CN115775961A - 电磁波传输结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁波传输结构包括基板、至少一传输线、多个天线及多个介电可调单元。传输线包括第一延伸部和多个第二延伸部。第一延伸部在第一方向上延伸。这些第二延伸部分别延伸自第一延伸部的相对两边缘，且其延伸方向平行于第二方向。这些第二延伸部沿着第一方向排列。多个天线邻设在至少一传输线。多个介电可调单元重叠于至少一传输线位在这些天线之间的多个部分。每一个介电可调单元具有相重叠的第一电极层与可控介电层。可控介电层设置在第一电极层与至少一传输线之间。

Description

电磁波传输结构

技术领域

本发明涉及一种电磁波传输结构，尤其涉及一种用来导引射频信号或毫米波信号的电磁波传输结构。

背景技术

在行动通讯领域中，如何降低电磁波在传输路径中的能量损耗一直是个重要的课题。随着电磁波的使用频率不断地提高，其在遭遇障碍物(例如水泥墙、树木、家具、招牌等)时所产生的能量损耗也会越严重。也因此，容易在应用空间中产生通讯的死角、暗区，或者讯号微弱的区域。虽然可以通过增设基地台或强波器来改善，但无论是在建置、使用能耗或后续的硬件维护上的费用都相当可观。

发明内容

本发明是针对一种电磁波传输结构，适于改善电磁波因障碍物的阻隔所造成的能量损耗，且其接收端和发送端的电磁波收发方向是可调的。

根据本发明的实施例，电磁波传输结构包括基板、至少一传输线、多个天线及多个介电可调单元。至少一传输线设置在基板上。传输线包括第一延伸部和多个第二延伸部。第一延伸部在第一方向上延伸。这些第二延伸部分别延伸自第一延伸部的相对两边缘，且其延伸方向平行于第二方向。这些第二延伸部沿着第一方向以节距P排列，且其中沿着第一方向排列的任两相邻者具有间距S。每一个第二延伸部沿着第二方向具有长度L。多个天线设置在基板上，且邻设在至少一传输线。多个介电可调单元重叠于至少一传输线位在这些天线之间的多个部分。每一个介电可调单元具有相重叠的第一电极层与可控介电层。可控介电层设置在第一电极层与至少一传输线之间。传输线的节距P、间距S和长度L满足下列关系式：

其中k_sspp为经由至少一传输线传递的电磁波讯号的波数，ε_r为可控介电层的有效介电常数，ω为经由至少一传输线传递的电磁波讯号的角频率，c为光速。

在根据本发明的实施例的电磁波传输结构中，传输线具有传输段、接收段和发送段。传输段连接于接收段与发送段之间。多个介电可调单元包括重叠于发送段和接收段的其中一者的多个第一介电可调单元。邻设在发送段和接收段的其中该者的部分天线与第一介电可调单元沿着至少一传输线的延伸方向交替排列。

在根据本发明的实施例的电磁波传输结构中，多个介电可调单元更包括重叠于发送段和接收段的其中另一者的多个第二介电可调单元。邻设在发送段和接收段的其中该另一者的另一部分天线与这些第二介电可调单元沿着延伸方向交替排列。

在根据本发明的实施例的电磁波传输结构中，至少一传输线为在第一方向上延伸的多条传输线。这些传输线沿着第二方向排列。多个天线分别邻设在这些传输线的多个接收段和多个发送段。这些介电可调单元更包括重叠于这些传输线的多个传输段的多个第三介电可调单元。这些第三介电可调单元分别沿着第一方向和第二方向排成多列与多行。

在根据本发明的实施例的电磁波传输结构中，每一个介电可调单元的第一电极层具有平行于基板的底部以及弯折地延伸自底部的侧壁部。侧壁部围绕可控介电层。第一电极层与至少一传输线适于产生用以改变可控介电层的有效介电常数的电场。

在根据本发明的实施例的电磁波传输结构中，多个第三介电可调单元沿着第一方向排列的任两相邻者的两个第一电极层的两个侧壁部之间设有绝缘层。

在根据本发明的实施例的电磁波传输结构中，传输线具有传输段、接收段和发送段。传输段连接于接收段与发送段之间。至少一传输线为在第一方向上延伸的多条传输线。这些传输线沿着第二方向排列。多个天线分别邻设在这些传输线的多个接收段和多个发送段。多个介电可调单元的至少一部分重叠于这些传输线的多个传输段，且分别沿着第一方向和第二方向排成多列与多行。

在根据本发明的实施例的电磁波传输结构中，每一个介电可调单元的第一电极层具有平行于基板的底部以及弯折地延伸自底部的侧壁部。侧壁部围绕可控介电层。第一电极层与至少一传输线适于产生用以改变可控介电层的有效介电常数的电场。

