TWI485927B

TWI485927B - 寬束徑寬多迴圈天線模組

Info

Publication number: TWI485927B
Application number: TW098136886A
Authority: TW
Inventors: Saou Wen Su
Original assignee: Lite On Electronics Guangzhou; Lite On Technology Corp
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2015-05-21
Also published as: TW201115845A

Description

寬束徑寬多迴圈天線模組

本發明係有關於一種多迴圈天線模組，尤指一種能夠產生良好天線性能之寬束徑寬多迴圈天線模組。

傳統無線區域網路或802.11a/b/g/n橋接點天線大多為外露式天線結構，最常見的形式為披覆有塑膠或橡膠套筒之偶極天線。這類型天線通常為單頻2.4GHz或雙頻2.4/5GHz天線，其天線主體高度通常為無線寬頻路由器或集線器厚度的3倍高，並且天線主體設置於一側邊且外露在機殼上方。使用者在操作上需先安裝天線，再調整天線接收位置，天線亦容易遭受外力破壞，且佔據空間並破壞美觀，特別是應用於多天線系統時。

另外，應用在2.4/5GHz無線區域網路或802.11a/b/g/n的雙頻天線時，天線大都只有單一個訊號饋入點。典型設計的雙頻天線為一種雙頻偶極橋接點天線結構，該天線利用兩個輻射銅管，有別於傳統單頻偶極天線使用同軸傳輸線之中心導線，達成2.4/5GHz雙頻操作。然而，在同步(concurrent)雙頻操作時，需額外增加一雙工器(diplexer)電路，同步傳送/接收2.4GHz與5GHz頻帶訊號至2.4GHz模組與5GHz模組，不但增加成本，且造成整體系統功率損耗。

再者，習知另外揭露一種雙頻交叉極化偶極天線，其揭露一雙天線系統，包含兩項雙頻偶極天線，以產生兩個操作頻帶，其分別在2.4GHz與5GHz模態附近。然而因為雙天線為堆疊結構，整體天線系統亦處於較高姿態。

除了上述缺點外，再者常見的無線寬頻橋接點或路由器通常會安裝在天花板(on ceiling)、壁掛(wall mount)。桌上(on table)等方位(orientations)，不同位置需不同類型的天線輻射場型。例如，使用在天花板的橋接點天線場型要求為倒三角錐(conical)輻射；壁掛在牆上的橋接點需要高指向性(directional)輻射場型；平躺在桌上的橋接點天線則為全向性(omnidirectional)輻射。但是一般的天線輻射場型只能提供特定的涵蓋範圍。例如，單極(monopole)天線只能產生水平(horizontal)方向全向性輻射場型或鉛直(elevation)方向三角錐(conical)輻射場型；平板/微帶天線(patch/microstrip antenna)具有垂向(broadside)輻射場型的特性。這意味著一般的無線寬頻橋接點或路由器設備只適合在特定的場合上使用，亦即應用在天花板上的橋接點就不適合作為壁掛式的橋接點，顯然地因為天線輻射場型與方向不同，將造成通訊死角而產生接收與發射品質不良的問題。

緣是，本發明人有感上述缺失之可改善，且依據多年來從事此方面之相關經驗，悉心觀察且研究之，並配合學理之運用，而提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明所要解決的技術問題，在於提供一種寬束徑寬多迴圈天線模組，其除了尺寸小、高度低、天線之間隔離度小、輻射特性良好、用途範圍廣(例如可設置於天花板、牆上、桌上等)之外，亦不需額外增加一雙工器電路，即可取代傳統外露式2.4/5GHz雙頻橋接點(access-point)天線。此外，本發明多天線模組可內藏於無線寬頻路由器(router)或集線器(hub)內，以保持產品整體外觀的完整性與美感度。

為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方案，提供一種寬束徑寬多迴圈天線模組，其包括：一接地單元、複數個第一迴圈單元及複數個第二迴圈單元。其中，該等第一迴圈單元係環繞該接地單元的幾何中心且分別垂直設置於該接地單元之外側邊上，其中每一個第一迴圈單元係具有至少一設置於該接地單元上之第一短路接腳、至少一與上述至少一第一短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之第一訊號饋入接腳、及至少一懸空且垂直於該接地單元上方一預定距離且連接於上述至少一第一短路接腳及上述至少一第一訊號饋入接腳之間之第一迴圈輻射本體。該等第二迴圈單元係環繞該接地單元的幾何中心且分別垂直設置於該接地單元之外側邊上，並且該等第二迴圈單元與該等第一迴圈單元對稱地交錯排列，其中每一個第二迴圈單元係具有至少一設置於該接地單元上之第二短路接腳、至少一與上述至少一第二短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之第二訊號饋入接腳、及至少一懸空且垂直於該接地單元上方一預定距離且連接於上述至少一第二短路接腳及上述至少一第二訊號饋入接腳之間之第二迴圈輻射本體。

