天线装置的制作方法

1.本发明涉及一种天线技术，特别是涉及一种天线装置。


背景技术：

2.飞机及船只等交通工具可以透过天线装置产生偏振信号，并传输偏振信号至人工卫星以进行通讯。然而，在不同的情况下，天线装置可能需要对应不同需求产生左圆偏振信号或右圆偏振信号。因此，要如何发展能够克服上述问题的相关技术为本领域重要的课题。


技术实现要素：

3.本发明实施例包含一种天线装置。天线装置包括第一天线单元、第二天线单元及第三天线单元。第二天线单元与第一天线单元之间的夹角实质上为九十度。第三天线单元与第一天线单元之间的夹角实质上为九十度。第一天线单元及第二天线单元用以在第三天线单元关闭时产生具有第一偏振的信号。第三天线单元用以在第二天线单元关闭时产生具有不同于第一偏振的第二偏振的信号。
附图说明
4.图1a为根据本案的一实施例所绘示的天线装置的前视图。
5.图1b为根据本案的一实施例所绘示的天线装置的后视图。
6.图1c为根据本案的一实施例所绘示的启动或关闭天线单元时的天线特性的示意图。
7.图2为根据本案的一实施例所绘示的天线装置的天线特性的示意图。
8.图3a为根据本案的一实施例所绘示的天线装置的前视图。
9.图3b为根据本案的一实施例所绘示的天线装置的后视图。
10.图4为根据本案的一实施例所绘示的天线装置的天线特性的示意图。
11.图5a为根据本案的一实施例所绘示的天线装置的前视图。
12.图5b为根据本案的一实施例所绘示的天线装置的后视图。
13.图6为根据本案的一实施例所绘示的天线装置的天线特性的示意图。
14.符号说明
15.100、300、500:天线装置
16.u11～u14、u31～u33、u51～u53:天线单元
17.d11、d12、d31、d32、d51、d52:长度
18.l1、l3、l5:馈入线
19.lp11、lp12、lp31、lp32:馈入线部分
20.a1、a3:夹角
21.100c、200、400、600:示意图
22.q1、q2、ql21、ql22、qr21、qr22、ql41、ql42、qr41、qr42、ql61、ql62、qr61、qr62:曲
线
23.f1、f2:频率
具体实施方式
24.在本文中，当一元件被称为“连接”或“耦接”时，可指“电性连接”或“电性耦接”。“连接”或“耦接”亦可用以表示二或多个元件间相互搭配操作或互动。此外，虽然本文中使用“第一”、“第二”、
…
等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否则该用语并非特别指称或暗示次序或顺位，亦非用以限定本发明。
25.除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地这样定义。
26.这里使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非内容清楚地指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在包括复数形式，包括“至少一个”。“或”表示“及/或”。如本文所使用的，术语“及/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”及/或“包含”指定所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件的存在及/或部件，但不排除一个或多个其它特征、区域整体、步骤、操作、元件、部件及/或其组合的存在或添加。
27.以下将以附图披露本案的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本案。也就是说，在本揭示内容部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。
28.图1a为根据本案的一实施例所绘示的天线装置100的前视图。在一些实施例中，天线装置100用以产生偏振信号。
29.图1a所示的前视图包含互相垂直的x轴、y轴及z轴，分别对应x方向、y方向及z方向。在图1a中，z方向朝向出纸面的方向。
30.如图1a所示，天线装置100包含天线单元u11～u14。天线单元u11及u14的长边平行于y方向且垂直于x方向。天线单元u12及u13的长边平行于x方向且垂直于y方向。换言之，天线单元u11及u12之间的夹角实质上为九十度，且天线单元u14及u13之间的夹角实质上为九十度。
