CN103594793A

CN103594793A - 通信装置

Info

Publication number: CN103594793A
Application number: CN201210294882.8A
Authority: CN
Inventors: 翁金辂; 江桓君
Original assignee: Acer Inc
Current assignee: Acer Inc
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2032-08-17
Also published as: CN103594793B

Abstract

本发明公开了一种通信装置，包括一第一导电板及一天线系统。天线系统包括至少一第一天线、一第二天线、一接地面及一开口槽孔。第一天线及第二天线分别操作于至少一第一频带及一第二频带。接地面大致为一倒T字形，并包括一主接地面及一突出接地面。主接地面耦接至第一导电板。突出接地面大致位于第一天线与第二天线之间。开口槽孔位于该接地面，且其开口端位于突出接地面的一边缘。开口槽孔于第一频带及第二频带使得第一天线及第二天线之间的隔离度增加。本发明的通信装置的天线系统不仅能在多频带中具有高隔离度，亦可维持良好的天线辐射效率。

Description

通信装置

技术领域

本发明涉及一种通信装置，特别是一种包括高隔离度的多输入多输出(MIMO,multi-input multi-output)多频天线结构的通信装置。

背景技术

随着现今通信装置对信号传输量及传输速率的需求日益增加，相关通信标准对于传输速率的支持亦不断的提升，多天线MIMO系统同时接收及发射信号的能力逐渐受到重视。举例来说，如无线区域网络(WLAN,wireless localarea network)的通信规范IEEE802.11n便可支持MIMO操作，进而提升传输速率，由此可见，多天线的操作已成为未来的趋势。但由于须在通信装置内部有限的空间中置入数个天线，将造成天线之间彼此的距离过近，且天线之间的干扰也越来越大。保持天线之间的高隔离度对设计者而言成为非常重要的挑战。

传统上，改善多天线系统的隔离度或降低耦合问题的方式是在两天线间置入一寄生隔离金属元件，其中寄生隔离金属元件的共振频率大致接近天线系统的共振频带，来阻挡天线之间的电流耦合，进而提高天线系统的隔离度。不过此种利用阻挡电流达成降低耦合的技术亦会使得天线系统的辐射效率因该寄生隔离金属元件而降低，影响天线系统的辐射特性。另外，传统的寄生隔离金属元件通常仅能于单一频带内达成高隔离度，未必能在多频带内均达成高隔离度。

因此，有必要设计一种新的通信装置，其包括可操作于多频带的一天线系统，而天线系统于多频带内均具有高隔离度，并能维持良好的辐射效率。

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。此天线系统包括至少二支多频天线与一隔离元件。这些天线之间于多频带中均具有高隔离度，且天线系统亦能维持良好的辐射效率。

在优选实施例中，本发明提供一种通信装置，包括：一第一导电板；以及一天线系统，大致为一平面结构，其中该天线系统至少包括：一第一天线，操作于至少一第一频带及一第二频带，其中该第一频带的频率低于该第二频带的频率；一第二天线，操作于至少该第一频带及该第二频带；一接地面，包括一主接地面及一突出接地面，其中该主接地面及该突出接地面大致形成一倒T字形，该突出接地面大致位于该第一天线与该第二天线之间，该主接地面耦接至该第一导电板；以及一开口槽孔，形成于该接地面上，其中该开口槽孔的一开口端位于该突出接地面的一边缘，而该开口槽孔于该第一频带及该第二频带中使得该第一天线及该第二天线之间的隔离度增加。

在一些实施例中，该天线系统大致位于该第一导电板的一第一边缘，且至少一部分的该开口槽孔位于该主接地面。

在一些实施例中，天线系统的开口槽孔为一螺旋状，或是至少一部分的开口槽孔为一蜿蜒状。开口槽孔可以在第一频带及第二频带中均形成共振，来吸引接地面上的表面电流，从而降低天线之间的电流耦合。因此，本发明的天线系统不仅能在多频带中具有高隔离度，亦可维持良好的天线辐射效率。

在一些实施例中，本发明的天线系统于第一频带内(例如：无线区域网络的2.4GHz频带)可以达到低于约-20dB的隔离度(S21)。另外，天线系统于第二频带内(例如：无线区域网络5.2GHz及5.8GHz频带)可以达到低于约-25dB的隔离度(S21)。

