TWI699094B

TWI699094B - 通訊系統及通訊方法

Info

Publication number: TWI699094B
Application number: TW108127349A
Authority: TW
Inventors: 黃鈞麟
Original assignee: 啓碁科技股份有限公司
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2020-07-11
Also published as: US20210036723A1; TW202107863A; US11095320B2

Abstract

一種通訊系統，具有一第一輸入埠和一第二輸入埠，並包括：一第一天線、一第二天線、一第一雙工器、一第二雙工器、一第三雙工器、一第四雙工器、一第一耦合器，以及一第二耦合器。第一雙工器之一共同端係耦接至第一輸入埠。第二雙工器之一共同端係耦接至第二輸入埠。第三雙工器之一共同端係耦接至第一天線。第四雙工器之一共同端係耦接至第二天線。第一雙工器、第二雙工器、第三雙工器，以及第四雙工器之每一者之一第一端和一第二端皆耦接於第一耦合器和第二耦合器之間。

Description

通訊系統及通訊方法

本發明係關於一種通訊系統(Communication System)，特別係關於一種具有可調輻射波束(Tunable Radiation Beam)之通訊系統。

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、850 MHz、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。

為了達到良好的通訊品質並顧及眾多操作頻段，現今通訊裝置常會設置多頻天線及其對應之多個射頻模組。然而，這些多頻天線和射頻模組往往須要佔用較大空間，其難以設計於小型化裝置之內部。有鑑於此，勢必要提出一種全新之解決方案，以克服傳統技術所面臨之問題。

在較佳實施例中，本發明提出一種通訊系統，具有一第一輸入埠和一第二輸入埠，並包括：一第一天線；一第二天線；一第一雙工器，具有一共同端、一第一端，以及一第二端，其中該第一雙工器之該共同端係耦接至該第一輸入埠；一第二雙工器，具有一共同端、一第一端，以及一第二端，其中該第二雙工器之該共同端係耦接至該第二輸入埠；一第三雙工器，具有一共同端、一第一端，以及一第二端，其中該第三雙工器之該共同端係耦接至該第一天線；一第四雙工器，具有一共同端、一第一端，以及一第二端，其中該第四雙工器之該共同端係耦接至該第二天線；一第一耦合器，具有一第一埠、一第二埠、一第三埠，以及一第四埠，其中該第一耦合器之該第一埠係耦接至該第一雙工器之該第一端，該第一耦合器之該第二埠係耦接至該第二雙工器之該第一端，該第一耦合器之該第三埠係耦接至該第三雙工器之該第一端，而該第一耦合器之該第四埠係耦接至該第四雙工器之該第一端；以及一第二耦合器，具有一第一埠、一第二埠、一第三埠，以及一第四埠，其中該第二耦合器之該第一埠係耦接至該第一雙工器之該第二端，該第二耦合器之該第二埠係耦接至該第二雙工器之該第二端，該第二耦合器之該第三埠係耦接至該第三雙工器之該第二端，而該第二耦合器之該第四埠係耦接至該第四雙工器之該第二端。

在一些實施例中，當該通訊系統由該第一輸入埠作饋入時，該第一天線和該第二天線之一合成波束將朝向一第一方向，而當該通訊系統由該第二輸入埠作饋入時，該第一天線和該第二天線之該合成波束將朝向異於該第一方向之一第二方向。

在一些實施例中，該第一天線和該第二天線皆同時涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz和2500MHz之間，而該第二頻帶係介於5150MHz和5850MHz之間。

在一些實施例中，該第一雙工器、該第二雙工器、該第三雙工器，以及該第四雙工器係各自作為一頻率分割器或一頻率結合器。

在一些實施例中，該第一耦合器和該第二耦合器係各自為一支幹耦合器。

在一些實施例中，該第一耦合器係呈現一第一空心正方形，該第一空心正方形之每一邊長皆等於該第二頻帶之0.25倍波長，該第二耦合器係呈現一第二空心正方形，而該第二空心正方形之每一邊長皆等於該第一頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該第一雙工器、該第二雙工器、該第三雙工器，以及該第四雙工器之每一者皆包括：一第一支路，耦接至對應之該共同端和一第一節點之間；一第二支路，耦接至該第一節點和對應之該第一端之間；一第三支路，耦接至該第一節點；以及一第四支路，耦接至對應之該第一端。

