TW201401641A - 通訊裝置 - Google Patents

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Abstract

一種通訊裝置，包括一支撐板及一天線系統。該支撐板包括一導電板及一非導電板。該導電板具有一第一邊緣及一第二邊緣。該天線系統位於該導電板之該第一邊緣。天線系統至少包括一第一天線及一第二天線。該第一天線及該第二天線均操作於至少一第一頻帶。該導電板之該第一邊緣及該第二邊緣之距離接近該第一頻帶之最低頻率之0.25倍波長，且此距離小於該第一邊緣之長度。

Description

通訊裝置
本發明係關於一種通訊裝置，特別是一種包括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。
隨著大眾對於數據傳輸量的需求日益增加，相關通訊標準對於傳輸速率的支援亦不斷的提升。例如，IEEE 802.11n可支援MIMO技術之操作，進而提升傳輸速率。相關行動通訊技術之標準，如長期演進(LTE,long term evolution)系統，亦支援MIMO之操作。由此可見，多天線之操作已成為未來之趨勢。由於須在行動通訊裝置內有限的空間配置複數個天線，天線之間之隔離度成為必須考量的問題。
傳統上，改善MIMO天線之隔離度或降低耦合之方法是在兩鄰近天線之間置入一隔離元件，其中隔離元件與天線之共振頻率大致相同，以阻隔兩天線間之耦合。此方法之缺點是會使天線效率降低，並影響天線之輻射特性。此外，若天線操作在LTE700頻帶(704 MHz~787 MHz)，則隔離元件必須共振在約700 MHz，這將使得整體天線系統之尺寸大幅增加，進而增加了整體設計整合之困難度。
因此，有必要提供一種新的通訊裝置，其系統之MIMO操作不須提供一隔離元件即可達成較佳之隔離度，且天線效率亦能維持大致不變甚至提升。
本發明的目的在於提供一種通訊裝置，其包括一天線系統，該天線系統包括至少兩天線，且位於一支撐板之一邊緣上。該等天線之間不需要一隔離元件即可達成較佳之隔離度，且天線效率基本上維持不變。
在一實施例中，本發明提供一種通訊裝置，包括：一支撐板，包括一導電板及一非導電板，其中該導電板具有一第一邊緣及一第二邊緣，該第二邊緣為該第一邊緣之對邊，並與該非導電板相鄰；以及一天線系統，位於該第一邊緣，並至少包括：一第一天線，操作於至少一第一頻帶；以及一第二天線，操作於至少該第一頻帶；其中，該第一邊緣與該第二邊緣之距離大致為該第一頻帶之最低頻率之0.25倍波長，且該距離小於該第一邊緣之長度。
一般而言，傳統之導電板之第一邊緣與第二邊緣之距離通常遠大於第一頻帶之最低頻率的0.25倍波長。相較於傳統設計方式，本發明之新型支撐板可以有效改善導電板上之電流分佈，使得導電板之第一邊緣附近之表面電流得以下降。由於導電板上鄰近天線系統之第一邊緣之表面電流為影響天線之間相互耦合之最主要因素，因此，本發明將導電板之第一邊緣及第二邊緣之距離設計為接近第一頻帶之最低頻率之0.25倍波長，並使用包括一非導電板與一導電板之一複合材質支撐板來與天線系統作整合。本發明不僅可維持支撐板之防護強度，亦能降低兩天線之間之耦合，達成改善天線之間之隔離度之目的。
在一實施例中，本發明之天線系統於第一頻帶內之隔離度(S21)可以有15dB以上之改善程度，並達到約-28dB之隔離度(S21)。在此同時，天線系統之輻射效率基本上不會降低。
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1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。在第一實施例中，通訊裝置100包括：一第一天線11、一第二天線12，以及一支撐板13。第一天線11及第二天線12形成一天線系統。支撐板13包括一導電板14以及一非導電板15。導電板14具有第一邊緣141及第二邊緣142，其中第二邊緣142為第一邊緣141之對邊，且第二邊緣142與非導電板15相鄰。第一天線11具有一饋入端111和一短路線112。一訊號源113作為第一天線11之饋入訊號源。短路線112係電性耦接至導電板14，而饋入端111係電性耦接至訊號源113。第二天線12具有一饋入端121和一短路線122。一訊號源123作為第二天線12之饋入訊號源。短路線122係電性耦接至導電板14，而饋入端121係電性耦接至訊號源123。該天線系統之第一天線11及第二天線12均位於導電板14之第一邊緣141，並大致分別接近第一邊緣141之兩對應角落。第一天線11及第二天線12均操作於至少一第一頻帶。支撐板13 可以設置於一平板電腦之一背蓋10，或是設置於一筆記型電腦之一上蓋10。支撐板13本身具有足夠之耐用強度，以提供通訊裝置100抗壓防護。於本實施例中，支撐板13可採用兩種高硬度之材質以符合防護強度之要求。導電板14由一金屬材質製成，例如：鋁鎂合金(Aluminum Magnesium Alloy)，其具有良好之抗壓性。非導電板15則由一高硬度非導電性材質製成，例如：玻璃碳纖維(Glass Fiber Reinforced Plastic)。藉由此複合材質的使用，支撐板13可以具有足夠之耐用強度，並使得第一天線11與第二天線12間之隔離度亦得以增加。值得注意的是，本發明並不限於此，在其他實施例中，該天線系統亦可包括三個以上的天線。
請一併參考第2A圖及第2B圖。第2A圖係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置100之天線系統之S參數圖。在一實施例中，導電板14之第一邊緣141之長度L約為260 mm，而第一邊緣141與第二邊緣142之距離d約為110 mm，其接近第一頻帶201之最低頻率之0.25倍波長。在6 dB返回損失的定義下(一般行動通訊裝置中，天線設計規範)，該天線系統之第一天線11之反射係數(S11)曲線20可包括一第一頻帶201及一第二頻帶202。在較佳實施例中，第一頻帶201之操作頻寬可涵蓋LTE700頻帶(大約介於704MHz和787 MHz之間)，而第二頻帶202之操作頻寬則可涵蓋LTE2300/2500頻帶(大約介於2300MHz和2400MHz之間，以及約介於2500MHz和2690 MHz之間)。本發明並不限於此，設計者可經由改變元件尺寸和參數來 調整第一頻帶201和第二頻帶202。在第一實施例中，該天線系統之第二天線12之反射係數(S22)曲線係與第一天線11之反射係數(S11)曲線20類似，亦可包括第一頻帶201及第二頻帶202，在此不再重複說明。第一實施例之天線系統可應用於LTE系統之MIMO操作，且其第一天線11及第二天線12於第一頻帶201中之隔離度(S21)曲線21可以低於-28 dB。
