TWM601907U - 指向性天線 - Google Patents

Abstract

一種指向性天線，其包含：一基板、一第一天線、一第二天線及一隔離部。該基板為一多層板，該基板至少包含一第一層板及一第二層板：該第一天線設於該第一層板及該第二層板，該第一天線包含一第一反射器、一第一輻射器及複數個第一導向器；該第二天線設於該第一層板及該第二層板，該第一天線包含一第二反射器、一第二輻射器及複數個第二導向器；以及該隔離部設於該第一層板及該第二層板，且位於該第一天線及該第二天線之間。藉此結構以達成提升天線指向性之目的，且另藉由該隔離部的設置，來降低兩天線的相互干擾與提升兩天線主波束方向的一致性。

Description

指向性天線

本創作係關於一種天線，尤指一種指向性天線。

現行智能眼鏡的天線結構，如中華民國專利公報公告號第I589950「眼鏡式通訊裝置」，其天線是耦合式單極天線(coupling-type monopole antenna)，包括輻射部、寄生部以及匹配部。該天線是操作在2.4GHz頻段與5GHz頻段。

再如中華人民共和國專利公告號CN110635223「一種4G-MIMO智能眼鏡天線」，其利用環天線與單極子天線的結構來覆蓋4G的低頻段824~960MHz與4G的高頻段1710~2690MHz。

然而，隨著5G時代的來臨，許多電子設備皆配備了能夠接收5G訊號的天線結構。誠如前述提及現行智能眼鏡的天線結構，仍未整合5G技術。再者，受限於智能眼鏡的體積及重量需求，需發展一種體積小，適用於穿戴式電子設備且具有高頻寬、高速率、低延遲特性的天線結構。

故，如何將上述問題加以改進，乃為本案創作人所欲解決之技術困難點之所在。

有鑑於習用所述，因此本創作在於解決及改善習用所存在之 問題與缺失為目的。

為達成以上之目的，本創作係提供一種指向性天線，其包含：一基板、一第一天線、一第二天線及一隔離部。該基板為一多層板，該基板至少包含一第一層板及一第二層板；該第一天線設於該第一層板及該第二層板，該第一天線包含一第一反射器、一第一輻射器及複數個第一導向器；該第二天線設於該第一層板及該第二層板，該第一天線包含一第二反射器、一第二輻射器及複數個第二導向器；以及該隔離部設於該第一層板及該第二層板，且位於該第一天線及該第二天線之間。

