CN103427863B - 通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种通信装置，包含一接地面及一天线系统。天线系统包含至少两天线，均位于接地面的一第一边缘，且均操作于至少一第一频带。接地面具有至少一狭缝，且狭缝的开口端位于邻近于第一边缘的一第二边缘。狭缝的开口端与第一边缘的距离大于或等于第一频带的一频率的0.2倍波长。当天线系统操作于第一频带时，狭缝用于吸引接地面上的表面电流，而使得接地面上邻近第一边缘的表面电流降低，而降低天线之间的耦合。

Description

通信装置

技术领域

本发明涉及一种通信装置，特别是涉及一种包括高隔离度的多输入多输出(MIMO,multi-input multi-output)天线系统的通信装置。

背景技术

随着大众对于数据传输量的需求日益增加，相关通信标准对于传输速率的支援也不断的提升。例如，IEEE 802.11n可支援MIMO技术的操作，进而提升传输速率。相关移动通信技术的标准，如长期演进(LTE,long termevolution)系统，也支援MIMO的操作。由此可见，多天线的操作已成为未来的趋势。由于须在移动通信装置内有限的空间配置多个天线，天线之间的隔离度成为必须考量的问题。

传统上，改善MIMO天线的隔离度或降低耦合的方法是在两邻近天线之间置入一隔离元件，其中隔离元件与天线的共振频率大致相同，以阻隔两天线间的耦合。此方法的缺点是会使天线效率降低，并影响天线的辐射特性。此外，若天线操作在LTE700频带(704MHz~787MHz)，则隔离元件必须共振在约700MHz，这将使得整体天线系统的尺寸大幅增加，进而增加了整体设计整合的困难度。

因此，有必要提供一种新的通信装置，其系统的MIMO操作不须提供一隔离元件即可达成较佳的隔离度，且天线效率也能维持大致不变甚至提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通信装置，其包括一天线系统，天线系统至少包括二支天线，且位于接地面的一边缘上。本发明的通信装置不需要任何隔离元件即可达成较佳的隔离度，且天线效率基本上不降低。

在一实施例中，本发明提供一种通信装置，包括：一接地面，具有一第一边缘和一第二边缘，其中该第一边缘与该第二边缘是该接地面的相邻两侧边；以及一天线系统，包括至少一第一天线及一第二天线，其中该第一天线及该第二天线均位于该第一边缘，且分别操作于至少一第一频带，而该第一天线及该第二天线所在的平面大致平行于该接地面；其中，该接地面的该第一边缘的长度大于或等于该第一频带的一第一频率的0.3倍波长，该接地面具有至少一狭缝，该狭缝的一开口端位于该第二边缘，且该开口端与该第一边缘的距离大于或等于该第一频带的一第二频率的0.2倍波长。值得注意的是，当该天线系统操作于该第一频带时，该狭缝可以吸引该接地面上的表面电流，而使得该接地面上邻近于该第一边缘的表面电流降低，进而使得该第一天线与该第二天线之间的耦合量降低。因此，本发明可有效地改善该第一天线和该第二天线之间的隔离度。

在本发明的一实施例中，狭缝的长度大致为第一频带的一频率的0.25倍波长，狭缝的开口端和第一边缘的距离大于或等于第一频带的第二频率的0.2倍波长，狭缝大致平行于第一边缘，且狭缝在第一边缘上的投影涵盖第一天线。在此条件下，狭缝可以有效地吸引接地面上的表面电流，从而降低接地面上邻近第一边缘的表面电流。由于接地面上邻近第一边缘的表面电流是影响两天线间耦合的最主要因素，狭缝的存在可以改善两天线间的隔离度。同时，狭缝基本上不会影响第一天线及第二天线的辐射特性，故第一天线及第二天线可以维持良好的天线效率。在一实施例中，狭缝的开口端和第一边缘的距离应小于第一频带的一频率的0.45倍波长。