在一些實施例中，該第一雙工器、該第二雙工器、該第三雙工器，以及該第四雙工器之每一者更包括：一第五支路，耦接至對應之該共同端和一第二節點之間；一第六支路，耦接至該第二節點和一第三節點之間；一第七支路，耦接於該第三節點和對應之該第二端之間；一第八支路，耦接至該第三節點；一第九支路，耦接至該第二節點；以及一第十支路，耦接至對應之該第二端。

在一些實施例中，該第一支路、該第二支路、該第三支路，以及該第四支路之每一者之長度皆等於該第一頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該第五支路、該第六支路、該第七支路、該第八支路、該第九支路，以及該第十支路之每一者之長度皆等於該第二頻帶之0.25倍波長。

在另一較佳實施例中，本發明提出一種通訊方法，包括下列步驟：提供一通訊系統，其中該通訊系統具有一第一輸入埠和一第二輸入埠，並包括一第一天線、一第二天線、一第一雙工器、一第二雙工器、一第三雙工器、一第四雙工器、一第一耦合器，以及一第二耦合器，該第一雙工器係耦接至該第一輸入埠、該第一耦合器，以及該第二耦合器，該第二雙工器係耦接至該第二輸入埠、該第一耦合器，以及該第二耦合器，該第一天線係經由該第三雙工器耦接至該第一耦合器和該第二耦合器，而該第二天線係經由該第四雙工器耦接至該第一耦合器和該第二耦合器；輸入一雙頻信號至該第一雙工器及該第二雙工器，其中該雙頻信號包括一第一頻帶信號和一第二頻帶信號，該第一雙工器和該第二雙工器皆用於將該第一頻帶信號和該第二頻帶信號分離；將該第一雙工器所分離之該第一頻帶信號和該第二頻帶信號分別輸入至該第一耦合器及該第二耦合器，以產生一第一相位差；將該第二雙工器所分離之該第一頻帶信號和該第二頻帶信號分別輸入至該第一耦合器及該第二耦合器，以產生一第二相位差；藉由該第三雙工器來結合具有該第一相位差之該第一頻帶信號和該第二頻帶信號，以形成一第一相位雙頻信號；藉由該第四雙工器來結合具有該第二相位差之該第一頻帶信號和該第二頻帶信號，以形成一第二相位雙頻信號；以及藉由該第一天線來發射該第一相位雙頻信號，並藉由該第二天線來發射該第二相位雙頻信號，以形成朝向一方向之一合成波束。

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1圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊系統(Communication System)100之示意圖。通訊系統100可應用於一無線基地台(Wireless Access Point)或是一行動裝置(Mobile Device)當中，例如：一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。在第1圖之實施例中，通訊系統100具有一第一輸入埠(Input Port)PIN1和一第二輸入埠PIN2，並包括：一第一天線(Antenna)110、一第二天線120、一第一雙工器(Diplexer)130、一第二雙工器140、一第三雙工器150、一第四雙工器160、一第一耦合器(Coupler)170，以及一第二耦合器180。必須理解的是，雖然未顯示於第1圖中，但通訊系統100更可包括其他元件，例如：一處理器(Processor)、一觸控模組(Touch Control Module)、一供電模組(Power Supply Module)，或(且)一外殼(Housing)。

第一天線110和第二天線120可各自為一雙頻天線，其可同時涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶。例如，前述之第一頻帶可介於2400MHz和2500MHz之間，而前述之第二頻帶可介於5150MHz和5850MHz之間。因此，通訊系統100將至少可支援WLAN(Wireless Local Area Networks) 2.4GHz/5GHz之雙頻帶操作。

第一雙工器130具有一共同端135、一第一端131，以及一第二端132，其中第一雙工器130之共同端135係耦接至第一輸入埠PIN1。第二雙工器140具有一共同端145、一第一端141，以及一第二端142，其中第二雙工器140之共同端145係耦接至第二輸入埠PIN2。第三雙工器150具有一共同端155、一第一端151，以及一第二端152，其中第三雙工器150之共同端155係耦接至第一天線110。第四雙工器160具有一共同端165、一第一端161，以及一第二端162，其中第四雙工器160之共同端165係耦接至第二天線120。在一些實施例中，第一雙工器130、第二雙工器140、第三雙工器150，以及第四雙工器160係各自作為一頻率分割器(Frequency Divider)或一頻率結合器(Frequency Combiner)，以回應於不同信號傳遞方向。例如，若任一雙工器之共同端接收一雙頻結合信號，則此雙工器之第一端和第二端可分別輸出一第一頻率信號和一第二頻率信號(亦即，此雙工器可視為頻率分割器)；而若任一雙工器之第一端和第二端分別接收一第一頻率信號和一第二頻率信號，則此雙工器之共同端可輸出一雙頻結合信號(亦即，此雙工器可視為頻率結合器)。

