CN109378586B

CN109378586B - 多馈入天线

Info

Publication number: CN109378586B
Application number: CN201811433065.XA
Authority: CN
Inventors: 利致诚
Original assignee: Inventec Pudong Technology Corp; Inventec Corp
Current assignee: Inventec Pudong Technology Corp; Inventec Corp
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2021-01-29
Anticipated expiration: 2038-11-28
Also published as: US10700425B2; CN109378586A; US20200168988A1

Abstract

本发明公开了一种多馈入天线，包含第一天线部件、第二天线部件、金属板以及隔离组件。第一天线部件包含第一信号馈入端以及第一空接端，其中第一信号馈入端用于接收第一馈入信号。第二天线部件包含第二信号馈入端以及第二空接端，其中第二信号馈入端用于接收第二馈入信号。金属板包含第一部分、第二部分以及位于第一部分与第二部分之间的第三部分，其中第一部分与第一空接端形成第一间隙，且第二部分与第二空接端形成第二间隙。隔离组件电性连接于金属板的第三部分，且具有一接地端，隔离组件用于隔离第一馈入信号及第二馈入信号。

Description

多馈入天线

技术领域

本发明关于一种天线，特别是关于一种多馈入天线。

背景技术

无线通信技术一种利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的方式，而在近代因广泛的需求而有爆发式的发展。历经多代移动通信技术的演进，近期订立了第五代移动通信技术(5G)的国际标准。相较于第四代移动通信技术(4G)，第五代移动通信技术具有更高的数据传输速率，且其理念之一在于满足近场及远距等不同的通信需求。

为了符合第五代移动通信技术的标准，多馈入天线的设计为必须且成本较低的选择。然而，随着消费者对于电子产品的外观要求，电子产品的屏占比日益趋升，天线的摆放位置受到限制，天线间或天线与电子产品的其他组件间的距离也缩小，加重了天线之间或与其他组件的金属间的耦合状况，而影响了无线通信的品质。

发明内容

鉴于上述原因，本发明提供了一种多馈入天线。

依据本发明一实施例的多馈入天线，包含第一天线部件、第二天线部件、金属板以及隔离组件。第一天线部件包含第一信号馈入端以及第一空接端，其中第一信号馈入端用于接收第一馈入信号。第二天线部件包含第二信号馈入端以及第二空接端，其中第二信号馈入端用于接收第二馈入信号。金属板包含第一部分、第二部分以及位于第一部分与第二部分之间的第三部分，其中第一部分与第一空接端形成第一间隙，且第二部分与第二空接端形成第二间隙。隔离组件电性连接于金属板的第三部分，且具有一接地端，隔离组件用于隔离第一馈入信号及第二馈入信号。

通过上述结构，本发明所公开的多馈入天线结合单极天线与回路天线的架构设置，可以提供较广的操作频带，且通过隔离组件的设置，可以使多个馈入点共用同一块寄生地且其信号不会过度相互干扰，相较于单馈入天线，能够简化天线的整体架构，缩小天线的尺寸；借此在欲设天线的装置的既定容置空间中，得以实现摆放多个天线，且因彼此保持适当距离而不会影响彼此无线信号辐射效果的目的，进而符合第五代移动通信技术的天线布局的需求。

以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请权利要求保护范围更进一步的解释。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的多馈入天线的示意图。

图2为依据本发明另一实施例的多馈入天线的示意图。

图3为依据本发明又一实施例的多馈入天线的示意图。

图4为依据本发明又一实施例的多馈入天线的散射参数的数据图。

其中，附图标记：

1、1’、1” 多馈入天线

11 第一天线部件

111 第一信号馈入端

113 第一空接端

13、13’ 第二天线部件

131、131’ 第二信号馈入端

133、133’ 第二空接端

15、15’ 金属板

151、151’ 第一部分

153、153’ 第二部分

155、155’ 第三部分

17、17” 隔离组件

171、171” 接地端

173 电感

175 电容

173” 第一金属布线

175” 第二金属布线

10 基板

S1 第一信号源

S2 第二信号源

B 侧边

B1 第一侧边

B2 第二侧边

D1 第一间隙

D2 第二间隙

θ 夹角

S₁₁、S₁₃、S₁₇ S参数

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域的技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求保护范围及附图，任何本领域的技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

