CN111193104A - 双频天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双频天线装置。双频天线装置包含第一天线、第二天线以及接地元件。第一天线具有用以收发第一信号的第一馈入点。第二天线具有第二馈入点。接地元件电性耦接至第一馈入点以及第二馈入点，其中接地元件形成第一馈入点以及第二馈入点之间的第一路径以及第二路径，其中第一路径的第一路径长以及第二路径的第二路径长为第一信号的第一波长的整数倍。

Description

双频天线装置
技术领域
本发明涉及一种天线装置，尤其涉及一种双频天线装置。
背景技术
为了支持多种通讯协定，目前的行动装置必需设置多个天线或宽频天线。在多输入多输出(multi-input multi-output，MIMO)技术已成为主流通讯技术的情况下，行动装置需设置至少两个相同频段的天线才能实施MIMO技术。然而，同频段的天线之间会相互耦合而妨碍天线的传输，从而降低MIMO的效能。为了降低同频段的天线之间的相互耦合现象，天线工程师往往都是通过增加同频段的天线之间的距离来降低相互耦合带来的影响，但上述的作法会使行动装置的尺寸增加。据此，如何在不增加同频段天线之间的距离的情况下降低同频段天线的耦合现象，是本领域人员致力的目标之一。
发明内容
本发明提供一种双频天线装置，能显著地降低同频段的天线之间的相互耦合。
本发明的双频天线装置，包括第一天线、第二天线以及接地元件。第一天线具有用以收发第一信号的第一馈入点。第二天线具有第二馈入点。接地元件电性耦接至第一馈入点以及第二馈入点，其中接地元件形成第一馈入点以及第二馈入点之间的第一路径以及第二路径，其中第一路径的第一路径长以及第二路径的第二路径长为第一信号的第一波长的整数倍。
在本发明的一实施例中，上述的第二馈入点用以收发第二信号，并且第一路径长以及第二路径长为第二信号的第二波长的整数倍。
在本发明的一实施例中，上述的接地元件为环形结构。
在本发明的一实施例中，上述的接地元件包括蜿蜒结构，其中蜿蜒结构形成第一路径及第二路径的一部分。
在本发明的一实施例中，上述的接地元件包括电感，其中电感形成第一路径及第二路径的一部分。
在本发明的一实施例中，上述的接地元件包括笔记本电脑的枢轴。
在本发明的一实施例中，上述的第一天线设置在笔记本电脑的第二机体，并且第二天线设置在笔记本电脑的第一机体。
在本发明的一实施例中，上述的接地元件包括第一接地部分、第二接地部分以及第三接地部分，其中第二接地部分为多面体并且第二接地部分的其中一个剖面是C字型，其中第二接地部分将第一接地部分连接到第三接地部分。
在本发明的一实施例中，上述的第一接地部分为第二多面体并且第一接地部分的其中一个剖面是倒L型，其中第一天线的第一馈入点设置在第二多面体的第一面，其中第一面位于倒L型的下缘。
在本发明的一实施例中，上述的第三接地部分为长方体并且第二天线的第二馈入点设置在长方体的第一面，其中第一面与第二接地部分接触。
基于上述，本发明的双频天线装置利用接地元件形成两个天线之间的两个路径，且每一个路径的路径长设计为输入/输出信号的波长的整数倍，藉以降低天线之间的相互耦合。
附图说明
图1根据本发明的实施例示出双频天线装置的示意图；
图2根据本发明的实施例示出设置在笔记本电脑上的双频天线装置的示意图；
图3根据本发明的实施例示出图2中的双频天线装置的S参数的示意图；
图4A根据本发明的实施例示出模块化的双频天线装置的示意图；
图4B根据本发明的实施例示出图4A中的双频天线装置的分解图；
图5根据本发明的实施例示出双频天线装置的另一种实施方式的示意图。
附图标记说明
10：双频天线装置
11、21、31：曲线
100：第一天线
110：第一馈入点
200：第二天线
210：第二馈入点
300：接地元件
310：第一路径
311、321：蜿蜒结构
320：第二路径
330：槽孔
40：笔记本电脑
41：第一机体
411：第一机体的边缘
42：第二机体
421：第二机体的边缘
43、44：枢轴
510：第一接地部分
511：第一接地部分的面
521：第二接地部分
522：第四接地部分
530：第三接地部分
531、532：第三接地部分的面
具体实施方式
现将详细参考本发明的实施例，并在附图中说明所述实施例的实例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件代表相同或类似部分。以下实施例中所提到的方向用语，例如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”或“后”等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
应当理解，虽然在此的术语“第一”和“第二”或是“一”、“另一”和“又一”等可以用于描述不同的元素，但这些元素不应被这些术语限制。这些术语仅用于将元素彼此区分。例如，第一元素可以被称为第二元素，并且，类似地，第二元素可以被称为第一元素而不背离本发明构思的保护范围。又例如，一元素可以被称为另一元素，并且，类似地，另一元素可以被称为又一元素而不背离本发明构思的保护范围。
