TW201740614A - 通訊裝置 - Google Patents

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Abstract

一種通訊裝置，包括：一天線系統、一金屬底座，以及一金屬墊高柱。天線系統至少包括一雙極化天線和一反射器，其中反射器係用於反射雙極化天線之輻射能量。金屬墊高柱係耦接於天線系統和金屬底座之間，並用於支撐天線系統。

Description

通訊裝置
本發明係關於一種通訊裝置，特別係關於一種通訊裝置及其天線系統。
隨著行動通訊技術的發達，行動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求，行動裝置通常具有無線通訊的功能。有些涵蓋長距離的無線通訊範圍，例如：行動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通訊，而有些則涵蓋短距離的無線通訊範圍，例如：Wi-Fi、Bluetooth系統使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。
無線網路基地台(Wireless Access Point)是使行動裝置於室內能高速上網之必要元件。然而，由於室內環境充滿了信號反射和多重路徑衰減(Multipath Fading)，無線網路基地台必須能同時處理來自各方向和各種極化之信號。因此，如何於無線網路基地台之有限空間中設計出一種高增益、多極化方向之天線，已成為現今設計者之一大挑戰。
在較佳實施例中，本發明提供一種通訊裝置，包括：一天線系統，至少包括一第一雙極化天線和一第一反射器，其中該第一反射器係用於反射該第一雙極化天線之輻射能量；一金屬底座；以及一金屬墊高柱，耦接於該天線系統和該金屬底座之間，並用於支撐該天線系統。
在一些實施例中，該第一反射器為一錐形，具有較寬之一上開口和較窄之一下底板，而該第一反射器之該上開口係朝向該第一雙極化天線。
在一些實施例中，該第一反射器之該上開口為較大之一正方形，而該第一反射器之該下底板為較小之一正方形。
在一些實施例中，該第一雙極化天線包括一第一偶極天線元件和一第二偶極天線元件，而該第一偶極天線元件係與該第二偶極天線元件互相垂直。
在一些實施例中，該第一偶極天線元件和該第二偶極天線元件皆為鑽石形偶極天線元件。
在一些實施例中，該第一雙極化天線係涵蓋介於1850MHz至2690MHz之間之一操作頻帶。
在一些實施例中，該第一反射器和該第一雙極化天線之間距係略大於該操作頻帶之0.25倍波長。
在一些實施例中，該天線系統更包括一第一金屬板，用於平衡該第一偶極天線元件和該第二偶極天線元件之輻射增益，而該第一雙極化天線係位於該第一金屬板和該第一反射器之間。
在一些實施例中，該第一金屬板為一正方形、一圓形，或一正三角形。
在一些實施例中，該第一金屬板之長度或寬度係小於該第一雙極化天線之一操作頻帶之0.5倍波長。
在一些實施例中，該天線系統更包括一第二雙極化天線和一第二反射器，該第二反射器係用於反射該第二雙極化天線之輻射能量，其中該第二雙極化天線係相對於該第一雙極化天線或相鄰於該第一雙極化天線。
在一些實施例中，該天線系統更包括一第二金屬板，而該第二雙極化天線係位於該第二金屬板和該第二反射器之間。
在一些實施例中，該天線系統更包括一第三雙極化天線、一第四雙極化天線、一第三反射器，以及一第四反射器，其中該第三反射器係用於反射該第三雙極化天線之輻射能量，而該第四反射器係用於反射該第四雙極化天線之輻射能量。
在一些實施例中，該天線系統更包括一第三金屬板和一第四金屬板，該第三雙極化天線係位於該第三金屬板和該第三反射器之間，而該第四雙極化天線係位於該第四金屬板和該第四反射器之間。
在一些實施例中，該第一雙極化天線、該第二雙極化天線、該第三雙極化天線，以及該第四雙極化天線為中心對稱式分布，並各自涵蓋90度之空間角。
在一些實施例中，該天線系統為一波束交換天線 組，並選擇性地使用該第一雙極化天線、該第二雙極化天線、該第三雙極化天線，以及該第四雙極化天線之一者來執行信號收發。
在一些實施例中，該金屬墊高柱之頂面積係與該天線系統之底面積大小相同。
在一些實施例中，該天線系統之一底面之一外接圓具有一第一半徑，而該金屬底座為一圓形並具有一第二半徑，其中該金屬墊高柱之高度與該第二半徑和該第一半徑之比值為線性相關。
在一些實施例中，該金屬墊高柱之該高度係以下列方程式計算：H=0.75×λ 0×(-1)，其中H代表該金屬墊高柱之該高度，λ 0代表該天線系統之一操作頻帶於自由空間中之波長，RA代表該第一半徑，而RB代表該第二半徑。
100‧‧‧通訊裝置
110‧‧‧天線系統
120‧‧‧金屬底座
130‧‧‧金屬墊高柱
140‧‧‧第一雙極化天線
140-2‧‧‧第二雙極化天線
140-3‧‧‧第三雙極化天線
140-4‧‧‧第四雙極化天線
141‧‧‧第一偶極天線元件
142‧‧‧第二偶極天線元件
