可调式元素因子的阵列天线模组的制作方法

本发明涉及一种阵列天线模组，特别是一种可调式元素因子的阵列天线模组。

背景技术：

天线的辐射场型依据天线基本工作原理而有所差异，各种辐射场型有不同的应用，例如，全向性的辐射场型适用于终端装置，以让终端装置可以接收到各方向的无线信号。又例如，基地台天线，如无线网络接取器(wirelessaccesspoint)的天线，则可能需要能够产生特定方向的辐射场型，以与位于各种特定位置的终端装置能更进行无线通信。

一般而言，虽然可用阵列天线控制特定辐射场型，但阵列天线的控制电路(包括开关、相位控制及馈入网络等)引入了更多的传输损耗的问题。再者，现行电子装置的无线传输通常需要多频带传输的功能，制造商必须制造多频工作的无线模组(包括天线)。若要使用具有多个天线(阵列)的设计，又要同时兼具多频带操作，例如常見用于无线局域网络的2.4ghz频带及5ghz频带的操作需求，选择传统的阵列天线设计所使用的多个开关、多个馈入网络除了要详加考虑传输损耗的问题，更要考虑馈入网络残段在多频(或双频)工作时对不同频带的阻抗影响特性，尤其在现行电子装置对于天线要求轻薄短小的情況下，提供双频以上操作的馈入网络的电路面积相当大(可能比天线阵列还大，而造成天线阵列模组整体体积难以缩小)，使得传统上使用需要复杂的馈入网络在实现双频(或多频)操作时会造成天线阵列产品制造成本的大幅增加。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种可调式元素因子的阵列天线模组，利用改变元素因子的技术手段使辐射场型得以控制，解决双频馈入网络引起的成本问题。

本发明的技术方案是这样的：一种可调式元素因子的阵列天线模组，其特征在于，包括：

馈入单元，具有馈入端、第一馈入分支与第二馈入分支；

第一元素因子单元，包括第一双频天线与第一低频反射部，其中所述第一双频天线的连接所述第一馈入分支，其中所述第一低频反射部具有第一二极管与第一接地分支，所述第一低频反射部通过所述第一二极管与所述第一接地分支连接所述接地；

第二元素因子单元，包括第二双频天线与第二低频反射部，其中所述第二双频天线连接所述第二馈入分支，其中所述第二低频反射部具有第二二极管与第二接地分支，所述第二低频反射部通过所述第二二极管与所述第二接地分支连接所述接地，其中所述第一双频天线位于所述第二双频天线与所述第一低频反射部之间，所述第二双频天线位于所述第一双频天线与所述第二低频反射部之间；以及

高频共用反射部，位于所述第一元素因子单元的所述第一双频天线与所述第二元素因子单元的所述第二双频天线之间，具有第三二极管与一第三接地分支，所述高频共用反射部通过所述第三二极管与所述第三接地分支连接所述接地。

进一步地，当所述第一二极管导通时，所述第一低频反射部通过所述第一二极管导通至所述接地以与所述接地构成半波长反射器，当所述第一二极管不导通时，所述第一接地分支延长所述第一低频反射部的接地路径；其中当所述第二二极管导通时，所述第二低频反射部通过所述第二二极管导通至所述接地以与所述接地构成半波长反射器，当所述第二二极管不导通时，所述第二接地分支延长所述第二低频反射部的接地路径。

进一步地，当所述第三二极管导通时，所述高频共用反射部通过所述第三二极管导通至所述接地以与所述接地构成半波长反射器；当所述第三二极管不导通时，减少反射效果。

进一步地，所述第一双频天线与所述第二双频天线皆用以产生第一频带与第二频带的共振模态，所述第一频带是2.4ghz频带，所述第二频带是5ghz频带。

进一步地，所述可调式元素因子的阵列天线模组设置于双面微波基板，所述馈入单元、所述第一双频天线与所述第二双频天线位于所述双面微波基板的第一表面，所述第一低频反射部、所述第二低频反射部与所述高频共用反射部位于所述双面微波基板的所述第二表面，其中所述接地位于所述双面微波基板的所述第二表面，所述馈入单元的所述馈入端用以馈入射频信号。