图1根据本发明的实施例示出双频天线装置10的示意图。双频天线装置10包括第一天线100、第二天线200以及接地元件300。双频天线装置10可安装于具有无线通讯功能的电子装置，以使所述电子装置能通过双频天线装置10以根据MIMO技术传送或接收无线信号。
第一天线100具有用以传送或接收第一信号的第一馈入点110，其中第一信号例如是2.4GHz或2.45GHz频段的信号，但本发明不限于此。第一天线100例如是单极天线、偶极天线、倒L型(inverted-L)天线、倒F型天线(inverted-F antenna，IFA)、平面倒F型天线(planar IFA，PIFA)、回路(loop)天线或槽孔(slot)天线等类型的天线，但本发明不限于此。在一实施例中，第一天线100的材质例如是柔性印刷电路板(flexible printedcircuit，FPC)，因而能依照天线工程师的设计需求弯曲。
第二天线200具有用以传送或接收第二信号的第二馈入点210，其中第二信号例如是2.4GHz或2.45GHz频段的信号，但本发明不限于此。在本发明的较佳实施例中，第一信号和第二信号为相同频段的信号。然而，第一信号和第二信号也可以是不同频段的信号，本发明不限于此。第二天线200例如是单极天线、偶极天线、倒L型天线、倒F型天线、平面倒F型天线、回路天线或槽孔天线等类型的天线，但本发明不限于此。在一实施例中，第二天线200的材质例如是柔性印刷电路板，因而能依照天线工程师的设计需求弯曲。
接地元件300电性耦接至第一馈入点110以及第二馈入点210，并且形成第一馈入点110与第二馈入点210之间的两条路径，其中所述两条路径包括第一路径310以及第二路径320。第一路径310的路径长例如是第一信号(及第二信号)的波长的整数倍，且第二路径320的路径长例如是第一信号(及第二信号)的波长的整数倍。当第一路径310以及第二路径320的路径长被设计成第一信号(及第二信号)的波长的整数倍时，第一天线100与第二天线200之间的相互耦合将可被最小化。
为了形成第一天线100与第二天线200之间的第一路径310以及第二路径320，接地元件300可例如为环形(annulus)结构，如图1所示。
图2根据本发明的实施例示出设置在笔记本电脑40上的双频天线装置10的示意图。在本实施例中，接地元件300可由部分的笔记本电脑40取代。
笔记本电脑40包括第一机体41、第二机体42、枢轴(hinge)43以及枢轴44。第一机体41包含键盘且第二机体42包含显示屏幕，但不限于此。枢轴43的两端以及枢轴44的两端分别连接第一机体41和第二机体42。枢轴43和枢轴44可使第一机体41以及第二机体42沿着固定的旋转轴进行相对转动。第一机体41可包括边缘411，其中边缘411是第一机体41的四个边缘中与第二机体42最接近的边缘。第二机体42可包括边缘421，其中边缘421是第二机体42的四个边缘中与第一机体41最接近的边缘。在本实施例中，第一天线100可设置在笔记本电脑40的第二机体42，并且第二天线200可设置在笔记本电脑40的第一机体41。笔记本电脑40的边缘411、边缘421、枢轴43以及枢轴44的内部(或表面)设置有能为第一天线100以及第二天线200进行接地的金属物质。据此，边缘411、边缘421、枢轴43以及枢轴44可组成接地元件300。
边缘411、边缘421、枢轴43以及枢轴44可环绕形成一槽孔330，如图2所示。天线工程师可通过改变槽孔330的尺寸来简单地调整第一路径310以及第二路径320的路径长，使该些路径长符合第一信号(或第二信号)的波长的整数倍。换句话说，天线工程师可通过改变边缘411、边缘421、枢轴43或枢轴44的尺寸来调整第一路径310以及第二路径320的路径长。
图3根据本发明的实施例示出图2中的双频天线装置10的S参数的示意图，其中曲线11代表第一天线100的S11参数、曲线21代表第二天线200的S11参数并且曲线31代表第一天线100与第二天线200之间的S21参数。如图3所示，当第一路径310以及第二路径320的路径长符合第一信号(或第二信号)的波长的整数倍时，第一天线100与第二天线200在2.4～2.5GHz之间的相互耦合(即：S21参数)可小于-20dB。
图4A根据本发明的实施例示出模块化的双频天线装置10的示意图。图4B根据本发明的实施例示出图4A中的双频天线装置10的分解图。请同时参考图4A和图4B。在本实施例中，接地元件300可包括第一接地部分510、第二接地部分521、第三接地部分530以及第四接地部分522，其中第一接地部分510的一端通过第二接地部分521连接至第三接地部分530的一端，并且第一接地部分510的另一端通过第四接地部分522连接至第三接地部分530的另一端。