31.图1b为根据本案的一实施例所绘示的天线装置100的后视图。如图1b所示，天线装置100在x方向具有长度d11，且在y方向具有长度d12。在一些实施例中，长度d11大约为天线装置100产生的信号的波长的0.9倍，且长度d12大约为天线装置100产生的信号的波长的0.8倍，但本发明实施例不限于此。在不同的实施例中，长度d11及d12也可以是不同的长度。
32.图1b所示的后视图包含互相垂直的x轴、y轴及z轴，分别对应x方向、y方向及z方向。在图1b中，z方向朝向入纸面的方向。
33.如图1b所示，天线装置100包含天线单元u11～u14及馈入线l1。在一些实施例中，馈入线l1用以提供驱动信号至天线单元u11～u14，使得天线单元u11～u14产生对应的偏振
信号。
34.如图1b所示，馈入线l1包含馈入线部分lp11及lp12。馈入线部分lp11及lp12之间的夹角a1实质上为一百二十度，馈入线部分lp11及x轴之间的夹角为一百五十度，且馈入线部分lp12及x轴之间的夹角为三十度。
35.在一些实施例中，天线单元u11及u12布置在馈入线部分lp11上，并用以从馈入线部分lp11接收驱动信号。在一些实施例中，天线单元u13及u14布置在馈入线部分lp12上，并用以从馈入线部分lp12接收驱动信号。
36.在一些实施例中，天线单元u11及u14各自用以在接收驱动信号时产生平行于y方向的线偏振信号，且天线单元u12及u13各自用以在接收驱动信号时产生平行于x方向的线偏振信号。
37.在一些实施例中，平行于y方向的线偏振信号及平行于x方向的线偏振信号可以组合以产生平行于x-y平面的圆偏振信号，例如右圆偏振信号及左圆偏振信号。在一些实施例中，天线单元u11及u12用以产生平行于x-y平面的右圆偏振信号，且天线单元u13及u14用以产生平行于x-y平面的左圆偏振信号。
38.在一些实施例中，馈入线l1还用以提供控制信号至天线单元u11～u14的一或多者，以启动或关闭天线单元u11～u14的一或多者，使得天线装置100对应天线单元u11～u14不同的启动或关闭状态产生不同的偏振信号。举例来说，当天线单元u11及u12关闭且天线单元u13及u14启动时，天线装置100通过天线单元u13及u14产生左圆偏振信号。反之，当天线单元u13及u14关闭且天线单元u11及u12启动时，天线装置100通过天线单元u11及u12产生右圆偏振信号。启动或关闭天线单元u11～u14的一或多者的具体方式将参照图1c所示实施例进行以下说明。
39.图1c为根据本案的一实施例所绘示的启动或关闭天线单元u11时的天线特性的示意图100c。在图1c所示的实施例中，为了说明的目的，以天线单元u11的天线特性举例说明，但本发明实施例不限于此。在一些实施例中，天线单元u12～u14也可以具有类似于图1c所示的天线特性。在图3a、图3b、图5a及图5b中所示的天线单元u31～u33及u51～u53也可以具有类似于图1c所示的天线特性。
40.如图1c所示，示意图100c的横轴对应天线单元u11所产生的信号的频率，且示意图100c的纵轴对应天线单元u11所产生的信号的信号强度(亦即，辐射功率)。
41.如图1c所示，示意图100c包含曲线q1及q2。曲线q1对应天线单元u11在启动时的天线特性，且曲线q2对应天线单元u11在关闭时的天线特性。
42.在一些实施例中，天线单元u11产生的信号在共振频率的信号强度大于在其他频率的信号强度。如第曲线q1及q2所示，在天线单元u11在启动时的共振频率为频率f1，在天线单元u11在关闭时的共振频率为频率f2。
43.如图1c所示，天线单元u11在启动时产生的具有频率f1的信号的信号强度远大于天线单元u11在关闭时产生的具有频率f1的信号的信号强度。在一些实施例中，启动时的信号强度大约为关闭时的信号强度的25倍。在一些实施例中，天线单元u11可被视为在启动时产生具有频率f1的信号，且在关闭时不产生具有频率f1的信号。
44.在一些实施例中，馈入线l1通过控制信号的电压调整天线单元u11的介电系数以启动或关闭天线单元u11，但本发明实施例不限于此。在不同的实施例中，其他启动或关闭
天线单元u11的方式亦在本案思及的范围内。
45.图2为根据本案的一实施例所绘示的天线装置100的天线特性的示意图200。示意图200包含互相垂直的x轴、y轴及z轴，分别对应x方向、y方向及z方向。在图2中，y方向朝向出纸面的方向。请参照图1a及图2，示意图200对应从y方向观测天线装置100在x-z平面在不同角度的信号强度。在一些实施例中，天线装置100的位置对应示意图200的中央处。