在根据本发明的实施例的电磁波传输结构中，至少一传输线为一条传输线。多个天线各自与传输线的距离都相同。这些天线沿着传输线的延伸方向排列，且具有对称轴。每一个天线的直径随着远离对称轴而递减或递增。

在根据本发明的实施例的电磁波传输结构中，至少一传输线为一条传输线。多个天线各自的几何中心与传输线的距离都相同。这些天线沿着传输线的延伸方向排列，且具有对称轴。每一个天线的直径随着远离对称轴而递减或递增。

在根据本发明的实施例的电磁波传输结构中，至少一传输线为一条传输线。多个天线各自具有相同的直径。这些天线沿着传输线的延伸方向排列，且具有对称轴。每一个天线与传输线的间距随着远离对称轴而递增。

在根据本发明的实施例的电磁波传输结构中，每一个介电可调单元更包括第二电极层，设置在基板背离至少一传输线的一侧表面上，且重叠于可控介电层。第一电极层与第二电极层适于产生用以改变可控介电层的有效介电常数的电场。

在根据本发明的实施例的电磁波传输结构中，可控介电层为液晶层。

在根据本发明的实施例的电磁波传输结构中，第一电极层包括多个第一条状电极和多个第二条状电极。这些第一条状电极与这些第二条状电极沿着第一方向交替排列，并且平行于多个第二延伸部。任相邻的一个第一条状电极和一个第二条状电极适于产生用以改变可控介电层的有效介电常数的电场。

基于上述，在本发明的一实施例的电磁波传输结构中，传输线邻设有多个天线，且传输线在这些天线之间的多个部分设有多个介电可调单元。通过电控调变介电可调单元中重叠于传输线的可控介电层的有效介电常数，可改变电磁波讯号的相位，进而调变这些天线的电磁波收发方向。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的电磁波传输结构的俯视示意图；

图2A是图1的电磁波传输结构的局部区域的放大示意图；

图2B是图2A的传输线的另一种变形实施例的俯视示意图；

图3A及图3B是图2A的介电可调单元操作在不同状态下的剖视示意图；

图4A至图4C是图1的电磁波传输结构的另一些变形实施例的俯视示意图；

图5是本发明的第二实施例的电磁波传输结构的俯视示意图；

图6是本发明的第三实施例的电磁波传输结构的俯视示意图；

图7是图6的电磁波传输结构的剖视示意图；

图8是本发明的第四实施例的电磁波传输结构的俯视示意图；

图9是图8的电磁波传输结构的局部区域的放大示意图；

图10是图8的电磁波传输结构的剖视示意图；

图11是图9的电磁波传输结构的剖视示意图；

图12是本发明的第五实施例的电磁波传输结构的俯视示意图；

图13A及图13B是图12的介电可调单元操作在不同状态下的剖视示意图；

图14是本发明的第六实施例的电磁波传输结构的俯视示意图。

附图标记说明

10、10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、20、30：电磁波传输结构；

100、SUB：基板；

120、120A、121、122、123、124：传输线；

120P1：第一延伸部；

120P2、120P2-A：第二延伸部；

120es：发送段；

120rs：接收段；

120ts：传输段；

140、140A、140B、140D：天线；

140E、140E-A、140E-B、140E-C、140E-D：发送天线；

140R、140R-A、140R-B、140R-C、140R-D：接收天线；

160、161、162、163、160A、160B、160C、160D、161D、162D：介电可调单元；

C：几何中心；

CDL：可控介电层；

d：距离；

e1、e2：边缘；

EA：发送区；

EL1、EL1-A、EL1-B：第一电极层；

EL1bp：底部；

EL1sp：侧壁部；

EL2：第二电极层；

INS1、INS2：绝缘层；

L：长度；

LCM：液晶分子；

P：节距；

RA：接收区；

S、s1、s2：间距；

SA：对称轴；

SE1：第一条状电极；

SE2：第二条状电极；

SP：间隔物；

TA：传输区；

X、Y、Z：方向；

A-A’、B-B’、C-C’、D-D’、E-E’：剖线。

具体实施方式

本文使用的“约”、“近似”、“本质上”、或“实质上”包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值，考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特定数量(即，测量系统的限制)。例如，“约”可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或例如±30％、±20％、±15％、±10％、±5％内。再者，本文使用的“约”、“近似”、“本质上”、或“实质上”可依量测性质、切割性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。

在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，“连接”可以指物理及/或电性连接。再者，“电性连接”可为二个元件间存在其它元件。

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1是本发明的第一实施例的电磁波传输结构的俯视示意图。图2A是图1的电磁波传输结构的局部区域的放大示意图。图2B是图2A的传输线的另一种变形实施例的俯视示意图。图3A及图3B是图2A的介电可调单元操作在不同状态下的剖视示意图。图4A至图4C是图1的电磁波传输结构的另一些变形实施例的俯视示意图。图3A及图3B对应于图2A的剖线A-A’。

