CN113054429A - 多天线系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多天线系统包含感测元件、第一电感器、第一天线、第一电容器、第二电感器、第二天线及第二电容器。第一电感器包含第一端及第二端。第一天线包含第一辐射部及第二辐射部，第一辐射部接地，第二辐射部根据感测元件及第一电感器共同形成第一感应极板，第一感应极板用以感测邻近第一感应极板的物体，第二电感器包含第三端及第四端，第二天线包含第三辐射部及第四辐射部，第三辐射部接地，第四辐射部根据感测元件及第二电感器共同形成第二感应极板，第二感应极板用以感测邻近第二感应极板的另一物体。

Description

多天线系统

技术领域

本发明是关于一种多天线系统。

背景技术

随着无线通讯技术的进步，资料传输量的需求也随之提高。为满足庞大的资料传输量，无线通讯系统利用多输入多输出系统(Multi-input Multi-output；MIMO)的多天线系统架构。在多天线系统中，两支以上天线架构各自传送讯号，但多天线系统会造成通讯时的功率过大，导致特定吸收率(Specific Absorption Rate；SAR)超出标准规范，可能会危害人体或生物体的健康。

根据传统的天线设计，为了避免前述特定吸收率超出标准规范，多天线之间的距离需加大。然而，目前电子装置趋势为小型化，例如行动通讯手持式装置、穿戴式装置等，基于使用者的良好体验，缩小了整体体积，缩小的体积即限制天线可设置的空间。

发明内容

有鉴于此，在一些实施例中，一种多天线系统包含感测元件、第一电感器、第一天线、第一电容器、第二电感器、第二天线及第二电容器。第一电感器包含第一端及第二端，第一电感器位于感测元件的一侧。第一天线包含第一辐射部及第二辐射部，第一辐射部连接一接地，第二辐射部根据感测元件及第一电感器共同形成第一感应极板，第一感应极板用以感测邻近第一感应极板的物体，第二电感器包含第三端及第四端，第二电感器位于感测元件的另一侧，第二天线包含第三辐射部及第四辐射部，第三辐射部连接接地，第四辐射部根据感测元件及第二电感器共同形成第二感应极板，第二感应极板用以感测邻近第二感应极板的另一物体。

附图说明

图1为根据本申请的多天线系统的一实施例的示意图。

图2为根据本申请的多天线系统的另一实施例的示意图。

图3为根据本申请的多天线系统的另一实施例的示意图。

图4为根据本申请的多天线系统的另一实施例的示意图。

附图标记列表

100:第一天线

100’:第一天线

200:第二天线

200’:第二天线

110:第一辐射部

120:第二辐射部

121:第一辐射段

121’:第一辐射段

122:第二辐射段

122a:第一截

122b:第二截

123:第三辐射段

123’:第三辐射段

124:第四辐射段

124a:第一截

124b:第二截

130:第三辐射部

140:第四辐射部

300:感测元件

C1:第一电容器

C2:第二电容器

E1:第一端

E2:第二端

E3:第三端

E4:第四端

F1:第一馈入端

F2:第二馈入端

L1:第一电感器

L2:第二电感器

G1:第一耦合间距

G2:第二耦合间距

D1:第一距离

D2:第二距离

V1:长度方向

V2:长度方向

V3:长度

O1:物体

O2:物体

S1:馈入讯号

S2:馈入讯号。

具体实施方式

请参照图1至图4，图1至图4为根据本申请的多天线系统的多个实施例的示意图，其中，在图1至图4中所提及的多天线系统的相关数量与外型，仅用来具体地说明各个实施例的实施方式，以便于了解各个实施例的内容，而非用来局限各个实施例的保护范围。

多天线系统位于电子设备中，电子设备可依据多天线系统执行无线通讯功能。所述电子设备例如笔记型电脑、平板电脑及手机。如图1所示，多天线系统包含两个天线(为方便描述，以下分别称为第一天线100及第二天线200)、感测元件300、两个电感器(以下分别称为第一电感器L1及第二电感器L2)及两个电容器(以下分别称为第一电容器C1及第二电容器C2)，天线、电感器及电容器的数量不以两个为限，可依电子设备的设计做调整。

