TWI707500B - 雙頻天線結構 - Google Patents

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TWI707500B
TWI707500B TW107145949A TW107145949A TWI707500B TW I707500 B TWI707500 B TW I707500B TW 107145949 A TW107145949 A TW 107145949A TW 107145949 A TW107145949 A TW 107145949A TW I707500 B TWI707500 B TW I707500B
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Abstract

一種雙頻天線結構，包括：一介電基板，包括多個邊角區域以及一中心區域；一第一組天線陣列，位於所述邊角區域處；一第二組天線陣列，位於所述中心區域處；至少一第一彎折式隔離板，所述兩個第一彎折式隔離板位於所述介電基板上，且位於所述第一組天線陣列與所述第二組天線陣列之間；至少一第二彎折式隔離板，每一第二彎折式隔離板安裝於其中一所述第一彎折式隔離板上。

Description

雙頻天線結構
本發明涉及天線領域，尤其涉及一種雙頻天線結構。
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技術指在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，使信號藉由發射端與接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通信品質。它能充分利用空間資源，藉由多個天線實現多發多收，在不增加頻譜資源和天線發射功率的情況下，可以成倍的提高系統通道容量，顯示出明顯的優勢、被視為下一代移動通信的核心技術。
隨著WIFI頻段在世界範圍通用，WIFI的使用在我們的日常生活中越來越頻繁，同時我們對WIFI信號的覆蓋範圍和強度也越來越關心。5G WIFI相對於2.4G WIFI具有更高的傳送速率，未來雙頻WIFI是必然趨勢。雙頻WIFI是指設備同時支援2.4GHz/5GHz雙頻段無線信號，可支援包含802.11a/b/g/n完整無線網路，其屬於第五代WIFI傳輸技術(5G WIFI)，雙頻WIFI設備的優點在於具備更強更穩定的的WIFI無線信號，更高速的傳送速率，並且可以讓無線設備更省電，滿足未來高清以及大資料無線傳輸需求。
然，為了達到小型化的目的，多個天線之間會被緊密設置，從而導致互相干擾。為了增加這些天線之間的隔離度，通常會在這些天線之間增加一個片式金屬隔離板，然，金屬隔離板僅能在一定幅度內增加隔離度。因此如何進一步提高這些天線之間的隔離度成為一個重要的課題。
有鑑於此，有必要提供一種具有更好的隔離效果的雙頻天線結構。
本發明實施方式提供一種雙頻天線結構，包括：一介電基板，包括多個邊角區域以及一中心區域；一第一組天線陣列，位於所述邊角區域處； 一第二組天線陣列，位於所述中心區域處；至少一第一彎折式隔離板，所述第一彎折式隔離板位於所述介電基板上，且位於所述第一組天線陣列與所述第二組天線陣列之間，每一第一彎折式隔離板包括一第一支撐臂、一第一頂板以及兩個延伸壁，所述第一支撐臂包括一第一底側以及相對的一第一頂側，所述第一支撐臂藉由所述第一底側垂直地固定於所述介電基板上，所述第一頂板連接於所述第一頂側，且所述第一頂板被所述第一支撐臂劃分為分別位於所述第一支撐臂兩側的兩個第一頂板部，每一第一頂板部包括一側邊，所述側邊平行於所述第一頂側且與所述第一頂側相對設置，所述兩個延伸壁分別自所述兩個第一頂板部的所述第一頂側朝向與所述第一支撐臂平行的方向延伸出來；以及至少一第二彎折式隔離板，每一第二彎折式隔離板安裝於其中一所述第一彎折式隔離板上，每一第二彎折式隔離板包括一第二支撐臂以及一第二頂板，所述第二支撐臂包括一第二底側以及相對的一第二頂側，所述第二彎折式隔離板藉由所述第二底側垂直地固定於所述第一頂板上，且所述第一支撐臂與所述第二支撐臂對齊，所述第二頂板連接於所述第二頂側，且所述第二頂板被所述第二支撐臂劃分為分別位於所述第二支撐臂兩側的兩個第二頂板部。