第一接地部分510为一多面体且第一接地部分510的其中一个剖面可为倒L型，但不限于此。第一天线100的第一馈入点110可设置在第一接地部分510的其中一个面(例如：面511)上。面511位于第一接地部分510的倒L型剖面的下缘处，并且面511不与第二接地部分521以及第四接地部分522接触。
第三接地部分530为一长方体。第二天线200的第二馈入点210可设置在第三接地部分530的其中一个面(例如：面531)上。面531分别与第二接地部分521以及第四接地部分522接触，并且面531是第三接地部分530的六个面中唯一与第二接地部分521以及第四接地部分522接触的面。在另一实施例中，第二天线200的第二馈入点210可设置在第三接地部分530的其中另一个面(例如：面532)上。面532与面531相邻但不与第二接地部分521以及第四接地部分522接触，并且面532是与面531相邻的第三接地部分530的多个面之中与第一接地部分510最接近的面。
第二接地部分521为一多面体且第二接地部分521的其中一个剖面可为C字型，但不限于此。第二接地部分521的两端可分别连接至第一接地部分510以及第三接地部分530以形成第一馈入点110与第二馈入点210之间的第二路径320。
第四接地部分522为一多面体且第四接地部分522的其中一个剖面可为C字型，但不限于此。第四接地部分522的两端可分别连接至第一接地部分510以及第三接地部分530以形成第一馈入点110与第二馈入点210之间的第一路径310。
图5根据本发明的实施例示出双频天线装置10的另一种实施方式的示意图。在本实施例中，接地元件300包括形成第一路径310的一部分的蜿蜒(meander)结构311以及形成第二路径320的一部分的蜿蜒结构321。当没有足够的空间延长第一路径310以使第一路径310与第一信号(或第二信号)的波长的整数倍相匹配时，天线工程师可通过在接地元件300中增加蜿蜒结构311。蜿蜒结构311可利用很小的空间延长第一路径310。同样地，当没有足够的空间延长第二路径320以使第二路径320与第一信号(或第二信号)的波长的整数倍相匹配时，天线工程师可通过在接地元件300中增加蜿蜒结构321。蜿蜒结构321可利用很小的空间延长第二路径320。
在一实施例中，蜿蜒结构311或蜿蜒结构321可由电感实现。因此，天线工程师可轻易地通过更换包含于接地元件300中的电感的规格来调整第一路径310或第二路径320的路径长。
综上所述，本发明的双频天线装置利用接地元件形成两个天线之间的两个路径，且每一个路径的路径长设计为输入/输出信号的波长的整数倍。如此，天线之间的参数S21将显著地降低。为了形成天线之间的两条路径，接地元件可例如为环形结构。为了使天线之间的路径长在不同的场景下能符合信号的波长的整数倍，接地元件可具备多种不同的态样。接地元件可例如包括蜿蜒结构或电感，天线工程师可简单地通过改变蜿蜒结构的长度或电感的规格来调整路径长。

Claims (10)

1.一种双频天线装置，包括：
第一天线，具有用以收发第一信号的第一馈入点；
第二天线，具有第二馈入点；以及
接地元件，电性耦接至所述第一馈入点以及所述第二馈入点，其中所述接地元件形成所述第一馈入点以及所述第二馈入点之间的第一路径以及第二路径，其中所述第一路径的第一路径长以及所述第二路径的第二路径长为所述第一信号的第一波长的整数倍。
2.根据权利要求1所述的双频天线装置，其中所述第二馈入点用以收发第二信号，并且所述第一路径长以及所述第二路径长为所述第二信号的第二波长的整数倍。
3.根据权利要求1所述的双频天线装置，其中所述接地元件为环形结构。
4.根据权利要求1所述的双频天线装置，其中所述接地元件包括蜿蜒结构，其中所述蜿蜒结构形成所述第一路径及所述第二路径的一部分。
5.根据权利要求1所述的双频天线装置，其中所述接地元件包括电感，其中所述电感形成所述第一路径的一部分及所述第二路径。
6.根据权利要求1所述的双频天线装置，其中所述接地元件包括笔记本电脑的枢轴。
7.根据权利要求6所述的双频天线装置，其中所述第一天线设置在所述笔记本电脑的第二机体，并且所述第二天线设置在所述笔记本电脑的第一机体。
8.根据权利要求1所述的双频天线装置，其中所述接地元件包括第一接地部分、第二接地部分以及第三接地部分，其中所述第二接地部分为多面体并且所述第二接地部分的其中一个剖面是C字型，其中所述第二接地部分将所述第一接地部分连接到所述第三接地部分。
9.根据权利要求8所述的双频天线装置，其中所述第一接地部分为第二多面体并且所述第一接地部分的其中一个剖面是倒L型，其中所述第一天线的所述第一馈入点设置在所述第二多面体的第一面，其中所述第一面位于所述倒L型的下缘。
10.根据权利要求8所述的双频天线装置，其中所述第三接地部分为长方体并且所述第二天线的所述第二馈入点设置在所述长方体的第一面，其中所述第一面与所述第二接地部分接触。
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