TWI634700B

TWI634700B - 通訊裝置

Info

Publication number: TWI634700B
Application number: TW105142653A
Authority: TW
Inventors: 詹長庚; 徐杰聖
Original assignee: 啓碁科技股份有限公司
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-09-01
Also published as: TW201824639A; US10164343B2; US20180183134A1

Abstract

一種通訊裝置，包括一天線系統。該天線系統至少包括一雙極化天線、一反射器、一平面倒F字形天線，以及一叉形結構。該反射器係用於反射該雙極化天線之輻射能量。該平面倒F字形天線係與該反射器分離。該叉形結構係介於該反射器和該平面倒F字形天線之間，並耦接至該反射器或該平面倒F字形天線。

Description

通訊裝置

本發明係關於一種通訊裝置，特別係關於一種通訊裝置及其天線系統。

隨著行動通訊技術的發達，行動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求，行動裝置通常具有無線通訊的功能。有些涵蓋長距離的無線通訊範圍，例如：行動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通訊，而有些則涵蓋短距離的無線通訊範圍，例如：Wi-Fi、Bluetooth系統使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。

無線網路基地台(Wireless Access Point)是使行動裝置於室內能高速上網之必要元件。然而，由於室內環境充滿了信號反射和多重路徑衰減(Multipath Fading)，無線網路基地台必須能同時處理來自各方向和各種極化之信號。因此，如何於無線網路基地台之有限空間中設計出一種高增益、多極化方向之天線，已成為現今設計者之一大挑戰。

在較佳實施例中，本發明提供一種通訊裝置，包括：一天線系統，包括：一第一雙極化天線；一第一反射器，用於反射該第一雙極化天線之輻射能量；一第一平面倒F字形天線，與該第一反射器分離；以及一第一叉形結構，介於該第一反射器和該第一平面倒F字形天線之間，並耦接至該第一反射器或該第一平面倒F字形天線。

在一些實施例中，該第一平面倒F字形天線涵蓋介於746MHz至894MHz之間之一低頻頻帶，而該第一雙極化天線係涵蓋介於1710MHz至2360MHz之間之一高頻頻帶。

在一些實施例中，該第一雙極化天線包括一第一偶極天線元件和一第二偶極天線元件，而該第一偶極天線元件係與該第二偶極天線元件互相垂直。

在一些實施例中，該第一反射器為一錐形，具有較寬之一上開口和較窄之一下底板，而該第一反射器之該上開口係朝向該第一雙極化天線。

在一些實施例中，該第一平面倒F字形天線包括一輻射部、一接地部，以及一饋入部，而一槽孔係形成於該輻射部和該接地部之間。

在一些實施例中，該饋入部係跨越該槽孔並耦接至該輻射部。

在一些實施例中，該槽孔呈現一L字形。

在一些實施例中，該第一叉形結構包括一第一分支部和一第二分支部，而該第一分支部和該第二分支部皆耦接至該第一反射器之一邊緣，或是皆耦接至該第一平面倒F字形天線。

在一些實施例中，該第一分支部之長度和該第二分支部之長度相等。

在一些實施例中，該第一分支部和該第二分支部之一組合為一L字形或一圓弧形。

在一些實施例中，該第一分支部和該第二分支部之間具有一夾角，而該夾角係介於70度至110度之間。

在一些實施例中，該第一叉形結構為一第一雙叉形結構，其包括互相分離之一第一部份和一第二部份，該第一部份係耦接至該第一反射器之一邊緣，而該第二部份係耦接至該第一平面倒F字形天線。

在一些實施例中，該天線系統更包括一第二雙極化天線、一第二反射器、一第二平面倒F字形天線，以及一第二叉形結構，其中該第二反射器係用於反射該第二雙極化天線之輻射能量，該第二平面倒F字形天線係與該第二反射器分離，而該第二叉形結構係介於該第二反射器和該第二平面倒F字形天線之間，並耦接至該第二反射器或該第二平面倒F字形天線。

在一些實施例中，該天線系統更包括一第三雙極化天線、一第三反射器、一第三平面倒F字形天線，以及一第三叉形結構，其中該第三反射器係用於反射該第三雙極化天線之輻射能量，該第三平面倒F字形天線係與該第三反射器分離，而該第三叉形結構係介於該第三反射器和該第三平面倒F字形天線之間，並耦接至該第三反射器或該第三平面倒F字形天線。