為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方案，提供一種寬束徑寬多迴圈天線模組，其安裝於一天線系統殼體的內部，其中該寬束徑寬多迴圈天線模組係包括：一接地單元、複數個第一迴圈單元及複數個第二迴圈單元。其中，該等第一迴圈單元係環繞該接地單元的幾何中心且分別垂直設置於該接地單元之外側邊上，其中每一個第一迴圈單元係具有至少一設置於該接地單元上之第一短路接腳、至少一與上述至少一第一短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之第一訊號饋入接腳、及至少一懸空且垂直於該接地單元上方一預定距離且連接於上述至少一第一短路接腳及上述至少一第一訊號饋入接腳之間之第一迴圈輻射本體。該等第二迴圈單元係環繞該接地單元的幾何中心且分別垂直設置於該接地單元之外側邊上，並且該等第二迴圈單元與該等第一迴圈單元對稱地交錯排列，其中每一個第二迴圈單元係具有至少一設置於該接地單元上之第二短路接腳。至少一與上述至少一第二短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之第二訊號饋入接腳。及至少一懸空且垂直於該接地單元上方一預定距離且連接於上述至少一第二短路接腳及上述至少一第二訊號饋入接腳之間之第二迴圈輻射本體。再者，該接地單元、該等第一迴圈單元與該等第二迴圈單元皆被包覆於該天線系統殼體的內部。

因此，針對上述寬束徑寬多迴圈天線模組，本發明的有益效果在於：

1、在本發明所舉的例子中，寬束徑寬多迴圈天線模組包含三個獨立的第一迴圈單元(大迴圈尺寸)與三個獨立的第二迴圈單元(小迴圈尺寸)。每一個第一迴圈單元與每一個第二迴圈單元分別負責低頻2.4GHz頻帶操作與高頻5GHz頻帶操作，以實現同步雙頻操作之目的。因此本發明有別於傳統的雙頻天線，傳統雙頻天線只有單一訊號饋入端，在同步雙頻操作時需額外增加一雙工器電路，不但增加成本，亦造成整體系統功率的損耗。

2、在本發明所舉的例子中，寬束徑寬多迴圈天線模組的整體高度不超過15mm，以達成內藏式多橋接點天線的可能性。換言之，本發明寬束徑寬多迴圈天線模組可內藏於無線寬頻路由器(router)或集線器(hub)內，以保持產品整體外觀的完整性與美感度。

3、在本發明所舉的例子中，藉由(1)控制每一個第一迴圈單元之第一短路接腳及第一訊號饋入接腳之間距、(2)控制每一個第二迴圈單元之第二短路接腳及第二訊號饋入接腳之間距、及(3)控制每一個第一迴圈單元及每一個第二迴圈單元相對於接地單元的高度，可獲得寬束徑寬多迴圈天線模組在2.4GHz與5GHz無線區域網路頻帶內良好的阻抗匹配(以2:1 VSWR或10dB返回損失定義)。

4、在本發明所舉的例子中，因為每一個第一迴圈單元之第一短路接腳鄰近不同天線操作頻率之第二迴圈單元之第二訊號饋入接腳(或每一個第二迴圈單元之第二短路接腳鄰近不同天線操作頻率之第一迴圈單元之第一訊號饋入接腳)，所以本發明可大幅降低每兩個具有不同天線操作頻率之第一迴圈單元與第二迴圈單元之間的耦合(mutual coupling)，達成隔離度(isolation)在-15dB以下之良好特性。

5、在本發明所舉的例子中，每一個第一迴圈單元及每一個第二迴圈單元皆為一全波長迴圈天線(one-wavelength loop)，且為一平衡式結構(balanced structure)，其具有大幅抑制天線接地面(或系統接地面)的表面激發電流之優勢，因此接地面(該接地單元)在這裡可視為一反射板，而使得本發明之天線輻射場型具有較高的指向性(directivity)，以達成高增益天線的設計。

6、在本發明所舉的例子中，每一個第一迴圈單元及每一個第二迴圈單元皆垂直地放置在接地面的邊緣(亦即該接地單元的最外側邊)，天線的輻射場型受到接地面兩正交方向(orthogonal directions)(一個方向垂直接地面(與天線平行)，另一個方向則平行接地面)的反射，每一個第一迴圈單元及每一個第二迴圈單元在與天線垂直平面的3dB半功率(half-power)束徑寬可涵蓋極座標(polar coordinate)上至少一個象限(quadrant)以上的角度(例如：每一個第一迴圈單元及每一個第二迴圈單元的3dB半功率束徑寬在2.4與5GHz頻帶分別大於約141度與155度)，因此每一個第一迴圈單元及每一個第二迴圈單元具有較寬的束徑寬輻射場型。

7、當本發明寬束徑寬多迴圈天線模組的三個第一迴圈單元(操作於2.4GHz頻帶)或三個第二迴圈單元(操作於5GHz頻帶)一起操作時，三個各自獨立的第一迴圈單元(或三個各自獨立的第二迴圈單元)將組合成「可涵蓋一個半平面空間並且每一點的天線增益值(或功率大小)都相近的輻射場型」。如此，內建有本發明寬束徑寬多迴圈天線模組的無線寬頻橋接點或路由器裝置將可放置在不同的環境上使用，例如天花板、牆上、桌上等。