150‧‧‧第一反射器
150-2‧‧‧第二反射器
150-3‧‧‧第三反射器
150-4‧‧‧第四反射器
160‧‧‧第一金屬板
160-2‧‧‧第二金屬板
160-3‧‧‧第三金屬板
160-4‧‧‧第四金屬板
170‧‧‧中心點
180‧‧‧外接圓
CO‧‧‧第四曲線(同極化)
CX‧‧‧第五曲線(交叉極化)
D1、D2‧‧‧間距
H‧‧‧高度
HD1‧‧‧深度
L1、L2、L3‧‧‧長度
RA、RB‧‧‧半徑
S11‧‧‧第一曲線(S11參數)
S22‧‧‧第二曲線(S22參數)
S21‧‧‧第三曲線(S21參數)
W1、W2、W3‧‧‧寬度
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之立體圖；第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之側視圖；第1C圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之俯視圖；第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之天線系統之第一雙極化天線之S參數圖；以及第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之天線 系統之第一雙極化天線之第二偶極天線元件之輻射場型圖。
為讓本發明之目的、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。
在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置100之立體圖。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置100之側視圖。第1C圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置100之俯視圖。請一併參考第1A、1B、1C圖。通訊裝置100可應用於一無線網路基地台(Wireless Access Point)當 中。如第1A、1B、1C圖所示，通訊裝置100包括一天線系統110、一金屬底座120，以及一金屬墊高柱130。天線系統110至少包括一第一雙極化天線(Dual-Polarized Antenna)140和一第一反射器(Reflector)150，其中第一反射器150係用於反射第一雙極化天線140之輻射能量。金屬底座120可為一中空結構，以容納各種電子電路元件，例如：一處理器、一天線切換模組，以及一匹配電路。金屬墊高柱130係耦接於天線系統110和金屬底座120之間，並用於支撐天線系統110。必須理解的是，雖然未顯示於第1A、1B、1C圖中，通訊裝置100更可包括其他元件，例如：一介質基板，一供電模組，以及一射頻(Radio Frequency)模組。在一些實施例中，通訊裝置100更包括一圓柱形非導體天線罩，其中天線系統110和金屬墊高柱130皆可設置於此圓柱形非導體天線罩當中。
第一雙極化天線140包括一第一偶極天線元件(Dipole Antenna Element)141和一第二偶極天線元件142。第一偶極天線元件141可與第二偶極天線元件142互相垂直，以達成雙極化之特性。舉例而言，若第一偶極天線元件141具有一第一極化方向且第二偶極天線元件142具有一第二極化方向，則第一極化方向可與第二極化方向互相垂直。為增加操作頻寬，第一偶極天線元件141和第二偶極天線元件142可皆為鑽石形偶極天線元件。然而，本發明並不僅限於此。在其他實施例中，第一雙極化天線140亦可包括不同種類之二天線元件，例如：單極天線元件(Monopole Antenna Element)，或是補釘天線元件(Patch Antenna Element)。
第一反射器150可為一錐形(中空結構)，具有較寬之一上開口和較窄之一下底板，其中第一反射器150之上開口係朝向第一雙極化天線140。詳細而言，第一反射器150之上開口為較大之一正方形，而第一反射器150之下底板為較小之一正方形。第一反射器150可用於消除第一雙極化天線140之背向輻射及增強其正向輻射，從而可提升第一雙極化天線140之天線增益。本發明並不僅限於此。在另一些實施例中，第一反射器150亦可改為一無蓋立方體或一無蓋圓柱體(中空結構)，而其上開口亦朝向第一雙極化天線140，仍不致影響本發明之效果。
