CN106099390B - 天线系统及无线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天线系统及无线装置，所述天线系统设置于一基板上，包含有一第一天线阵列，耦接于所述第一无线卡，包含有复数个水平天线，操作于一第一频带；以及一第二天线阵列，耦接于所述第二无线卡，包含有复数个双频天线，操作于所述第一频带及一第二频带；其中，所述第一天线阵列与所述第二天线阵列于所述基板的设置位置使得所述第一天线阵列所形成的一第一场型与所述第二天线阵列于操作于所述第一频带时所形成的一第二场型相互正交。

Description

天线系统及无线装置
技术领域
本发明涉及一种天线系统及无线装置，尤指一种可有效提升两组天线之间的隔离度的天线系统及无线装置。
背景技术
随着无线通信技术的发展，人们对无线网络的需求与日俱增。在新一代的通讯标准中，802.11ac采用多使用者多输入多输出(Multi-User Multiple Input MultipleOutput，MU-MIMO)以提升数据传输速率，已成为近年来业界采用的无线局域网络的通讯标准。
对无线局域网络中的无线路由器、无线基地台、无线撷取点等无线装置而言，除了需具有复数个天线之外，为了提升提供给多用户的数据传输速率及服务质量，前述无线装置通常需具备二张无线卡。换句话说，该复数个天线中一组天线耦接于一第一无线卡，而另一组天线耦接于一第二无线卡。当该复数个天线操作于相同频段时，耦接于第一无线卡的天线与耦接于第二无线卡的天线会相互干扰，使得耦接于第一无线卡的天线与耦接于第二无线卡的天线之间的隔离度下降，反而造成无线装置之数据传输速率下降，因而降低无线装置提供给用户的数据传输速率及服务质量。
因此，如何提升两组天线之间的隔离度，就成了业界努力的目标之一。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供一种天线系统及无线装置，其可有效提升两组天线之间的隔离度。
本发明公开一种天线系统，设置于一基板上，该天线系统包含：一第一天线阵列，耦接于所述第一无线卡，包含有复数个水平天线，操作于一第一频带；以及一第二天线阵列，耦接于所述第二无线卡，包含有复数个双频天线，操作于所述第一频带及一第二频带；其中，所述第一天线阵列与所述第二天线阵列于所述基板的设置位置使得所述第一天线阵列所形成的一第一场型与所述第二天线阵列于操作于所述第一频带时所形成的一第二场型相互正交。
本发明另公开一种无线装置，包含有一第一无线卡；一第二无线卡；以及一天线系统，设置于一基板，包含有一第一天线阵列，耦接于所述第一无线卡，包含有复数个水平天线，操作于一第一频带；以及一第二天线阵列，耦接于所述第二无线卡，包含有复数个双频天线，操作于所述第一频带及一第二频带；其中，所述第一天线阵列与所述第二天线阵列于所述基板的设置位置使得所述第一天线阵列所形成的一第一场型与所述第二天线阵列操作于所述第一频带时所形成的一第二场型相互正交。
附图说明
图1为本发明实施例一无线装置的示意图。
图2为本发明实施例一天线系统的示意图。
图3A为图2中一双频天线的等视角示意图。
图3B为图3A中双频天线的俯视示意图。
图3C为图3A中双频天线的侧视示意图。
图4为本发明实施例一天线系统的示意图。
图5为本发明实施例一天线系统的示意图。
其中，附图标记说明如下：
10 无线装置
100、200、400、500 天线系统
102、202、402、502 基板
RC_1、RC_2 无线卡
H_ANT 水平天线
D_ANT、30 双频天线
CA_1、CA_2 环形阵列
θ1 角度
dg_1、dg_2 对角线
300 水平辐射体
302 垂直辐射体
L1 第一边
L2 第二边