其中較佳的，該第一輻射器包含有一第一饋入部及一第二饋入部，該第一饋入部設於該第一層板，該第二饋入部設於該第二層板。

較佳的，該第二輻射器包含有一第三饋入部及一第四饋入部，該第三饋入部設於該第一層板，該第四饋入部設於該第二層板。

較佳的，該第一饋入部及該第二饋入部之間具有一第二間距且不相互重疊。

較佳的，該第三饋入部及該第四饋入部之間具有一第二間距且不相互重疊。

較佳的，該第一反射器、該第一輻射器及該些第一導向器是印刷於該基板上的金屬導體。

較佳的，該第二反射器、該第二輻射器及該些第二導向器是印刷於該基板上的金屬導體。

較佳的，該第一輻射器形成於該第一反射器及該些第一導向器之間。

較佳的，該第二輻射器形成於該第二反射器及該些第二導向器之間。

較佳的，該基板設有複數個貫孔，該複數個貫孔貫穿該基板。

本創作藉此結構以達成提升天線指向性之目的，且另藉由該隔離部的設置，來降低兩天線的相互干擾與提升兩天線主波束方向的一致性。

〔本創作〕

1:基板

11:第一層板

12:第二層板

13:第三層板

14:第四層板

2:第一天線

21:第一反射器

22:第一輻射器

221:第一饋入部

222:第二饋入部

23:第一導向器

3:第二天線

31:第二反射器

32:第二輻射器

321:第三饋入部

322:第四饋入部

33:第二導向器

4a:隔離部

4b:隔離部

5:貫孔

S1:第一間距

S2:第二間距

S3:第三間距

S4:第四間距

第一圖為本創作指向性天線之正面。

第二為為本創作指向性天線之側面。

第三圖為本創作指向性天線之分解圖。

第三之A圖為第二間距之示意圖。

第四圖為本創作指向性天線的頻率-反射係數關係圖。

第五圖為本創作指向性天線的第二天線之輻射場型圖。

第六圖為本創作指向性天線的第一天線之輻射場型圖。

為使 貴審查員方便簡潔瞭解本創作之其他特徵內容與優點及其所達成之功效能夠更為顯現，茲將本創作配合附圖，詳細說明如下：

請參閱第一圖及第二圖所示，本創作提供一種指向性天線，其包含：一基板1、一第一天線2、一第二天線3及一隔離部4a、4b。

該基板1為平面板狀，該基板1可為印刷電路板(PCB)或金屬結構板，可採用塑膠、玻璃纖維、電木等絕緣材料製成，並可在其上塗佈 或電鍍如銀、銅等金屬導體以形成天線結構。在本實施例中，該基板1為印刷電路板(PCB)，且該基板1為多層板，各層板由介電層(環氧樹脂、玻璃纖維)與高純度的導體層(銅箔)兩者所構成，且介電層為簍空，然而由於印刷電路板的結構為習知技術，因此本實施中概不贅述。

請參閱第三圖所示，該基板1為多層板，該基板1至少包含一第一層板11及一第二層板12，該多層板可包含依序堆疊的第一至第N層板結構，N可為大於二的正整數。在本實施例中，該多層板的層數為四層，包含該第一層板11、該第二層板12、一第三層板13及一第四層板14。就功用來說，該第一層板11及該第二層板12為元件層，用於設置天線的走線及電子零組件，該第三層板13及該第四層板14分別為電源層及接地層。該基板1可選用Rogers Corporation製造的RO4350B及RO4450F的高頻電路板，但不以上述的電路板型號為限，可依實際需求選用適當型號的電路板，以上僅供實施例說明。

請繼續參閱第一圖及第二圖所示(可配合參閱第三圖所示)，該第一天線2設於該第一層板11及該第二層板12，該第一天線2包含一第一反射器21、一第一輻射器22及複數個第一導向器23。該第一天線2可為印刷式八木天線，該第一反射器21、該第一輻射器22及該些第一導向器23是印刷於該基板1上的金屬導體。

該第一反射器21設於該基板1上，該第一反射器21為金屬導體，又該第一反射器21可為長條狀。該第一輻射器22設於該基板1上，該第一輻射器22與該第一反射器21之間具有一第一間距S1，該第一輻射器22包含有一第一饋入部221及一第二饋入部222，該第一饋入部221設於該第一層板 11，該第二饋入部222設於該第二層板12。該第一饋入部221及該第二饋入部222之間具有一第二間距S2且不相互重疊(如第三之A圖所示)。該第一輻射器22可為印刷偶極天線，又該第一輻射器22的橫向長度小於該第一反射器21的橫向長度。

該些第一導向器23位於該第一輻射器22一側，該第一導向器23與該第一輻射器22之間具有一第三間距S3，且各該些第一導向器23之間具有一第四間距S4，又該些第一導向器23的橫向長度小於該第一輻射器22的橫向長度。該第一反射器21、該第一輻射器22及該些第一導向器23是以同一方向依序設於該基板1上。並且，該第一輻射器22形成於該第一反射器21及該些第一導向器23之間。

該第二天線3設於該第一層板11及該第二層板12，該第二天線3包含一第二反射器31、一第二輻射器32及複數個第二導向器33。該第二天線3可為印刷式八木天線，該第二反射器31、該第二輻射器32及該些第二導向器33是印刷於該基板1上的金屬導體。

該第二反射器31設於該基板1上，該第二反射器31為金屬導體，又該第二反射器31可為長條狀。該第二輻射器32設於該基板1上，該第二輻射器32與該第二反射器31之間具有該第一間距S1，該第二輻射器32包含有一第三饋入部321及一第四饋入部322，該第三饋入部321設於該第一層板11，該第四饋入部322設於該第二層板12。該第三饋入部321及該第四饋入部322之間具有該第二間距S2且不相互重疊。該第二輻射器32可為印刷偶極天線，又該第二輻射器32的橫向長度小於該第二反射器31的橫向長度。

該些第二導向器33位於該第二輻射器32一側，該第二導向器 33與該第二輻射器32之間具有該第三間距S3，且各該些第二導向器33之間具有該第四間距S4，又該些第二導向器33的橫向長度小於該第二輻射器32的橫向長度。該第二反射器31、該第二輻射器32及該些第二導向器33是以同一方向依序設於該基板1上。並且，該第二輻射器32形成於該第二反射器31及該些第二導向器33之間。

上述各間距包含該第一間距S1、該第二間距S2、該第三間距S3及該第四間距S4，可依實際需求而定。

該隔離部4a設於該第一層板11，該隔離部4b設於該第二層板12，且位於該第一天線2及該第二天線3之間。該隔離部4a及該隔離部4b為長條形，並以複數個貫孔5(Via)相連，如所示圓孔，並且須注意的是該複數個貫孔5的設置，要避免影響該第一天線2及該第二天線3的走線。由於該基板1為多層板，所以該基板1需設有該複數個貫孔5，該複數個貫孔5貫穿該多層板，藉由該複數個貫孔5阻擋該第一天線2及該第二天線3的天線波回彈至該基板1的接地層，如同柵欄般隔離回彈的天線波，也具有阻抗匹配(Iimpedance Matching)的功用。該隔離部4a、4b用以隔離該第一天線2與該第二天線3彼此間的相互干擾與提升兩天線主波束方向的一致性。