请参照图1及图2A及图2B，电磁波传输结构10包括基板100以及设置在基板100上的传输线120和多个天线140。基板100例如是玻璃基板、陶瓷层压板、或低介电损耗基板(例如Rogers基板)，但不以此为限。在本实施例中，传输线120包括第一延伸部120P1和多个第二延伸部120P2，这些第二延伸部120P2分别延伸自第一延伸部120P1的相对两边缘e1、e2。

举例来说，第一延伸部120P1和第二延伸部120P2可分别在方向X和方向Y上延伸，且方向X可选地垂直于方向Y，但不以此为限。在本实施例中，第二延伸部120P2在基板100上的正投影轮廓可以是矩形。也即，第二延伸部120P2在方向X上排列且彼此相对的两边缘的延伸方向会相互平行，且平行于方向Y，但不以此为限。在其他实施例中，传输线120A的第二延伸部120P2-A在基板100上的正投影轮廓也可以是梯形(如图2B所示的电磁波传输结构10A)。更具体地说，第二延伸部120P2-A在方向X上排列且彼此相对的两边缘的延伸方向也可不平行于方向Y，即不垂直于第一延伸部120P1的两边缘e1、e2。

在本实施例中，电磁波传输结构10具有接收区RA、传输区TA和发送区EA，且适于安装在容易使电磁波产生能量损耗的障碍物(例如水泥墙或建物柱体)上。举例来说，障碍物(未示出)具有朝向电磁波源的正面以及背离该电磁波源的背面，电磁波传输结构10可设置在障碍物上，并且从障碍物的正面绕行至障碍物的背面。其中，电磁波传输结构10的接收区RA和发送区EA分别设置在障碍物的正面和背面，而传输区TA可延伸在障碍物连接正面与背面的其他构面上。

传输线120可区分为延伸在接收区RA内的接收段120rs、延伸在传输区TA内的传输段120ts以及延伸在发送区EA内的发送段120es，其中传输段120ts连接在接收段120rs与发送段120es之间。在本实施例中，天线140例如是贴片天线(patch antenna)。一部分的天线140可设置在接收区RA内以作为接收天线140R，而另一部分的天线140可设置在发送区EA内以作为发送天线140E。举例来说，朝向障碍物正面传递的电磁波可在电磁波传输结构10的接收区RA内经由接收天线140R馈入传输线120，并经由传输线120的传输段120ts的传送而进入位在障碍物背面的发送区EA。通过传输线120的发送段120es与发送天线140E间的耦合效应，让传递至发送区EA的电磁波讯号得以经由发送天线140E辐射出去。

也就是说，当电磁波的传递空间中存在有会消耗电磁波能量的障碍物时，可在此障碍物上安装本实施例的电磁波传输结构10以作为电磁波的绕行结构，据此来降低电磁波通过此障碍物时所产生的能量损耗。

进一步而言，位在接收区RA的多个接收天线140R可邻设在传输线120的接收段120rs的一侧，并且沿着传输线120的第一延伸部120P1的延伸方向(例如方向X)排列成一维的接收天线阵列。相似地，位在发送区EA的多个发送天线140E邻设在传输线120的发送段120es的一侧，并且沿着传输线120的第一延伸部120P1的延伸方向排列成一维的发送天线阵列。虽然图1示出的接收天线140R与发送天线140E是位在传输线120的同一侧，但本发明并不以此为限。在其他实施例中，接收天线140R与发送天线140E也可分别设置在传输线120的相对两侧，或者是，传输线120的相对两侧都邻设有接收天线140R(或发送天线140E)。

为了调变多个天线140的电磁波收发方向，电磁波传输结构10更包括多个介电可调单元160。特别注意的是，这些介电可调单元160沿着垂直基板100的方向(例如方向Z)重叠于传输线120。在本实施例中，这些介电可调单元160可分别设置在发送区EA和接收区RA，例如：发送区EA可设有多个介电可调单元161，而接收区RA可设有多个介电可调单元162。

这些介电可调单元161沿着方向Z分别重叠于传输线120的发送段120es位在多个发送天线140E之间的多个部分(或区段)。相似地，这些介电可调单元162沿着方向Z分别重叠于传输线120的接收段120rs位在多个接收天线140R之间的多个部分(或区段)。也就是说，邻设在发送段120es的发送天线140E与这些介电可调单元161是沿着传输线120的延伸方向(例如方向X)交替排列，而邻设在接收段120rs的接收天线140R与这些介电可调单元162是沿着传输线120的延伸方向交替排列。

