TW201635647A - 可重組的多頻多功能天線 - Google Patents

Abstract

揭露的一種可重組的天線裝置，包括一併入一接地面的基板、一底板天線、及一平衡迴路天線，該底板天線安裝在該接地面的一末端和構造成在該接地面中激發第一發射模式，該平衡迴路天線安裝在該接地面末端，鄰近該底板天線和構造成激發第二發射模式，其中該第一和第二發射模式實質上彼此正交。一主動同軸饋電可整合到該平衡迴路天線的一側，且一虛擬(dummy)同軸饋電可整合到該平衡迴路天線的另一側，以維持該平衡迴路天線的對稱性。

Description

可重組的多頻多功能天線

本發明係有關於一種可重組的天線。特別是，但不僅限於，本發明係有關於一種可重組的多輸入多輸出(MIMO)天線，使用於一如一膝上型或平板電腦的可攜式電子裝置，但也可發現應用於行動電話手機、微型基地台、無線路由器、或其它無線通信裝置。

利用多個天線作為發射器和接收器二者的多輸入多輸出(MIMO)無線系統由於其在豐富的多路徑環境中增加容量的潛力，已吸引越來越多的關注。這類系統藉由使用多路徑傳播而無需額外的頻譜要求，可被用來使通信性能增強(即改善信號品質和可靠性)。實現與2G和3G通信標準相關的高數據率通信已經是眾所周知及充分使用的解決方案。用於如路由器裝置的室內無線應用，外部偶極和單極天線被廣泛使用。在這種情況下，高增益、全向偶極陣列和縱列天線最熱門。然而，在市場上很少提供具有MIMO能力的可攜式裝置。對此的主要原因是在一可攜式裝置中聚集幾個發射天線時，天線的狹小分配空間限制了在每個天線之間提供足夠隔離的 能力。當在有限空間嘗試組合許多不同的無線通信協定於一裝置時，例如4G LTE、WiFi、GPS、藍牙等，這個問題更惡化。

從WO 2012/072969已知一種可重組的MIMO天線(該內容藉由引用被併入本發明公開內容)。在一描述的實施例中，該天線包括一位於一PCB第一末端的平衡天線，和一位於該PCB相對面第二末端的兩端口底板天線。然而，在某些應用中，由於它需要兩個定位每個天線的分開區域，這種構造可能並不理想，甚至不實際。但是如上所述，此間隔被挑選為在每個天線結構之間提供足夠的隔離。

從WO 2014/020302已知另一種可重組的天線(該內容藉由引用被併入本發明公開內容)。該天線包括一平衡天線和一不平衡天線，安裝在一支撐PCB的基板，該平衡天線和該不平衡天線二者位於該基板的相同末端。該天線可構造成一使用於一可攜式裝置的底板天線，且可構造成用於MIMO應用。在WO 2014/020302的一個天線實施例中，有提供一與該平衡天線連接的浮動接地面。該浮動接地面由一矩形金屬貼片構成，該金屬貼片位於該基板的一第一表面上，對正被提供於該第一表面上之饋電線路的下方，以饋電該平衡和不平衡天線。一第一匹配電路構造成激發位於該浮動接地面上之該平衡天線的臂部。該不平衡天線安裝在該基板的一第二表面上，相反向於該第一表面，且連接到一安裝在該PCB基板上的第二匹配電路。

從第一型態來看，提供一種可重組的天線裝置，包括一併入一接地面的基板、一底板天線、及一平衡迴路天線(loop antenna)，該底板天線安裝在該接地面的一末端和構造成在該接地面中激發第一發射模式，該平衡迴路天線安裝在該接地面末端，鄰近該底板天線和構造成激發第二發射模式，其中該第一和第二發射模式實質上彼此正交。

在本發明應用的上下文中，一「平衡天線」是一種具有一對從一中央饋電點離開而以不同方向延伸之發射臂部的天線，例如相反或正交方向。平衡天線的例子包含偶極天線和迴路天線。在一平衡天線中，該等發射臂部針對彼此饋電，而不是針對一接地面。在許多平衡天線中，該等二個發射臂部實質上相對於彼此對稱，但某些平衡天線可具有一個更長、更寬、或其它方面構造不同於另一個臂部的臂部。一平衡天線通常藉由一平衡饋電的方式來饋電。一平衡迴路天線可被理解為是一具有一平衡饋電的迴路天線。

相反地，一「不平衡天線」是一種針對一接地面饋電的天線，其作為一補償。一不平衡天線可採取在一饋電於一末端之單極天線的形式，或可構造成一正中央饋電的單極，或其它方式。一不平衡天線可構造成一底板天線，其中在該天線連接之裝置的底板中產生電流，通常是該裝置的一接地面。在該底板或接地面中產生的電流引起參與發送/接收RF信號的發射模式。一不平衡天線通常藉由一不平衡饋電方式來饋電。