在本发明的一实施例中，天线系统在第一频带内的隔离度可以有7dB以上的改善程度，达到约-20dB (S21)的隔离度，同时基本上不影响天线系统的辐射效率。

附图说明

图1是显示本发明第一实施例所述的通信装置的示意图；

图2A是显示本发明第一实施例所述的通信装置的S参数图；

图2B是显示本发明第一实施例所述的通信装置未具有第一狭缝及第二狭缝时的S参数图；

图3是显示本发明第二实施例所述的通信装置的示意图；

图4是显示本发明第三实施例所述的通信装置的示意图；

图5是显示本发明第四实施例所述的通信装置的示意图。

【主要元件符号说明】

100、300、400、500～通信装置；

10、30、40、50～接地面；

101、301、401、501～接地面的第一边缘；

102、302、402、502～接地面的第二边缘；

103、303、403、503～接地面的第三边缘；

11、31、41、51～第一天线；

111、311、411、511～第一天线的馈入端；

112、312、412、512～第一天线的短路端；

113、313、413、513～第一天线的信号源；

12、32、42、52～第二天线；

121、321、421、521～第二天线的馈入端；

122、322、422、522～第二天线的短路端；

123、323、423、523～第二天线的信号源；

13、33、43～第一狭缝；

131、331、431～第一狭缝的开口端；

14、44～第二狭缝；

141、441～第二狭缝的开口端；

150、350、450、550～天线系统；

20、22～第一天线的反射系数曲线；

201、221～第一频带；

202、222～第二频带；

21、23～第一天线与第二天线的隔离度曲线；

55～第三天线；

551～第三天线的馈入端；

552～第三天线的短路端；

553～第三天线的信号源；

d～第一狭缝的开口端至接地面的第一边缘的距离；

t1～第一狭缝的长度；

t2～第二狭缝的长度；

L～接地面的第一边缘的长度。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合附图，作详细说明如下。

图1是显示本发明第一实施例所述的通信装置100的示意图。在本实施例中，通信装置100包括一接地面10和一天线系统150。接地面10具有一第一边缘101、一第二边缘102，以及一第三边缘103，其中第二边缘102和第三边缘103皆邻近第一边缘101。天线系统150包括至少一第一天线11及一第二天线12。第一天线11具有一馈入端111和一短路端112，其中一信号源113作为第一天线11的馈入信号源，并电性耦接至馈入端111。短路端112电性耦接至接地面10。相似地，第二天线12包括一馈入端121和一短路端122，其中一信号源123作为第二天线12的馈入信号源，并电性耦接至馈入端121。短路端122电性耦接于接地面10。天线系统150的第一天线11及第二天线12大致位于接地面10的第一边缘101，且第一天线11及第二天线12所在的平面大致平行于接地面10且向外延伸。第一天线11及第二天线12分别共振于至少一第一频带。接地面10的第一边缘101的长度L大于或等于第一频带的一第一频率的0.3倍波长。第一天线11及第二天线12大致分别接近第一边缘101的两对应角落。在一实施例中，接地面10可以为通信装置100(例如：笔记型电脑)的一支撑导电板，并具有一第一狭缝13及一第二狭缝14。第一狭缝13的开口端131和第二狭缝14的开口端141分别位于接地面10的第二边缘102和第三边缘103。第一狭缝13的开口端131和第一边缘101的距离d大于或等于第一频带的一第二频率的0.2倍波长。相似地，第二狭缝14的开口端141和第一边缘101的距离d也大于或等于第一频带的该第二频率的0.2倍波长。

在一些实施例中，前述的距离d小于第一频带的一频率的0.45倍波长。

在一些实施例中，第一狭缝13的长度t1及第二狭缝14的长度t2大致为第一频带的一频率的0.25倍波长。

在一些实施例中，第一狭缝13及第二狭缝14大致平行于接地面10的第一边缘101。第一狭缝13在接地面10的第一边缘101上的投影可涵盖第一天线11，而第二狭缝14在接地面10的第一边缘101上的投影可涵盖第二天线12。

图2A是显示本发明第一实施例所述的通信装置100的S参数图。在本实施例中，接地面10为一笔记型电脑的上盖的支撑导电板。支撑导电板的长度L约为260mm，第一狭缝13的长度t1和第二狭缝14的长度t2皆约为90mm，而各狭缝与第一边缘101的距离d约为150mm。在6dB返回损失的定义下(一般移动通信天线设计规范)，天线系统150的第一天线11的反射系数(S11)曲线20可包括一第一频带201及一第二频带202。在较佳实施例中，第一频带201可涵盖LTE700频带(大约704MHz到787MHz)，而第二频带202可涵盖LTE2300/2500频带(大约2300MHz到2400MHz，以及2500MHz到2690MHz)。天线系统150的第二天线12的反射系数(S22)曲线与第一天线11的反射系数(S11)曲线20类似，皆可至少包括第一频带201及第二频带202，在此不再重复说明。如图2A所示，第一实施例的天线系统150可用于LTE系统的MIMO操作，而第一天线11及第二天线12的隔离度(S21)曲线21可低于-20dB。

图2B是显示本发明第一实施例所述的通信装置100未具有第一狭缝13及第二狭缝14时的S参数图。在6dB返回损失的定义下，天线系统150的第一天线11的反射系数(S11)曲线22也可包括第一频带221及第二频带222。天线系统150的第二天线12的反射系数(S22)曲线与第一天线11的反射系数(S11)曲线22类似，皆可包括至少第一频带221及第二频带222，在此不再重复说明。如图2B所示，若将第一狭缝13及第二狭缝14由接地面10移除，则天线系统150在第一频带221的隔离度(S21)曲线23约为-13dB。与图2A作比较，本发明在接地面10上适当地加入一或多个狭缝，将可改善天线系统150的隔离度达7dB以上。值得注意的是，在第一实施例中，第一频带201及第二频带202内的隔离度(S21)均小于-20dB，而第一天线11及第二天线12在第一频带201及第二频带202的天线效率分别约为40％~60％及60％~90％(已将S参数纳入考量的辐射效率)。第一频带201内的天线效率更高于图2B中当接地面10无任何狭缝存在时第一频带221内的天线效率。

