CN111653873B - 天线结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线结构，其包括至少一支撑材料、第一天线及第二天线。第一天线设置于至少一支撑材料上并具有第一馈入点及第一电流零点区域，其中第一天线连接至接地面。第二天线设置于至少一支撑材料上并具有第二馈入点及第二电流零点区域，其中第二天线连接至接地面。第一天线的第一馈入点设置于第二天线的第二电流零点区域内，且第二天线的第二馈入点设置于第一天线的第一电流零点区域内。

Description

天线结构
技术领域
本发明涉及一种天线结构，尤其涉及一种具隔离机制的天线结构。
背景技术
在现有的天线设计中，为了缩小天线的尺寸，常使用具1/4波长共振结构的两组平面倒F形天线(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)进行耦合。然而，若整体天线结构中未另外设置增加隔离度的设计，将可能因两组天线彼此干扰而影响天线结构的表现。
请参照图1A，其是现有技术中未设置有隔离机制的天线结构及相关天线散射系数图。如图1A所示，在并排的天线1及天线2之间未设置有任何隔离组件的情况下，天线1及天线2的表现将因隔离度不佳而影响在工作频带的表现。
为改善隔离度，一般会在两天线之间额外设置一组1/4波长共振结构作为隔离组件，如图1B所示。
另外，现有技术中亦有以1/2波长闭槽孔天线与1/4波长PIFA相邻的配置，其可利用天线之间的不同共振机制而达到良好隔离度，如图1C所示。
虽图1B及图1C所示的设计皆可提供较佳的隔离度，但天线及隔离组件彼此并排设置的结构也相应地导致较大的体积。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种天线结构，其可用于解决上述技术问题。
本发明提供一种天线结构，其包括至少一支撑材料、第一天线及第二天线。第一天线设置于至少一支撑材料上并具有一第一馈入点及一第一电流零点区域，其中第一天线连接至一接地面。第二天线设置于至少一支撑材料上并具有一第二馈入点及一第二电流零点区域，其中第二天线连接至接地面。第一天线的第一馈入点设置于第二天线的第二电流零点区域内，且第二天线的第二馈入点设置于第一天线的第一电流零点区域内。
基于上述，本发明的天线结构可在不需另外设置隔离组件的情况下，为第一天线及第二天线提供良好的隔离度。
附图说明
包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1A是现有技术中未设置有隔离机制的天线结构及相关天线散射系数图；
图1B及图1C是现有技术中设计有隔离机制的天线结构示意图；
图2A是依据本发明的实施例图示的天线结构的侧视图；
图2B是依据图2A图示的天线结构立体示意图；
图3A是依据图2A及图2B图示的激发第一天线以形成第一电流零点区域的示意图；
图3B是依据图2A及图2B图示的激发第二天线以形成第二电流零点区域的示意图；
图4A是依据图3A图示的当第一天线被激发时的电流强度示意图；
图4B是依据图3B图示的当第二天线被激发时的电流强度示意图；
图5A及图5B是依据本发明实施例图示的天线散射系数图；
图6A至图6D是依据本发明实施例图示的不同天线结构示意图；
图7A是依据本发明实施例图示的天线结构示意图；
图7B是依据图7A图示的激发第一天线以产生第一电流零点区域的示意图；
图7C是依据图7A及图7B图示的激发第二天线以形成第二电流零点区域的示意图；
图8A是依据本发明实施例图示的天线结构示意图；
图8B是依据图8A图示的激发第一天线以产生第一电流零点区域的示意图；
图8C是依据图8A及图8B图示的激发第二天线以形成第二电流零点区域的示意图；
图9A是依据本发明实施例图示的天线结构示意图；
图9B是依据图9A图示的激发第一天线以产生第一电流零点区域的示意图；
图9C是依据图9A及图9B图示的激发第二天线以形成第二电流零点区域的示意图。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
请参照图2A及图2B，其中图2A是依据本发明的实施例图示的天线结构的侧视图，而图2B是依据图2A图示的天线结构立体示意图。如图2A及图2B所示，天线结构200包括第一天线210、第二天线220、支撑材料230及金属层240，其中第一天线210、第二天线220及金属层240皆设置于支撑材料230上。应了解的是，为使视图更为清楚，图2B中的支撑材料230图示为透明的长方体结构，但本发明可不限于此。