请同时参照图3A及图3B，在本实施例中，介电可调单元160具有在方向Z上相重叠的第一电极层EL1与可控介电层CDL，且可控介电层CDL设置在第一电极层EL1与传输线120之间。其中，可控介电层CDL例如是液晶层，第一电极层EL1与传输线120间的电位差所产生的电场适于驱使液晶层的多个液晶分子LCM转动。举例来说，第一电极层EL1可设置在另一基板SUB上，且基板SUB与基板100之间夹设有间隔物SP，以形成可控介电层CDL的容置空间。

进一步而言，传输线120的多个第二延伸部120P2是以节距P沿着方向X排列在第一延伸部120P1的相对两侧。这些第二延伸部120P2中沿着方向X排列的任两相邻者具有间距S，且其各自沿着方向Y具有长度L。特别说明的是，传输线120的这些结构尺寸满足下列关系式：

其中k_sspp为经由传输线120传递的电磁波讯号的波数(wavenumber)，ε_r为可控介电层CDL的有效介电常数，ω为经由传输线传递的电磁波讯号的角频率(angularfrequency)，c为光速。

由于本实施例中作为可控介电层CDL的液晶材料具有介电异向性(dielectricanisotropy)，即液晶材料在平行于和垂直于液晶分子长轴的方向上分别具有不同的介电常数(例如：介电常数ε_//和介电常数ε_┴)，使其具有可电控的特性。换句话说，通过对液晶层施加电场，可改变液晶层在特定方向上的有效介电常数(effective dielectricconstant)，而此有效介电常数会落在介电常数ε_//与介电常数ε_┴之间的范围。

举例来说，在本实施例中，可控介电层CDL可选用介电常数ε_//和介电常数ε_┴分别为2.9和2.72的液晶材料K15(Merck KGaA)，并且采用具水平配向能力的配向材料层(例如：经绒毛磨刷过后的聚酰亚胺薄膜)来配向液晶分子LCM。其中，配向材料层可设置在液晶层与第一电极层EL1的交界处和/或液晶层与基板100的交界处。然而，本发明不限于此。在其他实施例中，液晶材料的选用及其配向方式当可根据不同的应用需求进行调整。

在本实施例中，当液晶层在未被施加电场的状态下，其液晶分子LCM是以平行于基板100的方式排列(如图3A所示)。此时，可控介电层CDL对在传输线120上传递的电磁波讯号的有效介电常数为较大的介电常数ε_//，从而等效的电磁波波长较小，波数较大，因此相较于后述施加电场的状态，未被施加电场的可控介电层CDL能在X轴方向上产生较多的相位移(phase shift)。

当液晶层被施加电场时，即第一电极层EL1与传输线120间具有电位差时，液晶材料K15因其在分子长轴方向上具有较大的介电常数，其分子长轴会倾向于沿着电场方向排列。在本实施例中，第一电极层EL1与传输线120在彼此相重叠的区域内所形成的电场方向大致上是垂直于基板100。当电场强度足够大时，位在该重叠区域内的大部分液晶分子的长轴方向也会大致上垂直于基板100(如图3B所示)。此时，可控介电层CDL对在传输线120上传递的电磁波讯号的有效介电常数为较小的介电常数ε_┴，因此相较于前述未施加电场的状态，当液晶层(即可控介电层CDL)被施加电场时，能在X轴方向上产生较少的相位移。

因此，通过有无施加电场或者是不同大小的施加电场来改变液晶分子LCM的排列方向，能让可控介电层CDL在电磁波讯号的电场方向上的有效介电常数发生变化，进而改变在传输线120上传递的电磁波讯号的相位。

在本实施例中，传输线120的接收段120rs和发送段120es在任两相邻的天线140之间的部分都设有介电可调单元160，并且通过上述介电可调单元160的相位调变能力，能让沿着传输线120一侧排列的一维天线阵列的多个天线140的电磁波收发方向改变，其中电磁波收发方向的调整例如是在XZ平面的维度上。

举例来说，位在发送区EA的多个介电可调单元161适于调整在传输线120的发送段120es中传递的电磁波讯号的相位。因此，多个发送天线140E从传输线120所耦合并辐射的电磁波讯号，随着各介电可调单元161所赋予的相位移不同，而有不同的相位组合，据以改变电磁波在XZ平面上的发送方向。另一方面，当电磁波被接收天线140R接收而馈入传输线120的接收段120rs时，位在接收区RA的多个介电可调单元162适于调整在不同延迟时间馈入传输线120的电磁波讯号的相位，等效来说调整了接收段120rs在XZ平面上的接收场型。

进一步而言，本实施例的天线140在基板100上的正投影轮廓例如是圆形，且每一个天线140的尺寸大小(例如直径)都大致上相同。在本实施例中，每一个天线140与邻近的传输线120的间距s1也都大致上相同。因此，每个天线140与传输线120的能量耦合程度都相近。举例来说，电磁波经由每一个接收天线140R馈入传输线120的能量差异并不大，而电磁波讯号经由每一个发送天线140E辐射的功率也相近，使得发送天线阵列所辐射出的电磁波，其主波束(main lobe)的束宽(beam width/half power beam width,HPBW)会较窄，且旁波束(side lobe)与主波束的辐射功率差异也较小。

