波束天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種天線設計，特別是涉及一種提升天線輻射能量的天線設計。
【背景技術】
[0002]隨著無線通訊技術的快速蓬勃發展，越來越多的無線通訊功能必須被要求同時整合設計實現于單一手持通訊裝置當中。例如:無線廣域網絡(Wireless Wide AreaNetwork，簡稱為WWAN)系統、無線個人網絡(Wireless Personal Area Network，簡稱為WPAN)、無線區域網絡(Wireless Local Area Network，簡稱為WLAN)系統、多輸入多輸出(Mult1-1nput Mult1-Output，簡稱為ΜΙΜΟ)系統、數字電視廣播(Digital Televis1nBroadcasting，簡稱為DTV)系統、全球衛星定位系統(Global Posit1ning System，簡稱為GPS)、衛星通訊系統(Satellite Communicat1n System)以及波束成形天線陣列系統(Beamforming Antenna Array System)等。
[0003]當不同無線通訊系統的天線設計都必須被整合于內部空間狹小的單一手持通訊裝置當中時，將可能會導致天線輻射特性衰減的情形發生。例如:天線遠場輻射效率下降、天線場型最大增益變小、天線儲能增加以及天線介質與歐姆損耗增加等問題。故此大幅增加了手持通訊裝置多天線整合設計的技術困難與挑戰。
[0004]現有可能的技術解決方法，主要為利用在天線元件間設計突出或凹槽金屬結構、或者增加天線元件間距離來降低多天線間的能量耦合程度。然而，這些做法均可能會導致必須額外增加多天線系統的整體尺寸。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明提供一種波束天線，能有效減少介質與歐姆損耗的天線架構，來提升單一天線設計的遠場輻射特性。
[0006]本發明提出一種波束天線。此波束天線包含第一介質層、第二介質層、至少一第一輻射導體單元以及能量傳輸導體結構。第一介質層具有信號源以及第一導體層，第一導體層附著于第一介質層的表面上，并且信號源電氣耦接或電氣連接于第一導體層。第二介質層具有至少一第一薄膜層，第一薄膜層附著于第二介質層的表面上。第一薄膜層包含絕緣膠體以及多個觸發粒子。絕緣膠體為高分子材料。多個觸發粒子包含有機金屬粒子、金屬螯合物，與帶隙大于等于3電子伏特(eV)的半導體材料至少其中之一。觸發粒子可受激光能量照射活化，其中激光能量的波長介于430?1080毫微米(nm)之間。至少一第一福射導體單元附著于第一薄膜層的表面上，第一薄膜層位于第一輻射導體單元以及第二介質層之間。能量傳輸導體結構位于第一以及第二介質層之間，具有第一端點以及第二端點。第一端點電氣耦接或電氣連接于信號源，第二端點電氣耦接或電氣連接于第一輻射導體單元，并激發波束天線產生至少一共振模態來涵蓋至少一通訊系統頻段操作。
[0007]從另一觀點來看，本發明提出一種波束天線。此波束天線包含第一介質層、第二介質層、至少一第一輻射導體單元、至少一第二輻射導體單元以及能量傳輸導體結構。第一介質層具有信號源以及第一導體層，第一導體層附著于第一介質層的表面上，并且信號源電氣耦接或電氣連接于第一導體層。第二介質層具有第一薄膜層以及第二薄膜層分別附著于第二介質層的不同表面上，并且第二介質層位于第一薄膜層以及第二薄膜層之間。第一與第二薄膜層均包含絕緣膠體以及多個觸發粒子。絕緣膠體為高分子材料。多個觸發粒子包含有機金屬粒子、金屬螯合物，與帶隙大于等于3eV的半導體材料至少其中之一，觸發粒子可受激光能量照射活化，激光能量的波長介于430至1SOnm之間。至少一第一輻射導體單元附著于第一薄膜層的表面上，第一薄膜層位于第一輻射導體單元以及第二介質層之間。至少一第二輻射導體單元附著于第二薄膜層的表面上，第二薄膜層位于第二介質層以及第二輻射導體單元之間，第一輻射導體單元電氣耦接或電氣連接于第二輻射導體單元。能量傳輸導體結構位于第一介質層以及第二介質層之間，并具有第一端點以及第二端點，第一端點電氣耦接或電氣連接于信號源，第二端點電氣耦接或電氣連接于第一輻射導體單元，并激發波束天線產生至少一共振模態來涵蓋至少一通訊系統頻段操作。
[0008]為了對本案的上述及其他內容有更佳的了解，下文特舉實施例，并配合所附的附圖，作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的一實施例繪示的波束天線的結構示意圖；
[0010]圖2為本發明的另一實施例繪示的波束天線的結構示意圖；
[0011]圖3為本發明的又一實施例繪示的波束天線的結構示意圖；
[0012]圖4為本發明的其他實施例繪示的波束天線的結構示意圖；
[0013]圖5A為本發明的其他實施例繪示的波束天線的結構示意圖；
[0014]圖5B為依據圖5A繪示的波束天線的返回損圖；
[0015]圖5C為依據圖5A繪示的波束天線的主波束輻射場型圖；
[0016]圖6為本發明的其他實施例繪示的波束天線的結構示意圖；
[0017]圖7為本發明的其他實施例繪示的波束天線的結構示意圖；
[0018]圖8A為本發明的其他實施例繪示的波束天線的結構示意圖；
[0019]圖SB為依據圖8A繪示的波束天線的返回損圖。
[0020]符號說明
[0021]1、2、3、4、5、6、7、8:波束天線
[0022]11、21、31、41、51、61、71、81:第一介質層
[0023]111、211、311、411、511、611、711、811:信號源
