CN112736419A

CN112736419A - 天线***

Info

Publication number: CN112736419A
Application number: CN201911111043.6A
Authority: CN
Inventors: 方颖昇; 庄念超; 林柏苍; 苏家纬
Original assignee: Wistron Corp
Current assignee: Wistron Corp
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2021-04-30
Anticipated expiration: 2039-11-14
Also published as: TW202118149A; US20210126356A1; US11145967B2; TWI711219B; CN112736419B

Abstract

本发明公开一种天线***，包括：一第一天线、一第二天线、一第一寄生部，以及一第二寄生部。第一天线包括一第一馈入部、一第一辐射部，以及一短路部。第一辐射部耦接至第一馈入部。第一馈入部经由短路部耦接至一第一接地点。第二天线包括一第二馈入部、一第二辐射部，以及一第三辐射部。第二辐射部和第三辐射部都耦接至第二馈入部，其中第二辐射部和第三辐射部大致朝相反方向作延伸。第一寄生部耦接至一第二接地点。第二寄生部耦接至一第三接地点。第一寄生部和第二寄生部都设置于第一天线和第二天线之间，并大致朝互相远离的方向作延伸。

Description

天线***

技术领域

本发明涉及一种天线***(Antenna System)，特别是涉及可改善隔离度(Isolation)的天线***。

背景技术

随着移动通讯技术的发达，移动装置在近年日益普遍，常见的例如：手提式电脑、移动电话、多媒体播放器以及其他混合功能的携带型电子装置。为了满足人们的需求，移动装置通常具有无线通讯的功能。有些涵盖长距离的无线通讯范围，例如：移动电话使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)***及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通讯，而有些则涵盖短距离的无线通讯范围，例如：Wi-Fi、Bluetooth***使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。

天线***(Antenna System)为支持无线通讯的移动装置中不可或缺的元件。然而，由于移动装置内部空间狭小，各个天线的配置往往极为接近，容易互相干扰。因此，有必要设计一种全新的天线***，以改良传统天线***中隔离度(Isolation)不佳的问题。

发明内容

在优选实施例中，本发明提出一种天线***，包括：一第一天线，包括：一第一馈入部，具有一第一馈入点；一第一辐射部，耦接至该第一馈入部；以及一短路部，其中该第一馈入部经由该短路部耦接至一第一接地点；一第二天线，包括：一第二馈入部，具有一第二馈入点；一第二辐射部，耦接至该第二馈入部；以及一第三辐射部，耦接至该第二馈入部，其中该第二辐射部和该第三辐射部大致朝相反方向作延伸；一第一寄生部，耦接至一第二接地点；以及一第二寄生部，耦接至一第三接地点，其中该第一寄生部和该第二寄生部都设置于该第一天线和该第二天线之间，并大致朝互相远离的方向作延伸。

在一些实施例中，该天线***还包括：一非导体支撑元件，用于支撑该第一天线、该第二天线、该第一寄生部，以及该第二寄生部，其中该非导体支撑元件具有彼此不平行的一第一表面和一第二表面。

