TWI829203B

TWI829203B - 重疊多振子耦合天線

Info

Publication number: TWI829203B
Application number: TW111122890A
Authority: TW
Inventors: 周志奇; 劉國仕; 賴志豪
Original assignee: 安諾電子股份有限公司
Priority date: 2022-06-20
Filing date: 2022-06-20
Publication date: 2024-01-11
Also published as: TW202401904A

Abstract

重疊多振子耦合天線包含饋入部、第一耦合部、第二耦合部及延伸部。饋入部電性耦接於傳輸線。第一耦合部相鄰於饋入部，用以與饋入部相鄰耦合。第二耦合部相鄰於饋入部，用以與饋入部耦合。延伸部耦接於第二耦合部。延伸部的一部分覆蓋於饋入部及第一耦合部。當延伸部的一部分覆蓋於饋入部及第一耦合部時，第二耦合部重疊耦合饋入部及第一耦合部。饋入部位於第一耦合部及第二耦合部之間。

Description

重疊多振子耦合天線

本發明描述一種重疊多振子耦合天線，尤指一種具有優化射頻回波損耗參數以及降低多頻段天線之設計難度的重疊多振子耦合天線。

隨著市場對於通信需求的不斷提升，第五代(5G)移動通訊正在蓬勃發展。而汽車、互連網以及醫療設備對於移動通訊、無線導航以及無線保真等等的整合需求也越來越廣泛。因此，以上多種通訊制式的需求對於天線設計無疑是一種挑戰。為了提高通信系統的通信容量、資料傳輸速度以及抗雜訊能力，良好的天線設計以及輕量化的天線設計是必然的趨勢。

一般天線在環境空間不足時，會在特定頻率之輻射效率衰減。並且，許多天線的結構複雜，固定於物件上時若是電器特性不穩定，在劇烈搖晃或是撞擊下很容易變形。此外，由於大寬頻天線所需頻段甚廣，且在特定頻段的規範嚴苛，不容易透過過往的相鄰耦合或使用天線本體拉出的頻段滿足特定頻段之效率規範。

因此，發展一種優化輻射效率、結構簡單、電器特性穩定且能優化特定頻段的輻射效率的天線是一個重要的設計議題。

本發明之一實施例提出一種重疊多振子耦合天線。重疊多振子耦合天線包含饋入部、第一耦合部、第二耦合部及延伸部。饋入部電性耦接於傳輸線。第一耦合部相鄰於饋入部，用以與饋入部相鄰耦合。第二耦合部相鄰於饋入部，用以與饋入部耦合。延伸部耦接於第二耦合部。延伸部的一部分覆蓋於饋入部及第一耦合部。當延伸部的一部分覆蓋於饋入部及第一耦合部時，第二耦合部重疊耦合饋入部及第一耦合部。饋入部位於第一耦合部及第二耦合部之間。

100:重疊多振子耦合天線

10:饋入部

11:第一耦合部

12:第二耦合部

13:延伸部

20:固定部

L:傳輸線

第1圖係為本發明之重疊多振子耦合天線在第一平面視角下之實施例的方塊圖。

第2圖係為第1圖之重疊多振子耦合天線中，在第二平面視角下之實施例的方塊圖。

第3圖係為第1圖之重疊多振子耦合天線中，第一步驟下各部件之關係的示意圖。

第4圖係為第1圖之重疊多振子耦合天線中，第二步驟下各部件之關係的示意圖。

第5圖係為第1圖之重疊多振子耦合天線中，第三步驟下各部件之關係的示意圖。

第1圖係為本發明之重疊多振子耦合天線100在第一平面視角下之實施例的方塊圖。第2圖係為重疊多振子耦合天線100中，在第二平面視角下之實施例的方塊圖。重疊多振子耦合天線100包含饋入部10、第一耦合部11、第二耦合部12以及延伸部13。饋入部10、第一耦合部11、第二耦合部12以及延伸部13可為電導材質的輻射體，例如良導體但不限定其材料。並且，饋入部10、第一耦合部11、第二耦合部12以及延伸部13的材料也可以相異或相同，或是合理的變化。饋入部10電性耦接於傳輸線L，用以接收傳輸線L所傳遞的能量。第一耦合部11，相鄰於饋入部10，用以與饋入部10相鄰耦合。第二耦合部12，相鄰於饋入部10，用以與饋入部10耦合。延伸部13耦接於第二耦合部12。並且，延伸部13的一部分覆蓋於饋入部10及第一耦合部11。在重疊多振子耦合天線100中，當延伸部13的一部分覆蓋於饋入部10及第一耦合部11時，由於延伸部13與第二耦合部12電性耦接，因此，第二耦合部12視為重疊耦合饋入部10及第一耦合部11。並且，可參閱第1圖以及第2圖，饋入部10位於第一耦合部11及第二耦合部12之間。

