专利名称：具切换不同辐射场形的特性的天线结构与制作方法
技术领域：
本发明关于一种改变天线辐射场形的结构与制作方法。
背景技术：
在天线设计方面，智慧型天线(smart antenna)技术是无线通信系统中重要的一 环，主要可分为多进多出(Multiple Input Multiple Output, ΜΙΜΟ)天线技术以及自适应 天线系统(AAS)两大类别。MIMO天线技术利用多组无线传输路径，来增加所接收信号的覆 盖范围或是增加信息的传输量。自适应天线(adaptive antenna)系统技术利用多个天线单元而形成一组阵列天 线，并针对每一天线单元进行动态调整输入功率，来操控天线的波束(beam steering)，而 朝向欲传输信息的装置，借由提升信噪比(Signal To Noise Ratio, SNR)及降低同频干扰 而达成高效率的传输。同时若有动态的物体(例如人或其他障碍物)阻挡信号的传输路径 而造成干扰时，系统也将会即时地重新调整波束方向而形成新的传输路径并继续传送。此阵列天线技术的指向性(或主波束方向)切换精密度高。如图1所示，阵列天 线结构100其调整天线指向性的方法需要多组相位调整器(phase adjuster) 110、功率调 整器(power adjuster) 120、功率分配器(power divider) 130及数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP) 140，借由切换各天线单元馈入信号的相位与振幅达到主波束方向 切换的效果，因而整组智慧型天线的体积大而成本也高。天线的辐射场形切换技术有多种实现方式，主要如阵列天线(多天线)、改变电磁 耦合、改变射频电流(RF current)分布等方式。阵列天线的方式是控制各天线单元的激 发相位和振幅，来合成特定的辐射场形。改变电磁耦合的方式如Yagi天线，此类天线切换 无源元件为波导或反射结构，使主波束方向改变。Yagi天线结构的范例如公开在美国专利 US7, 268，738、US7, 193，574、US7, 180，465、US6, 753，826、US6, 211，830 等。以图2A的Yagi天线结构200为例，具有一反射背板202、无源元件203分为左右 两支、以及一有源元件201，其中无源元件203并与有源元件201对齐。无源元件203可借 由连接电容性或电感性负载改变其谐振长度，来决定其作用为波导或反射结构，图2B至图 2D以Yagi天线结构200的yz_截面图来说明此波导或反射结构的原理。例如，在图2B中，左侧无源元件可连接电感性负载，来增加其谐振长度，使其成为 反射结构203a，其中，反射结构203a较长示意左侧无源元件连接电感性负载增加其谐振 长度。在图2C中，右侧无源元件可连接电容性负载，缩短其谐振长度，使其成为波导结构 203b，其中，波导结构203b较短示意右侧无源元件连接电容性负载缩短其谐振长度。在图 2D中，此反射结构203a与波导结构203b因而使有源元件201的主波束方向会偏向右边。反射背板202作用为使波束往出纸面方向辐射。Yagi天线原理可增加天线指向 性，其与场形切换无关。此类天线最大具有180°波束角度的切换结构，有源元件需与无源 元件极化相同，也就是说，其波导或反射结构需与有源元件平行。图3A至图3C说明类似的三种天线结构与相对应的辐射场型。如图3A至图3C所示，三种天线结构311-313上不同射频电流流向天线会辐射不同的场形321-323。图3A中， 平衡的天线结构(balanced antenna) 311其结构对称，使射频电流呈现对称分布，因此其辐 射场形321也对称。图3B中，非平衡的天线结构(unbalanced antenna) 312其系统接地面 为天线辐射金属一部分，因结构不对称导致不对称的射频电流分布使主波束方向朝向系统 接地面。非平衡式天线与系统接地面具不同相对位置关系其射频电流分布也会不相同，如 图3B与图3C所示，因此具有不同的辐射场形322与323，及最佳信号接收方向也不相同。