第一电感器L1包含两端(以下分别称为第一端E1及第二端E2)，第一端E1耦接感测元件300的一侧，第二端E2耦接第一天线100的一侧。第二电感器L2包含两端(以下分别称为第三端E3及第四端E4)，第三端E3耦接感测元件300的远离第一电感器L1的另一侧，第四端E4耦接第二天线200的一侧。换言之，感测元件300耦接于第一电感器L1与第二电感器L2之间，第一电感器L1耦接于第一天线100与感测元件300之间，以及第二电感器L2耦接于第二天线200与感测元件300之间。第一天线100包含两个辐射部(以下分别称为第一辐射部110及第二辐射部120)。第一电容器C1耦接于第一辐射部110与第二辐射部120之间。第一辐射部110用以接地，第二辐射部120耦接第一电感器L1的第二端E2。第二天线200包含两个辐射部(以下分别称为第三辐射部130及第四辐射部140)。第二电容器C2耦接于第三辐射部130与第四辐射部140之间。第三辐射部130用以接地，第四辐射部140耦接第二电感器L2的第四端E4。

其中，由于第一电感器L1与第二辐射部120及感测元件300相连，第二辐射部120可通过第一电感器L1与感测元件300共同形成第一感应极板。第一感应极板可产生感测讯号，以感测邻近第一感应极板的物体O1。也就是说，当物体O1接近第一感应极板时，第一天线100可通过第一感应极板感应到物体O1接近，而调整第一天线100产生的射频(Radiofrequency，RF)讯号的功率大小。例如，物体O1可为人体，当人体接近第一感应极板，第一天线100降低射频讯号的功率。

再者，为了避免第一感应极板在感应物体O1时，因第一辐射部110接地而影响在电子设备中其他元件的正常运作，第二辐射部120与第一辐射部110之间设置第一电容器C1。当第一感应极板在感应物体O1时，第一电容器C1具有高阻抗值而呈现类似断路(未导通)的状态，避免第一感应极板在感应物体O1时所产生的感测讯号经由第一辐射部110接地而流至电子设备中的其他元件。通过第一电容器C1阻隔于第一辐射部110与第二辐射部120之间，第一辐射部110不与第一电感器L1及感测元件300共同形成第一感应极板，电子设备中的其他元件可不受感测讯号的影响而正常运作。

同样地，由于第二电感器L2与第四辐射部140及感测元件300相连，第四辐射部140可通过第二电感器L2与感测元件300共同形成第二感应极板。第二感应极板可产生另一感测讯号，以感测邻近第二感应极板的另一物体O2。也就是说，当物体O2接近第二感应极板时，第二天线200可通过第二感应极板感应到物体O2接近，而调整第二天线200产生的射频讯号的功率大小。例如，当为人体的物体O2接近第二感应极板时，第二天线200降低射频讯号的功率。

再者，为了避免第二感应极板在感应物体O2时，因第三辐射部130接地而影响到电子设备中其他元件的正常运作，第四辐射部140与第三辐射部130之间设置有第二电容器C2。第二感应极板在感应物体O2时，第二电容器C1因具有高阻抗值而呈现断路状态，避免第二感应极板在感应物体O2时所产生的感测讯号经由第三辐射部130接地而流至电子设备中的其他元件。通过第二电容器C2阻隔于第三辐射部130与第四辐射部140之间，第三辐射部130不与第二电感器L2及感测元件300共同形成第二感应极板，电子设备中的其他元件可不受感测讯号的影响而正常运作。