8、本發明寬束徑寬多迴圈天線模組整體採用金屬片沖壓(stamping)或切割製作，可由單一輻射金屬片成型。因此本發明可有效地節省製作成本及加工時間。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱第一A圖至第一D圖所示，本發明第一實施例係提供一種寬束徑寬多迴圈天線模組M，其包括：一接地單元1、複數個第一迴圈單元2及複數個第二迴圈單元3。此外，該接地單元1、該等第一迴圈單元2及該等第二迴圈單元3係可為一體成型式片狀體。當然，該等第一迴圈單元2及該等第二迴圈單元3亦可分別成型後再設置於該接地單元1上。

其中，該等第一迴圈單元2與該等第二迴圈單元3係彼此交替且對稱地排列在該接地單元1上，並且每一個第一迴圈單元2之幾何中心線A(該幾何中心線A係連接於該接地單元1之幾何中心)與每一個第二迴圈單元3之幾何中心線B(該幾何中心線B係連接於該接地單元1之幾何中心)彼此間的夾角θ係為相同。另外，每兩個第一迴圈單元2之兩個幾何中心線A(或每兩個第二迴圈單元3之兩個幾何中心線B)彼此間的夾角θ′亦可為相同。

例如：以本發明第一實施例所舉的例子而言，該等第一迴圈單元2的數量係為三個，該等第二迴圈單元3的數量亦係為三個，並且每一個第一迴圈單元2之幾何中心線A與每一個第二迴圈單元3之幾何中心線B彼此間的夾角θ係為60度(如第一A圖所示)。然而，上述「該等第一迴圈單元2及該等第二迴圈單元3的數量」及「每一個第一迴圈單元2之幾何中心線A與每一個第二迴圈單元3之幾何中心線B彼此間的夾角θ的度數」皆是用來舉例而已，而並非用以限定本發明。

再者，該接地單元1係可為正多邊形導電板體、圓形導電板體、或任何外觀形狀之導電板體(本發明第一實施例以正多邊形導電板體來作說明)，並且該接地單元1的中央處係具有一穿孔10。另外，本發明寬束徑寬多迴圈天線模組M更進一步包括：複數個相對應該等第一迴圈單元2及該等第二迴圈單元3之訊號導線4，並且該等訊號導線4係穿過該穿孔10，以使得該等訊號導線4透過該穿孔10而達到收納的效果，並且透過該等訊號導線4的使用，以使得該等第一迴圈單元2及該等第二迴圈單元3所接收到的天線訊號可傳遞至無線寬頻路由器(router)或集線器(hub)內的電路板(圖未示)。當然，本發明第一實施例中的接地單元1也可以省略上述穿孔10的設計，而使得該等訊號導線4直接延著該接地單元1的上表面貼附，這樣也可以使得該等訊號導線4達到收納的效果。

此外，配合第一B圖及第一C圖所示，該等第一迴圈單元2係環繞該接地單元1的幾何中心並且分別垂直設置於該接地單元1之外側邊100上，其中每一個第一迴圈單元2係具有至少一設置於該接地單元1上之第一短路接腳20、至少一與上述至少一第一短路接腳20相隔一預定距離且懸空於該接地單元1上方一預定距離之第一訊號饋入接腳21、及至少一懸空且垂直於該接地單元1上方一預定距離且連接於上述至少一第一短路接腳20及上述至少一第一訊號饋入接腳21之間之第一迴圈輻射本體22。請參考第一C圖所示，每一個第一迴圈單元2之第一短路接腳20與第一訊號饋入接腳21係對稱地設置於每一個第一迴圈單元2之幾何中心線A的兩側。

請配合第一A圖及第一E圖所示，依據第一A圖中所界定的座標方向，第一E圖顯示其中一第一迴圈單元2(例如第一A圖中最上面的第一迴圈單元2(loop 1))操作於2442MHz的輻射場型在不同平面(x-z平面、y-z平面、x-y平面)之量測結果。

由第一E圖中可知，每一個第一迴圈單元2皆為一全波長迴圈天線(one-wavelength loop)，且為一平衡式結構(balanced structure)，其具有大幅抑制該接地單元1的表面激發電流之優勢，因此該接地單元1在這裡可視為一反射板，而使得本發明之天線輻射場型具有較高的指向性(directivity)，特別是在+z與-x方向上，以達成高增益天線的設計。