以改变射频电流来实现天线的辐射场形切换技术的现有技术如美国专利 US6, 456，248、US 7, 084, 816,US 6, 771, 223,US 6, 441, 787,US 7，202，823 等公开的天线设 计。以图4的美国专利US7，084，816所公开的天线装置(antenna device)的范例来说 明，此天线装置400包括一接地导体(grounded conductor) 410、辅助接地导体(auxiliary grounded conductor) 420a 与 420b、一天线元件(antenna element) 430、以及改变单元 (changing element) 440a与440b。天线元件430经由一绝缘体(insulator)置于接地导体 410上。辅助接地导体420a、420b与第一接地导体410分离。改变单元440a与440b分别借 由接地导体410与辅助接地导体420a之间的切换，以及接地导体410与辅助接地导体420b 之间的切换，来改变天线元件420的指向性，而不影响天线元件420的谐振频率(resonance frequency)0以图5的美国专利号US6，456，248所公开的可携式无线通信装置的范例来说 明，此无线通信装置500中，在第一与第二无线通信频率下，导体平板(conductor planar plate)511在两个开路端(open ends)的输入阻抗(input impedance)是趋近于无限 大(infinity)，其作用是使射频电流(RF current)无法流入此导体平板511和屏蔽盒 (shield case) 502，让无线通信系统使用任何无线通信频率下，可以降低单位质量对电磁 波能量的吸收率(Specific Absorption Rate, SAR)的平均值。
发明内容
本公开的实施范例可提供一种具切换不同辐射场形的特性的天线结构与制作方法。在一实施范例中，所公开者是关于一种具切换不同辐射场形的特性的天线结构。 此天线结构包括一接地面、至少一有源元件、至少一电流诱导单元、以及一控制器。此至少 一有源元件电性连接(electrically connected)至一射频信号源(RF signal source)。 此至少一电流诱导单元电性连接至此接地面。此至少一有源元件与此至少一电流诱导单元 分布在此接地面上或邻近于此接地面。在天线操作频段时，此控制器借由致能(enable)或 抑能(disable)此至少一电流诱导单元，来切换此接地面上的射频电流导入或阻绝于此至 少一电流诱导单元，以形成多种辐射场形。在另一实施范例中，所公开的是关于一种具切换不同辐射场形的特性的天线结构 的制作方法。此天线结构的制作方法包括将至少一有源元件分布或邻近于一接地面，并且 电性连接至一射频信号源；将至少一电流诱导单元电性连接至此接地面，并规范此至少一 电流诱导单元在一天线操作频段内的导入/阻绝模式及相对应的电流路径；确保此至少一电流诱导单元的每一电流诱导单元在导入/阻绝模式下，将此接地面上的射频电流有效导 入/阻绝于此电流诱导单元；将此至少一电流诱导单元分布或邻近于此接地面；以及在此 天线操作频段时，借由致能或抑能此至少一电流诱导单元，来切换此接地面上的射频电流 导入或阻绝于此至少一电流诱导单元。现配合下列图示、实施范例的详细说明，将上述及本发明的其他目的与优点详述于后。
图1是一种阵列天线结构的一个范例示意图。图2A是一种Yagi天线结构的一个范例示意图。图2B至图2D说明图2A的波导或反射结构的原理。图3A至图3C说明类似的三种天线结构与相对应的辐射场型。图4是一种天线装置的范例一个范例示意图。图5是一种天线装置与可携式无线通信装置的一个范例示意图。图6是一种具切换不同辐射场形的特性的天线结构的一个范例示意图，与所公开 的某些实施范例一致。图7A与图7B的范例示意图说明借由在天线结构上模式切换，可改变天线辐射场 形，与所公开的某些实施范例一致。图8A至图8C是伪天线式电流诱导单元的三个范例示意图，与所公开的某些实施