一種平衡非平衡轉換器(balun)可用於把一平衡饋電轉換到一不平衡饋電，反之亦然。

一種可重組的天線是一種能夠以一可控和可逆方式動態地修改其頻率和發射特性的天線。為了提供一動態響應，可重組天線係整合一內部機構(例如RF開關、變容器、機械致動器或可調諧材料)，使該RF電流有目的地再分配能遍及該天線表面並產生對其屬性的可逆改變。可重組天線不同於智慧型天線，因為是在該天線內重組機構，而不是以一外部成束網路。可重組天線的重組能力用來在不斷變化的情況下最大化該天線的性能，或用來符合不斷變化的運作需求。

一底板天線可被理解為是一使用該接地面作為一補償並在該接地面中激發特定發射模式的天線。

一主動同軸饋電可整合到該平衡迴路天線的一側，且一虛擬同軸饋電可整合到該平衡迴路天線的另一側，以維持該平衡迴路天線的對稱性。

該第二發射模式可以是平衡發射模式。因為該底板天線和該迴路天線被配置成以便激發實質上正交的發射模式，在該等天線之間仍將維持高度隔離，即使該等天線彼此接近。事實上，該底板天線和該迴路天線可彼此整合。

該底板天線和該平衡迴路天線的每一個具有一饋電點，而該等饋電點可在同一位置或彼此非常接近。如果該接地面的幾何形狀在該平面中對稱於一軸，該天線可配置成實質上對稱於該軸。每個天線的該饋電 點可定位在該各自天線的正中央，在該軸上。替代地，該等饋電點的一個或二者可稍微偏離軸線移動，以便調諧該天線以改善相互隔離。

在某些實施例中，該平衡迴路天線藉由一平衡非平衡轉換器方式來饋電。

替代地或此外，如果該平衡迴路天線具有一實質上完全對稱於該軸的幾何形狀，有可能沒有一平衡非平衡轉換器仍可饋電該平衡環形且仍可激發一平衡發射模式。

在優選的實施例中，該平衡迴路天線及其饋電點構造成使得該平衡迴路天線在某些頻率或頻帶可藉由一平衡非平衡轉換器方式來饋電，而在其它頻率或頻帶無需一平衡非平衡轉換器。

該底板天線可包括一細長的導電帶，該饋電點實質上位於該導電帶的正中央。該底板天線的每個末端可為電容性及/或電感性負載，以便在低頻率獲得一高輸入阻抗。

該底板天線和該迴路天線二者都安裝在該接地面的一末端邊緣，優選地實質上與其平行。該接地面的末端邊緣可提供一第一接地面延伸，採取一從該接地面邊緣突出之小的導電金屬片的形式，且與其電氣連接。該第一接地面延伸可作為用於該底板天線的該饋電點，且可實質上配置在該接地面末端邊緣上的正中央。用於該底板天線的一匹配電路，例如採取一單晶微波積體電路(MMIC)晶片的形式，可安裝在該第一接地面延伸 上。如果一平衡非平衡轉換器被使用於饋電該平衡迴路天線，該第一接地面延伸也可作為該平衡迴路天線的接地面。

可選擇地，可提供第二和第三接地面延伸，也呈電氣連接到該接地面之小的導電金屬片的形式。該第二和第三接地面延伸可位於一平面，平形但略高於或略低於該接地面的平面及/或該第一接地面延伸的平面。該第二和第三接地面延伸可與該第一接地面延伸重疊，且可對稱於該接地面的對稱軸線來設置。該第二和第三接地面延伸可作為用於該平衡迴路天線的該等饋電點。如果沒有平衡非平衡轉換器被使用於饋電該平衡迴路天線，用於該平衡迴路天線的一匹配電路可安裝在該第二及/或第三接地面延伸上。

該平衡迴路天線可藉由一同軸電纜來饋電。應該理解的是，該平衡迴路天線具有二個需要連接至該饋電點的末端。為了盡可能地維持該平衡迴路天線的對稱性，一第一同軸電纜可連接到或併入該平衡迴路天線的一個末端，而一第二、虛擬同軸電纜可連接到或併入該平衡迴路天線的另一末端。提供一實質上對稱的饋電電纜配置可顯著減少在該饋電電纜上的不平衡電流。