在本发明的实施例中，第一天线210可具有第一馈入点210a，且第一天线210可通过金属层240连接至接地面250。另外，第二天线220可具有第二馈入点220a，且第二天线220亦可通过金属层240连接至接地面250。此外，图2B中所示的第一天线210及第二天线220的图样仅用以举例，并非用以限定本发明可能的实施方式。需说明的是，在其他实施例中，天线结构200可不具有金属层240，接地面250可具有一定的高度而使第一天线210以及第二天线220直接与接地面250连接。
在图2A及图2B中，第一天线210可设置于支撑材料230上的第一表面230a，而第二天线220可设置于支撑材料230上的第二表面230b，其中第一表面230a可相对于第二表面230b，但本发明可不限于此。
在其他实施例中，第一天线210可具有第一部分及第二部分，其中第一天线210的第一部分可设置于支撑材料230的第一表面230a上，而第一天线210的第二部分可设置于/延伸至支撑材料230的第三表面230c(其相邻于第一表面230a)上，但本发明可不限于此。此外，第二天线220亦可具有第一部分及第二部分，其中第二天线220的第一部分可设置于支撑材料230的第二表面230b上，而第二天线220的第二部分可设置于/延伸至支撑材料230的第三表面230c上，但本发明可不限于此。
在图2B中，第二天线220在第一表面230a上的正投影220’可部分地重叠于第一天线210。同理，第一天线210在第二表面230b上的正投影(未另标示)亦可部分地重叠于第二天线220。
通过将第一天线210及第二天线220设计为图2B所示的堆栈结构，本发明的天线结构200相较于现有技术中的天线并排结构(例如图1B及图1C所示结构)能够具有较小的尺寸，因而能够降低空间上的需求。
在本发明的实施例中，第一天线210的第一馈入点210a可用于接收一第一激发信号，而第一天线210可相应地经第一激发信号激发而形成一第一电流零点区域，而其相关形成原理将在之后辅以图3A详述。在一实施例中，此第一电流零点区域可分布于金属层240、接地面250、第一天线210及第二天线220的至少其中之一上。
相似地，第二天线220的第二馈入点220a可用于接收一第二激发信号，而第二天线220可相应地经第二激发信号激发而形成一第二电流零点区域，而其相关形成原理将在之后辅以图3B详述。在一实施例中，此第二电流零点区域可分布于金属层240、接地面250、第一天线210及第二天线220的至少其中之一上。
在此情况下，为增加第一天线210及第二天线220之间的隔离度，第一天线210的第一馈入点210a可设置于对应于第二天线220的第二电流零点区域内，而第二天线220的第二馈入点220a可设置于对应于第一天线210的第一电流零点区域内。
请参照图3A，其是依据图2A及图2B图示的激发第一天线以形成第一电流零点区域的示意图。在图3A中，在第一馈入点210a接收第一激发信号之后，可相应地在第一天线210上形成第一电流I1，以及在接地面250上形成第一地电流GI1。另一方面，经激发后的第一天线210可通过辐射耦合的机制而在第二天线220上形成第一耦合电流CI1。在此情况下，第一地电流GI1中的部分地电流GI1a以及第一耦合电流CI1中的部分耦合电流CI1a将会彼此抵消，从而形成对应于第一天线210的第一电流零点区域ZI1。应了解的是，图3A所示的第一电流零点区域ZI1的区域范围(以虚线表示)仅用以举例，并非用以限定本发明的实施方式。
请参照图3B，其是依据图2A及图2B图示的激发第二天线以形成第二电流零点区域的示意图。在图3B中，在第二馈入点220a接收第二激发信号之后，可相应地在第二天线220上形成第二电流I2，以及在接地面250上形成第二地电流GI2。另一方面，经激发后的第二天线220可通过辐射耦合的机制而在第一天线210上形成第二耦合电流CI2。在此情况下，第二地电流GI2中的部分地电流GI2a以及第二耦合电流CI2中的部分耦合电流CI2a将会彼此抵消，从而形成对应于第二天线220的第二电流零点区域ZI2。应了解的是，图3B所示的第二电流零点区域ZI2的区域范围(以虚线表示)仅用以举例，并非用以限定本发明的实施方式。
依先前实施例的教示，为增加第一天线210及第二天线220之间的隔离度，第一天线210的第一馈入点210a可如图3B所示地设置于对应于第二天线220的第二电流零点区域ZI2内，而第二天线220的第二馈入点220a可如图3A所示地设置于对应于第一天线210的第一电流零点区域ZI1内。
进一步而言，当两组天线距离较近且未设置有适当的隔离机制时，天线将通过辐射耦合及地电流传导等机制而将能量传送至另一天线上，从而造成整体天线的表现不佳。然而，在本发明的天线结构200中，由于耦合电流与地电流能够在第一天线210/第二天线220被激发时彼此抵消，因而能够在未设置有隔离组件的情况下提供良好的隔离度。