由第一E圖中可知，每一個第一迴圈單元2皆垂直地放置在該接地單元1的邊緣(亦即該接地單元1的最外側邊100)，天線的輻射場型受到該接地單元1兩正交方向(orthogonal directions)(一個方向垂直接地面(與天線平行)，另一個方向則平行接地面)的反射，每一個第一迴圈單元2在與天線垂直平面的3dB半功率(half-power)束徑寬可涵蓋極座標(polar coordinate)上至少一個象限(quadrant)以上的角度(例如：第一E圖中之x-z平面上，每一個第一迴圈單元2(loop 1)在與天線垂直平面的3dB半功率束徑寬在2.4GHz頻帶大於約141度)，因此每一個第一迴圈單元2具有較寬的束徑寬輻射場型。換言之，三個各自獨立的第一迴圈單元2將組合成「可涵蓋一個半平面空間並且每一點的天線增益值(或功率大小)都相近的輻射場型」。如此，內建有本發明寬束徑寬多迴圈天線模組M的無線寬頻橋接點或路由器裝置將可放置在不同的環境上使用，例如天花板、牆上。桌上等。

另外，配合第一B圖及第一D圖所示，該等第二迴圈單元3係環繞該接地單元1的幾何中心並且分別垂直設置於該接地單元1之外側邊100上，其中每一個第二迴圈單元3係具有至少一設置於該接地單元1上之第二短路接腳30、至少一與上述至少一第二短路接腳30相隔一預定距離且懸空於該接地單元1上方一預定距離之第二訊號饋入接腳31、及至少一懸空且垂直於該接地單元1上方一預定距離且連接於上述至少一第二短路接腳30及上述至少一第二訊號饋入接腳31之間之第二迴圈輻射本體32。請參考第一D圖所示，每一個第二迴圈單元3之第二短路接腳30與第二訊號饋入接腳31係對稱地設置於每一個第二迴圈單元3之幾何中心線B的兩側。

請配合第一A圖及第一F圖所示，依據第一A圖中所界定的座標方向，第一F圖顯示其中一第二迴圈單元3(例如第一圖中最下面的第二迴圈單元3(loop 6))操作於5490MHz的輻射場型在不同平面(x-z平面、y-z平面、x-y平面)之量測結果。

由第一F圖中可知，每一個第二迴圈單元3皆為一全波長迴圈天線(one-wavelength loop)，且為一平衡式結構(balanced structure)，其具有大幅抑制該接地單元1的表面激發電流之優勢，因此該接地單元1在這裡可視為一反射板，而使得本發明之天線輻射場型具有較高的指向性(directivity)，特別是在+z與-x方向上，以達成高增益天線的設計。

由第一F圖中可知，每一個第二迴圈單元3皆垂直地放置在該接地單元1的邊緣(亦即該接地單元1的最外側邊100)，天線的輻射場型受到該接地單元1兩正交方向(orthogonal directions)(一個方向垂直接地面(與天線平行)，另一個方向則平行接地面)的反射，每一個第二迴圈單元3在與天線垂直平面的3dB半功率(half-power)束徑寬可涵蓋極座標(polar coordinate)上至少一個象限(quadrant)以上的角度(例如：第一F圖中之x-z平面上，每一個第二迴圈單元3在與天線垂直平面的3dB半功率(half-power)束徑寬在5GHz頻帶大於約155度)，因此每一個第二迴圈單元3具有較寬的束徑寬輻射場型。換言之，三個各自獨立的第二迴圈單元3將組合成「可涵蓋一個半平面空間並且每一點的天線增益值(或功率大小)都相近的輻射場型」。如此，內建有本發明寬束徑寬多迴圈天線模組的無線寬頻橋接點或路由器裝置將可放置在不同的環境上使用，例如天花板、牆上、桌上等。

再者，依據不同的設計需求，該等第一迴圈單元2及該等第二迴圈單元3至少具有下列五種不同的設計態樣：

一、請參閱第一B圖所示，每一個第一迴圈單元2之第一訊號饋入接腳21係與其中一鄰近之第二迴圈單元3之第二短路接腳30相鄰，並且每一個第一迴圈單元2之第一短路接腳20係與另外一鄰近之第二迴圈單元3之第二訊號饋入接腳31相鄰。

換言之，以其中一第一迴圈單元2來看，該第一迴圈單元2之第一訊號饋入接腳21與左邊之第二迴圈單元3之第二短路接腳30相鄰，並且該第一迴圈單元2之第一短路接腳20與右邊之第二迴圈單元3之第二訊號饋入接腳31相鄰。藉由上述接腳間彼此錯開的設計，以降低該第一訊號饋入接腳21與該第二訊號饋入接腳31彼此間產生相互干擾的問題，並且降低該第一短路接腳20與該第二短路接腳30彼此間產生相互干擾的問題。

因此，本發明可大幅降低每兩個具有不同天線操作頻率之第一迴圈單元2與第二迴圈單元3之間的耦合(mutual coupling)，達成隔離度(isolation)在-15dB以下之良好特性。

