CN103165970A - 天线装置 - Google Patents

Abstract

一种天线装置。该天线装置包括：一底座，且定义一投影面垂直于底座；二单极天线，二单极天线大致对称地凸出于底座上，且二单极天线之间形成有一间隙，二单极天线在投影面上的投影彼此交错，每一单极天线包括：一第一频率接收部、一第二频率接收部以及一连接部；第一频率接收部位于单极天线的靠近底座处；连接部位于第一频率接收部与第二频率接收部之间，且连接部形成有一开槽用以调整第一频率接收部或第二频率接收部的接收频率；以及一罩盖，罩盖组合于底座上，且罩盖与底座之间形成一容置空间用以容置二单极天线。本发明可将单极天线容置于容置空间，且可提升单极天线间的隔离度并降低相关性，提高通信传输效率，使单极天线具有双频接收功能。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及一种天线装置，并且特别涉及一种具有二单极天线的天线装置。

背景技术

由于科技日新月异，各种类型的无线通信信号在消费性电子产品中已蓬勃发展，例如无线电广播(AM/FM)、全球移动通信系统(GSM)、全球定位系统(Global PositioningSystem；GPS)、卫星数字广播(SDARS)、移动数字电视(DVB)等。此外，随着各种消费电子产品与无线通信信号的演进，对于应用在汽车电子上的无线通信装置也有正面的帮助，因此在近年来，制造商整合各种无线通信系统的天线装置已成为汽车电子发展的趋势。

一般的单极(monopole)天线因设计容易且相对于偶极天线具有体积小、高增益的特性，因此易应用于车用通信系统中。但对于接收低频段700MHz的天线而言，考虑到汽车行进时风压对机构的限制，长度仍是太长。另一方面，车用的天线也可以设置在车顶上，并利用鳍形的外壳来保护其内的天线不会受日晒、雨淋或风力而损坏。然而，在有限空间中，往往需设置多个天线以接收不同类型的无线信号，由于新时代长期演进技术(LongTerm Evolution；LTE)使用的频段多且为宽带设计，对于多输入多输出(Multiple InputMultiple Output；MIMO)的二单极天线来说更具挑战，例如LTE接收天线的低频信号接收部分因高度较高而易受鳍形外壳的空间限制。

此外，公知的多输入多输出的二单极天线之间需要足够的距离以提升隔离度，因此若设置于鳍形外壳中，容易产生过高的互耦效应而失去原有多输入多输出天线的特性。

因此，需要提供一种天线装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的一技术方式为一种天线装置。

根据本发明的一实施方式，一种天线装置包含：一底座，且定义一投影面垂直于该底座；二单极天线，该二单极天线大致对称地凸出于该底座上，且该二单极天线之间形成有一间隙，该二单极天线在该投影面上的投影彼此交错，每一该单极天线包含：一第一频率接收部、一第二频率接收部以及一连接部；该第一频率接收部位于该单极天线的靠近该底座处；该连接部位于该第一频率接收部与该第二频率接收部之间，且该连接部形成有一开槽用以调整该第一频率接收部或该第二频率接收部的接收频率；以及一罩盖，该罩盖组合于该底座上，且该罩盖与该底座之间形成一容置空间用以容置该二单极天线。

在本发明的一实施方式中，其中上述连接部弯折地连接于第一频率接收部，且二单极天线的二连接部在投影面上的投影形成有一第一交点。

在本发明的一实施方式中，其中上述连接部弯折地连接于第二频率接收部，且二单极天线的二第二频率接收部在投影面上的投影形成有一第二交点。

在本发明的一实施方式中，其中上述第一频率接收部倾斜地凸出于底座上，且二单极天线的二第一频率接收部在投影面上的投影形成有一第一交点。

在本发明的一实施方式中，其中上述二单极天线的二第一频率接收部、第二频率接收部或连接部在投影面上的投影均可以形成有一第二交点，其交点位置视需求调整其位置或数量。

在本发明的一实施方式中，其中上述二单极天线在投影面上的投影形成有60至120度的夹角。

在本发明的一实施方式中，其中上述间隙为3至10公分(厘米)。

在本发明的一实施方式中，其中上述天线装置还包含一电路板位于底座上，且二单极天线大致对称地凸出于电路板上。

在本发明的一实施方式中，其中上述天线装置还包含二支撑板立于底座或电路板上，且每一支撑板用以支撑每一单极天线。

在本发明的一实施方式中，其中上述天线装置还包含二隔离体立于电路板上，且二隔离体位于二单极天线之间或二单极天线位于二隔离体之间，此隔离体可为柱状、板状或其他几何形状。

