本发明一实施例混合式多频天线阵列6的结构图。图6B为本发明一实施例混合式多频天线阵列6的返回损失与隔离度曲线图。如图6A与图6B所示,该混合式多频天线阵列6,包含一多层介质基板60、一第一天线阵列61以及一第二天线阵列62。该多层介质基板60具有一接地导体结构601,并且该接地导体结构601具有一第一边缘602。该接地导体结构601为一接地导体面。该第一天线阵列61包含多个折叠环圈天线611、612、613、614。该多个折叠环圈天线611、612、613、614均整合于该多层介质基板60,并沿着该第一边缘602延伸排列。其中,各该折叠环圈天线611、612、613、614均各自具有一蜿蜒金属共振路径6111、6121、6131、6141。各该蜿蜒金属共振路径6111、6121、6131、6141均各自具有一环圈短路点6112、6122、6132、6142以及一环圈馈入点6113、6123、6133、6143,各该环圈短路点6112、6122、6132、6142均电气连接于该接地导体结构601,相邻各该环圈馈入点6113、6123、6133、6143之间均具有各自的一第一间距d6112、d6123、d6134。该第一天线阵列61激发产生一第一共振模态6151,该第一共振模态6151涵盖至少一第一通讯频段6152(如图6B所示)。该第二天线阵列62包含多个并联槽孔天线621、622、623、624。该多个并联槽孔天线621、622、623、624均整合于该多层介质基板60,并沿着该第一边缘602延伸排列。其中,各该并联槽孔天线621、622、623、624均各自具有一第一槽孔6211、6221、6231、6241与一第二槽孔6212、6262、6232、6242,以及各自具有一信号耦合线6213、6223、6233、6243各自横跨该第一槽孔6211、6221、6231、6241与该第二槽孔6212、6262、6232、6242。该多个第一槽孔6211、6221、6231、6241以及该多个第二槽孔6212、6262、6232、6242均位于该接地导体结构601上。并且该多个信号耦合线6213、6223、6233、6243均各自具有一槽孔馈入点6214、6224、6234、6244,相邻各该槽孔馈入点6214、6224、6234、6244之间均具有各自的一第二间距d6212、d6223、d6234。该第二天线阵列62激发产生一第二共振模态6251,该第二共振模态6251涵盖至少一第二通讯频段6252,且该第二共振模态6251的频率小于该第一共振模态6151的频率(如图6B所示)。其中,该接地导体结构601为一接地导体面。该第一间距d6112、d6123、d6134的距离均介于该第一通讯频段6152最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。该第二间距d6212、d6223、d6234的距离均介于该第二通讯频段6252最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。并且该多个并联槽孔天线621、622、623、624的该第一槽孔6211、6221、6231、6241的开口中心点位置与该第二槽孔6212、6262、6232、6242的开口中心点位置之间各自分别具有一第三间距d631、d632、d633、d634,该第三间距d631、d632、d633、d634均介于该第二通讯频段6252最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径6111、6161、6131、6141各自从该环圈馈入点6113、6123、6133、6143到该环圈短路点6112、6122、6132、6142的路径长度均介于该第一通讯频段6152最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径6111、6121、6131、6141的路径宽度均小于或等于该第一通讯频段6152最低操作频率的0.25波长。该多个第一槽孔6211、6221、6231、6241以及该多个第二槽孔6212、6222、6232、6242从槽孔的开口端到槽孔的闭口端的槽孔长度均小于或等于该第二通讯频段6252最低操作频率的0.6波长。该多个第一槽孔6211、6221、6231、6241以及该多个第二槽孔6212、6222、6232、6242的槽孔宽度均小于该第二通讯频段6252最低操作频率的0.2波长。