在一些實施例中，該天線系統更包括一第四雙極化天線、一第四反射器、一第四平面倒F字形天線，以及一第四叉形結構，其中該第四反射器係用於反射該第四雙極化天線之輻射能量，該第四平面倒F字形天線係與該第四反射器分離，而該第四叉形結構係介於該第四反射器和該第四平面倒F字形天線之間，並耦接至該第四反射器或該第四平面倒F字形天線。

在一些實施例中，該第一雙極化天線、該第二雙極化天線、該第三雙極化天線，以及該第四雙極化天線為中心對稱式分布，並各自涵蓋90度之空間角。

在一些實施例中，該天線系統為一波束交換天線組，並選擇性地使用該第一雙極化天線、該第二雙極化天線、該第三雙極化天線，以及該第四雙極化天線之任二者來執行信號收發。

在一些實施例中，該通訊裝置更包括：一金屬墊高柱，耦接至該第一反射器、該第二反射器、該第三反射器，以及該第四反射器，其中該金屬墊高柱係用於支撐該天線系統。

在一些實施例中，該通訊裝置更包括：一頂面反射板，耦接至該第一反射器、該第二反射器、該第三反射器，以及該第四反射器，其中該頂面反射板係垂直於該第一反射器、該第二反射器、該第三反射器，以及該第四反射器。

在一些實施例中，該通訊裝置更包括：一非導體天線罩，為一中空結構，其中該天線系統和該頂面反射板皆位於該非導體天線罩之內。

100、200、300、400、500‧‧‧通訊裝置

110、210、310、410、510‧‧‧天線系統

120‧‧‧第一雙極化天線

120-2‧‧‧第二雙極化天線

120-3‧‧‧第三雙極化天線

120-4‧‧‧第四雙極化天線

121‧‧‧第一偶極天線元件

122‧‧‧第二偶極天線元件

130‧‧‧第一反射器

130-2‧‧‧第二反射器

130-3‧‧‧第三反射器

130-4‧‧‧第四反射器

131‧‧‧第一反射器之邊緣

140‧‧‧第一平面倒F字形天線

140-2‧‧‧第二平面倒F字形天線

140-3‧‧‧第三平面倒F字形天線

140-4‧‧‧第四平面倒F字形天線

141‧‧‧輻射部

142‧‧‧接地部

143‧‧‧饋入部

144‧‧‧槽孔

150、250、350‧‧‧第一叉形結構

150-2、250-2、350-2‧‧‧第二叉形結構

150-3、250-3、350-3‧‧‧第三叉形結構

150-4、250-4、350-4‧‧‧第四叉形結構

151、251、351‧‧‧第一分支部

152、252、352‧‧‧第二分支部

190‧‧‧中心點

450‧‧‧第一雙叉形結構

450-2‧‧‧第二雙叉形結構

450-3‧‧‧第三雙叉形結構

450-4‧‧‧第四雙叉形結構

451‧‧‧第一雙叉形結構之第一部份

452‧‧‧第一雙叉形結構之第二部份

560‧‧‧金屬墊高柱

570‧‧‧頂面反射板

580‧‧‧非導體天線罩

D1‧‧‧間距

L1、L2‧‧‧長度

θ‧‧‧夾角

第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之立體圖；第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之俯視圖；第1C圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之側視圖；第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之俯視圖；第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之俯視圖；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之俯視圖；第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之立體圖；以及第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之天線系統之平面倒F字形天線在低頻頻帶時之S參數圖。

為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。

第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置100之立體圖。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置100之俯視圖。第1C圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置100之側視圖。請一併參考第1A、1B、1C圖。通訊裝置100可應用於一無線網路基地台(Wireless Access Point)當中。如第1A、1B、1C圖所示，通訊裝置100至少包括一天線系統110。天線系統110至少包括一第一雙極化天線(Dual-Polarized Antenna)120、一第一反射器(Reflector)130、一第一平面倒F字形天線(Planar Inverted F Antenna，PIFA)140，以及一第一叉形結構(Fork Structure)150。