范例一致。图9A至图9C是谐振器式电流诱导单元的三个范例示意图，与所公开的某些实施
范例一致。图10说明图9A至图9C的多端口谐振器其输出端结构的范例示意图，与所公开的 某些实施范例一致。图IlA是单极式电流诱导单元的一个范例示意图，与所公开的某些实施范例一致。图IlB是具有图IlA的单极式电流诱导单元的天线结构的一个范例示意图，与所 公开的某些实施范例一致。图12A与图12B是前述天线结构1120分别在阻绝模式与导入模式下，其接地面电 流分布的相对应的天线辐射场形，与所公开的某些实施范例一致。图13是可切换场型的天线的一个工作范例的示意图，与所公开的某些实施范例一致。图14A是图8A的伪天线式电流诱导单元的一个剖面示意图，与所公开的某些实施
范例一致。图14B是一天线结构的一个范例示意图，与所公开的某些实施范例一致，其中，天 线结构中的一区域有一有源元件以及两个图8A的伪天线式电流诱导单元。图14C是图14B中该区域的一个放大示意图，与所公开的某些实施范例一致。图15A与图15B说明图14C中两个电流诱导单元为一导入一阻绝模式下，一相对 应的天线辐射场形的一个范例示意图，与所公开的某些实施范例一致。
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图16A与图16B说明图14C中两个电流诱导单元均为导入模式下，一相对应的天 线辐射场形的一个范例示意图，与所公开的某些实施范例一致。图17A与图17B说明图14C中两个电流诱导单元均为阻绝模式下，一相对应的天 线辐射场形的一个范例示意图，与所公开的某些实施范例一致。图18是将图15至图17的天线辐射场形相比较的一个范例示意图，与所公开的某
些实施范例一致。图19说明一对可切换场形天线结构可具有六种天线辐射场形，与所公开的某些 实施范例一致。图20A是图9B的谐振器式电流诱导单元的一个剖面示意图，与所公开的某些实施
范例一致。图20B是具有一个图20A的谐振器式电流诱导单元的天线结构的一个范例示意 图，与所公开的某些实施范例一致。图21A说明当谐振器式电流诱导单元切换至阻绝模式时，图20B的天线结构阻绝 射频电流于此谐振器式电流诱导单元的一个范例示意图，与所公开的某些实施范例一致。图21B说明图21A的情况下，相对应D天线辐射场形的一个范例示意图，与所公开 的某些实施范例一致。图22A说明当谐振器式电流诱导单元切换至导入模式时，图20B的天线结构导入 射频电流于此谐振器式电流诱导单元的一个范例示意图，与所公开的某些实施范例一致。图22B说明图22A的情况下，相对应的天线辐射场形的一个范例示意图，与所公开 的某些实施范例一致。图23是一范例流程图，说明具切换不同辐射场形的特性的天线结构的制作方法， 与所公开的某些实施范例一致。主要元件符号说明
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具体实施例方式本发明的实施范例中可提供一种具切换不同辐射场形的特性的天线结构，此天 线结构将一天线接地面视为天线辐射体的一部分，借由至少一电流诱导单元(current dragger)并通过一控制器，控制电流诱导单元内含的切换元件，将接地面的射频电流导入 或阻绝于电流诱导单元，来控制此天线接地面上射频电流分布，以形成多种天线辐射场形。图6的实施范例中，公开一种具切换不同辐射场形的特性的天线结构，与所公开 的某些实施范例一致。参考图6的范例，天线结构600包括一接地面610、N支有源元件 631-63N、M个电流诱导单元641-64M、以及一控制器620，N与M均为正整数。有源元件 631-63N电性连接至一射频信号源。电流诱导单元641-64M电性连接至接地面610。有源 元件631-63N与电流诱导单元641-64M可分布在接地面610上或邻近于接地面610。在天 线操作频段时，控制器620利用致能(enable)或抑能(disable)电流诱导单元641-64M，来 切换接地面610上的射频电流导入或阻绝于电流诱导单元641-64M，以形成多种辐射场形。