在一些实施例中，该第一辐射部呈现一U字形。

在一些实施例中，该第一辐射部由该非导体支撑元件的该第一表面上延伸至该第二表面上。

在一些实施例中，该短路部呈现一蜿蜒形状。

在一些实施例中，该短路部位于该非导体支撑元件的该第一表面上。

在一些实施例中，该第二辐射部呈现一较短直条形。

在一些实施例中，该第二辐射部位于该非导体支撑元件的该第一表面上。

在一些实施例中，该第三辐射部呈现一较长直条形。

在一些实施例中，该第三辐射部位于该非导体支撑元件的该第一表面上。

在一些实施例中，该第一寄生部呈现一倒L字形。

在一些实施例中，该第一寄生部由该非导体支撑元件的该第一表面上延伸至该第二表面上。

在一些实施例中，该第二寄生部呈现一L字形。

在一些实施例中，该第二寄生部由该非导体支撑元件的该第一表面上延伸至该第二表面上。

在一些实施例中，该第一天线和该第二天线都涵盖介于2496MHz至2690MHz之间的一第一频带，以及介于3300MHz至3800MHz之间的一第二频带。

在一些实施例中，该第一馈入部和该第一辐射部的总长度介于该第一频带的0.15倍至0.2倍波长之间。

在一些实施例中，该第一馈入部和该短路部的总长度介于该第二频带的0.3倍至0.4倍波长之间。

在一些实施例中，该第二馈入部和该第二辐射部的总长度介于该第二频带的0.1倍至0.12倍波长之间。

在一些实施例中，该第二馈入部和该第三辐射部的总长度介于该第一频带的0.12倍至0.14倍波长之间。

在一些实施例中，该第一寄生部和该第二寄生部的间距介于1.1mm至2mm之间。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的天线***的前视图；

图2为本发明一实施例所述的天线***的俯视图；

图3为本发明一实施例所述的天线***的S参数图；

图4为本发明一实施例所述的天线***的辐射效率图；

图5A为本发明另一实施例所述的天线***的立体图；

图5B为本发明另一实施例所述的天线***的立体图。

符号说明

100、500～天线***；

110～第一天线；

120～第一馈入部；

121～第一馈入部的第一端；

122～第一馈入部的第二端；

130～第一辐射部；

131～第一辐射部的第一端；

132～第一辐射部的第二端；

140～短路部；

141～短路部的第一端；

142～短路部的第二端；

150～第二天线；

160～第二馈入部；

161～第二馈入部的第一端；

162～第二馈入部的第二端；

170～第二辐射部；

171～第二辐射部的第一端；

172～第二辐射部的第二端；

180～第三辐射部；

181～第三辐射部的第一端；

182～第三辐射部的第二端；

191～第一信号源；

192～第二信号源；

210～第一寄生部；

211～第一寄生部的第一端；

212～第一寄生部的第二端；

220～第二寄生部；

221～第二寄生部的第一端；

222～第二寄生部的第二端；

230～非导体支撑元件；

AE1～第一辐射效率曲线；

AE2～第二辐射效率曲线；

D1～间距；

E1～非导体支撑元件的第一表面；

E2～非导体支撑元件的第二表面；

FB1～第一频带；

FB2～第二频带；

FP1～第一馈入点；

FP2～第二馈入点；

GC1～第一耦合间隙；

GC2～第二耦合间隙；

GP1～第一接地点；

GP2～第二接地点；

GP3～第三接地点；

L1、L2、L3、L4～总长度；

LA、LB～长度；

S11～S11参数曲线；

S22～S22参数曲线；

S21～S21参数曲线；

VSS～接地电位。

具体实施方式

为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下。

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包含」及「包括」一词为开放式的用语，故应解释成「包含但不仅限定于」。「大致」一词则是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，达到所述基本的技术效果。此外，「耦接」一词在本说明书中包含任何直接及间接的电连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电连接至该第二装置，或经由其它装置或连接手段而间接地电连接至该第二装置。

以下的揭露内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的揭露内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本揭露书叙述了一第一特征形成于一第二特征的上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下揭露书不同范例可能重复使用相同的参考符号或(且)标记。这些重复为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例或(且)结构之间有特定的关系。

图1显示的是根据本发明一实施例所述的天线***(Antenna System)100的前视图。图2显示根据本发明一实施例所述的天线***100的俯视图。请一并参考图1、图2。天线***100可应用于一移动装置(Mobile Device)当中，例如：一智能型手机(Smart Phone)、一平板计算机(Tablet Computer)，或是一笔记型计算机(Notebook Computer)。如图1、图2所示，天线***100至少包括：一第一天线(Antenna)110、一第二天线150、一第一寄生部(Parasitic Element)210，以及一第二寄生部220，其中第一寄生部210和第二寄生部220都设置于第一天线110和第二天线150之间。第一天线110、第二天线150、第一寄生部210，以及第二寄生部220都可用金属材质制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。

在一些实施例中，天线***100还包括一非导体支撑元件230，其可用塑胶材质制成。非导体支撑元件230用于支撑第一天线110、第二天线150、第一寄生部210，以及第二寄生部220。非导体支撑元件230可具有彼此不平行的一第一表面E1和一第二表面E2，使得分布于其上的天线***100的天线和寄生部可呈现一立体式结构。例如，第一表面E1和第二表面E2可以是互相邻近且垂直的二平面。然而，本发明并不仅限于此。在另一些实施例中，第一表面E1和第二表面E2之间可具有不同夹角(例如：30度、45度，或是60度)，抑或第一表面E1和第二表面E2可彼此平行且重合，使得分布于其上的天线***100的天线和寄生部可呈现一平面式结构。