第一雙極化天線120包括一第一偶極天線元件 (Dipole Antenna Element)121和一第二偶極天線元件122。第一偶極天線元件121可與第二偶極天線元件122互相垂直，以達成雙極化之特性。舉例而言，若第一偶極天線元件121具有一第一極化方向且第二偶極天線元件122具有一第二極化方向，則第一極化方向可與第二極化方向互相垂直。為增加操作頻寬，第一偶極天線元件121和第二偶極天線元件122可皆為鑽石形偶極天線元件。然而，本發明並不僅限於此。在其他實施例中，第一雙極化天線120亦可包括不同種類之二天線元件，例如：單極天線元件(Monopole Antenna Element)，或是補釘天線元件(Patch Antenna Element)。

第一反射器130可為一錐形(中空結構)，具有較寬之一上開口和較窄之一下底板，其中第一反射器130之上開口係朝向第一雙極化天線120。詳細而言，第一反射器130之上開口為較大之一長方形，而第一反射器130之下底板為較小之一長方形。第一反射器130可用於消除第一雙極化天線120之背向輻射及增強其正向輻射，從而可提升第一雙極化天線120之天線增益。本發明並不僅限於此。在另一些實施例中，第一反射器130亦可改為一無蓋三角柱體或一無蓋圓柱體(中空結構)，而其上開口亦朝向第一雙極化天線120，仍不致影響本發明之效果。

第一平面倒F字形天線140係鄰近於第一反射器130，但與第一反射器130完全分離。詳細而言，第一平面倒F字形天線140包括一輻射部141、一接地部142，以及一饋入部143，其中一槽孔144係形成於輻射部141和接地部142之間。槽孔144可以呈現一L字形，其可將輻射部141和接地部142兩者至少部份地分離。饋入部143可以是同軸電纜線。饋入部143係跨越槽孔144並耦接至輻射部141，從而激發第一平面倒F字形天線140。在一些實施例中，第一平面倒F字形天線140之輻射部141、接地部142係與第一反射器130之一邊緣131皆位於同一平面上。因為第一平面倒F字形天線140與第一反射器130彼此不相連接，此設計將有助於抑制其間不必要之互相耦合效應(Mutual Coupling)。

在一些實施例中，第一平面倒F字形天線140可以涵蓋介於746MHz至894MHz之間之一低頻頻帶，而第一雙極化天線120可以涵蓋介於1710MHz至2360MHz之間之一高頻頻帶。因此，本發明之天線系統110至少可支援LTE(Long Term Evolution)Band13/Band5/Band 4/Band 2/Band 66/Band 30之多頻帶寬頻操作。另外，天線系統110之多極化特性亦有助於克服室內環境之多重路徑衰減(Multipath Fading)之問題。

為了增加在高頻頻帶時，等效反射體之大小，本發明另於第一反射器130和第一平面倒F字形天線140之間加入一第一叉形結構150，其中第一叉形結構150可耦接至第一反射器130或第一平面倒F字形天線140兩者擇一，皆能發揮相似之效果。須注意的是，因為第一叉形結構150具有電容效應，其可將第一反射器130之等效面積擴大延伸至第一平面倒F字形天線140處。在第1A、1B、1C圖之實施例中，第一叉形結構150包括一第一分支部151和一第二分支部152，其中第一分支部151和第二分支部152皆耦接至第一反射器130之邊緣131。如第 1B圖所示，第一分支部151和第二分支部152可以各自為一直條形金屬元件，其中第一分支部151之長度L1和第二分支部152之長度L2兩者可大致相等。第一分支部151和第二分支部152之一組合可呈現一L字形，而此L字形之一交叉點恰直接連接至第一反射器130之邊緣131。由於第一叉形結構150和第一平面倒F字形天線140互相鄰近，其間可產生一等效電容器。當天線系統110操作於前述高頻頻帶時，此等效電容器將近似為一短路(Short-circuit)，使得第一平面倒F字形天線140耦接至第一反射器130，並可被視為第一反射器130之一延伸部份。因此，第一雙極化天線120將具有夠大之反射面積，以更強化天線系統110之高頻天線增益。另一方面，當天線系統110操作於前述低頻頻帶時，此等效電容器將近似為一斷路(Open-circuit)，使得第一平面倒F字形天線140與第一反射器130互相隔離。在此設計下，第一平面倒F字形天線140之輻射能量將無法傳遞至第一反射器130與其鄰近之天線，故能有效地提升天線系統110之低頻隔離度(Isolation)。