请参照图4A，其是依据图3A图示的当第一天线被激发时的电流强度示意图。如图4A所示，当第一天线210被激发时，由于部分地电流GI1a及部分耦合电流CI1a已彼此抵消，因而能够形成第一电流零点区域ZI1，且其中设置有第二天线220的第二馈入点220a。
请参照图4B，其是依据图3B图示的当第二天线被激发时的电流强度示意图。如图4B所示，当第二天线220被激发时，由于部分地电流GI2a及部分耦合电流CI2a已彼此抵消，因而能够形成第二电流零点区域ZI2，且其中设置有第一天线210的第一馈入点210a。
请参照图5A及图5B，其是依据本发明实施例图示的天线散射系数图。由图5A及图5B可看出，本发明的天线结构可在相关的工作频带(例如圈选处所示的2.4～2.5GHz频带及5.15～5.85GHz频带)提供良好的隔离度。
此外，在不同的实施例中，本发明天线结构中的第一天线及第二天线可调整为不同于图2B所示的结构，如图6A至图6D所示。
如图6A所示，在本发明的天线结构601中，第一天线及第二天线的其中之一的结构可为1/2波长双端短路结构，而第一天线及第二天线的其中之另一的结构为1/2波长双端开路结构。
如图6B所示，在本发明的天线结构602中，第一天线及第二天线的其中之一的结构可为1/2波长双端短路结构，而第一天线及第二天线的其中之另一的结构可为1/4波长共振结构。
如图6C所示，在本发明的天线结构603中，第一天线及第二天线的其中之一的结构可为1/2波长双端开路结构，而第一天线及第二天线的其中之另一的结构可为1/4波长共振结构。
如图6D所示，在本发明的天线结构604中，第一天线及第二天线的结构可皆为1/4波长共振结构。
经实验，如图6A至图6D所示，在采用相同/不同的各式第一天线及第二天线结构的情况下，本发明提出的天线结构仍可在第一天线及第二天线之间提供良好的隔离度。
请参照图7A，其是依据本发明实施例图示的天线结构示意图。如图7A所示，天线结构700中的第一天线710及第二天线720可分别设置于支撑材料731及732上，并可连接于接地面750。相似于先前各个实施例，第一天线710的第一馈入点710a可设置于对应于第二天线720的第二电流零点区域内，而第二天线720的第二馈入点720a可设置于对应于第一天线710的第一电流零点区域内。藉此，可降低设计上的成本及困难度。
请参照图7B，其是依据图7A图示的激发第一天线以产生第一电流零点区域的示意图。在图7B中，在第一馈入点710a接收第一激发信号之后，可相应地在第一天线710上形成第一电流I1，以及在接地面750上形成第一地电流GI1。另一方面，经激发后的第一天线710可通过辐射耦合的机制而在第二天线720上形成第一耦合电流CI1。在此情况下，第一地电流GI1中的部分地电流GI1a以及第一耦合电流CI1中的部分耦合电流CI1a将会彼此抵消，从而形成对应于第一天线710的第一电流零点区域ZI1。应了解的是，图7B所示的第一电流零点区域ZI1的区域范围(以虚线表示)仅用以举例，并非用以限定本发明的实施方式。
请参照图7C，其是依据图7A及图7B图示的激发第二天线以形成第二电流零点区域的示意图。在图7C中，在第二馈入点720a接收第二激发信号之后，可相应地在第二天线720上形成第二电流I2，以及在接地面750上形成第二地电流GI2。另一方面，经激发后的第二天线720可通过辐射耦合的机制而在第一天线710上形成第二耦合电流CI2。在此情况下，第二地电流GI2中的部分地电流GI2a以及第二耦合电流CI2中的部分耦合电流CI2a将会彼此抵消，从而形成对应于第二天线720的第二电流零点区域ZI2。应了解的是，图7C所示的第二电流零点区域ZI2的区域范围(以虚线表示)仅用以举例，并非用以限定本发明的实施方式。
请参照图8A，其是依据本发明实施例图示的天线结构示意图。如图8A所示，天线结构800可包括第一天线810、第二天线820、支撑材料830、金属层840及接地面850。在本实施例中，第一天线810可包括第一部分811及第二部分812，其中第一部分811可设置于支撑材料830的第一表面830a上，且第二部分812可设置于支撑材料830的第二表面830b(其可相邻于第一表面830a)上。此外，第二天线820可设置于支撑材料830的第二表面830b上。相似于先前各个实施例，第一天线810的第一馈入点810a可设置于对应于第二天线820的第二电流零点区域内，而第二天线820的第二馈入点820a可设置于对应于第一天线810的第一电流零点区域内。藉此，仅需单一块软性电路板(flexible printed circuit，FPC)或激光直接成型技术(Laser-Direct-Structuring，LDS)即可完成第一天线810及第二天线820的布局(layout)，因而可降低实现上的成本及困难度。