第一天线110具有一第一馈入点(Feeding Point)FP1。第一馈入点FP1可耦接至一第一信号源(Signal Source)191，例如：一射频(Radio Frequency，RF)模块，其可用于激发第一天线110。另外，第一天线110包括一第一馈入部(Feeding Element)120、一第一辐射部(Radiation Element)130，以及一短路部(Shorting Element)140。

第一馈入部120可大致呈现一矩形或一直条形，其可完全设置于非导体支撑元件230的第一表面E1上。详细而言，第一馈入部120具有一第一端121和一第二端122，其中第一馈入点FP1位于第一馈入部120的第一端121处。

第一辐射部130可大致呈现一U字形，其可由非导体支撑元件230的第一表面E1上延伸至第二表面E2上。详细而言，第一辐射部130具有一第一端131和一第二端132，其中第一辐射部130的第一端131耦接至第一馈入部120的第二端122，而第一辐射部130的第二端132为一开路端(Open End)。

短路部140可大致呈现一蜿蜒形状(Meandering Shape)，其可完全设置于非导体支撑元件230的第一表面E1上。详细而言，短路部140具有一第一端141和一第二端142，其中短路部140的第一端141耦接至一第一接地点(Grounding Point)GP1，而短路部140的第二端142耦接至第一馈入部120的第二端122，使得第一馈入部120可经由短路部140耦接至第一接地点GP1。例如，第一接地点GP1可位于一接地元件(Ground Element)上的一第一位置，而此接地元件(未显示)可用于提供一接地电位VSS。

第二天线150具有一第二馈入点FP2。第二馈入点FP2可耦接至一第二信号源192，例如：另一射频模块，其可用于激发第二天线150。另外，第二天线150包括一第二馈入部160、一第二辐射部170，以及一第三辐射部180。

第二馈入部160可大致呈现一矩形或一直条形，其可完全设置于非导体支撑元件230的第一表面E1上。详细而言，第二馈入部160具有一第一端161和一第二端162，其中第二馈入点FP2位于第二馈入部160的第一端161处。

第二辐射部170可大致呈现一较短直条形，其可完全设置于非导体支撑元件230的第一表面E1上。详细而言，第二辐射部170具有一第一端171和一第二端172，其中第二辐射部170的第一端171耦接至第二馈入部160的第二端162，而第二辐射部170的第二端172为一开路端。第一辐射部130的第二端132和第二辐射部170的第二端172可大致朝相反且互相靠近的方向作延伸。

第三辐射部180可大致呈现一较长直条形，其可完全设置于非导体支撑元件230的第一表面E1上。详细而言，第三辐射部180具有一第一端181和一第二端182，其中第三辐射部180的第一端181耦接至第二馈入部160的第二端162，而第三辐射部180的第二端182为一开路端。第二辐射部170的第二端172和第三辐射部180的第二端182可大致朝相反且互相远离的方向作延伸。在一些实施例中，第二馈入部160、第二辐射部170，以及第三辐射部180的一组合大致呈现一T字形。

第一寄生部210可大致呈现一倒L字形，其可由非导体支撑元件230的第一表面E1上延伸至第二表面E2上。详细而言，第一寄生部210具有一第一端211和一第二端212，其中第一寄生部210的第一端211耦接至一第二接地点GP2，而第一寄生部210的第二端212为一开路端。第二接地点GP2可位于接地元件上的一第二位置，其可异于前述的第一位置。第一寄生部210和短路部140之间可形成一第一耦合间隙(Coupling Gap)GC1。