二、請配合第一C圖及第一D圖所示，每一個第一迴圈單元2之第一短路接腳20與第一訊號饋入接腳21係彼此相隔一預定距離，並且每一個第二迴圈單元3之第二短路接腳30與第二訊號饋入接腳31係彼此相隔一預定距離，以達良好的匹配。此外，依據不同的設計需求，設計者可透過調整此相隔的預定距離，以改變天線的操作頻率。另外，「上述第一短路接腳20與第一訊號饋入接腳21之間的預定距離」及「上述第二短路接腳30與第二訊號饋入接腳31之間的預定距離」皆可隨著所需要天線性能來進行調整。再者，每一個第一迴圈單元2及每一個第二迴圈單元3相對於接地單元1的高度亦可隨著所需要天線性能來進行調整。

因此，藉由(1)控制每一個第一迴圈單元2之第一短路接腳20及第一訊號饋入接腳21之間距、(2)控制每一個第二迴圈單元3之第二短路接腳30及第二訊號饋入接腳31之間距、及(3)控制每一個第一迴圈單元2及每一個第二迴圈單元3相對於接地單元1的高度，可獲得寬束徑寬多迴圈天線模組在2.4GHz與5GHz無線區域網路頻帶內良好的阻抗匹配(以2:1 VSWR或10dB返回損失定義)。

三、請配合第一B圖至第一D圖所示，每一個第一訊號饋入接腳21的底部係具有一第一訊號饋入點210，並且每一個第二訊號饋入接腳31的底部係具有一第二訊號饋入點310。此外，該等第一訊號饋入點210及該等第二訊號饋入點310皆面向該接地單元1的幾何中心(該等第一訊號饋入點210及該等第二訊號饋入點310分別相對於該接地單元1之幾何中心的距離可以不同，但相同操作頻帶之迴圈天線的饋入點相對於該接地單元1之幾何中心的距離必須相同)。

另外，該等訊號導線4係分別電性連接於該等第一訊號饋入接腳21之該等第一訊號饋入點210及該等第二訊號饋入接腳31之該等第二訊號饋入點310。透過該等訊號導線4的使用，以使得該等第一迴圈單元2及該等第二迴圈單元3所接收到的天線訊號可傳遞至無線寬頻路由器(router)或集線器(hub)內的電路板(圖未示)。

四、請配合第一A圖及第一B圖所示，每一個第一迴圈單元2之第一短路接腳20、第一訊號饋入接腳21及第一迴圈輻射本體22係位於同一平面或同一曲面上上，並且每一個第二迴圈單元3之第二短路接腳30、第二訊號饋入接腳31及第二迴圈輻射本體32係位於同一平面或同一曲面上。

五、該等第一迴圈單元2係具有相同的天線操作頻率(例如低頻操作頻率)，並且該等第二迴圈單元3係具有相同的天線操作頻率(例如高頻操作頻率)。例如：該等第一迴圈單元2的天線操作頻率係可為2.4GHz，並且該等第二迴圈單元3的天線操作頻率係可為5GHz。

再者，依據上述五點對於該等第一迴圈單元2及該等第二迴圈單元3所界定的結構，舉例來說：第一A圖中顯示三個第一迴圈單元2，定義最上面的為第一個第一迴圈單元2，左下角為第二個第一迴圈單元2，右下角為第三個第一迴圈單元2；第一A圖中顯示三個第二迴圈單元3，定義右上角為第一個第二迴圈單元3，左上角為第二個第二迴圈單元3，最下面為第三個第二迴圈單元3。

請配合第一A圖及第一G圖所示，依據上述對於該等第一迴圈單元2及該等第二迴圈單元3所界定的結構來進行測試，而結果顯示出該等第一迴圈單元(由S₁₁ 。S₂₂ 。S₃₃ 所代表)2及該等第二迴圈單元(由S₄₄ 。S₅₅ 。S₆₆ 所代表)3在不同頻率(Frequency)(MHz)下所得到之反射係數(S Parameter)(dB)。由圖中可知，在2.4GHz及5GHz的操作頻帶內具有較低(-10dB以下)的反射係數。

請配合第一A圖及第第一H圖所示，依據上述對於該等第一迴圈單元2及該等第二迴圈單元3所界定的結構來進行測試，而結果顯示出任意一個第一迴圈單元2與任意一個第二迴圈單元3彼此間的隔離度曲線。其中，第一H圖中的S₂₁ 所代表的是第二個第一迴圈單元2與第一個第一迴圈單元2之間的隔離度曲線、S₃₁ 所代表的是第三個第一迴圈單元2與第一個第一迴圈單元2之間的隔離度曲線、S₄₁ 所代表的是第一個第二迴圈單元3與第一個第一迴圈單元2之間的隔離度曲線、S₅₁ 所代表的是第二個第二迴圈單元3與第一個第一迴圈單元2之間的隔離度曲線、S₆₁ 所代表的是第三個第二迴圈單元3與第一個第一迴圈單元2之間的隔離度曲線、S₅₄ 所代表的是第二個第二迴圈單元3與第一個第二迴圈單元3之間的隔離度曲線、S₆₄ 所代表的是第三個第二迴圈單元3與第一個第二迴圈單元3之間的隔離度曲線。由圖中可知，在2.4GHz及5GHz頻帶內的隔離度(isolation)可以達成在-15dB以下之良好特性。