第一耦合器170具有一第一埠171、一第二埠172、一第三埠173，以及一第四埠174，其中第一耦合器170之第一埠171係耦接至第一雙工器130之第一端131，第一耦合器170之第二埠172係耦接至第二雙工器140之第一端141，第一耦合器170之第三埠173係耦接至第三雙工器150之第一端151，而第一耦合器170之第四埠174係耦接至第四雙工器160之第一端161。第二耦合器180具有一第一埠181、一第二埠182、一第三埠183，以及一第四埠184，其中第二耦合器180之第一埠181係耦接至第一雙工器130之第二端132，第二耦合器180之第二埠182係耦接至第二雙工器140之第二端142，第二耦合器180之第三埠183係耦接至第三雙工器150之第二端152，而第二耦合器180之第四埠184係耦接至第四雙工器160之第二端162。在一些實施例中，第一耦合器170和第二耦合器180係各自為一支幹耦合器(Branch-Line Coupler)。例如，任一耦合器可具有一輸入埠、一第一輸出埠、一第二輸出埠，以及一隔離埠。若任一耦合器之輸入埠接收一輸入信號，則其第一輸出埠和第二輸出埠可分別輸出一第一輸出信號和一第二輸出信號，而其隔離埠則無任何信號產生。前述輸入埠、第一輸出埠、第二輸出埠，以及隔離埠可任意地對應至任一耦合器之第一埠、第二埠、第三埠，以第四埠。

通訊系統100之第一輸入埠PIN1或第二輸入埠PIN2兩者擇一可耦接至一雙頻信號源(例如：2.4GHz/5GHz之信號源)，而此設計可同時調整第一天線110和第二天線120兩者之輻射場型(Radiation Pattern)。第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊系統100之第一操作模式之示意圖。在第2A圖之實施例中，通訊系統100係由第一輸入埠PIN1作饋入，此時第一天線110和第二天線120之一合成波束(Synthetic Beam)291將朝向一第一方向292。第2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊系統100之第二操作模式之示意圖。在第2B圖之實施例中，通訊系統100係由第二輸入埠PIN2作饋入，此時第一天線110和第二天線120之一合成波束293將朝向異於前述第一方向292之一第二方向294。在本發明之設計下，第一天線110和第二天線120可共用單一匹配網路(Matching Network)(其包括所有雙工器和所有耦合器)以同時調整雙頻輻射波束之方向，故通訊系統100之整體尺寸將可大幅縮小。

以下實施例將介紹通訊系統100之各種不同實施組態。必須注意的是，這些圖式和敘述僅為舉例，而非用於限制本發明之範圍。

第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊系統300之俯視圖。第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊系統300之側視圖。如第3B圖所示，通訊系統300係由一電路圖案(Circuit Pattern)301、一介質基板(Dielectric Substrate)305，以及一接地面(Ground Plane)306所形成。電路圖案301和接地面306皆可由金屬材質所製成。介質基板305可為一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，或是一軟性電路板(Flexible Circuit Board，FCB)。介質基板305具有相對之一第一表面E1和一第二表面E2，其中電路圖案301係形成於介質基板305之第一表面E1(如第3A圖所示)，而接地面306係形成於介質基板305之第二表面E2。在第3A、3B圖之實施例中，通訊系統300具有一第一輸入埠PIN1和一第二輸入埠PIN2，並包括：一第一天線(未顯示)、一第二天線(未顯示)、一第一雙工器330、一第二雙工器340、一第三雙工器350、一第四雙工器360、一第一耦合器370，以及一第二耦合器380。

在一些實施例中，第一天線和第二天線各自為一雙頻天線，使得通訊系統300可同時涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶。例如，前述之第一頻帶可介於2400MHz和2500MHz之間，而前述之第二頻帶可介於5150MHz和5850MHz之間。因此，通訊系統300將至少可支援WLAN(Wireless Local Area Networks) 2.4GHz/5GHz之雙頻帶操作。