在一些實施例中，天線系統110更包括一第一金屬板160，其中第一雙極化天線140係位於第一金屬板160和第一反射器150之間。第一金屬板160、第一雙極化天線140，以及第一反射器150之下底板，此三者可以互相平行地配置。第一金屬板160可具有各種形狀，例如：一正方形、一圓形，或是一正三角形。詳細而言，第一金屬板160之面積可小於第一雙極化天線140之面積，而第一金屬板160之垂直投影可完全位於第一反射器150之下底板之內部。由於第一雙極化天線140之第一偶極天線元件141與第二偶極天線元件142至第一反射器150之間距有微小落差，第一金屬板160係作為一選用元件(Optional Element)，其可平衡及等化第一偶極天線元件141和第二偶極天線元件142兩者之輻射增益。在其他實施例中，第一金屬板160亦可由天線系統110當中移除。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝 置100之天線系統110之第一雙極化天線140之S參數圖(S Parameter)，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表S參數(dB)。在第2圖之實施例中，第一雙極化天線140之第一偶極天線元件141係設定為一第一埠(Port 1)，而第一雙極化天線140之第二偶極天線元件142係設定為一第二埠(Port 2)。一第一曲線S11係代表第一偶極天線元件141之S11參數。一第二曲線S22係代表第二偶極天線元件142之S22參數。一第三曲線S21係代表第一偶極天線元件141和第二偶極天線元件142之間之S21(或S12)參數。根據第2圖之量測結果可知，第一雙極化天線140之第一偶極天線元件141和第二偶極天線元件142皆可涵蓋介於1850MHz至2690MHz之間之一操作頻帶。於前述操作頻帶中，第一偶極天線元件141和第二偶極天線元件142之間之S21參數皆在-40dB以下。因此，第一雙極化天線140可涵蓋LTE(Long Term Evolution)之寬頻操作，且具有相當良好之天線間之隔離度(Isolation)。
在一些實施例中，天線系統110之元件尺寸可如下列所述。為產生建設性干涉，第一反射器150和第一雙極化天線140(或第一偶極天線元件141)之間距D1係略大於第一雙極化天線140之操作頻帶之0.25倍波長(λ/4)。前述間距D1係介於24mm至30mm之間，較佳為27mm。第一金屬板160和第一雙極化天線140(或第二偶極天線元件142)之間距D2係介於19mm至25mm之間，較佳為22mm。第一反射器150之下底板之長度L1係介於45mm至55mm之間，較佳為50mm。第一反射器150之下底板之寬度W1係介於45mm至55mm之間，較佳為50mm。第一 反射器150之上開口之長度L2係介於90mm至110mm之間，較佳為99.5mm。第一反射器150之上開口之寬度W2係介於90mm至110mm之間，較佳為99.5mm。第一反射器150之深度HD1(即其上開口和下底板之間距)係介於22mm至27mm之間，較佳為24.7mm。第一金屬板160之長度L3係介於22mm至27mm之間，較佳為25mm。第一金屬板160之寬度W3係介於22mm至27mm之間，較佳為25mm。在一些實施例中，第一金屬板160之長度L3或寬度W3係小於第一雙極化天線140之操作頻帶之0.5倍波長(λ/2)。以上元件尺寸係經由多次模擬而計算得出，其可最佳化天線系統110之天線增益和天線間之隔離度。
在一些實施例中，天線系統110更包括一第二雙極化天線140-2和一第二反射器150-2，其中第二反射器150-2係用於反射第二雙極化天線140-2之輻射能量。天線系統110更可包括一第二金屬板160-2，其中第二雙極化天線140-2係位於第二金屬板160-2和第二反射器150-2之間。第二雙極化天線140-2係相對於第一雙極化天線140或相鄰於第一雙極化天線140。第二雙極化天線140-2、第二反射器150-2，以及第二金屬板160-2之結構和功能皆與前述之第一雙極化天線140、第一反射器150，以及第一金屬板160相同，而其間差異處僅在它們朝向不同方向。
在一些實施例中，天線系統110更包括一第三雙極化天線140-3和一第三反射器150-3，其中第三反射器150-3係用於反射第三雙極化天線140-3之輻射能量。天線系統110更可包括一第三金屬板160-3，其中第三雙極化天線140-3係位於第三 金屬板160-3和第三反射器150-3之間。第三雙極化天線140-3係相對於第一雙極化天線140或相鄰於第一雙極化天線140。第三雙極化天線140-3、第三反射器150-3，以及第三金屬板160-3之結構和功能皆與前述之第一雙極化天線140、第一反射器150，以及第一金屬板160相同，而其間差異處僅在它們朝向不同方向。
在一些實施例中，天線系統110更包括一第四雙極化天線140-4和一第四反射器150-4，其中第四反射器150-4係用於反射第四雙極化天線140-4之輻射能量。天線系統110更可包括一第四金屬板160-4，其中第四雙極化天線140-4係位於第四金屬板160-4和第四反射器150-4之間。第四雙極化天線140-4係相對於第一雙極化天線140或相鄰於第一雙極化天線140。第四雙極化天線140-4、第四反射器150-4，以及第四金屬板160-4之結構和功能皆與前述之第一雙極化天線140、第一反射器150，以及第一金屬板160相同，而其間差異處僅在它們朝向不同方向。