例如，图6中，控制器620可与电流诱导单元641-64M连接，而电流诱导单元 641-64M中每一电流诱导单元可备有至少一开关元件(switch)或至少一可调式负载。当 电流诱导单元641-64M里的某一开关元件或某一可调式负载被切换至导入模式时，接地面 610上的射频电流流入此开关元件或此可调式负载相对应的电流诱导单元中；反之，此开 关元件或此可调式负载被切换至阻绝模式时，电流诱导单元对射频电流的输入阻抗可视为开路(open)，将接地面610上的射频电流阻绝于此相对应的电流诱导单元。导入模式与阻绝模式的规范可经由控制器620来控制电流诱导单元是否谐振在 操作频段。例如，设定一电流诱导单元里的开关元件或可调式负载为导入模式时，此电流诱 导单元谐振在所操作频段下，对射频电流输入阻抗为低阻抗，因此可将射频电流导入此电 流诱导单元。当电流诱导单元被切换至阻绝模式时，在所操作频段下，对射频电流输入阻抗 为高阻抗，可将射频电流阻绝于此电流诱导单元。图7A与图7B的范例示意图说明借由模式切换在天线结构上造成不同电流分布改 变天线辐射场形，与所公开的某些实施范例一致。图7A的范例中，天线结构在天线操作频 段时，电流诱导单元741是在抑能状态下，即阻绝模式，电流诱导单元对射频电流的输入阻 抗视为开路，其中接地面上的箭头为射频电流流向，而标号710a是天线辐射场形710的主 波束方向。图7B的范例中，天线结构在天线操作频段时，电流诱导单元741是在致能状态 下，即导入模式，因此将射频电流导入电流诱导单元741，使天线辐射场形720的主波束方 向大致从朝下方切换至朝右方，如标号720a所示。而一有源元件加上一电流诱导单元后，其辐射场形是两有源元件(一为此有源元 件，另一为取代此电流诱导单元的另一有源元件)的射频电流分布所形成的辐射场形的线 性叠加，其中此电流诱导单元相对于此有源元件射频电流的相位与振幅是此另一有源元件 的射频电流分布所形成的辐射场形的线性系数的因子。因此，本发明借由切换各电流诱导单元导入或阻绝射频电流来影响接地面上射频 电流。而不同的切换组合使天线结构上可具有多种射频电流分布。而此改变接地面上射频 电流分布将会影响天线远场场形(指向性)及近场电磁能量分布，例如单位质量对电磁波 能量的吸收率(Specific Absorption Rate, SAR)，所以，使此天线结构可具有切换不同辐 射场形的特性。与以电磁偶合改变天线辐射场形的传统技术相较，本发明没有针对有源元件与无 源元件的极化与间距来做限制或要求，因此本发明也可以适用于低剖面(low profile)天 线结构。电流诱导单元例如可用伪天线式(pseudo antenna type)、或谐振器式 (resonator type)、或单极式(monopole type)来实现。图8A至图8C是伪天线式电流诱 导单元的三个范例示意图，与所公开的某些实施范例一致；其中，电流诱导单元的开关元件 例如是切换开关(switch)或可调式负载，以下范例是以切换开关来说明。图8A中，伪天线式电流诱导单元的切换开关810位于伪天线811与该伪天线811 的一延伸部分812之间。图8B中，伪天线式电流诱导单元的切换开关820位于伪天线821 与接地面822之间。图8C中，伪天线式电流诱导单元的切换开关830位于伪天线831内部， 也就是说，将切换开关830置于两段伪天线截段，831a与831b，之间。前述的伪天线可以是 一导体(conductor)，例如金属片(metal plate)。射频电流可经由耦合(couple)或直接 馈入(direct flow)此伪天线中。图9A与图9C是谐振器式电流诱导单元的两个范例示意图，与本发明所公开的某 些实施范例一致。图9A中，谐振器式电流诱导单元是以一种多端口谐振器911来实现。图 9B与图9C中，谐振器式电流诱导单元的开关元件例如是切换开关或可调式负载，以下范例 是以切换开关来说明。图9B中，谐振器式电流诱导单元的切换开关920设计在一种多端口
