TWI790824B - 立體天線模組 - Google Patents

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Abstract

一種立體天線模組，包括一第一天線、一第二天線及一導體。第一天線包括一第一主輻射體及連接於第一主輻射體的一第一饋入段。第一主輻射體包括一第一開路端及一第二開路端。第一主輻射體彎折而形成一第一開口。第二天線包括一第二主輻射體及連接於第二主輻射體的一第二饋入段，第二主輻射體包括一第三開路端及一第四開路端，第二主輻射體彎折而形成一第二開口，第一開口朝向的方向相異於第二開口朝向的方向。導體設置於第一天線與第二天線之間。

Description

立體天線模組
本發明是有關於一種天線模組，且特別是有關於一種立體天線模組。
應用網路監控攝影機(IP network camera, or IP camera)的內建式天線的在工規上的要求有三項指標。第一項為天線輻射場型覆蓋面積要寬廣，無死角收訊。第二項要求指標是低增益值(Low peak gain)，當天線輻射最大增益值，工業界規格期望不超過6dBi，否則為了符合CE之有效全向輻射功率(Effective isotropically radiated power ; EIRP)法規，則需調降放大器電路(Amplifier circuit)功率，相對通訊距離會因此減少。第三項為各天線之間的隔離度(Isolation)在標準-20dB以下。然而，習知技術在兩個天線之間的距離小於20公厘的狀況中，無法達到隔離度與輻射場型覆蓋面積的標準。
本發明提供一種立體天線模組，其可滿足寬廣的天線輻射場型覆蓋面積、低增益值及良好的隔離度。
本發明的一種立體天線模組，包括一第一天線、一第二天線及一導體。第一天線包括一第一主輻射體及連接於第一主輻射體的一第一饋入段，第一主輻射體包括一第一開路端及一第二開路端，第一主輻射體彎折而形成一第一開口。第二天線包括一第二主輻射體及連接於第二主輻射體的一第二饋入段，第二主輻射體包括一第三開路端及一第四開路端，第二主輻射體彎折而形成一第二開口，第一開口朝向的方向相異於第二開口朝向的方向。導體設置於第一天線與第二天線之間。
在本發明的一實施例中，上述的導體的輪廓形狀對應於第一主輻射體或第二主輻射體的輪廓形狀的一部分。
在本發明的一實施例中，上述的第一主輻射體與第二主輻射體的每一者呈U型。
在本發明的一實施例中，上述的導體呈L型。
在本發明的一實施例中，上述的第一開口朝向的方向相反於第二開口朝向的方向。
在本發明的一實施例中，上述的立體天線模組耦合出一頻段，第一主輻射體的長度介於頻段的1/2倍波長。
在本發明的一實施例中，上述的立體天線模組耦合出一頻段，第二主輻射體的長度介於頻段的1/2倍波長。
在本發明的一實施例中，上述的立體天線模組耦合出一頻段，導體的長度介於頻段的1/4倍波長。
在本發明的一實施例中，上述的頻段為2.4GHz。
在本發明的一實施例中，上述的第一天線與第二天線之間的距離介於2公分至10公分之間。
基於上述，本發明的立體天線模組包括第一天線與第二天線，第一主輻射體的第一開口朝向的方向相異於第二主輻射體的第二開口朝向的方向。這樣的設計可使得第一天線的輻射場型相異於第二天線的輻射場型，而可有彌補場型的效果，且可降低最大增益。此外，導體設置於第一天線與第二天線之間，而可有效提升第一天線與第二天線之間的隔離度。
圖1是依照本發明的一實施例的一種立體天線模組的示意圖。請參閱圖1，本實施例的立體天線模組100包括一第一天線110、一第二天線120及一導體130。第一天線110、第二天線120及導體130均為導電材料所組成，例如是金屬。
第一天線110包括一第一主輻射體111及連接於第一主輻射體111的一第一饋入段112。第一主輻射體111包括一第一開路端114及一第二開路端116。
在本實施例中，第一饋入段112比較靠近第一開路端114，第一饋入段112的位置可以是在第一開路端114和第二開路端116之間訊號饋入源共振點阻抗(resistance)為50Ω且電抗(reactance)應趨近於零的位置，以逹到良好阻抗匹配，而激發電磁波輻射傳遞訊號。
此外，第二天線120包括一第二主輻射體121及連接於第二主輻射體121的一第二饋入段122。第二主輻射體121包括一第三開路端124及一第四開路端126。
在本實施例中，第二饋入段122比較靠近第三開路端124，第二饋入段122的位置可以是在第三開路端124和第四開路端126之間訊號饋入源共振點阻抗(resistance)為50Ω且電抗(reactance)應趨近於零的位置，以逹到良好阻抗匹配，而激發電磁波輻射傳遞訊號。
在本實施例中，第一主輻射體111與第二主輻射體121的形狀與長度相同，立體天線模組100耦合出一頻段，此頻段例如為2.4GHz，但不以此為限制。第一主輻射體111的長度介於頻段的1/2倍波長，且第二主輻射體121的長度介於頻段的1/2倍波長。
也就是說，第一天線110可耦合出此頻段，且第二天線120可耦合出此頻段。第一天線110與第二天線120均可耦合出相同頻段的設計可用來增加此頻段的頻寬。
值得一提的是，第一主輻射體111彎折成U型，而具有位於第一開路端114及第二開路端116之間的一第一開口118。第二主輻射體121彎折成U型，而具有位於第三開路端124及第四開路端126之間的一第二開口128。
在本實施例中，第一開口118朝向的方向相異於第二開口128朝向的方向。這樣的設計可使得第一天線110的輻射場型相異於第二天線120的輻射場型，而可有彌補場型的效果，且可降低最大增益。
具體地說，如圖1所示，第一開口118朝向的方向(朝右)相反於第二開口128朝向的方向(朝左)。當然，在其他實施例中，第一開口118朝向的方向也可以只要不同於第二開口128朝向的方向即可。舉例來說，第一開口118朝向的方向與第二開口128朝向的方向之間的角度可以大於0度且小於180度，例如是45度或是90度。
此外，第一天線110與第二天線120之間的距離D例如介於2公分至10公分之間。由於第一天線110與第二天線120之間的距離D很小，為了避免第一天線110與第二天線120互相干擾，在本實施例中，導體130設置於第一天線110與第二天線120之間，以增加第一天線110與第二天線120的隔離度。
