TWI816468B - 陣列式射頻系統 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種陣列式射頻系統，其包含一可擴充式母電路載板與多個以射頻封裝輻射結構實現之子模組。子模組們以插拔介面嵌入母電路載板，形成子、母可置換式、可擴充式共構結構。母電路載板接收一輸入中頻訊號，並對輸入中頻訊號進行升頻，以藉此產生多個第一高頻訊號。射頻封裝輻射結構子模組以以水平布局嵌入於母電路載板上，並排列成一一維或二維陣列，且其電性(包括射頻訊號、電源供應、控制訊號等)連接母電路載板。射頻封裝輻射結構分別接收第一高頻訊號，並據此發射多個第一射頻訊號，射頻封裝輻射結構接收多個第二射頻訊號，以藉此產生多個第二高頻訊號，母電路載板對第二高頻訊號進行降頻，以藉此產生一輸出中頻訊號。

Description

陣列式射頻系統

本發明係關於一種射頻系統，且特別關於一種可分解、階層式之陣列式射頻系統。

低/中/高軌衛星地面終端、5G之頻率範圍(FR2)基地站、雷達與遠距通訊、點對點微波鏈結與通訊系統前傳網路等產業應用，具備長距離與不同方位覆蓋之特性，建構主動陣列天線為實現此高增益與智慧波束掃瞄操作之雙重功能。依據應用場域規劃多元性，所需要天線特性須能快速建構，難以單一情境客製化產品來廣域適應各場域情境。

先前技術使用包含電容、電阻與天線之被動元件、包含功率放大器、相位偏移器與低雜訊放大器之波束成形晶片、升頻晶片、降頻晶片、電源晶片與微處理器整合單一系統。對於大型陣列天線，先前技術將降低系統之靈活性及增加問題之複雜度與不確定性，因為無法規模性生產，所以維護成本相當高，可能發生單一元件失能而造成系統失效的風險，且系統擴充性低，無法因應各系統對於不同天線增益需求而彈性建構。

因此，本發明係在針對上述的困擾，提出一種模組化、陣列式射頻系統，以解決習知所產生的問題。

本發明提供一種模組化、陣列式射頻系統，其係簡化系統複雜度，降低製造成本及維護成本，增加天線特性之穩定度與產品之應用擴張度，其介接產生空氣空腔，增加氣流散熱，可減少熱能對系統影響，並兼顧機械與電子特性。

在本發明之一實施例中，一種陣列式射頻系統包含一母電路載板與多個以射頻封裝輻射結構實現之子模組。母電路載板用以接收一輸入中頻訊號，並對輸入中頻訊號進行升頻，以藉此產生多個第一高頻訊號。所有以射頻封裝輻射結構實現之子模組以水平布局嵌入於母電路載板上，並排列成一一維或二維週期性陣列，且電性(包括射頻訊號、電源及控制訊號)連接母電路載板，其中母電路載板之介接埠呈現週期性排列，子模組之介接埠位於或靠近於子模組之射頻封裝輻射結構輻射電磁場之相位中心點。所有射頻封裝輻射結構區分為多個射頻輻射模組群組，所有射頻封裝輻射結構之所有射頻輻射模組群組用以分別接收所有第一高頻訊號，並據此發射多個第一射頻訊號。所有射頻封裝輻射結構之所有射頻輻射模組群組用以接收多個第二射頻訊號，以藉此分別對應所有射頻輻射模組群組產生多個第二高頻訊號，母電路載板對所有第二高頻訊號進行降頻，以藉此 產生一輸出中頻訊號。

在本發明之一實施例中，母電路載板包含一介電板、一中頻輸入埠、一第一功率分配器、多個升頻器與多個第二功率分配器。介電板上設有連接埠供所有以射頻封裝輻射結構實現之子模組嵌入，中頻輸入埠設於介電板上。第一功率分配器設於介電板上，並電性連接中頻輸入埠。第一功率分配器用以通過中頻輸入埠接收輸入中頻訊號，並依第一功率分配器之多個輸出端的數量分配輸入中頻訊號之功率，以於第一功率分配器之所有輸出端產生多個第一中頻訊號，此輸出端為連結射頻封裝輻射結構子模組輸入埠，他們呈現一維或二維週期性排列。所有升頻器設於介電板上，並分別電性連接第一功率分配器之所有輸出端。所有升頻器用以接收所有第一中頻訊號，並對其進行升頻，以產生多個升頻訊號。所有第二功率分配器設於介電板上，並分別電性連接所有升頻器與所有射頻封裝輻射結構之所有射頻輻射模組群組。每一第二功率分配器用以接收其對應之升頻訊號，並依第二功率分配器之多個輸出端的數量分配對應之升頻訊號，以產生第一高頻訊號。