本發明實施例藉由在位於所述第一組天線陣列與所述第二組天線陣列之間設置所述第一彎折式隔離板，能夠提高所述第一組天線陣列與所述第二組天線陣列之間的隔離度，而所述第二彎折式隔離板能夠進一步提高所述隔離度；再者，所述雙頻天線結構的結構簡單緊湊，易於製造，且便於安裝。
10:介電基板
11:邊角區域
12:中心區域
13:第一表面
20:第一組天線陣列
30:第二組天線陣列
40:第一彎折式隔離板
41:第一支撐臂
42:第一頂板
43:延伸壁
46:支撐板
50:第二彎折式隔離板
51:第二支撐臂
52:第二頂板
100:雙頻天線結構
101:第一側邊
102:第二側邊
103:第三側邊
104:第四側邊
201:第一部分
202:第二部分
410:第一底側
411:第一頂側
420:第一頂板部
510:第二底側
511:第二頂側
520:第二頂板部
A1:第一天線
A2:第二天線
A3:第三天線
A4:第四天線
A5:第五天線
A6:第六天線
A7:第七天線
A8:第八天線
圖1為本發明實施例提供的雙頻天線結構的結構示意圖。
圖2為圖1所示的雙頻天線結構的第一彎折式隔離板和第二彎折式隔離板的結構分解圖。
圖3為圖2所示的第一彎折式隔離板的放大結構示意圖。
圖4為圖2所示的第二彎折式隔離板的放大結構示意圖。
圖5為傳統的不設置隔離板的雙頻天線結構的第一組天線陣列與第二組天線陣列的隔離度示意圖。
圖6為在圖5所示的雙頻天線結構中增設普通片式金屬隔離板後的第一組天線陣列與第二組天線陣列的隔離度示意圖。
圖7為圖1所示的雙頻天線結構的第一組天線陣列與第二組天線陣列的隔離度示意圖。
圖8為圖1所示的雙頻天線結構去掉第二彎折式隔離板後的第一組天線陣列與第二組天線陣列的隔離度示意圖。
請參閱圖1，為本發明實施例提供的一種雙頻天線結構100，所述雙頻天線結構100可安裝於牆壁或天花板上，也可安裝於包括智慧型手機、平板電腦、移動熱點、USB無線收發器等移動裝置中。所述雙頻天線結構100包括一介電基板10、一第一組天線陣列20、一第二組天線陣列30、兩個第一彎折式隔離板40以及兩個第二彎折式隔離板50。
所述介電基板10包括相對設置的一第一表面13以及一第二表面(圖未示)。所述第一表面13上設有多個邊角區域11以及一中心區域12。所述第二表面上印刷有導電材料(圖未示)，從而形成一接地面。在本實施方式中，所述介電基板10大致為長方形，即，具體地，所述介電基板10包括首尾依次連接的一第一側邊101、一第二側邊102、一第三側邊103以及一第四側邊104。所述第一側邊101與所述第三側邊103平行且相對設置。所述第二側邊102與所述第四側邊104平行且相對設置。所述第一側邊101、所述第二側邊102、所述第三側邊103以及所述第四側邊104共同圍設出所述四個邊角區域11。在本實施方式中，所述介電基板10可為一印刷電路板，長度和寬度均為200mm，高度不超過10mm。
所述第一組天線陣列20位於所述第一表面13的邊角區域11處，所述第二組天線陣列30位於所述第一表面13的中心區域12處。所述第一組天 線陣列20與所述第二組天線陣列30具有不同的輻射場型，且所述第一組天線陣列20的操作頻率可大於所述第二組天線陣列30的操作頻率。實際使用中，所述第一組天線陣列20用於負責較遠的服務範圍，而所述第二組天線陣列30用於負責相對較近區域的服務範圍。優選地，所述第一組天線陣列20與所述第二組天線陣列30的操作頻率可具有一覆蓋區域，所述第一組天線陣列20與所述第二組天線陣列30的操作頻率的最大值之間的差值至少為100MHz。