在本實施例中，導體130的長度介於此頻段的1/4倍波長，以提供良好的隔離效果。此外，導體130的輪廓形狀對應於第一主輻射體111或第二主輻射體121的輪廓形狀的一部分。
舉例來說，在本實施例中，導體130可以呈L型，對應於第二主輻射體121從第四開路端126往圖1的右方與上方延伸的部位。當然，在其他實施例中，導體130只要對應於第一主輻射體111或是第二主輻射體121的局部輪廓即可，不一定要從開路端開始對應。
圖2是將圖1的立體天線模組設置於電子裝置的示意圖。請參閱圖2，本實施例的電子裝置10例如是網路監控攝影機。電子裝置10包括一殼體20、一電路板12、一鏡頭14、一電池16及圖1的立體天線模組100。電路板12上可設置RF電路、中央處理器、記憶體與基頻電路等，立體天線模組100電性連接於電路板12。
殼體20例如是塑膠殼體20，殼體20例如被一隔板25分隔出第一空間22與第二空間24，電路板12與電池16配置在第一空間22內，立體天線模組100設置在第二空間24內。當然，在其他實施例中，殼體20也可以僅具有第一空間22，立體天線模組100也可以設置在第一空間22內。
圖3是圖1的立體天線模組的頻率-S11的關係圖。請參閱圖3，立體天線模組100的第一天線110在WiFi 2.4G附近的頻段可激發出第一共振模態頻率(位置L1)與一個第二共振模態頻率(位置L2)。第二天線120也可激發出WiFi 2.4G的頻段。由圖3可見，第一天線110與第二天線120在WiFi 2.4G處的S11均可低於-10dB，而有良好的表現。
圖4是圖1的立體天線模組的頻率-隔離度的關係圖。請參閱圖4，立體天線模組100在2.4GHz的隔離度為-20.35dB，若是無導體130的結構(也就是僅有第一天線110與第二天線120)，則隔離度為-9.31dB。也就是說，立體天線模組100的第一天線110與第二天線120之間設有導體130的設計可有效將隔離度從-9.31dB降至於-20.35dB。
圖5A至圖5C是圖1的立體天線模組的第一天線與第二天線在XY平面、XZ平面及YZ面的場型圖。請先參閱圖5A，在XY平面上，第一天線110在135度至285度的輻射場型略有凹陷，而第二天線120在135度至285度的輻射場型可彌補第一天線110在135度至285度的輻射場型的凹陷，進而減少空間接收與發射訊號死角。
請參閱圖5B，在XZ平面上，第一天線110與第二天線120在135度至225度與240度至30度的輻射場型相互彌補，進而減少空間接收與發射訊號死角。具體地說，第一天線110在240度至30度的輻射場型略有凹陷，而第二天線120在240度至30度的輻射場型可彌補第一天線110在240度至30度的輻射場型的凹陷。此外，第二天線120在135度至225度的輻射場型略有凹陷，而第一天線110在135度至225度的輻射場型可彌補第二天線120在135度至225度的輻射場型的凹陷。
請參閱圖5C，在YZ平面上，第一天線110與第二天線120在45度至150度與225度至15度的輻射場型相互彌補，進而減少空間接收與發射訊號死角。具體地說，第一天線110在225度至15度的輻射場型略有凹陷，而第二天線120在225度至15度的輻射場型可彌補第一天線110在225度至15度的輻射場型的凹陷。此外，第二天線120在45度至150度的輻射場型略有凹陷，而第一天線110在45度至150度的輻射場型可彌補第二天線120在45度至150度的輻射場型的凹陷。
另外，經實測3D場型得知，第一天線110在頻率為2440MHz處的最大增益(Peak gain)為4.1dBi，天線效率為70.8%。第二天線120在頻率為2440MHz處的最大增益(Peak gain)為3.3dBi，天線效率為72.6%，而具有良好的表現。
由上述可知，本實施例的立體天線模組100可符合使用於網路監控攝影機內建式天線的要求。具體地說，第一，本實施例的立體天線模組100透過第一主輻射體111的第一開口118朝向的方向相異於第二主輻射體121的第二開口128朝向的方向的設計，可使得天線輻射場型覆蓋面積寬廣。
第二，本實施例的立體天線模組100的天線輻射最大增益值約為3~4 dBi，不超過工業界規格期望的6dBi，因此無需調降放大器電路(Amplifier circuit)功率，通訊距離便不會因此而減少。
第三，第一天線110與第二天線120之間的距離D在小於20公厘的狀況下，第一天線110與第二天線120能滿足隔離度(Isolation)在標準-20dB以下的要求。因此，本實施例的立體天線模組100相當適合應用於網路監控攝影機。當然，本實施例的立體天線模組100的應用領域不限於此。
綜上所述，本發明的立體天線模組包括第一天線與第二天線，第一主輻射體的第一開口朝向的方向相異於第二主輻射體的第二開口朝向的方向。這樣的設計可使得第一天線的輻射場型相異於第二天線的輻射場型，而可有彌補場型的效果，且可降低最大增益。此外，導體設置於第一天線與第二天線之間，而可有效提升第一天線與第二天線之間的隔離度。
D:距離 L1、L2:位置 X、Y、Z:座標 10:電子裝置 12:電路板 14:鏡頭 16:電池 20:殼體 22:第一空間 24:第二空間 25:隔板 100:立體天線模組 110:第一天線 111:第一主輻射體 112:第一饋入段 114:第一開路端 116:第二開路端 118:第一開口 120:第二天線 121:第二主輻射體 122:第二饋入段 124:第三開路端 126:第四開路端 128:第二開口 130:導體
圖1是依照本發明的一實施例的一種立體天線模組的示意圖。 圖2是將圖1的立體天線模組設置於電子裝置的示意圖。 圖3是圖1的立體天線模組的頻率-S11的關係圖。 圖4是圖1的立體天線模組的頻率-隔離度的關係圖。 圖5A至圖5C是圖1的立體天線模組的第一天線與第二天線在XY平面、XZ平面及YZ面的場型圖。
D:距離
100:立體天線模組
110:第一天線
111:第一主輻射體
112:第一饋入段
114:第一開路端
116:第二開路端
118:第一開口
120:第二天線
121:第二主輻射體
122:第二饋入段
124:第三開路端
126:第四開路端
128:第二開口
130:導體