請配合第一A圖及第第一I圖所示，依據上述對於該等第一迴圈單元2及該等第二迴圈單元3所界定的結構來進行測試，而結果顯示出第一個第一迴圈單元2(loop 1)及第三個第二迴圈單元3(loop 6)在不同頻率(Frequency)(MHz)下所得到之天線增益(antenna gain)(dBi)及輻射效率(radiation efficiency)(%)。由圖中可知，該等第一迴圈單元之增益在6.5dBi附近，該等第二迴圈單元在5.5dBi附近，天線輻射效率都在80%以上。

另外，請參閱第一J圖所示，本發明寬束徑寬多迴圈天線模組M係可安裝於一天線系統殼體C(例如：無線寬頻路由器的天線系統殼體或集線器的天線系統殼體)的內部，例如安裝在天線系統殼體的上蓋內側，其中該接地單元1、該等第一迴圈單元2及該等第二迴圈單元3皆被包覆於該天線系統殼體C的內部。因此，本發明寬束徑寬多迴圈天線模組M可內藏於無線寬頻路由器(router)或集線器(hub)內，所以本發明之寬束徑寬多迴圈天線模組M不需外露於天線系統殼體C外部，以保持產品整體外觀的完整性與美感度。

再者，本發明第二實施例係提供一種寬束徑寬多迴圈天線模組M，其包括：一接地單元1、複數個第一迴圈單元2及複數個第二迴圈單元3。由第二A圖及第二B圖中可知，第二實施例與第一實施例最大的差別在於：在第二實施例中，每一個第一迴圈單元2之第一迴圈輻射本體22為一連接於該第一短路接腳20及該第一訊號饋入接腳21之間的弧形體，並且每一個第二迴圈單元3之第一迴圈輻射本體32為一連接於該第二短路接腳30及該第二訊號饋入接腳31之間的弧形體。當然，第二實施例依然可以達到上述第一實施例之寬束徑寬多迴圈天線模組M所能產生之功能與效果。

此外，本發明第三實施例係提供一種寬束徑寬多迴圈天線模組M，其包括：一接地單元1、複數個第一迴圈單元2及複數個第二迴圈單元3。由第三A圖及第三B圖中可知，第三實施例與第一實施例最大的差別在於：在第三實施例中，每一個第一迴圈單元2之第一迴圈輻射本體22係具有兩個相對稱之第一彎曲部220，並且每一個第二迴圈單元3之第二迴圈輻射本體32係具有兩個相對稱之第二彎曲部320。增加輻射本體的長度，可提供較長的共振路徑，降低天線操作頻率，進而縮小天線尺寸。當然，第三實施例依然可以達到上述第一實施例之寬束徑寬多迴圈天線模組M所能產生之功能與效果。

請參閱第四A圖及第四B圖所示，本發明第四實施例係提供一種寬束徑寬多迴圈天線模組M，其包括：一接地單元1、複數個第一迴圈單元2及複數個第二迴圈單元3。由圖中可知，第四實施例與第一實施例最大的差別在於：在第四實施例中，每一個第一迴圈單元2之第一短路接腳20、第一訊號饋入接腳21及第一迴圈輻射本體22係位於同一曲面上，並且每一個第二迴圈單元3之第二短路接腳30、第二訊號饋入接腳31及第二迴圈輻射本體32係位於同一曲面上。在此實施例中更可增加迴圈輻射本體兩側邊的寬度，以提供較長的共振路徑，且又不會造成整體體積上的增加。當然，第四實施例依然可以達到上述第一實施例之寬束徑寬多迴圈天線模組M所能產生之功能與效果。

綜上所述，本發明之寬束徑寬多迴圈天線模組至少具有下列的優點：

6、在本發明所舉的例子中，每一個第一迴圈單元及每一個第二迴圈單元皆垂直地放置在接地面的邊緣(亦即該接地單元的最外側邊)，天線的輻射場型受到接地面兩正交方向(orthogonal directions)(一個方向垂直接地面(與天線平行)，另一個方向則平行接地面)的反射，每一個第一迴圈單元及每一個第二迴圈單元在與天線垂直平面的的3dB半功率(half-power)束徑寬可涵蓋極座標(polar coordinate)上至少一個象限(quadrant)以上的角度(例如：每一個第一迴圈單元及每一個第二迴圈單元的3dB半功率束徑寬在2.4與5GHz頻帶分別大於約141度與155度)，因此每一個第一迴圈單元及每一個第二迴圈單元具有較寬的束徑寬輻射場型。

