CN208522080U - 低走线路径的天线结构 - Google Patents

Abstract

一种低走线路径的天线结构，包括一电路板、至少一组无线天线组，其中，该电路板上能供设置一天线模块，各该无线天线组能位于电路板的同一边缘或不同边缘，且分别包括PIFA天线结构的二天线及一中性线，该二天线彼此相隔一间距，此外，该中性线的两端分别电气连接至各该天线，且与各该天线呈交错形态，如此，由于同一工作频段的天线，均是位于电路板的同一边缘，故能有效降低其走线路径。

Description

低走线路径的天线结构

技术领域

本实用新型关于天线结构，尤指一种应用于MIMO产品上，且同一工作频段的天线，均是位于电路板的同一边缘的天线结构。

背景技术

一般言，早期采用IEEE 802.11a/b/g标准的无线基地台，均仅支持单一收发器(Single Input Single Output，简称SISO)，即，无线传输的两端都只利用单一天线进行传送与接收，因此，若有多人同时联机至无线基地台时，便会造成无线基地台的处理效率下降，导致用户的连接速度降低。

为提高传输效率，在IEEE 802.11n标准下，则新增了多收发器(Multi-inputMulti-output，简称MIMO)模式，其采用智能型天线(协助信号收发到特定方向)设计，且通过增加天线的数目，来提高输出与输入信号的数量，以通过多重输入与输出信号，大幅提升无线信号的传递效率。此外，由于MIMO的发射端能发射众多无线信号，突破复杂地形(例如：墙壁、干扰源、地板、地形...等)限制，且MIMO的接收端会自动选择最佳信号来源，并组成原始数据，故，MIMO的传输效果会优于SISO的传输效果，而深受使用者的青睐。

承上，业界在设计无线通信产品时，普遍朝向“轻薄短小”的设计方向与理念，而为了能保持产品的美观，亦有诸多本领域技术人员采用印刷式天线的方式，在产品的电路板上设置平面式的天线，然而，随着电路板的面积缩小(因应产品的体积缩小)，将会提高MIMO的天线布设的难度，尤其是，在天线摆放面积被限制的情况下，各个天线间的隔离度及射频信号走线方向，均成为设计上的重要考虑，以避免高频信号损耗失真。举例而言，为能增加天线间隔离度，目前的印刷式天线大多会额外添加解耦合结构，请参阅图1所示，一电路板M1能设有两支2GHz频段的天线M11与两支5GHz频段的天线M11、M12，这些天线M11、M12分别有一馈入端M111、M121，又，不同频段的天线M11、M12摆设因须考虑其天线辐射场型与同频段间隔离度问题，因此，会形成如图1的两个解耦合结构T1、T2。

然而，申请人发现，前述天线结构的整体形态，在实际使用上仍有部分缺陷，首先，解耦合结构T1、T2会造成整体天线结构的摆放面积加大，其次，为了使不同频段(如2GHz、5GHz)的天线M11、M12增加隔离度，不同频段的各个天线M11、M12与解耦合结构T1、T2亦需交错摆放(如图1所示)，此种摆放情况会造成2GHz的天线芯片M21及5GHz的天线芯片M22两者，其连接至对应天线M11、M12的射频信号走线较长，甚至会发生跨线(交错)情形，而射频信号的走线路径延长与跨线量提高，皆会导致衰减增加与不同频段的射频损耗增加，使得天线的传输质量不佳。

因此，如何设计出一种崭新的天线结构，能够有效降低天线的走线路径，并减少跨线量的情形，即成为目前相关领域的技术人员亟欲解决的一重要课题。

实用新型内容

有鉴于现有MIMO的天线结构仍不尽完美，因此，发明人经过长久努力研究与实验，终于开发设计出本实用新型的一种低走线路径的天线结构，以期通过本实用新型的问世，能有效解决前述问题。

本实用新型的一个目的在于提供一种低走线路径的天线结构，能应用至具有多输入多输出系统的产品，至少包括一电路板、至少一组低频段天线组与至少一组高频段天线组，其中，该电路板上能供设置一低频模块与一高频模块，该低频段天线组位于对应该电路板的一边缘，且能与该低频模块相电气连接，该组低频段天线组由一第一低频天线、一第二低频天线及一低频中性线所构成，该第一低频天线与该第二低频天线彼此相隔一间距，且布设于该电路板的一侧面，该低频中性线布设于该电路板的另一侧面，且其两端分别与该第一低频天线及该第二低频天线相电气连接，该高频段天线组位于对应该电路板的同一边缘或另一边缘，且能与该高频模块相电气连接，该组高频段天线组由一第一高频天线、一第二高频天线及一高频中性线所构成，该第一高频天线与该第二高频天线彼此相隔一间距，且布设于该电路板的该一侧面，该高频中性线布设于该电路板的该另一侧面，且其两端分别与该第一高频天线与该第二高频天线相电气连接，如此，由于同一工作频段的两天线，彼此间距离较近，故能有效降低其走线路径。

