TW201349664A - 通訊裝置 - Google Patents

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Abstract

一種通訊裝置，包括至少一第一導電面及一天線系統。天線系統包括至少一第一天線、一第二天線及一接地面，且大致位於第一導電面之一第一邊緣。第一天線及第二天線均至少操作於一第一頻帶。接地面大致為一倒T字形，並包括一主接地面及一突出接地面。主接地面耦接至第一導電面。突出接地面介於第一天線與第二天線之間。接地面具有至少一第一槽孔。第一槽孔之長度大致為第一頻帶之一頻率的0.5倍波長。第一槽孔之一部分係位於突出接地面。第一槽孔之二閉口端位於主接地面，並互相遠離。第一槽孔使得第一天線及第二天線之間之隔離度增加。

Description

通訊裝置
本發明係關於一種通訊裝置，特別係關於一種具有高隔離度之多輸入多輸出(MIMO,multi-input multi-output)天線系統之通訊裝置。
隨著現今通訊裝置對訊號傳輸量及傳輸速率的需求日益增加，相關通訊標準對於傳輸速率的支援亦不斷的提升，多天線MIMO系統同時接收及發射訊號之能力逐漸受到重視。舉例來說，如無線區域網路(WLAN,wireless local area network)之通訊規範IEEE 802.11n便可支援MIMO操作，進而提升傳輸速率，由此可見，多天線之操作已成為未來之趨勢。但由於須在通訊裝置內部有限的空間中置入數個天線，將造成天線之間彼此的距離過近，且天線之間之干擾也越來越大。保持天線之間之高隔離度對設計者而言成為非常重要的挑戰。
傳統上，改善多天線系統之隔離度或降低耦合問題的方式是在兩天線間置入一寄生隔離金屬元件，其中寄生隔離金屬元件之共振頻率大致接近天線系統之共振頻帶，來阻擋天線之間之電流耦合，進而提高天線系統之隔離度。不過此種利用阻擋電流達成降低耦合之技術亦會使得天線系統之輻射效率因該寄生隔離金屬元件而降低，影響天線系統之輻射特性。
因此，有必要設計一種新的通訊裝置，其內含之天線 系統除了能具有較佳之隔離度外，也能讓其輻射效率維持大致不變甚至增加。
本發明的目的在於提供一種通訊裝置，其包括一天線系統，此天線系統包括至少兩支天線，該等天線之間具有高隔離度，且仍有不錯的輻射效率。
在較佳實施例中，本發明提供一種通訊裝置，包括：一第一導電面；以及一天線系統，大致為一平面結構，且大致位於該第一導電面之一第一邊緣，其中該天線系統包括：一第一天線，操作於至少一第一頻帶；一第二天線，操作於至少該第一頻帶；以及一接地面，大致為一倒T字形，並包括一主接地面及一突出接地面，其中該主接地面耦接至該第一導電面，該突出接地面介於該第一天線與該第二天線之間，而該接地面具有至少一第一槽孔，該第一槽孔之長度大致為該第一頻帶之一頻率之0.5倍波長，該第一槽孔之一部分係位於該突出接地面，該第一槽孔具有一第一閉口端和一第二閉口端，該第一閉口端和該第二閉口端係位於該主接地面並互相遠離，且該第一槽孔使得該第一天線及該第二天線之間之隔離度增加。
值得注意的是，本發明之天線系統係透過第一槽孔在第一頻帶之共振來吸引接地面上之表面電流，從而降低天線之間之電流耦合。因此，天線系統能在不影響輻射效率的情形下，達成天線之間的良好隔離度。
在一實施例中，接地面更具有一第二槽孔，其長度大 致為一第二頻帶之一頻率之0.5倍波長。第二槽孔之一部分係位於主接地面，而第二槽孔之另一部分係位於突出接地面。第二槽孔可以在第二頻帶形成共振，來吸引接地面上之表面電流，從而降低天線之間之電流耦合，使得第一天線與第二天線操作於第二頻帶時之隔離度增加。
在另一實施例中，接地面上更具有一開口槽孔。開口槽孔之開口端位於突出接地面之一邊緣，且開口槽孔之長度大致為第二頻帶之一頻率之0.5倍波長。開口槽孔可以在第二頻帶形成共振，來吸引接地面上之表面電流，從而降低天線之間之電流耦合，使得第一天線與第二天線操作於第二頻帶時之隔離度增加。
在一實施例中，天線系統於第一頻帶內達到約-22 dB(S21)之隔離度，並於第二頻帶內達到約-23 dB(S21)之隔離度。同時，天線系統亦具有不錯的輻射效率。
為讓本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
第1A圖係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置100之示意圖。在本實施例中，通訊裝置100包括一天線系統10和一第一導電面11，其中第一導電面11具有一第一邊緣111。第一導電面11可以是一平板電腦之一支撐導電板，亦可以是一筆記型電腦之一上蓋之一支撐導電板。天線系統10大致位於第一導電面11之第一邊緣111 處。天線系統10大致為一平面結構，且天線系統10所在之平面大致平行並朝向遠離第一導電面11之方向延伸。
第1B圖係顯示根據本發明第二實施例所述之通訊裝置200之示意圖。於本實施例中，通訊裝置200包括一第一導電面12、一第二導電面13，以及一天線系統14。第一導電面12係電性耦接至第二導電面13。第二導電面13具有一第二邊緣131，其鄰近於第一導電面12之第一邊緣121。第二導電面13為一筆記型電腦之一上蓋之一支撐導電板。天線系統14大致位於第一導電面12之第一邊緣121及第二導電面13之第二邊緣131之間。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統14之示意圖。於本實施例中，天線系統14包括一第一天線20、一第二天線21，以及一接地面24。在較佳實施例中，接地面24大致為一倒T字形。天線系統14形成於一介質基板23(例如：FR4基板)上。第一天線20係由一第一訊號源201激發，而第二天線21係由一第二訊號源211激發。第一天線20及第二天線21分別操作於至少一第一頻帶。接地面24包括一突出接地面241及一主接地面242。突出接地面241係介於第一天線20與第二天線21之間。主接地面242係電性耦接至第一導電面12。接地面24具有至少一第一槽孔22。第一槽孔22之長度大致為該第一頻帶之一頻率之0.5倍波長。第一槽孔22之一部分係位於突出接地面241。第一槽孔22具有一第一閉口端221及一第二閉口端222，其皆位於主接地面242上，並且互相遠離。第一閉口端221位於第一天線20與第一導電面12之間， 而第二閉口端222位於第二天線21與第一導電面12之間。第一槽孔22在該第一頻帶形成共振，來吸引接地面24上之表面電流，從而降低第一天線20和第二天線21之間之電流耦合。因此，本發明能有效地增加第一天線20及第二天線21之間的隔離度。