然而，本发明不限于此。在另一些变形实施例中，构成天线阵列的多个天线也可具有不同的尺寸大小，且这些天线与传输线之间的距离也可不同。请参照图4A，在一变形实施例中，电磁波传输结构10B的多个天线140A(例如接收天线140R-A和发送天线140E-A)可具有不同的尺寸大小。详细而言，多个接收天线140R-A具有对称轴SA，且这些接收天线140R-A各自的直径(或圆径)随着远离对称轴SA而递增。多个发送天线140E-A也是以相同的方式进行配置。

举例来说，位在对称轴SA上的天线140A对于特定频率的电磁波具有最佳的接收/辐射效率(也即，中央天线的共振频率为预收发信号的载波频率)，而偏离对称轴SA设置且尺寸不同的天线140A对于该特定频率的电磁波的接收/辐射效率会随着天线尺寸(例如直径)变大而降低。通过这样的配置，能让发送天线阵列所辐射出的电磁波，其主波束的束宽变宽，并且能抑制旁波束的辐射功率。

为了达到相似的效果，在图4B所示的另一变形实施例中，电磁波传输结构10C的多个天线140B(例如接收天线140R-B和发送天线140E-B)的尺寸大小配置相似于图4A的多个天线140A，但这些天线140B与邻近的传输线120的间距可不相同。特别注意的是，这些天线140B各自的几何中心C与邻近的传输线120的距离d都大致上相同。

不同于图4B的实施例，图4C示出的电磁波传输结构10D，其多个接收天线140R-C各自的直径随着远离对称轴SA而递减，而多个发送天线140E-C也是以相同的方式进行配置。并且，中心的天线(设置于对称轴SA的接收天线140R-C与发送天线140E-C)的共振频率为预收发信号的载波频率。然而，本发明不限于此。在一实施例中，发送天线阵列与接收天线阵列的配置方式也可选地不同。

以下将列举另一些实施例以详细说明本公开，其中相同的构件将标示相同的符号，并且省略相同技术内容的说明，省略部分请参考前述实施例，以下不再赘述。

图5是本发明的第二实施例的电磁波传输结构的俯视示意图。请参照图5，本实施例的电磁波传输结构10E与图1的电磁波传输结构10的差异在于：天线阵列的配置方式不同。在本实施例中，电磁波传输结构10E的多个天线140D所构成的天线阵列具有对称轴SA，且该天线阵列的多个天线140D各自与传输线120的间距s2随着远离对称轴SA而递增。换句话说，位在对称轴SA上的天线140D(例如接收天线140R-D和发送天线140E-D)与传输线120之间的距离最小，因此其能量耦合程度最大。相反地，位在天线阵列外侧的天线140D与传输线120之间的距离最大，因此其能量耦合程度最小。

因此，位在对称轴SA上的天线140D对于特定频率的电磁波具有最佳的接收/辐射效率，而偏离对称轴SA设置且尺寸相同的天线140D对于所述特定频率的电磁波的接收/辐射效率会随着天线140D与传输线120的间距s2变大而降低。举例来说，通过这样的配置，能让发送天线阵列所辐射出的电磁波，其主波束的束宽变宽，并且能抑制旁波束的辐射功率。

图6是本发明的第三实施例的电磁波传输结构的俯视示意图。图7是图6的电磁波传输结构沿着剖线B-B’的剖视示意图。为清楚呈现起见，图6省略了图7中基板SUB、可控介电层CDL和间隔物SP的示出。请参照图6及图7，相较于图3A的电磁波传输结构10，本实施例的电磁波传输结构20的介电可调单元160A更包括第二电极层EL2，设置在基板100背离传输线120的一侧表面100s上，且沿着方向Z重叠于可控介电层CDL。

特别注意的是，不同于前述实施例的电磁波传输结构10，本实施例的介电可调单元160A的第一电极层EL1与第二电极层EL2适于产生用以改变可控介电层CDL的有效介电常数的电场。也就是说，在本实施例中，传输线120并不作为用来驱动可控介电层CDL的电极。

另一方面，在本实施例中，第二电极层EL2同第一电极层EL1为图案化电极，但不以此为限。在一较佳的实施例中，第二电极层EL2也可以是对应多个介电可调单元160A的多个第一电极层EL1的整面性电极。也即，第二电极层EL2可以是整面地覆盖基板100的表面100s的非图案化电极层。

图8是本发明的第四实施例的电磁波传输结构的俯视示意图。图9是图8的电磁波传输结构的局部区域的放大示意图。图10是图8的电磁波传输结构沿着剖线C-C’的剖视示意图。图11是图9的电磁波传输结构沿着剖线D-D’的剖视示意图。