46.如图2所示，示意图200包含曲线ql21、ql22、qr21及qr22。请参照图1a及图2，曲线ql21对应在天线单元u11及u12关闭且天线单元u13及u14启动时，天线装置100产生的左圆偏振信号的信号强度。曲线ql22对应在天线单元u11及u12关闭且天线单元u13及u14启动时，天线装置100产生的右圆偏振信号的信号强度。曲线qr21对应在天线单元u13及u14关闭且天线单元u11及u12启动时，天线装置100产生的右圆偏振信号的信号强度。曲线qr22对应在天线单元u13及u14关闭且天线单元u11及u12启动时，天线装置100产生的左圆偏振信号的信号强度。
47.如曲线ql21及ql22所示，在天线单元u11及u12关闭且天线单元u13及u14启动时，左圆偏振信号的信号强度大于右圆偏振信号的信号强度。对应地，在一些实施例中，天线单元u11及u12关闭且天线单元u13及u14启动的模式被称为天线装置100的左圆偏振模式。
48.如曲线qr21及qr22所示，在天线单元u13及u14关闭且天线单元u11及u12启动时，右圆偏振信号的信号强度大于左圆偏振信号的信号强度。对应地，在一些实施例中，天线单元u13及u14关闭且天线单元u11及u12启动的模式被称为天线装置100的右圆偏振模式。
49.在一些实施例中，在天线装置100的左圆偏振模式中，左圆偏振信号的信号强度为右圆偏振信号的信号强度的85倍，且在天线装置100的右圆偏振模式中，且右圆偏振信号的信号强度为左圆偏振信号的信号强度的50倍。在一些实施例中，天线装置100可被视为在左圆偏振模式中产生左圆偏振信号且不产生右圆偏振信号，在右圆偏振模式中产生右圆偏振信号且不产生左圆偏振信号。
50.在一些实施例中，馈入线l1通过控制信号控制天线装置100在左圆偏振模式及右圆偏振模式之间切换，使得天线装置100依据控制信号产生左圆偏振信号或右圆偏振信号。
51.在一些先前的做法中，天线装置无法改变其产生的信号的偏振方向，只能产生固定偏振方向的信号。
52.相较于上述的作法，本发明实施例透过启动或关闭天线单元u11～u14，使得天线装置100可以依据不同的需求产生左圆偏振信号或右圆偏振信号。
53.图3a为根据本案的一实施例所绘示的天线装置300的前视图。天线装置300为图1a所示的天线装置100的变化例。
54.图3a所示的前视图包含互相垂直的x轴、y轴及z轴，分别对应x方向、y方向及z方向。在图3a中，z方向朝向出纸面的方向。
55.如图3a所示，天线装置300包含天线单元u31～u33。天线单元u31及u33的长边平行于y方向且垂直于x方向。天线单元u32的长边平行于x方向且垂直于y方向。换言之，天线单元u31及u32之间的夹角实质上为九十度，且天线单元u33及u32之间的夹角实质上为九十度。
56.图3b为根据本案的一实施例所绘示的天线装置300的后视图。天线装置300在x方向具有长度d31，且在y方向具有长度d32。在一些实施例中，长度d31大约为天线装置300产
生的信号的波长的0.7倍，且长度d32大约为天线装置300产生的信号的波长的0.5倍，但本发明实施例不限于此。在不同的实施例中，长度d31及d32也可以是不同的长度。
57.图3b所示的后视图包含互相垂直的x轴、y轴及z轴，分别对应x方向、y方向及z方向。在图3b中，z方向朝向入纸面的方向。
58.如图3b所示，天线装置300包含天线单元u31～u33及馈入线l3。在一些实施例中，馈入线l3用以提供驱动信号至天线单元u31～u33，使得天线单元u31～u33产生对应的偏振信号。
59.如图3b所示，馈入线l3包含馈入线部分lp31及lp32。馈入线部分lp31平行于y方向且垂直于x方向。馈入线部分lp32平行于x方向且垂直于y方向。馈入线部分lp31及lp32之间的夹角a3实质上为九十度。
60.在一些实施例中，天线单元u31及u33布置在馈入线部分lp32上，并用以从馈入线部分lp32接收驱动信号。在一些实施例中，天线单元u32布置在馈入线部分lp31上，并用以从馈入线部分lp31接收驱动信号。
61.在一些实施例中，天线单元u31及u33各自用以在接收驱动信号时产生平行于y方向的线偏振信号，且天线单元u32用以在接收驱动信号时产生平行于x方向的线偏振信号。
62.在一些实施例中，天线单元u31及u32用以产生平行于x-y平面的右圆偏振信号，且天线单元u33及u32用以产生平行于x-y平面的左圆偏振信号。