请参考图1，图1为依据本发明一实施例的多馈入天线1的示意图。如图1所示，多馈入天线1包含第一天线部件11、第二天线部件13、金属板15以及隔离组件17。第一天线部件11包含第一信号馈入端111及第一空接端113，第一信号馈入端111用于自第一信号源S1接收第一馈入信号，而第一空接端113则与金属板15相间隔，以与金属板15之间形成第一间隙D1；第二天线部件13包含第二信号馈入端131及第二空接端133，第二信号馈入端131用于自第二信号源S2接收第二馈入信号，而第二空接端133则与金属板15相间隔，以与金属板15之间形成第二间隙D2。

金属板15与第一天线部件11及第二天线部件13分别有所间隔(即，上述的第一间隙D1及第二间隙D2)，而与隔离组件17彼此电性连接。金属板15包含第一部分151及第二部分153，其中，第一部分151与第一天线部件11的第一空接端113共同形成上述的第一间隙D1，第二部分153则与第二天线部件13的第一空接端133共同形成上述的第二间隙D2。换句话说，金属板15的第一部分151邻近于第一天线部件11的第一空接端113而远离第二天线部件13的第二空接端133，第二部分153则邻近于第二天线部件13的第二空接端133而远离第一天线部件11的第一空接端113。金属板15也包含位于第一部分151及第二部分153之间的第三部分155，第三部分155电性连接于隔离组件17，隔离组件17用于隔离上述的第一馈入信号与第二馈入信号，其组成将于后描述。于图1所示的实施例中，其中金属板15具有侧边B，此侧边B包含了第一部分151、第二部分153及第三部分155，也就是说，第一部分151、第二部分153及第三部分155由金属板15的三段侧缘所形成，此三段侧缘包含于侧边B中。于此实施例中，第一天线部件11、第二天线部件13与隔离组件17皆设置于金属板15的同一侧，且隔离组件17位于第一天线部件11与第二天线部件13之间。

隔离组件17的一端电性连接于金属板15的第三部分155，且另一端作为接地端171以用于接地，也就是说，隔离组件17可以用于使金属板15接地。隔离组件17也可以用于隔离第一馈入信号及第二馈入信号。详细来说，隔离组件17可以包含电感173与电容175以串联连接于接地端171与金属板15的第三部分155之间。电感173与电容175作为振荡电路，可以在第一馈入信号的频率落于其共振频率范围内时形成低阻抗路径，以使第一馈入信号的电流流至接地端171；同理，此振荡电路也可以在第二馈入信号的频率落于其共振频率范围内时形成低阻抗路径，以使第二馈入信号的电流流至接地端171。借此，设置有隔离组件17的多馈入天线1的第一馈入信号与第二馈入信号之间不会彼此影响。此外，图1示例性地示出了金属板15、电容175、电感173至接地端171的串联关系，然而于其他实施例中金属板与隔离组件也可呈金属板15、电感173、电容175至接地端171的串联关系。

于一实施例中，第一馈入信号的频率范围包含第一频率范围以及第二频率范围。当第一馈入信号的频率在第一频率范围之内时，第一天线部件11可以作为单极天线以产生电磁波；而当第一馈入信号的频率低于第一频率范围的下限且位于一第二频率范围内时，金属板15上与第一天线部件11间隔第一间隙D1之处将产生对应于第一馈入信号的耦合电流，且通过隔离组件17流至地面，作为回路天线以产生电磁波。于此实施例中，第一天线部件11的第一信号馈入端111至第一空接端113的电流路径长度匹配于所述第一频率范围，第一天线部件11、金属板15与隔离组件17所形成的电流路径长度匹配于所述第二频率范围，且上述的隔离组件17所包含的振荡电路的共振频率范围接近或同于所述第二频率范围。第一间隙D1的宽度则关系于第一天线部件11、金属板15及隔离组件17形成的回路天线的散射参数(S参数)。同理，第二天线部件13、金属板15与隔离组件17的工作方式以及对应于频率范围的尺寸关系同上所述，因此不再赘述。于一实施例中，第一天线部件11的第一信号馈入端111至第一空接端113的电流路径长度不同于第二天线部件13的第二信号馈入端131至第二空接端133的电流路径长度。换句话说，第一馈入信号及第二馈入信号可以具有不同的操作频带。

此外，于其他实施例中，多馈入天线可以再包含另一或多个隔离组件及另一或多个天线部件，其中所述另一或多个隔离组件与所述另一或多个天线部件相对于金属板的设置方式类似于上述隔离组件17与第一/第二天线部件11/13相对于金属板15的设置方式，且天线部件与隔离组件间隔设置，以通过隔离组件隔离各天线部件所接收的馈入信号。