在本发明的一实施方式中，其中上述第一频率接收部还包含馈入端耦接于电路板。

在本发明的一实施方式中，其中上述每一单极天线包含一体成形的金属薄片。

在本发明的上述实施方式中，此天线装置为多输入多输出天线。由于二单极天线可大致对称地凸出于底座上且二单极天线在投影面上的投影彼此交错，因此不仅可降低二单极天线的高度以方便地容置于罩盖与底座之间的容置空间，还可藉由交叉极化的效果提升二单极天线间的隔离度并降低相关性。这样的设计可避免二单极天线间的互耦效应过大而影响通信质量。此外，位于连接部的开槽可依据第一频率接收部或第二频率接收部的接收频率而设计，使单极天线为一具有双频接收功能的天线。

再者，天线装置还可包含二支撑板与二隔离体。其中，二支撑板支撑二单极天线，以提升单极天线的强度，使单极天线更稳固地立于底座或电路板上。此外，二隔离体位于二单极天线之间或二单极天线位于二隔离体之间，亦即二隔离体位于二单极天线的内侧或外侧可以提升二单极天线间的隔离度。

附图说明

图1绘示根据本发明一实施方式的天线装置的立体图。

图2绘示图1的天线装置移除罩盖后的立体图。

图3绘示根据本发明另一实施方式的天线装置移除罩盖后的立体图。

图4绘示图2的单极天线的前视图。

图5绘示图4的单极天线的侧视图。

图6绘示图2的二单极天线在投影面上的投影。

图7A绘示根据本发明另一实施方式的二单极天线在投影面上的投影。

图7B绘示根据本发明又一实施方式的二单极天线在投影面上的投影。

图7C绘示根据本发明再一实施方式的二单极天线在投影面上的投影。

图7D绘示根据本发明另一实施方式的二单极天线在投影面上的投影。

图8绘示根据本发明另一实施方式的天线装置移除罩盖后的立体图。

图9绘示根据本发明又一实施方式的天线装置移除罩盖后的立体图。

图10A至图10B绘示图2的二单极天线的电压驻波比与工作频率的关系图。

图11A至图11B绘示图2的二单极天线的隔离度与工作频率的关系图。

图12A至图12B绘示图2的二单极天线的辐射效率与工作频率的关系图。

图13A至图13B绘示图2的二单极天线的二维电场与工作频率的关系图。

主要组件符号说明：

100    天线装置                110    底座

120    罩盖                    130    容置空间

140    电路板                  142    投影面

150    单极天线                152    第一频率接收部

154    第二频率接收部          156    连接部

158    开槽                    159    馈入端

160    支撑板                  170    隔离体

180    天线                    190    天线

200    车顶                    D      间隙

H1     距离                    H2     距离

M1至M10  量测点            P1    第一交点

P2       第二交点          θ1   夹角

θ2      夹角

具体实施方式

以下将以附图公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些公知的惯用的结构与组件在附图中将以简单示意的方式绘示之。

图1绘示根据本发明一实施方式的天线装置100的立体图。图2绘示图1的天线装置100移除罩盖120后的立体图。同时参阅图1与图2，天线装置100为一种多输入多输出天线，可设置于车顶200上。天线装置100包含底座110、二单极天线150与罩盖120，且定义一投影面142垂直于底座110的表面。二单极天线150大致对称地凸出于底座110上，且二单极天线150之间形成有一间隙D。二单极天线150在投影面142上的投影彼此交错。罩盖120组合于底座110上，且罩盖120与底座110之间形成一容置空间130来容置二单极天线150。

在本实施方式中，间隙D可以为3至10公分，依照设计者需求而定。罩盖120的材质可以包含BT(Bismaleimide-Triazine)树脂或玻璃纤维强化环氧树脂(FiberglassReinforced Epoxy Resin；FR4)，且底座110的材质可以为金属。另一方面，罩盖120可以具有鳍形的外形。

此外，天线装置100还可包含二支撑板160立于底座110上，且每一支撑板160支撑每一单极天线150。支撑板160可提升单极天线150的强度，使单极天线150更稳固地立于底座110上。

