CN201188451Y

CN201188451Y - 具有特定配置的多天线模块

Info

Publication number: CN201188451Y
Application number: CNU2008200095158U
Authority: CN
Inventors: 林孝光; 李国平
Original assignee: DAZHONG COMPUTER Co Ltd
Current assignee: DAZHONG COMPUTER Co Ltd; First International Computer Inc
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2018-04-08

Abstract

本实用新型提供一种多天线模块，包含有多个用于接收或传送不同无线信号的天线，且当其中一天线用于接收一卫星信号时，该天线在多天线模块的设置位置高于其它天线的设置位置；当一天线用于接收或传送一个人或局域网络信号时，该天线设置在多天线模块的左侧或右侧；当一天线用于接收或传送一都会或广域网络系统信号时，该天线在多天线模块的设置位置低于其它天线的设置位置。本实用新型经由规划天线间的距离及配置，可降低信号间互相干扰的情形，得到较佳的隔离度，以有效整合多种无线通信系统。

Description

具有特定配置的多天线模块

技术领域

本实用新型涉及一种多天线模块，特别涉及一种天线间具有特定配置以得到较佳隔离度的多天线模块。

背景技术

目前有不少业者正积极地试着整合多种通信系统，例如全球定位系统(GPS)以及全球移动通信系统(GSM)，以提升无线传输的效率并增加通信装置的功能应用。在这类的应用下，用户所使用的通信装置需要可同时传输及接收多种无线通信信号，然而，由于可自由使用的开放频段有限，大部分的通信系统都设计使用于接近的频段，在接收信号时易产生信号间的干扰，进而影响通信的品质。

一种解决的方法是采用极化分隔(polarization separation)方式来增加天线间的隔离度，例如美国专利案号第6225950号所揭露的微带天线，其是将特性完全相同的两辐射元件以垂直方式摆放，使其辐射场型互相正交。此技术受限于各辐射元件必须具备完全相同的辐射特性(例如尺寸大小以及频宽均需相同)，因此必须向天线制造商特别订制辐射元件，无法应用现成的天线模块，故实用性较差。

美国专利第2007/0069960号的平板天线则是于两天线中间设置接地导体来增加隔离度，但由于不同的无线通信系统所使用的天线特性及工艺方式各不相同，例如全球定位系统(GPS)所使用的圆极化天线多为陶瓷基板，不易与其它印刷电路板(PCB)天线整合于同一平板上，再加上组装方式被局限于平面，使得此技术不适用于嵌入式系统，或是讲求轻薄短小的电子产品的电路板或机构上。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的之一即在于提供一种多天线模块，以及多天线模块中各天线的设置规则。经由规划天线间的距离及配置，本实用新型的多天线模块可得到较佳隔离度，并有效整合多种无线通信系统。相较于现有技术，本实用新型的多天线模块可直接使用现成的天线模块，甚或不同工艺方式的天线模块，也不局限为平面组装，不但应用上具有弹性，且产品开发过程的限制少，开发速度可较快。

根据本实用新型的一实施例，其提供一种多天线模块。该多天线模块包含有用来接收或传送一第一无线信号的一第一天线、用来接收或传送一第二无线信号的一第二天线，以及用来接收或传送一第三无线信号的一第三天线，其中，第一无线信号包含有一卫星信号、一都会或广域网络系统(WMAN/WWAN)信号与一个人或局域网络(WPAN/WLAN)信号的至少其一，第二及第三无线信号包含有一都会或广域网络系统信号、一个人或局域网络信号与一超宽带(UWB)信号的至少其一，且当第一无线信号包含有一卫星信号时，第一天线在多天线模块的设置位置高于多天线模块中其它天线的设置位置；当第二无线信号包含有一个人或局域网络信号时，第二天线设置在多天线模块的侧边；当第三无线信号包含有一都会或广域网络系统信号时，第三天线在多天线模块的设置位置低于多天线模块中其它天线的设置位置。