在一些实施例中，第一天线100、第二天线200可以导电性材料(银、铜、铝、铁或是其合金)制成，接地可为电子设备的金属机壳或电子设备中各电子元件的共地面。

因此，通过多天线100、200之间共用一个感测元件300，依据感测物体O1、O2是否接近以调整天线100、200在执行无线通讯功能时的功率大小，可解决因功率过大导致特定吸收率(SpecificAbsorption Rate；SAR)超出标准规范的问题。并且，基于多个天线仅需使用一个感测元件300，多天线系统于电子设备内所占据的空间减小，电子设备亦可维持较小的体积，多天线系统的设计及制程成本也降低。另外，电容器C1、C2的设置亦可使电子设备中的其他元件不受感测物体O1、O2的感测讯号影响而正常运作。

在一些实施例中，多天线系统中的天线种类可依据欲支援的通讯操作频带分部或使用者的设计而不限制，例如，天线可为耦合式天线(Coupled antenna)或是直馈式天线(Direct-fed antenna)，并且天线可设计为支援高操作频带、低操作频带或是全频操作频带。在一些实施例中，如图1所示，第一天线100及第二天线200分别为耦合式天线。其中，第二辐射部120包含第一辐射段121及第二辐射段122。第一辐射段121包含第一馈入端F1，第一馈入端F1位于第一辐射段121的一端，且所述一端远离感测元件300。第二辐射段122耦接第二端E2及第一电容器C1。第二辐射段122包含第一截122a及第二截122b。第一截122a垂直耦接第二截122b，第一截122a与第二截122b共同呈现字母「L」的形状。第一辐射部110、第一截122a及第二截122b共同环绕第一辐射段121的一端，所述一端远离第一馈入端F1。第一截122a平行于第一辐射段121，且第一截122a与第一辐射段121之间具有耦合间距(以下称为第一耦合间距G1)。第二截122b耦接第二端E2及第一电容器C1。第一截122a、第二截122b、第一电感器L1及感测元件300共同形成第一感应极板。第一馈入端F1用以接收一馈入讯号S1，馈入讯号S1流至第一辐射段121，基于第一耦合间距G1，第一辐射段121激发第一辐射部110及第二辐射段122的第一截122a及第二截122b，使第一天线100产生支援高频操作频带及低频操作频带的全频操作频带，其中，高频操作频带的范围为3300MHz-5925MHz，低频操作频带的范围为617MHz-960MHz。

第四辐射部140包含第三辐射段123及第四辐射段124。第三辐射段123包含第二馈入端F2，第二馈入端F2位于第三辐射段123的一端，且所述一端远离感测元件300。第四辐射段124耦接第四端E4及第二电容器C2。第四辐射段124包含第一截124a及第二截124b。第一截124a垂直耦接第二截124b，第一截124a与第二截124b共同呈现字母「L」的形状。第三辐射部130、第一截124a及第二截124b共同环第三辐射段123的一端，所述一端绕远离第二馈入端F2。第一截124a平行于第三辐射段123，且第一截122a与第三辐射段123之间具有耦合间距(以下称为第二耦合间距G2)。第二截124b耦接第四端E4及第二电容器C2。第一截124a、第二截124b、第二电感器L2及感测元件300共同形成第二感应极板。第二馈入端F2用以接收另一馈入讯号S2，馈入讯号S2流至第三辐射段123，基于第二耦合间距G2，第三辐射段123激发第三辐射部130及第四辐射段124的第一截124a及第二截124b，使第二天线200亦可产生支援高频操作频带及低频操作频带的全频操作频带。

