双指向性多输入多输出天线单元及其阵列制造技术

本发明专利技术一种双指向性多输入多输出天线单元及其阵列，其包含第一天线基板、功率分波器基板、第二天线基板、第一以及第二功率分配电路，而第一天线基板更设有第一辐射单元，第二天线基板则设有第二辐射单元，而功率分波器基板更设有馈入网络单元以及用来和辐射单元耦合的槽孔，功率分波器基板的馈入端接收讯号后，透过馈入网络单元、槽孔以及辐射单元所形成的耦合传输路径来提供双指向性的辐射场型。

【技术实现步骤摘要】
双指向性多输入多输出天线单元及其阵列
本专利技术涉及关于一种双指向性天线单元及其阵列，特别是涉及一种双指向性多输入多输出天线单元及其阵列。
技术介绍
近年来，公众无线局域网络(PublicWirelessLocalAreaNetwork，PWLAN)蓬勃发展，建置区域与规模亦越发浩大，并越来越重视能够区域完整涵盖之热区(HotZone)建置，于设备采用上，亦已从早期的802.11a/b/g设备走向支持多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput，简称：MIMO)技术的802.11n设备；如何提供适地需求的建置规划方案，以完整涵盖为前提的情况提供适当容量规划，同时兼顾降低建置与维运成本等，是PWLAN网络建置规划的重要课题，其中天线工程的设计与优化扮演关键角色。现有的全向性(Omni-directional)天线其涵盖角度为360°，对于需带状涵盖的街道或走廊来说，除浪费两侧垂直的设备能量外，亦可能与邻近设备因涵盖区隔不足，造成重叠涵盖的相互干扰问题，不利于高密度/高容量涵盖的建置规划；至于现有的单指向性(Uni-directional)天线，虽有利于良好涵盖区隔的规划，但针对部分容量需求不高的带状街道或走廊，仍需同时建置两组天线及功率组合器整合，甚至两部无线网络设备来进行完整涵盖，建置复杂度与建置成本将大幅提高；于是，现有技术发展出具双指向性天线装置，例如：台湾专利第1262624号所揭露的「双向天线装置，定向特性调整方法」描述一种利用多层基板将两组具单指向性天线架构组合，用于道路或铁路等细长动作路径的电波涵盖，然而，此天线装置需利用多层基板压合技术，因此，设计复杂度高，且讯号馈入端连接不易；而台湾专利第201328015号所揭露的「具双辐射场型之天线装置」描述一种利用一基板，其上有渐进式槽孔天线或八木天线的第一天线单元与贴片天线的第二天线单元所组合而成具双幅射场型的天线装置，但因两种天线单元采不同的天线架构，若特性上有性能均一性需求时，设计困难度高，且此设计需特别利用盲埋孔的加工制作，因此，制作成本高；台湾专利第201134004号所揭露的「平面双向辐射天线」描述一种利用第一反射件、第二反射件、第三反射件于垂直投影面上包围天线本体的方式，致使平面双向辐射天线产生两波束，达到双向辐射的效果，但因需透过外加反射体的设计达到此功效，因此，天线体积仍然过大，较无法达到微型化的设计目的，以上所提及的现有技术目前仍只有单一讯号输出端口，若应用在MIMO天线系统上，仍存在设计不易及制作成本高的缺憾。
技术实现思路
本案专利技术人鉴于上述习用方式所衍生的各项缺点，乃亟思加以改良创新，并经多年苦心孤诣潜心研究后，终于成功研发完成一种双指向性MIMO天线单元及其阵列。为解决现有技术遇到的问题，本专利技术的目的为提供一种双指向性多输入多输出天线，其利用两组极化槽孔耦合馈入方式作为讯号激发源，产生具双指向性的辐射场型，以设置双指向性的通讯涵盖范围。为达上述目的，本专利技术提供一种双指向性多输入多输出天线单元，其包含设有第一辐射单元的第一天线基板、设有第二辐射单元的第二天线基板、以及设在二天线基板之间的功率分波器基板。功率分波器基板并与各天线基板相距一间隔，以透过间隔距离来调整天线结构的辐射特性。而功率分波器基板的二面分别设有第一槽孔层以及第二槽孔层，而第一槽孔层开槽设置了用来耦合第一辐射单元的上表面槽孔组，第二槽孔层则是开槽设置了用来耦合第二辐射单元的下表面槽孔组，且功率分波器基板内更设置了用来耦合上、下表面槽孔组的馈入网络单元组，当馈入网络单元组接收输入讯号后，讯号透过馈入网络单元组、槽孔、辐射单元间所耦合形成的路径进行传输，并激励二个辐射单元产生二个方向的辐射波束。为达上述目的，本专利技术更提供另一种双指向性多输入多输出天线阵列，包含了第一天线基板、第二天线基板、功率分波器基板、第一功率分配电路以及第二功率分配电路。第一天线基板包含多个等间距设置在一面上的第一辐射单元。第二天线基板则是包含了多个等间距设置在一面上的第二辐射单元。