CN101388494B - 多天线整合模组 - Google Patents

Abstract

多天线整合模组包括：第一天线、第二天线，及共同单元。第一天线具有耦合单元，耦合单元则具有第一耦合部及第二耦合部；第二天线具有耦合导体；共同单元具有联合导体、联合短路部，及联合接地部。共同单元之联合导体包含第一导体及第二导体，第一导体与第二耦合部之一侧边连接，第二导体与耦合导体之另一侧边之间形成一间隙，且其中第一导体及第二导体之连接介面处与联合短路部之一端部连接，而联合短路部另一端部则与联合接地部连接。

Description

多天线整合模组

技术领域

本发明为一种多天线整合模组，特别系指一种具有共同单元结构之多天线整合模组。

背景技术

无线通讯技术的蓬勃发展，连带使天线技术得到充分的发展，特别是市场上针对天线设计微型化、传输系统多频带的使用要求，因此近年来陆续出现多种形式的整合式天线(Integrated antenna)结构，将不同类型天线结构整合于同一天线模组之中，藉以缩短天线谐振长度，从而降低天线设置尺寸。

请参阅图1a，为已知双网操作之组合式天线之平面示意图，包含接地面13、第一天线14、第二天线15、第一馈入同轴传输线16以及第二馈入同轴传输线17。该接地面13为矩形并具有第一接地点132与第二接地点133；该第一天线14位于接地面之上方边缘131处，用以提供第一无线网路操作；该第二天线15亦位于接地面之上方边缘131处，用以提供第二无线网路操作，藉由前述天线结构配置方式达成双频操作于行动通讯网路及无线区域网路系统，可涵盖多种传输频带之操作需求。请参阅图1b及图1c，为已知第一天线14及第二天线15之反射系数及隔离度(Isolation)量测数据示意图，在反射系数小于-7.3dB的定义下，该第一天线14之操作频宽可涵盖行动通讯系统之GSM频带(21)、DCS频带(22)以及PCS频带(22)之操作需求，同时第一天线14之隔离度均小于20dB；另外该第二天线15之操作频宽可涵盖无线区域网路之2.4GHz频带(31)以及5GHz频带(32)之操作需求，同时第二天线15之隔离度亦均小于-20dB。

然而已知的第一天线14以及第二天线15为传统倒F形天线结构，当整合于同一天线模组时，为避免产生辐射干扰效应，第一天线14与第二天线15必须相距一定之间距(d)，如此将增加天线整体外观尺寸，且其天线之间距亦不易控制，导致整合后天线辐射效率无法大幅提高，另外不同天线之间的隔离度之阻隔效率亦容易受限，通常无法达到其所宣称之效果。

发明内容

本发明之目的系提供一种多天线整合模组，利用共同之导体、短路部及接地部结构，作为多个不同系统应用天线之共用辐射体，可大幅缩减天线配置空间，使其轻易容置于各种电子装置内部，同时降低组装难度。

本发明之另一目的系提供一种多天线整合模组，利用共同单元设计整合多种天线结构于单一结构之中，并可降低相异天线间之干扰现象，增加天线隔离度及辐射增益值。

为达成上述目的，本发明系为一种多天线整合模组，包含：第一天线、第二天线以及共同单元。该第一天线包含第一馈入线、馈入部、耦合单元以及延伸导体，其中该耦合单元具有第一耦合部及第二耦合部；该第二天线包含：第二馈入线、辐射导体以及耦合导体；该共同单元包含：联合导体、联合短路部以及联合接地部，其中该联合导体具有第一导体及第二导体。该第一馈入线连接至馈入部一端部，馈入部另一端部连接至第一耦合部一侧边，第一耦合部另一侧边与第二耦合部一侧边形成一间隙，延伸导体位于第一耦合部延伸位置处；该第二馈入线连接至辐射导体一端部，辐射导体另一端部连接至耦合导体一侧边，耦合导体另一侧边与第二导体一侧边形成一间隙；该第一导体与第二耦合部另一侧边相连接，第一导体及第二导体连接介面处与联合短路部一端部连接，联合短路部另一端部与联合接地部连接。