于上述多个实施例所述的多馈入天线中，通过设计不同长度的多个天线部件，并结合单极天线与回路天线的架构设置，可以提供较广的操作频带，且通过隔离组件的设置，可以使两个或更多馈入点共用同一块寄生地(包含金属板及隔离组件)且其信号不会过度相互干扰，相较于单馈入天线，能够简化天线的整体架构，进而实现天线的缩小化。

如前所述，于图1所示的实施例中，第一天线部件11与第二天线部件13皆设置于金属板15的同一侧。于另一实施例中，第一天线部件11与第二天线部件13可以分别设置于金属板15的不同侧。请参考图2，图2为依据所述另一实施例的多馈入天线1’的示意图。如图2所示，多馈入天线1包含第一天线部件11、第二天线部件13’、金属板15’以及隔离组件17。第一天线部件11包含第一信号馈入端111及第一空接端113；第二天线部件13’包含第二信号馈入端131’及第二空接端133’；金属板15’包含第一部分151’、第二部分153’及位于第一部分151’与第二部分153’之间的第三部分155’，其中第一部分151’与第一天线部件11间隔设置，第二部分153’则与第二天线部件13’间隔设置，且第三部分155’与隔离组件17电性连接；隔离组件17具有接地端171，用于隔离该第一馈入信号及该第二馈入信号，例如包含电感173与电容175。上述设置关系类似于图1所示的实施例，且各天线部件11及13’也可以具有同前列实施例所述的单极天线工作模式与回路天线工作模式，于此不再赘述。

图2所示的实施例相较于图1所示实施例的主要差异在于：金属板15’的第一部分151’、第二部分153’及第三部分155’于金属板15’上的位置。在图2所示的实施例中，金属板15’包含第一侧边B1及第二侧边B2，且第一侧边B1与第二侧边B2之间形成一夹角θ，第一侧边B1包含金属板15’的第一部分151’及第三部分155’，且第二侧边B2包含金属板15’的第二部分153’。换句话说，第一天线部件11与第二天线部件13’可以分别设置于金属板15’的不同侧。于图2中，金属板15’示例性地绘制为四方形，第一侧边B1与第二侧边B2之间的夹角θ为90度，且第二侧边B2的长度小于第一侧边B1。

于本发明的实施例中，上述第一侧边B1与第二侧边B2之间的夹角θ可以0度～180度中的任意角度，尤其以在夹角θ落于70度～110度之间时，多馈入天线1’具有较佳的信号隔离效果，尤其又以在夹角θ为90度(如图2示例性示出的)时，多馈入天线1’具有最佳的信号隔离效果。具体来说，夹角θ为180度的实施例即如图1所示的多馈入天线1；而于夹角θ为0度的实施例中，对应于两个馈入点的第一侧边B1与第二侧边B2可以为金属板15’的相互平行的两个侧边，其中，隔离组件17在几何关系上会位于第一天线部件与第二天线部件之间。以图2来说明，第二天线部件13’也可设置邻近于第一侧边B1的对边，其中，第二天线部件13’与隔离组件17的距离小于与第一天线部件11之间的距离。此外，于图2中，金属板15’示例性地绘制为四方形，然而于其他实施例中，金属板也可设计为其他形状，本发明不予限制。

上述图1及图2的实施例以等效电路的概念描述多馈入天线1及1’的架构。接下来请参考图3以金属布线示意图来示例性地说明多馈入天线1”，图3为依据本发明又一实施例的多馈入天线1”的示意图。图3所示的多馈入天线1”对应于图2所示的多馈入天线1’的等效电路图，而对应于图1所示的多馈入天线1的等效电路，也可以类似于后述的方式实行金属布设，因此不予赘述。对应于图2所示的多馈入天线1’，图3所示的多馈入天线1”包含第一天线部件11、第二天线部件13’、金属板15’以及隔离组件17”。多馈入天线1”更包含基板10以供上述各部件布设。

第一天线部件11包含第一信号馈入端111及第一空接端113，其中第一信号馈入端111可以例如通过基板10上的通孔及焊锡以电性连接于第一信号源；第二天线部件13’包含第二信号馈入端131’及第二空接端133’，其中第二信号馈入端131’可以例如通过基板10上的通孔及焊锡以电性连接于第二信号源；金属板15’与第一天线部件11及第二天线部件13’分别间隔设置(分别于彼此间形成第一间隙D1及第二间隙D2)，且与隔离组件17”导电连接；隔离组件17”具有接地端171”，其中接地端171”可以例如通过基板10上的通孔及焊锡以接地。于此实施例中，隔离组件17”包含第一金属布线173”及第二金属布线175”，且第一金属布线173”及第二金属布线175”布设于基板10上以串接于金属板15’与接地端171”之间。其中，第一金属布线173”等效于一电感，即对应于图2所示的电感173；且第二金属布线175”等效于一电容，即对应于图2所示的电容175。于另一实施例中，第一金属布线173”也可替换为实体的电感元件，第二金属布线175”也可替换为实体的电容元件。