11谐振器921的内部，也就是说，将切换开关920置于两段谐振器截段，921a与921b，之间。 图9C中，谐振器式电流诱导单元的切换开关930位于多端口谐振器931与该多端口谐振器 931的一延伸负载932之间。多端口谐振器931经由切换开关930连接至延伸负载932，也 可切换其谐振频率。如图10所示，前述多端口谐振器的输出端(terminations)的连接结构可以是开 路(open) 1034、或是短路(接地)1033、或是连接一开关元件如切换开关1032后接地、或是 与另一谐振器1031相连，或是连接一开关元件如切换开关1035后，连接至另一负载1036。图IlA是单极式电流诱导单元的一个范例示意图，与所公开的某些实施范例一 致。图11的范例中，单极式电流诱导单元1100的开关元件如切换开关1110置于L臂1111 的两截段之中，L臂1111的一端是接地端1199。图IlB是具有单极式电流诱导单元1100 的天线结构的一个范例示意图，与所公开的某些实施范例一致。其中，天线结构1120中，有 源元件1121与单极式电流诱导单元1100是摆放在接地面1122的外围。图12A与图12B是前述天线结构1120分别在阻绝模式与导入模式下，其接地面电 流分布的相对应的天线辐射场形，与所公开的某些实施范例一致。图12A中，天线结构112 在阻绝模式下，天线辐射场形的主波束大约朝向45°的方向。图12B中，天线结构112在导 入模式下，由于电流诱导单元导入射频电流，接地面上增加另一电流流向，天线辐射场形的 主波束大约朝向-155°的方向。换句话说，此天线结构范例其天线主波束方向大约可切换 45°、-155°。图13是可切换场型的天线的一个工作范例的示意图，与本发明所公开的某些实 施范例一致。图13的范例中，有源元件1311与电流诱导单元1321-1323可置于一接地面 1310上，有源元件1312与电流诱导单元1324可置于接地面1310的外围。也就是说，电流 诱导单元不需限制与有源元件共平面，也不需限制与接地面共平面。以下以图8A的伪天线式电流诱导单元为例，说明一天线结构中的两个伪天线式 电流诱导单元在不同切换模式下，其相对应的天线辐射场形。图14A至图14C分别先描述 此伪天线式电流诱导单元、此天线结构、以及此天线结构上两伪天线式电流诱导单元。图14A是图8A的伪天线式电流诱导单元的一个实际结构图的范例，与所公开的某 些实施范例一致。图14A的范例中，伪天线式电流诱导单元1400包括一其延伸部分1412、 伪天线1411、以及位于两者之间的切换开关1410，标号1422为天线结构上的接地面。图14B是具有多个电流诱导单元的天线结构的一个范例示意图，与所公开的 某些实施范例一致。其中，天线结构1420的区域1430上，有一有源元件以及两个置于 接地面1422外围的伪天线式电流诱导单元1400。本实施例中，接地面1422的大小为 260mmX 180mm。图14C是区域1430的一个放大图，其中标号1431为有源元件，两个伪天线 式电流诱导单元分别标示为1421a与1421b。以下说明两个伪天线式电流诱导单元1421a 与1421b在不同切换模式下，其相对应的天线辐射场形。图15A中，伪天线式电流诱导单元1421a为导入模式，换句话说，其切换开关1510a 是关(OFF)状态，因此导入射频电流，如射频电流的箭头流向所示；而伪天线式电流诱导单元 1421b为阻绝模式，换句话说，其切换开关1510b是开(ON)状态，因此阻绝射频电流，也就是 说，其上近乎无射频电流。伪天线式电流诱导单元1421a为导入模式而伪天线式电流诱导单 元1421b为阻绝模式时，图15B是天线结构1420的接地面1422上电流分布的相对应的天线辐射场形。天线辐射场形的主波束分别朝向大约-135°及55°的方向，如箭头所指。图16A中，伪天线式电流诱导单元1421a与1421b均为导入模式，换句话说，切换 开关1510a与1510b都是关(OFF)状态，因此均为导入射频电流，如射频电流的箭头流向所 示。