本发明实施例之第一天线主要透过第一馈入线输入之馈入讯号经由馈入部及耦合单元耦合至联合导体之第一导体，联合导体接收第一天线之电性耦合讯号后，将讯号传递至联合短路部及联合接地部。此时，该耦合单元、延伸导体及共同单元形成了该第一天线之主要辐射结构，其中该联合导体及延伸导体分别激发该第一天线之低频及高频共振模态，而该馈入部及耦合单元分别具有一电感性电抗及一电容性电抗，两者可形成一共振结构，并具有两种功能，其一系用以调整该第一天线之输入阻抗，使其激发模态达成良好之阻抗匹配；另一功能系经适当调整该共振电抗值，从而产生滤波效果，藉以有效隔离该第二天线之讯号，避免受到第二天线之讯号干扰并增加两天线之隔离度。

第二天线则透过第二馈入线输入之馈入讯号经由辐射导体及耦合导体耦合至联合导体之第二导体，联合导体接收第二天线之电性耦合讯号后，将讯号传递至联合短路部及联合接地部。此时该辐射导体、耦合导体及共同单元形成该第二天线之主要辐射结构，其中该联合导体可激发该第二天线之共振模态，而该辐射导体经由适当设计可具有一电感性电抗，该耦合导体与第二导体则具有一电容性电抗，两者可形成一共振结构，同样亦具有两种功能，其一系用以调整该第二天线之输入阻抗，使其激发模态达成良好之阻抗匹配；另一功能系经适当调整该共振电抗值，从而产生滤波效果，藉以有效隔离该第一天线之讯号，避免受到第一天线之讯号干扰并增加两天线之隔离度。

本发明第二实施例之组成结构与第一实施例雷同，其不同处在于该第二天线另外设置一匹配部，该匹配部一端部连接至辐射导体一侧边，另一端部则连接至联合接地部，透过匹配部加以调整第二天线之阻抗匹配，使第二天线系统具有更佳之操作频宽，并于辐射导体连接至耦合导体侧边之端部末端设置为蜿蜒状，从而增加第二天线之电感性电抗，进而提高滤波效果，并增加两天线隔离度之隔离效应。

本发明主要利用共同单元设计，将不同系统应用天线结构之辐射导体、短路部以及接地部整合于同一结构中，达成共用辐射体之效果；并透过馈入共振结构之设计，可避免天线间之讯号互相干扰，进而影响天线辐射增益值，另外将多组天线整合于单一结构后，改善已已知电子装置内部必须埋置多组天线之缺失，大幅缩减天线配置空间，使其轻易容置于各种电子装置内部，同时降低组装难度。

为使贵审查人员进一步了解本发明之详细内容，兹列举下列较佳实施例说明如后。

附图说明

图1a为已知双网操作之组合式天线之平面示意图。

图1b为已知第一天线之反射系数及隔离度座标图。

图1c为已知第二天线之反射系数及及隔离度座标图。

图2为本发明第一实施例之立体图。

图3为本发明第一实施例之电路示意图。

图4为本发明第一实施例之第一天线电压驻波比量测座标图。

图5为本发明第一实施例之第二天线电压驻波比座标图。

图6为本发明第一实施例之隔离度座标图。

图7为本发明第二实施例之立体图。

图8为本发明第一实施例应用于携带式电脑之立体图。

具体实施方式

请参阅图2，为本发明第一实施例之立体示意图，该整合式天线包含：第一天线21、第二天线22以及一共同单元23；其中该第一天线21包含：第一馈入线211、馈入部212、耦合单元213以及延伸导体214，耦合单元213并具有第一耦合部213a及第二耦合部213b；第二天线22包含：第二馈入线221、辐射导体222以及耦合导体223；共同单元23包含：联合导体231、联合短路部232以及联合接地部233，联合导体231并具有第一导体231a及第二导体231b。