本实用新型的另一目的，在于提供一种低走线路径的天线结构，至少包括一电路板及至少一组无线天线组，其中，该电路板上能供设置一天线模块，该组无线天线组位于对应该电路板的一边缘，且能与该天线模块相电气连接，该组无线天线组由PIFA天线结构的一第一天线、一第二天线及一中性线所构成，该第一天线与该第二天线彼此相隔一间距，该中性线的两端分别对应于该第一天线及该第二天线，以呈交错形态，且分别与该第一天线及该第二天线相电气连接。

为了便于能对本实用新型的目的、技术特征及其功效，作更进一步的认识与了解，现举实施例配合附图，详细说明如下：

附图说明

图1是现有技术具有解耦合结构的天线结构示意图；

图2是本实用新型的天线结构示意图；

图3是本实用新型的低频段天线组示意图；

图4是本实用新型的低频段天线组的测试画面；

图5A是本实用新型的低频段天线组的Z-Y面方向的辐射场型图；

图5B是本实用新型的低频段天线组的X-Z面方向的辐射场型图；

图5C是本实用新型的低频段天线组的X-Y面方向的辐射场型图；

图6A是本实用新型的呈蜿蜒状的低频段天线组示意图；

图6B是本实用新型的呈弯折状的低频段天线组示意图；

图6C是本实用新型的呈蜿蜒搭配矩形状的低频段天线组示意图；

图7是本实用新型的高频段天线组示意图；

图8是本实用新型的高频段天线组的测试画面；

图9A是本实用新型的高频段天线组的Z-Y面方向的辐射场型图；

图9B是本实用新型的高频段天线组的X-Z面方向的辐射场型图；

图9C是本实用新型的高频段天线组的X-Y面方向的辐射场型图；

图10A是本实用新型的呈组装式的高频中性线示意图；

图10B是本实用新型的呈蜿蜒状的高频中性线示意图；

图10C是本实用新型的呈步进式的高频中性线示意图；

图11是本实用新型的低频段天线组在宽度变化的测试画面；

图12是本实用新型的低频段天线组在接地距离变化的测试画面；

图13是本实用新型的低频段天线组与高频段天线组处于电路板同一边缘的示意图；

图14是本实用新型的低频段天线组的另一实施例的示意图。

【附图标记说明】

[现有技术]

电路板 …… M1

天线 …… M11、M12

馈入端 …… M111、M121

解耦合结构 …… T1、T2

天线芯片 …… M21、M22

[本实用新型]

电路板 …… 10

低频段天线组 …… 11、11A、11B、11C、11D

第一低频天线 …… 111、111A、111B、111C、111D

馈入点 …… 1111、1121、1211、1221

第二低频天线 …… 112、112A、112B、112C、112D

低频中性线 …… 113、113D

第一中性线 …… 1131D

第二中性线 …… 1132D

高频段天线组 …… 12、12A、12B、12C

第一高频天线 …… 121

第二高频天线 …… 122

高频中性线 …… 123、123A、123B、123C

低频模块 …… 13

高频模块 …… 14

宽度 …… W1

接地距离 …… G1

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型提供一种低走线路径的天线结构，应用至具有多输入多输出系统(MIMO)的产品，在一实施例中，以2x2的MIMO天线结构为例，请参阅图2～3所示，该天线结构包括一电路板10、至少一组低频段天线组11与至少一组高频段天线组12，其中，该电路板10上能供设置一低频模块13(如：2GHz～2.5GHz的天线芯片)与一高频模块14(如：5GHz～5.85GHz的天线芯片)，该低频段天线组11位于对应该电路板10的一边缘，且能与该低频模块13相电气连接，以能工作于2GHz～2.5GHz频段，该高频段天线组12则位于对应该电路板10的另一边缘，且能与该高频模块14相电气连接，以能工作于5GHz～5.85GHz频段。