63.在一些实施例中，馈入线l3还用以提供控制信号至天线单元u31～u33的一或多者，以启动或关闭天线单元u31～u33的一或多者，使得天线装置300对应天线单元u31～u33不同的启动或关闭状态产生不同的偏振信号。举例来说，当天线单元u31关闭且天线单元u32及u33启动时，天线装置300通过天线单元u32及u33产生左圆偏振信号。反之，当天线单元u33关闭且天线单元u31及u32启动时，天线装置300通过天线单元u31及u32产生右圆偏振信号。
64.图4为根据本案的一实施例所绘示的天线装置300的天线特性的示意图400。示意图400包含互相垂直的x轴、y轴及z轴，分别对应x方向、y方向及z方向。在图4中，y方向朝向出纸面的方向。请参照图3a及图4，示意图400对应从y方向观测天线装置300在x-z平面在不同角度的信号强度。在一些实施例中，天线装置300的位置对应示意图400的中央处。
65.如图4所示，示意图400包含曲线ql41、ql42、qr41及qr42。请参照图3a及图4，曲线ql41对应在天线单元u31关闭且天线单元u33及u32启动时，天线装置300产生的左圆偏振信号的信号强度。曲线ql42对应在天线单元u31关闭且天线单元u33及u32启动时，天线装置300产生的右圆偏振信号的信号强度。曲线qr41对应在天线单元u33关闭且天线单元u32及u31启动时，天线装置300产生的右圆偏振信号的信号强度。曲线qr42对应在天线单元u33关闭且天线单元u32及u31启动时，天线装置300产生的左圆偏振信号的信号强度。
66.如曲线ql41及ql42所示，在天线单元u31关闭且天线单元u33及u32启动时，左圆偏振信号的信号强度大于右圆偏振信号的信号强度。对应地，在一些实施例中，天线单元u31关闭且天线单元u33及u32启动的模式被称为天线装置300的左圆偏振模式。
67.如曲线qr41及qr42所示，在天线单元u33关闭且天线单元u32及u31启动时，右圆偏振信号的信号强度大于左圆偏振信号的信号强度。对应地，在一些实施例中，天线单元u33关闭且天线单元u32及u31启动的模式被称为天线装置300的右圆偏振模式。
68.在一些实施例中，在天线装置300的左圆偏振模式中，左圆偏振信号的信号强度为右圆偏振信号的信号强度的950倍，且在天线装置300的右圆偏振模式中，且右圆偏振信号的信号强度为左圆偏振信号的信号强度的1050倍。在一些实施例中，天线装置300可被视为在左圆偏振模式中产生左圆偏振信号且不产生右圆偏振信号，在右圆偏振模式中产生右圆偏振信号且不产生左圆偏振信号。
69.在一些实施例中，馈入线l3通过控制信号控制天线装置300在左圆偏振模式及右圆偏振模式之间切换，使得天线装置300依据控制信号产生左圆偏振信号或右圆偏振信号。
70.图5a为根据本案的一实施例所绘示的天线装置500的前视图。天线装置500为图1a所示的天线装置100的变化例。
71.图5a所示的前视图包含互相垂直的x轴、y轴及z轴，分别对应x方向、y方向及z方向。在图5a中，z方向朝向出纸面的方向。
72.如图5a所示，天线装置500包含天线单元u51～u53。天线单元u51～u53在y方向上依序排列。天线单元u51及u53的长边互相平行。天线单元u51及u53的长边与x轴的夹角实质上为四十五度。天线单元u52的长边与x轴的夹角实质上为一百三十五度。天线单元u51及u52之间的夹角实质上为九十度，且天线单元u53及u52之间的夹角实质上为九十度。
73.图5b为根据本案的一实施例所绘示的天线装置500的后视图。
74.图5b所示的后视图包含互相垂直的x轴、y轴及z轴，分别对应x方向、y方向及z方向。在图5b中，z方向朝向入纸面的方向。
75.如图5b所示，天线装置500包含天线单元u51～u53及馈入线l5。馈入线l5在x方向具有长度d51，且在y方向具有长度d52。在一些实施例中，长度d51大约为天线装置500产生的信号的波长的0.15倍，且长度d52大约为天线装置500产生的信号的波长的0.5倍，但本发明实施例不限于此。在不同的实施例中，长度d51及d52也可以是不同的长度。
76.在一些实施例中，馈入线l5用以提供驱动信号至天线单元u51～u53，使得天线单元u51～u53产生对应的偏振信号。
77.如图5b所示，馈入线l5平行于y方向且垂直于x方向。天线单元u51～u53布置在馈入线l5上且在y方向上依序排列，并用以从馈入线l5接收驱动信号。