该第一馈入线211及第二馈入线221均依序包括中心导体211a、221a、内绝缘层211b、221b、外层导体211c、221c及外绝缘层211d、221d。该第一馈入线211系连接至馈入部212一端部，馈入部212另一端部连接至第一耦合部213a一侧边，第一耦合部213a另一侧边与第二耦合部213b一侧边距离一间隙，第二耦合部213b另一侧边连接至第一导体231a，延伸导体214位于第一耦合部213a延伸位置处；该第二馈入线221连接至辐射导体222一端部，辐射导体222另一端部连接至耦合导体223一侧边，耦合导体223另一侧边与第二导体231b一侧边距离一间距；第一导体231a及第二导体231b连接介面处与联合短路部232一端部连接，联合短路部232另一端部与联合接地部233连接。

第一天线21之馈入部212略成蜿蜒线状，总路径长度约为8mm，第一耦合部213a连接馈入部212一端之矩形长度约为2.5mm，宽度约为1mm，第一耦合部213a面对第二耦合部213b侧边之矩形长度约为4mm，宽度约为1mm，第二耦合部213b长度约为3mm，宽度约为3mm，第一耦合部213a与第二耦合部213b之间隙宽度小于1mm，延伸导体214长度约为14mm，宽度约为2mm；第二天线22之辐射导体222连接第二馈入线221一端之矩形长度约为1mm，宽度约为1mm，连接至耦合导体223一侧边之矩形长度约为4.5mm，宽度约为1.5mm，耦合导体223长度约为8mm，宽度约为1.5mm；联合导体231整段长度约为55mm，宽度约为5mm，联合短路部232近似梯形，连接于第一导体231a及第二导体231b连接介面处之端部长度约为7mm，连接于联合接地部233之端部长度约为3mm，靠近第一天线21之斜边长度约为9mm，靠近第二天线22之长度约为8mm，联合接地部233长度约为84mm，宽度约为0.5mm。

上述实施例之第一天线21主要透过第一馈入线211输入之高频馈入讯号经由馈入部212及耦合单元213耦合至联合导体231之第一导体231a，联合导体231接收第一天线21之电性耦合讯号后，将讯号传递至联合短路部232及联合接地部233。经此配置，将耦合单元213、延伸导体214及共同单元23组成第一天线21之主要辐射结构，利用该联合导体231激发第一天线21之低频，延伸导体214激发第一天线21之高频共振模态，而该馈入部212具有电感性电抗特性，耦合单元213则具有电容性电抗特性，将馈入部212及耦合单元213组成一共振结构，使其同时具有上述两种功能；透过该共振结构调整第一天线21之输入阻抗，使其激发模态达成良好之阻抗匹配；另经适当调整该共振电抗值，从而产生滤波效果，藉以有效隔离第二天线22之讯号，避免受到第二天线22之讯号干扰并增加两天线之隔离度。

第二天线22则透过第二馈入线221输入之高频馈入讯号经由辐射导体222及耦合导体223耦合至联合导体231之第二导体231b，联合导体231接收第二天线22之电性耦合讯号后，将讯号传递至联合短路部232及联合接地部233。经此配置，将辐射导体222、耦合导体223及共同单元23组成第二天线22之主要辐射结构，利用联合导体231激发第二天线22之共振模态，该辐射导体222具有电感性电抗特性，耦合导体223与第二导体231b则具有电容性电抗特性，将辐射导体222、耦合导体223以及第二导体231b组成一共振结构，使其同时具有上述两种功能；透过该共振结构调整第二天线22之输入阻抗，使其激发模态达成良好之阻抗匹配；另经适当调整该共振电抗值，从而产生滤波效果，藉以有效隔离第一天线21之讯号，避免受到第一天线21之讯号干扰并增加两天线之隔离度。