請再次參考第1A、1B、1C圖。第一雙極化天線140、第二雙極化天線140-2、第三雙極化天線140-3，以及第四雙極化天線140-4為係相對於一中心點170呈現對稱式分布，並各自涵蓋90度之空間角。相似地，第一反射器150、第二反射器150-2、第三反射器150-3、第四反射器150-4、第一金屬板160、第二金屬板160-2、第三金屬板160-3，以及第四金屬板160-4亦可相對於中心點170呈現對稱式分布。第一雙極化天線140、第二雙極化天線140-2、第三雙極化天線140-3，以及第四雙極化天線 140-4可具有相同之操作頻帶。在一些實施例中，天線系統110為一波束交換天線組(Beam Switching Antenna Assembly)，並選擇性地使用第一雙極化天線140、第二雙極化天線140-2、第三雙極化天線140-3，以及第四雙極化天線140-4之一者來執行信號收發。舉例而言，當欲接收信號來自於四面八方時，天線系統110可僅致能(Enable)朝向最大信號強度方向之雙極化天線，而將其餘雙極化天線皆禁能(Disabled)。必須理解的是，雖然第1A、1B、1C圖顯示恰好四支雙極化天線，實際上天線系統110可包括更多或更少數量之天線，例如：可僅包括第一雙極化天線140、第二雙極化天線140-2、第三雙極化天線140-3，以及第四雙極化天線140-4其中之一或複數者。大致而言，若天線系統110共包括N支雙極化天線(例如：N為大於或等於2之一正整數)，則此N支雙極化天線可以等分配置於同一周角上，其中任二支相鄰之雙極化天線之間所包夾之一劣弧(Minor Arc)之度數恰為(360/N)度。
根據實際量測結果，當金屬底座120之面積與天線系統110之底面積兩者不相等時，其將對於天線系統110之輻射場型和交叉極化隔離度(Cross-Polarization Isolation)產生負面影響。一般而言，金屬底座120之面積係根據最低操作頻率而設計，故通常會大於天線系統110之底面積。為克服此一缺點，在較佳實施例中，本發明係加入金屬墊高柱130係來修正天線系統110之輻射場型及提升其交叉極化隔離度。金屬墊高柱130於金屬底座120上之高度H可根據天線系統110之底面積和金屬底座120之面積來決定。
請參考第1C圖。天線系統110之一底面之一外接圓180具有一第一半徑RA，而金屬底座120為一圓形並具有一第二半徑RB，其中金屬墊高柱130之高度H與第二半徑RB和第一半徑RA之比值為線性相關。詳細而言，金屬墊高柱130之高度H可以用下列方程式(1)計算得出： 其中H代表金屬墊高柱130之高度，λ 0代表天線系統110之操作頻帶於自由空間(Free Space)中之波長，RA代表第一半徑，而RB代表第二半徑。
以上金屬墊高柱130之高度H之計算公式係根據多次實驗結果以迴歸直線分析而得出，可有效地降低金屬底座120對天線系統110之干擾。在一特例中，若第二半徑RB等於第一半徑RA(亦即，金屬底座120之面積恰與天線系統110之底面積兩者相等)，則金屬墊高柱130之高度H恰好為0。換言之，金屬墊高柱130係用於補償金屬底座120之面積與天線系統110之底面積兩者不相等時所產生之不匹配問題；若是它們相等，則可毋須設計金屬墊高柱130。在一些實施例中，金屬墊高柱130之頂面積係與天線系統110之底面積兩者大小相同。在一些實施例中，金屬墊高柱130可設計為對應於天線系統110之底面形狀之一柱體。例如，當天線系統110之底面為一圓形時，金屬墊高柱130可為一圓柱體；又例如，當天線系統110之底面為一正方形時，金屬墊高柱130可為一立方柱體。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝 置100之天線系統110之第一雙極化天線140之第二偶極天線元件142之輻射場型圖(Radiation Pattern)，其中橫軸代表方位角(Theta)(角度)，而縱軸代表天線增益(Gain)(dBi)。在第3圖之實施例中，一第四曲線CO係代表同極化(Co-polarization)之輻射場型，而一第五曲線CX係代表交叉極化(Cross-polarization)之輻射場型。根據第3圖之量測結果可知，於介於1850MHz至2690MHz之前述操作頻帶中，第一雙極化天線140之最大天線增益可達約8.6dBi，而其交叉極化隔離度可達約18.1dB。亦即，金屬墊高柱130之加入可使得天線系統110之輻射場型和交叉極化隔離度皆可符合行動通訊之實際應用需求。
本發明提供一種通訊裝置，其天線系統具有高隔離度、高交叉極化隔離度，以及高天線增益等優勢。因此，本發明很適合應用於各種室內環境，以克服傳統因信號反射和多重路徑衰減造成通訊品質不佳之問題。