而功率分波器基板设在第一天线基板以及第二天线基板之间，且分别与第一天线基板及第二天线基板间隔一距离进行设置，其用意在于透过调整与天线基板间的距离值来设定特定耦合量以达到欲得的共振带宽及天线增益值。功率分波器基板更包含上表面槽孔层、下表面槽孔层以及多个馈入网络单元组。上表面槽孔层设于功率分波器基板的一面上，并开槽设置多个上表面槽孔组，且各个上表面槽孔组更和第一辐射单元其中之一进行耦合。下表面槽孔层设置在功率分波器基板的另一面上，且开槽设置多个下表面槽孔组，而各个下表面槽孔组更和第二辐射单元其中之一进行耦合。前述馈入网络单元组设置于在功率分波器基板内，而各个馈入网络单元耦合上表面槽孔组其中之一或下表面槽孔组其中之一，各个馈入网络单元包含了第一馈入网络段以及第二馈入网络段。第一功率分配电路包含了用来接收第一输入讯号的第一分配输入端，以及多个用来分配输出端用来分配输出第一输入讯号的第一分配输出端，而各个第一分配输出端电性连接第一馈入网络段其中之一。第二功率分配电路则包含了用来接收第二输入讯号的第二分配输入端，以及多个用来分配输出第二输入讯号的第二分配输出端，而各个第二分配输出端电性连接第二馈入网络段其中之一。当本专利技术的天线结构接收到讯号后，透过功率分配电路将输入讯号分配给各个馈入网络单元组，分配后的讯号再经由馈入网络单元组、槽孔、辐射单元所耦合形成的路径，将讯号传送至二辐射单元，并由激励辐射单元群组产生二个辐射方向的辐射波束。现有技术由于采用全向性天线，使得对于需带状涵盖的街道或走廊来说，会有浪费两侧辐射功率以及造成重叠涵盖的相互干扰的问题，反观本专利技术所提供的双指向性多输入多输出天线结构，透过所形成的双指向性辐射场型来提供通讯服务，并得以解决现有技术所遭遇的困境。附图说明图1为本专利技术双指向性多输入多输出天线单元示意图。图2为本专利技术双指向性多输入多输出天线单元分解图。图3为传输线原理图。图4～7为本专利技术双指向性多输入多输出天线单元S参数图。图8～11为本专利技术双指向性多输入多输出天线单元辐射场型图。图12为本专利技术双指向性多输入多输出天线阵列示意图。图13为本专利技术双指向性多输入多输出天线阵列分解图。图14～17为本专利技术双指向性多输入多输出天线阵列S参数图。图18～21为本专利技术双指向性多输入多输出天线阵列辐射场型图。图22为本专利技术双指向性多输入多输出天线阵列示意图。图23为本专利技术双指向性多输入多输出天线阵列辐射场型图。符号说明1双指向性多输入多输出天线单元11第一天线基板111第一辐射单元22第二天线基板222第二辐射单元33功率分波器基板351第一馈入网络段353第二馈入网络段44上表面槽孔层441上表面第一槽孔442上表面第二槽孔55下表面槽孔层551下表面第一槽孔552下表面第二槽孔具体实施方式以下将描述具体的实施例以说明本专利技术的实施态样，惟其并非用以限制本专利技术所欲保护的范畴。请参阅图1，其为本专利技术的双指向性多输入多输出天线单元示意图，请接着参阅图2，其为本专利技术的双指向性多输入多输出天线单元1分解图，其包含设有第一辐射单元111的第一天线基板11、功率分波器基板33、以及设有第二辐射单元22本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双指向性多输入多输出天线阵列，其特征在于，包含：第一天线基板，包含：复数个第一辐射单元，该些第一辐射单元等间距设置于该第一天线基板的一个面上；第二天线基板，包含：复数个第二辐射单元，该些第二辐射单元等间距设置于该第二天线基板的一个面上；功率分波器基板，设于该第一天线基板以及该第二天线基板之间，该功率分波器基板分别与该第一天线基板及该第二天线基板间隔一距离，该功率分波器基板更包含：上表面槽孔层，设于该功率分波器基板一面上，该上表面槽孔层更包含复数个上表面槽孔组，该些上表面槽孔组开槽设置于该上表面槽孔层，各该上表面槽孔组为耦合该些第一辐射单元其中之一；下表面槽孔层，设于该功率分波器基板另一面上，该下表面槽孔层更包含复数个下表面槽孔组，该些下表面槽孔组开槽设置于该下表面槽孔层，各该下表面槽孔组耦合该些第二辐射单元其中之一；复数个馈入网络单元组，该些馈入网络单元组设于该功率分波器基板内，各该馈入网络单元耦合该些上表面槽孔组其中之一以及该些下表面槽孔组其中之一，各该馈入网络单元包含第一馈入网络段以及第二网络段；第一功率分配电路，更包含：第一分配输入端，接收第一输入讯号；复数个第一分配输出端，各该第一分配输出端为电性连接该些第一馈入网络段其中之一，该些第一分配输出端分配输出该第一输入讯号；第二功率分配电路，更包含：第二分配输入端，接收第二输入讯号；复数个第二分配输出端，各该第二分配输出端为电性连接该些第二馈入网络段其中之一，该些第二分配输出端分配输出该第二输入讯号。...