附图说明

图1是本实用新型多天线模块的一实施例的示意图。

图2是图1所示的多天线模块应用于整合卫星系统以及WPAN/WLAN系统的一实施例的示意图。

图3是图1所示的多天线模块应用于整合WPAN/WLAN系统以及WMAN/WWAN系统的一实施例的示意图。

图4是本实用新型多天线模块的另一实施例的示意图。

图5是图4所示的多天线模块用于整合GPS系统、WLAN系统、WPAN系统及WWAN系统的一实施例的示意图。

图6是图4所示的多天线模块应用于UWB系统的一实施例的示意图。

附图符号说明

100、400、500、600	多天线模块	110、510、610	第一天线
100、400、500、600	多天线模块	110、510、610	第一天线	120	第一处理电路	130、530、630	第二天线
140	第二处理电路	150、550、650	第三天线	120	第一处理电路	130、530、630	第二天线

160	第三处理电路	170、570、670	第四天线
160	第三处理电路	170、570、670	第四天线	180	第四处理电路	520、620	GPS模块
540、640	WWAN模块	560	WLAN模块	180	第四处理电路	520、620	GPS模块
540、640	WWAN模块	560	WLAN模块	580	WPAN模块	660	UWB模块
680	WLAN及BT整合模块			580	WPAN模块	660	UWB模块

具体实施方式

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的「包含」是一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。以外，「耦接」一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

本实用新型所提出的天线配置规则包含有：当一天线用来接收一卫星信号(例如GPS信号或卫星广播(satellite radio)信号)时，令该天线的设置位置高于多天线模块中其它天线的设置位置，以完整地接收来自上方的卫星信号；当一天线用来接收或传送一无线都会网络(WMAN)信号(例如IEEE 802.16所规范的微波存取全球互通(WiMAX)信号)或无线广域网络系统(WWAN)信号(例如第三代移动通信系统(3G)信号、宽带码分多址(WCDMA)信号、全球移动通信(GSM)信号、整合封包无线电服务(GPRS)信号，或增强数据率GSM演进(EDGE)信号)时，令该天线的设置位置低于多天线模块中其它天线的设置位置，以避免高功率的都会/广域网络系统信号覆盖掉经电离层衰减而微弱的卫星信号，并使高功率天线远离人脑，降低系统的电磁波能量吸收比(SAR)；当一天线用来接收或传送一无线个人局域网络(WPAN)信号(例如蓝牙(BT)信号、Zigbee信号或射频辨识(RFID)信号)或无线局域网络(WLAN)信号(例如IEEE802.11所规范的无线保真(WiFi)信号)时，将该天线设置在多天线模块的左侧或右侧，以使各天线间可具有最大距离。

此外，依据电磁波理论，当两天线相隔二分之一波长或二分之一波长的奇数倍时，其辐射的电磁波相位相差180度，此时天线间互相耦合(mutualcoupling)的效应最低，如同有一电墙(electric wall)阻隔于两天线之间，因此，本实用新型的多天线模块更提出对天线间距离的配置，令两个不同无线信号所对应的两个天线间，彼此的距离等于或大于该两无线信号中被干扰信号的二分之一波长，以降低信号间的干扰。在一实施例中，若系统大小允许，两天线间的距离为该二分之一波长的奇数倍，以加强信号的隔离度。以下将提出多天线模块中具有3个天线模块以及4个天线模块时的配置实施例来加以说明。

本实用新型的多天线模块可应用于一嵌入式系统上，以提供整合多种通信系统的功能，该嵌入式系统可以是但不限定于一笔记型计算机、一个人计算机、一卫星导航系统、一主机板、一服务器等通信装置。图1是本实用新型多天线模块的一实施例的示意图。在本实施例中，多天线模块100包含有用来接收或传送一第一无线信号的一第一天线110，耦接于第一天线110、用来处理第一无线信号的一第一处理电路120，用来接收或传送一第二无线信号的一第二天线130，耦接于第二天线130、用来处理第二无线信号的一第二处理电路140，用来接收或传送一第三无线信号的一第三天线150，以及耦接于第三天线150、用来处理第三无线信号的一第三处理电路160，其中，第一天线110与第二天线130间的距离大于或等于第一无线信号的半波长当然，若多天线模块100的机构大小允许，第一天线110与第二天线130间的距离可为第一无线信号的半波长的奇数倍，以进一步地增加隔离度；第一天线110与第三天线150间的距离大于或等于第一无线信号的半波长