如前所述，通过设计不同长度的多个天线部件，并结合单极天线与回路天线的多馈入天线，可以提供较广的操作频带。请一并参照图3及图4，其中图4为依据本发明又一实施例的多馈入天线的散射参数(S参数)的数据图。举例来说明图3所示的多馈入天线1”的尺寸设计，第一天线部件11的第一信号馈入端111至第一空接端113的布线长度(对应于上述的电流路径长度)为25毫米(mm)；第二天线部件13’的第二信号馈入端131’至第二空接端133’的布线长度为28mm；金属板15’的宽度W1为15.3mm；金属板15’与第一天线部件11之间的第一间隙D1的宽度为0.7mm；金属板15’与第二天线部件13’之间的第二间隙D2的宽度为0.5mm；金属板15’的第二侧边B2与隔离组件17”于金属板15’上的设置位置之间的距离W2(平行于金属板15’的宽边的水平距离)为4.8mm；且隔离组件17”于金属板15’上的设置位置与金属板15’上对应于第一天线部件11的第一空接端113的位置之间的距离W3(平行于金属板15’的宽边的水平距离)为6.8mm。

以上述尺寸设计所制成的多馈入天线1”具有如图4所示的S参数数据。于图4中，S参数S₁₁表示第一天线部件11在工作(包含上述的单极天线模式及回路天线模式)时的阻抗匹配度；S参数S₁₃表示对应于第二天线部件13’在工作时的阻抗匹配度；S参数S₁₇则表示隔离组件17”对于第一馈入信号与第二馈入信号的隔离度。如图4所示，多馈入天线1”在操作频带落于3300Mhz～5000Mhz的范围时具有小于-6dB的S参数；即，具有上述尺寸设计的多馈入天线1”可以在3300Mhz～5000Mhz的操作频带提供良好的辐射效果。

于图3所示的实施例中，第一天线部件11、第二天线部件13’及金属板15’可以由导电材料例如铜、铝等金属材料制成，并布设于基板10上，本发明对于天线部件及金属板的材料不予限制。于图3及上述的图1及图2中，第一天线部件11及第二天线部件13’示例性地示为弯折线的形状，借此减少多馈入天线整体布线的分布面积。然而于其他实施例中，天线部件也可依照欲装设的装置(例如笔记本电脑或手机等电子装置)的实际容置空间来设计成直线或是其他形状。

本发明前列一或多个实施例所述的多馈入天线可以装设于笔记本电脑或手机等具有连网功能的电子装置。举例来说，本发明上述的一或多个实施例所述的多馈入天线可以设置于笔记本电脑的上盖屏幕侧靠近键盘的一侧边的中央，或是远离键盘的一侧边的两端区域(中央区域一般用于设置镜头)。进一步来说，可以将两个或更多个的多馈入天线设置于此空间中，其中多个多馈入天线可以分别为前列图1所示的多馈入天线1，或者，于多个多馈入天线中接连摆设中作为两端的多馈入天线可以为图2所示的多馈入天线1’，且彼此呈镜像对称。

通过上述结构，本发明所公开的多馈入天线结合单极天线与回路天线的架构设置，可以提供较广的操作频带，且通过隔离组件的设置，可以使多个馈入点共用同一块寄生地且其信号不会过度相互干扰，相较于单馈入天线，能够简化天线的整体架构，缩小天线的尺寸；借此在欲设天线的装置的既定容置空间中，得以实现摆放多个天线，且因彼此保持适当距离而不会影响彼此无线信号辐射效果的目的，进而符合第五代移动通信的天线布局的需求。

Claims

1.一种多馈入天线，其特征在于，该多馈入天线包含：

一第一天线部件，包含一第一信号馈入端以及一第一空接端，该第一信号馈入端用于接收一第一馈入信号；

一第二天线部件，包含一第二信号馈入端以及一第二空接端，该第二信号馈入端用于接收一第二馈入信号；

一金属板，包含一第一部分、一第二部分以及位于该第一部分与该第二部分之间的一第三部分，其中该第一部分与该第一空接端形成一第一间隙，且该第二部分与该第二空接端形成一第二间隙；以及