在一些实施例中，请参照图2，在多天线系统中，其中一天线可为直馈式天线，而另一天线可为耦合式天线。如图2所示，图2以第一天线100’为直馈式天线且第二天线200为耦合式天线为例。第一天线100’耦接第二端E2，并且，图2的电感器L1、L2、感测元件300及第二天线200的描述类似图1，其描述已详细记载于前述的实施例中，故于此不再赘述。第一天线100’包含第一辐射部110及第二辐射部120。第一辐射部110用以接地。第二辐射部120包含第一辐射段121’及第二辐射段122。第二辐射段122的第一截122a垂直耦接第二辐射段122的第二截122b，第一截122a与第二截122b共同呈现字母「L」的形状。第二截122b耦接第二端E2，第一电容器C1耦接于第一辐射部110与第二截122b之间。第一截122a、第二截122b、第一电感器L1及感测元件300共同形成第一感应极板。第一辐射段121’包含第一截121a及第二截121b，第一截121a包含第一馈入端F1，第一馈入端F1位于第一截121a的一端，且所述一端远离感测元件300。第一截121a平行于第二辐射段122的第一截122a，第二截121b垂直耦接第一截121a的另一端及第二辐射段122的第一截122a，且所述第一截121a的另一端邻近感测元件300。也就是说，第一截121a垂直耦接于第二截121b，第一截121a与第二截121b共同呈现字母「L」的形状。第一截121a与第一截122a之间具有一距离(以下称为第一距离D1)。第一辐射部110、第一截121a及第二截122b共同环绕第一截121a的一端及第二截121b，所述一端远离第一馈入端F1。第一馈入端F1接收馈入讯号S1，第一辐射部110、第一辐射段121’的第一截121a及第二截121b及第二辐射段122的第一截122a及第二截122b根据馈入讯号S1，使第一天线100’产生一高操作频带。由此，第一天线100’所产生的高操作频带可支援第二天线200所产生的全频操作频带。也就是说，不仅多天线系统可支援全频操作带，通过第一天线100’及第二天线200皆可产生高操作频带，更可加强多天线系统于高操作频带上的讯号传输的效能。在另一些实施例中，第一天线及第二天线的天线种类可为互换，即，第一天线可为耦合式天线，第二天线可为直馈式天线，第二天线的操作频带可用以支援第一天线，其耦合式天线及直馈式天线的描述与图2所示的多天线系统的实施例类似，于此不再赘述。

在一些实施例中，请参照图3，多天线系统中的天线可皆为直馈式天线。如图3所示，图3以第一天线100’及第二天线200’为直馈式天线为例。第二天线200’耦接第四端E4，并且，图3中的电感器L1、L2、感测元件300及第一天线100’的描述类似于图2，其描述已详细记载于前述的实施例中，故于此不再赘述。详细而言，第二天线200’包含第三辐射部130及第四辐射部140。第三辐射部130用以接地。第四辐射部140包含第三辐射段123’及第四辐射段124。第四辐射段124的第一截124a垂直耦接第四辐射段124的第二截124b。第一截124a与第二截124b共同呈现字母「L」的形状。第二截124b耦接第四端E4，第二电容器C2耦接于第三辐射部130与第二截124b之间。第一截124a、第二截124b、第二电感器L2及感测元件300共同形成第二感应极板。第三辐射段123’包含第一截123a及第二截123b。第一截123a包含第二馈入端F2。第二馈入端F2位于第一截123a的一端，且所述一端远离感测元件300。第一截123a平行于第四辐射段124的第一截124a。第二截123b垂直耦接第一截123a的另一端及第四辐射段124的第一截124a，且所述第一截123a的另一端邻近感测元件300。第一截123a垂直耦接于第二截123b，第一截123a与第二截123b共同呈现字母「L」的形状。第三辐射部130、第一截124a及第二截124b共同环绕第一截123a的一端及第二截123b，所述一端远离第二馈入端F2。第一截123a与第一截124a之间具有一距离(以下称为第二距离D2)。第二馈入端F2接收馈入讯号S2，第三辐射部130、第三辐射段123’的第一截123a及第二截123b及第四辐射段124的第一截124a及第二截124b根据馈入讯号S2，使第二天线200’产生一高操作频带。由此，第一天线100’及第二天线200’共同支援高操作频带，可加强多天线系统于高操作频带上的讯号传输的效能。

在一些实施例中，当第一天线100、100’、第二天线200、200’产生高频操作频带或全频操作频带时，第一电感器L1及第二电感器L2具有高阻抗值而呈现类似断路的状态，可避免射频讯号流至感测元件300而使感测元件300受到毁损。