第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線系統14之示意圖。第3圖基本上與第2圖相似，兩者之差異在於，第3圖所示之天線系統14之接地面34上除了具有一第一槽孔32外，更具有一第二槽孔35及一第三槽孔36。第一槽孔32之長度大致為該第一頻帶之0.5倍波長，且第一槽孔32之一部分係位於突出接地面341。第一槽孔32之第一閉口端321及第二閉口端322係位於主接地面342上，並且互相遠離。第一閉口端321位於第一天線20與第一導電面12之間，而第二閉口端322位於第二天線21與第一導電面12之間。第二槽孔35之長度及第三槽孔36之長度均大致為一第二頻帶之一頻率之0.5倍波長。第二槽孔35之一部分係位於突出接地面341，而第二槽孔35之另一部分係位於主接地面342。相似地，第三槽孔36之一部分係位於突出接地面341，而第三槽孔36之另一部分係位於主接地面342。第二槽孔35較第一槽孔32更鄰近接地面34之一邊緣347，且接地面34之邊緣347係面向第一天線20。相似地，第三槽孔36較第一槽孔32更鄰近接地面34之另一邊緣348，且接地面34之邊緣348係面向第二天線21。第一槽孔32使得第一天線20及第二天線21操作於該第一頻帶時之隔離度增加，而第二槽孔35及第三 槽孔36使得第一天線20及第二天線21操作於該第二頻帶時之隔離度增加。
第4圖係顯示根據本發明又一實施例所述之天線系統14之示意圖。第4圖基本上與第2圖相似，兩者之差異在於，第4圖所示之天線系統14之接地面44上除了具有之一第一槽孔42外，更具有一開口槽孔45。第一槽孔42之長度大致為該第一頻帶之一頻率之0.5倍波長，且第一槽孔42之一部分係位於突出接地面441。第一槽孔42之第一閉口端421及第二閉口端422位於主接地面442上，並且互相遠離。第一閉口端421位於第一天線20與第一導電面12之間，而第二閉口端422位於第二天線21與第一導電面12之間。開口槽孔45之長度大致為該第二頻帶之一頻率之0.5倍波長。在較佳實施例中，開口槽孔45係位於突出接地面441上，而開口槽孔45之開口端係位於突出接地面441之一邊緣447。第一槽孔42使得第一天線20及第二天線21操作於該第一頻帶時之隔離度增加，而開口槽孔45使得第一天線20及第二天線21操作於該第二頻帶時之隔離度增加。
第5圖係顯示第4圖所示之天線系統14之S參數圖。在一實施例中，天線系統14之尺寸約為55 x 9mm2，而第一導電面12及第二導電面13之尺寸皆約為280 x 200 mm2。第一天線20之反射係數(S11)曲線50及第二天線21之反射係數(S22)曲線51在10 dB返回損失的定義下，皆可包括一第一頻帶53及一第二頻帶54。在較佳實施例中，第一頻帶53可涵蓋無線區域網路(WLAN)2.4 GHz頻帶 (2400MHz~2484 MHz)所需之頻寬，而第二頻帶51可涵蓋無線區域網路5.2/5.8 GHz頻帶(5150MHz~5350MHz/5725MHz~5875 MHz)所需之頻寬。在第二實施例中，當第4圖所示之天線系統14於WLAN系統之MIMO操作下，第一天線20及第二天線21之隔離度(S21)曲線52於第一頻帶53及第二頻帶54中皆可低於-20 dB以下。此外，第一天線20之天線效率(包括阻抗匹配之損失)於第一頻帶53及第二頻帶54分別為67%~78%及82%~86%，而第二天線21之天線效率於第一頻帶53及第二頻帶54分別為60%~81%及80%~91%。因此，本發明之天線系統14於第一頻帶53及第二頻帶54中均具有不錯之輻射效率。值得注意的是，第2、3、4圖所示之各種天線系統14皆可套用於第1A、1B圖所示之通訊裝置100、200中。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200‧‧‧通訊裝置
10、14‧‧‧天線系統
11、12‧‧‧第一導電面
111、121‧‧‧第一導電面之第一邊緣
13‧‧‧第二導電面
131‧‧‧第二導電面之第二邊緣
20‧‧‧天線系統之第一天線
201‧‧‧第一天線之第一訊號源
21‧‧‧天線系統之第二天線
211‧‧‧第二天線之第二訊號源
22、32、42‧‧‧第一槽孔
221、321、421‧‧‧第一槽孔之第一閉口端
222、322、422‧‧‧第一槽孔之第二閉口端
23‧‧‧介質基板
24、34、44‧‧‧接地面
241、341、441‧‧‧突出接地面
242、342、442‧‧‧主接地面
347、348、447‧‧‧接地面之邊緣
35‧‧‧第二槽孔
36‧‧‧第三槽孔
45‧‧‧開口槽孔
50‧‧‧天線系統之第一天線之反射係數曲線
51‧‧‧天線系統之第二天線之反射係數曲線
52‧‧‧天線系統之隔離度曲線
53‧‧‧第一頻帶
54‧‧‧第二頻帶
第1A圖係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置之示意圖；第1B圖係顯示根據本發明第二實施例所述之通訊裝置之示意圖；第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之示意圖；第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線系統之示意圖；第4圖係顯示根據本發明又一實施例所述之天線系統之示意圖；第5圖係顯示第4圖所示之天線系統之S參數圖。
14‧‧‧天線系統
20‧‧‧天線系統之第一天線
201‧‧‧第一天線之第一訊號源
21‧‧‧天線系統之第二天線
211‧‧‧第二天線之第二訊號源
22‧‧‧第一槽孔
221‧‧‧第一槽孔之第一閉口端
222‧‧‧第一槽孔之第二閉口端
23‧‧‧介質基板
24‧‧‧接地面
241‧‧‧突出接地面
242‧‧‧主接地面