附图说明

图1A是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置的示意图；

图1B是显示根据本发明第二实施例所述的通信装置的示意图；

图2是显示根据本发明一实施例所述的天线系统的示意图；

图3A是显示图2的天线系统的S参数图；

图3B是显示图2的天线系统不具开口槽孔时的S参数图；

图4是显示根据本发明另一实施例所述的天线系统的示意图；

图5是显示根据本发明再一实施例所述的天线系统的示意图；

图6是显示根据本发明又一实施例所述的天线系统的示意图。

【主要附图标记说明】

100、200～通信装置；

10、14～天线系统；

11、12～第一导电板；

111、121～第一导电板的第一边缘；

13～第二导电板；

131～第二导电板的第二边缘；

20～天线系统的第一天线；

201～第一天线的正馈入端；

202、212～同轴电缆线；

203～第一天线的负馈入端；

21～天线系统的第二天线；

211～第二天线的正馈入端；

213～第二天线的负馈入端；

22～介质基板；

23、43、53、63～开口槽孔；

231、431、531、631～开口槽孔的开口端；

232、432、532、632～开口槽孔的闭口端；

24、44、54、64～接地面；

241、441、541、641～突出接地面；

242、442、542、642～主接地面；

30、35～天线系统的第一天线的反射系数(S11)曲线；

31、36～天线系统的第二天线的反射系数(S22)曲线；

32、37～天线系统的隔离度(S21)曲线；

33、38～第一频带；

34、39～第二频带；

435～开口槽孔的U形部分；

436～开口槽孔的第一S形部分；

437～开口槽孔的第二S形部分；

535～开口槽孔的第一反S形部分；

536～开口槽孔的第二反S形部分。

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，并配合所附附图，作详细说明如下。

请一并参考图1A及图1B。图1A是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置100的示意图。在第一实施例中，通信装置100包括一天线系统10及一第一导电板11。第一导电板11可以是一平板电脑(Tablet Computer)的一支撑导电板。天线系统10大致位于第一导电板11的一第一边缘111处。天线系统10大致为一平面结构。天线系统10所在的平面大致平行于第一导电板11，并朝向远离第一导电板11的方向延伸。

图1B是显示根据本发明第二实施例所述的通信装置200的示意图。在第二实施例中，通信装置200包括一第一导电板12、一第二导电板13，以及一天线系统14。第一导电板12电性耦接至第二导电板13。第二导电板13的一第二边缘131靠近第一导电板12的第一边缘121。在一些实施例中，第二导电板13为一笔记型电脑的一上盖的一支撑导电板。天线系统14大致位于第一导电板12的第一边缘121和第二导电板13的第二边缘131之间。

图2是显示根据本发明一实施例所述的天线系统14的示意图。在本实施例中，天线系统14包括至少一第一天线20、一第二天线21、一接地面24，以及接地面24的一开口槽孔23。接地面24大致为一倒T字形。接地面24包括一突出接地面241及一主接地面242，其中突出接地面241大致位于第一天线20与第二天线21之间，而主接地面242电性耦接至第一导电板12。天线系统14可以设置于一介质基板22上。第一天线20操作于至少一第一频带及一第二频带，其中该第一频带的频率低于该第二频带的频率。相似地，第二天线21亦操作于至少该第一频带及该第二频带。第一天线20具有一正馈入端201和一负馈入端203。负馈入端203电性耦接至主接地面242，而正馈入端201电性耦接至一同轴电缆线(coaxial cable)202，用以激发第一天线20。相似地，第二天线21亦具有一正馈入端211和一负馈入端213。负馈入端213电性耦接至主接地面242，而正馈入端211电性耦接至另一同轴电缆线212，用以激发第二天线21。接地面24更具有开口槽孔23。开口槽孔23的长度约为该第一频带的最低频率的0.5倍波长。在一些实施例中，至少一部分的开口槽孔23位于主接地面242。开口槽孔23的一开口端231位于突出接地面241的一边缘。在本实施例中，开口槽孔23大致为一螺旋状。接地面24的开口槽孔23在该第一频带及该第二频带中形成共振，来吸引接地面24上的表面电流，从而降低第一天线20和第二天线21之间的电流耦合。因此，开口槽孔23可以在该第一频带及该第二频带中使得第一天线20及第二天线21之间的隔离度增加。值得注意的是，即使图2仅显示二支天线，在其他实施例中，天线系统14亦可包括三支以上的天线。

图3A是显示图2的天线系统14的S参数图。在一实施例中，天线系统14的面积约为55x9mm²，而第一导电板12的面积约为260x200mm²。在10dB返回损失的定义下，第一天线20的反射系数(S11)曲线30及第二天线21的反射系数(S22)曲线31皆可包括一第一频带33及一第二频带34。在优选实施例中，第一频带33可涵盖无线区域网络(WLAN)2.4GHz频带(约介于2400MHz和2484MHz之间)，而第二频带34则可涵盖无线区域网络5.2/5.8GHz频带(约介于5150MHz和5350MHz之间，以及5725MHz和5875MHz之间)。当天线系统14用于WLAN系统的MIMO操作时，第一天线20及第二天线21于第一频带33及第二频带34中的隔离度(S21)曲线32分别约介于-20dB至-27dB之间，以及约介于-25dB至-31dB之间。第一天线20的天线效率(包含阻抗匹配的损失)于第一频带33及第二频带34中分别为60%至70%，以及87%至92%。第二天线21的天线效率于第一频带33及第二频带34中分别为60%至70%，以及93%至97%。因此，本发明的天线系统14在第一频带33和第二频带34中均具有不错的辐射效率。值得注意的是，本发明并不限于此，前述的频带范围和元件尺寸皆可由设计者视不同需要而进行调整。