在本發明之一實施例中，母電路載板更包含多個第三功率分配器、多個降頻器、一第四功率分配器與一中頻輸出埠。所有第三功率分配器設於介電板上，並分別電性連接所有射頻封裝輻射結構之所有射頻輻射模組群組。每一第三功率分配器用以接收其對應之第二 高頻訊號，並加總對應之第二高頻訊號之功率，以產生一加總高頻訊號。所有降頻器設於介電板上，並分別電性連接所有第三功率分配器。所有降頻器用以接收其對應之加總高頻訊號，並對其進行降頻，以產生多個第二中頻訊號。第四功率分配器設於介電板上，並電性連接所有降頻器。第四功率分配器用以接收所有第二中頻訊號，並加總所有第二中頻訊號之功率，以產生輸出中頻訊號。中頻輸出埠設於介電板上，並電性連接第四功率分配器，其中中頻輸出埠用以輸出此輸出中頻訊號。

在本發明之一實施例中，母電路載板更包含多個第一訊號連接埠與多個第二訊號連接埠。所有第一訊號連接埠設於介電板上，所有第一訊號連接埠區分為多個第一群組，所有第一群組分別電性連接所有第二功率分配器與所有射頻輻射模組群組，每一第一群組電性連接於其對應之第二功率分配器與射頻輻射模組群組之間。所有第二訊號連接埠設於介電板上，所有第二訊號連接埠區分為多個第二群組，所有第二群組分別電性連接所有第三功率分配器與所有射頻輻射模組群組，每一第二群組電性連接於其對應之第三功率分配器與射頻輻射模組群組之間。

在本發明之一實施例中，第一訊號連接埠與第二訊號連接埠為超小型推入式微(Sub-Miniature Push-on Micro；SMPM)連接埠。

在本發明之一實施例中，母電路載板更包含 設於介電板上之多個第一供電埠與多個第二供電埠。

在本發明之一實施例中，第一供電埠與第二供電埠為串行外設介面(Serial Peripheral Interface Bus，SPI)或訊號控制線路。

在本發明之一實施例中，每一射頻封裝輻射結構包含一多層導電佈線基板、多個射頻輻射結構、多個高頻發射射頻積體電路晶片、多個低頻接收射頻積體電路晶片、一發射訊號連接埠與一接收訊號連接埠。多層導電佈線基板包含多層介電層、導電跡線、第一導電通孔與第二導電通孔，其中導電跡線電性連接第一導電通孔與第二導電通孔。所有射頻輻射結構設於多層導電佈線基板之底面，並嵌於多層導電佈線基板中。所有發射射頻積體電路晶片與所有接收射頻積體電路晶片設於多層導電佈線基板之頂面。所有發射射頻積體電路晶片通過第一導電結構電性連接第一導電通孔，以藉此分別電性連接所有射頻輻射結構。所有接收射頻積體電路晶片通過第二導電結構電性連接第二導電通孔，以藉此分別電性連接所有射頻輻射結構。發射訊號連接埠與接收訊號連接埠設於多層導電佈線基板之頂面，並電性連接母電路載板。發射訊號連接埠通過導電跡線與第一導電結構電性連接所有高頻發射射頻積體電路晶片。接收訊號連接埠通過導電跡線與第二導電結構電性連接所有低頻接收射頻積體電路晶片。多層導電佈線基板與所有發射射頻積體電路晶片用以接收第一發射訊號，並據此通 過所有射頻輻射結構發射第一射頻訊號。多層導電佈線基板與所有接收射頻積體電路晶片用以通過所有射頻輻射結構接收第二射頻訊號，並藉此產生第二高頻訊號。

在本發明之一實施例中，每一射頻封裝輻射結構更包含一第一電源連接埠與一第二電源連接埠。第一電源連接埠與第二電源連接埠設於多層導電佈線基板之頂面，並電性連接母電路載板，第一電源連接埠通過第一導電通孔與第一導電結構電性連接所有高頻發射射頻積體電路晶片，第二電源連接埠通過第二導電通孔與第二導電結構電性連接所有低頻接收射頻積體電路晶片。

在本發明之一實施例中，每一射頻輻射結構包含一第一天線層與一第二天線層。第一天線層設於多層導電佈線基板之底面，第二天線層嵌於最靠近多層導電佈線基板之底面的兩層介電層之間，並電性連接第一導電通孔與第二導電通孔。