图3绘示根据本发明另一实施方式的天线装置100(见图1)移除罩盖120后的立体图。与上述实施方式不同的地方在于，天线装置100还可选择性地包含位于底座110上的电路板140。在本实施方式中，二单极天线150大致对称地凸出于电路板140上，且支撑板160立于电路板140上。二单极天线150在投影面142上的投影仍彼此交错，且单极天线150仍可由支撑板160支撑，使单极天线150更稳固地立于电路板140上。

由于底座110上设置有电路板140，因此底座110可以为非金属。在本实施方式中，罩盖120与底座110的材质可以包含BT树脂或玻璃纤维强化环氧树脂。

在以下叙述中，将以图2的实施方式为例详细说明单极天线150的结构与交错方式，但应了解以下所叙述的单极天线150亦可应用于图3的具有电路板140的实施方式，先一并说明。

图4绘示图2的单极天线150的前视图。图5绘示图4的单极天线150的侧视图。同时参阅图4与图5，单极天线150包含第一频率接收部152、第二频率接收部154与连接部156。第一频率接收部152位于单极天线150的靠近底座110(见图2)处。连接部156位于第一频率接收部152与第二频率接收部154之间，且连接部156形成有一开槽158用以调整第一频率接收部152或第二频率接收部154的接收频率，使单极天线150为一具有双频接收功能的天线。

同时参阅图2与图4，第一频率接收部152与底座110之间的距离H1小于第二频率接收部154与底座110之间的距离H2。在本实施方式中，第一频率接收部152可以接收低频信号(746-894MHz)，第二频率接收部154可以接收高频信号(1710-2155MHz)。第一频率接收部152还可包含馈入端159耦接于电路板140(见图3)。单极天线150可为一体成形的金属薄片，因此可降低材料的成本。此外，制造者可采用涂布、印刷、激光雕刻、蚀刻或蒸镀的方式将导电涂料形成于金属薄片的表面，或直接以漆或胶涂布于金属薄片的表面做隔绝接触的处理。

图6绘示图2的二单极天线150在投影面142上的投影。同时参阅图2与图6，二单极天线150在投影面142上的投影彼此交错。在本实施方式中，连接部156弯折地连接于第一频率接收部152与第二频率接收部154，使二单极天线150的二连接部156在投影面142上的投影形成有第一交点P1。因此，二单极天线150在投影面142上的投影形成有夹角θ1，而夹角θ1可以为60至120度。

同时参阅图4，具体而言，由于二单极天线150对称地立于底座110上且二单极天线150在投影面142上的投影彼此交错，因此不仅可降低二单极天线150的高度(即第二频率接收部154与底座110之间的距离H2)，以方便地容置于罩盖120(见图1)与底座110之间的容置空间130(见图1)，还可藉由交叉极化的效果提升二单极天线150间的隔离度并降低相关性。这样的设计可避免二单极天线150间的互耦效应过大而影响通信质量，提高通信传输效率。此外，位于连接部156的开槽158可依据第一频率接收部152或第二频率接收部154的接收频率而设计，使单极天线150具有双频接收的功能。

图7A至图7D绘示根据本发明其他实施方式的二单极天线150在投影面142上的投影。与图6相比，图7A的二单极天线150的第二频率接收部154与连接部156间的弯折幅度较小。图7B的二单极天线150的第二频率接收部154与连接部156之间并无弯折。图7C的二单极天线150的第二频率接收部154与连接部156间的弯折幅度较大，使二连接部156在投影面142上的投影形成有第一交点P1，且二第二频率接收部154在投影面142上的投影形成有第二交点P2。因此，二单极天线150在投影面142上的投影形成有夹角θ1与夹角θ2，其中夹角θ1与夹角θ2可以为60至120度。图7D的二单极天线150的第一频率接收部152、第二频率接收部154与连接部156之间皆无弯折，第一频率接收部152倾斜地凸出于底座110(见图2)上，使二单极天线150的二第一频率接收部152或二连接部156在投影面142上的投影形成有第一交点P1。

在本发明上述实施方式中，二单极天线150的二第一频率接收部152可相互交叉、二第二频率接收部154可相互交叉，且二连接部156亦可相互交叉。也就是说，二单极天线150在投影面142所交叉的位置或数量可依照设计者需求而定，并不以限制本发明。