请参照图8B，其是依据图8A图示的激发第一天线以产生第一电流零点区域的示意图。在图8B中，在第一馈入点810a接收第一激发信号之后，可相应地在第一天线810上形成第一电流I1，以及在接地面850上形成第一地电流GI1。另一方面，经激发后的第一天线810可通过辐射耦合的机制而在第二天线820上形成第一耦合电流CI1。在此情况下，第一地电流GI1中的部分地电流GI1a以及第一耦合电流CI1中的部分耦合电流CI1a将会彼此抵消，从而形成对应于第一天线810的第一电流零点区域ZI1。应了解的是，图8B所示的第一电流零点区域ZI1的区域范围(以虚线表示)仅用以举例，并非用以限定本发明的实施方式。
请参照图8C，其是依据图8A及图8B图示的激发第二天线以形成第二电流零点区域的示意图。在图8C中，在第二馈入点820a接收第二激发信号之后，可相应地在第二天线820上形成第二电流I2，以及在接地面850上形成第二地电流GI2。另一方面，经激发后的第二天线820可通过辐射耦合的机制而在第一天线810上形成第二耦合电流CI2。在此情况下，第二地电流GI2中的部分地电流GI2a以及第二耦合电流CI2中的部分耦合电流CI2a将会彼此抵消，从而形成对应于第二天线820的第二电流零点区域ZI2。应了解的是，图8C所示的第二电流零点区域ZI2的区域范围(以虚线表示)仅用以举例，并非用以限定本发明的实施方式。
请参照图9A，其是依据本发明实施例图示的天线结构示意图。如图9A所示，天线结构900可包括第一天线910、第二天线920、支撑材料930及接地面950。在本实施例中，第一天线910可包括第一部分911及第二部分912，其中第一部分911可设置于支撑材料930的第一表面930a上，且第二部分912可设置于支撑材料930的第二表面930b(其可相邻于第一表面930a)上。此外，第二天线920可设置于支撑材料930的第二表面930b上。相较于先前各个实施例，图9A中的天线结构900省略了金属层。然而，相似于先前各个实施例，第一天线910的第一馈入点910a可设置于对应于第二天线920的第二电流零点区域内，而第二天线920的第二馈入点920a可设置于对应于第一天线910的第一电流零点区域内。藉此，仅需单一块FPC或LDS即可完成第一天线910及第二天线920的布局，因而可降低实现上的成本及困难度。
请参照图9B，其是依据图9A图示的激发第一天线以产生第一电流零点区域的示意图。在图9B中，在第一馈入点910a接收第一激发信号之后，可相应地在第一天线910上形成第一电流I1，以及在接地面950上形成第一地电流GI1。另一方面，经激发后的第一天线910可通过辐射耦合的机制而在第二天线920上形成第一耦合电流CI1。在此情况下，第一地电流GI1中的部分地电流GI1a以及第一耦合电流CI1中的部分耦合电流CI1a将会彼此抵消，从而形成对应于第一天线910的第一电流零点区域ZI1。应了解的是，图9B所示的第一电流零点区域ZI1的区域范围(以虚线表示)仅用以举例，并非用以限定本发明的实施方式。
请参照图9C，其是依据图9A及图9B图示的激发第二天线以形成第二电流零点区域的示意图。在图9C中，在第二馈入点920a接收第二激发信号之后，可相应地在第二天线920上形成第二电流I2，以及在接地面950上形成第二地电流GI2。另一方面，经激发后的第二天线920可通过辐射耦合的机制而在第一天线910上形成第二耦合电流CI2。在此情况下，第二地电流GI2中的部分地电流GI2a以及第二耦合电流CI2中的部分耦合电流CI2a将会彼此抵消，从而形成对应于第二天线920的第二电流零点区域ZI2。应了解的是，图9C所示的第二电流零点区域ZI2的区域范围(以虚线表示)仅用以举例，并非用以限定本发明的实施方式。
综上所述，通过将第一天线的第一馈入点设置于第二天线的第二电流零点区域中，以及将第二天线的第二馈入点设置于第一天线的第一电流零点区域中，本发明的天线结构可在不需另外设置隔离组件的情况下，为第一天线及第二天线提供良好的隔离度。并且，在一些实施例中，通过将第一天线及第二天线设计为堆栈结构的方式，可让本发明的天线结构具有较小的体积，因此在应用上能够较不受到空间的限制。此外，在一些实施例中，通过将第一天线(的一部分)及第二天线设置于支撑材料的相邻表面上的方式，本发明仅需单一块FPC或LDS即可完成第一天线及第二天线的布局，因而可降低实现上的成本及困难度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：