在一些實施例中，天線系統110之元件尺寸可如下列所述。第一平面倒F字形天線140之槽孔144之總長度約為前述低頻頻帶之0.25倍波長(λ/4)。第一雙極化天線120之第一偶極天線元件121和第二偶極天線元件122，其總長度皆約為前述高頻頻帶之0.5倍波長(λ/2)。為產生建設性干涉，第一反射器130和第一雙極化天線120(或第二偶極天線元件122)之間距D1係略大於前述高頻頻帶之0.25倍波長(λ/4)。第一分支部151之長度L1係介於4mm至10mm之間，且較佳為7mm。第二分支部 152之長度L2亦介於4mm至10mm之間，且較佳為7mm。第一分支部151和第二分支部152之間具有一夾角θ，其中夾角θ係介於70度至110度之間，且較佳為90度。第一叉形結構150之L字形頂點至第一平面倒F字形天線140之一既定間隔係介於3mm至7mm之間，且較佳為5mm。一般而言，當長度L1或長度L2增加、夾角θ縮小，或是前述既定間隔縮短時，第一叉形結構150和第一平面倒F字形天線140之間之一等效電容值將變大；反之，當長度L1或長度L2縮短、夾角θ增大，或是前述既定間隔增長時，第一叉形結構150和第一平面倒F字形天線140之間之等效電容值將變小。以上元件尺寸係經由多次模擬而計算得出，其可最佳化天線系統110之所有平面倒F字形天線之增益(Gain)和天線間之隔離度(Isolation)。根據實際量測結果，在加入第一叉形結構150之後，天線系統110之任二相鄰平面倒F字形天線之間之隔離度係由原本約9.2dB上升至約13.4dB，而各個平面倒F字形天線最大增益係由原本約-2.98dBi上升至約-0.27dBi，故此種設計可明顯改善天線系統110之輻射效能。

在一些實施例中，天線系統110更包括一第二雙極化天線120-2、一第二反射器130-2、一第二平面倒F字形天線140-2，以及一第二叉形結構150-2。第二雙極化天線120-2係相對於第一雙極化天線120或相鄰於第一雙極化天線120。第二反射器130-2係用於反射第二雙極化天線120-2之輻射能量。第二平面倒F字形天線140-2係與第二反射器130-2分離。第二叉形結構150-2係介於第二反射器130-2和第二平面倒F字形天線140-2之間，並耦接至第二反射器130-2或第二平面倒F字形天線140-2。第二雙極化天線120-2、第二反射器130-2、第二平面倒F字形天線140-2，以及第二叉形結構150-2之結構和功能皆與前述之第一雙極化天線120、第一反射器130、第一平面倒F字形天線140，以及第一叉形結構150相同，而其間差異處僅在它們朝向不同方向。

在一些實施例中，天線系統110更包括一第三雙極化天線120-3、一第三反射器130-3、一第三平面倒F字形天線140-3，以及一第三叉形結構150-3。第三雙極化天線120-3係相對於第一雙極化天線120或相鄰於第一雙極化天線120。第三反射器130-3係用於反射第三雙極化天線120-3之輻射能量。第三平面倒F字形天線140-3係與第三反射器130-3分離。第三叉形結構150-3係介於第三反射器130-3和第三平面倒F字形天線140-3之間，並耦接至第三反射器130-3或第三平面倒F字形天線140-3。第三雙極化天線120-3、第三反射器130-3、第三平面倒F字形天線140-3，以及第三叉形結構150-3之結構和功能皆與前述之第一雙極化天線120、第一反射器130、第一平面倒F字形天線140，以及第一叉形結構150相同，而其間差異處僅在它們朝向不同方向。

