TWM581775U

TWM581775U - High frequency antenna device

Info

Publication number: TWM581775U
Application number: TW107215938U
Authority: TW
Inventors: 周瑞宏
Original assignee: 耀登科技股份有限公司
Priority date: 2018-11-23
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2019-08-01

Abstract

本創作公開一種高頻天線裝置，適用在介於20GHz~45GHz的一操作頻段。所述高頻天線裝置包含基板、設置於基板一側的天線陣列、設置於基板另一側的處理晶片與降頻晶片、及安裝於基板的連接器。所述天線陣列包含有間隔設置的多個天線，並且處理晶片電性耦接於上述多個天線。所述降頻晶片電性耦接於降頻晶片、並能使來自處理晶片且介於20GHz~45GHz的一高頻信號降頻為介於2GHz~6GHz的一降頻信號。所述連接器電性耦接於處理晶片、並用於傳輸所述降頻信號。

Description

高頻天線裝置

本創作涉及一種高頻天線，尤其涉及適用於20GHz~45GHz的一種高頻天線裝置。

現有的高頻天線是應用在***行動通訊系統(4G)標準，所以現有高頻天線的結構設計僅適用在非毫米波頻段(如：2.6GHz)，因而使得現有高頻天線難以被應用在更高的頻段(如：20GHz~45GHz)或毫米波頻段。然而，操作頻率的提升已成為未來的通訊趨勢，所以如何改良現有高頻天線或架構出全新的高頻天線，使其能夠符合設計需求，已然為本領域中需要面對的技術問題。

於是，本創作人有感上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本創作。

本創作實施例在於提供一種高頻天線裝置，能有效地改善現有高頻天線所可能產生的缺陷。

本創作實施例公開一種高頻天線裝置，適用在介於20GHz~45GHz的一操作頻段，所述高頻天線裝置包括：一基板，包含有位於相反兩側的一第一板面與一第二板面；一天線陣列，設置於所述基板的所述第一板面，並且所述天線陣列包含有間隔設置的多個天線；至少一個處理晶片，安裝於所述基板的所述第二板面，並且至少一個所述處理晶片電性耦接於多個所述天線；至少一個降頻晶片，安裝於所述基板的所述第二板面，並且至少一個所述降頻晶片電性耦接於至少一個所述處理晶片；其中，至少一個所述降頻晶片能使來自至少一個所述處理晶片且介於20GHz~45GHz的一高頻信號降頻為介於2GHz~6GHz的一降頻信號；至少一個連接器，安裝於所述基板，至少一個所述連接器電性耦接於至少一個所述降頻晶片，並且至少一個所述連接器用於傳輸所述降頻信號。

綜上所述，本創作實施例所公開的高頻天線裝置，其設有降頻晶片，並且所述連接器需通過相對應的降頻晶片而電性耦接於處理晶片，以使連接器能夠用來傳輸來自相對應降頻晶片的降頻信號。據此，所述高頻天線裝置能夠採用規格要求較低的連接器，以有效地降低生產成本，進而利於推廣上述高頻天線裝置。

為更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本創作的保護範圍作任何的限制。

100‧‧‧高頻天線裝置

1‧‧‧基板

11‧‧‧第一板面

12‧‧‧第二板面

2‧‧‧天線陣列

20‧‧‧子陣列

21‧‧‧天線

211‧‧‧中心點

212‧‧‧水平極化饋入點

213‧‧‧垂直極化饋入點

3‧‧‧處理晶片

4‧‧‧連接器

5‧‧‧降頻晶片

S‧‧‧間距

S1‧‧‧第一間距

S2‧‧‧第二間距

D1‧‧‧第一距離

D2‧‧‧第二距離

D3‧‧‧第三距離

200、200a、200b‧‧‧外部電子裝置(如：行動電話)