若多天线模块100的机构大小允许，第一天线110与第三天线150间的距离可为第一无线信号的半波长的奇数倍以进一步地增加隔离度；第二天线130与第三天线150间的距离大于或等于第二无线信号的半波长

同样地，若机构大小允许，第二天线130与第三天线150间的距离可为第二无线信号的半波长的奇数倍(此实施例是假设第二无线信号会干扰第一天线110接收第一无线信号，而第三无线信号会干扰第一天线110接收第一无线信号，以及干扰第二天线130接收第二无线信号)。

第一无线信号可包含有一卫星信号、一WPAN信号、一WLAN信号、一WMAN信号、一WWAN信号或上述无线信号的任何组合；第二及第三无线信号各可包含有一WPAN信号、一WLAN信号、一WMAN信号、一WWAN信号、一超宽带(UWB)信号或上述无线信号的任何组合。图2是图1所示的多天线模块100的一实施例。如图所示，第一天线110用于接收一GPS信号，且其设置位置高于多天线模块100中其它天线的设置位置，例如设置在系统顶端，以完整地接收来自上方的卫星信号；而第二天线130及第三天线150各对应于一WPAN/WLAN信号，并设置在多天线模块100底部的左右两侧，在本实施例中，这三个天线模块排列成一三角形，以使天线间具有最大的距离，增加彼此的隔离度。

另外，第一天线110与第二天线130间，以及第一天线110与第三天线150间均可至少距离GPS信号的半波长，亦即距离至少约λ_GPS/2＝9.52公分，若机构大小允许，则可距离GPS信号的半波长的奇数倍，亦即约9.52公分的奇数倍。这是由于GPS信号仅有接收而无发射，因此，当一系统或芯片同时设置有GPS天线与WPAN/WLAN天线时，GPS信号不会影响WPAN/WLAN信号的接收，但WPAN/WLAN天线在传输信号时则可能在GPS频带形成噪声，对GPS信号的接收造成干扰，因此GPS信号是前述的被干扰信号，故第一天线110与第二天线130、以及第一天线110与第三天线150在多天线模块100中的配置距离彼此至少λ_GPS/2，以获得较佳的隔离度，降低WPAN/WLAN信号在GPS频带内的影响。WPAN系统与WLAN系统皆运作于2.4GHz的频带，因此，第二天线130与第三天线150间可距离至少2.4G频带的二分之一波长，亦即至少约6.12公分，若机构大小允许，则可距离约6.12公分的奇数倍，以获得较佳的隔离度，降低两信号彼此间的影响。

另外，图3是显示当多天线模块100中的一天线用于接收与传送一WMAN/WWAN信号时天线配置的一实施例。用来接收与传送WMAN/WWAN信号的第三天线150的设置位置低于多天线模块100中其它天线的设置位置，例如设置在系统下方，以使多天线模块100符合电磁能量吸收比的规范，而用来接收及传送WPAN/WLAN信号的第一天线110及第二天线130则分别设置在多天线模块底部上方的左右两侧，使天线间可具有最大距离，降低信号间彼此干扰的影响。由于WMAN/WWAN信号为高功率信号，为了避免WMAN/WWAN信号对WPAN/WLAN信号的接收造成干扰，故在本实施例中，第一天线110与第三天线150的距离为彼此至少λ_2.4G/2，第二天线130与第三天线150亦距离彼此至少λ_2.4G/2，以获得较佳的隔离度。

当多天线模块包含有一第四天线时，其配置的一实施例如图4所示。为了避免第四无线信号干扰第一无线信号、第二无线信号及第三无线信号的接收及解调，第一天线110与第四天线170间可距离至少该第一无线信号的半波长