值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件參數、元件形狀，以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。另外，本發明之通訊裝置及天線系統並不僅限於第1-3圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-3圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之通訊裝置及天線系統中。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
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‧‧‧通訊裝置
110‧‧‧天線系統
120‧‧‧金屬底座
130‧‧‧金屬墊高柱
140‧‧‧第一雙極化天線
140-2‧‧‧第二雙極化天線
140-3‧‧‧第三雙極化天線
140-4‧‧‧第四雙極化天線
141‧‧‧第一偶極天線元件
142‧‧‧第二偶極天線元件
150‧‧‧第一反射器
150-2‧‧‧第二反射器
150-3‧‧‧第三反射器
150-4‧‧‧第四反射器
160‧‧‧第一金屬板
160-2‧‧‧第二金屬板
160-3‧‧‧第三金屬板
160-4‧‧‧第四金屬板
H‧‧‧高度

Claims (19)

  1. 一種通訊裝置，包括：一天線系統，至少包括一第一雙極化天線和一第一反射器，其中該第一反射器係用於反射該第一雙極化天線之輻射能量；一金屬底座；以及一金屬墊高柱，耦接於該天線系統和該金屬底座之間，並用於支撐該天線系統。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一反射器為一錐形，具有較寬之一上開口和較窄之一下底板，而該第一反射器之該上開口係朝向該第一雙極化天線。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之通訊裝置，其中該第一反射器之該上開口為較大之一正方形，而該第一反射器之該下底板為較小之一正方形。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一雙極化天線包括一第一偶極天線元件和一第二偶極天線元件，而該第一偶極天線元件係與該第二偶極天線元件互相垂直。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之通訊裝置，其中該第一偶極天線元件和該第二偶極天線元件皆為鑽石形偶極天線元件。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一雙極化天線係涵蓋介於1850MHz至2690MHz之間之一操作頻帶。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之通訊裝置，其中該第一反射器和該第一雙極化天線之間距係略大於該操作頻帶之0.25倍波長。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之通訊裝置，其中該天線系統更包括一第一金屬板，用於平衡該第一偶極天線元件和該第二偶極天線元件之輻射增益，而該第一雙極化天線係位於該第一金屬板和該第一反射器之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之通訊裝置，其中該第一金屬板為一正方形、一圓形，或一正三角形。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之通訊裝置，其中該第一金屬板之長度或寬度係小於該第一雙極化天線之一操作頻帶之0.5倍波長。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該天線系統更包括一第二雙極化天線和一第二反射器，該第二反射器係用於反射該第二雙極化天線之輻射能量，其中該第二雙極化天線係相對於該第一雙極化天線或相鄰於該第一雙極化天線。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之通訊裝置，其中該天線系統更包括一第二金屬板，而該第二雙極化天線係位於該第二金屬板和該第二反射器之間。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之通訊裝置，其中該天線系統更包括一第三雙極化天線、一第四雙極化天線、一第三反射器，以及一第四反射器，其中該第三反射器係用於反射該第三雙極化天線之輻射能量，而該第四反射器係用於反射該第四雙極化天線之輻射能量。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之通訊裝置，其中該天線系統更包括一第三金屬板和一第四金屬板，該第三雙極化天線係 位於該第三金屬板和該第三反射器之間，而該第四雙極化天線係位於該第四金屬板和該第四反射器之間。