如图6A所示,该混合式多频天线阵列6,其中该环圈馈入点6113、6123、6133、6143与槽孔馈入点6214、6224、6234、6244均各自借由第一天线阵列传输线6114、6124、6134、6144与第二天线阵列传输线6215、6225、6235、6245电气耦接于一第三波束成形电路643。该第一天线阵列传输线6114、6124、6134、6144以及该第二天线阵列传输线6215、6225、6235、6245可为微带传输线架构、夹心带线架构、同轴传输线架构、共面波导传输线架构、接地共面波导传输线架构或不同传输线的结合与改良架构。该第三波束成形电路643可多频段操作,分别激发该第一天线阵列61产生该第一共振模态,并且该第三波束成形电路643能够产生不同的相位变化信号,致使该第一天线阵列61产生不同波束场型变化。该第三波束成形电路643同样可激发该第二天线阵列62产生该第二共振模态,并且该第三波束成形电路643能够产生不同的相位变化信号,致使该第二天线阵列62产生不同波束场型变化。该第三波束成形电路643可为多频功率合成电路、相位控制电路、升降频电路、阻抗匹配电路、放大器电路、集成电路芯片或射频模块。
图6A中本发明一实施例该混合式多频天线阵列6,虽然其各该蜿蜒金属共振路径6111、6121、6131、6141均具有部分金属共振路径为具有曲度的路径形状,因此与该混合式多频天线阵列2的各该蜿蜒金属共振路径2111、2121、2131、2141形状不完全相同。并且该混合式多频天线阵列6的该第一槽孔6211、6221、6231、6241与该第二槽孔6212、6222、6232、6242,也与该混合式多频天线阵列2的该第一槽孔2211、2221、2231、2241与该第二槽孔2212、2222、2232、2242的形状有些微差异。以及运用一多频段操作的该第三波束成形电路643,来取代该混合式多频天线阵列2的该第一波束成形电路241以及该第二波束成形电路242。然而该混合式多频天线阵列6,其同样设计该第一天线阵列61激发产生一第一共振模态6151,该第一共振模态6151涵盖至少一第一通讯频段6152(如图6B所示)。以及该第二天线阵列62激发产生一第二共振模态6251,该第二共振模态6251涵盖至少一第二通讯频段6252,且该第二共振模态6251的频率小于该第一共振模态6151的频率(如图6B所示)。并且该混合式多频天线阵列6,同样设计该第一间距d6112、d6123、d6134的距离均分别介于该第一通讯频段6152最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间,以及设计该第二间距d6212、d6223、d6234的距离均分别介于该第二通讯频段6252最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。因此能够有效降低该第一天线阵列61以及该第二天线阵列62的远场辐射能量耦合干扰。除此之外,该混合式多频天线阵列2,其该多个并联槽孔天线621、622、623、624的该第一槽孔开口6211、6221、6231、6241的中心点位置与该第二槽孔6212、6222、6232、6242的开口中心点位置之间均分别具有一第三间距d631、d632、d633、d234。该混合式多频天线阵列6,同样借由设计该第三间距d631、d632、d633、d634分别均介于该第二通讯频段6252最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间,以及设计该多个蜿蜒金属共振路径6111、6161、6131、6141各自从该环圈馈入点6113、6123、6133、6143到该环圈短路点6112、6122、6132、6142的路径长度均介于该第一通讯频段6152最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。因此能够有效降低该第一天线阵列61以及该第二天线阵列62的近场辐射能量耦合干扰。因此该混合式多频天线阵列6能够达成与该混合式多频天线阵列2相同的特性,成功降低该第一天线阵列61以及该第二天线阵列62之间多波束场型变化的破坏性干涉,达成缩小化、高整合度以及多频段操作的技术功效。