在本發明之一實施例中，第一天線層包含四個第一發射天線區塊與四個第一接收天線區塊，第二天線層包含四個第二發射天線區塊與四個第二接收天線區塊。所有第一發射天線區塊分別位於所有第二發射天線區塊之正下方，所有第一接收天線區塊分別位於所有第二接收天線區塊之正下方。所有第二發射天線區塊通過第一導電通孔電性連接其對應之第一導電結構及高頻發射射頻積體電路晶片。所有第二接收天線區塊通過第二 導電通孔電性連接其對應之第二導電結構及低頻接收射頻積體電路晶片。所有第一發射天線區塊與所有第二發射天線區塊用以發射第一射頻訊號，所有第一接收天線區塊與所有第二接收天線區塊用以接收第二射頻訊號。

在本發明之一實施例中，射頻輻射結構之所有第一發射天線區塊排列為第一方陣，所有射頻輻射結構之所有第一接收天線區塊排列為第二方陣，第一方陣之多行與第二方陣之多行交替設置，第一方陣之多列與第二方陣之多列交替設置。

基於上述，陣列式射頻系統將多個射頻封裝輻射結構以水平布局嵌入在一母電路載板上，以簡化系統複雜度與降低製造成本，並增加天線特性之穩定度與產品之應用擴張度，如同主流汽車採用共通底盤一樣。此陣列式射頻系統具有可重組化之架構，以對應不同應用情境，產生不同射頻功率。當陣列式射頻系統有異常問題時，可置換部分之射頻封裝輻射結構，以快速偵測故障問題，並避免一個模組失能即造成整體射頻系統失效的傷害，以降低維護成本。射頻封裝輻射結構為由射頻與天線共構的模組，母電路載板由訊號傳遞、電源供應、射頻訊號之升降等系統功能為主。因此，射頻封裝輻射結構之設計強調模組化、量產方便性與維修置換性為主的射頻與天線共構模組。母電路載板強調系統之擴充性，包括陣列天線的大小、運作電壓的擴充、訊號傳遞之串並聯、散熱機制之實現。此陣列式射頻系統使用 通用介面來提升系統的共用性，射頻封裝輻射結構與母電路載板整合的介面形成空氣通道來導熱散發，以減少熱能的系統影響，並兼顧機械與電子特性。

茲為使 貴審查委員對本發明的結構特徵及所達成的功效更有進一步的瞭解與認識，謹佐以較佳的實施例圖及配合詳細的說明，說明如後：

1:射頻封裝輻射結構

10:多層導電佈線基板

100:介電層

101:導電跡線

102:第一導電通孔

103:第二導電通孔

104:功率分配器

11:射頻輻射結構

110:第一天線層

1100:第一發射天線區塊

1101:第一接收天線區塊

111:第二天線層

1110:第二發射天線區塊

1111:第二接收天線區塊

12:高頻發射射頻積體電路晶片

13:低頻接收射頻積體電路晶片

14:第一導電結構

15:第二導電結構

16:發射訊號連接埠

17:接收訊號連接埠

18:第一電源連接埠

19:第二電源連接埠

2:母電路載板

200:介電板

201:中頻輸入埠

202:第一功率分配器

203:升頻器

204:第二功率分配器

205:第三功率分配器

206:降頻器

207:第四功率分配器

208:中頻輸出埠

209:第一訊號連接埠

210:第二訊號連接埠

211:第一供電埠

212:第二供電埠

H:水平極化訊號

V:垂直極化訊號

IM:輸入中頻訊號

H1:第一高頻訊號

R1:第一射頻訊號

R2:第二射頻訊號

H2:第二高頻訊號

OM:輸出中頻訊號

M1:第一中頻訊號

U:升頻訊號

TH:加總高頻訊號

M2:第二中頻訊號

第1圖為本發明之一實施例之射頻封裝輻射結構之部分的結構剖視圖。

第2圖為本發明之一實施例之射頻封裝輻射結構之頂視圖。

第3圖為本發明之一實施例之射頻封裝輻射結構之底視圖。

第4圖為本發明之一實施例之母電路載板之頂視圖。

第5圖與第6圖為本發明之一實施例之一個射頻封裝輻射結構對應之電路方塊圖。

第7圖與第8圖為本發明之一實施例之母電路載板對應之電路方塊圖。

本發明之實施例將藉由下文配合相關圖式進一步加以解說。盡可能的，於圖式與說明書中，相同標號係代表相同或相似構件。於圖式中，基於簡化與方 便標示，形狀與厚度可能經過誇大表示。可以理解的是，未特別顯示於圖式中或描述於說明書中之元件，為所屬技術領域中具有通常技術者所知之形態。本領域之通常技術者可依據本發明之內容而進行多種之改變與修改。

當一個元件被稱為『在...上』時，它可泛指該元件直接在其他元件上，也可以是有其他元件存在於兩者之中。相反地，當一個元件被稱為『直接在』另一元件，它是不能有其他元件存在於兩者之中間。如本文所用，詞彙『及/或』包含了列出的關聯項目中的一個或多個的任何組合。