在一些實施例中，天線系統110更包括一第四雙極化天線120-4、一第四反射器130-4、一第四平面倒F字形天線140-4，以及一第四叉形結構150-4。第四雙極化天線120-4係相對於第一雙極化天線120或相鄰於第一雙極化天線120。第四反射器130-4係用於反射第四雙極化天線120-4之輻射能量。第四平面倒F字形天線140-4係與第四反射器130-4分離。第四叉形結構150-4係介於第四反射器130-4和第四平面倒F字形天線140-4之間，並耦接至第四反射器130-4或第四平面倒F字形天線140-4。第四雙極化天線120-4、第四反射器130-4、第四平面倒F字形天線140-4，以及第四叉形結構150-4之結構和功能皆與前述之第一雙極化天線120、第一反射器130、第一平面倒F字形天線140，以及第一叉形結構150相同，而其間差異處僅在它們朝向不同方向。

請再次參考第1A、1B、1C圖。第一雙極化天線120、第二雙極化天線120-2、第三雙極化天線120-3，以及第四雙極化天線120-4為係相對於一中心點190呈現對稱式分布，並各自涵蓋90度之空間角。相似地，第一反射器130、第二反射器130-2、第三反射器130-3、第四反射器130-4、第一平面倒F字形天線140、第二平面倒F字形天線140-2、第三平面倒F字形天線140-3、第四平面倒F字形天線140-4、第一叉形結構150、第二叉形結構150-2、第三叉形結構150-3、第四叉形結構150-4亦可相對於中心點190呈現對稱式分布。第一平面倒F字形天線140、第二平面倒F字形天線140-2、第三平面倒F字形天線140-3，以及第四平面倒F字形天線140-4可涵蓋相同之低頻頻帶(例如：介於746MHz至894MHz之間)。第一雙極化天線120、第二雙極化天線120-2、第三雙極化天線120-3，以及第四雙極化天線120-4可涵蓋相同之高頻頻帶(例如：介於1710MHz至2360MHz之間)。在一些實施例中，天線系統110為一波束交換天線組(Beam Switching Antenna Assembly)。此波束交換天線組可同時使用第一平面倒F字形天線140、第二平面倒F字形天線140-2、第三平面倒F字形天線140-3，以及第四平面倒F字形天線140-4之每一者來執行低頻信號收發，並可選擇性地使用第一雙極化天線120、第二雙極化天線120-2、第三雙極化天線120-3，以及第四雙極化天線120-4之至少任意二者來執行高頻信號收發。舉例而言，當欲接收信號來自於四面八方時，天線系統110可僅致能(Enable)朝向最大信號強度方向之二支雙極化天線，而將其餘雙極化天線皆禁能(Disabled)。必須理解的是，雖然第1A、1B、1C圖顯示恰好四支雙極化天線和四支平面倒F字形天線，實際上天線系統110可包括更多或更少數量之天線，例如：可僅包括第一雙極化天線120、第二雙極化天線120-2、第三雙極化天線120-3，以及第四雙極化天線120-4其中之一或複數者，或(且)可僅包括第一平面倒F字形天線140、第二平面倒F字形天線140-2、第三平面倒F字形天線140-3，以及第四平面倒F字形天線140-4其中之一或複數者。大致而言，若天線系統110共包括N支雙極化天線和N支平面倒F字形天線(例如：N為大於或等於2之一正整數)，則此N支雙極化天線和N支平面倒F字形天線可以等分配置於同一周角上，其中任二支相鄰之雙極化天線之間或任二支相鄰之平面倒F字形天線之間所包夾之一劣弧(Minor Arc)之度數恰為(360/N)度。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置200之俯視圖。第2圖係與第1B圖相似。在第2圖之實施例中，通訊裝置200之一天線系統210包括一第一叉形結構250、一第二叉形結構250-2、一第三叉形結構250-3，以及一第四叉形結構250-4之至少一者。