伪天线式电流诱导单元1421a与1421b均为导入模式时，图16B是天线结构1420的接 地面1422上电流分布的相对应的天线辐射场形。图16B中，天线辐射场形的主波束大约朝 向-135°的方向，如箭头所指。图17A中，伪天线式电流诱导单元1421a与1421b均为阻绝模式，换句话说，切换 开关1510a与1510b都是开(ON)状态，因此均为阻绝射频电流，也就是说，其上均近乎无射 频电流。伪天线式电流诱导单元1421a与1421b均为阻绝模式时，图17B是天线结构1420 的接地面1422上电流分布的相对应的天线辐射场形。图17B中，天线辐射场形的主波束大 约朝向55°的方向，如箭头所指。图15至图17的范例中，天线主波束方向大约可切换55°、-135°及55°、-135° 双向辐射。图18是将图16与图17的天线辐射场形相较，可观察到主波束的方向切换可 达到接近180°，其中图16B主波束方向(大约-135°方向)天线增益较图17B大约大 6.95dBi，而图17B主波束方向(大约55°方向天线增益)较图16B大约大6. 95dBi。图19说明一对可切换场形天线结构可具有六种天线辐射场形，与本发明所公开 的某些实施范例一致。本实施例中，接地面的大小尺寸为220mmX 180mm。本发明也模拟电流诱导单元的位置改变，来观察天线辐射场形及电流强度分布变 化。模拟结果显示了移动电流诱导单元的位置会造成不同的接地面射频电流分布，因此辐 射场形也会不同。此模拟可作为摆放电流诱导单元位置时的参考。以下以图9B的谐振器式电流诱导单元为例，说明一天线结构中的谐振器式电流 诱导单元在不同切换模式下，其相对应的天线辐射场形。图20A是图9B的谐振器式电流诱导单元的一个剖面示意图，与所公开的某些实施 范例一致。图20A的范例中，谐振器式电流诱导单元2000为一电感2011、电容2012的多端 口谐振器，并且切换开关2030设计在此多端口谐振器的内部，多端口谐振器的输出端是连 接另一开关元件2040后接地2050。图20B是具有一谐振器式电流诱导单元2000的天线结构的一个范例示意图，与所 公开的某些实施范例一致。其中，天线结构2020有一接地面2021、以及在接地面2021外围 的一有源元件2022与一谐振器式电流诱导单元2000。本实施例中，接地面2021的大小为 260mmX 180mm。当谐振器式电流诱导单元2000为阻绝模式时，如图21A所示，谐振器式电流诱导 单元2000的切换开关2030是开(ON)状态，因此阻绝射频电流，也就是说，其上无射频电 流。此阻绝模式下，图21B是天线结构2020的接地面2021上电流分布的相对应的天线辐 射场形。图21B中，天线辐射场形的主波束朝向大约45°的方向，如箭头所指。当谐振器式电流诱导单元2000为导入模式时，如图22A所示，谐振器式电流诱导 单元2000的切换开关2030是关(OFF)状态，因此导入射频电流，如射频电流的箭头流向所 示。此导入模式下，图22B是天线结构2020的接地面2021上电流分布的相对应的天线辐 射场形。图22B中，天线辐射场形的主波束朝向大约-155°的方向，如箭头所指。上述模拟结果显示谐振器式电流诱导单元所得到的天线辐射场形与伪天线式电流诱导单元得到相同结果。这是因为谐振器仅能诱导射频电流且几乎不具辐射能力，所以 验证了本发明所公开的天线结构借由致能或抑能电流诱导单元，来切换此接地面上的射频 电流导入或阻绝于电流诱导单元，确实可改变天线接地面射频电流的分布，而非经由电磁 耦合效应来改变天线接地面射频电流的分布。与无此电流诱导单元的手机相比较，在SAR 的平均值模拟实验中也显示了本公开的实施范例可以降低电磁波对人体的影响。承上述，以下详细说明此天线结构的设计流程。图23是一范例流程图，说明具切 换不同辐射场形的特性的天线结构的制作方法，与本发明所公开的某些实施范例一致。参 考图23，首先，将至少一有源元件分布或邻近于一接地面，并且电性连接至一射频信号源， 如步骤2310所示。