进一步地，所述第一双频天线更具有第一接地端，所述第二双频天线更具有第二接地端，所述第一接地端与所述第二接地端皆用以通过贯孔方式连接位于所述双面微波基板的所述第二表面的所述接地。

进一步地，所述第一二极管、所述第二二极管与所述第三二极管为装设于所述双面微波基板的所述第二表面的表面黏贴元件。

进一步地，所述第一馈入分支与所述第二馈入分支彼此并联，所述第一馈入分支用以构成100欧姆传输线，所述第二馈入分支用以构成100欧姆传输线。

进一步地，所述高频共用反射部具有对称轴，所述第一元素因子单元与所述第二元素因子单元依据所述对称轴而彼此对称。

进一步地，所述可调式元素因子的阵列天线模组用于电子装置，所述电子装置包括无线芯片、应用单元与控制单元，所述馈入单元的所述馈入端连接所述无线芯片；所述应用单元连接所述无线芯片，由所述无线芯片接收可调式元素因子的阵列天线模组的接收信号强度指示或接收资料率；所述控制单元连接所述应用单元、所述第一二极管、所述第二二极管与所述第三二极管，所述控制单元受控于所述应用单元用以控制所述第一二极管、所述第二二极管与所述第三二极管的导通状态，以控制所述可调式元素因子的阵列天线模组的辐射场型。

本发明所提供的技术方案的优点在于，本发明利用改变元素因子的技术手段，使阵列天线模组在双频工作的需求下不需要使用复杂的双频馈入网络，使得辐射场型控制的目的与制造成本的降低都能同时达成，且控制电路易于实现，具有很高的产业应用价值。且阵列天线模组本身的控制不需依靠无线芯片，仅以阵列天线模组本身的控制单元执行天线状态控制，能够增加产品应用的广泛度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的可调式元素因子的阵列天线模组其结构的正面示意图。

图2是本发明实施例提供的可调式元素因子的阵列天线模组其结构的背面示意图。

图3是本发明实施例提供的可调式元素因子的阵列天线模组的透视图。

图4是本发明实施例提供的可调式元素因子的阵列天线模组操作在模式零零的2.4ghz辐射场型图。

图5是本发明实施例提供的可调式元素因子的阵列天线模组操作在模式零壹的2.4ghz辐射场型图。

图6是本发明实施例提供的可调式元素因子的阵列天线模组操作在模式壹零的2.4ghz辐射场型图。

图7是本发明实施例提供的可调式元素因子的阵列天线模组操作在模式壹壹的2.4ghz辐射场型图。

图8是本发明实施例提供的可调式元素因子的阵列天线模组其第三二极管导通时的5.5ghz辐射场型图。

图9是本发明实施例提供的可调式元素因子的阵列天线模组其第三二极管不导通时的5.5ghz辐射场型图。

图10是本发明实施例提供的可调式元素因子的阵列天线模组应用在电子装置的功能模块图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

请参照图1、图2与图所示，可调式元素因子的阵列天线模组包括馈入单元4、第一元素因子单元1、第二元素因子单元2以及高频共用反射部3。馈入单元4具有馈入端43、第一馈入分支41与第二馈入分支42。第一元素因子单元1包括第一双频天线11与第一低频反射部12，其中第一双频天线11连接第一馈入分支41，其中第一低频反射部12除了其反射本体121之外更具有第一二极管122与第一接地分支123，第一低频反射部12通过第一二极管122与第一接地分支123连接接地5。第二元素因子单元2包括第二双频天线21与第二低频反射部22，其中第二双频天线21连接第二馈入分支42，其中第二低频反射部22除了其反射本体221之外更具有第二二极管222与第二接地分支223，第二低频反射部22通过第二二极管222与第二接地分支223连接接地5，其中第一双频天线11位于第二双频天线21与第一低频反射部12之间，第二双频天线21位于第一双频天线21与第二低频反射部22之间。高频共用反射部3位于第一元素因子单元1的第一双频天线11与第二元素因子单元2的第二双频天线21之间，高频共用反射部3除了其反射本体31之外更具有第三二极管32与第三接地分支33，高频共用反射部3通过第三二极管32与第三接地分支33连接接地5。上述第一双频天线11与第二双频天线21皆用以产生第一频带与第二频带的共振模态，所述第一频带是2.4ghz频带，所述第二频带是5ghz频带(例如wifi频带)，但本发明并不限于此。