第一雙工器330具有一共同端335、一第一端331，以及一第二端332，其中第一雙工器330之共同端335係耦接至第一輸入埠PIN1。第二雙工器340具有一共同端345、一第一端341，以及一第二端342，其中第二雙工器340之共同端345係耦接至第二輸入埠PIN2。第三雙工器350具有一共同端355、一第一端351，以及一第二端352，其中第三雙工器350之共同端355係耦接至第一天線。第四雙工器360具有一共同端365、一第一端361，以及一第二端362，其中第四雙工器360之共同端365係耦接至第二天線。

第一雙工器330、第二雙工器340、第三雙工器350，以及第四雙工器360可以具有相同或是鏡射之結構。例如，第一雙工器330和第三雙工器350可具有相同結構，而第二雙工器340和第四雙工器360可具有相同結構，其中第一雙工器330和第三雙工器350可與第二雙工器340和第四雙工器360沿通訊系統300之一中心軸LC1而呈現線對稱(鏡射)。以下將以第一雙工器330為例來說明每一雙工器之細部結構，而第二雙工器340、第三雙工器350，以及第四雙工器360則不再重複說明。

第一雙工器330包括一第一支路(Branch)391、一第二支路392、一第三支路393，以及一第四支路394，其可共同形成一第一帶拒濾波器(Band-Rejection Filter)，用於濾除第一頻帶之信號並使第二頻帶之信號通過。第一支路391可大致呈現一S字形。第一支路391係耦接至第一雙工器330之共同端335和一第一節點N1之間。第二支路392可大致呈現一直條形。第二支路392係耦接至第一節點N1和第一雙工器330之第一端331之間。第三支路393可呈現一蜿蜒形(Meandering Shape)。第三支路393具有一第一端和一第二端，其中第三支路393之第一端係耦接至第一節點N1，而第三支路393之第二端為一開路端(Open End)。第四支路394可呈現一蜿蜒形。第四支路394具有一第一端和一第二端，其中第四支路394之第一端係耦接至第一雙工器330之第一端331，而第四支路394之第二端為一開路端。第四支路394之第二端可與第三支路393之第二端朝相反方向作延伸。在一些實施例中，第一支路391、第二支路392、第三支路393，以及第四支路394之每一者之長度L1皆大致等於通訊裝置300之第一頻帶之0.25倍波長(λ/4)。

第一雙工器330更包括一第五支路395、一第六支路396、一第七支路397、一第八支路398、一第九支路399，以及一第十支路390，其可共同形成一第二帶拒濾波器，用於濾除第二頻帶之信號並使第一頻帶之信號通過。第五支路395可大致呈現一直條形，其線寬為所有支路中最細的。第五支路395係耦接至第一雙工器330之共同端335和一第二節點N1之間。第六支路396可大致呈現一直條形。第六支路396係耦接至第二節點N2和一第三節點N3之間。第七支路397可大致呈現一U字形。第七支路397係耦接於第三節點N3和第一雙工器330之第二端332之間。第八支路398可大致呈現一L字形。第八支路398具有一第一端和一第二端，其中第八支路398之第一端係耦接至第三節點N3，而第八支路398之第二端為一開路端。第九支路399可大致呈現一L字形。第九支路399具有一第一端和一第二端，其中第九支路399之第一端係耦接至第二節點N2，而第九支路399之第二端為一開路端。第九支路399之第二端可與第八支路398之第二端朝相反方向作延伸。第十支路390可大致呈現一L字形。第十支路390具有一第一端和一第二端，其中第十支路390之第一端係耦接至第一雙工器330之第二端332，而第十支路390之第二端為一開路端。第十支路390之第二端可與第九支路399之第二端朝互相靠近之方向作延伸。在一些實施例中，第五支路395、第六支路396、第七支路397、第八支路398、第九支路399，以及第十支路390之每一者之長度L2皆大致等於通訊系統300之第二頻帶之0.25倍波長(λ/4)。

第一耦合器370具有一第一埠371、一第二埠372、一第三埠373，以及一第四埠374，其中第一耦合器370之第一埠371係耦接至第一雙工器330之第一端331，第一耦合器370之第二埠372係耦接至第二雙工器340之第一端341，第一耦合器370之第三埠373係耦接至第三雙工器350之第一端351，而第一耦合器370之第四埠374係耦接至第四雙工器360之第一端361。第二耦合器380具有一第一埠381、一第二埠382、一第三埠383，以及一第四埠384，其中第二耦合器380之第一埠381係耦接至第一雙工器330之第二端332，第二耦合器380之第二埠382係耦接至第二雙工器340之第二端342，第二耦合器380之第三埠383係耦接至第三雙工器350之第二端352，而第二耦合器380之第四埠384係耦接至第四雙工器360之第二端362。