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之通訊裝置，其中該第一雙極化天線、該第二雙極化天線、該第三雙極化天線，以及該第四雙極化天線為中心對稱式分布，並各自涵蓋90度之空間角。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之通訊裝置，其中該天線系統為一波束交換天線組，並選擇性地使用該第一雙極化天線、該第二雙極化天線、該第三雙極化天線，以及該第四雙極化天線之一者來執行信號收發。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該金屬墊高柱之頂面積係與該天線系統之底面積大小相同。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該天線系統之一底面之一外接圓具有一第一半徑，而該金屬底座為一圓形並具有一第二半徑，其中該金屬墊高柱之高度與該第二半徑和該第一半徑之比值為線性相關。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之通訊裝置，其中該金屬墊高柱之該高度係以下列方程式計算： 其中H代表該金屬墊高柱之該高度，λ0代表該天線系統之一操作頻帶於自由空間中之波長，RA代表該第一半徑，而RB代表該第二半徑。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI679803B (zh) * 2018-09-27 2019-12-11 啟碁科技股份有限公司 天線系統
TWI765621B (zh) * 2021-03-25 2022-05-21 神準科技股份有限公司 雙饋入天線
TWI807700B (zh) * 2021-09-17 2023-07-01 宏達國際電子股份有限公司 信號輻射裝置及天線結構

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111684653B (zh) 2018-02-06 2022-04-22 康普技术有限责任公司 产生具有全向方位角图案的天线波束的带透镜的基站天线
WO2020223387A1 (en) * 2019-05-01 2020-11-05 Smiths Interconnect, Inc. Differential fed dual polarized tightly coupled dielectric cavity radiator for electronically scanned array applications
CN111007535A (zh) * 2019-11-28 2020-04-14 国网山东省电力公司经济技术研究院 一种北斗地基增强系统基准站观测墩
US11258159B2 (en) * 2020-03-19 2022-02-22 United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Antenna pedestal

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0185962B1 (ko) * 1995-03-03 1999-05-15 구관영 안테나 측면 복사에너지를 최소화한 안테나
US5940048A (en) * 1996-07-16 1999-08-17 Metawave Communications Corporation Conical omni-directional coverage multibeam antenna
EP0877443B1 (en) * 1997-05-09 2008-01-02 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Antenna and manufacturing method therefor
US5926137A (en) * 1997-06-30 1999-07-20 Virginia Tech Intellectual Properties Foursquare antenna radiating element
CA2255516A1 (en) * 1998-12-11 2000-06-11 Telecommunications Research Laboratories Multiport antenna and method of processing multipath signals received by a multiport antenna
US7696943B2 (en) * 2002-09-17 2010-04-13 Ipr Licensing, Inc. Low cost multiple pattern antenna for use with multiple receiver systems