於下文中關於“一個實施例”或“一實施例”之描述係指關於至少一實施例內所相關連之一特定元件、結構或特徵。因此，於下文中多處所出現之“一個實施例”或“一實施例”之多個描述並非針對同一實施例。再者，於一或多個實施例中之特定構件、結構與特徵可依照一適當方式而結合。

揭露特別以下述例子加以描述，這些例子僅係用以舉例說明而已，因為對於熟習此技藝者而言，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。在通篇說明書與申請專利範圍中，除非內容清楚指定，否則「一」以及「該」的意義包含這一類敘述包括「一或至少一」該元件或成分。此外，如本揭露所用，除非從特定上下文明顯可見將複數 個排除在外，否則單數冠詞亦包括複數個元件或成分的敘述。而且，應用在此描述中與下述之全部申請專利範圍中時，除非內容清楚指定，否則「在其中」的意思可包含「在其中」與「在其上」。在通篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供從業人員(practitioner)在有關本揭露之描述上額外的引導。在通篇說明書之任何地方之例子，包含在此所討論之任何用詞之例子的使用，僅係用以舉例說明，當然不限制本揭露或任何例示用詞之範圍與意義。同樣地，本揭露並不限於此說明書中所提出之各種實施例。

此外，若使用「電(性)耦接」或「電(性)連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。舉例而言，若文中描述一第一裝置電性耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。另外，若描述關於電訊號之傳輸、提供，熟習此技藝者應該可了解電訊號之傳遞過程中可能伴隨衰減或其他非理想性之變化，但電訊號傳輸或提供之來源與接收端若無特別敘明，實質上應視為同一訊號。舉例而言，若由電子電路之端點A傳輸(或提供)電訊號S給電子電路之端點B，其中可能經過一電晶體開關之源汲極兩端及/或可能 之雜散電容而產生電壓降，但此設計之目的若非刻意使用傳輸(或提供)時產生之衰減或其他非理想性之變化而達到某些特定的技術效果，電訊號S在電子電路之端點A與端點B應可視為實質上為同一訊號。

除非特別說明，一些條件句或字詞，例如「可以(can)」、「可能(could)」、「也許(might)」，或「可(may)」，通常是試圖表達本案實施例具有，但是也可以解釋成可能不需要的特徵、元件，或步驟。在其他實施例中，這些特徵、元件，或步驟可能是不需要的。

可了解如在此所使用的用詞「包含(comprising)」、「包含(including)」、「具有(having)」、「含有(containing)」、「包含(involving)」等等，為開放性的(open-ended)，即意指包含但不限於。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制發明作之申請專利範圍。

以下將提供一種射頻封裝輻射結構，其以多層導電佈線基板建構多個輸出入埠，不同頻帶與不同極化方向分別對應不同輸出入埠，不同輸出入埠分別連接不同之天線區塊，以進行獨立運作，並減少對於雙工器與循環器的依賴。此外，發射天線區塊與接收天線區塊呈交錯排列，並以物理性隔絕來提升隔離度，以減少交叉極化的產生。射頻封裝輻射結構能滿足低軌衛星之 上、下鏈及5G之頻率範圍(FR)2對於雙頻之需求，可以針對各項應用需求，建構雙線性或雙圓極化的輻射需求，滿足陣列天線建構時之高增益與智慧掃瞄所需要之天線特性。

第1圖為本發明之一實施例之射頻封裝輻射結構之部分的結構剖視圖，第2圖為本發明之一實施例之射頻封裝輻射結構之頂視圖，第3圖為本發明之一實施例之射頻封裝輻射結構之底視圖。請參閱第1圖、第2圖與第3圖，以下介紹本發明之射頻封裝輻射結構1之一實施例。射頻封裝輻射結構1包含一多層導電佈線基板10、多個射頻輻射結構11、多個高頻發射射頻積體電路晶片12、多個低頻接收射頻積體電路晶片13、第一導電結構14與第二導電結構15。第一導電結構14與第二導電結構15可為，但不限於導電焊球。多層導電佈線基板10包含多層介電層100、導電跡線101、第一導電通孔102與第二導電通孔103，其中導電跡線101電性連接第一導電通孔102與第二導電通孔103。所有射頻輻射結構11設於多層導電佈線基板10之底面，並嵌於多層導電佈線基板10中。所有高頻發射射頻積體電路晶片12與所有低頻接收射頻積體電路晶片13設於多層導電佈線基板10之頂面，其中所有高頻發射射頻積體電路晶片12通過第一導電結構14電性連接第一導電通孔102，以藉此分別電性連接所有射頻輻射結構11，所有低頻接收射頻積體電路晶片13通過第二導電結構15電性連接第二導電通孔103，以 藉此分別電性連接所有射頻輻射結構11。

