复合式天线单元及其阵列天线制造技术

本发明专利技术涉及一种复合式天线单元及其阵列天线，本发明专利技术的天线是由贴片天线和槽孔天线组合成的三层架构。第一层是共振条件为二分之一波长的贴片天线，第二层是共振条件为二分之一波长的槽孔天线，第三层是传输线与馈入点位置。整个复合式天线单元耦合达成共振条件，信号由该传输线馈入，以耦合的形式到该槽孔天线，该槽孔天线信号再耦合一次到贴片天线。复合式阵列天线具有良好的天线增益表现，相较于单一贴片天线或是单一槽孔天线，大幅提升天线带宽。带宽。带宽。

【技术实现步骤摘要】
复合式天线单元及其阵列天线


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种复合式天线单元和一种复合式阵列 天线。

技术介绍

[0002]随着移动通讯技术的发展，手机、PAD、笔记本电脑等逐渐成为生活中不可或缺 的电子产品，并且该类电子产品都更新为增加天线系统使其具有通讯功能的电子通讯 产品。而随着所要求的传输速度与传输量大幅的增加，信号传输所使用的频率也越来 越高。在传输速度及传输量越大的装置或技术，其使用的频率都已落于GHz的频段也 就是毫米波的区域，因此毫米波将是下一代的主要通讯技术亦即现称的5G系统。
[0003]5G作为全球业界的研发焦点，其中，毫米波天线因具有的高载频、大带宽特性是 实现5G超高数据传输速率的主要保障。在毫米波天线的设计上需要高指向与高增益 特性，但目前的技术中，单一贴片天线(patch antenna)或是单一槽孔天线(slot antenna) 都具有带宽较窄的问题。
[0004]另外，一般传统的FR4(Flame Retardant 4)基板使用的频率为10GHz以下，在高 频天线设计上由于损耗过大并不适用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种带宽覆盖范围广以改善频宽窄的问题，使用贴片天线 (patch antenna)和槽孔天线(slot antenna)组合式架构改善单一贴片天线(patch antenna)或 是单一槽孔天线(slot antenna)带宽过于狭小的问题。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种应用LCP(液晶高分子)材料为基板的贴片天线 (patch antenna)和槽孔天线(slot antenna)组合式架构的1
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4阵列天线，LCP(液晶高分子) 材料具有低损耗、低吸水率以及具有可塑性的特点，在设计天线提供良好的特性。
[0007]一方面，本专利技术提供了一种复合式天线单元，包括：一第一基板，具有一上表面及 一相对于该上表面的下表面；一贴片天线，设置在该第一基板的该上表面，且该贴片天 线的共振条件为二分之一波长；一第二基板，具有一上表面及一相对于该上表面的下表 面，且具有做为馈入点的一盲孔；一槽孔天线，由设置在该第二基板的该上表面及该第 一基板的该下表面之间的金属层具有一狭缝所形成，且该槽孔天线的共振条件为二分之 一波长；一传输线，设置在该第二基板的该下表面，且该传输线对应该盲孔，用于耦合 信号馈入至该槽孔天线；整个复合式天线单元使用耦合的形式达成共振条件，信号由该 传输线馈入，以耦合的形式到该槽孔天线，该槽孔天线信号再耦合一次到该贴片天线。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，该槽孔天线的狭缝与该传输线方向为互相垂直。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，该贴片天线由二个二分之一波长共振条件的贴片天线单 元与一段连接该贴片天线单元的线段所组成，其中该线段的位置与该槽孔天线的狭缝的 一端边缘对齐。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，该贴片天线单元可为方形、矩形、圆形、椭圆形、三角 形、扇形、环型或环扇形中一种的相似几何形状的贴片天线。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，该传输线馈入与该槽孔天线耦合的位置是距离该狭缝中 心0.26波长的位置。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，该第一基板与第二基板为液晶高分子材料基板。
[0013]另一方面，本专利技术提供了一种复合式阵列天线，包括上述任意一项所述的复合式天 线单元实现的1
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4阵列天线。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，该1