请参照图8至图11，在本实施例中，电磁波传输结构30可包括多条传输线，例如传输线121、传输线122、传输线123和传输线124。由于本实施例的每一条传输线120、天线140、介电可调单元161和介电可调单元162的配置关系及对应的技术效果都相似于图1的电磁波传输结构10，因此详细的说明请参见前述实施例的相关段落，于此便不再赘述。

在本实施例中，邻设于多条传输线120的多个天线140可分别沿着方向X和方向Y排成多列与多行。举例来说，位在接收区RA内的多个接收天线140R可排列成一个二维的接收天线阵列，而位在发送区EA内的多个发送天线140E可排列成一个二维的发送天线阵列。然而，本发明不限于此。在另一未示出的实施例中，位在接收区RA或发送区EA的多个天线140也可以排成蜂巢状的二维天线阵列。例如：这些天线140沿着方向X排成的多个一维天线阵列中的任两相邻者可在方向Y上错位设置。

应注意的是，除了接收区RA和发送区EA设有介电可调单元160B外，本实施例的电磁波传输结构30在传输区TA也设有多个介电可调单元163。这些介电可调单元163沿着方向Z重叠于多条传输线120的多个传输段120ts，并且分别沿着方向X和方向Y排成多列与多行。也即，这些介电可调单元163可阵列排列于电磁波传输结构30的传输区TA内。由于介电可调单元163的细部组成相似于介电可调单元161和介电可调单元162，因此便不再赘述。

在本实施例中，位于传输区TA内且重叠于同一条传输线120的多个介电可调单元163为比邻设置。更具体地说，沿着传输段120ts排列的这些介电可调单元163之间未设有间隙。因此，可避免电磁波讯号在传输线120上传递时因周围介电层的不连续而产生能量衰减。另一方面，同一条传输线120上的多个介电可调单元163被驱动时，其各自的可控介电层CDL(如图11所示)的有效介电常数可由接收段120rs往发送段120es的方向渐变，例如：渐增、渐减、先渐减后渐增或先渐增后渐减。也就是说，这些介电可调单元163的多个可控介电层CDL中的任两相邻者的介电常数差异不会过大，以避免电磁波讯号在通过时产生明显的能量损耗。

举例来说，同一条传输线120上的这些介电可调单元163各自的第一电极层EL1-A可被施以不同的电压，使作为可控介电层CDL的液晶层的多个液晶分子的转动程度不同，并且在电磁波讯号的电场方向上的有效介电常数产生近似连续性的变化，其中有效介电常数例如是根据不同的施加电压而介于液晶层的介电常数ε_┴与介电常数ε_//之间。需说明的是，此处有效介电常数的近似连续性的变化是指任两相邻的介电可调单元163所产生的有效介电常数差异很小，而此差异可取决于同一条传输线120上的介电可调单元163的数量。也就是说，若同一条传输线120上的介电可调单元163数量越多，则在此传输线120上的有效介电常数的变化会越接近连续性的变化。

特别说明的是，在不同传输线120上设置的这些介电可调单元163，可用来调整在不同传输线120上传递的电磁波讯号间的相位差，使本实施例的二维天线阵列同时具有在XZ平面和YZ平面上调变电磁波收发方向的能力。

举例来说，这些介电可调单元163适于调整在这些传输线120的多个传输段120ts中传递的多个电磁波讯号的相位，使这些电磁波讯号各自以不同的延迟时间传递至发送区EA并经由对应的多个发送天线140E辐射。此时，若发送区EA内的多个介电可调单元161不被致能，则电磁波的发送方向可在YZ平面上调变。相反地，若这些介电可调单元161同时被致能时，则电磁波的发送方向可同时在YZ平面和XZ平面上调变。

请同时参照图10及图11，在本实施例中，介电可调单元160B的第一电极层EL1-A具有平行于基板100的底部EL1bp以及弯折地延伸自底部EL1bp的侧壁部EL1sp，其中侧壁部EL1sp围绕可控介电层CDL。更具体地说，本实施例的每一个介电可调单元160B的可控介电层CDL是被第一电极层EL1-A所包覆。因此，可确保每一个介电可调单元160B的可控介电层CDL的驱动不会受到另一个介电可调单元160B的电极影响。

然而，本发明不限于此。在另一变形实施例中，多个介电可调单元的多个第一电极层各自可具有至少一缺口，且其与基板100间用来填充液晶层(即可控介电层CDL)的容置空间可经由该至少一缺口而相连通。换句话说，在所述变形实施例中，这些介电可调单元的这些第一电极层可设置在一个连续性分布的液晶层内。