承上，请参阅图2及3所示，该低频段天线组11至少由一第一低频天线111、一第二低频天线112及一低频中性线(Neutralization Line)113所构成，其中，该第一低频天线111与该第二低频天线112彼此相隔一间距，且布设于该电路板10的一侧面，在该实施例中，这些低频天线111、112为PIFA(Planar Inverted-F Antenna)天线结构，其接地端能与电路板10的接地面相连接，其馈入点1111、1121则能分别电气连接至该低频模块13。又，该低频中性线113则布设于该电路板10的另一侧面，该低频中性线113的两端分别对应于该第一低频天线111及该第二低频天线112，以呈交错形态(如图3所示)，且分别与该第一低频天线111及该第二低频天线112相电气连接，例如，通过穿孔方式相接触，以能引导该第一低频天线111(第二低频天线112)在接地面耦合电流，进而降低影响该第二低频天线112(第一低频天线111)。如此，由于该低频中性线113是分别连接在这些低频天线111、112之间，以形成隔离度特性，同时，该低频中性线113与第一低频天线111、第二低频天线112相交错，故在实际设计上，这些低频天线111、112彼此间能较为接近(相较于现有技术具有解耦合结构的天线结构)，且低频中性线113还位于这些低频天线111、112的对应范围内，以减少占用电路板10的区域。需要说明的是，由于这些低频天线111、112与低频中性线113并非位于同一表面，因此，图2中未绘制低频中性线113。又，当该电路板10为单层板结构，则这些低频天线111、112与低频中性线113分别位于电路板10的顶面与底面；当该电路板10为多层板结构时，则这些低频天线111、112与低频中性线113则分别位于电路板10的不同表面，即，只要“这些低频天线111、112”与“低频中性线113”两者不是完全位于同一层表面，即为本实用新型所述的低频段天线组11。

申请人特别就图2～3的低频段天线组11进行测验，请参阅图4的测试画面，能清楚得知，该低频段天线组11在2.46GHz频段时，这些低频天线111、112的隔离度能达到-33dB，在2.4GHz(2.415GHz-2.485GHz)频段时，这些低频天线111、112的隔离度也可达到-14dB，又，在辐射场型(Radiation Pattern)方面，请参阅图5A～5C所示，这些低频段天线组11的Z-Y面方向的平面场型具全向性辐射(如5A图所示)，这些低频段天线组11在X-Z面方向(如图5B所示)与X-Y面方向(如图5C所示)的平面场型则具互补性，例如，在X-Z面方向的平面场型中，第一低频天线111的场型凹陷点会被第二低频天线112所涵盖而补强其缺陷。此外，在本实用新型的其它实施例中，本领域技术人员能够根据产品需求，而调整第一低频天线与第二低频天线的样式，如图6A～6C所示，低频段天线组11A～11C中，各个第一低频天线111A～111C与第二低频天线112A～112C的构形，能分别呈“蜿蜒状(即，多个弯折区)”、“弯折状(单一个弯折区)”或“蜿蜒搭配矩形状”。

另，请参阅图2及7所示，该高频段天线组12至少由一第一高频天线121、一第二高频天线122及一高频中性线123所构成，其中，该第一高频天线121与该第二高频天线122彼此间隔，且布设于该电路板10的该一侧面(即，相同于这些低频天线111、112的一侧面)，在该实施例中，这些高频天线121、122为PIFA天线结构，其接地端能与电路板10的接地面相连接，其馈入点1211、1221能分别电气连接至该高频模块14。此外，该高频中性线123则布设于该电路板10的该另一侧面(即，相同于该低频中性线113的另一侧面)，该高频中性线123的其两端分别对应于该第一高频天线121及该第二高频天线122，以呈交错形态(如图7所示)，且分别与该第一高频天线121与该第二高频天线122相电气连接(如以穿孔方式)，并邻近该第一高频天线121与该第二高频天线122的馈入点1211、1221。如此，前述设计中，该高频中性线123还会在这些高频天线121、122间形成隔离度特性，同时，该高频中性线123与第一高频天线121、第二高频天线122相交错，使得这些高频天线121、122彼此间能较为接近(相较于现有技术具有解耦合结构的天线结构)，且高频中性线123还位于这些高频天线121、122的对应范围内，以减少占用电路板10的区域。

申请人特别就图2及7的高频段天线组12进行测验，请参阅图8的测试画面，能清楚得知，该高频段天线组12在5.33GHz频段时，这些高频天线121、122的隔离度能达到-31dB，在5GHz(5.15GHz-5.85GHz)频段时，这些高频天线121、122的隔离度亦可达到-15dB，又，在辐射场型(Radiation Pattern)方面，请参阅图9A～9C所示，这些高频段天线组12的Z-Y面方向的平面场型具全向性辐射(如图9A所示)，这些高频段天线组12在X-Z面方向(如图9B所示)与X-Y面方向(如图9C所示)的平面场型则具互补性，例如，在X-Z面方向的平面场型中，第一高频天线121的场型凹陷点会被第二高频天线122所涵盖而补强其缺陷。此外，在本实用新型的其它实施例中，本领域技术人员能够根据产品需求，而调整第一高频天线与第二高频天线的样式，或者是调整高频中性线123的样式，如图10A～10C所示，高频段天线组12A～12C中，该高频中性线123A～123C能分别呈“组装式(多个组件相互穿孔衔接而成)”、“蜿蜒状(即，多个弯折区)”或“步进式”，又，前述“组装式(多个组件相互穿孔衔接而成)”中，在多层板的电路板中，各个组件能够分别位于不同层，只要其能相互电气连接即可；前述“步进式”令该高频中性线123C具有不同的宽度，以形成不同的相位。