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4阵列天线的整体厚度为400um，操作频带为 27.4GHz至30GHz。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，该1
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4阵列天线包括一馈入网络，该馈入网络是一个一 分四的馈入网络，且与该传输线同一层。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，将用于形成该槽孔天线的该金属层作为参考地，藉由该 第二基板形成多个盲孔由该金属层导通到该馈入网络层，该馈入网络的同一层设有一金 属面，做为参考地的延伸部分。
[0017]本专利技术的优点在于，在天线单元架构上使用贴片天线(patch antenna)和槽孔天线(slotantenna)组合式的架构，贴片天线和槽孔天线的共振条件为二分之一波长共振，使用贴片 天线和槽孔天线复合式架构可以改善单一贴片天线或是单一槽孔天线带宽过于狭小的问 题。天线具有良好的天线增益，相较于单一贴片天线或是单一槽孔天线，天线带宽有大 幅的提升。
[0018]本专利技术也提出使用贴片天线和槽孔天线组合设计一组1
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4的27.4～30GHz阵列天线， 频带分别是贴片天线、槽孔天线以及贴片天线与槽孔天线耦合的路径所提供，使得带宽 可以增加，补足单一贴片天线和单一槽孔天线带宽不足的缺点。天线基板材料选用液晶 高分子(LCP)，以LCP材料特性具有低损耗以及低吸水率，提供天线良好的设计特性。天 线的中心频率为28.89GHz，带宽8.78％并具有良好的返回损耗，阵列天线的增益可以达 到10.7dBi。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要 使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例提供的复合式天线单元的立体结构分解示意图。
[0021]图2为本专利技术实施例提供的复合式天线单元的组合结构与叠构的示意图。
[0022]图3为本专利技术实施例提供的复合式天线单元的贴片天线、槽孔天线以及S参数的 比较示意图。
[0023]图4为本专利技术实施例提供的复合式天线单元的三个模态的电流分布示意图。
[0024]图5为本专利技术实施例提供的复合式天线单元的组合结构实部阻抗示意图。
[0025]图6为本专利技术实施例提供的复合式天线单元以阵列方式的组合结构与叠构的示意 图。
[0026]图7为本专利技术实施例提供的复合式天线单元以阵列方式的频率响应示意图。
[0027]图8为本专利技术实施例提供的复合式天线单元以阵列方式的三个模态的天线增益 3D场型辐射示意图。
[0028]主要元件符号说明：
[0029]100为复合式天线单元；110为贴片天线；111、112为贴片天线单元；113为线段； 120为第一基板；121为上表面；122为下表面；130为槽孔天线；131为金属层；132 为狭缝；140为第二基板；141为上表面；142为下表面；143为盲孔；150为传输线； 201为第一个模态；202为第二个模态；203为第三个模态；300为复合式阵列天线； 310为馈入网络；320为盲孔；330为金属面。
具体实施方式
[0030]本专利技术实施例配合图式详细说明如下，所附图式为简化的示意图，仅以示意 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合式天线单元，其特征在于，包括：一第一基板，具有一上表面及一相对于该上表面的下表面；一贴片天线，设置在该第一基板的该上表面，且该贴片天线的共振条件为二分之一波长；一第二基板，具有一上表面及一相对于该上表面的下表面，且具有做为馈入点的一盲孔；一槽孔天线，由设置在该第二基板的该上表面及该第一基板的该下表面之间的金属层具有一狭缝所形成，且该槽孔天线的共振条件为二分之一波长；一传输线，设置在该第二基板的该下表面，且该传输线对应该盲孔，用于耦合信号馈入至该槽孔天线；整个复合式天线单元使用耦合的形式达成共振条件，信号由该传输线馈入，藉由耦合的形式到该槽孔天线，该槽孔天线信号再耦合一次到该贴片天线。2.如权利要求1所述的复合式天线单元，其特征在于，该槽孔天线的狭缝与该传输线方向为互相垂直。3.如权利要求1所述的复合式天线单元，其特征在于，该贴片天线由二个二分之一波长共振条件的贴片天线单元与一段连接该贴片天线单元的线段所组成，其中该线段的位置与该槽孔天线的狭缝的一端边缘对齐。4.如权利要求3所述的复合式天线单元，其特征在于，该贴片天线单元可为方形、矩形、圆形、椭圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜昆谚，蔡梦华，李威霆，王信翔，
申请(专利权)人：特崴光波导股份有限公司，
类型：发明
国别省市：