在本發明之某些實施例中，每一射頻輻射結構11可包含一第一天線層110與一第二天線層111。第一天線層110設於多層導電佈線基板10之底面，第二天線層111嵌於最靠近多層導電佈線基板10之底面的兩層介電層100之間，並電性連接第一導電通孔102與第二導電通孔103。

具體而言，第一天線層110可包含四個第一發射天線區塊1100與四個第一接收天線區塊1101，第二天線層111可包含四個第二發射天線區塊1110與四個第二接收天線區塊1111。所有第一發射天線區塊1100、所有第一接收天線區塊1101、所有第二發射天線區塊1110與所有第二接收天線區塊1111可皆為，但不限於矩形。所有第一發射天線區塊1100分別位於所有第二發射天線區塊1110之正下方，所有第一接收天線區塊1101分別位於所有第二接收天線區塊1111之正下方。所有第二發射天線區塊1110通過第一導電通孔102電性連接其對應之第一導電結構14及高頻發射射頻積體電路晶片12，所有第二接收天線區塊1111通過第二導電通孔103電性連接其對應之第二導電結構15及低頻接收射頻積體電路晶片13。舉例來說，一個高頻發射射頻積體電路晶片12對應之第一導電通孔102可區分為四個群組，第一導電通孔102之每一群組又包含分別傳送高頻水平極化訊號H與高頻垂直極化訊號V之兩組子通孔。第一導電通孔102之 每一群組電性連接同一個第二發射天線區塊1110。一個低頻接收射頻積體電路晶片13對應之第二導電通孔103可區分為四個群組，第二導電通孔103之每一群組又包含分別傳送低頻水平極化訊號H與低頻垂直極化訊號V之兩組子通孔。第二導電通孔103之每一群組電性連接同一個第二接收天線區塊1111。每一組子通孔視為一個獨立輸出入埠，其能進行獨立運作，以減少隔頻之干擾與對於雙工器與循環器的依賴。

所有射頻輻射結構11之所有第一發射天線區塊1100排列為第一方陣，所有射頻輻射結構11之所有第一接收天線區塊1101排列為第二方陣，第一方陣之多行與第二方陣之多行交替設置，第一方陣之多列與第二方陣之多列交替設置。因此，第一方陣與第二方陣呈交錯排列，並以物理性隔絕來提升隔離度，以減少交叉極化的產生。

多層導電佈線基板10之頂面可設有一發射訊號連接埠16與一接收訊號連接埠17。發射訊號連接埠16與接收訊號連接埠17可為，但不限於超小型推入式微(Sub-Miniature Push-on Micro；SMPM)連接埠。發射訊號連接埠16通過導電跡線101與第一導電結構14電性連接所有高頻發射射頻積體電路晶片12。接收訊號連接埠17通過導電跡線101與第二導電結構15電性連接所有低頻接收射頻積體電路晶片13。多層導電佈線基板10之頂面更可設有一第一電源連接埠18與一第二電源連 接埠19。第一電源連接埠18與第二電源連接埠19可為，但不限於串行外設介面(Serial Peripheral Interface Bus，SPI)。第一電源連接埠18通過第一導電通孔102與第一導電結構14電性連接所有高頻發射射頻積體電路晶片12，第二電源連接埠19通過第二導電通孔103與第二導電結構15電性連接所有低頻接收射頻積體電路晶片13。

以下將提供一種陣列式射頻系統，其將多個射頻封裝輻射結構以水平布局嵌入在一母電路載板上，以簡化系統複雜度與降低製造成本，並增加天線特性之穩定度與產品之應用擴張度，如同主流汽車採用共通底盤一樣。此陣列式射頻系統具有可重組化之架構，以對應不同應用情境，產生不同射頻功率。當陣列式射頻系統有異常問題時，可置換部分之射頻封裝輻射結構，以快速偵測故障問題，並避免一個模組失能即造成整體射頻系統失效的傷害，以降低維護成本。射頻封裝輻射結構為由射頻與天線共構的模組，母電路載板由訊號傳遞、電源供應、射頻訊號之升降等系統功能為主。因此，射頻封裝輻射結構之設計強調模組化、量產方便性與維修置換性為主的射頻與天線共構模組。母電路載板強調系統之擴充性，包括陣列天線的大小、運作電壓的擴充、訊號傳遞之串並聯、散熱機制之實現。此陣列式射頻系統使用通用介面來提升系統的共用性，射頻封裝輻射結構與母電路載板整合的介面形成空氣通道來導熱散發， 以減少熱能的系統影響，並兼顧機械與電子特性。