图6B为本发明实施例多频多天线阵列6的返回损失与隔离度曲线图。其中,该第一天线阵列61的返回损失曲线为6153,该第二天线阵列62的返回损失曲线为6253,该第一天线阵列61与第二天线阵列62的隔离度曲线为65。其选择下列尺寸进行实验:该接地导体面601的该第一边缘602长度约为35mm;该蜿蜒金属共振路径6111从该环圈馈入点6113到该环圈短路点6112的路径长度约为13mm,该蜿蜒金属共振路径6121从该环圈馈入点6123到该环圈短路点6122的路径长度约为12.8mm,该蜿蜒金属共振路径6131从该环圈馈入点6133到该环圈短路点6132的路径长度约为13.2mm,该蜿蜒金属共振路径6141从该环圈馈入点6143到该环圈短路点6142的路径长度约为13.1mm;该第一间距d6112的距离约为4.2mm,该第一间距d6123的距离约为4.1mm,该第一间距d6134的距离约为3.9mm;该第二间距d6212的距离约为4.9mm,该第二间距d6223的距离约为5.1mm,该第二间距d6234的距离约为5.2mm;该第三间距d631的距离约为4.1mm,该第三间距d632的距离约为4.2mm,该第三间距d633的距离约为4mm,该第三间距d634的距离约为4.25mm。如图6B所示,该第一天线阵列61被激发产生一第一共振模态6151,该第一共振模态6151涵盖至少一第一通讯频段6152。如图6B所示,该第二天线阵列62被激发产生一第二共振模态6251,该第二共振模态6251涵盖至少一第二通讯频段6252,且该第二共振模态6251的频率小于该第一共振模态6151的频率。在本实施例中,该第一共振模态6151涵盖至少一第一通讯频段6152(38.5GHz~40GHz),该第二共振模态6251涵盖至少一第二通讯频段6252(27.5GHz~28.5GHz),该第二共振模态6251的频率小于该第一共振模态6151的频率。该第一通讯频段6152的最低操作频率约为38.5GHz,该第二通讯频段6252的最低操作频率约为27.5GHz。如图6B所示,该第一天线阵列61与第二天线阵列62的隔离度曲线65,在该第一通讯频段6152中均高于15dB,并且于该第二通讯频段6252中也均高于10dB,验证能达成不错的隔离度表现。
图6C为本发明一实施例混合式多频天线阵列6的第一天线阵列61于第一通讯频段的多波束扫描2D场型图。图2D为本发明一实施例混合式多频天线阵列6的第二天线阵列62于第二通讯频段的多波束扫描2D场型图。由图6C中该第一天线阵列61多波束2D场型图变化曲线661,以及图2D中该第二天线阵列62多波束2D场型图变化曲线662,可以清楚看到该第一天线阵列61以及该第二天线阵列62于不同通讯频段中的远场主辐射波束能够成功共存操作,而不会相互破坏抵销,验证能达成多频段的无线通讯传输。
图6B、图6C与图6D所涵盖的通讯***频段操作、实验数据、介质基板的层数与接地导体面的层数,仅是为了实验证明图6A中本发明一实施例混合式多频天线阵列6的技术功效。并未用来限制本发明混合式多频天线阵列6于实际应用情况所能涵盖的通讯频段操作、应用与规格。本发明混合式多频天线阵列6可以单一组或多组实现于通讯装置当中,该通讯装置可为移动通讯装置、无线通讯装置、移动运算装置、计算机***、电信设备、基地台设备、网络设备或计算机或网络的周边设备等。
图7为本发明一实施例混合式多频天线阵列7的结构图。如图7所示,该混合式多频天线阵列7,包含一多层介质基板70、一第一天线阵列71以及一第二天线阵列72。该多层介质基板70具有一接地导体结构701,并且该接地导体结构701具有一第一边缘702。该第一天线阵列71包含多个折叠环圈天线711、712、713、714。该多个折叠环圈天线711、712、713、714均整合于该多层介质基板70,并沿着该第一边缘702延伸排列。其中,各该折叠环圈天线711、712、713、714均各自具有一蜿蜒金属共振路径7111、7121、7131、7141。各该蜿蜒金属共振路径7111、7121、7131、3141均各自具有一环圈短路点7112、7122、7132、7142以及一环圈馈入点7113、7123、7133、7143,各该环圈短路点7112、7122、7132、7142均电气连接于该接地导体结构701,相邻各该环圈馈入点7113、7123、7133、7143之间均具有各自的一第一间距d7112、d7123、d7134。该第一天线阵列71激发产生一第一共振模态,该第一共振模态涵盖至少一第一通讯频段。该第二天线阵列72包含多个并联槽孔天线721、722、723、724。该多个并联槽孔天线721、722、723、724均整合于该多层介质基板70,并沿着该第一边缘702延伸排列。其中,各该并联槽孔天线721、722、723、724均各自具有一第一槽孔7211、7221、7231、7241与一第二槽孔7212、7222、7232、7242,以及各自具有一信号耦合线7213、7223、7233、7243各自横跨该第一槽孔7211、7221、7231、7241与该第二槽孔7212、7222、7232、7242。