所述第一組天線陣列20具有全向性(omni-directional)的輻射場型，其在水準傳輸面上的每個方位角具有相同的輻射距離。所述第二組天線陣列30具有方向性(directional)的輻射場型，其在水準傳輸面上方向性較強的方位角具有較長的輻射距離。在本實施方式中，所述第一組天線陣列20包括一第一天線A1、一第二天線A2、一第三天線A3以及一第四天線A4，分別位於所述四個邊角區域11處。所述第二組天線陣列30包括一第五天線A5、一第六天線A6、一第七天線A7以及一第八天線A8，均位於所述中心區域12。所述第一天線A1、第二天線A2、第三天線A3以及第四天線A4可均為單極天線(即，monopole天線)，所述第五天線A5、第六天線A6、第七天線A7以及第八天線A8可均為貼片天線(即，patch天線)。所述第五天線A5以及所述第六天線A6臨近所述第一天線A1以及所述第二天線A2設置。所述第七天線A7以及所述第八天線A8臨近所述第三天線A3以及所述第四天線A4設置。
所述第二組天線陣列30將所述第一組天線陣列20劃分為位於所述第二組天線陣列30一側的第一部分201(如，包括第一天線A1與第二天線A2)以及位於所述第二組天線陣列30相對的另一側的第二部分202(如，包括第三天線A3與第四天線A4)。所述兩個第一彎折式隔離板40位於所述介電基板10上，且分別位於所述第一部分201與所述第二組天線陣列30之間以及在所述第二部分202與所述第二組天線陣列30之間。所述第一彎折式隔離板40採用導電材料(如：金屬)製成，用於形成對稱電壁，使得左右兩側形成的電力線被所述第一彎 折式隔離板40所阻斷，從而減少互耦，提高所述第一組天線陣列20與所述第二組天線陣列30之間的隔離度。
請一併參照圖2和圖3，每一第一彎折式隔離板40的延伸方向大致平行於所述第一側邊101以及所述第三側邊103，且沿所述第二側邊102延伸至所述第四側邊104。每一第一彎折式隔離板40包括一第一支撐臂41、一第一頂板42以及兩個延伸壁43。所述第一支撐臂41包括一第一底側410以及相對的一第一頂側411。所述第一支撐臂41藉由所述第一底側410垂直地固定於所述介電基板10上。所述第一頂板42連接於所述第一頂側411，且所述第一頂板42被所述第一支撐臂41劃分為分別位於所述第一支撐臂41兩側的寬度大致相同的兩個第一頂板部420，使得所述第一頂板42與所述第一支撐臂41連接後截面呈“T”型。其中，每一第一頂板部420的寬度可等於所述第一組天線陣列20或所述第二組天線陣列30的操作頻率的四分之一波長。每一第一頂板部420包括一側邊421，所述側邊421平行於所述第一頂側411且與所述第一頂側411相對設置。所述兩個延伸壁43分別自所述兩個第一頂板部420的所述第一頂側411朝向與所述第一支撐臂41平行的方向延伸出來。所述兩個延伸壁43的高度可小於所述第一支撐臂41的高度。優選地，所述第一支撐臂41的高度為7mm。所述第一頂板42的寬度為16.5mm。
在本實施方式中，每一第一彎折式隔離板40還包括兩個支撐板46，所述兩個支撐板46分別固定於所述第一支撐臂41相對的兩個端部。所述支撐板46用於增加所述第一彎折式隔離板40的結構穩定度。
請一併參閱圖2和圖4，每一第二彎折式隔離板50安裝於所述第一彎折式隔離板40上，且延伸方向以及長度均與所述第一彎折式隔離板40相同。所述第二彎折式隔離板50用於進一步改善所述第一組天線陣列20與所述第二組天線陣列30之間的隔離度。
每一第二彎折式隔離板50包括一第二支撐臂51以及一第二頂板52。所述第二支撐臂51包括一第二底側510以及相對的一第二頂側511。所述 第二彎折式隔離板50藉由所述第二底側510垂直地固定於所述第一頂板42上，且所述第一支撐臂41與所述第二支撐臂51對齊。所述第二頂板52連接於所述第二頂側511，且所述第二頂板52被所述第二支撐臂51劃分為分別位於所述第二支撐臂51兩側的寬度大致相同的兩個第二頂板部520，使得所述第二彎折式隔離板50截面呈“T”型。其中，所述第二支撐臂51的高度可小於所述第一支撐臂41的高度。所述第二頂板52大致平行於所述第一頂板42，且所述第二頂板52的寬度可小於所述第一頂板42的寬度。優選地，所述第二支撐臂51的高度為3mm。所述第二頂板52的寬度為12.5mm。