应了解到，在以下叙述中，已经在上述实施方式中叙述过的内容将不再重复赘述，仅就天线装置100(见图1)内其他的组件加以补充。

图8绘示根据本发明另一实施方式的天线装置100(见图1)移除罩盖120后的立体图。同时参阅图1与图8，天线装置100还可包含立于电路板140上的二隔离体170。在本实施方式中，二隔离体170位于二单极天线150之间，亦即二隔离体170位于二单极天线150的内侧。如此一来，二隔离体170可以提升二单极天线150间的隔离度。隔离体170可以为金属材质。此外，电路板140上还可设置其他种类的天线180、190。其中，天线180可以为全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System；GLONASS)的天线，天线190可以为全球定位系统的天线。

图9绘示根据本发明又一实施方式的天线装置100(见图1)移除罩盖120后的立体图。与上述实施方式不同的地方在于二单极天线150位于二隔离体170之间，亦即二隔离体170位于二单极天线150的外侧。这样的设计，二隔离体170仍可提升二单极天线150间的隔离度。

图10A至图10B绘示图2的二单极天线150的电压驻波比与工作频率的关系图。图11A至图11B绘示图2的二单极天线150的隔离度与工作频率的关系图。附图中的M1至M10为不同频率下的量测点。

图12A至图12B绘示图2的二单极天线150的辐射效率与工作频率的关系图。图13A至图13B绘示图2的二单极天线150的二维电场与工作频率的关系图。由图10A至图13B的量测数据可知，此具有二单极天线150的天线装置100(见图1)可稳定且正常地工作。

本发明的上述实施方式与先前技术相比，具有以下优点：

(1)二单极天线大致对称地立于底座或电路板上且二单极天线在投影面上的投影彼此交错，因此可降低二单极天线的高度以方便地容置于罩盖与底座之间的容置空间。

(2)二单极天线大致对称地立于底座或电路板上且二单极天线在投影面上的投影彼此交错，可藉由交叉极化的效果提升二单极天线间的隔离度并降低相关性，提高通信传输效率。

(3)连接部的开槽可调整第一频率接收部或第二频率接收部的接收频率，使单极天线为一具有双频接收功能的天线。

虽然本发明已以实施方式公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。

Claims (13)

1.一种天线装置，该天线装置包括：

一底座，且定义一投影面垂直于该底座；

二单极天线，该二单极天线大致对称地凸出于该底座上，且该二单极天线之间形成有一间隙，该二单极天线在该投影面上的投影彼此交错，每一该单极天线包括：

一第一频率接收部，该第一频率接收部位于该单极天线的靠近该底座处；

一第二频率接收部；以及

一连接部，该连接部位于该第一频率接收部与该第二频率接收部之间，且该连接部形成有一开槽用以调整该第一频率接收部或该第二频率接收部的接收频率；以及

一罩盖，该罩盖组合于该底座上，且该罩盖与该底座之间形成一容置空间用以容置该二单极天线。

2.如权利要求1所述的天线装置，其中该连接部弯折地连接于该第一频率接收部，且该二单极天线的该二连接部在该投影面上的投影形成有一第一交点。

3.如权利要求2所述的天线装置，其中该连接部弯折地连接于该第二频率接收部，且该二单极天线的该二第二频率接收部在该投影面上的投影形成有一第二交点。

4.如权利要求1所述的天线装置，其中该第一频率接收部倾斜地凸出于该底座上，且该二单极天线的该二第一频率接收部在该投影面上的投影形成有一第一交点。

5.如权利要求1所述的天线装置，其中该二单极天线在该投影面上的投影形成有60至120度的夹角。

6.如权利要求1所述的天线装置，其中该间隙为3至10厘米。

7.如权利要求1所述的天线装置，还包括：

二支撑板，该二支撑板立于该底座上，且每一该支撑板用以支撑每一该单极天线。

8.如权利要求1所述的天线装置，其中每一该单极天线包括一体成形的金属薄片。

9.如权利要求1所述的天线装置，还包括：

一电路板，该电路板位于该底座上，且该二单极天线大致对称地凸出于该电路板上。

10.如权利要求9所述的天线装置，还包括：

二支撑板，该二支撑板立于该电路板上，且每一该支撑板用以支撑每一该单极天线。

11.如权利要求9所述的天线装置，还包括：

二隔离体，该二隔离体立于该电路板上，且该二隔离体位于该二单极天线之间。

12.如权利要求9所述的天线装置，还包括：

二隔离体，该二隔离体立于该电路板上，且该二单极天线位于该二隔离体之间。

13.如权利要求9所述的天线装置，其中该第一频率接收部还包括：

一馈入端，该馈入端耦接于该电路板。

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