第一耦合器370可呈現一第一空心正方形，其可用於轉換第二頻帶之信號。當通訊系統300由第一輸入埠PIN1作饋入時，第一耦合器370之第一埠371作為一輸入埠，第一耦合器370之第二埠372作為一隔離埠，而第一耦合器370之第三埠373和第四埠374作為相位差90度之二個輸出埠(第三埠373之相位領先90度)。當通訊系統300由第二輸入埠PIN2作饋入時，第一耦合器370之第二埠372作為一輸入埠，第一耦合器370之第一埠371作為一隔離埠，而第一耦合器370之第三埠373和第四埠374作為相位差90度之二個輸出埠(第四埠374之相位領先90度)。在一些實施例中，此第一空心正方形之每一邊長L3皆大致等於通訊系統300之第二頻帶之0.25倍波長(λ/4)。

第二耦合器380可呈現一第二空心正方形，其可用於轉換第一頻帶之信號。當通訊系統300由第一輸入埠PIN1作饋入時，第二耦合器380之第一埠381作為一輸入埠，第二耦合器380之第二埠382作為一隔離埠，而第二耦合器380之第三埠383和第四埠384作為相位差90度之二個輸出埠(第三埠383之相位領先90度)。當通訊系統300由第二輸入埠PIN2作饋入時，第二耦合器380之第二埠382作為一輸入埠，第二耦合器380之第一埠381作為一隔離埠，而第二耦合器380之第三埠383和第四埠384作為相位差90度之二個輸出埠(第四埠384之相位領先90度)。在一些實施例中，此第二空心正方形之每一邊長L4皆大致等於通訊系統300之第一頻帶之0.25倍波長(λ/4)。

第4A圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊系統300之第一操作模式之輻射場型(Radiation Pattern)圖。在第4A圖之實施例中，通訊系統300係由第一輸入埠PIN1作饋入。一第一曲線CC1代表第一天線和第二天線操作於第一頻帶時之合成輻射場型，而一第二曲線CC2代表第一天線和第二天線操作於第二頻帶時之合成輻射場型。根據第4A圖之量測結果，無論是在第一頻帶或是第二頻帶內，第一天線和第二天線之合成波束皆會朝向一第一方向492。

第4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊系統300之第二操作模式之輻射場型圖。在第4B圖之實施例中，通訊系統300係由第二輸入埠PIN2作饋入。一第三曲線CC3代表第一天線和第二天線操作於第一頻帶時之合成輻射場型，而一第四曲線CC4代表第一天線和第二天線操作於第二頻帶時之合成輻射場型。根據第4B圖之量測結果，無論在是第一頻帶或是第二頻帶內，第一天線和第二天線之合成波束皆會朝向一第二方向494，其係異於第4A圖之第一方向492。

藉由選擇適當之饋入點，通訊系統300可提供各種合成波束方向，以符合不同應用需求。第3A、3B圖之通訊系統300之其餘特徵皆與第1圖之通訊系統100類似，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方法之操作流程圖。首先，在步驟S510，提供一通訊系統，其中通訊系統具有一第一輸入埠和一第二輸入埠，並包括一第一天線、一第二天線、一第一雙工器、一第二雙工器、一第三雙工器、一第四雙工器、一第一耦合器，以及一第二耦合器，第一雙工器係耦接至第一輸入埠、第一耦合器，以及第二耦合器，第二雙工器係耦接至第二輸入埠、第一耦合器，以及第二耦合器，第一天線係經由第三雙工器耦接至第一耦合器和第二耦合器，而第二天線係經由第四雙工器耦接至第一耦合器和第二耦合器。在步驟S520，輸入一雙頻信號至第一雙工器及第二雙工器，其中雙頻信號包括一第一頻帶信號和一第二頻帶信號，而第一雙工器和該第二雙工器皆用於將第一頻帶信號和第二頻帶信號分離。在步驟S530，將第一雙工器所分離之第一頻帶信號和第二頻帶信號分別輸入至第一耦合器及第二耦合器，以產生一第一相位差。在步驟S540，將第二雙工器所分離之第一頻帶信號和第二頻帶信號分別輸入至第一耦合器及第二耦合器，以產生一第二相位差。在步驟S550，藉由第三雙工器來結合具有第一相位差之第一頻帶信號和第二頻帶信號，以形成一第一相位雙頻信號。在步驟S560，藉由第四雙工器來結合具有第二相位差之第一頻帶信號和第二頻帶信號，以形成一第二相位雙頻信號。最後，在步驟S570，藉由第一天線來發射第一相位雙頻信號，並藉由第二天線來發射第二相位雙頻信號，以形成朝向一方向之一合成波束。必須注意的是，以上步驟無須依次序執行，且第1-4圖之通訊系統之所有特徵皆可套用至第5圖之通訊方法當中。