【技术特征摘要】
2013.12.26 TW 1021483501.一种双指向性多输入多输出天线阵列，其特征在于，包含：第一天线基板，包含：多个第一辐射单元，该些第一辐射单元等间距设置于该第一天线基板的一个面上；第二天线基板，包含：多个第二辐射单元，该些第二辐射单元等间距设置于该第二天线基板的一个面上；功率分波器基板，设于该第一天线基板以及该第二天线基板之间，该功率分波器基板分别与该第一天线基板及该第二天线基板间隔一距离，该功率分波器基板更包含：上表面槽孔层，设于该功率分波器基板一面上，该上表面槽孔层更包含多个上表面槽孔组，该些上表面槽孔组开槽设置于该上表面槽孔层，各该上表面槽孔组为耦合该些第一辐射单元其中之一；下表面槽孔层，设于该功率分波器基板另一面上，该下表面槽孔层更包含多个下表面槽孔组，该些下表面槽孔组开槽设置于该下表面槽孔层，各该下表面槽孔组耦合该些第二辐射单元其中之一；多个馈入网络单元组，该些馈入网络单元组设于该功率分波器基板内，各该馈入网络单元耦合该些上表面槽孔组其中之一以及该些下表面槽孔组其中之一，各该馈入网络单元包含第一馈入网络段以及第二馈入网络段；第一功率分配电路，更包含：第一分配输入端，接收第一输入讯号；多个第一分配输出端，各该第一分配输出端为电性连接该些第一馈入网络段其中之一，该些第一分配输出端分配输出该第一输入讯号；第二功率分配电路，更包含：第二分配输入端，接收第二输入讯号；多个第二分配输出端，各该第二分配输出端为电性连接该些第二馈入网络段其中之一，该些第二分配输出端分配输出该第二输入讯号；其中，所述上表面槽孔层和所述下表面槽孔层作为讯号激发源产生具双指向性的辐射场型，所述第一馈入网络段以及所述第二馈入网络段采用带状传输线结构来实行。2.根据权利要求1所述的双指向性多输入多输出天线阵列，其特征在于，该第一辐射单元或该第二辐射单元的形状为圆形、方形、三角形或及其组合。3.根据权利要求1所述的双指向性多输入多输出天线阵列，其特征在于，该些第一辐射单元、该些第二辐射单元、该些馈入网络单元组、该上表面槽孔层或该下表面槽孔层的材质为导电材质。4.根据权利要求1所述的双指向性多输入多输出天线阵列，其特征在于，该第一天线基板、该第二天线基板或该功率分波器基板的材质为玻璃纤维材质、陶瓷材质、陶瓷-高分子复合材质或及其组合。5.根据权利要求1所述的双指向性多输入多输出天线阵列，其特征在于，该第一功率分配电路或该第二功率分配电路设置于该功率分波器基板内。6.根据权利要求1所述的双指向性多输入多输出天线阵列，其特征在于，该第一分配输入端与该些第一分配输出端其中之一间的传输路径包含了第一曲折线段。7.根据权利要求1所述的双指向性多输入多输出天线阵列，其特征在于，该第二分配输入端与该些第二分配输出端其中之一间的传输路径包含了第二曲折线段。8.根据权利要求1所述的双指向性多输入多输出天线阵列，其特征在于，各该上表面槽孔组包含：上表面第一槽孔，耦合该些第一馈入网络段其中之一；上表面第二槽孔，耦合该些第二馈入网络段其中之一；各该下表面槽孔组包含：下表面第一槽孔，耦合该些第一馈入网络段其中之一；下表面第二槽孔，耦合该些第二馈入网络段其中之一。9.根据权利要求8所述的双指向性多输入多输出天线阵列，其特征在于，该些上表面第一槽孔、该些上表面第二槽孔、该些下表面第一槽孔、或该些下表面第二槽孔的形状分别为半弧形、Z字形、一字形、十字形、H字形或及其组合。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖昌伦，沈俊铭，
申请(专利权)人：中华电信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71