该多个第一槽孔7211、7221、7231、7241以及该多个第二槽孔7212、7222、7232、7242均位于该接地导体结构701上。并且该多个信号耦合线7213、7223、7233、7243均各自具有一槽孔馈入点7214、7224、7234、7244,相邻各该槽孔馈入点7214、7224、7234、7244之间均具有各自的一第二间距d7212、d7223、d7234。该第二天线阵列72激发产生一第二共振模态,该第二共振模态涵盖至少一第二通讯频段,且该第二共振模态的频率小于该第一共振模态的频率。其中,该接地导体结构701为一接地导体面。该第一间距d7112、d7123、d7134的距离均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。该第二间距d7212、d7223、d7234的距离均介于该第二通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。并且该多个并联槽孔天线721、722、723、724的该第一槽孔7211、7221、7231、7241的开口中心点位置与该第二槽孔7212、7222、7232、7242的开口中心点位置之间各自分别具有一第三间距d731、d732、d733、d734,该第三间距d731、d732、d733、d734均介于该第二通讯频段最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径7111、7121、7131、7141各自从该环圈馈入点7113、7123、7133、7143到该环圈短路点7112、7122、7132、7142的路径长度均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径7111、7121、7131、7141的路径宽度均小于或等于该第一通讯频段最低操作频率的0.25波长。该多个第一槽孔7211、7221、7231、7241以及该多个第二槽孔7212、7222、7232、7242从槽孔的开口端到槽孔的闭口端的槽孔长度均小于或等于该第二通讯频段最低操作频率的0.6波长。该多个第一槽孔7211、7221、7231、7241以及该多个第二槽孔7212、7222、7232、7242的槽孔宽度均小于或等于该第二通讯频段最低操作频率的0.2波长。该环圈馈入点7113、7123、7133、7143均各自借由第一天线阵列传输线7114、7124、7134、7144电气耦接于一第一波束成形电路741,该槽孔馈入点7214、7224、7234、7244均各自借由第二天线阵列传输线7215、7225、7235、7245电气耦接于一第二波束成形电路742。该第一天线阵列传输线7114、7124、7134、7144以及该第二天线阵列传输线7215、7225、7235、7245可为微带传输线架构、夹心带线架构、同轴传输线架构、共面波导传输线架构、接地共面波导传输线架构或不同传输线的结合与改良架构。该第一波束成形电路741激发该第一天线阵列71产生该第一共振模态,并且该第一波束成形电路741能够产生不同的相位变化信号,致使该第一天线阵列71产生不同波束场型变化。该第二波束成形电路742激发该第二天线阵列72产生该第二共振模态,并且该第二波束成形电路742能够产生不同的相位变化信号,致使该第二天线阵列72产生不同波束场型变化。该第一波束成形电路741以及该第二波束成形电路742可为功率合成电路、相位控制电路、升降频电路、阻抗匹配电路、放大器电路、集成电路芯片或射频模块。
图7中本发明一实施例该混合式多频天线阵列7,虽然其该多个信号耦合线7213、7223、7233、7243与该混合式多频天线阵列2的该多个信号耦合线2213、2223、2233、2243的形状不完全相同。并且虽然仅部分该多个折叠环圈天线711、712与部分该多个并联槽孔天线723、724于该第一边缘702交错配置。然而该混合式多频天线阵列7,同样设计该第一天线阵列71激发产生一第一共振模态,该第一共振模态涵盖至少一第一通讯频段。以及该第二天线阵列72激发产生一第二共振模态,该第二共振模态涵盖至少一第二通讯频段,且该第二共振模态的频率小于该第一共振模态的频率。