提供匹配電路系統以便匹配該底板天線和該平衡迴路天線的阻抗。藉由各自匹配電路系統(circuitry)的方式，該等天線可各自連接到一各自的信號端口。

在某些實施例中，該匹配電路系統包括一與在該各自天線和信號端口之間的一匹配電路串聯的阻抗 變壓器。在某些實施例中，該匹配電路可包括並聯的第一和第二匹配電路，具有一與該第一匹配電路(作為一低通濾波器，以允許低於一預定頻率之RF信號的通過)串聯的電感器，及一與該第二匹配電路(作為一高通濾波器，以允許高於一預定頻率之RF信號的通過)串聯的電容器。在進一步實施例中，在該各自天線和其信號端口之間，該匹配電路系統可具有兩個(或更多)分支，每個分支包括一阻抗變壓器及一對並聯且提供如上所述高低通濾波器的匹配電路。可提供開關以便隔離該等分支的一個或另一個。

可選擇構成該匹配電路系統的該阻抗變壓器和匹配電路，以便在不同的頻率進行優化運作。例如，一個分支可優化該LTE低頻帶和LTE中頻帶(在該低頻帶中的信號通過該低通電感器和在該中頻帶中的信號通過該高通電容器)。另一分支可優化該LTE低頻帶和LTE高頻帶。

某些實施例的特定優點藉由以下的考慮來說明。該4G LTE頻譜通常從700MHz延伸至2.69GHz。然而，一典型的平衡非平衡轉換器只能覆蓋從700MHz至1GHz左右的範圍。目前市場上沒有小尺寸平衡非平衡轉換器能覆蓋整個700MHz至2.69GHz頻譜而同時還具有一低插入損耗(low insertion loss)。問題是如偶極和迴路天線的大多數平衡天線需要藉由一平衡非平衡轉換器方式來饋電，但是當使用一平衡非平衡轉換器時，該天線無法在該LTE低頻帶和該LTE中頻帶二者同時運作，因 為該平衡非平衡轉換器是窄頻帶。結果，在該底板天線和該平衡迴路天線之間的隔離會喪失，因為沒有一平衡非平衡轉換器則該平衡模式不能充分激發。然而，藉由併入用於該平衡迴路天線的該饋電電纜作為該迴路天線的一部分，然後在該迴路天線的另一半上提供一對稱於該主動饋電電纜的虛擬饋電電纜，這個問題可被克服。藉由以這種方式併入該饋電作為該迴路天線一部分的結構，及藉由為了維持對稱性提供一虛擬饋電，該迴路天線可依據該迴路天線的對稱特性，在該平衡模式中充分激發而無需一平衡非平衡轉換器。這使得該迴路天線在該LTE低頻帶和LTE中頻帶二者中同時運作。

替代地或此外，一平衡非平衡轉換器結構可用來饋電該平衡迴路天線。在這種情況下，在該平衡迴路天線及其信號端口之間的該匹配電路系統包括至少一個與一匹配電路和一平衡非平衡轉換器串聯的阻抗變壓器，可選擇地用開關來允許隔離該等組件。優選地，該匹配電路系統包括兩個或多個並聯分支，每個分支包括串聯的一阻抗變壓器、一匹配電路、及一平衡非平衡轉換器。在每個分支中的該阻抗變壓器和匹配電路優化一不同的頻帶(例如，具有三個分支，可容納LTE低、中、高頻帶)，且依需要可主動地切換被要求的分支，以便切換該工作頻帶。

如電容器和電感器的集總元件(lumped element)可整合入該天線裝置。該工作頻帶和該天線裝置的性能可藉由改變一個或多個該等集總元件的值來調 諧。為了使該天線裝置適應於整合入不同的平台，可調整該等集總元件的值以符合該匹配電路的要求。集總元件可併入該底板天線、可併入該平衡迴路天線、及/或在該底板天線和該平衡迴路天線之間可提供一RF連接。

在某些實施例中，該底板天線、平衡迴路天線、和該接地面的一個或多個提供一個或多個各自的調諧分支(tuning branches)，該調諧分支可與該天線裝置整合。可調整該調諧分支，以便調諧該底板天線和該平衡迴路天線的一個或另一個或二者的諧振頻率，或以便調諧在該等天線之間的隔離和可選擇地調諧在額外天線之間的隔離，例如WiFi天線，其可進一步被提供於該接地面邊緣之該天線裝置的任一側上。藉由在該調諧分支每個末端有一負載電容器的方式，一調諧分支可採取一平行連接到該各自天線結構一部分之導電帶或線路的形式。藉由調整該負載電容器的值，及/或藉由調整該調諧分支的長度，可調整該各自天線結構的諧振頻率。電容值越低及/或調諧分支越短，則諧振頻率越高。