图3是显示本发明第二实施例所述的通信装置300的示意图。第二实施例的通信装置300与第一实施例相似，两者的差异在于，通信装置300的接地面30仅具有单一的第一狭缝33。第一狭缝33具有一开口端331，其位于接地面30的第二边缘302。天线系统350包括第一天线31及第二天线32。第一天线31具有一馈入端311和一短路端312，其中一信号源313作为第一天线31的馈入信号源，并电性耦接至馈入端311。相似地，第二天线32包括一馈入端321和一短路端322，其中一信号源323作为第二天线32的馈入信号源，并电性耦接至馈入端321。

图4是显示本发明第三实施例所述的通信装置400的示意图。第三实施例的通信装置400与第一实施例相似，两者的差异在于，通信装置400的接地面40具有第一狭缝43及第二狭缝44，而第一狭缝43及第二狭缝44分别具有一弯折末端。第一狭缝的开口端431及第二狭缝的开口端441分别位于接地面40的第二边缘402和第三边缘403。天线系统450包括第一天线41及第二天线42。第一天线41具有一馈入端411和一短路端412，其中一信号源413作为第一天线41的馈入信号源，并电性耦接至馈入端411。相似地，第二天线42包括一馈入端421和一短路端422，其中一信号源423作为第二天线42的馈入信号源，并电性耦接至馈入端421。

图5是显示本发明第四实施例所述的通信装置500的示意图。第四实施例的通信装置500与第一实施例相似，两者的差异在于，通信装置500的天线系统550还包括一第三天线55。第一天线51、第二天线52，以及第三天线55均位于接地面50的第一边缘501。第一天线51具有一馈入端511和一短路端512，其中一信号源513作为第一天线51的馈入信号源，并电性耦接至馈入端511。第二天线52包括一馈入端521和一短路端522，其中一信号源523作为第二天线52的馈入信号源，并电性耦接至馈入端521。相似地，第三天线55具有一馈入端551和一短路端552，其中一信号源553作为第三天线55的馈入信号源，并电性耦接至馈入端551。

在本发明中，第二实施例的通信装置300、第三实施例的通信装置400，以及第四实施例的通信装置500皆与第一实施例的通信装置100相似。因此这些实施例将具有与第一实施例相似的操作特性。

本发明虽以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种通信装置，包括：

一接地面，具有一第一边缘和一第二边缘，其中该第一边缘与该第二边缘是该接地面的相邻两侧边；以及

一天线系统，包括至少一第一天线及一第二天线，其中该第一天线及该第二天线均位于该第一边缘，且分别操作于至少一第一频带，而该第一天线及该第二天线所在的平面大致平行于该接地面；

其中，该接地面的该第一边缘的长度大于或等于该第一频带的一第一频率的0.3倍波长，该接地面具有至少一狭缝，该狭缝的一开口端位于该第二边缘，且该开口端与该第一边缘的距离大于或等于该第一频带的一第二频率的0.2倍波长；

其中，该第一天线及该第二天线分别接近该第一边缘的两对应角落；

其中，该第一天线具有一馈入端和一短路端，其中一第一信号源作为该第一天线的馈入信号源，并电性耦接至该第一天线的该馈入端，而该第一天线的该短路端电性耦接至该接地面；

其中，该第二天线具有一馈入端和一短路端，其中一第二信号源作为该第二天线的馈入信号源，并电性耦接至该第二天线的该馈入端，而该第二天线的该短路端电性耦接于该接地面。

2.如权利要求1所述的通信装置，其中该狭缝的该开口端和该第一边缘的距离小于该第一频带的一频率的0.45倍波长。

3.如权利要求1所述的通信装置，其中该狭缝的长度大致为该第一频带的一频率的0.25倍波长。

4.如权利要求1所述的通信装置，其中该狭缝大致平行于该第一边缘，且该狭缝在该第一边缘上的一投影涵盖该第一天线或该第二天线。

5.如权利要求1所述的通信装置，其中该接地面为该通信装置的一支撑导电板。

6.如权利要求1所述的通信装置，其中当该天线系统操作于该频带时，该狭缝使得该接地面上邻近该第一边缘的表面电流降低，而使得该第一天线与该第二天线之间的耦合降低。

7.如权利要求1所述的通信装置，其中该天线系统还操作于高于该第一频带的一第二频带。

8.如权利要求7所述的通信装置，其中该第一频带涵盖704MHz到787MHz，而该第二频带涵盖2300MHz到2400MHz以及2500MHz到2690MHz。