KR20050084561A (ko) * 2002-09-17 2005-08-26 아이피알 라이센싱, 인코포레이티드 다중 패턴 안테나
US6975278B2 (en) * 2003-02-28 2005-12-13 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute, Co., Ltd. Multiband branch radiator antenna element
US6972729B2 (en) * 2003-06-20 2005-12-06 Wang Electro-Opto Corporation Broadband/multi-band circular array antenna
CN2781652Y (zh) * 2004-07-26 2006-05-17 电子科技大学 一种多入多出无线通信基站分集天线装置
EP1784894A1 (en) * 2004-08-31 2007-05-16 Fractus, S.A. Slim multi-band antenna array for cellular base stations
EP1667278A1 (en) * 2004-11-23 2006-06-07 Alcatel Base station panel antenna with dual-polarized radiating elements and shaped reflector
US7079083B2 (en) * 2004-11-30 2006-07-18 Kathrein-Werke Kg Antenna, in particular a mobile radio antenna
US7489282B2 (en) * 2005-01-21 2009-02-10 Rotani, Inc. Method and apparatus for an antenna module
US7348930B2 (en) * 2005-01-21 2008-03-25 Rotani, Inc. Method and apparatus for a radio transceiver
ES2380580T3 (es) * 2005-10-14 2012-05-16 Fractus S.A. Formación menuda de antenas de triple banda para estaciones base celulares
EP2034623A1 (en) * 2007-09-05 2009-03-11 Nokia Siemens Networks Oy Adaptive adjustment of an antenna arrangement for exploiting polarization and/or beamforming separation
US8199062B2 (en) * 2008-04-21 2012-06-12 Spx Corporation Phased-array antenna radiator parasitic element for a super economical broadcast system
US8184060B2 (en) * 2008-10-07 2012-05-22 Pctel, Inc. Low profile antenna
US8102325B2 (en) * 2008-11-10 2012-01-24 Hemisphere Gps Llc GNSS antenna with selectable gain pattern, method of receiving GNSS signals and antenna manufacturing method
US8482478B2 (en) * 2008-11-12 2013-07-09 Xirrus, Inc. MIMO antenna system
US8279137B2 (en) * 2008-11-13 2012-10-02 Microsoft Corporation Wireless antenna for emitting conical radiation
CN201615950U (zh) * 2009-12-18 2010-10-27 中国国土资源航空物探遥感中心 适用于多角度观测的角反射器
TWI462392B (zh) * 2010-09-14 2014-11-21 Lite On Electronics Guangzhou 多天線系統及具有該多天線系統的電子裝置
CN102447163B (zh) * 2010-10-08 2013-08-07 中国移动通信集团设计院有限公司 一种宽频带双极化全向天线及馈电方法