第二寄生部220可大致呈现一L字形，其可由非导体支撑元件230的第一表面E1上延伸至第二表面E2上。详细而言，第二寄生部220具有一第一端221和一第二端222，其中第二寄生部220的第一端221耦接至一第三接地点GP3，而第二寄生部220的第二端222为一开路端。第三接地点GP3可位于接地元件上的一第三位置，其可异于前述的第一位置和第二位置。第一寄生部210的第二端212和第二寄生部220的第二端222可大致朝相反且互相远离的方向作延伸。第二寄生部220和第二辐射部170之间可形成一第二耦合间隙GC2。在一些实施例中，第一寄生部210和第二寄生部220沿天线***100的中心线而呈现线对称。

图3显示的是根据本发明一实施例所述的天线***100的S参数(S-Parameter)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表S参数(dB)。若将第一馈入点FP1设定为一第一端口(Port 1)且将第二馈入点FP2设定为一第二端口(Port 2)，则图3可展示关于第一天线110的一S11参数曲线S11、关于第二天线150的一S22参数曲线S22，以第一天线110和第二天线150之间的一S21参数曲线S21。根据图3的测量结果，第一天线110和第二天线150都可涵盖介于2496MHz至2690MHz之间的一第一频带FB1，以及介于3300MHz至3800MHz之间的一第二频带FB2。因此，天线***100将至少可支持新世代5G通讯的Sub-6GHz频段的宽频操作(例如：N41和N78频带)。另外，在前述的第一频带FB1和第二频带FB2中，第一天线110和第二天线150之间的隔离度(Isolation)都可维持至少10dB。

图4显示的是根据本发明一实施例所述的天线***100的辐射效率(RadiationEfficiency)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表辐射效率(dB)。图4可展示关于第一天线110的一第一辐射效率曲线AE1，以及关于第二天线150的一第二辐射效率曲线AE2。根据图4的测量结果，在前述的第一频带FB1和第二频带FB2中，第一天线110和第二天线150的每一者的辐射效率都可达至少-4dB，此已可满足一般移动通讯的实际应用需求。

在一些实施例中，天线***100的操作原理可如下列所述。在第一天线110中，第一馈入部120和第一辐射部130可共同激发产生第一频带FB1，而第一馈入部120和短路部140可共同激发产生第二频带FB2。在第二天线150中，第二馈入部160和第二辐射部170可共同激发产生第二频带FB2，而第二馈入部160和第三辐射部180可共同激发产生第一频带FB1。根据实际测量结果，第一寄生部210和第二寄生部220可用于吸引不必要的共振电流(Resonant Current)，其有助于强化第一天线110和第二天线150之间的隔离度，使得第一天线110和第二天线150不易发生互相干扰。

在一些实施例中，天线***100的元件尺寸可如下列所述。第一馈入部120和第一辐射部130的总长度L1(亦即，由第一端121起，经第二端122和第一端131，再至第二端132的总长度L1)可介于第一频带FB1的0.15倍至0.2倍波长之间(0.15λ～0.2λ)。第一馈入部120和短路部140的总长度L2(亦即，由第一端121起，经第二端122和第二端142，再至第一端141的总长度L2)可介于第二频带FB2的0.3倍至0.4倍波长之间(0.3λ～0.4λ)。第二馈入部160和第二辐射部170的总长度L3(亦即，由第一端161起，经第二端162和第一端171，再至第二端172的总长度L3)可介于第二频带FB2的0.1倍至0.12倍波长之间(0.1λ～0.12λ)。第二馈入部160和第三辐射部180的总长度L4(亦即，由第一端161起，经第二端162和第一端181，再至第二端182的总长度L4)可介于第一频带FB1的0.12倍至0.14倍波长之间(0.12λ～0.14λ)。第一寄生部210和第二寄生部220的间距D1可介于1.1mm至2mm之间。第一寄生部210的长度LA(亦即，由第一端211起，至第二端212的长度LA)可介于第二频带FB2的0.24倍至0.26倍波长之间(0.24λ～0.26λ)。第二寄生部220的长度LB(亦即，由第一端221起，至第二端222的长度LB)可介于第二频带FB2的0.24倍至0.26倍波长之间(0.24λ～0.26λ)。第一耦合间隙GC1的宽度可介于2.8mm至3.6mm之间。第二耦合间隙GC2的宽度可介于2.8mm至3.6mm之间。以上元件尺寸范围根据多次实验结果而求出，其有助于最佳化天线***100的隔离度、操作频宽(Operation Bandwidth)，以及阻抗匹配(Impedance Matching)。