综上所述，请参阅图2所示，由于该低频段天线组11中的两个天线(即，第一低频天线111、第二低频天线112)均是位于电路板10的相同边缘，该高频段天线组12中的两个天线(即，第一高频天线121、第二高频天线122)也是位于电路板10的另一相同边缘，因此，能够有效缩短其连接至对应的低频模块13、高频模块14间的射频信号走线路径，且能降低发生跨线(交错)情形，如在4x4的MIMO天线结构中，同一边缘会有一组低频段天线组与一组高频段天线组，但是，其产生的跨线量仍会低于现有技术具有解耦合结构的天线结构，故能避免导致衰减增加或射频损耗增加等问题，有效保持天线的传输质量；此外，通过该低频中性线113与高频中性线123的设计，还能使该低频段天线组11与高频段天线组12中的天线场型具互补性，以保持辐射效率。需要说明的是，前述实施例中，低频天线的变化样式能够适用于高频天线上，高频中性线的变化样式也能够适用于低频中性线。

再者，本领域技术人员还能够根据产品需求，调整该低频中性线113的样式，以在所需的工作频段上，创造出所需的隔离度深点，请参阅图3所示，其中，该低频中性线113本身具有宽度W1，其与接地面之间形成一接地距离G1，当该低频中性线113的宽度W1减少，且接地距离G1不变时，如图11的低频段天线组11的测试画面，能清楚发现，当低频中性线113的宽度W1依序为4.7mm、4.2mm、3.7mm、3.2mm时，其隔离度深点亦会随之变化(依序为-27dB、-31dB、-38dB、-43dB)，且天线特性会往容抗(Capacitor)偏；当该低频中性线113的宽度WI不变，且接地距离G1增加时，如图12的低频段天线组11的测试画面，亦可发现，当低频中性线113的接地距离G1依序为0.2mm、0.5mm、0.8mm、1.1mm时，其隔离度深点同样会随之变化(依序为-15dB、-18dB、-24dB、-38dB)，且天线特性则会往感抗(Inductor)偏；同理，高频段天线组12亦会有前述相同的特性。

除了前述的实施方式之外，本领域技术人员还能够如图13所示，将低频段天线组11与高频段天线组12设置于电路板10的同一边缘，其中，因中性线位于不同层，故图13未绘制出来。另外，请参阅图14所示，在另一实施例中，低频段天线组11D能够包括一第一低频天线111D、一第二低频天线112D、一第一中性线1131D及一第二中性线1132D，其中，该第一低频天线111D与第一中性线1131D分别处于电路板10的不同层表面(如：顶面或底面)，且该第一中性线1131D的一端能以穿孔方式电气连接至该第一低频天线111D，又，该第一中性线1131D与第二中性线1132D分别处于电路板10的不同层表面，该第一中性线1131D的另一端能以穿孔方式电气连接至第二中性线1132D的一端，以形成一低频中性线113D(即，“组装式”的中性线样式)，再者，该第二中性线1132D的另一端则能以穿孔方式电气连接至第二低频天线112D。同理，高频段天线组亦能采用前述结构。

需要说明的是，虽然前述实施例中，以两组无线天线组(即，低频段天线组11、高频段天线组12)为例，但是，在电路板10设有天线模块(相当于低频模块13或高频模块14)，且电路板的一边缘能设有至少一组无线天线组(相当于低频段天线组11或高频段天线组12)，该无线天线组能够由PIFA天线结构的一第一天线、一第二天线及一中性线所构成，并具有前述实施例的结构特征，即，该第一天线与第二天线彼此相隔一间距，且该中性线的两端分别对应于该第一天线及该第二天线，以呈交错形态，并分别与该第一天线及该第二天线相电气连接，以能达成低走线路径与减少占用电路板10空间，即属于本实用新型所称的天线结构。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种低走线路径的天线结构，应用至具有多输入多输出系统的产品，其特征是至少包括：