第二天线130与第四天线170间可距离至少第二无线信号的半波长

且第三天线150与第四天线170间可距离至少第三无线信号的半波长

同样地，若机构大小允许，则第一天线110与第四天线170间的距离可为第一无线信号的半波长的奇数倍，第二天线130与第四天线170间的距离可为第二无线信号的半波长的奇数倍，且第三天线150与第四天线170间的距离可为第三无线信号的半波长的奇数倍，以更增加信号隔离度。

在一实施例中，第三无线信号及第四无线信号是一WLAN信号、一WPAN信号、一WWAN信号、一WMAN信号、一超宽带信号或以上信号的任何组合。请参考图5，其为图4所示的多天线模块应用于整合GPS系统、WLAN系统、WPAN系统及WWAN系统的一实施例的示意图。如图所示，GPS天线510的设置位置高于多天线模块500中其它天线的设置位置，位于系统顶端，以利接收卫星信号，而用于传送及接收高功率WWAN信号的WWAN天线530则设置在系统下方低于其它天线的位置，以远离较易受干扰的GPS系统，以及降低系统的电磁能量吸收比，另外，WLAN天线550及WPAN天线570可设置在系统的左右两侧，使四个天线模块大约呈现菱形的摆放位置，以使天线间可具有最大距离。

由于GPS天线510仅进行GPS信号的接收(不发射GPS信号)，并不会对其他三个无线通信系统造成干扰，因此仅需考虑WLAN信号、WPAN信号及WWAN信号对GPS系统的干扰问题，所以WWAN天线530与GPS天线510间、WLAN天线550与GPS天线510间，以及WPAN天线570与GPS天线510间各应距离至少λ_GPS/2(或λ_GPS/2的奇数倍)，以降低在GPS频带内的影响。此外，由于WLAN系统及WPAN系统均运作于2.4GHz频带，因此，WLAN天线550与WPAN天线570间、WLAN天线550与WWAN天线530间，以及WWAN天线530与WPAN天线570间各应距离至少λ_2.4G/2(或λ_2.4G/2的奇数倍)，以降低2.4GHz频带内的干扰。在另一实施例中，WLAN模块560或/及WPAN模块580中更可设置对WWAN频带具有高拒斥性(high rejection)的带通滤波器，将发射信号中位于WWAN频带的辐射噪声滤除，以降低WLAN信号或/及WPAN信号对WWAN系统的干扰，避免影响WWAN系统的灵敏度(sensitivity)。

请注意，图5仅为本实用新型的一实施例，并非本实用新型的限制条件，亦即，本实用新型并不限定应用于整合GPS系统、WLAN系统、WPAN系统及WWAN系统。图5中的WPAN模块580可以替换成蓝牙模块，或是WLAN及蓝牙的整合模块，并共享天线570来接收及传送WLAN信号及蓝牙信号；WPAN模块580或WLAN模块560也可以替换成同样运作于2.4GHz频带的Zigbee模块，并以天线570或550接收与传送Zigbee信号；或是采用超宽带系统，如图6所示，以天线650接收与传送超宽带信号，在此实施例中，由于超宽带系统所使用的频带(3.1GHz-10.6GHz)远大于GPS系统、WLAN系统、蓝牙系统及WWAN系统，故其被上述系统干扰的情况轻微，且超宽带系统的传输功率远小于WWAN系统，其对WWAN系统造成的干扰程度亦极轻，因此仅需针对超宽带系统所使用的天线650与天线610、670间的距离进行限制，以降低超宽带信号对GPS信号及WLAN信号可能的干扰，而超宽带天线650与WWAN天线630间的距离则可随系统或使用者需求弹性地调整。

经由规划天线间的距离及配置，上述的多天线模块100、400、500及600可得到较佳隔离度，并应用于整合多种无线通信系统。相较于现有技术，多天线模块100、400、500及600所使用的天线并无特性上的特殊限制，因此可直接使用现成的天线模块，甚或不同工艺方式的天线模块，此外，本实用新型的多天线模块也不局限为平面组装，不但应用上具有弹性，且产品开发过程的限制少，开发速度可较快。