第4圖為本發明之一實施例之母電路載板之頂視圖。請參閱第4圖與第2圖，以下介紹陣列式射頻系統之一實施例。陣列式射頻系統包含一母電路載板2與多個射頻封裝輻射結構1。所有射頻封裝輻射結構1以水平布局嵌入於母電路載板2上，並排列成一陣列，且電性連接母電路載板2。所有射頻封裝輻射結構1區分為多個射頻輻射模組群組。以第4圖為例，所有射頻封裝輻射結構1排列成4×4陣列，每一射頻輻射模組群組包含此陣列之每一行的四個射頻封裝輻射結構1。

第5圖與第6圖為本發明之一實施例之一個射頻封裝輻射結構對應之電路方塊圖，第7圖與第8圖為本發明之一實施例之母電路載板對應之電路方塊圖。請參閱第2圖、第4圖、第5圖、第6圖、第7圖與第8圖。在運作上，母電路載板2接收一輸入中頻訊號IM，並對輸入中頻訊號IM進行升頻，以藉此產生多個第一高頻訊號H1。每一射頻封裝輻射結構1之多層導電佈線基板10設有功率分配器104，功率分配器104用以分配或加總高頻訊號之功率。所有射頻封裝輻射結構1之所有射頻輻射模組群組分別接收所有第一高頻訊號H1，並據此發射多個第一射頻訊號R1。所有射頻封裝輻射結構1之所有射頻輻射模組群組接收多個第二射頻訊號R2，以藉此分別對應所有射頻輻射模組群組產生多個第二高頻訊號H2，母電路載板2對所有第二高頻訊號H2進行降頻，以藉此產生 一輸出中頻訊號OM。

在本發明之某些實施例中，母電路載板2可包含一介電板200、一中頻輸入埠201、一第一功率分配器202、多個升頻器203、多個第二功率分配器204、多個第三功率分配器205、多個降頻器206、一第四功率分配器207、一中頻輸出埠208、多個第一訊號連接埠209、多個第二訊號連接埠210、多個第一供電埠211與多個第二供電埠212。所有第一訊號連接埠209與所有第二訊號連接埠210可為，但不限於超小型推入式微(Sub-Miniature Push-on Micro；SMPM)連接埠。所有第一供電埠211與所有第二供電埠212可為，但不限於串行外設介面(Serial Peripheral Interface Bus，SPI)。中頻輸入埠201與中頻輸出埠208可為，但不限於超小型A(Sub-Miniature-A，SMA)連接埠。

介電板200上設有所有射頻封裝輻射結構1、中頻輸入埠201、第一功率分配器202、所有升頻器203、所有第二功率分配器204、所有第三功率分配器205、所有降頻器206、第四功率分配器207、中頻輸出埠208、所有第一訊號連接埠209、所有第二訊號連接埠210、所有第一供電埠211與所有第二供電埠212。第一功率分配器202電性連接中頻輸入埠201，所有升頻器203分別電性連接第一功率分配器202之多個輸出端，所有第二功率分配器204分別電性連接所有升頻器203與所有射頻封裝輻射結構1之所有射頻輻射模組群組。所有 第三功率分配器205分別電性連接所有射頻封裝輻射結構之所有射頻輻射模組群組，所有降頻器206分別電性連接所有第三功率分配器205，第四功率分配器207電性連接所有降頻器206，中頻輸出埠208電性連接第四功率分配器207。

第一功率分配器202通過中頻輸入埠201接收輸入中頻訊號IM，並依第一功率分配器202之所有輸出端的數量分配輸入中頻訊號IM之功率，以於第一功率分配器202之所有輸出端產生多個第一中頻訊號M1。所有升頻器203接收所有第一中頻訊號M1，並對其進行升頻，以產生多個升頻訊號U。每一第二功率分配器204接收其對應之升頻訊號U，並依第二功率分配器204之多個輸出端的數量分配對應之升頻訊號U，以產生第一高頻訊號H1。

每一第三功率分配器205接收其對應之第二高頻訊號H2，並加總對應之第二高頻訊號H2之功率，以產生一加總高頻訊號TH。所有降頻器206接收其對應之加總高頻訊號TH，並對其進行降頻，以產生多個第二中頻訊號M2。第四功率分配器207接收所有第二中頻訊號M2，並加總所有第二中頻訊號M2之功率，以產生輸出中頻訊號OM。中頻輸出埠208用以輸出此輸出中頻訊號OM。

所有第一訊號連接埠209區分為多個第一群組，所有第一群組分別電性連接所有第二功率分配器 204，並分別電性連接所有射頻輻射模組群組之發射訊號連接埠16，每一第一群組電性連接於其對應之第二功率分配器204與射頻輻射模組群組之發射訊號連接埠16之間。所有第二訊號連接埠210區分為多個第二群組，所有第二群組分別電性連接所有第三功率分配器205，並分別電性連接所有射頻輻射模組群組之接收訊號連接埠17，每一第二群組電性連接於其對應之第三功率分配器205與射頻輻射模組群組之接收訊號連接埠17之間。此外，所有第一供電埠211分別電性連接所有射頻封裝輻射結構1之第一電源連接埠18，所有第二供電埠212分別電性連接所有射頻封裝輻射結構1之第二電源連接埠19。