US8669913B2 (en) * 2011-01-07 2014-03-11 Xirrus, Inc. MIMO antenna system
KR101872460B1 (ko) * 2011-01-27 2018-06-29 갈트로닉스 코포레이션 리미티드 광대역 이중 편파 안테나
TWI456835B (zh) * 2011-02-18 2014-10-11 Wistron Neweb Corp 天線、複合天線及射頻收發系統
US9247573B2 (en) * 2011-08-08 2016-01-26 Xirrus, Inc. Modular wireless network access device
US9246235B2 (en) * 2012-10-26 2016-01-26 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Controllable directional antenna apparatus and method
JP6309096B2 (ja) * 2013-10-29 2018-04-11 キマ メディカル テクノロジーズ リミテッド アンテナシステムおよびデバイス、およびそれらの製造方法
US9183424B2 (en) * 2013-11-05 2015-11-10 Symbol Technologies, Llc Antenna array with asymmetric elements
US9729213B2 (en) * 2014-01-30 2017-08-08 Xirrus, Inc. MIMO antenna system
CN104916917A (zh) * 2014-03-12 2015-09-16 南京信大电子科技有限公司 一种宽带宽波束移动终端卫星通信天线
TWI514680B (zh) * 2014-03-17 2015-12-21 Wistron Neweb Corp 多頻天線及多頻天線配置方法
CN106463834A (zh) * 2014-03-26 2017-02-22 天线国际有限责任公司 贴片天线、制造和使用此天线的方法和天线系统
TWI583053B (zh) * 2015-03-25 2017-05-11 啟碁科技股份有限公司 天線及複合天線
SE539260C2 (en) * 2015-09-15 2017-05-30 Cellmax Tech Ab Antenna arrangement using indirect interconnection
US20170085009A1 (en) * 2015-09-18 2017-03-23 Paul Robert Watson Low-profile, broad-bandwidth, dual-polarization dipole radiating element
TWI563730B (en) * 2015-09-22 2016-12-21 Wistron Neweb Corp Complex antenna
TWI583145B (zh) * 2015-09-22 2017-05-11 啟碁科技股份有限公司 射頻收發系統
CN105356041A (zh) * 2015-11-20 2016-02-24 西安华为技术有限公司 双极化天线
TWI605637B (zh) * 2016-03-01 2017-11-11 啟碁科技股份有限公司 天線系統
TWI628861B (zh) * 2016-09-10 2018-07-01 啟碁科技股份有限公司 複合天線
TWI634700B (zh) * 2016-12-22 2018-09-01 啓碁科技股份有限公司 通訊裝置
US10164325B1 (en) * 2017-06-16 2018-12-25 Wistron Neweb Corp. Communication device
TWI639275B (zh) * 2017-06-16 2018-10-21 啓碁科技股份有限公司 通訊裝置
TWI643405B (zh) * 2017-07-20 2018-12-01 啓碁科技股份有限公司 天線系統

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI679803B (zh) * 2018-09-27 2019-12-11 啟碁科技股份有限公司 天線系統
TWI765621B (zh) * 2021-03-25 2022-05-21 神準科技股份有限公司 雙饋入天線
TWI807700B (zh) * 2021-09-17 2023-07-01 宏達國際電子股份有限公司 信號輻射裝置及天線結構

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