将至少一电流诱导单元电性连接至此接地面，并规范此至少一电流诱导 单元在此天线操作频段内的导入/阻绝模式及相对应的电流路径，如步骤2320所示。确保 此至少一电流诱导单元的每一电流诱导单元在导入/阻绝模式下，将此接地面上的射频电 流有效导入/阻绝于此电流诱导单元，如步骤2330所示。将此至少一电流诱导单元分布 或邻近于此接地面，如步骤2340所示。在此天线操作频段时，借由致能或抑能此至少一电 流诱导单元，来切换此接地面上的射频电流导入或阻绝于此至少一电流诱导单元，如步骤 2350所示。如前所述，导入/阻绝模式的规范可视电流诱导单元是否谐振于天线操作频段。 电流诱导单元也可以选择伪天线式、或谐振器式、或单极式等电流诱导结构来实现。也可以 调整电流诱导单元与有源元件的位置摆放、或是调整电流诱导单元与有源元件的数量，来 符合多种辐射特性的实际应用或需求。在实际应用上，例如可设计符合规格要求的有源元件，并模拟此有源元件在一天 线操作频段下，在一接地面的电流分布。依实际需求选择电流诱导单元为伪天线式、或谐振 器式、或单极式等，或其混合式。然后设计此电流诱导单元在天线操作频段内谐振/非谐振 两模式的切换机制及电流路径，此切换机制例如是开关元件或可调式负载。而步骤2330中，在实际应用上例如可以模拟此至少一电流诱导单元的每一电流 诱导单元在谐振/非谐振两模式的频率响应，来检视此接地面上的射频电流是否能有效导 入/阻绝于此电流诱导单元，以确保此至少一电流诱导单元的每一电流诱导单元于导入/ 阻绝模式下，将接地面上的射频电流有效导入/阻绝于该电流诱导单元。步骤2350中，例如可通过一控制器，致能或抑能此至少一电流诱导单元，以切换 此接地面上的射频电流导入或阻绝于此至少一电流诱导单元。在导入模式下，射频电流可 经由耦合或直接馈入此至少一电流诱导单元中。综上所述，本发明公开的实施范例可提供一种具切换不同辐射场形的特性的天线 结构与制作方法。此天线结构以一电流诱导结构在天线操作频段时，借由一控制器，利用开 关或可调式负载切换此电流诱导结构，将接地面的射频电流导入或阻绝于电流诱导单元， 使此天线结构上可具多种电流分布。此改变接地面射频电流分布可影响天线远场场形(指 向性)及近场电磁能量分布。电流诱导结构可用多种结构来实现，例如伪天线式、谐振器 式、或单极式等。主波束的方向切换可达到接近180°。本发明还可适用于低剖面天线结 构。以上所述的仅为本发明的实施范例，当不能依此限定本发明实施的范围。即大凡 依照本发明所作的均等变化与修饰，均应仍属于本发明的范围。
1权利要求
一种具切换不同辐射场形的特性的天线结构，该天线结构包括一接地面；至少一有源元件，分布或邻近于该接地面，并且电性连接至一射频信号源；至少一电流诱导单元，分布或邻近于该接地面，并且电性连接至该接地面；以及一控制器，在一天线操作频段时，借由致能或抑能该至少一电流诱导单元，来切换该接地面上的射频电流导入或阻绝于该至少一电流诱导单元，以形成多种辐射场形。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其中该至少一电流诱导单元的每一电流诱导单元 备有至少一开关元件。
3.根据权利要求1所述的天线结构，其中该至少一电流诱导单元的每一电流诱导单元 备有至少一可调式负载。
4.根据权利要求1所述的天线结构，其中该至少一电流诱导单元的每一电流诱导单元 是选自伪天线式、谐振器式、单极式三种形式中任一种形式的电流诱导单元。
5.根据权利要求4所述的天线结构，其中该谐振器式电流诱导单元是一种多端口谐振ο
6.根据权利要求5所述的天线结构，其中该多端口谐振器的输出端的连接结构为开 路、短路、连接一开关元件后接地、与另一谐振器相连、连接一开关元件后连接至另一负载 之中任一种连接结构。
7.根据权利要求4所述的天线结构，其中该伪天线式电流诱导单元的该开关元件位于 一伪天线与该伪天线的一延伸部分之间。
8.根据权利要求4所述的天线结构，其中该伪天线式电流诱导单元的该开关元件位于 一伪天线与该接地面之间。