第2B圖係顯示根據通訊裝置100使用完整導電板時天線系統之S參數圖。在本實施例中，支撐板13之非導電板15亦以另一導電板取代。在6 dB返回損失的定義下，天線系統之第一天線11之反射係數(S11)曲線22可包括一第一頻帶221及一第二頻帶222。天線系統之第二天線12之反射係數(S22)曲線與第一天線11之反射係數(S11)曲線22類似，亦可包括至少第一頻帶221及第二頻帶222，在此不再重複說明。與第2A圖相比，本實施例之天線系統於第一頻帶221中之隔離度(S21)曲線23僅達到約-13 dB，較第一實施例1的-28 dB來得差。本發明採用複合材質之支撐板13，並使得導電板14之第一邊緣141及第二邊緣142之距離接近第一頻帶201之最低頻率之0.25倍波長。因此，支撐板13不僅具有足夠之防護強度，並可大幅改善第一頻帶201之隔離度(S21)。在較佳實施例中，第一頻帶201內之隔離度(S21)可小於-28 dB，而第二頻帶202內之隔離度(S21)則可小於-25 dB。第一天線11及第二天線12於第一頻帶201及第二頻帶202之天線效率分別約為40%到55%，以及60%到88%(已將S參數納入考量之輻射效率)。 與支撐板13採用完整導電板的情況相比，第一實施例之支撐板13使用複合材質(包括導電板14和非導電板15)並不會造成天線效率的下降。
第3圖係顯示根據本發明第二實施例所述之通訊裝置300之示意圖。第二實施例之結構基本上與第一實施例相似。在第二實施例中，支撐板33亦包括一導電板34及一非導電板35，而導電板34具有一第一邊緣341及一第二邊緣342。兩者之差異在於，第二實施例之通訊裝置300之導電板34具有一內凹區間343(大致為一矩形缺口)。內凹區間343係位於導電板34之第二邊緣342，且內凹區間343與第一邊緣341之距離t小於第一邊緣341與第二邊緣342之距離d。另外，內凹區間343於第一邊緣341之投影不涵蓋第一天線31及第二天線32。第一天線31及第二天線32形成一天線系統。第一天線31具有一饋入端311和一短路線312。一訊號源313作為第一天線31之饋入訊號源。第二天線32具有一饋入端321和一短路線322。一訊號源323作為第二天線32之饋入訊號源。天線系統之第一天線31及第二天線32均位於導電板34之第一邊緣341，並大致分別接近第一邊緣341之兩對應角落。
第4圖係顯示根據本發明第三實施例所述之通訊裝置400之示意圖。第三實施例之結構基本上與第一實施例相似。在第三實施例中，支撐板43亦包括一導電板44及一非導電板45。兩者之差異在於，導電板44包括之一第一導電部份441及一第二導電部份442。第一導電部份441和第二導電部份442大致分離。另外，第一導電部份441 更經由一導體連接件445電性耦接至第二導電部份442。導電板44具有一第一邊緣443及一第二邊緣444。第一天線41及第二天線42形成一天線系統。第一天線41具有一饋入端411和一短路線412。一訊號源413作為第一天線41之饋入訊號源。第二天線42具有一饋入端421和一短路線422。一訊號源423作為第二天線42之饋入訊號源。天線系統之第一天線41係鄰近於第一導電部份441，而天線系統之第二天線42係鄰近於第二導電部份442。另外，第一天線41和第二天線42大致分別接近導電板44之第一邊緣443之兩對應角落。
在本發明中，第二實施例之通訊裝置300和第三實施例之通訊裝置400皆與第一實施例之通訊裝置100相似。因此這些實施例將具有與第一實施例相似之操作特性。
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、300、400‧‧‧通訊裝置
10‧‧‧平板電腦之背蓋或筆記型電腦之上蓋
11、31、41‧‧‧第一天線
111、311、411‧‧‧第一天線之饋入端
112、312、412‧‧‧第一天線之短路線
113、313、413‧‧‧第一天線之訊號源
12、32、42‧‧‧第二天線
121、321、421‧‧‧第二天線之饋入端
122、322、422‧‧‧第二天線之短路線
123、323、423‧‧‧第二天線之訊號源
13、33、43‧‧‧支撐板
14、34、44‧‧‧導電板
141、341、443‧‧‧導電板之第一邊緣
142、342、444‧‧‧導電板之第二邊緣
15、35、45‧‧‧非導電板
20、22‧‧‧第一天線之反射係數(S11)曲線
201、221‧‧‧第一頻帶
202、222‧‧‧第二頻帶
21、23‧‧‧第一天線與第二天線之間之隔離度(S21)曲線
343‧‧‧內凹區間
441‧‧‧第一導電部份
442‧‧‧第二導電部份
445‧‧‧導體連接件
L‧‧‧導電板之第一邊緣之長度
d‧‧‧導電板之第一邊緣與第二邊緣之距離
t‧‧‧內凹區間與第一邊緣之距離
第1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2A圖係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置之天線系統之S參數圖；第2B圖係顯示根據通訊裝置使用完整導電板時天線系統之S參數圖；第3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4圖係顯示根據本發明第三實施例所述之通訊裝置之示意圖。
100‧‧‧通訊裝置
10‧‧‧平板電腦之背蓋或筆記型電腦之上蓋
11‧‧‧第一天線
111‧‧‧第一天線之饋入端
112‧‧‧第一天線之短路線
113‧‧‧第一天線之訊號源
12‧‧‧第二天線
121‧‧‧第二天線之饋入端
122‧‧‧第二天線之短路線
123‧‧‧第二天線之訊號源
13‧‧‧支撐板
14‧‧‧導電板
141‧‧‧導電板之第一邊緣
142‧‧‧導電板之第二邊緣
15‧‧‧非導電板

