CN218123712U - 天线系统 - Google Patents

Abstract

一种天线系统，包括一第一天线元件和一第二天线元件。第一天线元件包括：一第一接地元件、一第一辐射部、一第二辐射部，以及一第三辐射部。第一辐射部具有一第一馈入点。第二辐射部系耦接至第一接地元件。第三辐射部系耦接至第一接地元件，其中第三辐射部系邻近于第一辐射部和第二辐射部。第二天线元件包括：一第二接地元件、一第四辐射部、一第五辐射部，以及一第六辐射部。第四辐射部具有一第二馈入点。第五辐射部系邻近于第四辐射部。第五辐射部更经由第六辐射部耦接至第二接地元件。

Description

天线系统

技术领域

本实用新型系关于一种天线系统，特别系关于一种具有高隔离度(Isolation)的天线系统。

背景技术

随着移动通讯技术的发达，移动装置在近年日益普遍，常见的例如：手提式电脑、移动电话、多媒体播放器以及其他混合功能的携带型电子装置。为了满足人们的需求，移动装置通常具有无线通讯的功能。有些涵盖长距离的无线通讯范围，例如：移动电话使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系统及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通讯，而有些则涵盖短距离的无线通讯范围，例如：Wi-Fi、Bluetooth系统使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。

天线(Antenna)为支持无线通讯的移动装置中的常用元件。然而，由于移动装置内部空间狭小，各个天线及其传输线的配置往往极为接近，容易互相干扰。因此，有必要提出一种全新的解决方案，以改良传统设计中隔离度(Isolation)不佳的问题。

实用新型内容

在较佳实施例中，本实用新型提出一种天线系统，包括：一第一天线元件，包括：一第一接地元件；一第一辐射部，具有一第一馈入点；一第二辐射部，耦接至该第一接地元件；以及一第三辐射部，耦接至该第一接地元件，其中该第三辐射部系邻近于该第一辐射部和该第二辐射部；以及一第二天线元件，包括：一第二接地元件；一第四辐射部，具有一第二馈入点；一第五辐射部，邻近于该第四辐射部；以及一第六辐射部，其中该第五辐射部系经由该第六辐射部耦接至该第二接地元件。

在一些实施例中，该第一天线元件和该第二天线元件之间之一第一距离系大于或等于43mm。

在一些实施例中，该第一馈入点和该第二馈入点之间之一第二距离系大于或等于65mm。

在一些实施例中，该第一辐射部系呈现一直条形，该第二辐射部系呈现一L字形，而该第三辐射部系呈现一倒L字形。

在一些实施例中，该第四辐射部系呈现一直条形，该第五辐射部系呈现一N字形，而该第六辐射部系呈现一矩形。

在一些实施例中，该第三辐射部和该第一辐射部之间形成一第一耦合间隙，该第三辐射部和该第二辐射部之间形成一第二耦合间隙，该第五辐射部和该第四辐射部之间形成一第三耦合间隙，而该第一耦合间隙、该第二耦合间隙，以及该第三耦合间隙之每一者之宽度皆小于或等于2mm。