由於多個射頻封裝輻射結構1以水平布局嵌入在母電路載板2上，故能簡化系統複雜度與降低製造成本，並增加天線特性之穩定度與產品之應用擴張度。此陣列式射頻系統具有可重組化之架構，以對應不同應用情境，產生不同射頻功率。當陣列式射頻系統有異常問題時，可置換部分之射頻封裝輻射結構1，以快速偵測故障問題，並避免一個模組失能即造成整體射頻系統失效的傷害，以降低維護成本。射頻封裝輻射結構1與母電路載板2整合的介面形成空氣通道來導熱散發，以減少熱能的系統影響，並兼顧機械與電子特性。

請參閱第1圖、第5圖與第6圖。多層導電佈線基板10之功率分配器104與高頻發射射頻積體電路晶片12接收第一高頻訊號H1，並據此通過射頻輻射結構11 發射第一射頻訊號R1。多層導電佈線基板10之功率分配器104與低頻接收射頻積體電路晶片13通過射頻輻射結構11接收第二射頻訊號R2，並藉此產生第二高頻訊號H2。第一發射天線區塊1100與第二發射天線區塊1110用以發射第一射頻訊號R1，第一接收天線區塊1101與第二接收天線區塊1111用以接收第二射頻訊號R2。

根據上述實施例，陣列式射頻系統簡化系統複雜度，降低製造成本及維護成本，增加天線特性之穩定度與產品之應用擴張度，減少熱能的系統影響，並兼顧機械與電子特性。

以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

2:母電路載板

200:介電板

201:中頻輸入埠

202:第一功率分配器

203:升頻器

204:第二功率分配器

205:第三功率分配器

206:降頻器

207:第四功率分配器

208:中頻輸出埠

209:第一訊號連接埠

210:第二訊號連接埠

211:第一供電埠

212:第二供電埠

Claims (11)