第6圖係顯示根據本發明另一實施例所述之通訊系統600之示意圖。在第6圖之實施例中，通訊系統600包括一第一天線611、一第二天線612、一第三天線613、一第四天線614、一第一匹配網路621、一第二匹配網路622、一第三匹配網路623、一第四匹配網路624、一第一相移器(Phase Shifter)631，以及一第二相移器632，其中各個匹配網路之結構(包括複數個多工器和複數個耦合器)均可如第3A、3B圖所述。相似地，藉由選擇適當之饋入點，通訊系統600可利用第一天線611、第二天線612、第三天線613，以及第四天線614來產生不同之合成波束691、692、693、694。第6圖之通訊系統600之其餘特徵皆與第1圖之通訊系統100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

本發明提出一種新穎之通訊系統，其可整合雙頻天線和對應之匹配網路，並有效地利用通訊系統之內部設計空間。大致而言，本發明至少具有小尺寸、可調整輻射波束，以及低製造成本等優勢，故其很適合應用於各種各式之小型化裝置當中。

值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形狀，以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之通訊系統和通訊方法並不僅限於第1-6圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-6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系統和通訊方法當中。

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。

100、300、600:通訊系統 110、611:第一天線 120、612:第二天線 130、330:第一雙工器 131、331:第一雙工器之第一端 132、332:第一雙工器之第二端 135、335:第一雙工器之共同端 140、340:第二雙工器 141、341:第二雙工器之第一端 142、342:第二雙工器之第二端 145、345:第二雙工器之共同端 150、350:第三雙工器 151、351:第三雙工器之第一端 152、352:第三雙工器之第二端 155、353:第三雙工器之共同端 160、360:第四雙工器 161、361:第四雙工器之第一端 162、362:第四雙工器之第二端 165、365:第四雙工器之共同端 170、370:第一耦合器 171、371:第一耦合器之第一埠 172、372:第一耦合器之第二埠 173、373:第一耦合器之第三埠 174、374:第一耦合器之第四埠 180、380:第一耦合器 181、381:第二耦合器之第一埠 182、382:第二耦合器之第二埠 183、383:第二耦合器之第三埠 184、384:第二耦合器之第四埠 291、293、691、692、693、694:合成波束 292、492:第一方向 294、494:第二方向 301:電路圖案 305:介質基板 306:接地面 390:第十支路 391:第一支路 392:第二支路 393:第三支路 394:第四支路 395:第五支路 396:第六支路 397:第七支路 398:第八支路 399:第九支路 613:第三天線 614:第四天線 621:第一匹配網路 622:第二匹配網路 623:第三匹配網路 624:第四匹配網路 631:第一相移器 632:第二相移器 CC1:第一曲線 CC2:第二曲線 CC3:第三曲線 CC4:第四曲線 E1:介質基板之第一表面 E2:介質基板之第二表面 L1、L2、L3、L4:長度 LC1:中心軸 N1:第一節點 N2:第二節點 N3:第三節點 PIN1:第一輸入埠 PIN2:第二輸入埠 X:X軸 Y:Y軸 Z:Z軸

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊系統之示意圖。第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊系統之第一操作模式之示意圖。第2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊系統之第二操作模式之示意圖。第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊系統之俯視圖。第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊系統之側視圖。第4A圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊系統之第一操作模式之輻射場型圖。第4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊系統之第二操作模式之輻射場型圖。第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊方法之操作流程圖。第6圖係顯示根據本發明另一實施例所述之通訊系統之示意圖。