請參閱圖5至圖7，分別為傳統的不設置金屬隔離板的雙頻天線結構、傳統的設置了普通片式金屬隔離板後的雙頻天線結構、以及所述雙頻天線結構100的隔離度示意圖。其中，所述普通片式金屬隔離板的高度為10mm。所述第一彎折式隔離板40的高度為7mm，所述第二彎折式隔離板50的高度為3mm(即，所述第一彎折式隔離板40與所述第二彎折式隔離板50的總高度等於所述片式金屬隔離板的高度)。若將所述第一組天線陣列20的第一天線A1設定為第一埠(Port 1)且將所述第二組天線陣列30的第五天線A5、第六天線A6、第七天線A7以及第八天線A8分別設定為第二埠(Port 2)，則所述第一組天線陣列20與所述第二組天線陣列30之間的隔離度可分別用S(1,5)、S(1,6)、S(1,7)以及S(1,8)表示。同理，若將所述第一組天線陣列20的第二天線A2設定為第一埠(Port 1)且將所述第二組天線陣列30的第五天線A5、第六天線A6、第七天線A7以及第八天線A8分別設定為第二埠(Port 2)，則所述第一組天線陣列20與所述第二組天線陣列30之間的隔離度可分別用S(2,5)、S(2,6)、S(2,7)以及S(2,8)表示。
其中，如圖5所示，傳統的不設置金屬隔離板的雙頻天線結構中第一組天線陣列20與第二組天線陣列30之間的隔離度最大值分別為-36dB和-28dB。如圖6所示，在增設普通片式金屬隔離板後，傳統的雙頻天線結構中第一組天線陣列20與第二組天線陣列30之間的隔離度最大值分別為-39dB和-32dB，即隔離度提升幅度較小。相較於傳統的雙頻天線結構，藉由在位於所述 第一部分201與所述第二組天線陣列30之間以及在所述第二部分202與所述第二組天線陣列30之間設置所述第一彎折式隔離板40以及所述第二彎折式隔離板50，如圖7所示，在操作頻率為5~6GHz時，第一組天線陣列20與第二組天線陣列30之間的隔離度最大值分別為-46dB和-43dB，即隔離度可顯著提高-10dB。
如圖8所示，如若將所述雙頻天線結構100的所述第二彎折式隔離板50去除，第一組天線陣列20與第二組天線陣列30之間的隔離度最大值僅為-42dB和-41dB，即隔離度僅能提高-6dB，表明所述第二彎折式隔離板50能夠進一步提高第一組天線陣列20與第二組天線陣列30之間的隔離度。
在其它實施方式中，所述第一組天線陣列20與所述第二組天線陣列30所包含的天線的個數以及具體設置位置還可根據實際需要進行變更。如，所述第一組天線陣列20僅包括第一天線A1以及第二天線A2，所述第二組天線陣列30僅包括第五天線A5以及第六天線A6，且所述第一組天線陣列20僅位於所述第二組天線陣列30的一側。此時，僅需設置所述第一彎折式隔離板40以及所述第二彎折式隔離板50的數量為一個，用於分隔所述第一組天線陣列20以及所述第二組天線陣列30。
綜上，藉由在所述第一組天線陣列20與所述第二組天線陣列30之間設置所述第一彎折式隔離板40，相較於傳統的片式金屬隔離板，所述第一彎折式隔離板40具有所述延伸壁43以及所述第一頂板42，能夠顯著提高所述第一組天線陣列20與所述第二組天線陣列30之間的隔離度，而所述第二彎折式隔離板50能夠進一步提高所述隔離度。最後，所述雙頻天線結構100的結構簡單緊湊，易於製造，且便於安裝。
最後需要指出，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照以上較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域具有通常知識者應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換都不應脫離本發明技術方案的精神和範圍。