本实施例主要利用共同单元23设计，将不同系统应用天线结构之辐射导体、短路部以及接地部整合于同一结构中，达成共用辐射体之效果；并透过馈入共振结构之设计，可避免天线间之讯号互相干扰，进而影响天线辐射增益值，另外将多组天线整合于单一结构后，改善已知电子装置内部必须埋置多组天线之缺失，大幅缩减天线配置空间，且不需特别考量辐射导体设置于电子装置内部受到壳体辐射隔离之问题，使天线产品轻易摆置于各种电子装置内部，同时降低组装难度。

请参阅图3，为本发明第一实施例之电路示意图，该第一天线21具有一第一讯号源31，透过第一讯号源31传导天线高频讯号，经由一第一电感性电抗单元L1以电性感应方式传导至一第一电容性电抗单元C1，再以电容耦合方式经共同单元23传导至接地面233；第二天线22亦具有一第二讯号源32，透过第二讯号源32传导天线高频讯号，经由一第二电感性电抗单元L2以电性感应方式传导至一第二电容性电抗单元C2，再以电容耦合方式传导至共同单元23后，再行传导至接地面233；其中该第一电感性电抗单元L1及第一电容性电抗单元C1系组成一共振结构，用以调整第一天线之输入阻抗，使其系统具有良好之阻抗匹配；而第二电感性电抗单元L2及第二电容性电抗单元C2则组成另一共振结构，用以调整第二天线之输入阻抗，使其系统亦具有良好之阻抗匹配。

请参阅图4，为本发明第一实施例之第一天线21电压驻波比量测数据示意图，其第一天线21之频宽S1在电压驻波比定义为3.5之情况时，操作频率范围涵盖824MHz至960MHz，此频带频宽范围涵盖AMPS(824～894MHz)以及GSM(880～960MHz)之系统频宽，该第一天线21之频宽S2在电压驻波比定义为2.5之情况时，频宽S2操作频率范围涵盖1570MHz至2170MHz，此频带频宽范围涵盖GPS(1575MHz)、DCS(1710～1880MHz)、PCS(1850～1990MHz)以及UMTS(1920～2170MHz)之系统频宽。

请参阅图5，为本发明第一实施例之第二天线22电压驻波比量测数据示意图，其第二天线22之频宽S3在电压驻波比定义为2情况时，频宽S3操作频率范围涵盖3.1GHz至4.9GHz，此频带频宽范围涵盖UWB(3.1GHz～4.9GHz)之系统频宽，经此量测数据得知，本发明设置之共同单元23，使其第一天线21及第二天线22确实具有极佳之阻抗匹配。

请参阅图6，为本发明第一实施例之隔离度量测数据示意图，经此量测数据得知，频带频宽范围在AMPS(824～894MHz)以及GSM(880～960MHz)之系统频宽隔离度S4小于-20dB以下，频带频宽范围在GPS(1575MHz)、DCS(1710～1880MHz)、PCS(1850～1990MHz)以及UMTS(1920～2170MHz)之系统频宽隔离度S5亦小于-20dB以下，而频带频宽范围在UWB(3.1GHz～4.9GHz)之系统频宽隔离度S6亦小于-20dB以下，显示本发明结构确实能有效阻隔两天线之讯号干扰，从而增加天线隔离度。

请参阅图7，为本发明第二实施例之立体示意图，本实施例与上述第一实施例大致相同，其差异处在于第二天线22另外设置一匹配部224，该匹配部224一端部连接至辐射导体222之一侧边，另一端部则连接至联合接地部233，透过匹配部224加以调整第二天线22之阻抗匹配，使第二天线22系统具有更佳之操作频宽，并于辐射导体222与耦合导体223之侧边以蜿蜒状连接，使其具有电感性电抗特性，从而增加第二天线22之电感性电抗，进而提高第二天线22滤波效果，并增加两天线隔离度之隔离效应。