100:通訊系統

110:第一天線

120:第二天線

130:第一雙工器

131:第一雙工器之第一端

132:第一雙工器之第二端

135:第一雙工器之共同端

140:第二雙工器

141:第二雙工器之第一端

142:第二雙工器之第二端

145:第二雙工器之共同端

150:第三雙工器

151:第三雙工器之第一端

152:第三雙工器之第二端

155:第三雙工器之共同端

160:第四雙工器

161:第四雙工器之第一端

162:第四雙工器之第二端

165:第四雙工器之共同端

170:第一耦合器

171:第一耦合器之第一埠

172:第一耦合器之第二埠

173:第一耦合器之第三埠

174:第一耦合器之第四埠

180:第一耦合器

181:第二耦合器之第一埠

182:第二耦合器之第二埠

183:第二耦合器之第三埠

184:第二耦合器之第四埠

PIN1:第一輸入埠

PIN2:第二輸入埠

Claims

一種通訊系統，具有一第一輸入埠和一第二輸入埠，並包括：一第一天線；一第二天線；一第一雙工器，具有一共同端、一第一端，以及一第二端，其中該第一雙工器之該共同端係耦接至該第一輸入埠；一第二雙工器，具有一共同端、一第一端，以及一第二端，其中該第二雙工器之該共同端係耦接至該第二輸入埠；一第三雙工器，具有一共同端、一第一端，以及一第二端，其中該第三雙工器之該共同端係耦接至該第一天線；一第四雙工器，具有一共同端、一第一端，以及一第二端，其中該第四雙工器之該共同端係耦接至該第二天線；一第一耦合器，具有一第一埠、一第二埠、一第三埠，以及一第四埠，其中該第一耦合器之該第一埠係耦接至該第一雙工器之該第一端，該第一耦合器之該第二埠係耦接至該第二雙工器之該第一端，該第一耦合器之該第三埠係耦接至該第三雙工器之該第一端，而該第一耦合器之該第四埠係耦接至該第四雙工器之該第一端；以及一第二耦合器，具有一第一埠、一第二埠、一第三埠，以及一第四埠，其中該第二耦合器之該第一埠係耦接至該第一雙工器之該第二端，該第二耦合器之該第二埠係耦接至該第二雙工器之該第二端，該第二耦合器之該第三埠係耦接至該第三雙工器之該第二端，而該第二耦合器之該第四埠係耦接至該第四雙工器之該第二端。
如申請專利範圍第1項所述之通訊系統，其中當該通訊系統由該第一輸入埠作饋入時，該第一天線和該第二天線之一合成波束將朝向一第一方向，而當該通訊系統由該第二輸入埠作饋入時，該第一天線和該第二天線之該合成波束將朝向異於該第一方向之一第二方向。
如申請專利範圍第1項所述之通訊系統，其中該第一天線和該第二天線皆同時涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz和2500MHz之間，而該第二頻帶係介於5150MHz和5850MHz之間。
如申請專利範圍第1項所述之通訊系統，其中該第一雙工器、該第二雙工器、該第三雙工器，以及該第四雙工器係各自作為一頻率分割器或一頻率結合器。
如申請專利範圍第1項所述之通訊系統，其中該第一耦合器和該第二耦合器係各自為一支幹耦合器。
如申請專利範圍第3項所述之通訊系統，其中該第一耦合器係呈現一第一空心正方形，該第一空心正方形之每一邊長皆等於該第二頻帶之0.25倍波長，該第二耦合器係呈現一第二空心正方形，而該第二空心正方形之每一邊長皆等於該第一頻帶之0.25倍波長。
如申請專利範圍第3項所述之通訊系統，其中該第一雙工器、該第二雙工器、該第三雙工器，以及該第四雙工器之每一者皆包括：一第一支路，耦接至對應之該共同端和一第一節點之間；一第二支路，耦接至該第一節點和對應之該第一端之間；一第三支路，耦接至該第一節點；以及一第四支路，耦接至對應之該第一端。
如申請專利範圍第7項所述之通訊系統，其中該第一雙工器、該第二雙工器、該第三雙工器，以及該第四雙工器之每一者更包括：一第五支路，耦接至對應之該共同端和一第二節點之間；一第六支路，耦接至該第二節點和一第三節點之間；一第七支路，耦接於該第三節點和對應之該第二端之間；一第八支路，耦接至該第三節點；一第九支路，耦接至該第二節點；以及一第十支路，耦接至對應之該第二端。