Claims (10)

  1. 一種通訊裝置，包括：一第一導電面；以及一天線系統，大致為一平面結構，且大致位於該第一導電面之一第一邊緣，其中該天線系統包括：一第一天線，操作於至少一第一頻帶；一第二天線，操作於至少該第一頻帶；以及一接地面，大致為一倒T字形，並包括一主接地面及一突出接地面，其中該主接地面耦接至該第一導電面，該突出接地面介於該第一天線與該第二天線之間，而該接地面具有至少一第一槽孔，該第一槽孔之長度大致為該第一頻帶之一頻率之0.5倍波長，該第一槽孔之一部分係位於該突出接地面，該第一槽孔具有一第一閉口端和一第二閉口端，該第一閉口端和該第二閉口端係位於該主接地面並互相遠離，該第一槽孔使得該第一天線及該第二天線之間之隔離度增加。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該天線系統形成於一介質基板上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該天線系統所在之平面大致平行並朝向遠離該第一導電面之方向延伸。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一導電面為一筆記型電腦之一上蓋之一支撐導電板。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一導電面為一平板電腦之一支撐導電板。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該通訊裝置更包括：一第二導電面，耦接至該第一導電面，其中該第二導電面具有一第二邊緣鄰近於該第一導電面之該第一邊緣，而該天線系統大致位於該第一邊緣及該第二邊緣之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一槽孔之該第一閉口端係位於該第一天線與該第一導電面之間，該第一槽孔之該第二閉口端係位於該第二天線與該第一導電面之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該接地面更具有一第二槽孔，該第二槽孔之長度大致為一第二頻帶之一頻率之0.5倍波長，該第二槽孔之一部分位於該主接地面，而該第二槽孔之另一部分位於該突出接地面，且該第二槽孔使得該第一天線與該第二天線操作於該第二頻帶時之隔離度增加。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之通訊裝置，其中該第二槽孔較該第一槽孔鄰近該接地面之一邊緣，且該接地面之該邊緣係面向該第一天線或該第二天線。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該接地面更具有一開口槽孔，該開口槽孔之一開口端係位於該突出接地面之一邊緣，該開口槽孔之長度大致為一第二頻帶之一頻率之0.5倍波長，且該開口槽孔使得該第一天線與該第二天線操作於該第二頻帶時之隔離度增加。
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