在一些实施例中，该天线系统涵盖一第一频带和一第二频带，该第一频带系介于2400MHz至2500MHz之间，而该第二频带系介于5150MHz至5850MHz之间。

在一些实施例中，该第二辐射部和该第三辐射部之总长度系大致等于该第一频带之0.25倍波长。

在一些实施例中，该第三辐射部之长度系大致等于该第二频带之0.25倍波长。

在一些实施例中，该第五辐射部之长度系大致等于该第二频带之0.25倍波长。

在一些实施例中，该第五辐射部和该第六辐射部之总长度系大致等于该第一频带之0.25倍波长。

附图说明

图1系显示根据本实用新型一实施例所述的天线系统之示意图。

图2系显示根据本实用新型一实施例所述的第一天线元件之电压驻波比图。

图3系显示根据本实用新型一实施例所述的第二天线元件之电压驻波比图。

图4系显示根据本实用新型一实施例所述的第一天线元件和第二天线元件之间之隔离度图。

图5系显示根据本实用新型一实施例所述之掌上型游戏机之示意图。

附图标记说明

100:天线系统

101:第一天线元件

102:第二天线元件

111:第一接地元件

112:第二接地元件

120:第一辐射部

130:第二辐射部

131:第二辐射部之第一端

132:第二辐射部之第二端

140:第三辐射部

141:第三辐射部之第一端

142:第三辐射部之第二端

150:第四辐射部

160:第五辐射部

161:第五辐射部之第一端

162:第五辐射部之第二端

170:第六辐射部

181:第一介质基板

182:第二介质基板

191:第一信号源

192:第二信号源

500:掌上型游戏机

D1:第一距离

D2:第二距离

FB1:第一频带

FB2:第二频带

FP1:第一馈入点

FP2:第二馈入点

GC1:第一耦合间隙

GC2:第二耦合间隙

GC3:第三耦合间隙

L1,L2,L3,L4,L5:长度

具体实施方式

为让本实用新型之目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本实用新型之具体实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，硬体制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求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。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包含」及「包括」一词为开放式的用语，故应解释成「包含但不仅限定于」。「大致」一词则是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，达到所述基本之技术效果。此外，「耦接」一词在本说明书中包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接至该第二装置，或经由其它装置或连接手段而间接地电性连接至该第二装置。

以下的揭露内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的揭露内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本揭露书叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下揭露书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复系为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。

此外，其与空间相关用词。例如「在…下方」、「下方」、「较低的」、「上方」、「较高的」及类似的用词，系为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在图式中绘示的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置之不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。

图1系显示根据本实用新型一实施例所述之天线系统(Antenna System)100之示意图。天线系统100可以套用于一移动装置(Mobile Device)当中，例如：一掌上型游戏机(Handheld Game Machine)、一智能手机(Smart Phone)、一平板电脑(Tablet Computer)、一笔记本电脑(Notebook Computer)、一无线分享器(Wireless Access Point)、一路由器(Router)，或是具有通讯功能之任一装置。抑或，天线系统100可以套用于一电子装置(Electronic Device)当中，例如：一物联网(Internet of Things，IOT)中之任一单元。

在图1之实施例中，天线系统100至少包括一第一天线元件101和一第二天线元件102。例如，第一天线元件101可视为一主要天线元件(Main Antenna Element)，而第二天线元件102则可视为一辅助天线元件(Auxiliary Antenna Element)，但亦不仅限于此。

第一天线元件101包括：一第一接地元件(Ground Element)111、一第一辐射部(Radiation Element)120、一第二辐射部130，以及一第三辐射部140，其中第一接地元件111、第一辐射部120、第二辐射部130，以及第三辐射部140皆可用金属材质制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。第一接地元件111可由一接地铜箔(Ground Copper Foil)来实施，其可耦接至天线系统100之一系统接地面(System Ground Plane)(未显示)。

第一辐射部120可以大致呈现一较短直条形。详细而言，第一辐射部120具有一第一馈入点(Feeding Point)FP1，其中第一馈入点FP1更可耦接至一第一信号源(SignalSource)191。例如，第一信号源191可为一射频(Radio Frequency，RF)模组，其可用于激发第一天线元件101。必须注意的是，第一辐射部120系与第一接地元件111、第二辐射部130，以及第三辐射部140皆完全分离。

第二辐射部130可以大致呈现一L字形。详细而言，第二辐射部130具有一第一端131和一第二端132，其中第二辐射部130之第一端131系耦接至第一接地元件111，而第二辐射部130之第二端132为一开路端(Open End)。

第三辐射部140可以大致呈现一倒L字形。详细而言，第三辐射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第三辐射部140之第一端141系耦接至第一接地元件111，而第三辐射部140之第二端142为一开路端。例如，第三辐射部140之第二端142和第二辐射部130之第二端132两者可大致朝互相靠近之方向作延伸。第三辐射部140系同时邻近于第一辐射部120和第二辐射部130，其中第三辐射部140和第一辐射部120之间可形成一第一耦合间隙(Coupling Gap)GC1，而第三辐射部140和第二辐射部130之间可形成一第二耦合间隙GC2。第一耦合间隙GC1之宽度可大于第二耦合间隙GC2之宽度。必须注意的是，本说明书中所谓「邻近」或「相邻」一词可指对应之二元件间距小于一既定距离(例如：10mm或更短)，但通常不包括对应之二元件彼此直接接触之情况(亦即，前述间距缩短至0)。