L3 第三边
L4 第四边
LA_1、LA_2 直线形阵列
CV_1、CV_2、CV_3 弧线形阵列
ax_1、ax_2 中心轴
φ1、φ2 夹角
rf_1、rf_2 反射器
具体实施方式
请参考图1，图1为本发明实施例一无线装置10的示意图。无线装置10可为一无线路由器、无线基地台、无线撷取点等无线装置，无线装置10包含有一天线系统100及无线卡(Radio Card)RC_1、RC_2，天线系统100包含复数个水平天线H_ANT及复数个双频天线D_ANT。水平天线H_ANT及双频天线D_ANT设置于一基板102，且水平天线H_ANT排列成一第一天线阵列并耦接于无线卡RC_1，而双频天线D_ANT则排列成一第二天线阵列并耦接于无线卡RC_2，第一天线阵列及第二天线阵列可为环形阵列(Circular Array)或是线形阵列(Linear Array)等阵列形态。此外，第一天线阵列的水平天线H_ANT操作于一第一频带，第二天线阵列的双频天线D_ANT操作于第一频带及一第二频带，举例来说，于一实施例中，水平天线H_ANT操作于5GHz的频带，双频天线D_ANT操作于5GHz的频带及2GHz的频带。为了降低第一天线阵列与第二天线阵列于第一频带的相互干扰，天线系统100可利用适当选择第一天线阵列及第二天线阵列的阵列形态，以及适当设计第一天线阵列的水平天线H_ANT及第二天线阵列的双频天线D_ANT相对于基板102的设置位置，使得在第一频带上第一天线阵列所形成的第一场型与第二天线阵列所形成的第二场型相互正交，以降低第一天线阵列与第二天线阵列于第一频带的相互干扰，提升第一天线阵列与第二天线阵列之间的隔离度(Isolation)。
举例来说，请参考图2，图2为本发明实施例一天线系统200的示意图。天线系统200包含有设置于一基板202的四个水平天线H_ANT及四个双频天线D_ANT，水平天线H_ANT及双频天线D_ANT分别于基板202上排列成一环形阵列CA_1及一环形阵列CA_2，即第一天线阵列及第二天线阵列分别为环形阵列CA_1及环形阵列CA_2。天线系统200可应用于无线装置10，即环形阵列CA_1及环形阵列CA_2可分别耦接于无线装置10的无线卡RC_1及无线卡RC_2。环形阵列CA_1相对于环形阵列CA_2旋转一角度θ1，角度θ1为第一场型与第二场型可达成相互正交之角度，换句话说，环形阵列CA_1所具有的对角线dg_1与环形阵列CA_2所具有的对角线dg_2相差角度θ1，且角度θ1为第一场型与第二场型可达成相互正交之角度。举例来说，于天线系统200中，四个水平天线H_ANT分别设置于基板202的四个顶点，而四个双频天线D_ANT的设置位置分别相对于基板202的四边，对角线dg_1对角线dg_2相差的角度θ1为45°，因此，天线系统200可使第一频带上环形阵列CA_1所形成的第一场型与环形阵列CA_2所形成的第二场型相互正交，以降低环形阵列CA_1与环形阵列CA_2于第一频带的相互干扰，提升第一天线阵列与第二天线阵列之间的隔离度。
除此之外，可适当设计天线系统200中双频天线D_ANT的架构，并利用天线的不同极化方向，更进一步地提升第一天线阵列与第二天线阵列之间的隔离度。详细来说，水平天线H_ANT为操作于第一频带的水平极化(Horizontal Polarization)天线，在此情形下，双频天线D_ANT可包含一垂直辐射体及一水平辐射体，垂直辐射体为垂直极化(HorizontalPolarization)的辐射体，水平辐射体为水平极化的辐射体，垂直辐射体操作于第一频带，而水平辐射体操作于第二频带。需注意的是，于第一频带中，水平天线H_ANT的极化方向与双频天线D_ANT中垂直辐射体的极化方向相互正交，因此增加第一天线阵列的水平天线H_ANT与第二天线阵列的双频天线D_ANT之间的隔离度。于天线系统200中，第一天线阵列与第二天线阵列之间即可达到40dB隔离度。