在某些實施例中，可進一步提供第一和第二額外天線，構造成用於其它通信協定，如WiFi、GPS、藍牙等。該第一和第二額外天線可佈置一個在該接地面邊緣之該天線裝置的左側，而佈置一個在右側，通常配置實質上對稱於該對稱軸。為了改善在該第一和第二額外天線之間的隔離，一頻帶凹槽結構(band notch structure)可併入在該等額外天線之間的該平衡迴路天線。例如，該頻帶凹槽結構可包括一四分之一波長的短 路或平行線路、負載電容器帶止諧振器。該頻帶凹槽結構可位於該接地面邊緣，或可能在該平衡迴路天線的中間。在某些實施例中，在該平衡迴路天線的每一側上提供一個頻帶凹槽結構。

可能藉由提供用於每個額外天線的適當匹配電路系統，在兩個頻帶中(例如2.4GHz和5GHz WiFi頻帶)同時運作。該匹配電路系統可包括並聯的第一和第二匹配電路。該第一匹配電路優化該較低頻帶，且以一電感器的形式提供一低通濾波器。該第二匹配電路優化該較高頻帶，且以一電容器的形式提供一高通濾波器。這使得該低頻帶和高頻帶被分別匹配，且因此允許二個頻帶同時匹配。藉由它們的匹配電路系統方式，該第一和第二額外天線可連接到各自的信號端口，且可提供開關以允許該等天線被隔離。

在一進一步的發展中，該第一和第二額外天線可與該底板天線和該平衡迴路天線整合。在這實施例中，該第一和第二額外天線可位於該平衡迴路天線的周邊內。在該接地面邊緣的正中央可提供一T型接地面延伸，而該第一和第二額外天線形成圍繞該接地面延伸的臂部，例如作為第一和第二U形單極。該平衡迴路天線可在其連接到該接地面邊緣的左側和右側末端形成一折疊或曲折構造。這可有助於改善在該第一和第二額外天線之間的隔離。該T型接地面延伸可作為用於該整合天線之該匹配電路系統的一主接地，在這實施例中可具有四個端口(各一個用於每個額外天線、一個用於該底板天 線、及一個用於該平衡迴路天線)。如MMIC或LTCC的RF組件可安裝在該T型接地面延伸上。該T型接地面延伸也有助於把該第一和第二額外天線彼此隔離，例如在2.4GHz。

如前面所述，如電容器和電感器的集總元件可整合到這個天線，例如在該底板天線或該平衡迴路天線內，及/或在該底板天線和該平衡迴路天線之間。該工作頻帶和該整合天線的性能可藉由改變或調整該等集總元件的值來調諧。也可調諧該等集總元件的值，以使該整合天線適合於不同的平台，並符合相關匹配電路系統的要求。

1‧‧‧介電質基板

2‧‧‧導電接地面

3‧‧‧底板天線

4‧‧‧迴路天線

5‧‧‧饋電點

6‧‧‧饋電點

7‧‧‧末端

8‧‧‧末端

9‧‧‧金屬片

10‧‧‧金屬片

11‧‧‧金屬片

12‧‧‧信號端口

13‧‧‧信號端口

14、14'、14"、14'''‧‧‧阻抗變壓器

15、15'、15"、15'''‧‧‧匹配電路

16‧‧‧匹配電路

17‧‧‧電感器

18‧‧‧電容器

19‧‧‧開關

20‧‧‧邊緣

21‧‧‧平衡非平衡轉換器

22‧‧‧集總元件

23‧‧‧調諧分支

24‧‧‧額外天線

25‧‧‧額外天線

26‧‧‧接地面延伸

27‧‧‧接地面延伸

28‧‧‧頻帶凹槽結構

29‧‧‧信號端口

30‧‧‧信號端口

31‧‧‧第一匹配電路

32‧‧‧第二匹配電路

33‧‧‧電感器

34‧‧‧電容器

35‧‧‧T型接地面延伸

36‧‧‧曲折或折疊幾何形狀

40‧‧‧導電帶

41‧‧‧電容器

42‧‧‧電容器

以下參照附圖進一步說明本發明實施例，其中：第1圖顯示第一實施例；第2圖顯示第1圖實施例在LTE低頻帶的模擬結果；第3圖顯示第1圖實施例在LTE中頻帶的模擬結果；第4圖顯示第1圖實施例在LTE高頻帶的模擬結果；第5圖顯示一用於第1圖實施例的雙頻帶匹配電路；第6圖顯示具有第5圖匹配電路之第1圖實施例的模擬結果；第7圖顯示一用於第1圖實施例之平衡迴路天線的匹配電路，當藉由一平衡非平衡轉換器方式饋電時；第8圖顯示提供集總負載元件的第1圖實施例；第9圖顯示提供調諧分支的另一實施例； 第10圖顯示第9圖實施例的一示例性調諧分支；第11圖顯示提供第一和第二額外天線的一進一步實施例；第12圖顯示一用於第11圖實施例之第一和第二額外天線的匹配電路；第13圖顯示具有第12圖匹配電路之第11圖實施例的模擬結果；第14圖顯示第11圖實施例之在第一和第二額外天線之間和在該底板和該迴路天線之間的隔離；第15圖顯示提供第一和第二額外天線的一進一步替代實施例；第16圖顯示第15圖實施例的模擬結果；第17圖顯示第16圖實施例之在第一和第二額外天線之間和在該底板和該迴路天線之間的隔離；及第18圖顯示提供集總負載元件的第15圖實施例。