如申請專利範圍第7項所述之通訊系統，其中該第一支路、該第二支路、該第三支路，以及該第四支路之每一者之長度皆等於該第一頻帶之0.25倍波長。
如申請專利範圍第8項所述之通訊系統，其中該第五支路、該第六支路、該第七支路、該第八支路、該第九支路，以及該第十支路之每一者之長度皆等於該第二頻帶之0.25倍波長。
一種通訊方法，包括下列步驟：提供一通訊系統，其中該通訊系統具有一第一輸入埠和一第二輸入埠，並包括一第一天線、一第二天線、一第一雙工器、一第二雙工器、一第三雙工器、一第四雙工器、一第一耦合器，以及一第二耦合器，該第一雙工器係耦接至該第一輸入埠、該第一耦合器，以及該第二耦合器，該第二雙工器係耦接至該第二輸入埠、該第一耦合器，以及該第二耦合器，該第一天線係經由該第三雙工器耦接至該第一耦合器和該第二耦合器，而該第二天線係經由該第四雙工器耦接至該第一耦合器和該第二耦合器；輸入一雙頻信號至該第一雙工器及該第二雙工器，其中該雙頻信號包括一第一頻帶信號和一第二頻帶信號，而該第一雙工器和該第二雙工器皆用於將該第一頻帶信號和該第二頻帶信號分離；將該第一雙工器所分離之該第一頻帶信號和該第二頻帶信號分別輸入至該第一耦合器及該第二耦合器，以產生一第一相位差；將該第二雙工器所分離之該第一頻帶信號和該第二頻帶信號分別輸入至該第一耦合器及該第二耦合器，以產生一第二相位差；藉由該第三雙工器來結合具有該第一相位差之該第一頻帶信號和該第二頻帶信號，以形成一第一相位雙頻信號；藉由該第四雙工器來結合具有該第二相位差之該第一頻帶信號和該第二頻帶信號，以形成一第二相位雙頻信號；以及藉由該第一天線來發射該第一相位雙頻信號，並藉由該第二天線來發射該第二相位雙頻信號，以形成朝向一方向之一合成波束。
如申請專利範圍第11項所述之通訊方法，其中該第一天線和該第二天線皆同時涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz和2500MHz之間，而該第二頻帶係介於5150MHz和5850MHz之間。
如申請專利範圍第11項所述之通訊方法，其中該第一雙工器、該第二雙工器、該第三雙工器，以及該第四雙工器係各自作為一頻率分割器或一頻率結合器。
如申請專利範圍第11項所述之通訊方法，其中該第一耦合器和該第二耦合器係各自為一支幹耦合器。
如申請專利範圍第12項所述之通訊方法，其中該第一耦合器係呈現一第一空心正方形，該第一空心正方形之每一邊長皆等於該第二頻帶之0.25倍波長，該第二耦合器係呈現一第二空心正方形，而該第二空心正方形之每一邊長皆等於該第一頻帶之0.25倍波長。
如申請專利範圍第12項所述之通訊方法，其中該第一雙工器、該第二雙工器、該第三雙工器，以及該第四雙工器之每一者皆包括一第一支路、一第二支路、一第三支路，以及一第四支路，該第一支路係耦接至對應之一共同端和一第一節點之間，該第二支路係耦接至該第一節點和對應之一第一端之間，該第三支路係耦接至該第一節點，而該第四支路係耦接至對應之該第一端。
如申請專利範圍第16項所述之通訊方法，其中該第一雙工器、該第二雙工器、該第三雙工器，以及該第四雙工器之每一者更包括一第五支路、一第六支路、一第七支路、一第八支路、一第九支路，以及一第十支路，該第五支路係耦接至對應之該共同端和一第二節點之間，該第六支路係耦接至該第二節點和一第三節點之間，該第七支路係耦接於該第三節點和對應之一第二端之間，該第八支路係耦接至該第三節點，該第九支路係耦接至該第二節點，而該第十支路係耦接至對應之該第二端。
如申請專利範圍第16項所述之通訊方法，其中該第一支路、該第二支路、該第三支路，以及該第四支路之每一者之長度皆等於該第一頻帶之0.25倍波長。
如申請專利範圍第17項所述之通訊方法，其中該第五支路、該第六支路、該第七支路、該第八支路、該第九支路，以及該第十支路之每一者之長度皆等於該第二頻帶之0.25倍波長。