并且该混合式多频天线阵列7,同样设计该第一间距d7112、d7123、d7134的距离均分别介于该第一通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间,以及设计该第二间距d7212、d7223、d7234的距离均分别介于该第二通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。因此能够有效降低该第一天线阵列71以及该第二天线阵列72的远场辐射能量耦合干扰。除此之外,该混合式多频天线阵列7,其该多个并联槽孔天线721、722、723、724的该第一槽孔开口7211、7221、7231、7241的中心点位置与该第二槽孔7212、7222、7232、7242的开口中心点位置之间均分别具有一第三间距d231、d232、d233、d234。该混合式多频天线阵列7,同样借由设计该第三间距d231、d232、d233、d234分别均介于该第二通讯频段7252最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间,以及设计该多个蜿蜒金属共振路径7111、7121、7131、7141各自从该环圈馈入点7113、7123、7133、7143到该环圈短路点7112、7122、7132、7142的路径长度均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。因此能够有效降低该第一天线阵列71以及该第二天线阵列72的近场辐射能量耦合干扰。所以该混合式多频天线阵列4能够达成与该混合式多频天线阵列2相同的特性,成功降低该第一天线阵列71以及该第二天线阵列72之间多波束场型变化的破坏性干涉,达成缩小化、高整合度以及多频段操作的技术功效。本发明混合式多频天线阵列7可以单一组或多组实现于通讯装置当中,该通讯装置可为移动通讯装置、无线通讯装置、移动运算装置、计算机***、电信设备、基地台设备、网络设备或计算机或网络的周边设备等。
图8A为本发明一实施例混合式多频天线阵列8的结构图。图8B为本发明一实施例混合式多频天线阵列8的返回损失与隔离度曲线图。如图8A与图8B所示,该混合式多频天线阵列8,包含一多层介质基板80、一第一天线阵列81以及一第二天线阵列82。该多层介质基板80具有一接地导体结构801,并且该接地导体结构801具有一第一边缘802。该接地导体结构801为一接地导体面。该第一天线阵列81包含多个折叠环圈天线811、812、813、814。该多个折叠环圈天线811、812、813、814均整合于该多层介质基板80,并沿着该第一边缘802延伸排列。其中,各该折叠环圈天线811、812、813、814均各自具有一蜿蜒金属共振路径8111、8121、8131、8141。各该蜿蜒金属共振路径8111、8121、8131、3141均各自具有一环圈短路点8112、8122、8132、8142以及一环圈馈入点8113、8123、8133、8143,各该环圈短路点8112、8122、8132、8142均电气连接于该接地导体结构801,相邻各该环圈馈入点8113、8123、8133、8143之间均具有各自的一第一间距d8112、d8123、d8134。该第一天线阵列81激发产生一第一共振模态8151,该第一共振模态8151涵盖至少一第一通讯频段8152(如图8B所示)。该第二天线阵列82包含多个并联槽孔天线821、822、823、824。该多个并联槽孔天线821、822、823、824均整合于该多层介质基板80,并沿着该第一边缘802延伸排列。其中,各该并联槽孔天线821、822、823、824均各自具有一第一槽孔8211、8221、8231、8241与一第二槽孔8212、8222、8232、8242,以及各自具有一信号耦合线8213、8223、8233、8243各自横跨该第一槽孔8211、8221、8231、8241与该第二槽孔8212、8222、8232、8242。该多个第一槽孔8211、8221、8231、8241以及该多个第二槽孔8212、8222、8232、8242均位于该接地导体结构801上。并且该多个信号耦合线8213、8223、8233、8243均各自具有一槽孔馈入点8214、8224、8234、8244,相邻各该槽孔馈入点8214、8224、8234、8244之间均具有各自的一第二间距d8212、d8223、d8234。该第二天线阵列82激发产生一第二共振模态8251,该第二共振模态8251涵盖至少一第二通讯频段8252,且该第二共振模态8251的频率小于该第一共振模态8151的频率(如图8B所示)。