在第1圖中顯示一第一實施例。顯示一提供一導電接地面2的介電質基板1，該導電接地面覆蓋其表面的一大部分。該具有其接地面2的基板1可包括一印刷電路板或類似物。提供兩個主天線，即一底板天線3和一迴路天線4，該等天線3和4被整合。藉由「底板天線」是指一在該主接地面3中激發特定發射模式的元件。該底板天線3可採取一導電帶印刷、蝕刻的形式，或在該基板1的一末端形成其它方式，實質上平行於該主接地面2的一邊緣20。該迴路天線4可採取一導電迴 路的形式，併入一饋電在一側上的主動同軸和一饋電在另一側上的虛擬同軸，以維持對稱於一平分並垂直於該基板1的對稱平面。該迴路天線4可包括作為該迴路一部分的該接地面2邊緣20，或可包括一自足式(self-contained)迴路。在該迴路天線4接觸該主接地面的實施例中，接觸點可在該接地面2邊緣20的正中央，或可沿該接地面2邊緣20對稱地分佈在兩側上。在該迴路天線4是自足式迴路且不接觸該主接地面2的實施例中，該迴路天線4可構造成一浮動天線。該底板天線1和該迴路天線2的饋電點5、6彼此非常接近。如果該主接地面3的幾何形狀是對稱的，該底板天線3和該迴路天線4的饋電點5、6將精確地在每個天線3、4的正中央。該等饋電點5、6的位置可稍微調諧以在該等二個天線3、4之間獲得高度隔離。該底板天線3激發一底板模式，且該迴路天線4激發一平衡模式。此兩種模式是正交的，這意味著即使當該等二個天線3、4彼此非常接近時，在該等二個天線3、4之間還是相當高度隔離。在本實施例中的該迴路天線4可以是一典型的平衡天線。通常情況下，需要一平衡非平衡轉換器來激發一完備的平衡非平衡轉換器模式。然而，如果該迴路天線4的幾何形狀完全對稱，沒有一平衡非平衡轉換器仍然可實現該平衡非平衡轉換器模式。

該底板天線3在每個末端7、8是電容性及/或電感性負載，以便在低頻帶獲得一高輸入阻抗。提供三個導電金屬片9、10、11在該等饋電點5、6。該等金 屬片9、10、11電氣連接到該主接地面2，並作為接地面延伸。該較大、中央的金屬片9被用於饋電該底板天線3。一MMIC晶片(未顯示)可安裝在該金屬片9上，且可提供一用於該天線的整合匹配電路。如果一平衡非平衡轉換器結構(未顯示)被用於饋電該迴路天線4，該金屬片9也會是該迴路天線4的接地。此外，兩個較小的金屬片10、11被連接到該迴路天線4。如果不使用平衡非平衡轉換器，這兩個較小的接地面延伸10、11被用於該迴路天線4，以連接該匹配電路(未顯示)。

該迴路天線4藉由一同軸電纜(未顯示)饋電。該電纜整合為該迴路天線4一側的一部分。一額外的虛擬電纜(未顯示)對稱地整合為該迴路天線4另一側的一部分。該虛擬電纜用來保持該迴路天線4的對稱。

提供匹配電路系統(未顯示)以匹配該底板天線3和該迴路天線4。該等天線被設計成在4G LTE頻帶中運作。

第2圖顯示在LTE低頻帶之S參數的模擬結果，顯示該等二個天線3、4可在一LTE低頻帶匹配。插入損耗超過6dB，而在該等二個天線之間的隔離優於15dB。該等二個天線也可調諧成在一LTE中頻帶中運作，如在第3圖中所示具有一插入損耗超過10dB，且隔離優於20dB。在第4圖中顯示該LTE高頻帶的性能。在該LTE高頻帶的頻寬比200MHz更寬，插入損耗超過10dB，且隔離優於20dB。