9.根据权利要求4所述的天线结构，其中该伪天线式电流诱导单元的该开关元件位于 一伪天线的内部。
10.根据权利要求1所述的天线结构，其中该控制器与该至少一电流诱导单元中每一 电流诱导单元连接。
11.根据权利要求1所述的天线结构，其中该控制器在该天线操作频段时，检视该至少 一电流诱导单元是否谐振于该天线操作频段，来致能或抑能该至少一电流诱导单元。
12.根据权利要求1所述的天线结构，其中该至少一电流诱导单元不限制与该至少一 有源元件共平面。
13.根据权利要求1所述的天线结构，其中该至少一电流诱导单元不限制与该接地面 共平面。
14.一种具切换不同辐射场形的特性的天线结构的制作方法，该制作方法包括将至少一有源元件分布或邻近于一接地面，并且电性连接至一射频信号源；将至少一电流诱导单元电性连接至该接地面，并规范该至少一电流诱导单元在一天线 操作频段内的导入/阻绝模式及相对应的电流路径；确保该至少一电流诱导单元的每一电流诱导单元在导入/阻绝模式下，将该接地面上 的射频电流有效导入/阻绝于该电流诱导单元；以及将该至少一电流诱导单元分布或邻近于该接地面；以及在该天线操作频段时，借由致能或抑能该至少一电流诱导单元，来切换该接地面上的2射频电流导入或阻绝于该至少一电流诱导单元。
15.根据权利要求14所述的天线结构的制作方法，该制作方法视该至少一电流诱导单 元是否谐振于该天线操作频段来规范导入/阻绝模式。
16.根据权利要求14所述的天线结构的制作方法，其中该至少一电流诱导单元的每一 电流诱导单元是选自伪天线式、谐振器式、单极式三种形式中任一种形式的电流诱导单元。
17.根据权利要求14所述的天线结构的制作方法，该制作方法还包括模拟该至少一电流诱导单元的每一电流诱导单元在导入/阻绝模式的频率响应，来确 保该至少一电流诱导单元的每一电流诱导单元在导入/阻绝模式下，将该接地面上的射频 电流有效导入/阻绝于该电流诱导单元。
18.根据权利要求14所述的天线结构的制作方法，其中在导入模式下，该接地面上的 射频电流经由耦合或直接馈入到该至少一电流诱导单元中。
19.根据权利要求14所述的天线结构的制作方法，该制作方法借由一控制器，在该天 线操作频段时，致能或抑能该至少一电流诱导单元，来切换该接地面上的射频电流导入或 阻绝于该至少一电流诱导单元。
20.根据权利要求14所述的天线结构的制作方法，该制作方法还包括调整该至少一电流诱导单元与该至少一有源元件的位置摆放，来符合多种辐射特性的 实际应用或需求。
21.根据权利要求14所述的天线结构的制作方法，该制作方法还包括调整该至少一电流诱导单元与该至少一有源元件的数量，来符合多种辐射特性的实际 应用或需求。
22.根据权利要求14所述的天线结构的制作方法，该制作方法还包括将该至少一有源元件在该天线操作频段下，模拟在该接地面的电流分布。
23.根据权利要求19所述的天线结构的制作方法，其中该至少一电流诱导单元的每一 电流诱导单元备有至少一开关元件，以切换该接地面上的射频电流导入或阻绝于该电流诱 导单元。
24.根据权利要求19所述的天线结构的制作方法，其中该至少一电流诱导单元的每一 电流诱导单元备有至少一可调式负载，以切换该接地面上的射频电流导入或阻绝于该电流 诱导单元。
全文摘要
一天线结构，包括一接地面、至少一有源元件、至少一电流诱导单元、一控制器。此至少一有源元件电性连接至一射频信号源。此至少一电流诱导单元电性连接至此接地面。此至少一有源元件与此至少一电流诱导单元分布在此接地面上或邻近于此接地面。在一天线操作频段时，此控制器借由致能或抑能此至少一电流诱导单元，来切换此接地面上的射频电流导入或阻绝于此至少一电流诱导单元，以形成多种辐射场形。
文档编号H01Q3/26GK101901966SQ20091014339
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月25日 优先权日2009年5月25日
发明者吴俊熠, 林弘萱, 浦大钧 申请人:财团法人工业技术研究院