双频天线D_ANT之实现方式亦不限于特定架构，举例来说，请参考图3A至图3C，图3A至图3C分别为一双频天线30的等视角、俯视及侧视示意图，双频天线300可用来实现天线系统200中的双频天线D_ANT。如图3A至图3C所示，双频天线30包含一水平辐射体300及一垂直辐射体302。其中，垂直辐射体302主要操作于第一频带且垂直于基板202，水平辐射体300主要操作于第二频带且平行于基板202。需注意的是，双频天线D_ANT不限于利用双频天线30的架构来实现，亦可使用其他实现方式，只要通过特定的摆放方式以增加第一天线阵列与第二天线阵列之间的隔离度，即满足本发明之要求。
另一方面，水平天线H_ANT及双频天线D_ANT不限于排列成环形阵列，亦可排列成线形阵列。举例来说，请参考图4，图4为本发明实施例一天线系统400的示意图。天线系统400包含有设置于一基板402的四个水平天线H_ANT及四双频天线D_ANT，基板402标示有一第一边L1、一第二边L2、一第三边L3及一第四边L4。水平天线H_ANT及双频天线D_ANT分别于基板402上排列成一直线形阵列LA_1及一直线形阵列LA_2，即水平天线H_ANT与及双频天线D_ANT于基板402上分别排列成一直线，第一天线阵列及第二天线阵列分别为直线形阵列LA_1及直线形阵列LA_2。直线形阵列LA_1设置于基板402的第一边L1，而直线形阵列LA_2设置于基板402的第二边L2(即第一边L1的对边)。天线系统400可应用于无线装置10，即直线形阵列LA_1及直线形阵列LA_2可分别耦接于无线装置10的无线卡RC_1及无线卡RC_2。为了达到更好的隔离度，天线系统400中最靠近第三边L3的双频天线D_ANT以顺时针方向旋转一第一角度，天线系统400中最靠近第四边L4的双频天线D_ANT以逆时针方向旋转一第二角度，其中，第一角度及第二角度可为30～60度，较佳地，第一角度及第二角度为45°。如此一来，天线系统400中第一天线阵列与第二天线阵列之间亦可达到40dB隔离度。
另一方面，水平天线H_ANT及双频天线D_ANT不限于排列成直线形阵列，亦可排列成弧线形阵列。请参考图5，图5为本发明实施例一天线系统500的示意图。类似于天线系统400，天线系统500包含有设置于一基板502的四个水平天线H_ANT及四个双频天线D_ANT，天线系统500的基板502标示有第一边L1、第二边L2、第三边L3及第四边L4，水平天线H_ANT所形成的第一天线阵列设置于基板502的第一边L1，双频天线D_ANT所形成的第二天线阵列设置于基板502的第二边L2。不同于天线系统400的是，于天线系统500中，水平天线H_ANT及双频天线D_ANT分别于基板502上排列成一弧线形阵列CV_1及一弧线形阵列CV_2，即水平天线H_ANT与及双频天线D_ANT于基板502上分别排列成一弧线，换句话说，任一水平天线H_ANT的中心轴ax_1与相邻的水平天线H_ANT的中心轴ax_1具有一第一夹角φ1，任一双频天线D_ANT的中心轴ax_2与相邻的双频天线D_ANT的中心轴ax_2具有一第二夹角φ2，此时第一天线阵列及第二天线阵列分别为弧线形阵列CV_1及弧线形阵列CV_2。天线系统500可应用于无线装置10，即弧线形阵列CV_1及弧线形阵列CV_2可分别耦接于无线装置10的无线卡RC_1及无线卡RC_2。不同于天线系统400，天线系统500另包含复数个第一反射器rf_1及复数个第二反射器rf_2，任一第一反射器rf_1对应并相邻于一水平天线H_ANT，另外，复数个第二反射器rf_2排列成一弧线阵列CV_3(即第二反射器rf_2排列成一弧线)，弧线阵列CV_3相对于弧线形阵列CV_2位于基板502的内侧，即弧线阵列CV_3设置于弧线形阵列CV_1及弧线形阵列CV_2之间。