該底板天線3和該迴路天線4也可構造成在兩個不同的頻帶同時運作。這可藉由在第5圖中所示的該匹配電路系統方式實現，連接每個天線3、4至一各自的信號端口12、13。用於每個天線3、4的該匹配電路系統包括兩個電氣並聯分支，每個分支包括一與一對匹配電路15、16串聯的阻抗變壓器14，該對匹配電路彼此並聯。匹配電路15提供一電感器17以作為一低通濾波器，而匹配電路16提供一電容器18以作為一高通濾波器。提供開關19於該匹配電路系統，且用來在不同狀態之間切換。該等阻抗變壓器14、匹配電路15、16、電感器17、和電容器18都獨立地選取，以便提供所關注頻帶的必要阻抗匹配。例如，一個分支可構造成用於LTE低頻帶和LTE中頻帶運作，而另一個分支可構造成用於LTE低頻帶和LTE高頻帶運作。由於該迴路天線4的對稱配置，無需一平衡非平衡轉換器而能用於在兩個頻帶同時運作。

在第6圖中顯示用於該底板天線3和該迴路天線4之S參數的模擬結果。該LTE低頻帶和LTE中頻帶可同時使用。在二個頻帶中插入損耗超過6dB，且隔離優於20dB。

一平衡非平衡轉換器結構也可用來饋電該迴路天線4。在第7圖中顯示用於本實施例的該匹配電路系統。在該迴路天線4和其信號端口13之間的該匹配電路系統包括三個並聯分支，每個分支具有一與一匹配電路15'、15"、15'''串聯的阻抗變壓器14'、14"、14'''， 及一平衡非平衡轉換器21。提供開關19以允許為了不同頻帶而分別地選取該等分支。為了不同頻帶，優化在每個分支中的該變壓器14'、14"、14'''和匹配電路15'、15"、15'''；例如LTE低、中、及高頻帶。

第8圖顯示如電容器和電感器的集總元件22如何可被整合到該天線裝置。集總元件22不是可整合到該底板天線3就是可整合到該迴路天線4，或可用來把該底板天線連接到該迴路天線。該工作頻帶和該天線裝置的性能可藉由改變該等集總元件22的值來調諧。當該等天線整合到不同的平台時，可調諧該等集總元件22的值以符合該匹配電路的要求。

現在談到第9圖，不同調諧分支23可整合到該底板天線3、該迴路天線4、及該接地面2。該等調諧分支23可用於調諧該等兩個LTE天線3、4的諧振頻率，及/或提供在二個如WiFi天線的額外天線(未顯示)之間的隔離。在該等兩個LTE天線3、4之間的隔離也可藉由該等調諧分支23來調整。

第10圖顯示更詳細之第9圖實施例的一示例性調諧分支23。該調諧分支23包括一導電帶40，配置實質上平行於該底板天線3或迴路天線4之一個或另一個的一段。該導電帶40在每一末端藉由電容器41、42的方式，連接到該天線3或4的該段，該等電容器可以是負載電容器。可藉由調整該導電帶40的長度及/或藉由調整該等電容器41、42的值，來調整該天線3或4的諧振頻率。調整該調諧分支23也可調諧在該等天線3、4之間的隔離。

如在第11圖中所示，兩個額外天線24、25可與該等二個4G LTE天線3、4整合。該等額外天線24、25可構造成如WiFi、GPS、藍牙、或其它通訊協定的天線。可針對在該等LTE天線3、4任何一側上的接地面延伸26、27驅動該等額外天線24、25。該等額外天線24、25被間隔開，以幫助改善它們的相互隔離。藉由引入兩個在該迴路天線4上的頻帶凹槽結構28，可提供額外的隔離，這將改善在該等額外天線24、25之間的隔離。該等頻帶凹槽結構28可以是一四分之一波長的短路。替代地，結構類似於第9和第10圖的該等調諧分支23，該等頻帶凹槽結構28可以是一平行線路、負載電容器帶止諧振器。該頻帶凹槽結構28可位於該迴路天線4底部，鄰近該接地面2的邊緣20，或在該迴路天線4的中間。

第12圖顯示一合適的匹配電路系統配置，以使該等額外天線24、25連接至各自的信號端口29、30。該匹配電路系統包括並聯的第一和第二匹配電路31、32。該第一匹配電路31提供一電感器33以作為一低通濾波器，且該第二匹配電路32提供一電容器34以作為一高通濾波器。這使得兩個不同的頻帶(例如，2.4GHz和5GHz WiFi頻帶)可同時匹配。開關19使得該匹配電路系統可以依要求切換進出。

第13圖顯示用於提供第12圖匹配電路系統之該等二個額外天線24、25的S參數模擬結果。在WiFi頻帶2.4GHz和5.5GHz的插入損耗超過10dB，且隔離優於20dB。