以第一叉形結構250為例，其包括一第一分支部251和一第二分支部252。第一分支部251和第二分支部252皆耦接至第一反射器130之邊緣131。第一分支部251和第二分支部252之一組合可呈現一圓弧形。第一叉形結構250可與第一平面倒F字形天線140之間可產生一等效電容器。第二叉形結構250-2、第三叉形結構250-3，以及第四叉形結構250-4皆與第一叉形結構250完全相同，但它們朝向不同方向。第2圖之通訊裝置200之其餘特徵皆與第1A、1B、1C圖之通訊裝置100相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置300之俯視圖。第3圖係與第1B圖相似。在第3圖之實施例中，通訊裝置300之一天線系統310包括一第一叉形結構350、一第二叉形結構350-2、一第三叉形結構350-3，以及一第四叉形結構350-4之至少一者。以第一叉形結構350為例，其包括一第一分支部351和一第二分支部352。第一分支部351和第二分支部352係耦接至第一平面倒F字形天線140之接地部142。第一分支部351和第二分支部352之一組合可呈現一L字形或一圓弧形。第一叉形結構350可與第一反射器130之邊緣131之間可產生一等效電容器。第二叉形結構350-2、第三叉形結構350-3，以及第四叉形結構350-4皆與第一叉形結構350完全相同，但它們朝向不同方向。第3圖之通訊裝置300之其餘特徵皆與第1A、1B、1C圖之通訊裝置100相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置400之俯視圖。第4圖係與第1B圖相似。在第4圖之實施例中，通訊裝置400之一天線系統410包括一第一雙叉形結構450、一第二雙叉形結構450-2、一第三雙叉形結構450-3，以及一第四雙叉形結構450-4之至少一者。以第一雙叉形結構450為例，其包括一第一部份451和一第二部份452。第一雙叉形結構450之第一部份451和第二部份452各自為一單叉形結構，且彼此分離。第一雙叉形結構450之第一部份451係耦接至第一反射器130之邊緣131。第一雙叉形結構450之第二部份452係耦接至第一平面倒F字形天線140之接地部142。第一雙叉形結構450之第一部份451和第二部份452可各自呈現一L字形或一圓弧形。第一雙叉形結構450之第一部份451和第二部份452之間可產生一等效電容器。第二雙叉形結構450-2、第三雙叉形結構450-3，以及第四雙叉形結構450-4皆與第一雙叉形結構450完全相同，但它們朝向不同方向。第4圖之通訊裝置400之其餘特徵皆與第1A、1B、1C圖之通訊裝置100相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置500之立體圖。第5圖係與第1A圖相似。在第5圖之實施例中，通訊裝置500更包括一金屬墊高柱560、一頂面反射板570，以及一非導體天線罩580。金屬墊高柱560係耦接至第一反射器130、第二反射器130-2、第三反射器130-3，以及第四反射器130-4。金屬墊高柱560可為一中空結構，以容納各種電子電路元件，例如：一處理器、一天線切換模組，以及一匹配電路。金屬墊高柱560可用於支撐通訊裝置500之一天線系統510。頂面反射板570亦耦接至第一反射器130、第二反射器130-2、第三反射器130-3，以及第四反射器130-4，其中頂面反射板570係垂直於第一反射器130、第二反射器130-2、第三反射器130-3，以及第四反射器130-4。頂面反射板570可用於反射天頂方向之輻射，以更增強天線系統510之天線增益。非導體天線罩580可為一中空結構(例如：一空心圓柱體或一空心方柱體，其有一上蓋但沒有底蓋)，其中天線系統510和頂面反射板570皆完全位於非導體天線罩580之內。非導體天線罩580可用於保護天線系統510，使得它在運作時不受環境所干擾。舉例而言，可以防水和抵抗日曬。