一般来说，第二反射器rf_2设置于天线系统500中任一双频天线D_ANT的两侧，使双频天线D_ANT形成的场型为指向性场型，其中，靠近基板502的第三边L3及第四边L4的第二反射器rf_2可用来抑制旁波带的形成。另外，第一反射器rf_1及第二反射器rf_2可分別耦接至一开关电路(未绘示于图5)，当开关电路切换成一第一状态时，第一天线阵列所形成的第一场型及第二天线阵列所形成的第二场型为全向性(Omni-directional)场型；而当开关电路切换成一第二状态时，第一天线阵列所形成的第一场型及第二天线阵列所形成的第二场型为指向性(Directional)场型，如此一来，天线系统500中第一天线阵列与第二天线阵列之间可达到50dB隔离度。另外，第一反射器rf_1或第二反射器rf_2亦可仅为被动组件，而不需连接任何开关电路。
在习知技术中，当无线装置的复数个无线卡操作于同一频带时，复数个无线卡之天线彼此之间会遭成互相干扰，而降低无线装置的传输效率。相较之下，本发明利用天线于基板上适当的设置位置、适当设计双频天线的架构以及不同的天线极化方向，增加耦接于不同无线卡的天线阵列的隔离度，以降低天线阵列间的干扰，提升无线装置的传输效率。
前述实施例为用以说明本发明的概念，本领域具通常知识者当可据以做不同修饰。举例来说，于天线系统200中，环形阵列CA_2设置于环形阵列CA_1的内侧，然而不在此限，环形阵列CA_1亦可设置于环形阵列CA_2的内侧。除此之外，天线系统400及天线系统500仅包含四个水平天线H_ANT及四个双频天线D_ANT，然而不在此限，亦可包含复数个水平天线H_ANT及复数个双频天线D_ANT，仍属于本发明之范畴。
综上所述，本发明利用天线于基板上适当的设置位置、适当设计双频天线的架构以及不同的天线极化方向，增加耦接于不同无线卡的天线阵列的隔离度，以降低天线阵列间的干扰，提升无线装置的传输效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种天线系统，设置于一基板上，其特征在于，包括：
一第一天线阵列，耦接于一第一无线卡，包含有复数个水平天线，操作于一第一频带；以及
一第二天线阵列，耦接于一第二无线卡，包含有复数个双频天线，操作于所述第一频带及一第二频带；
其中，所述第一天线阵列与所述第二天线阵列于所述基板的设置位置使得所述第一天线阵列所形成的一第一场型与所述第二天线阵列于操作于所述第一频带时所形成的一第二场型相互正交；
其中，所述第一天线阵列及所述第二天线阵列排列成线形阵列，所述第一天线阵列设置于所述基板的一边，所述第二天线阵列设置于相对于该边的另一边；
其中，所述第一天线阵列及所述第二天线阵列分别为一第一弧线形阵列及一第二弧线形阵列。
2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线阵列的任一水平天线的中心轴与相邻的水平天线的中心轴具有一第一夹角，所述第二天线阵列的任一双频天线的中心轴与相邻的双频天线的中心轴具有一第二夹角。
3.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，另包含复数个第一反射器，所述复数个第一反射器中任一第一反射器对应并相邻于所述复数个水平天线中一水平天线。
4.如权利要求3所述的天线系统，其特征在于，另包含复数个第二反射器，排列成一第三弧线阵列，所述第三弧线阵列相对于所述第二弧线形阵列位于所述基板的内侧，所述复数个第二反射器设置于所述复数个双频天线的两侧。