第14圖顯示在低頻帶中，在該等二個WiFi天線24、25和該等LTE天線3、4之間的隔離超過15dB。在LTE中頻帶和高頻帶中的隔離超過10dB。

第15圖顯示一替代實施例，其中該等二個額外天線24、25位於該迴路天線4內且構造成U型單極，形成圍繞一T型接地面延伸35。在這個實施例中，該迴路天線4的相對面兩側提供一曲折或折疊幾何形狀36。這種折疊線路幾何形狀有助於改善該等二個WiFi天線24、25的隔離。該T型接地面延伸35設置在該四端口天線裝置的正中央，並作為用於該四端口天線裝置之該匹配電路系統的主接地。如MMIC或LTCC的RF晶片(未顯示)可設置在該T型接地面延伸35上。在2.4GHz，該T型接地面延伸35也在該等二個WiFi天線24、25之間提供隔離。

第16圖顯示用於第15圖實施例的具有第12圖該匹配電路系統之該等二個額外天線24、25的S參數模擬結果。在WiFi頻帶2.4GHz和5.5GHz的插入損耗小於6dB，且隔離優於20dB。

第17圖顯示在低頻帶中，在該等二個WiFi天線24、25和該等LTE天線3、4之間的隔離超過15dB。在LTE中頻帶和高頻帶中的隔離超過10dB。

第18圖顯示如電容器和電感器的集總元件22如何可被整合到第15圖的該天線裝置。集總元件22不是可整合到該底板天線3就是可整合到該迴路天線4，或可用來把該底板天線連接到該迴路天線。該工作頻 帶和該天線裝置的性能可藉由改變該等集總元件22的值來調諧。當該等天線整合到不同的平台時，可調諧該等集總元件22的值以符合該匹配電路的要求。

在整個本說明書的描述和請求項，該詞語「包括」和「含有」以及它們的變型是指「包含但不限於」，且它們並非旨在(並且沒有)排除其它部分、添加物、組件、整體、或步驟。在整個本說明書的說明和請求項，單數包括複數個，除非該上下文另有所指。特別是，在使用不定冠詞時，本說明書應被理解為考慮複數個以及單數，除非該上下文另有所指。

本發明之特定型態、實施例、或例子結合描述的特性、整體、特徵、化合物、化學部分、或群組將被理解為適用於在此描述的任何其它型態、實施例、或例子，除非與之不相容。在本說明書中揭露的所有特性(包含任何附加請求項、摘要、及附圖)，及/或所揭露之任何方法或工序的所有步驟，可用任意組合來組成，除了其中這類特性及/或步驟之至少一些是互相排斥的組合以外。本發明並不限於任何前述實施例的細節。本發明延伸至在本說明書中揭露特性的任何一個新穎的或任何新穎的組合(包含任何附加請求項、摘要、及附圖)，或延伸至所揭露任何方法或工序之步驟的任何一個新穎的或任何新穎的組合。

讀者注意力被引導到的所有文章和文件，這些文章和文件與此應用有關的本說明書同時或早先提出申請，並開放給公眾查閱本說明書，且所有這些文章和文件的內容在此藉由引用被併入。

1‧‧‧介電質基板

2‧‧‧導電接地面

3‧‧‧底板天線

4‧‧‧迴路天線

5‧‧‧饋電點

6‧‧‧饋電點

7‧‧‧末端

8‧‧‧末端

9‧‧‧金屬片

10‧‧‧金屬片

11‧‧‧金屬片

20‧‧‧邊緣

Claims (36)