进一步而言，在本实施例中，电磁波传输结构30还可包括绝缘层INS1和绝缘层INS2。第一电极层EL1-A与传输线120之间设有绝缘层INS1，使彼此电性分离。任两相邻的第一电极层EL1-A之间设有绝缘层INS2，使彼此电性分离。另一方面，由于本实施例中分别在两条传输线120上且相邻的两个第一电极层EL1-A之间的距离较远，沿着方向Y排列且相邻的两个第一电极层EL1-A之间可不设有绝缘层INS2，但不以此为限。在其他实施例中，绝缘层INS2也可围绕每一个介电可调单元的第一电极层设置以绝缘在不同方向上排列且相邻的另一个介电可调单元的第一电极层。

图12是本发明的第五实施例的电磁波传输结构的俯视示意图。图13A及图13B是图12的介电可调单元操作在不同状态下的剖视示意图。图13A及图13B对应图12的剖线E-E’。为清楚呈现起见，图12省略了图13A及图13B中基板SUB、可控介电层CDL和间隔物SP的示出。请参照图12至图13B，本实施例的电磁波传输结构10F与图3A的电磁波传输结构10的差异在于：介电可调单元的第一电极层的构型以及液晶层的驱动方式不同。

具体而言，在本实施例中，介电可调单元160C的第一电极层EL1-B包括多个第一条状电极SE1和多个第二条状电极SE2。这些第一条状电极SE1与这些第二条状电极SE2沿着传输线120的第一延伸部120P1的延伸方向(例如方向X)交替排列，且平行于第二延伸部120P2。在本实施例中，传输线120并不作为用来驱动可控介电层CDL的电极，而是利用任相邻的一个第一条状电极SE1和一个第二条状电极SE2间所产生的电场来改变可控介电层CDL的有效介电常数。

举例来说，在本实施例中，作为可控介电层CDL的液晶层的多个液晶分子LCM在未被施加电场的状态下，其排列方向(即配向方向)大致上平行于第二延伸部120P2的延伸方向(如图13A所示)。当第一电极层EL1-B被致能时，第一条状电极SE1与第二条状电极SE2间会形成大致上平行于基板100的横向电场。由于本实施例所采用的液晶材料为正型液晶材料(即液晶分子LCM在长轴方向上的介电常数ε_//大于在短轴方向上的介电常数ε_┴)，因此液晶分子LCM的长轴会倾向于沿着此横向电场的方向排列(如图13B所示)。更具体地说，本实施例的液晶层是以横向电场切换(in-plane switching，IPS)模式进行操作。

不同于图3A及图3B的介电可调单元160，当本实施例的介电可调单元160C未被致能时，可控介电层CDL在电磁波讯号的电场方向上的有效介电常数为较小的介电常数ε_┴，因此能产生较少的相位移。相反地，当介电可调单元160C被致能时，可控介电层CDL在电磁波讯号的电场方向上的有效介电常数为较大的介电常数ε_//，因此能产生较多的相位移。

图14是本发明的第六实施例的电磁波传输结构的俯视示意图。请参照图14，不同于图1的电磁波传输结构10，本实施例的电磁波传输结构10G的多个介电可调单元160D，例如：位在发送区EA内的多个介电可调单元161D或/和位在接收区RA内的多个介电可调单元162D，是比邻设置的。举例来说，相邻的两个天线140之间的介电可调单元160D，其在这两个天线140的排列方向上的相对两侧边界可分别对齐这两个天线140各自的几何中心C。

也就是说，位在接收区RA或发送区EA内的多个介电可调单元160D之间未设有间隙。因此，可避免电磁波讯号在传输线120的接收段120rs或发送段120es上传递时因周围介电层的不连续而产生能量衰减。

综上所述，在本发明的一实施例的电磁波传输结构中，传输线邻设有多个天线，且传输线在这些天线之间的多个部分设有多个介电可调单元。通过电控调变介电可调单元中重叠于传输线的可控介电层的有效介电常数，可改变电磁波讯号的相位，进而调变这些天线的电磁波收发方向。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种电磁波传输结构，其特征在于，包括：

基板；

至少一传输线，设置在所述基板上，每一所述至少一传输线包括：

第一延伸部，在第一方向上延伸；以及

多个第二延伸部，分别延伸自所述第一延伸部的相对两边缘，所述多个第二延伸部的延伸方向平行于第二方向，所述多个第二延伸部沿着所述第一方向以节距P排列，所述多个第二延伸部中沿着所述第一方向排列的任两相邻者具有间距S，每一所述多个第二延伸部沿着所述第二方向具有长度L；

多个天线，设置在所述基板上，且邻设在所述至少一传输线；以及

多个介电可调单元，重叠于所述至少一传输线位在所述多个天线之间的多个部分，每一所述多个介电可调单元具有相重叠的第一电极层和可控介电层，所述可控介电层设置在所述第一电极层与所述至少一传输线之间，所述节距P、所述间距S和所述长度L满足下列关系式：