至少一支撑材料；
第一天线，其设置于所述至少一支撑材料上并具有第一馈入点及第一电流零点区域，其中所述第一天线连接至接地面；以及
第二天线，其设置于所述至少一支撑材料上并具有第二馈入点及第二电流零点区域，其中所述第二天线连接至所述接地面；
其中所述第一天线的所述第一馈入点设置于所述第二天线的所述第二电流零点区域内，且所述第二天线的所述第二馈入点设置于所述第一天线的所述第一电流零点区域内，
其中反应于所述第一馈入点接收第一激发信号，所述第一天线经所述第一激发信号激发而形成所述第一电流零点区域，
其中所述第一天线经所述第一激发信号激发而在所述接地面形成第一地电流以及在所述第二天线形成第一耦合电流，所述第一地电流的部分地电流与所述第一耦合电流的部分耦合电流彼此抵消以形成所述第一电流零点区域，
其中反应于所述第二馈入点接收第二激发信号，所述第二天线经所述第二激发信号激发而形成所述第二电流零点区域，
其中所述第二天线经所述第二激发信号激发而在所述接地面形成第二地电流以及在所述第一天线形成第二耦合电流，所述第二地电流的部分地电流与所述第二耦合电流的部分耦合电流彼此抵消以形成所述第二电流零点区域。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述第一电流零点区域部分地分布于所述第二天线上，且所述第二电流零点区域部分地分布于所述第一天线上。
3.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述第一电流零点区域部分地分布于所述接地面上。
4.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述至少一支撑材料仅包括单一支撑材料，所述第一天线的第一部分设置于所述支撑材料的第一表面上，且所述第二天线的第一部分设置于所述支撑材料的第二表面上。
5.根据权利要求4所述的天线结构，其中所述第一表面相对于所述第二表面。
6.根据权利要求5所述的天线结构，其中所述第一天线的所述第一部分在所述第二表面上的正投影部分地重叠于所述第二天线的所述第一部分。
7.根据权利要求4所述的天线结构，其中所述第一天线的第二部分延伸至所述支撑材料的第三表面上，其中所述第三表面相邻于所述支撑材料的所述第一表面。
8.根据权利要求4所述的天线结构，其中所述第一天线的第二部分设置于所述支撑材料的所述第二表面上，其中所述第二表面相邻于所述支撑材料的所述第一表面。
9.根据权利要求8所述的天线结构，其中所述第一馈入点及所述第二馈入点皆位于所述第二表面。
10.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述第一天线及所述第二天线的其中之一的结构为1/2波长双端短路结构，所述第一天线及所述第二天线的其中之另一的结构为1/2波长双端开路结构。
11.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述第一天线及所述第二天线的其中之一的结构为1/2波长双端短路结构，所述第一天线及所述第二天线的其中之另一的结构为1/4波长共振结构。
12.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述第一天线及所述第二天线的其中之一的结构为1/2波长双端开路结构，所述第一天线及所述第二天线的其中之另一的结构为1/4波长共振结构。
13.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述第一天线及所述第二天线的结构皆为1/4波长共振结构。
14.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述第一天线及所述第二天线分布于所述支撑材料上相邻的两个表面。
15.根据权利要求1所述的天线结构，更包括：
金属层，其设置于所述支撑材料上，其中所述第一天线通过所述金属层连接至所述接地面。
16.根据权利要求15所述的天线结构，其中所述第二天线通过所述金属层连接至所述接地面。
17.根据权利要求15所述的天线结构，所述第一电流零点区域部分地分布于所述金属层上。
18.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述至少一支撑材料包括第一支撑材料及第二支撑材料，其中所述第一天线设置于所述第一支撑材料，所述第二天线设置于所述第二支撑材料上。
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