其中,该相邻各该并联槽孔天线821、822、823、824之间均具有各自的一第三槽孔882、883、884,该第三槽孔均位于该接地导体结构801上。该第三槽孔882、883、884从槽孔的开口端到槽孔的闭口端的槽孔长度均小于或等于该第二通讯频段8252最低操作频率的0.8波长。该第一间距d8112、d8123、d8134的距离均介于该第一通讯频段8152最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。该第二间距d8212、d8223、d8234的距离均介于该第二通讯频段8252最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。并且该多个并联槽孔天线821、822、823、824的该第一槽孔8211、8221、8231、8241的开口中心点位置与该第二槽孔8212、8222、8232、8242的开口中心点位置之间各自分别具有一第三间距d831、d832、d833、d834,该第三间距d831、d832、d833、d834均介于该第二通讯频段8252最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径8111、8121、8131、8141各自从该环圈馈入点8113、8123、8133、8143到该环圈短路点8112、8122、8132、8142的路径长度均介于该第一通讯频段8152最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。该多个蜿蜒金属共振路径8111、8121、2131、8141的路径宽度均小于或等于该第一通讯频段8152最低操作频率的0.25波长。该多个第一槽孔8211、8221、8231、8241以及该多个第二槽孔8212、8222、8232、8242从槽孔的开口端到槽孔的闭口端的槽孔长度均小于或等于该第二通讯频段8252最低操作频率的0.6波长。该多个第一槽孔8211、8221、8231、8241以及该多个第二槽孔8212、8222、8232、8242的槽孔宽度均小于或等于该第二通讯频段8252最低操作频率的0.2波长。
该环圈馈入点8113、8123、8133、8143均各自借由第一天线阵列传输线8114、8124、8134、8144电气耦接于一第一波束成形电路841,该槽孔馈入点8214、8224、8234、8244均各自借由第二天线阵列输线8215、8225、8235、8245电气耦接于一第二波束成形电路842。该第一天线阵列传输线8114、8124、8134、8144以及该第二天线阵列传输线8215、8225、8235、8245可为微带传输线架构、夹心带线架构、同轴传输线架构、共面波导传输线架构、接地共面波导传输线架构或不同传输线的结合与改良架构。该第一波束成形电路841激发该第一天线阵列81产生该第一共振模态8151,并且该第一波束成形电路841能够产生不同的相位变化信号,致使该第一天线阵列81产生不同波束场型变化(如图8C所示)。该第二波束成形电路842激发该第二天线阵列82产生该第二共振模态8251,并且该第二波束成形电路842能够产生不同的相位变化信号,致使该第二天线阵列82产生不同波束场型变化(如图8D所示)。该第一波束成形电路841以及该第二波束成形电路842可为功率合成电路、相位控制电路、升降频电路、阻抗匹配电路、放大器电路、集成电路芯片或射频模块。
图8A中本发明一实施例该混合式多频天线阵列8,虽然其该多个信号耦合线8213、8223、8233、8243与该混合式多频天线阵列2的该多个信号耦合线2213、2223、2233、2243的形状不完全相同。并且该相邻各该并联槽孔天线821、822、823、824之间均具有各自的一第三槽孔882、883、884,该第三槽孔均位于该接地导体结构801上。然而该一种混合式多频天线阵列8,同样设计该第一天线阵列81激发产生一第一共振模态8151,该第一共振模态8151涵盖至少一第一通讯频段8152(如图8B所示)。以及该第二天线阵列82激发产生一第二共振模态8251,该第二共振模态8251涵盖至少一第二通讯频段8252,且该第二共振模态8251的频率小于该第一共振模态8151的频率(如图8B所示)。并且该混合式多频天线阵列8,同样借由设计该第一间距d8112、d8123、d8134的距离均分别介于该第一通讯频段8152最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间,以及设计该第二间距d8212、d8223、d8234的距离均分别介于该第二通讯频段8252最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。