在一些实施例中，如图1至图3所示，第一天线100(或第一天线100’)、第一电感器L1、感测元件300、第二电感器L2及第二天线200(或第二天线200’)可依序以一直线排列。即长度方向V1平行于长度方向V2，第一天线100(或第一天线100’)、第一电感器L1、感测元件300、第二电感器L2及第二天线200(或第二天线200’)依序沿着长度方向V1及长度方向V2排列。在一些实施例中，当天线100、100’、200、200’、电感器L1、L2、感测元件300以一直线排列，第一辐射部110及第三辐射部130位于第一电容器C1及第二电容C2的相同一侧，第二辐射部120及第四辐射部140位于第一电容器C1及第二电容器C2的相同另一侧，例如以图1至图3所示，相较于第一电容器C1及第二电容C2的位置，第一辐射部110及第三辐射部130位于第一电容器C1及第二电容C2的下侧，第二辐射部120及第四辐射部140位于第一电容器C1及第二电容C2的上侧。

在一些实施例中，为了配合电子设备中的其他元件的配置，使用者可将多天线系统设置于电子设备内部的机壳角落位置。请参照图4，图4以第一天线100’为直馈式天线且第二天线200为耦合式天线为例，但不以此限，第一天线100’亦可以如图1及图3所示的为馈入式天线的第一天线100取代；第二天线100亦可以如图3所示的为直馈式天线的第二天线200’取代。详细而言，第一天线100’具有一长度方向V1，第二天线200具有另一长度方向V2。第一天线100’与第二天线200之间可具有小于180度的夹角，例如，夹角为90度的直角，即长度方向V1可垂直于长度方向V2。并且，第一天线100’、第一电感器L1、感测元件300及第二电感器L2依序延一直线排列，即第一天线100’、第一电感器L1、感测元件300及第二电感器L2延着长度方向V1排列。当第二天线200、第二电感器L2、感测元件300、第一电感器L1及第一天线100’沿着垂直于长度方向V1的方向垂直投影时，其垂直投影不相互重叠。当第二天线200、第二电感器L2、感测元件300、第一电感器L1及第一天线100’沿着垂直于长度方向V2的方向垂直投影时，其垂直投影相互重叠。

在一些实施例中，如图4所示，当第一天线100’与第二天线200之间具有小于180度的夹角时，第一辐射部110与第三辐射部130相互邻近，且第二辐射部122与第四辐射部140相互远离。换句话说，第一辐射部110及第三辐射部130可位于夹角的内侧(角度小于180度的一侧)接地，而第二辐射部122与第四辐射部140可位于夹角的外侧(角度大于180度的一侧)。

在一些实施例中，如图4所示，长度V3可为75毫米(mm)。

综上所述，通过多天线之间共用一个感测元件，依据感测物体是否接近以调整天线在执行无线通讯功能时的功率大小，可解决因功率过大导致特定吸收率超出标准规范的问题。此外，多个天线仅需使用一个感测元件，以及天线之间可直线设置或可具有夹角，多天线系统可配合其他元件更弹性地设置于电子设备内。并且多天线系统于电子设备内所占据的空间减小，电子设备亦可维持较小的体积。多天线系统的设计及制程成本降低。电容器的设置可使电子设备中的其他元件不受感测物体的感测讯号影响而正常运作，电感器的设置亦可避免射频讯号流至感测元件而使感测元件受到毁损。

虽然本案已以实施例揭露如上然其并非用以限定本案，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本案的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本案的保护范围当视后附的专利申请范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种多天线系统，其特征在于，包含：