圖1為本創作實施例一的高頻天線裝置的功能方塊示意圖。

圖2為本創作實施例一的高頻天線裝置的立體示意圖。

圖3為本創作實施例一的高頻天線裝置的另一視角立體示意圖。

圖4為圖1的高頻天線裝置在天線陣列為直線排列時的立體示意圖。

圖5為圖1的高頻天線裝置在天線陣列為交錯排列時的立體示意圖。

圖6為圖1的高頻天線裝置在天線為矩形態樣時的立體示意圖。

圖7為圖1的高頻天線裝置在天線為圓形態樣時的立體示意圖。

圖8為本創作實施例二的高頻天線裝置的功能方塊示意圖。

圖9為本創作實施例二的高頻天線裝置的立體示意圖。

圖10為本創作實施例二的高頻天線裝置的另一視角立體示意圖。

圖11為圖8的高頻天線裝置在多個子陣列為直線排列時的平面示意圖。

圖12為圖8的高頻天線裝置在多個子陣列為矩陣狀排列時的平面示意圖。

圖13為圖9的高頻天線裝置的天線陣列於第一模式運作的示意圖。

圖14為圖9的高頻天線裝置的天線陣列於第一模式及第二模式運作的示意圖。

圖15為圖9的高頻天線裝置的天線陣列於第三模式運作的示意圖。

圖16為本創作實施例三的高頻天線裝置的功能方塊示意圖。

圖17為本創作實施例三的高頻天線裝置的立體示意圖。

圖18為本創作實施例三的高頻天線裝置的另一視角立體示意圖。

請參閱圖1至圖18所示，為本創作的實施例，需先說明的是，本實施例對應附圖所提及的相關數量與外型，僅用來具體地說明本創作的實施方式，以便於了解本創作的內容，而非用來侷限本創作的保護範圍。

[實施例一]

如圖1至圖7所示，其為本創作的實施例一。本實施例為一種高頻天線裝置100，其適用在介於20GHz~45GHz的一操作頻段。也就是說，本實施例的高頻天線裝置100是排除非應用於20GHz~45GHz的任何天線裝置。其中，所述操作頻段於本實施例中進一步限定為介於24GHz~26.5GHz、26.5GHz~28.5GHz、 37GHz~40GHz、及40GHz~43.5GHz的其中一個頻段，但本創作不受限於此。

如圖1所示，所述高頻天線裝置100包含有一基板1、設置於所述基板1一側的一天線陣列2、設置於所述基板1另一側的至少一個處理晶片3與至少一個降頻晶片5、及安裝於所述基板1的至少一個連接器4。其中，所述處理晶片3、降頻晶片5、及連接器4的數量於本實施例中各是一個來說明，但其能夠依據天線陣列2的類型而加以調整變化。

所述基板1包含有位於相反兩側的一第一板面11與一第二板面12，並且所述基板1於本實施例中是以矩形的一印刷電路板來說明，但本創作不受限於此。

如圖2和圖3所示，所述天線陣列2設置於上述基板1的第一板面11，並且所述天線陣列2於本實施例中是用來傳輸毫米波信號。其中，如圖2所示，所述天線陣列2包含有間隔設置的多個天線21，上述多個天線21排成M列及N行，並且M與N皆為大於1的正整數，以使多個天線21構成一矩陣狀排列，但本創作不以此為限。舉例來說：如圖4所示，M等於1，也就是所述天線陣列2的多個天線21可以是排成一列；或者，如圖5所示，所述天線陣列2的多個天線21排成M列，M為大於1的正整數，並且每列的多個天線21是與相鄰另一列的多個天線21呈交錯排列設置。

更詳細地說，所述天線陣列2的天線21數目於圖2中是以16個來說明，但上述天線21數目也可依據設計需求而加以調整變化。再者，上述多個天線21的外型皆大致相同，並且每個天線21的外型可以是一正方形(如：圖2)、一矩形(如：圖6)、或一圓形(如：圖7)，但本創作不以此為限。再者，上述每個天線21於本實施例中是以能夠水平極化或垂直極化的一單極化金屬片來說明，但本創作不受限於此。