Claims (10)

  1. 一種通訊裝置，包括：一支撐板，包括一導電板及一非導電板，其中該導電板具有一第一邊緣及一第二邊緣，該第二邊緣為該第一邊緣之對邊，並與該非導電板相鄰；以及一天線系統，位於該第一邊緣，並至少包括：一第一天線，操作於至少一第一頻帶；以及一第二天線，操作於至少該第一頻帶；其中，該第一邊緣與該第二邊緣之距離大致為該第一頻帶之最低頻率之0.25倍波長，且該距離小於該第一邊緣之長度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一天線及該第二天線大致分別位於該第一邊緣之二對應角落。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該導電板另具有一內凹區間，且該內凹區間位於該第二邊緣。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之通訊裝置，其中該內凹區間與該第一邊緣之距離小於該第一邊緣與該第二邊緣之距離。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之通訊裝置，其中該內凹區間在該第一邊緣之投影不涵蓋該第一天線與該第二天線。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該支撐板係設置於一平板電腦之一背蓋，或設置於一筆記型電腦之一上蓋。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該導電板包括一第一導電部份及一第二導電部份，該第一導電部份和該第二導電部份大致分離，該第一導電部份更經由一導體連接件耦接至該第二導電部份，該第一導電部份係鄰近於該第一天線，而該第二導電部份係鄰近於該第二天線。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該天線系統更操作於高於該第一頻帶之一第二頻帶。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之通訊裝置，其中該第一頻帶係涵蓋LTE700頻帶，且約介於704MHz到787MHz之間；而該第二頻帶係涵蓋LTE2300/2500頻帶，且約介於2300MHz到2400MHz之間，以及約介於2500MHz到2690MHz之間。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之通訊裝置，其中該第一天線與該第二天線之間之隔離度於該第一頻帶與該第二頻帶中皆小於-25dB。
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