感测元件；

第一电感器，包含第一端及第二端，该第一端耦接该感测元件，该第一电感器位于该感测元件的一侧；

第一天线，包含：

第一辐射部，连接接地；及

第二辐射部，耦接该第二端，该第二辐射部根据该感测元件及该第一电感器共同形成第一感应极板，该第一感应极板用以感测邻近该第一感应极板的物体；

第一电容器，耦接该第一辐射部与该第二辐射部之间；

第二电感器，包含第三端及第四端，该第三端耦接该感测元件，该第二电感器位于该感测元件的另一侧；

第二天线，包含：

第三辐射部，连接该接地；及

第四辐射部，耦接该第四端，该第四辐射部根据该感测元件及该第二电感器共同形成第二感应极板，该第二感应极板用以感测邻近该第二感应极板的另一物体；及

第二电容器，耦接该第三辐射部与该第四辐射部之间。

2.如权利要求1所述的多天线系统，其特征在于，该第二辐射部包含：

第一辐射段，包含第一馈入端，该第一馈入端位于远离该感测元件的一端，该第一馈入端用以接收馈入讯号；及

第二辐射段，耦接该第二端及该第一电容器，该第二辐射段及该第一辐射部与该第一辐射段之间具有第一耦合间距，该第二辐射段与该感测元件共同形成该第一感应极板；

其中，该第一辐射段根据该馈入讯号耦合该第二辐射段及该第一辐射部，以激发该第一天线产生全频操作频带。

3.如权利要求1所述的多天线系统，其特征在于，该第二辐射部包含：

第一辐射段，包含第一馈入端，该第一馈入端位于远离该感测元件的一端，该馈入端用以接收馈入讯号；及

第二辐射段，耦接该第一辐射段、该第二端及该第一电容器，且该第二辐射段与该第一辐射段之间具有第一距离，该第一辐射段、该第二辐射段与该感测元件共同形成该第一感应极板，该第一辐射段及该第二辐射段根据该馈入讯号产生高操作频带。

4.如权利要求2或3所述的多天线系统，其特征在于，该第四辐射部包含：

第三辐射段，包含第二馈入端，该第二馈入端位于远离该感测元件的一端，该第二馈入端用以接收另一馈入讯号；及

第四辐射段，耦接该第四端及该第二电容器，该第四辐射段及该第三辐射部与该第三辐射段之间具有第二耦合间距，该第四辐射段与该感测元件共同形成该第二感应极板；

其中，该第三辐射段根据该另一馈入讯号耦合该第四辐射段及该第三辐射部，以激发该第二天线产生另一全频操作频带。

5.如权利要求4所述的多天线系统，其特征在于，该第一辐射部与该第二辐射段共同环绕该第一辐射段的一端，该第一辐射段的该端远离该第一馈入端，该第三辐射与部该第四辐射段共同环绕该第三辐射段的一端，该第三辐射段的该端远离该第二馈入端。

6.如权利要求3所述的多天线系统，其特征在于，该第四辐射部包含：

第三辐射段，包含第二馈入端，该第二馈入端位于远离该感测元件的一端，该第二馈入端用以接收另一馈入讯号；及

第四辐射段，耦接该第三辐射段、该第四端及该第二电容器，且该第四辐射段与该第三辐射段之间具有第二距离，该第三辐射段、该第四辐射段与该感测元件共同形成该第二感应极板，该第三辐射段及该第四辐射段根据该另一馈入讯号产生另一高操作频带。

7.如权利要求1所述的多天线系统，其特征在于，该第一天线的长度方向垂直于该第二天线的另一长度方向，且该第二天线及该感测元件沿着垂直该长度方向的垂直投影不重叠于该第一天线沿着垂直该长度方向的垂直投影，该第二天线及该感测元件沿着垂直该另一长度方向的垂直投影重叠于该第一天线沿着垂直该另一长度方向的垂直投影。

8.如权利要求7所述的多天线系统，其特征在于，该第一辐射部与该第三辐射部之间相互邻近，该第二辐射部与该第四辐射部之间相互远离。

9.如权利要求1所述的多天线系统，其特征在于，该第一天线的长度方向平行于该第二天线的另一长度方向，且该第一天线、该感测元件及该第二天线沿着该长度方向直线排列。

10.如权利要求9所述的多天线系统，其特征在于，该第一辐射部及该第三辐射部位于该第一电容器及该第二电容的相同一侧，该第二辐射部及该第四辐射部位于该第一电容器及该第二电容的相同另一侧。

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