图5A显示的是根据本发明另一实施例所述的天线***500的立体图。图5B显示的是根据本发明另一实施例所述的天线***500的立体图(由不同视角)。在图5A、图5B的实施例中，天线***500分布于立体且不规则形状的一非导体支撑元件上(未显示)，以相容于不同环境条件。根据实际测量结果，此种配置方式可增加设计弹性，但又不致于对天线***500的辐射功效造成负面影响。图5A、图5B的天线***500的其余特征都与图1、图2的天线***100类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

本发明提出一种新颖的天线***，相较于传统设计，本发明至少具有小尺寸、宽频带、高隔离度，以及低制造成本等优势，故其很适合应用于各种各式的移动通讯装置当中。

值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状，以及频率范围都非为本发明的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本发明的天线***并不仅限于图1～图5B所图示的状态。本发明可以仅包括图1～图5B的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均需同时实施于本发明的天线***当中。

在本说明书以及权利要求中的序数，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。

虽然结合以上优选实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种天线***，其特征在于，包括：

第一天线，包括：

第一馈入部，具有第一馈入点；

第一辐射部，耦接至该第一馈入部；以及

短路部，其中该第一馈入部经由该短路部耦接至第一接地点；

第二天线，包括：

第二馈入部，具有第二馈入点；

第二辐射部，耦接至该第二馈入部；以及

第三辐射部，耦接至该第二馈入部，其中该第二辐射部和该第三辐射部大致朝相反方向作延伸；

第一寄生部，耦接至第二接地点；以及

第二寄生部，耦接至第三接地点，其中该第一寄生部和该第二寄生部都设置于该第一天线和该第二天线之间，并大致朝互相远离的方向作延伸。

2.如权利要求1所述的天线***，还包括：

非导体支撑元件，用于支撑该第一天线、该第二天线、该第一寄生部，以及该第二寄生部，其中该非导体支撑元件具有彼此不平行的第一表面和第二表面。

3.如权利要求1所述的天线***，其中该第一辐射部呈现U字形。

4.如权利要求2所述的天线***，其中该第一辐射部由该非导体支撑元件的该第一表面上延伸至该第二表面上。

5.如权利要求1所述的天线***，其中该短路部呈现蜿蜒形状。

6.如权利要求2所述的天线***，其中该短路部位于该非导体支撑元件的该第一表面上。

7.如权利要求1所述的天线***，其中该第二辐射部呈现一较短直条形。

8.如权利要求2所述的天线***，其中该第二辐射部位于该非导体支撑元件的该第一表面上。

9.如权利要求1所述的天线***，其中该第三辐射部呈现较长直条形。

10.如权利要求2所述的天线***，其中该第三辐射部位于该非导体支撑元件的该第一表面上。

11.如权利要求1所述的天线***，其中该第一寄生部呈现倒L字形。

12.如权利要求2所述的天线***，其中该第一寄生部由该非导体支撑元件的该第一表面上延伸至该第二表面上。

13.如权利要求1所述的天线***，其中该第二寄生部呈现L字形。

14.如权利要求2所述的天线***，其中该第二寄生部由该非导体支撑元件的该第一表面上延伸至该第二表面上。

15.如权利要求1所述的天线***，其中该第一天线和该第二天线都涵盖介于2496MHz至2690MHz之间的第一频带，以及介于3300MHz至3800MHz之间的第二频带。

16.如权利要求15所述的天线***，其中该第一馈入部和该第一辐射部的总长度介于该第一频带的0.15倍至0.2倍波长之间。

17.如权利要求15所述的天线***，其中该第一馈入部和该短路部的总长度介于该第二频带的0.3倍至0.4倍波长之间。

18.如权利要求15所述的天线***，其中该第二馈入部和该第二辐射部的总长度介于该第二频带的0.1倍至0.12倍波长之间。

19.如权利要求15所述的天线***，其中该第二馈入部和该第三辐射部的总长度介于该第一频带的0.12倍至0.14倍波长之间。

20.如权利要求1所述的天线***，其中该第一寄生部和该第二寄生部的间距介于1.1mm至2mm之间。