惟，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

C．．．天線系統殼體

M．．．寬束徑寬多迴圈天線模組

1．．．接地單元

10．．．穿孔

100．．．外側邊

2．．．第一迴圈單元

A．．．幾何中心線

20．．．第一短路接腳

21．．．第一訊號饋入接腳

210．．．第一訊號饋入點

22‧‧‧第一迴圈輻射本體

220‧‧‧第一彎曲部

3‧‧‧第二迴圈單元

B‧‧‧幾何中心線

30‧‧‧第二短路接腳

31‧‧‧第二訊號饋入接腳

310‧‧‧第二訊號饋入點

32‧‧‧第二迴圈輻射本體

320‧‧‧第二彎曲部

4‧‧‧訊號導線

θ、θ′‧‧‧夾角

第一A圖係為本發明寬束徑寬多迴圈天線模組的第一實施例之上視示意圖；

第一B圖係為本發明寬束徑寬多迴圈天線模組的第一實施例之立體示意圖；

第一C圖係為本發明第一實施例之其中一第一迴圈單元之前視示意圖；

第一D圖係為本發明第一實施例之其中一第二迴圈單元之前視示意圖；

第一E圖係為本發明第一實施例之其中一第一迴圈單元操作於2442MHz在不同平面(x-z平面、y-z平面、x-y平面)之輻射場型示意圖；

第一F圖係為本發明第一實施例之其中一第二迴圈單元操作於5490MHz在不同平面(x-z平面、y-z平面、x-y平面)之輻射場型示意圖；

第一G圖係為本發明第一實施例之三個第一迴圈單元與三個第二迴圈單元在不同頻率下所得到之反射係數之曲線圖；

第一H圖係為本發明第一實施例之每兩個迴圈單元彼此間的隔離度曲線圖；

第一I圖係為本發明第一實施例之其中一第一迴圈單元與其中一第二迴圈單元在不同頻率下所得到之天線增益及輻射效率之曲線圖；

第一J圖係為本發明第一實施例內設於一天線系統殼體內之立體示意圖；

第二A圖係為本發明第二實施例之其中一第一迴圈單元之前視示意圖；

第二B圖係為本發明第二實施例之其中一第二迴圈單元之前視示意圖；

第三A圖係為本發明第三實施例之其中一第一迴圈單元之前視示意圖；

第三B圖係為本發明第三實施例之其中一第二迴圈單元之前視示意圖；

第四A圖係為本發明寬束徑寬多迴圈天線模組的第四實施例之上視示意圖；以及

第四B圖係為本發明寬束徑寬多迴圈天線模組的第四實施例之立體示意圖。

M．．．寬束徑寬多迴圈天線模組

10．．．接地單元1穿孔

100．．．外側邊

2．．．第一迴圈單元

20．．．第一短路接腳

21．．．第一訊號饋入接腳

210．．．第一訊號饋入點

22．．．第一迴圈輻射本體

3．．．第二迴圈單元

30．．．第二短路接腳

31．．．第二訊號饋入接腳

310．．．第二訊號饋入點

32．．．第二迴圈輻射本體

Claims

一種寬束徑寬多迴圈天線模組，其包括：一接地單元；複數個第一迴圈單元，其環繞該接地單元的幾何中心且分別垂直設置於該接地單元之外側邊上，其中每一個第一迴圈單元係具有至少一設置於該接地單元上之第一短路接腳、至少一與上述至少一第一短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之第一訊號饋入接腳、及至少一懸空且垂直於該接地單元上方一預定距離且連接於上述至少一第一短路接腳及上述至少一第一訊號饋入接腳之間之第一迴圈輻射本體；複數個第二迴圈單元，其環繞該接地單元的幾何中心且分別垂直設置於該接地單元之外側邊上，並且該等第二迴圈單元與該等第一迴圈單元對稱地交錯排列，其中每一個第二迴圈單元係具有至少一設置於該接地單元上之第二短路接腳、至少一與上述至少一第二短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之第二訊號饋入接腳、及至少一懸空且垂直於該接地單元上方一預定距離且連接於上述至少一第二短路接腳及上述至少一第二訊號饋入接腳之間之第二迴圈輻射本體；以及複數個相對應該等第一迴圈單元及該等第二迴圈單元之訊號導線，其分別電性連接於該等第一訊號饋入接腳及該等第二訊號饋入接腳，其中該接地單元的中央處係具有一穿孔，並且該等訊號導線係穿過該穿孔。
如申請專利範圍第1項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中該接地單元係為正多邊形導電板體或圓形導電板體。
如申請專利範圍第1項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中每一個第一迴圈單元之幾何中心線與每一個第二迴圈單元之幾何中心線彼此間的夾角係為相同。
如申請專利範圍第1項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中每一個第一迴圈單元之第一訊號饋入接腳係與其中一鄰近之第二迴圈單元之第二短路接腳相鄰，並且每一個第一迴圈單元之第一短路接腳係與另外一鄰近之第二迴圈單元之第二訊號饋入接腳相鄰。
如申請專利範圍第1項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中每一個第一迴圈單元之第一短路接腳與第一訊號饋入接腳係對稱地設置於每一個第一迴圈單元之幾何中心線的兩側，並且每一個第二迴圈單元之第二短路接腳與第二訊號饋入接腳係對稱地設置於每一個第二迴圈單元之幾何中心線的兩側。
如申請專利範圍第1項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中每一個第一迴圈單元之第一短路接腳、第一訊號饋入接腳及第一迴圈輻射本體係位於同一平面或同一曲面上，並且每一個第二迴圈單元之第二短路接腳、第二訊號饋入接腳及第二迴圈輻射本體係位於同一平面或同一曲面上。