另，所述操作頻段的一中心頻率對應於一波長；也就是說，波長相當於上述中心頻率的倒數。上述任兩個相鄰天線21的中心點211(相當於圖2中的天線21之兩條對角線的交點)間隔有介於0.25~0.75倍波長的一間距S。其中，所述間距S較佳是介於0.35~0.65倍波長(如：0.5倍波長)，但本創作不受限於此。

如圖2和圖3所示，所述處理晶片3安裝於上述基板1的第二板面12，並且所述處理晶片3電性耦接於多個天線21。也就是說，本實施例的處理晶片3是焊接於基板1、並通過形成於基板1的導電線路(圖中未示出)而電性連接於上述多個天線21。據此，所述處理晶片3能對上述天線陣列2所傳送或接收的信號進行相位與振幅的控制。

所述降頻晶片5安裝於上述基板1的第二板面12，並且降頻晶片5電性耦接於處理晶片3。也就是說，本實施例的降頻晶片5是焊接於基板1、並通過形成於基板1的導電線路(圖中未示出)而電性連接於上述處理晶片3。進一步地說，所述降頻晶片5能使來自上述處理晶片3且介於20GHz~45GHz的一高頻信號降頻為介於2GHz~6GHz的一降頻信號。

所述連接器4安裝於上述基板1，並且上述連接器4於本實施例中是安裝於基板1的周緣部位。其中，所述連接器4電性耦接於該處理晶片3，並且所述連接器4用於傳輸上述降頻信號。也就是說，本實施例的連接器4是通過形成於所述基板1的導電線路(圖中未示出)而性連接於上述降頻晶片5、並據以電性耦接至所述處理晶片3。據此，本實施例高頻天線裝置100可以採用規格要求較低的連接器4(如：運用於***行動通訊系統標準的連接器 4)，藉以有效地降低生產成本，進而利於推廣上述高頻天線裝置100。

[實施例二]

如圖8至圖15所示，其為本創作的實施例二，本實施例類似於上述實施例一，所以兩個實施例的相同處則不再加以贅述，而兩個實施例的差異處大致說明如下：於本實施例中，如圖9和圖10所示，所述天線陣列2包含有間隔設置的多個子陣列20，每個子陣列20包含有排成多列的多個天線21，並且上述多個子陣列20的排列布局皆相同。換個角度來說，上述實施例一中的天線陣列2的多個天線21於本實施例是分別被排布成多個子陣列20。此外，所述子陣列20的數量於本實施例的圖9中是以四個來說明，但本創作不受限於此。例如：在本創作未繪示的其他實施例中，所述天線陣列2的多個子陣列20的數量可以是兩個或三個以上。

其中，任一個子陣列20中的任兩個相鄰天線21的中心點211間隔有一第一間距S1，並且相鄰但分屬不同子陣列20的兩個天線21的中心點211間隔有相等於上述第一間距S1的一第二間距S2，藉以利於所述天線陣列2於以下說明中的第二模式與第三模式之運作。換個角度來說，上述第一間距S1(或第二間距S2)於本實施例中是等同於實施例一的間距S。

再者，所述天線陣列2的多個子陣列20排成方式可以依據設計需求而加以調整變化。舉例來說：如圖11所示，所述多個子陣列20可以排成一列；或是，如圖9和圖12所示，所述多個子陣列20可以構成一矩陣狀排列。

如圖9和圖10所示，所述處理晶片3的數量為多個，並且上述多個處理晶片3的數量於本實施例中等同於天線陣列2的子陣列20數量。所述多個處理晶片3分別電性耦接於多個子陣列20，以使每個子陣列20能夠獨立被相對應的一個處理晶片3所控制。