1. 一種陣列式射頻系統，包含：一母電路載板，用以接收一輸入中頻訊號，並對該輸入中頻訊號進行升頻，以藉此產生多個第一高頻訊號；以及多個射頻封裝輻射結構，以水平布局嵌入於同一該母電路載板之同一面上，並排列成一陣列，且電性連接該母電路載板，其中該些射頻封裝輻射結構區分為多個射頻輻射模組群組，該些射頻封裝輻射結構之該些射頻輻射模組群組用以分別接收該些第一高頻訊號，並據此發射多個第一射頻訊號，該些射頻封裝輻射結構之該些射頻輻射模組群組用以接收多個第二射頻訊號，以藉此分別對應該些射頻輻射模組群組產生多個第二高頻訊號，該母電路載板對該些第二高頻訊號進行降頻，以藉此產生一輸出中頻訊號。
2. 如請求項1所述之陣列式射頻系統，其中該母電路載板包含：一介電板，其上設有該些射頻封裝輻射結構；一中頻輸入埠，設於該介電板上；一第一功率分配器，設於該介電板上，並電性連接該中頻輸入埠，其中該第一功率分配器用以通過該中頻輸入埠接收該輸入中頻訊號， 並依該第一功率分配器之多個輸出端的數量分配該輸入中頻訊號之功率，以於該第一功率分配器之該些輸出端產生多個第一中頻訊號；多個升頻器，設於該介電板上，並分別電性連接該第一功率分配器之該些輸出端，該些升頻器用以接收該些第一中頻訊號，並對其進行升頻，以產生多個升頻訊號；以及多個第二功率分配器，設於該介電板上，並分別電性連接該些升頻器與該些射頻封裝輻射結構之該些射頻輻射模組群組，其中每一該第二功率分配器用以接收其對應之該升頻訊號，並依該第二功率分配器之多個輸出端的數量分配該對應之該升頻訊號，以產生該第一高頻訊號。
3. 如請求項2所述之陣列式射頻系統，其中該母電路載板更包含：多個第三功率分配器，設於該介電板上，並分別電性連接該些射頻封裝輻射結構之該些射頻輻射模組群組，其中每一該第三功率分配器用以接收其對應之該第二高頻訊號，並加總該對應之該第二高頻訊號之功率，以產生一加總高頻訊號；多個降頻器，設於該介電板上，並分別電性連接該些第三功率分配器，其中該些降頻器用 以接收其對應之該加總高頻訊號，並對其進行降頻，以產生多個第二中頻訊號；一第四功率分配器，設於該介電板上，並電性連接該些降頻器，其中該第四功率分配器用以接收該些第二中頻訊號，並加總該些第二中頻訊號之功率，以產生該輸出中頻訊號；以及一中頻輸出埠，設於該介電板上，並電性連接該第四功率分配器，其中該中頻輸出埠用以輸出該輸出中頻訊號。
4. 如請求項3所述之陣列式射頻系統，其中該母電路載板更包含：多個第一訊號連接埠，設於該介電板上，該些第一訊號連接埠區分為多個第一群組，該些第一群組分別電性連接該些第二功率分配器與該些射頻輻射模組群組，每一該第一群組電性連接於其對應之該第二功率分配器與該射頻輻射模組群組之間；以及多個第二訊號連接埠，設於該介電板上，該些第二訊號連接埠區分為多個第二群組，該些第二群組分別電性連接該些第三功率分配器與該些射頻輻射模組群組，每一該第二群組電性連接於其對應之該第三功率分配器與該射頻輻射模組群組之間。
5. 如請求項4所述之陣列式射頻系統，其中該 些第一訊號連接埠與該些第二訊號連接埠為超小型推入式微(Sub-Miniature Push-on Micro；SMPM)連接埠。
6. 如請求項4所述之陣列式射頻系統，其中該母電路載板更包含設於該介電板上之多個第一供電埠與多個第二供電埠。
7. 如請求項6所述之陣列式射頻系統，其中該些第一供電埠與該些第二供電埠為串行外設介面(Serial Peripheral Interface Bus，SPI)。
8. 如請求項1所述之陣列式射頻系統，其中每一該射頻封裝輻射結構包含：一多層導電佈線基板，包含多層介電層、導電跡線、第一導電通孔與第二導電通孔，其中該導電跡線電性連接該第一導電通孔與該第二導電通孔；多個射頻輻射結構，設於該多層導電佈線基板之底面，並嵌於該多層導電佈線基板中；多個高頻發射射頻積體電路晶片與多個低頻接收射頻積體電路晶片，設於該多層導電佈線基板之頂面，其中該些高頻發射射頻積體電路晶片通過第一導電結構電性連接該第一導電通孔，以藉此分別電性連接該些射頻輻射結構，該些低頻接收射頻積體電路晶片通過第二導電 結構電性連接該第二導電通孔，以藉此分別電性連接該些射頻輻射結構；以及一發射訊號連接埠與一接收訊號連接埠，設於該多層導電佈線基板之該頂面，並電性連接該母電路載板，該發射訊號連接埠通過該導電跡線與該第一導電結構電性連接該些高頻發射射頻積體電路晶片，該接收訊號連接埠通過該導電跡線與該第二導電結構電性連接該些低頻接收射頻積體電路晶片；其中該多層導電佈線基板與該些高頻發射射頻積體電路晶片用以接收該第一高頻訊號，並據此通過該些射頻輻射結構發射該第一射頻訊號；其中該多層導電佈線基板與該些低頻接收射頻積體電路晶片用以通過該些射頻輻射結構接收該第二射頻訊號，並藉此產生該第二高頻訊號。
9. 如請求項8所述之陣列式射頻系統，其中每一該射頻封裝輻射結構更包含一第一電源連接埠與一第二電源連接埠，該第一電源連接埠與該第二電源連接埠設於該多層導電佈線基板之該頂面，並電性連接該母電路載板，該第一電源連接埠通過該第一導電通孔與該第一導電結構電性連接該些高頻發射射頻積體電路晶片， 該第二電源連接埠通過該第二導電通孔與該第二導電結構電性連接該些低頻接收射頻積體電路晶片。
10. 如請求項8所述之陣列式射頻系統，其中每一該射頻輻射結構包含：一第一天線層，設於該多層導電佈線基板之該底面；以及一第二天線層，嵌於最靠近該多層導電佈線基板之該底面的兩層該介電層之間，並電性連接該第一導電通孔與該第二導電通孔。
11. 如請求項10所述之陣列式射頻系統，其中該第一天線層包含四個第一發射天線區塊與四個第一接收天線區塊，該第二天線層包含四個第二發射天線區塊與四個第二接收天線區塊，該些第一發射天線區塊分別位於該些第二發射天線區塊之正下方，該些第一接收天線區塊分別位於該些第二接收天線區塊之正下方，該些第二發射天線區塊通過該第一導電通孔電性連接其對應之該第一導電結構及該高頻發射射頻積體電路晶片，該些第二接收天線區塊通過該第二導電通孔電性連接其對應之該第二導電結構及該低頻接收射頻積體電路晶片，該些第一發射天線區塊與該些第二發射天線區塊用以發射該第一射頻訊號，該些第一接收天線區 塊與該些第二接收天線區塊用以接收該第二射頻訊號。

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