具体地，本实施例的可调式元素因子的阵列天线模组设置在双面微波基板6，且馈入单元4、第一双频天线11与第二双频天线21位于双面微波基板6的第一表面61，第一低频反射部12、第二低频反射部22与高频共用反射部3位于双面微波基板6的第二表面62，其中接地5位于双面微波基板6的第二表面62，馈入单元4的馈入端43用以馈入射频信号。第一馈入分支41与第二馈入分支42彼此并联，第一馈入分支41用以构成100欧姆传输线，第二馈入分支42用以构成100欧姆传输线。因此，并联的第一馈入分支41与第二馈入分支42构成的输入阻抗为50欧姆。在本实施例中，第一双频天线11更具有第一接地端111，第二双频天线21更具有第二接地端211，第一接地端111与第二接地端211皆用以通过贯孔方式连接位于双面微波基板6的第二表面62的接地5。第一双频天线11与第二双频天线21例如是平面倒f形天线(pifa)，但不因此限定，也可以用其他天线形式取代。第一二极管122、第二二极管222与第三二极管32为装设于双面微波基板6的第二表面62的表面黏贴元件。

基于上述实施例，可替代的，第一低频反射部12、第二低频反射部22可改为位于双面微波基板6的第一表面61，使得第一双频天线11、第二双频天线21、第一低频反射部12与第二低频反射部22在同一表面(第一表面61)，而高频共用反射部3位于另一表面(第二表面62)，但本发明并不因此限定。双面微波基板6也可替换为多层板，或者是第一双频天线11、第二双频天线21、第一低频反射部12、第二低频反射部22与高频共用反射部3皆在同一表面(例如第一表面61)，但接地路径需要做修改(例如使用跨线方式连接，以解决线路交叠的问题)。再者，较佳的，高频共用反射部3具有一对称轴s，第一元素因子单元1与第二元素因子单元2依据对称轴s而彼此对称。换句话说，基于对称轴s，高频共用反射部3具有对称性，第一元素因子单元1与第二元素因子单元2也彼此对称，即第一双频天线11与第二双频天线21是彼此对称，第一低频反射部12与第二低频反射部22是彼此对称。以下的辐射场型控制的实施例是以上述对称结构的情況作为范例说明，但本发明并不因此限定。