1. 一種可重組的天線裝置，包括一併入一接地面的基板、一底板天線、及一平衡迴路天線，該底板天線安裝在該接地面的一末端和構造成在該接地面中激發第一發射模式，該平衡迴路天線安裝在該接地面末端，鄰近該底板天線和構造成激發第二發射模式，其中該第一和第二發射模式實質上彼此正交。
2. 如請求項1之天線裝置，其中一主動同軸饋電係整合到該平衡迴路天線的一側，且其中一虛擬同軸饋電係整合到該平衡迴路天線的另一側，以維持該平衡迴路天線的對稱性。
3. 如前述請求項中任一項之天線裝置，其中該第二發射模式係平衡發射模式。
4. 如前述請求項中任一項之天線裝置，其中該底板天線和該迴路天線係彼此整合。
5. 如前述請求項中任一項之天線裝置，其中該接地面的幾何形狀在該平面中係對稱於一軸，且其中該天線係配置成實質上對稱於該軸。
6. 如前述請求項中任一項之天線裝置，其中該平衡迴路天線係藉由一平衡非平衡轉換器方式來饋電。
7. 如前述請求項中任一項之天線裝置，其中該平衡迴路天線係構造成使得該平衡迴路天線在某些頻率或頻帶可藉由一平衡非平衡轉換器方式來饋電，而在其它頻率或頻帶無需一平衡非平衡轉換器。
8. 如前述請求項中任一項之天線裝置，其中該底板天線包括一細長的導電帶，一饋電點實質上位於該導電帶的正中央。
9. 如前述請求項中任一項之天線裝置，其中該底板天線的每個末端係電容性及/或電感性負載。
10. 如前述請求項中任一項之天線裝置，其中該底板天線和該迴路天線二者係安裝在該接地面的一末端邊緣。
11. 如請求項10之天線裝置，其中該接地面的末端邊緣提供一第一接地面延伸，採取一從該接地面邊緣突出之小的導電金屬片的形式，且與其電氣連接。
12. 如請求項11之天線裝置，其中該第一接地面延伸係作為用於該底板天線的該饋電點。
13. 如請求項11或12中之天線裝置，其中該第一接地面延伸係實質上配置在該接地面末端邊緣上的正中央。
14. 如請求項10至13中任一項之天線裝置，其中進一步提供第二和第三接地面延伸，亦為電氣連接到該接地面之小的導電金屬片的形式。
15. 如請求項14之天線裝置，其中該第二和第三接地面延伸係位於一平面，平形但略高於或略低於該接地面的平面及/或該第一接地面延伸的平面。
16. 如請求項14或15中之天線裝置，其中該第二和第三接地面延伸係作為用於該平衡迴路天線的該等饋電點。
17. 如前述請求項中任一項之天線裝置，其中如電容器和電感器的集總元件係整合入該底板天線和該平衡迴路天線中的一個或二者。
18. 如前述請求項中任一項之天線裝置，其中藉由匹配電路系統的方式，該底板天線和該平衡迴路天線係每個連接到各自信號端口，以便匹配該底板天線和該平衡迴路天線的阻抗。
19. 如請求項18之天線裝置，其中該匹配電路系統包括一與在該各自天線和信號端口之間的一匹配電路串聯的阻抗變壓器。
20. 如請求項19之天線裝置，其中該匹配電路包括並聯的第一和第二匹配電路，具有一與該第一匹配電路串聯的電感器，及一與該第二匹配電路串聯的電容器。
21. 如請求項18至20中任一項之一天線裝置，其中該匹配電路系統包括至少兩個在該各自天線和其信號端口之間的分支，每個分支包括一阻抗變壓器及一對並聯的匹配電路。
22. 如請求項22之天線裝置，其中提供開關以便隔離該等至少兩個分支的一個或另一個。
23. 如依附於請求項6之請求項18至22中任一項之天線裝置，其中在該平衡迴路天線及其信號端口之間的該匹配電路系統包括至少一個與一匹配電路和一平衡非平衡轉換器串聯的阻抗變壓器，可選擇地用開關來允許隔離該等組件。
24. 如請求項23之天線裝置，其中在該平衡迴路天線及其信號端口之間的該匹配電路系統包括至少兩個並聯分支，每個分支包括串聯的一阻抗變壓器、一匹配電路、及一平衡非平衡轉換器。
25. 如請求項24之天線裝置，其中在每個分支中的該阻抗變壓器和匹配電路優化一不同的頻帶，且其中依需要可主動地切換被要求的分支，以便切換該工作頻帶。
26. 如前述請求項中任一項之天線裝置，其中該底板天線、平衡迴路天線、和該接地面的一個或多個提供一個或多個各自的調諧分支。
27. 如前述請求項中任一項之天線裝置，其中進一步提供第一和第二額外天線。
28. 如依附於請求項10之請求項27之天線裝置，其中該第一和第二額外天線係佈置一個在該接地面邊緣之該天線裝置的左側，而佈置一個在右側。
29. 如請求項28之天線裝置，其中至少一個頻帶凹槽結構係併入在該等額外天線之間的該平衡迴路天線。
30. 如請求項27之天線裝置，其中該第一和第二額外天線係與該底板天線和該平衡迴路天線整合。
31. 如請求項30之天線裝置，其中該第一和第二額外天線係位於該平衡迴路天線的周邊內。
32. 如請求項31之天線裝置，其中在該接地面邊緣的正中央提供一T型接地面延伸，而該第一和第二額外天線形成圍繞該T型接地面延伸的臂部。
33. 如請求項31或32中之天線裝置，其中該平衡迴路天線係在其左側和右側末端形成一折疊或曲折構造。
34. 如請求項27至33中任一項之天線裝置，其中每個額外天線提供匹配電路系統。
35. 如請求項34之天線裝置，其中用於每個額外天線的該匹配電路系統包括並聯的第一和第二匹配電路，該第一匹配電路優化一較低頻帶，且以一電感器的形式提供一低通濾波器，而該第二匹配電路優化一較高頻帶，且以一電容器的形式提供一高通濾波器。
36. 一種實質上如在此之前描述的天線裝置參照附圖或如附圖所示。