一隔离组件，电性连接于该金属板的该第三部分，该隔离组件包含一第一金属布线、一第二金属布线及一接地端，其中该第一金属布线及该第二金属布线串联连接于该第三部分及该接地端之间，该第一金属布线等效于一电感，且该第二金属布线等效于一电容，该隔离组件用于隔离该第一馈入信号及该第二馈入信号。

2.如权利要求1所述的多馈入天线，其特征在于，该金属板包含一第一侧边以及一第二侧边，该第一侧边与该第二侧边之间具有一夹角，该第一侧边包含该第一部分及该第三部分，且该第二侧边包含该第二部分。

3.如权利要求2所述的多馈入天线，其特征在于，该夹角落于70度～110度的范围内。

4.如权利要求3所述的多馈入天线，其特征在于，该夹角为90度。

5.如权利要求2所述的多馈入天线，其特征在于，该第二侧边的长度小于该第一侧边。

6.如权利要求1所述的多馈入天线，其特征在于，该金属板包含一侧边，该侧边包含该第一部分、该第二部分及该第三部分。

7.如权利要求1所述的多馈入天线，其特征在于，更包含一基板，其中该第一天线部件、该第二天线部件、该金属板及该隔离组件布设于该基板上。

8.如权利要求7所述的多馈入天线，其特征在于，该金属板包含一第一侧边以及一第二侧边，该第一侧边与该第二侧边之间夹90度角，该第一侧边包含该第一部分及该第三部分，且该第二侧边包含该第二部分，该第一天线部件的该第一信号馈入端至该第一空接端的长度为25毫米，该第二天线部件的该第二信号馈入端至该第二空接端的长度为28毫米，该第一侧边的宽度为15.3毫米，该第一间隙的宽度为0.7毫米，该第二间隙的宽度为0.5毫米，该第二侧边与该第三部分之间的水平距离为4.8毫米，且该第三部分与该金属板上对应于该第一空接端的位置之间的水平距离为6.8毫米。

9.如权利要求1所述的多馈入天线，其特征在于，该第一天线部件的该第一信号馈入端至该第一空接端的电流路径长度不同于该第二天线部件的该第二信号馈入端至该第二空接端的电流路径长度。

10.一种多馈入天线，其特征在于，该多馈入天线包含：

一隔离组件，电性连接于该金属板的该第三部分，该隔离组件包含一电容元件、一电感元件及一接地端，且该电容元件及该电感元件串联连接于该第三部分及该接地端之间，该隔离组件用于隔离该第一馈入信号及该第二馈入信号。

11.如权利要求10所述的多馈入天线，其特征在于，该金属板包含一第一侧边以及一第二侧边，该第一侧边与该第二侧边之间具有一夹角，该第一侧边包含该第一部分及该第三部分，且该第二侧边包含该第二部分。

12.如权利要求11所述的多馈入天线，其特征在于，该夹角落于70度～110度的范围内。

13.如权利要求12所述的多馈入天线，其特征在于，该夹角为90度。

14.如权利要求11所述的多馈入天线，其特征在于，该第二侧边的长度小于该第一侧边。

15.如权利要求10所述的多馈入天线，其特征在于，该金属板包含一侧边，该侧边包含该第一部分、该第二部分及该第三部分。

16.如权利要求10所述的多馈入天线，其特征在于，更包含一基板，其中该第一天线部件、该第二天线部件、该金属板及该隔离组件布设于该基板上。

17.如权利要求16所述的多馈入天线，其特征在于，该金属板包含一第一侧边以及一第二侧边，该第一侧边与该第二侧边之间夹90度角，该第一侧边包含该第一部分及该第三部分，且该第二侧边包含该第二部分，该第一天线部件的该第一信号馈入端至该第一空接端的长度为25毫米，该第二天线部件的该第二信号馈入端至该第二空接端的长度为28毫米，该第一侧边的宽度为15.3毫米，该第一间隙的宽度为0.7毫米，该第二间隙的宽度为0.5毫米，该第二侧边与该第三部分之间的水平距离为4.8毫米，且该第三部分与该金属板上对应于该第一空接端的位置之间的水平距离为6.8毫米。

18.如权利要求10所述的多馈入天线，其特征在于，该第一天线部件的该第一信号馈入端至该第一空接端的电流路径长度不同于该第二天线部件的该第二信号馈入端至该第二空接端的电流路径长度。