如申請專利範圍第1項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中該等第一迴圈單元係具有相同的天線操作頻率，並且該等第二迴圈單元係具有相同的天線操作頻率。
如申請專利範圍第1項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中該接地單元、該等第一迴圈單元及該等第二迴圈單元係為一體成型式片狀體。
如申請專利範圍第1項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中每一個第一迴圈單元之第一迴圈輻射本體為一連接於該第一短路接腳及該第一訊號饋入接腳之間的弧形體，並且每一個第二迴圈單元之第一迴圈輻射本體為一連接於該第二短路接腳及該第二訊號饋入接腳之間的弧形體。
如申請專利範圍第1項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中每一個第一迴圈單元之第一迴圈輻射本體係具有兩個相對稱之第一彎曲部，並且每一個第二迴圈單元之第二迴圈輻射本體係具有兩個相對稱之第二彎曲部。
一種寬束徑寬多迴圈天線模組，其安裝於一天線系統殼體的內部，其中該寬束徑寬多迴圈天線模組係包括：一接地單元；複數個第一迴圈單元，其環繞該接地單元的幾何中心且分別垂直設置於該接地單元之外側邊上，其中每一個第一迴圈單元係具有至少一設置於該接地單元上之第一短路接腳、至少一與上述至少一第一短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之第一訊號饋入接腳、及至少一懸空且垂直於該接地單元上方一預定距離且連接於上述至少一第一短路接腳及上述至少一第一訊號饋入接腳之間之第一迴圈輻射本體；複數個第二迴圈單元，其環繞該接地單元的幾何中心且分別垂直設置於該接地單元之外側邊上，並且該等第二迴圈單元與該等第一迴圈單元對稱地交錯排列，其中每一個第二迴圈單元係具有至少一設置於該接地單元上之第二短路接腳、至少一與上述至少一第二短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之第二訊號饋入接腳、及至少一懸空且垂直於該接地單元上方一預定距離且連接於上述至少一第二短路接腳及上述至少一第二訊號饋入接腳之間之第二迴圈輻射本體；以及複數個相對應該等第一迴圈單元及該等第二迴圈單元之訊號導線，其分別電性連接於該等第一訊號饋入接腳及該等第二訊號饋入接腳，其中該接地單元的中央處係具有一穿孔，並且該等訊號導線係穿過該穿孔；其中，該接地單元、該等第一迴圈單元與該等第二迴圈單元皆被包覆於該天線系統殼體的內部。
如申請專利範圍第11項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中該接地單元係為正多邊形導電板體或圓形導電板體。
如申請專利範圍第11項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中每一個第一迴圈單元之幾何中心線與每一個第二迴圈單元之幾何中心線彼此間的夾角係為相同。
如申請專利範圍第11項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中每一個第一迴圈單元之第一訊號饋入接腳係與其中一鄰近之第二迴圈單元之第二短路接腳相鄰，並且每一個第一迴圈單元之第一短路接腳係與另外一鄰近之第二迴圈單元之第二訊號饋入接腳相鄰。
如申請專利範圍第11項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中每一個第一迴圈單元之第一短路接腳與第一訊號饋入接腳係對稱地設置於每一個第一迴圈單元之幾何中心線的兩側，並且每一個第二迴圈單元之第二短路接腳與第二訊號饋入接腳係對稱地設置於每一個第二迴圈單元之幾何中心線的兩側。
如申請專利範圍第11項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中每一個第一迴圈單元之第一短路接腳、第一訊號饋入接腳及第一迴圈輻射本體係位於同一平面或同一曲面上，並且每一個第二迴圈單元之第二短路接腳、第二訊號饋入接腳及第二迴圈輻射本體係位於同一平面或同一曲面上。
如申請專利範圍第11項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中該等第一迴圈單元係具有相同的天線操作頻率，並且該等第二迴圈單元係具有相同的天線操作頻率。
如申請專利範圍第11項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中該接地單元、該等第一迴圈單元及該等第二迴圈單元係為一體成型式片狀體。
如申請專利範圍第11項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中每一個第一迴圈單元之第一迴圈輻射本體為一連接於該第一短路接腳及該第一訊號饋入接腳之間的弧形體，並且每一個第二迴圈單元之第一迴圈輻射本體為一連接於該第二短路接腳及該第二訊號饋入接腳之間的弧形體。
如申請專利範圍第11項所述之寬束徑寬多迴圈天線模組，其中每一個第一迴圈單元之第一迴圈輻射本體係具有兩個相對稱之第一彎曲部，並且每一個第二迴圈單元之第二迴圈輻射本體係具有兩個相對稱之第二彎曲部。