以此阵列天线模组而言，此阵列天线是1x2阵列天线的架构，且辐射场型是由元素因子(elementfactor)和阵列因子(arrayfactor)相乘而得，在此阵列天线的馈入单元4与天线的间距在制作完成时已决定了阵列因子，改变辐射场型的方式就是靠改变元素因子，也就是改变第一元素因子单元1与第二元素因子单元2各自的辐射场型。对低频带辐射场型控制而言，当第一二极管122导通时，第一低频反射部12通过第一二极管122导通至接地5以与接地5构成半波长反射器；当第一二极管122不导通时，第一接地分支123延长第一低频反射部12的接地路径，以减少反射效果。当第二二极管222导通时，第二低频反射部22通过第二二极管222导通至接地5以与接地5构成半波长反射器；当第二二极管222不导通时，第二接地分支223延长第二低频反射部22的接地路径，以减少反射效果。第一二极管122、第二二极管222与第三二极管32受控于控制信号以决定导通状态。对于低频带(例如2.4ghz频带)的辐射场型，控制第一二极管122与第二二极管222以产生四种操作状态：模式零零(mode00)、模式零壹(mode01)、模式壹零(mode10)与模式壹壹(mode11)。对于高频带(例如5ghz频带)的辐射场型，控制第三二极管32的导通状态。请一并参照图1与图2，在图1与图2中都省略了传送控制信号至第一二极管122、第二二极管222与第三二极管32的直流控制线，其中第一二极管122与第二二极管222较佳的是连接有射频扼流圈(rfchoke)。接着，请参照图4、图5、图6与图7，对于低频带辐射场型控制而言，模式零零(mode00)是第一二极管122与第二二极管222都不导通，产生如图4的辐射场型。模式零壹(mode01)是第一二极管122不导通，而第二二极管222导通，如图5显示的辐射场型朝向x轴负向偏移。模式壹零(mode10)是第一二极管122导通，而第二二极管222不导通，如图6显示的辐射场型朝向x轴正向偏移。模式壹壹(mode11)是第一二极管122与第二二极管222都导通，如图7显示y轴的增益增加(相较于前述的三个模式)。接着请参照图8与图9，对于高频带辐射场型控制而言，当第三二极管导通32时，高频共用反射部3通过第三二极管32导通至接地5以与接地5构成半波长反射器，如图8显示在y轴的增益较强。当第三二极管32不导通时，高频共用反射部3通过第三二极管32的直流控制线而连接接地5，以减少反射效果，产生如图9的辐射场型。或者，第三二极管32的直流控制线连接有射频扼流圈(rfchoke)使得当第三二极管32不导通时，让高频共用反射部3不连接接地5，而减少反射效果。

接着，前述实施例的可调式元素因子的阵列天线模组可用于一电子装置7，请参照图10的功能模块图。本实施例提供一种具有可调式元素因子的阵列天线模组71的电子装置7，包括无线芯片72、应用单元73以及控制单元74。可调式元素因子的阵列天线模组7请参照前述实施例的说明，可调式元素因子的阵列天线模组71的馈入端43连接电子装置7的无线芯片72。应用单元73连接无线芯片72，由无线芯片72接收可调式元素因子的阵列天线模组71的接收信号强度指示(rssi)或接收资料率(datarate)。控制单元74连接应用单元73、第一二极管122、第二二极管222与第三二极管32，控制单元74受控于应用单元73用以控制第一二极管122、第二二极管222与第三二极管32的导通状态，以控制可调式元素因子的阵列天线模组71的辐射场型。应用单元73可包括此电子装置7的作业系统的应用层的软件，应用单元73包括控制辐射场型的演算法(基于可调式元素因子的阵列天线模组71的接收信号强度指示或接收资料率)，以控制控制单元74。应用单元73的演算法运作可以与无线芯片72的运作区隔，使得无线芯片72不需负责控制可调式元素因子的阵列天线模组71，让天线控制独立于无线芯片72之外，因此可减少无线芯片72的设计成本。使得，在产品层面的应用时，无线芯片72可以使用通用型的芯片，在更改可调式元素因子的阵列天线模组71的设计时，只需要修改应用单元73即可(或者，包括修改控制单元74，当第一二极管122、第二二极管222与第三二极管32也一并被修改时)。所述电子装置7例如是笔记本电脑、膝上型电脑、平板电脑、一体电脑、智慧电视、小型基站或无线路由器，但本发明并不因此限定。

综上所述，本发明实施例所提供的一种可调式元素因子的阵列天线模组，利用利用改变元素因子的技术手段，使阵列天线模组在双频工作的需求下不需要使用复杂的双频馈入网络，使得辐射场型控制的目的与制造成本的降低都能同时达成，且控制电路易于实现，具有很高的产业应用价值。且阵列天线模组本身的控制不需依靠无线芯片，仅以阵列天线模组本身的控制单元执行天线状态控制，能够增加产品应用的广泛度。