第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置500之天線系統510之平面倒F字形天線在低頻頻帶時之S參數圖(S parameter)，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，縱軸代表S21參數(dB)。在第6圖之實施例中，係以第一平面倒F字形天線140作為一第一埠(Port 1)，再以與其相鄰之第二平面倒F字形天線140-2或是第四平面倒F字形天線140-4作為一第二埠(Port 2)。根據第6圖之量測結果可知，於前述低頻頻帶中，相鄰之二平面倒F字形天線之間之隔離度(亦即，前述S21參數之絕對值)可達至少約13.6dB。由於隔離度的增加，使得各個平面倒F字形天線之增益值亦增加，其已可滿足一般多輸入多輸出(Multi-Input and Multi-Output)天線系統之實際應用需求。

本發明提供一種通訊裝置，其天線系統具有高隔離度、高天線增益等優勢。因此，本發明很適合應用於各種室內環境，以克服傳統因信號反射和多重路徑衰減造成通訊品質不佳之問題。

值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件參數、元件形狀，以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。另外，本發明之通訊裝置及天線系統並不僅限於第1-5圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-5圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之通訊裝置及天線系統中。

在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種通訊裝置，包括：一天線系統，包括：一第一雙極化天線；一第一反射器，用於反射該第一雙極化天線之輻射能量；一第一平面倒F字形天線，與該第一反射器分離；以及一第一叉形結構，介於該第一反射器和該第一平面倒F字形天線之間，並耦接至該第一反射器或該第一平面倒F字形天線；其中該第一平面倒F字形天線包括：一輻射部；一接地部；以及一饋入部，其中一槽孔係形成於該輻射部和該接地部之間，而該饋入部係跨越該槽孔並耦接至該輻射部；其中該第一叉形結構包括一第一分支部和一第二分支部，而該第一分支部和該第二分支部皆耦接至該第一反射器之一邊緣，或是皆耦接至該第一平面倒F字形天線。
如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一平面倒F字形天線涵蓋介於746MHz至894MHz之間之一低頻頻帶，而該第一雙極化天線係涵蓋介於1710MHz至2360MHz之間之一高頻頻帶。
如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一雙極化天線包括一第一偶極天線元件和一第二偶極天線元件，而該第一偶極天線元件係與該第二偶極天線元件互相垂直。
如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一反射器為一錐形，具有較寬之一上開口和較窄之一下底板，而該第一反射器之該上開口係朝向該第一雙極化天線。
如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該槽孔呈現一L字形。
如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一分支部之長度和該第二分支部之長度相等。
如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一分支部和該第二分支部之一組合為一L字形或一圓弧形。
如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一分支部和該第二分支部之間具有一夾角，而該夾角係介於70度至110度之間。
如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一叉形結構為一第一雙叉形結構，其包括互相分離之一第一部份和一第二部份，該第一部份係耦接至該第一反射器之一邊緣，而該第二部份係耦接至該第一平面倒F字形天線。
如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該天線系統更包括一第二雙極化天線、一第二反射器、一第二平面倒F字形天線，以及一第二叉形結構，其中該第二反射器係用於反射該第二雙極化天線之輻射能量，該第二平面倒F字形天線係與該第二反射器分離，而該第二叉形結構係介於該第二反射器和該第二平面倒F字形天線之間，並耦接至該第二反射器或該第二平面倒F字形天線。
如申請專利範圍第10項所述之通訊裝置，其中該天線系統更包括一第三雙極化天線、一第三反射器、一第三平面倒F字形天線，以及一第三叉形結構，其中該第三反射器係用於反射該第三雙極化天線之輻射能量，該第三平面倒F字形天線係與該第三反射器分離，而該第三叉形結構係介於該第三反射器和該第三平面倒F字形天線之間，並耦接至該第三反射器或該第三平面倒F字形天線。
如申請專利範圍第11項所述之通訊裝置，其中該天線系統更包括一第四雙極化天線、一第四反射器、一第四平面倒F字形天線，以及一第四叉形結構，其中該第四反射器係用於反射該第四雙極化天線之輻射能量，該第四平面倒F字形天線係與該第四反射器分離，而該第四叉形結構係介於該第四反射器和該第四平面倒F字形天線之間，並耦接至該第四反射器或該第四平面倒F字形天線。
如申請專利範圍第12項所述之通訊裝置，其中該第一雙極化天線、該第二雙極化天線、該第三雙極化天線，以及該第四雙極化天線為中心對稱式分布，並各自涵蓋90度之空間角。
如申請專利範圍第12項所述之通訊裝置，其中該天線系統為一波束交換天線組，並選擇性地使用該第一雙極化天線、該第二雙極化天線、該第三雙極化天線，以及該第四雙極化天線之任二者來執行信號收發。
如申請專利範圍第12項所述之通訊裝置，更包括：一金屬墊高柱，耦接至該第一反射器、該第二反射器、該第三反射器，以及該第四反射器，其中該金屬墊高柱係用於支撐該天線系統。
如申請專利範圍第12項所述之通訊裝置，更包括：一頂面反射板，耦接至該第一反射器、該第二反射器、該第三反射器，以及該第四反射器，其中該頂面反射板係垂直於該第一反射器、該第二反射器、該第三反射器，以及該第四反射器。
如申請專利範圍第16項所述之通訊裝置，更包括：一非導體天線罩，為一中空結構，其中該天線系統和該頂面反射板皆位於該非導體天線罩之內。