在重疊多振子耦合天線100中，固定部可為天線載體，其材料可為任何的絕緣體。並且，如第1圖所示，饋入部10與第一耦合部11位於第一平面。換句話說，饋入部10與第一耦合部11在第一平面為相鄰耦合。並且，如第2圖所示，第二耦合部12與延伸部13位於第二平面。第一平面與第二平面可為重疊多振子耦合天線100的正反兩面。因此，重疊多振子耦合天線100之延伸部13與饋入部10位於不同平面。並且，在第一耦合部11相鄰耦合於饋入部10後，第一耦合部11可以產生第一頻率。例如，第一耦合部11相鄰耦合於饋入部10後，第一耦合部11可以產生共振頻率為3GHz~7GHz，但是不限定於此。並且，延伸部13的一部分覆蓋於饋入部10及第一耦合部11後，由於延伸部13可視為重疊耦合饋入部10及第一耦合部11，因此，延伸部13也可產生接近於第一頻率的第二頻率。換句話說，延伸部13以及第一耦合部11所產生的共振頻率幾乎相同。

第3圖係為重疊多振子耦合天線100中，第一步驟下各部件之關係的示意圖。第4圖係為重疊多振子耦合天線100中，第二步驟下各部件之關係的示意圖。第5圖係為重疊多振子耦合天線100中，第三步驟下各部件之關係的示意圖。在第3圖中，重疊多振子耦合天線100之第一步驟下包含了饋入部10以及第一耦合部11。精確地說，第3圖中，饋入部10以及第一耦合部11位於第一平面上 (Top View)。因此，若將第3圖的重疊多振子耦合天線100翻面，以第二平面(Bottom View)的視角觀之，則因饋入部10以及第一耦合部11在另一面的關係而無法看到元件。以第3圖的重疊多振子耦合天線100觀之，若是觀察其射頻回波損耗(S11)參數，可觀之其S11參數在某個頻率(如5GHz)後降低，如在-10dB到-20dB之間，表示其重疊多振子耦合天線100於該頻率具有良好的阻抗匹配。上述參數只是一個實施例的模擬結果而已，並不限制本發明。

在第4圖中，重疊多振子耦合天線100之第二步驟在第二平面(Bottom View)加入了第二耦合部12。第二耦合部12在未引入延伸部13之前，與饋入部10為相鄰耦合。在第4圖中，如前述提及，由於饋入部10以及第一耦合部11為於第一平面，故若以第二平面(Bottom View)之視角觀之，饋入部10以及第一耦合部11會在背面，故以饋入部(透視)10以及第一耦合部(透視)11註明。以第4圖的重疊多振子耦合天線100觀之，若是觀察其射頻回波損耗(S11)參數，與第3圖相比，若只在第二平加入第二耦合部12，會劣化整體的阻抗匹配，如S11參數會上升至-5dB到-10dB之間。

在第5圖中，重疊多振子耦合天線100之第三步驟為第二耦合部12在第二平面(Bottom View)延伸出延伸部13。延伸部13覆蓋於饋入部10以及第一耦合部11。如前述提及，由於延伸部13覆蓋於饋入部10以及第一耦合部11，且延伸部13電性耦接於第二耦合部12。因此，第二耦合部12將可視為與饋入部10以及第一耦合部11重疊耦合。換句話說，在重疊多振子耦合天線100中，饋入部10垂直投影至延伸部13所在之第二平面後，投影後的饋入部10與延伸部13在第二平面部分重疊。並且，第一耦合部11垂直投影至延伸部13所在之第二平面後，投影後的第一耦合部11與延伸部13在第二平面部分重疊。以第4圖的重疊多振子耦合天線100觀之，其射頻回波損耗(S11)參數的變化說明如下。若是延伸部13僅與饋入部10重疊耦合，則整體的阻抗匹配將會更劣化，如S11參數進一步上升至-3dB到-5dB之間。

然而，若是延伸部13同時與饋入部10以及第一耦合部11重疊耦合，則可有效優化一個頻率範圍下之射頻回波損耗參數。例如，若是延伸部13同時與饋入部10以及第一耦合部11重疊耦合，將可有效優化頻率範圍4.2GHz至7.125GHz的射頻回波損耗參數，且明顯優於第3圖結構對應之S11參數(-10dB到-20dB)，例如-15dB到-25dB。然而，上述的頻率範圍包含但不限制本發明的實施例。在其他實施例中，重疊多振子耦合天線100可以優化任何合理頻率範圍內的射頻回波損耗參數。

綜上所述，本發明描述一種重疊多振子耦合天線。重疊多振子耦合天線可將第二耦合部與饋入部以及第一耦合部重疊耦合。在第二耦合部與饋入部以及第一耦合部重疊耦合後，可有效優化特定頻率範圍內的射頻回波損耗參數，可增加天線的輻射效率。並且，本發明的重疊多振子耦合天線的結構簡單且電器性能穩定，比較不易受到外力而產生變形。換句話說，本發明的重疊多振子耦合天線可透過多次重疊耦合方式增強天線於特定頻段之輻射效率，且不須占用額外的空間。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。