78.在一些实施例中，天线单元u51及u53各自用以在接收驱动信号时产生与x轴之间有四十五度的夹角的线偏振信号，且天线单元u52用以在接收驱动信号时产生与x轴之间有一百三十五度的夹角的线偏振信号。
79.在一些实施例中，天线单元u51及u52用以产生平行于x-y平面的右圆偏振信号，且天线单元u53及u52用以产生平行于x-y平面的左圆偏振信号。
80.在一些实施例中，馈入线l5还用以提供控制信号至天线单元u51～u53的一或多者，以启动或关闭天线单元u51～u53的一或多者，使得天线装置500对应天线单元u51～u53不同的启动或关闭状态产生不同的偏振信号。举例来说，当天线单元u51关闭且天线单元u52及u53启动时，天线装置500通过天线单元u52及u53产生左圆偏振信号。反之，当天线单元u53关闭且天线单元u51及u52启动时，天线装置500通过天线单元u51及u52产生右圆偏振信号。
81.图6为根据本案的一实施例所绘示的天线装置500的天线特性的示意图600。示意图600包含互相垂直的x轴、y轴及z轴，分别对应x方向、y方向及z方向。在图6中，y方向朝向
出纸面的方向。请参照图5a及图6，示意图600对应从y方向观测天线装置500在x-z平面在不同角度的信号强度。在一些实施例中，天线装置500的位置对应示意图600的中央处。
82.如图6所示，示意图600包含曲线ql61、ql62、qr61及qr62。请参照图5a及图6，曲线ql61对应在天线单元u51关闭且天线单元u53及u52启动时，天线装置500产生的左圆偏振信号的信号强度。曲线ql62对应在天线单元u51关闭且天线单元u53及u52启动时，天线装置500产生的右圆偏振信号的信号强度。曲线qr61对应在天线单元u53关闭且天线单元u52及u51启动时，天线装置500产生的右圆偏振信号的信号强度。曲线qr62对应在天线单元u53关闭且天线单元u52及u51启动时，天线装置500产生的左圆偏振信号的信号强度。
83.如曲线ql61及ql62所示，在天线单元u51关闭且天线单元u53及u52启动时，左圆偏振信号的信号强度大于右圆偏振信号的信号强度。对应地，在一些实施例中，天线单元u51关闭且天线单元u53及u52启动的模式被称为天线装置500的左圆偏振模式。
84.如曲线qr61及qr62所示，在天线单元u53关闭且天线单元u52及u51启动时，右圆偏振信号的信号强度大于左圆偏振信号的信号强度。对应地，在一些实施例中，天线单元u53关闭且天线单元u52及u51启动的模式被称为天线装置500的右圆偏振模式。
85.在一些实施例中，在天线装置500的左圆偏振模式中，左圆偏振信号的信号强度为右圆偏振信号的信号强度的290倍，且在天线装置500的右圆偏振模式中，且右圆偏振信号的信号强度为左圆偏振信号的信号强度的175倍。在一些实施例中，天线装置500可被视为在左圆偏振模式中产生左圆偏振信号且不产生右圆偏振信号，在右圆偏振模式中产生右圆偏振信号且不产生左圆偏振信号。
86.在一些实施例中，馈入线l5通过控制信号控制天线装置500在左圆偏振模式及右圆偏振模式之间切换，使得天线装置500依据控制信号产生左圆偏振信号或右圆偏振信号。
87.在一些实施例中，图1a、图3a及图5a所示的天线装置100、300及500还用以接收偏振信号。例如接收由人工卫星发射的信号。在一些实施例中，在天线装置100、300及500接收信号后，通过馈入线l1、l3及l5将信号传送至处理器。
88.在一些先前的作法中，天线装置系通过机械式双圆极化偏振天线(msa)产生偏振信号，并通过机械结构的改变而产生左圆偏振信号或右圆偏振信号。在上述作法中，天线装置的内部机械及马达结构对应的天线模组较厚，影响安装了天线装置的物体(例如船只、飞机等等)的流线形及风阻。此外，天线装置的机械及马达结构的保养及维修成本较高。
89.相较于上述的作法，本发明实施例所揭示的天线装置100、300及500可以透过平面天线(flat antenna)实施，天线装置100、300及500比较不会影响物体的流线形及风阻。此外，天线装置100、300及500的保养及维修成本较低。
90.综上所述，在本发明实施例中，天线装置100、300及500可以在产生左圆偏振信号及右圆偏振信号的不同模式之间切换，并且在产品的形状及成本上有较好的表现。
91.虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。