在一些实施例中，第一天线元件101更包括一第一介质基板(DielectricSubstrate)181，其中第一接地元件111、第一辐射部120、第二辐射部130，以及第三辐射部140皆可设置于第一介质基板181之同一表面上。例如，第一介质基板181可为一FR4(FlameRetardant 4)基板、一印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，或是一软性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)。

第二天线元件102包括：一第二接地元件112、一第四辐射部150、一第五辐射部160，以及一第六辐射部170，其中第二接地元件112、第四辐射部150、第五辐射部160，以及第六辐射部170皆可用金属材质制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。第二接地元件112可由另一接地铜箔来实施，其亦可耦接至天线系统100之系统接地面。

第四辐射部150可以大致呈现一较长直条形(相较于第一辐射部120而言)。详细而言，第四辐射部150具有一第二馈入点FP2，其中第二馈入点FP2更可耦接至一第二信号源192。例如，第二信号源192可为另一射频模组，其可用于激发第二天线元件102。必须注意的是，第四辐射部150系与第二接地元件112、第五辐射部160，以及第六辐射部170皆完全分离。

第五辐射部160可以大致呈现一N字形。详细而言，第五辐射部160具有一第一端161和一第二端162，其中第六辐射部160之第一端161系耦接至第六辐射部170，而第五辐射部160之第二端162为一开路端。例如，第五辐射部160之第二端162和第二辐射部130之第二端132两者可大致朝相同方向作延伸。第五辐射部160系邻近于第四辐射部150，其中第五辐射部160和第四辐射部150之间可形成一第三耦合间隙GC3。

第六辐射部170可以大致呈现一矩形。第五辐射部160可经由第六辐射部170耦接至第二接地元件112。

在一些实施例中，第二天线元件102更包括一第二介质基板182，其中第二接地元件112、第四辐射部150、第五辐射部160，以及第六辐射部170皆可设置于第二介质基板182之同一表面上。例如，第二介质基板182可为另一FR4基板、另一印刷电路板，或是另一软性电路板。然而，本实用新型并不仅限于此。在另一些实施例中，第二介质基板182亦可与前述之第一介质基板181两者互相整合。

图2系显示根据本实用新型一实施例所述之第一天线元件101之电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。根据图2之量测结果，第一天线元件101可涵盖一第一频带(Frequency Band)FB1和一第二频带FB2。例如，第一频带FB1可介于2400MHz至2500MHz之间，而第二频带FB2可介于5150MHz至5850MHz之间。

图3系显示根据本实用新型一实施例所述之第二天线元件102之电压驻波比图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。根据图3之量测结果，第二天线元件102亦可涵盖前述之第一频带FB1和第二频带FB2。因此，天线系统100将至少可支持WLAN(Wireless Local Area Network)2.4GHz/5GHz之宽频操作。

图4系显示根据本实用新型一实施例所述之第一天线元件101和第二天线元件102之间之隔离度(Isolation)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表隔离度(dB)。举例而言，若将第一馈入点FP1设定为一第一埠(Port 1)，且将第二馈入点FP2设定为一第二埠(Port 2)，则第一埠和第二埠两者之间之S21参数之绝对值将可视为第一天线元件101和第二天线元件102之间之隔离度。根据图4之量测结果，天线系统100于前述之第一频带FB1和第二频带FB2内之隔离度均可达25dB或更高，此已可满足一般移动通讯装置之实际应用需求。