一电路板，其上能供设置一低频模块与一高频模块；

至少一组低频段天线组，位于对应该电路板的一边缘，且能与该低频模块相电气连接，该组低频段天线组由PIFA天线结构的一第一低频天线、一第二低频天线及一低频中性线所构成，该第一低频天线与该第二低频天线彼此相隔一间距，该低频中性线的两端分别对应于该第一低频天线及该第二低频天线，以呈交错形态，且分别与该第一低频天线及该第二低频天线相电气连接；以及

至少一组高频段天线组，位于对应该电路板的另一边缘，且能与该高频模块相电气连接，该组高频段天线组由PIFA天线结构的一第一高频天线、一第二高频天线及一高频中性线所构成，该第一高频天线与该第二高频天线彼此相隔一间距，该高频中性线的两端分别对应于该第一高频天线及该第二高频天线，以呈交错形态，且分别与该第一高频天线与该第二高频天线相电气连接。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其中，该低频段天线组工作于2GHz～2.5GHz频段。

3.根据权利要求2所述的天线结构，其中，该高频段天线组工作于5GHz～5.85GHz频段。

4.根据权利要求1至3任一项所述的天线结构，其中，该低频中性线以穿孔方式，分别与该第一低频天线及该第二低频天线相电气连接。

5.根据权利要求4所述的天线结构，其中，该高频中性线以穿孔方式，分别与该第一高频天线及该第二高频天线相电气连接。

6.根据权利要求5所述的天线结构，其中，该第一低频天线与该第二低频天线处于该电路板的不同层。

7.根据权利要求6所述的天线结构，其中，该第一高频天线与该第二高频天线处于该电路板的不同层。

8.根据权利要求7所述的天线结构，其中，该低频中性线或该高频中性线的样式，能够为组装式、蜿蜒状或步进式。

9.一种低走线路径的天线结构，应用至具有多输入多输出系统的产品，其特征是至少包括：

一电路板，其上能供设置一低频模块与一高频模块；

至少一组低频段天线组，位于对应该电路板的一边缘，且能与该低频模块相电气连接，该组低频段天线组由PIFA天线结构的一第一低频天线、一第二低频天线及一低频中性线所构成，该第一低频天线与该第二低频天线彼此相隔一间距，该低频中性线的两端分别对应于该第一低频天线及该第二低频天线，以呈交错形态，且分别与该第一低频天线及该第二低频天线相电气连接；以及

至少一组高频段天线组，与该组低频段天线组位于对应该电路板的同一边缘，且能与该高频模块相电气连接，该组高频段天线组由PIFA天线结构的一第一高频天线、一第二高频天线及一高频中性线所构成，该第一高频天线与该第二高频天线彼此相隔一间距，该高频中性线的两端分别对应于该第一高频天线及该第二高频天线，以呈交错形态，且分别与该第一高频天线与该第二高频天线相电气连接。

10.根据权利要求9所述的天线结构，其中，该低频段天线组工作于2GHz～2.5GHz频段。

11.根据权利要求10所述的天线结构，其中，该高频段天线组工作于5GHz～5.85GHz频段。

12.根据权利要求9至11任一项所述的天线结构，其中，该低频中性线以穿孔方式，分别与该第一低频天线及该第二低频天线相电气连接。

13.根据权利要求12所述的天线结构，其中，该高频中性线以穿孔方式，分别与该第一高频天线及该第二高频天线相电气连接。

14.根据权利要求13所述的天线结构，其中，该第一低频天线与该第二低频天线处于该电路板的不同层。

15.根据权利要求14所述的天线结构，其中，该第一高频天线与该第二高频天线处于该电路板的不同层。

16.根据权利要求15所述的天线结构，其中，该低频中性线或该高频中性线的样式，能够为组装式、蜿蜒状或步进式。

17.一种低走线路径的天线结构，其特征是至少包括：

一电路板，其上能供设置一天线模块；以及

至少一组无线天线组，位于对应该电路板的一边缘，且能与该天线模块相电气连接，该组无线天线组由PIFA天线结构的一第一天线、一第二天线及一中性线所构成，该第一天线与该第二天线彼此相隔一间距，该中性线的两端分别对应于该第一天线及该第二天线，以呈交错形态，且分别与该第一天线及该第二天线相电气连接。

18.根据权利要求17所述的天线结构，其中，该中性线以穿孔方式，分别与该第一天线及该第二天线相电气连接。

19.根据权利要求18所述的天线结构，其中，该第一天线与该第二天线处于该电路板的不同层。

20.根据权利要求19所述的天线结构，其中，该中性线的样式能够为组装式、蜿蜒状或步进式。