[0024]112、212、312、412、512、612、712、812:第一導體層
[0025]213、313:微帶傳輸線結構
[0026]12、22、32、42、52、62、72、82:第二介質層
[0027]121、221、321、421、521、621、721、821:第一薄膜層
[0028]222、322、522:第二薄膜層
[0029]1211、2211、2221、3211、3221、4211、5211、5221、6211、7211、8211:絕緣膠體
[0030]1212、2212、2222、3212、3222、4212、5212、5222、6212、7212、8212:觸發粒子
[0031]13、23、33、43、53、63、73、83:第一輻射導體單元
[0032]331、531:共面波導結構
[0033]332:灌孔導通結構
[0034]24、341、342、343、344、54:第二輻射導體單元
[0035]14、25、35、44、55、64、74、84:能量傳輸導體結構
[0036]141、251、351、441、551、641、741、841:第一端點
[0037]142、252、352、442、552、642、742、842:第二端點
[0038]631、831:槽縫結構
[0039]731、732、832:蜿蜒結構
[0040]56:匹配電路
[0041]57、85、86:共振模態
[0042]58:主波束輻射場型
[0043]t:第二介質層的厚度
[0044]dl:第一薄膜層的厚度
[0045]d2:第二薄膜層的厚度
[0046]s:第一與第二介質層之間的距離
【具體實施方式】
[0047]本發明提供一波束天線的實施范例。此波束天線通過設計特殊的薄膜層以及導體層來提升天線遠場輻射效率，進而改善天線最大增益。此波束天線并通過設計特殊的薄膜層觸發粒子，來有效減少天線雜散的寄生介質與歐姆損耗，因此能夠有效的提升天線遠場輻射波束的場型覆蓋范圍。
[0048]圖1是依據本發明的一實施例繪示的波束天線的結構示意圖。如圖1所示，波束天線I包括第一介質層11、第一導體層112、第二介質層12、至少一第一薄膜層121、至少一第一輻射導體單元13以及能量傳輸導體結構14。第一介質層11具有信號源111以及第一導體層112，第一導體層112附著于第一介質層11的表面上，并且信號源111電氣耦接或電氣連接于第一導體層112。第二介質層12具有至少一第一薄膜層121，第一薄膜層121附著于所述第二介質層12的表面上。并且第一薄膜層121包含絕緣膠體1211以及多個觸發粒子1212。絕緣膠體1211為高分子材料。多個觸發粒子1212包含有機金屬粒子、金屬螯合物，與帶隙大于等于3eV的半導體材料至少其中之一，觸發粒子1212可受激光能量照射活化，其中激光能量的波長介于430?1080nm之間。至少一第一福射導體單元13附著于所述第一薄膜層121的表面上，第一薄膜層121位于第一輻射導體單元13及第二介質層12之間。能量傳輸導體結構14位于第一介質層11以及第二 12介質層之間，并具有第一端點141及第二端點142，第一端點141電氣耦接或電氣連接于所述信號源111，第二端點142電氣耦接或電氣連接于第一輻射導體單元13，并激發波束天線I產生至少一共振模態來涵蓋至少一通訊系統頻段操作。
[0049]波束天線I通過設計特殊的第一薄膜層121以及第一導體層112來提升第一輻射導體單元13遠場輻射效率，進而改善所述波束天線I最大增益。波束天線I并通過設計第一薄膜層121中特殊觸發粒子1212與絕緣膠體1211的重量百分比，來有效減少第一輻射導體單元13雜散的寄生介質與歐姆損耗，因此能夠有效的提升所述波束天線I遠場輻射波束的場型覆蓋范圍。波束天線I的第一薄膜層121所包含觸發粒子1212占絕緣膠體0.1?28重量百分比。并且第一薄膜層121所包含絕緣膠體1211的粘滯系數小于9000厘泊(centipoise，cP)。第二介質層12的厚度t介于波束天線I所產生共振模態最低操作頻率的0.001?0.15倍波長之間。第一薄膜層121的厚度dl介于10?290微米(μπι)之間。如此能夠有效減少所述第一輻射導體單元13雜散的寄生介質與歐姆損耗，提升波束天線I整體輻射效率，進而有效的增加波束天線I遠場輻射波束的場型覆蓋范圍。第一介質層11與第二介質層12之間的距離s小于波束天線I所產生共振模態最低操作頻率的0.39倍波長。如此能夠增加波束天線I的指向特性，進而有效減少能量傳輸導體結構14所造成的傳輸損耗，進而提升波束天線I的最大增益。
[0050]波束天線I中第一薄膜層121所包含觸發粒子1212可為帶隙大于等于3eV的半導體材料，并且其選自由氮化鎵(GaNgalIium nitride，GaN)、二氧化鈦(titanium d1xide ,Ti〇2)、氮化招(aluminum nitride，AlN)、二氧化娃(siI icon d1xide, S1O2)、硫化鋅(zincsulfide，Zn S)、氧化鋅(zinc oxide，ZnO)、碳化娃(si I icon carbide，SiC)、氮化招嫁(aluminum gallium nitride，AlGaN)、氧化招(aluminum oxide，Al2〇3)、氮化硼(boronnitride，BN)及氮化娃(si I icon nitride，Si3N4)其一或其所組成的群組。此外，波束天線I的第一薄膜層121所包含觸發粒子1212可為有機金屬粒子。有機金屬粒子其結構為R-M-X或R-M-R，其中 M 為金屬，R 為環燒(cycloalkyl gr oup )、燒基(a I ky I