Claims (10)

  1. 一種立體天線模組，包括：一第一天線，包括一第一主輻射體及連接於該第一主輻射體的一第一饋入段，該第一主輻射體包括一第一開路端及一第二開路端，該第一主輻射體彎折而形成一第一開口；一第二天線，包括一第二主輻射體及連接於該第二主輻射體的一第二饋入段，該第二主輻射體包括一第三開路端及一第四開路端，該第二主輻射體彎折而形成一第二開口，該第一開口朝向的方向相異於該第二開口朝向的方向，該第一開口位於該第一開路端及該第二開路端之間，該第二開口位於該第三開路端及該第四開路端之間，該第一開口朝向的方向與該第二開口朝向的方向不相對於彼此；以及一導體，設置於該第一天線與該第二天線之間。
  2. 如請求項1所述的立體天線模組，其中該導體的輪廓形狀對應於該第一主輻射體或該第二主輻射體的輪廓形狀的一部分。
  3. 如請求項1所述的立體天線模組，其中該第一主輻射體與該第二主輻射體的每一者呈U型。
  4. 如請求項1所述的立體天線模組，其中該導體呈L型。
  5. 如請求項1所述的立體天線模組，其中該第一開口朝向的方向相反於該第二開口朝向的方向。
  6. 如請求項1所述的立體天線模組，其中該立體天線模組耦合出一頻段，該第一主輻射體的長度介於該頻段的1/2倍波長。
  7. 如請求項1所述的立體天線模組，其中該立體天線模組耦合出一頻段，該第二主輻射體的長度介於該頻段的1/2倍波長。
  8. 如請求項1所述的立體天線模組，其中該立體天線模組耦合出一頻段，該導體的長度介於該頻段的1/4倍波長。
  9. 如請求項6至8中任一項所述的立體天線模組，其中該頻段為2.4GHz。
  10. 如請求項1所述的立體天線模組，其中該第一天線與該第二天線之間的距離介於2公分至10公分之間。
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