所述降頻晶片5的數量為多個，並且上述多個降頻晶片5的數量於本實施例中等同於天線陣列2的子陣列20數量。所述多個降頻晶片5分別電性耦接於多個處理晶片3，以使每個處理晶片3能夠對應於一個降頻晶片5。

所述連接器4的數量為多個，並且上述多個連接器4的數量於本實施例中等同於天線陣列2的子陣列20數量。所述多個連接器4分別電性耦接於多個降頻晶片3，以使每個降頻晶片5能夠對應於一個連接器4。

進一步地說，所述天線陣列2於本實施例之高頻天線裝置100的架構中包含有多個運作模式，並且上述多個運作模式於本實施例中包含一第一模式、一第二模式、及一第三模式，但本創作不受限於此。其中，所述天線陣列2能以上述多個運作模式的至少其中之一進行運作；也就是說，所述天線陣列2也可以同步執行兩種不同的運作模式(如圖14中的天線陣列2同步執行第一模式與第二模式)。

所述第一模式：如圖13所示，任一個子陣列20與相距一第一距離D1內的一個外部電子裝置200(如：行動電話)進行無線信號傳輸。也就是說，當所述天線陣列2的所有子陣列20分別和多個外部電子裝置200進行無線信號傳輸時，所述高頻天線裝置100則可以同步和等同子陣列20數量的多個外部電子裝置200進行無線信號傳輸。

所述第二模式：如圖14所示，至少兩個相鄰子陣列20(如：圖14中的上方兩個子陣列20)彼此配合來共同與相距一第二距離 D2內的一個外部電子裝置200a(如：行動電話)進行無線信號傳輸，所述第一距離D1小於第二距離D2。也就是說，當所述外部電子裝置200a與高頻天線裝置100的距離介於第一距離D1與第二距離D2時，上述天線陣列2能夠以至少兩個相鄰子陣列20彼此配合來共同與該外部電子裝置200a進行無線信號傳輸。

所述第三模式：如圖15所示，所述全部子陣列20彼此配合來共同與相距一第三距離D3內的一個外部電子裝置200b進行無線信號傳輸，所述第二距離D2小於第三距離D3。也就是說，當所述外部電子裝置200b與高頻天線裝置100的距離介於第二距離D2與第三距離D3時，上述天線陣列2能夠以全部的子陣列20相互配合來共同與該外部電子裝置200b進行無線信號傳輸。

依上所述，本實施例高頻天線裝置100的天線陣列2能夠依據外部電子裝置200、200a、200b的位置與數量來選擇執行上述多個運作模式的至少其中之一，以使上述高頻天線裝置100能夠有效地達到較佳的運行效率。

[實施例三]

如圖16至圖18所示，其為本創作的實施例三，本實施例類似於上述實施例一，所以兩個實施例的相同處則不再加以贅述，而兩個實施例的差異處大致說明如下：於本實施例中，每個天線21為能夠水平極化與垂直極化的一雙極化金屬片。其中，每個天線21較佳是定義有一水平極化饋入點212與一垂直極化饋入點213。而於每個天線21中，所述水平極化饋入點212與所述垂直極化饋入點213相對於所述中心點211構成一直角。

再者，由於本實施例中的天線陣列2之每個天線21為雙極化運作，所以上述連接器4的數量及降頻晶片5的數量於本實施例中各為兩個，並且所述處理晶片3通過上述兩個降頻晶片5而分別電性耦接於兩個所述連接器4。

[本創作實施例的技術效果]

再者，本創作實施例所公開的高頻天線裝置及其天線陣列，包含有多個運作模式，並且天線陣列能以上述多個運作模式的至少其中之一進行運作，以使所述高頻天線裝置的天線陣列能夠依據外部電子裝置的位置與數量來選擇執行上述多個運作模式的至少其中之一，進而令上述高頻天線裝置能夠有效地達到較佳的運行效率。