图3B是显示图2的天线系统14不具开口槽孔23时的S参数图。在10dB返回损失的定义下，第一天线20的反射系数(S11)曲线35及第二天线21的反射系数(S22)曲线36亦可包括一第一频带38和一第二频带39。和图3A相比，若天线系统14不具任何开口槽孔时，则第一天线20及第二天线21于第一频带38及第二频带39中的隔离度(S21)曲线37仅能分别达到约-15dB和约-20dB。故由图3A、3B可知，接地面24的开口槽孔23可有效地在第一频带33及第二频带34中改善第一天线20和第二天线21之间的隔离度达至少5dB。

图4是显示根据本发明另一实施例所述的天线系统14的示意图。图4基本上与图2相似。两者的差异在于，在图4中，接地面44的开口槽孔43至少有一部分为蜿蜒状。更详细地说，开口槽孔43包括一U形部分435、一第一S形部分436，以及一第二S形部分437，其中U形部分435大致围绕着第一S形部分436和第二S形部分437。在本实施例中，开口槽孔43的特定形状可以在第一频带33及第二频带34形成共振。因此，开口槽口43亦可使得第一天线20及第二天线21于第一频带33及第二频带34中的隔离度增加。

图5是显示根据本发明再一实施例所述的天线系统14的示意图。图5基本上与图2相似。两者的差异在于，在图5中，接地面54的开口槽孔53至少有一部分为蜿蜒状。更详细地说，开口槽孔53包括一第一反S形部分535和一第二反S形部分536。在本实施例中，开口槽孔53的特定形状可以在第一频带33及第二频带34形成共振。因此，开口槽口53亦可使得第一天线20及第二天线21于第一频带33及第二频带34中的隔离度增加。

图6是显示根据本发明又一实施例所述的天线系统14的示意图。图6基本上与图2相似。两者的差异在于，在图6中，接地面64的开口槽孔63至少有一部分为蜿蜒状。更详细地说，开口槽孔63大致为一W形。在本实施例中，开口槽孔63的特定形状可以在第一频带33及第二频带34形成共振。因此，开口槽口63亦可使得第一天线20及第二天线21于第一频带33及第二频带34中的隔离度增加。

值得注意的是，图2、4、5和6所示的各种天线系统14皆可套用于图1A和1B所示的通信装置100、200中。在一些实施例中，通信装置100可以是一智能型手机或一平板电脑，而通信装置200可以是一笔记型电脑。

本发明虽以优选实施例揭示如上，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

1.一种通信装置，包括：

一第一导电板；以及

一天线系统，大致为一平面结构，其中该天线系统至少包括：

一第一天线，操作于至少一第一频带及一第二频带，其中该第一频带的频率低于该第二频带的频率；

一第二天线，操作于至少该第一频带及该第二频带；

一接地面，包括一主接地面及一突出接地面，其中该主接地面及该突出接地面大致形成一倒T字形，该突出接地面大致位于该第一天线与该第二天线之间，该主接地面耦接至该第一导电板；以及

一开口槽孔，形成于该接地面上，其中该开口槽孔的一开口端位于该突出接地面的一边缘，而该开口槽孔于该第一频带及该第二频带中使得该第一天线及该第二天线之间的隔离度增加。

2.如权利要求1所述的通信装置，其中该天线系统大致位于该第一导电板的一第一边缘。

3.如权利要求1所述的通信装置，其中至少一部分的该开口槽孔位于该主接地面。

4.如权利要求1所述的通信装置，其中该第一天线及该第二天线分别具有一正馈入端和一负馈入端，而该负馈入端皆耦接至该主接地面。

5.如权利要求1所述的通信装置，其中该天线系统所在的平面大致平行于该第一导电板，并朝向远离该第一导电板的方向延伸。

6.如权利要求1所述的通信装置，其中该开口槽孔的长度约为该第一频带的最低频率的0.5倍波长。

7.如权利要求1所述的通信装置，其中该开口槽孔为一螺旋状。

8.如权利要求1所述的通信装置，其中至少一部分的该开口槽孔为一蜿蜒状。

9.如权利要求8所述的通信装置，其中该开口槽孔包括一U形部分、一第一S形部分，以及一第二S形部分，其中该U形部分大致围绕该第一S形部分和该第二S形部分。

10.如权利要求8所述的通信装置，其中该开口槽孔包括一第一反S形部分和一第二反S形部分。

11.如权利要求8所述的通信装置，其中该开口槽孔大致为一W形。

12.如权利要求1所述的通信装置，还包括：

一第二导电板，耦接至该第一导电板，其中该第二导电板的一第二边缘靠近该第一导电板的该第一边缘，而该天线系统大致位于该第一边缘及该第二边缘之间。