因此能够有效降低该第一天线阵列81以及该第二天线阵列82的远场辐射能量耦合干扰。除此之外,该混合式多频天线阵列8,其该多个并联槽孔天线821、822、823、824的该第一槽孔开口8211、8221、8231、8241的中心点位置与该第二槽孔8212、8222、8232、8242的开口中心点位置的间均分别具有一第三间距d231、d232、d233、d234。该混合式多频天线阵列8,同样设计该第三间距d831、d832、d833、d834分别均介于该第二通讯频段8252最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间,以及设计该多个蜿蜒金属共振路径8111、8121、8131、8141各自从该环圈馈入点8113、8123、8133、8143到该环圈短路点8112、8122、8132、8142的路径长度均介于该第一通讯频段8152最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。因此能够有效降低该第一天线阵列81以及该第二天线阵列82的近场辐射能量耦合干扰。所以该混合式多频天线阵列8能够达成与该混合式多频天线阵列2相同的特性,成功降低该第一天线阵列81以及该第二天线阵列82之间多波束场型变化的破坏性干涉,达成缩小化、高整合度以及多频段操作的技术功效。
图8B为本发明实施例多频多天线阵列8的返回损失与隔离度曲线图。其中,该第一天线阵列81的返回损失曲线为8153,该第二天线阵列82的返回损失曲线为8253,该第一天线阵列81与第二天线阵列82的隔离度曲线为85。其选择下列尺寸进行实验:该接地导体面801的该第一边缘802长度约为45mm;该蜿蜒金属共振路径8111从该环圈馈入点8113到该环圈短路点8112的路径长度约为12.9mm,该蜿蜒金属共振路径8121从该环圈馈入点8123到该环圈短路点8122的路径长度约为13.3mm,该蜿蜒金属共振路径8131从该环圈馈入点8133到该环圈短路点8132的路径长度约为13.3mm,该蜿蜒金属共振路径8141各自从该环圈馈入点8143到该环圈短路点8142的路径长度约为12.9mm;该第一间距d8112的距离约为4mm,该第一间距d8123的距离约为4.3mm,该第一间距d8134的距离约为4.1mm;该第二间距d8212的距离约为5.1mm,该第二间距d8223的距离约为5mm,该第二间距d8234的距离约为5.1mm;该第三间距d831的距离约为4.25mm,该第三间距d832的距离约为4mm,该第三间距d833的距离约为4mm,该第三间距d834的距离约为4.15mm该多层介质基板80为一双层介质基板,总厚度约0.55mm并且该介质基板的介电常数约为3.5。如图8B所示,该第一天线阵列821被激发产生一第一共振模态8151,该第一共振模态8151涵盖至少一第一通讯频段8152。如图8B所示,该第二天线阵列82被激发产生一第二共振模态8251,该第二共振模态8251涵盖至少一第二通讯频段8252,且该第二共振模态8251的频率小于该第一共振模态8151的频率。在本实施例中,该第一共振模态8151涵盖至少一第一通讯频段8152(38.5GHz~40GHz),该第二共振模态8251涵盖至少一第二通讯频段8252(27.5GHz~28.5GHz),该第二共振模态8251的频率小于该第一共振模态8151的频率。该第一通讯频段8152的最低操作频率约为38.5GHz,该第二通讯频段8252的最低操作频率约为27.5GHz。如图8B所示,该第一天线阵列81与第二天线阵列22的隔离度曲线85,于该第一通讯频段8152中均高于15dB,并且于该第二通讯频段8252中也均高于10dB,验证能达成不错的隔离度表现。
图8C为本发明一实施例混合式多频天线阵列8的第一天线阵列81于第一通讯频段的多波束扫描2D场型图。图2D为本发明一实施例混合式多频天线阵列8的第二天线阵列82于第二通讯频段的多波束扫描2D场型图。由图8C中该第一天线阵列81多波束2D场型图变化曲线861,以及图2D中该第二天线阵列82多波束2D场型图变化曲线862,可以清楚看到该第一天线阵列81以及该第二天线阵列82于不同通讯频段中的远场主辐射波束能够成功共存操作,而不会相互破坏抵销,验证能达成多频段的无线通讯传输。