请注意，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例。虽然上述实施例仅揭露包含3至4个天线的多天线模块，本实用新型并不限制天线或处理电路的数目，或是所应用的无线通信系统种类，熟知本项技艺的人士应可于阅读完上述实施例后轻易思及其它变化，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims

1.一种多天线模块，其特征在于包含有：

第一天线，用来接收或传送第一无线信号；

第二天线，用来接收或传送第二无线信号；以及

第三天线，用来接收或传送第三无线信号；

其中，该第一无线信号包含有一卫星信号、一都会网络信号、一广域网络系统信号、一个人局域网络信号与一局域网络信号的至少其一，该第二及第三无线信号包含有一都会网络信号、一广域网络系统信号、一个人局域网络信号、一局域网络信号与一超宽带信号的至少其一，且当该第一无线信号包含有一卫星信号时，该第一天线在该多天线模块的设置位置高于该多天线模块中其它天线的设置位置；当该第二无线信号包含有一个人局域网络信号或一局域网络信号时，该第二天线设置在该多天线模块的一侧；当该第三无线信号包含有一都会网络信号或一广域网络系统信号时，该第三天线在该多天线模块的设置位置低于该多天线模块中其它天线的设置位置。

2.如权利要求1所述的多天线模块，其特征在于，该第一天线与该第二天线间的距离为至少该第一无线信号的半波长。

3.如权利要求2所述的多天线模块，其特征在于，该第一天线与该第二天线间的距离是该第一无线信号的半波长的奇数倍。

4.如权利要求1所述的多天线模块，其特征在于，该第一天线与该第三天线间的距离至少为该第一无线信号的半波长，且该第二天线与该第三天线间的距离至少为该第二无线信号的半波长。

5.如权利要求4所述的多天线模块，其特征在于，该第一天线与该第三天线间的距离是该第一无线信号的半波长的奇数倍，且该第二天线与该第三天线间的距离是该第二无线信号的半波长的奇数倍。

6.如权利要求1所述的多天线模块，其特征在于，该卫星信号包含有一全球定位系统信号或一卫星广播信号。

7.如权利要求1所述的多天线模块，其特征在于，该都会网络信号包含有一微波存取全球互通信号。

8.如权利要求1所述的多天线模块，其特征在于，该广域网络系统信号包含有一全球移动通信信号、一第三代移动通信系统信号、一宽带码分多址信号、一整合封包无线电服务信号或一增强数据率GSM演进信号。

9.如权利要求1所述的多天线模块，其特征在于，该个人局域网络信号包含有一蓝牙信号、一Zigbee信号或一射频辨识信号。

10.如权利要求1所述的多天线模块，其特征在于，该局域网络信号包含有一无线保真信号。

11.如权利要求1所述的多天线模块，其特征在于还包含有：

第四天线，用来接收或传送一第四无线信号；

其中，该第四无线信号包含有一都会网络信号、一广域网络系统信号、一个人局域网络信号、一局域网络信号与一超宽带信号的至少其一，且当该第一无线信号包含有一卫星信号时，该第一天线在该多天线模块的设置位置高于该多天线模块中其它天线的设置位置；当该第二及第三无线信号分别包含有一个人局域网络信号或一局域网络信号时，该第二及第三天线分别设置在该多天线模块的两侧；当该第四无线信号包含有一都会网络信号或一广域网络系统信号时，该第四天线在该多天线模块的设置位置低于该多天线模块中其它天线的设置位置。

12.如权利要求11所述的多天线模块，其特征在于，该第一天线与该第四天线间的距离至少为该第一无线信号的半波长，该第二天线与该第四天线间的距离至少为该第二无线信号的半波长，且该第三天线与该第四天线间的距离至少为该第三无线信号的半波长。

13.如权利要求12所述的多天线模块，其特征在于，该第一天线与该第四天线间的距离是该第一无线信号的半波长的奇数倍，该第二天线与该第四天线间的距离是该第二无线信号的半波长的奇数倍，且该第三天线与该第四天线间的距离是该第三无线信号的半波长的奇数倍。

14.如权利要求1所述的多天线模块，其特征在于其是设置在一嵌入式系统中。