其中k_sspp为经由所述至少一传输线传递的电磁波讯号的波数，ε_r为所述可控介电层的有效介电常数，ω为经由所述至少一传输线传递的电磁波讯号的角频率，c为光速。

2.根据权利要求1所述的电磁波传输结构，其特征在于，每一所述至少一传输线具有传输段、接收段和发送段，所述传输段连接于所述接收段与所述发送段之间，所述多个介电可调单元包括重叠于所述发送段和所述接收段的其中一者的多个第一介电可调单元，且邻设在所述发送段和所述接收段的其中所述一者的部分所述多个天线与所述多个第一介电可调单元沿着所述至少一传输线的延伸方向交替排列。

3.根据权利要求2所述的电磁波传输结构，其特征在于，所述多个介电可调单元更包括重叠于所述发送段和所述接收段的其中另一者的多个第二介电可调单元，且邻设在所述发送段和所述接收段的其中所述另一者的另一部分所述多个天线与所述多个第二介电可调单元沿着所述延伸方向交替排列。

4.根据权利要求3所述的电磁波传输结构，其特征在于，所述至少一传输线为在第一方向上延伸的多条传输线，所述多条传输线沿着第二方向排列，所述多个天线分别邻设在所述多条传输线的多个所述接收段和多个所述发送段，所述多个介电可调单元更包括重叠于所述多条传输线的多个所述传输段的多个第三介电可调单元，所述多个第三介电可调单元分别沿着所述第一方向和所述第二方向排成多列与多行。

5.根据权利要求4所述的电磁波传输结构，其特征在于，每一所述多个介电可调单元的所述第一电极层具有平行于所述基板的底部以及弯折地延伸自所述底部的侧壁部，所述侧壁部围绕所述可控介电层，所述第一电极层与所述至少一传输线适于产生用以改变所述可控介电层的有效介电常数的电场。

6.根据权利要求5所述的电磁波传输结构，其特征在于，所述多个第三介电可调单元沿着所述第一方向排列的任两相邻者的两个所述第一电极层的两个所述侧壁部之间设有绝缘层。

7.根据权利要求1所述的电磁波传输结构，其特征在于，每一所述至少一传输线具有传输段、接收段和发送段，所述传输段连接于所述接收段与所述发送段之间，所述至少一传输线为在第一方向上延伸的多条传输线，所述多条传输线沿着第二方向排列，所述多个天线分别邻设在所述多条传输线的多个所述接收段和多个所述发送段，所述多个介电可调单元的至少一部分重叠于所述多条传输线的多个所述传输段，且分别沿着所述第一方向和所述第二方向排成多列与多行。

8.根据权利要求1所述的电磁波传输结构，其特征在于，每一所述多个介电可调单元的所述第一电极层具有平行于所述基板的底部以及弯折地延伸自所述底部的侧壁部，所述侧壁部围绕所述可控介电层，所述第一电极层与所述至少一传输线适于产生用以改变所述可控介电层的有效介电常数的电场。

9.根据权利要求1所述的电磁波传输结构，其特征在于，所述至少一传输线为一条传输线，每一所述多个天线与所述传输线的距离都相同，所述多个天线沿着所述传输线的延伸方向排列，且具有对称轴，每一所述多个天线的直径随着远离所述对称轴而递减或递增。

10.根据权利要求1所述的电磁波传输结构，其特征在于，所述至少一传输线为一条传输线，所述多个天线各自的几何中心与所述传输线的距离都相同，所述多个天线沿着所述传输线的延伸方向排列，且具有对称轴，每一所述多个天线的直径随着远离所述对称轴而递减或递增。

11.根据权利要求1所述的电磁波传输结构，其特征在于，所述至少一传输线为一条传输线，每一所述多个天线具有相同的直径，所述多个天线沿着所述传输线的延伸方向排列，且具有对称轴，每一所述多个天线与所述传输线的间距随着远离所述对称轴而递增。

12.根据权利要求1所述的电磁波传输结构，其特征在于，每一所述多个介电可调单元更包括：

第二电极层，设置在所述基板背离所述至少一传输线的一侧表面上，且重叠于所述可控介电层，所述第一电极层与所述第二电极层适于产生用以改变所述可控介电层的有效介电常数的电场。

13.根据权利要求1所述的电磁波传输结构，其特征在于，所述可控介电层为液晶层。

14.根据权利要求1所述的电磁波传输结构，其特征在于，所述第一电极层包括多个第一条状电极和多个第二条状电极，所述多个第一条状电极与所述多个第二条状电极沿着所述第一方向交替排列，并且平行于所述多个第二延伸部，任相邻的一个所述第一条状电极和一个所述第二条状电极适于产生用以改变所述可控介电层的有效介电常数的电场。

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