图8B、图8C与图8D所涵盖的通讯***频段操作、实验数据、介质基板的层数与接地导体面的层数,仅是为了实验证明图8A中本发明一实施例混合式多频天线阵列8的技术功效。并未用来限制本发明混合式多频天线阵列8于实际应用情况所能涵盖的通讯频段操作、应用与规格。本发明混合式多频天线阵列8可以单一组或多组实现于通讯装置当中,该通讯装置可为移动通讯装置、无线通讯装置、移动运算装置、计算机***、电信设备、基地台设备、网络设备或计算机或网络的周边设备等。
本发明提出一种高整合度多频多波束天线阵列设计方式,其能有效缩小多频多波束天线阵列应用于通讯装置的整体尺寸,能来满足未来高数据传输速度多天线通讯装置的实际应用需求。
综上所述,虽然本发明结合以上实施例公开了本发明,然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (15)
1.一种混合式多频天线阵列,其特征在于,包含:
多层介质基板,具有接地导体结构,并且该接地导体结构具有第一边缘;
第一天线阵列,其包含多个折叠环圈天线,该多个折叠环圈天线均整合于该多层介质基板,并沿着该第一边缘延伸排列,其中,各该折叠环圈天线均各自具有一蜿蜒金属共振路径,各该蜿蜒金属共振路径均各自具有一环圈短路点以及一环圈馈入点,各该环圈短路点均电气连接于该接地导体结构,相邻各该环圈馈入点之间均具有各自的一第一间距,该第一天线阵列激发产生一第一共振模态,该第一共振模态涵盖至少一第一通讯频段;以及
第二天线阵列,其包含多个并联槽孔天线,该多个并联槽孔天线均整合于该多层介质基板,并沿着该第一边缘延伸排列,其中,各该并联槽孔天线均各自具有第一槽孔与第二槽孔,以及各自具有一信号耦合线横跨该第一槽孔与该第二槽孔,该多个第一槽孔以及该多个第二槽孔均位于该接地导体结构上,并且该多个信号耦合线均各自具有一槽孔馈入点,相邻各该槽孔馈入点之间均具有各自的第二间距,该第二天线阵列激发产生一第二共振模态,该第二共振模态涵盖至少一第二通讯频段,且该第二共振模态的频率小于该第一共振模态的频率。
2.根据权利要求1所述的混合式多频天线阵列,其特征在于,该接地导体结构为一接地导体面。
3.根据权利要求1所述的混合式多频天线阵列,其特征在于,该接地导体结构为一多层接地导体面,并且该多层接地导体面之间具有多个接地导体通孔彼此电气连接。
4.根据权利要求1所述的混合式多频天线阵列,其特征在于,该第一间距的距离均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。
5.根据权利要求1所述的混合式多频天线阵列,其特征在于,该第二间距的距离均介于该第二通讯频段最低操作频率的0.23波长到0.85波长之间。
6.根据权利要求1所述的混合式多频天线阵列,其特征在于,该并联槽孔天线的该第一槽孔的开口中心点位置与该第二槽孔的开口中心点位置之间具有一第三间距,该第三间距介于该第二通讯频段最低操作频率的0.1波长至0.7波长之间。
7.根据权利要求1所述的混合式多频天线阵列,其特征在于,该多个蜿蜒金属共振路径各自从该环圈馈入点到该环圈短路点的路径长度均介于该第一通讯频段最低操作频率的0.5波长到2.0波长之间。
8.根据权利要求1所述的混合式多频天线阵列,其特征在于,该环圈馈入点均各自借由传输线电气耦接于一第一波束成形电路。
9.根据权利要求1所述的混合式多频天线阵列,其特征在于,该槽孔馈入点均各自借由传输线电气耦接于一第二波束成形电路。
10.根据权利要求1所述的混合式多频天线阵列,其特征在于,该环圈馈入点以及该槽孔馈入点均各自借由传输线电气耦接于一第三波束成形电路。
11.根据权利要求8所述的混合式多频天线阵列,其特征在于,该第一波束成形电路为功率合成电路、相位控制电路、升降频电路、阻抗匹配电路、放大器电路、集成电路芯片或射频模块。
12.根据权利要求9所述的混合式多频天线阵列,其特征在于,该第二波束成形电路为功率合成电路、相位控制电路、升降频电路、阻抗匹配电路、放大器电路、集成电路芯片或射频模块。
13.根据权利要求10所述的混合式多频天线阵列,其特征在于,该第三波束成形电路为功率合成电路、相位控制电路、升降频电路、阻抗匹配电路、放大器电路、集成电路芯片或射频模块。
14.根据权利要求1所述的混合式多频天线阵列,其特征在于,仅部分该多个折叠环圈天线与部分该多个并联槽孔天线于该第一边缘交错配置。
15.根据权利要求1所述的混合式多频天线阵列,其特征在于,相邻各该并联槽孔天线之间均具有各自的一第三槽孔,该第三槽孔均位于该接地导体结构上。
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