值得一提的是，可依據實際需求調整該些第一導向器23與該些第二導向器33的數量，來調整該指向性天線的指向性。

請參閱第四圖所示，其顯示該指向性天線的頻率-反射係數(Reflection Coefficient)關係圖。由該頻率-反射係數關係圖可看出該指向性天線於57~64GHz頻率之反射係數皆可達-10dB以下，而可使該指向性天線適用於57~64GHz的ISM頻帶，ISM頻帶是指無需許可證或費用的工業科學和醫學 用頻帶(Industrial Scientific Medical Band，簡稱ISM Band)。

請參閱第五圖及第六圖所示，其顯示該指向性天線的輻射場型圖，第五圖為第一天線的輻射場型圖，第六圖為第二天線的輻射場型圖，該指向性天線的最大實際增益(Realized Gain)約為6dBi，該指向性天線的半功率波束寬(Half Power Beam Width，簡稱HPBW)約為55度。

是以，該指向性天線將兩組八木天線(即該第一天線2與該第二天線3)的結構設於該基板1上，使該指向性天線適用於智能眼鏡等穿戴式電子設備上，其中八木天線的結構具有高指向性。同時該指向性天線還適用於57~64GHz的ISM頻帶，以因應5G通訊技術開創的新應用需求，達到高頻寬、高速率、低延遲的特性。並且，該隔離部4a、4b可改善天線之間的干擾問題，避免該第一天線2與該第二天線3彼此間的相互影響與提升兩天線主波束方向的一致性。

綜上所述，該指向性天線具有下述優點：

1、體積小，適用於穿戴式電子設備。

2、適用於57~64GHz的ISM頻帶。

3、高頻寬、高速率、低延遲。

4、改善兩天線間干擾問題與提升兩天線主波束方向一致性。

5、高指向性。

以上所論述者，僅為本創作較佳實施例而已，並非用以限定本創作實施之範圍；故在不脫離本創作之精神與範疇內所作之等效形狀、構造或組合之變換，皆應涵蓋於本創作之申請專利範圍內。

1:基板

11:第一層板

12:第二層板

13:第三層板

14:第四層板

2:第一天線

21:第一反射器

22:第一輻射器

221:第一饋入部

222:第二饋入部

23:第一導向器

3:第二天線

31:第二反射器

32:第二輻射器

321:第三饋入部

322:第四饋入部

33:第二導向器

4a:隔離部

4b:隔離部

5:貫孔

Claims (10)

1. 一種指向性天線，其包含：

   一基板，為一多層板，該基板至少包含一第一層板及一第二層板；

   一第一天線，設於該第一層板及該第二層板，該第一天線包含一第一反射器、一第一輻射器及複數個第一導向器；

   一第二天線，設於該第一層板及該第二層板，該第二天線包含一第二反射器、一第二輻射器及複數個第二導向器；以及

   一隔離部，設於該第一層板及該第二層板，且位於該第一天線及該第二天線之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之指向性天線，其中該第一輻射器包含有一第一饋入部及一第二饋入部，該第一饋入部設於該第一層板，該第二饋入部設於該第二層板。
3. 如申請專利範圍第1項所述之指向性天線，其中該第二輻射器包含有一第三饋入部及一第四饋入部，該第三饋入部設於該第一層板，該第四饋入部設於該第二層板。
4. 如申請專利範圍第2項所述之指向性天線，其中該第一饋入部及該第二饋入部之間具有一第二間距且不相互重疊。
5. 如申請專利範圍第3項所述之指向性天線，其中該第三饋入部及該第四饋入部之間具有一第二間距且不相互重疊。
6. 如申請專利範圍第1項所述之指向性天線，其中該第一反射器、該第一輻射器及該些第一導向器是印刷於該基板上的金屬導體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之指向性天線，其中該第二反射器、該第二 輻射器及該些第二導向器是印刷於該基板上的金屬導體。
8. 如申請專利範圍第1項所述之指向性天線，其中該第一輻射器形成於該第一反射器及該些第一導向器之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之指向性天線，其中該第二輻射器形成於該第二反射器及該些第二導向器之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述之指向性天線，其中該基板設有複數個貫孔，該複數個貫孔貫穿該基板。

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