请参阅图8，为本发明第一实施例应用于携带式电脑之立体示意图，将多天线整合模组设置于携带式电脑2之一底板25内缘，联合接地部233侧边贴覆一锡箔片24，并将该锡箔片24整片贴覆于底板25内表面，锡箔片24及底板25上部设置一萤幕26，该底板25可视为整个多天线整合模组之接地面，透过锡箔片24将联合接地部233传递之接地讯号传送至底板25；利用本发明设置之共同单元23设计，将不同系统应用天线结构之辐射导体、短路部以及接地部整合于同一结构中，达成共用辐射体之效果；改善已知在携带式电脑2底板25边缘埋置多组天线之方式，大幅缩减天线配置空间，使天线模组轻易摆置于各种电子装置内部，从而降低组装难度。

本发明已符合专利要件，实际具有新颖性、进步性与产业应用价值之特点，然其实施例并非用以局限本发明之范围，任何熟悉此项技艺者所作之各种更动与润饰，在不脱离本发明之精神和定义下，均在本发明权利范围内。

Claims (12)

1.一种多天线整合模块，其特征在于，包括：

第一天线，包含：

第一馈入线；

馈入部，其一端部与第一馈入线连接；

耦合单元，包含一连接至馈入部另一端部之第一耦合部及与该第一耦合部具有一间隙之第二耦合部；

延伸导体，位于该第一耦合部延伸位置处；

第二天线，包含：

第二馈入线；

辐射导体，其一端部与该第二馈入线连接；

耦合导体，连接至该辐射导体之另一端部；

共同单元，包含：

联合导体，包括第一导体及第二导体，该第一导体与第二耦合部一侧边连接，该第二导体与耦合导体另一侧边距离一间距；

联合短路部，其一端部连接于该第一导体及第二导体之连接接口处；以及

联合接地部，连接于该联合短路部之另一端部。

2.如权利要求1所述之多天线整合模块，其特征在于，该耦合单元、延伸导体及共同单元是用以调整第一天线共振模态。

3.如权利要求1所述之多天线整合模块，其特征在于，该联合导体是用以激发第一天线之低频共振模态。

4.如权利要求1所述之多天线整合模块，其特征在于，该延伸导体是用以激发第一天线之高频共振模态。

5.如权利要求1所述之多天线整合模块，其特征在于，该辐射导体、耦合导体及共同单元是用以调整第二天线共振模态。

6.如权利要求1所述之多天线整合模块，其特征在于，该联合导体是用以激发第二天线之共振模态。

7.一种多天线整合模块，其特征在于，包含：

第一天线，包含：

第一馈入线；

馈入部，其一端部连接至该第一馈入线；

耦合单元，包含一连接至馈入部另一端部之第一耦合部及与该第一耦合部具有一间隙之第二耦合部；

延伸导体，位于该第一耦合部延伸位置处；

第二天线，包含：

第二馈入线；

辐射导体，其一端部与该第二馈入线连接；

耦合导体，连接至该辐射导体之另一端部；

匹配部，其一端部连接至该辐射导体一侧边；

共同单元，包含：

联合导体，包括第一导体及第二导体，该第一导体与第二耦合部一侧边连接，该第二导体与耦合导体另一侧边距离一间距；

联合短路部，其一端部连接至该第一导体及一第二导体之连接接口处；以及

联合接地部，连接于该联合短路部另一端部及该匹配部之另一端部。

8.如权利要求7所述之多天线整合模块，其特征在于，该耦合单元、延伸导体及共同单元是用以调整第一天线共振模态。

9.如权利要求7所述之多天线整合模块，其特征在于，该联合导体是用以激发第一天线之低频共振模态。

10.如权利要求7所述之多天线整合模块，其特征在于，该延伸导体是用以激发第一天线之高频共振模态。

11.如权利要求7所述之多天线整合模块，其特征在于，该辐射导体、耦合导体及共同单元是用以调整第二天线共振模态。

12.如权利要求7所述之多天线整合模块，其特征在于，该联合导体是用以激发第二天线之共振模态。

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