5.如权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述复数个第二反射器耦接于一开关电路，所述开关电路用来控制所述第二场型为全向性场型或指向性场型。
6.一种天线系统，设置于一基板上，其特征在于，包括：
一第一天线阵列，耦接于一第一无线卡，包含有复数个水平天线，操作于一第一频带；以及
一第二天线阵列，耦接于一第二无线卡，包含有复数个双频天线，操作于所述第一频带及一第二频带；
其中，所述第一天线阵列与所述第二天线阵列于所述基板的设置位置使得所述第一天线阵列所形成的一第一场型与所述第二天线阵列于操作于所述第一频带时所形成的一第二场型相互正交；
其中，所述第一天线阵列及所述第二天线阵列排列成线形阵列，所述第一天线阵列设置于所述基板的一边，所述第二天线阵列设置于相对于该边的另一边；
其中，所述第一天线阵列及所述第二天线阵列分别为一第一直线形阵列及一第二直线形阵列，所述第二天线阵列的一第一双频天线旋转一第一角度，所述第二天线阵列的第二双频天线旋转一第二角度。
7.一种无线装置，其特征在于，包含有：
一第一无线卡；
一第二无线卡；以及
一天线系统，设置于一基板，包含有：
一第一天线阵列，耦接于所述第一无线卡，包含有复数个水平天线，操作于一第一频带；以及
一第二天线阵列，耦接于所述第二无线卡，包含有复数个双频天线，操作于所述第一频带及一第二频带；
其中，所述第一天线阵列与所述第二天线阵列于所述基板的设置位置使得所述第一天线阵列所形成的一第一场型与所述第二天线阵列操作于所述第一频带时所形成的一第二场型相互正交；
其中，所述第一天线阵列及所述第二天线阵列排列成线形阵列，所述第一天线阵列设置于所述基板的一边，所述第二天线阵列设置于相对于该边的另一边；
其中，所述第一天线阵列及所述第二天线阵列分别为一第一弧线形阵列及一第二弧线形阵列。
8.如权利要求7所述的无线装置，其特征在于，所述第一天线阵列的任一水平天线的中心轴与相邻的水平天线的中心轴具有一第一夹角，所述第二天线阵列的任一双频天线的中心轴与相邻的双频天线的中心轴具有一第二夹角。
9.如权利要求7所述的无线装置，其特征在于，另包含复数个第一反射器，所述复数个第一反射器中任一第一反射器对应并相邻于所述复数个水平天线中一水平天线。
10.如权利要求9所述的无线装置，其特征在于，另包含复数个第二反射器，排列成一第三弧线阵列，所述第三弧线阵列相对于所述第二弧线形阵列位于所述基板的内侧，所述复数个第二反射器设置于所述复数个双频天线的两侧。
11.如权利要求10所述的无线装置，其特征在于，所述复数个第二反射器耦接于一开关电路，所述开关电路用来控制所述第二场型为全向性场型或指向性场型。
12.一种无线装置，其特征在于，包含有：
一第一无线卡；
一第二无线卡；以及
一天线系统，设置于一基板，包含有：
一第一天线阵列，耦接于所述第一无线卡，包含有复数个水平天线，操作于一第一频带；以及
一第二天线阵列，耦接于所述第二无线卡，包含有复数个双频天线，操作于所述第一频带及一第二频带；
其中，所述第一天线阵列与所述第二天线阵列于所述基板的设置位置使得所述第一天线阵列所形成的一第一场型与所述第二天线阵列操作于所述第一频带时所形成的一第二场型相互正交；
其中，所述第一天线阵列及所述第二天线阵列排列成线形阵列，所述第一天线阵列设置于所述基板的一边，所述第二天线阵列设置于相对于该边的另一边；
其中，所述第一天线阵列及所述第二天线阵列分别为一第一直线形阵列及一第二直线形阵列，所述第二天线阵列的一第一双频天线旋转一第一角度，所述第二天线阵列的第二双频天线旋转一第二角度。
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