在一些实施例中，天线系统100之元件尺寸可如下列所述。第一辐射部120之长度L1可大致等于天线系统100之第一频带FB1之0.125倍波长(λ/8)。第二辐射部130和第三辐射部140之总长度(L2+L3)可大致等于天线系统100之第一频带FB1之0.25倍波长(λ/4)。第三辐射部140之长度L3可大致等于天线系统100之第二频带FB2之0.25倍波长(λ/4)。第五辐射部160之长度L4可大致等于天线系统100之第二频带FB2之0.25倍波长(λ/4)。第五辐射部160和第六辐射部170之总长度(L4+L5)可大致等于天线系统100之第一频带FB1之0.25倍波长(λ/4)。第一耦合间隙GC1之宽度可小于或等于2mm。第二耦合间隙GC2之宽度可小于或等于1mm(或2mm)。第三耦合间隙GC3之宽度可小于或等于2mm。另外，为增强天线系统100之隔离度，第一天线元件101和第二天线元件102之间之一第一距离D1可大于或等于43mm，而第一馈入点FP1和第二馈入点FP2之间之一第二距离D2可大于或等于65mm。以上尺寸和参数范围系根据多次实验结果而得出，其有助于最佳化天线系统100之隔离度、操作频宽(Operational Bandwidth)，以及阻抗匹配(Impedance Matching)。

图5系显示根据本实用新型一实施例所述之掌上型游戏机500之示意图。在图5之实施例中，掌上型游戏机500包括前述之天线系统100，其中第一天线元件101和第二天线元件102皆可设置于掌上型游戏机500之一中间部份。因此，掌上型游戏机500将能支持无线通讯(Wireless Communication)之功能。在一些实施例中，掌上型游戏机500更包括一射频电路(RF Circuit)、一滤波器(Filter)、一放大器(Amplifier)、一处理器(Processor)，或(且)一外壳，但亦不仅限于此。必须注意的是，天线系统100可根据掌上型游戏机500之外型而略为调整其自身之立体结构，但不致影响其通讯品质。图5之掌上型游戏机500之其余特征皆与图1之天线系统100类似，故此二实施例均可达成相似之操作效果。

本实用新型提出一种新颖之天线系统。与传统设计相比，本实用新型至少具有高隔离度、小尺寸、宽频带，以及低制造成本等优势，故其很适合应用于各种各式之移动通讯装置或物联网当中。

值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形状，以及频率范围皆非为本实用新型之限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本实用新型之天线系统并不仅限于第1-5图所图示之状态。本实用新型可以仅包括第1-5图之任何一或复数个实施例之任何一或复数项特征。换言之，并非所有图示之特征均须同时实施于本实用新型之天线系统当中。

在本说明书以及权利要求中的序数，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字之不同元件。

本实用新型虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本实用新型之精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种天线系统，其特征在于，包括：

一第一天线元件，包括：

一第一接地元件；

一第一辐射部，具有一第一馈入点；

一第二辐射部，耦接至该第一接地元件；以及

一第三辐射部，耦接至该第一接地元件，其中该第三辐射部系邻近于该第一辐射部和该第二辐射部；以及

一第二天线元件，包括：

一第二接地元件；

一第四辐射部，具有一第二馈入点；

一第五辐射部，邻近于该第四辐射部；以及

一第六辐射部，其中该第五辐射部系经由该第六辐射部耦接至该第二接地元件。

2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，该第一天线元件和该第二天线元件之间的一第一距离系大于或等于43mm。

3.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，该第一馈入点和该第二馈入点之间的一第二距离系大于或等于65mm。

4.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，该第一辐射部系呈现一直条形，该第二辐射部系呈现一L字形，而该第三辐射部系呈现一倒L字形。

5.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，该第四辐射部系呈现一直条形，该第五辐射部系呈现一N字形，而该第六辐射部系呈现一矩形。

6.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，该第三辐射部和该第一辐射部之间形成一第一耦合间隙，该第三辐射部和该第二辐射部之间形成一第二耦合间隙，该第五辐射部和该第四辐射部之间形成一第三耦合间隙，而该第一耦合间隙、该第二耦合间隙，以及该第三耦合间隙的每一者的宽度皆小于或等于2mm。

7.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，该天线系统涵盖一第一频带和一第二频带，该第一频带系介于2400MHz至2500MHz之间，而该第二频带系介于5150MHz至5850MHz之间。

8.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，该第二辐射部和该第三辐射部的总长度系大致等于该第一频带的0.25倍波长。

9.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，该第三辐射部的长度系大致等于该第二频带的0.25倍波长。

10.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，该第五辐射部的长度系大致等于该第二频带的0.25倍波长。

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