40:第一彎折式隔離板
50:第二彎折式隔離板

Claims (10)

  1. 一種雙頻天線結構，包括：一介電基板，包括四個邊角區域以及一中心區域；一第一組天線陣列，位於所述四個邊角區域處；一第二組天線陣列，位於所述中心區域處，其中所述第一組天線陣列圍繞所述第二組天線陣列；二第一彎折式隔離板，所述第一彎折式隔離板位於所述介電基板上，且分別位於所述第一組天線陣列與所述第二組天線陣列之間，每一第一彎折式隔離板包括一第一支撐臂、一第一頂板以及兩個延伸壁，所述第一支撐臂包括一第一底側以及相對的一第一頂側，所述第一支撐臂藉由所述第一底側垂直地固定於所述介電基板上，所述第一頂板連接於所述第一頂側，且所述第一頂板被所述第一支撐臂劃分為分別位於所述第一支撐臂兩側的兩個第一頂板部，每一第一頂板部包括一側邊，所述側邊平行於所述第一頂側且與所述第一頂側相對設置，所述兩個延伸壁分別自所述兩個第一頂板部的所述第一頂側朝向與所述第一支撐臂平行的方向延伸出來；以及二第二彎折式隔離板，每一第二彎折式隔離板安裝於其中一所述第一彎折式隔離板上，每一第二彎折式隔離板包括一第二支撐臂以及一第二頂板，所述第二支撐臂包括一第二底側以及相對的一第二頂側，所述第二彎折式隔離板藉由所述第二底側垂直地固定於所述第一頂板上，且所述第一支撐臂與所述第二支撐臂對齊，所述第二頂板連接於所述第二頂側，且所述第二頂板被所述第二支撐臂劃分為分別位於所述第二支撐臂兩側的兩個第二頂板部。
  2. 如請求項1所述的雙頻天線結構，其中，所述第二組天線陣列將所述第一組天線陣列劃分為位於所述第二組天線陣列一側的第一部分以及位於所述第二組天線陣列相對的另一側的第二部分，所述第一彎折式隔離板與所述第二彎折式隔離板的數量均為兩個，其中，所述第一彎折式隔離板分別位於 所述第一部分與所述第二組天線陣列之間以及所述第二部分與所述第二組天線陣列之間。
  3. 如請求項1所述的雙頻天線結構，其中，每一第一彎折式隔離板還包括兩個支撐板，所述兩個支撐板分別固定於所述第一支撐臂相對的兩個端部。
  4. 如請求項1所述的雙頻天線結構，其中，所述兩個延伸壁的高度小於所述第一支撐臂的高度，所述第二支撐臂的高度小於所述第一支撐臂的高度。
  5. 如請求項1所述的雙頻天線結構，其中，所述第二頂板平行於所述第一頂板，且所述第二頂板的寬度小於所述第一頂板的寬度。
  6. 如請求項1所述的雙頻天線結構，其中，所述介電基板包括相對設置的一第一表面以及一第二表面，所述第一表面上設有所述邊角區域以及所述中心區域，所述第二表面上印刷有導電材料，從而形成一接地面。
  7. 如請求項6所述的雙頻天線結構，其中，所述介電基板包括首尾依次連接的一第一側邊、一第二側邊、一第三側邊以及一第四側邊，所述第一側邊與所述第三側邊平行且相對設置，所述第二側邊與所述第四側邊平行且相對設置，所述第一側邊、所述第二側邊、所述第三側邊以及所述第四側邊共同圍設出所述四個邊角區域，每一第一彎折式隔離板的延伸方向平行於所述第一側邊以及所述第三側邊，且沿所述第二側邊延伸至所述第四側邊，所述第二彎折式隔離板的延伸方向與長度與所述第一彎折式隔離板的延伸方向與長度相同。
  8. 如請求項1所述的雙頻天線結構，其中，所述第一組天線陣列與所述第二組天線陣列具有不同的輻射場型，且所述第一組天線陣列的操作頻率大於所述第二組天線陣列的操作頻率。
  9. 如請求項8所述的雙頻天線結構，其中，所述第一組天線陣列具有全向性的輻射場型，所述第二組天線陣列具有方向性的輻射場型。
  10. 如請求項8所述的雙頻天線結構，其中，所述第一組天線陣列包括多個單極天線，所述第二組天線陣列具有多個貼片天線。
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