另，本創作實施例所公開的高頻天線裝置及其天線陣列，通過多個天線的排布與設計(如：每個天線能夠水平極化與垂直極化、及任兩個相鄰天線的中心點間隔有特定數值的間距)，據以能夠被應用在20GHz~45GHz的操作頻段(或毫米波頻段)、並具備有較佳的傳輸效能。

以上所述僅為本創作的優選可行實施例，並非用來侷限本創作的保護範圍，凡依本創作保護範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本創作的保護範圍。

Claims

一種高頻天線裝置，適用在介於20GHz~45GHz的一操作頻段，所述高頻天線裝置包括：一基板，包含有位於相反兩側的一第一板面與一第二板面；一天線陣列，設置於所述基板的所述第一板面，並且所述天線陣列包含有間隔設置的多個天線；至少一個處理晶片，安裝於所述基板的所述第二板面，並且至少一個所述處理晶片電性耦接於多個所述天線；至少一個降頻晶片，安裝於所述基板的所述第二板面，並且至少一個所述降頻晶片電性耦接於至少一個所述處理晶片；其中，至少一個所述降頻晶片能使來自至少一個所述處理晶片且介於20GHz~45GHz的一高頻信號降頻為介於2GHz~6GHz的一降頻信號；至少一個連接器，安裝於所述基板，至少一個所述連接器電性耦接於至少一個所述降頻晶片，並且至少一個所述連接器用於傳輸所述降頻信號。
如請求項1所述的高頻天線裝置，其中，所述天線陣列的多個所述天線區分為間隔設置的多個子陣列，並且多個所述子陣列的排列布局皆相同；至少一個所述處理晶片的數量為多個、並分別電性耦接於多個所述子陣列，至少一個所述降頻晶片的數量為多個、並分別電性耦接於多個所述處理晶片；其中，所述天線陣列包含有多個運作模式，並且所述天線陣列能以多個所述運作模式的至少其中之一進行運作，所述多個運作模式包含有：一第一模式：任一個所述子陣列與相距一第一距離內的一個外部電子裝置進行無線信號傳輸；及一第二模式：兩個相鄰所述子陣列彼此配合來共同與相距一第二距離內的一個外部電子裝置進行無線信號傳輸；其中，所述第一距離小於所述第二距離。
如請求項2所述的高頻天線裝置，其中，所述天線陣列的多個所述子陣列的數量為三個以上，並且所述多個運作模式進一步包含有一第三模式：全部所述子陣列彼此配合來共同與相距一第三距離內的一個外部電子裝置進行無線信號傳輸，所述第二距離小於所述第三距離。
如請求項3所述的高頻天線裝置，其中，所述天線陣列的多個所述子陣列排成一列或是構成一矩陣狀排列。
如請求項2所述的高頻天線裝置，其中，任一個所述子陣列中的任兩個相鄰所述天線的中心點間隔有一第一間距，並且相鄰但分屬不同子陣列的兩個所述天線的中心點間隔有相等於所述第一間距的一第二間距。
如請求項5所述的高頻天線裝置，其中，所述操作頻段的一中心頻率對應於一波長，並且所述第一間距介於0.25~0.75倍波長。
如請求項1所述的高頻天線裝置，其中，多個所述多個天線的外型皆相同，並且每個所述天線的外型為一正方形、一矩形、或一圓形。
如請求項7所述的高頻天線裝置，其中，多個所述天線排成M列與N行，並且M與N皆為大於1的正整數，以使多個所述天線構成一矩陣狀排列。
如請求項1所述的高頻天線裝置，其中，所述操作頻段的一中心頻率對應於一波長，並且任兩個相鄰所述天線的中心點間隔有介於0.25~0.75倍波長的一間距。
如請求項1所述的高頻天線裝置，其中，所述操作頻段進一步限定為介於24GHz~26.5GHz、26.5GHz~28.5GHz、37GHz~ 40GHz、及40GHz~43.5GHz的其中一個頻段。