TWI416800B - 雙迴圈天線及多頻多天線模組 - Google Patents

Description

雙迴圈天線及多頻多天線模組

本發明係有關於一種雙迴圈天線及多頻多天線模組，尤指一種能夠產生良好天線性能之雙迴圈天線及多頻多天線模組。

傳統無線區域網路或802.11a/b/g/n橋接點天線大多為外露式天線結構，最常見的形式為披覆有塑膠或橡膠套筒之偶極天線。這類型天線通常為單頻2.4GHz或雙頻2.4/5GHz天線，其天線主體高度通常為無線寬頻路由器或集線器厚度的3倍高，並且天線主體設置於一側邊且外露在機殼上方。使用者在操作上需先安裝天線，再調整天線接收位置，天線亦容易遭受外力破壞，且佔據空間並破壞美觀，特別是應用於多天線系統時。

因此，上述習知天線結構在量產至實際應用上，都需一額外塑膠或橡膠套筒套接於天線外圍，因此提高天線的製造成本。另外，這類型天線無法內藏在一般的無線寬頻路由器或集線器內，亦即天線需外露在天線系統殼體外部，因此習知結構大幅降低產品外觀的整體性及美感度。

另外，在2.4/5.2/5.8GHz無線區域網路或802.11a/b/g/n的內藏式天線設計上，大致為PIFA天線、短路單極天線與平板天線(patch antenna)。一般內藏式PIFA天線或短路單極天線，其天線最大增益在2.4與5.2/5.8GHz頻帶內通常分別只有約3與4dBi的大小，且天線輻射場型少為垂向輻射(broadside radiation)。為達成高增益天線(天線最大增益在2.4與5.2/5.8GHz頻帶內至少需在6dBi以上)，則需要廣泛使用平板天線或微帶天線(microstrip antenna)。因為平板/微帶天線的輻射場型為垂向輻射，具有指向性(directional)輻射場型，意味著天線的最大增益比一般內藏式PIFA天線或短路單極天線來的高。然而平板/微帶天線的結構需要兩層的疊構，一層為天線主要輻射體，另一層為天線的接地面，而天線輻射體亦需較大的平面空間，並且因為天線不為平衡式結構(unbalanced structure)，所以容易受到接地面效應的影響。

緣是，本發明人有感上述缺失之可改善，且依據多年來從事此方面之相關經驗，悉心觀察且研究之，並配合學理之運用，而提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明所要解決的技術問題，在於提供一種雙迴圈天線及多頻多天線模組，其除了尺寸小、高度低、天線之間隔離度小、輻射特性良好之外，亦不需額外增加一雙工器電路，即可取代傳統外露式2.4/5GHz雙頻橋接點(access-point)天線。此外，本發明多天線模組可內藏於無線寬頻路由器(router)或集線器(hub)內，以保持產品整體外觀的完整性與美感度。

為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方案，提供一種雙迴圈天線，其包括：一接地單元、一短路單元、一訊號饋入單元、一第一迴圈輻射單元及一第二迴圈輻射單元。其中，該短路單元係具有至少一設置於該接地單元上之短路接腳。該訊號饋入單元係具有至少一與上述至少一短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之訊號饋入接腳。該第一迴圈輻射單元係位於該接地單元上方一預定距離，其中該第一迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第一迴圈輻射單元提供一第一操作頻帶。該第二迴圈輻射單元係位於該接地單元上方一預定距離並且圍繞該第一迴圈輻射單元，其中該第二迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第二迴圈輻射單元提供一第二操作頻帶。

為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方案，提供一種多頻多天線模組，其包括：一接地單元及複數個雙迴圈結構。其中，該等雙迴圈結構係環繞地面對該接地單元的幾何中心並且設置在該接地單元上，其中每兩個相鄰之雙迴圈結構的中心線彼此間的夾角係為相同，並且每一個雙迴圈結構係包括：一短路單元、一訊號饋入單元、一第一迴圈輻射單元及一第二迴圈輻射單元。該短路單元係具有至少一設置於該接地單元上之短路接腳。該訊號饋入單元係具有至少一與上述至少一短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之訊號饋入接腳。該第一迴圈輻射單元係位於該接地單元上方一預定距離，其中該第一迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第一迴圈輻射單元提供一第一操作頻帶。該第二迴圈輻射單元係位於該接地單元上方一預定距離並且圍繞該第一迴圈輻射單元，其中該第二迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第二迴圈輻射單元提供一第二操作頻帶。

為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方案，提供一種多頻多天線模組，其安裝於一天線系統殼體的內部，其中該多頻多天線模組係包括：一接地單元及複數個雙迴圈結構。其中，該等雙迴圈結構係環繞地面對該接地單元的幾何中心並且設置在該接地單元上，其中每兩個相鄰之雙迴圈結構的中心線彼此間的夾角係為相同，並且每一個雙迴圈結構係包括：一短路單元、一訊號饋入單元、一第一迴圈輻射單元及一第二迴圈輻射單元。該短路單元係具有至少一設置於該接地單元上之短路接腳。該訊號饋入單元係具有至少一與上述至少一短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之訊號饋入接腳。該第一迴圈輻射單元係位於該接地單元上方一預定距離，其中該第一迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第一迴圈輻射單元提供一第一操作頻帶。該第二迴圈輻射單元係位於該接地單元上方一預定距離並且圍繞該第一迴圈輻射單元，其中該第二迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第二迴圈輻射單元提供一第二操作頻帶。

因此，針對上述多頻多天線模組，本發明的有益效果在於：

1、在本發明所舉的例子中，採用三個獨立的雙迴圈結構，每一個獨立的雙迴圈結構係由一第一迴圈輻射單元及一包圍該第一迴圈輻射單元之第二迴圈輻射單元所組成。該第一迴圈輻射單元主要提供高頻5.2/5.8GHz頻帶操作，並且該第二迴圈輻射單元主要提供低頻2.4GHz頻帶操作。

2、在本發明所舉的例子中，每一個雙迴圈結構之第一迴圈輻射單元及第二迴圈輻射單元可被彎折，以有效地減少多頻多天線模組的整體高度，進而使得多頻多天線模組可內藏於無線寬頻路由器(router)或集線器(hub)內，以保持產品整體外觀的完整性與美感度

3、藉由控制每一個雙迴圈結構之訊號饋入接腳與短路接腳之間距並且微調每一個雙迴圈結構之第一迴圈輻射單元及第二迴圈輻射單元之間的距離，可獲得多頻多天線模組在2.4/5.2/5.8GHz無線區域網路頻帶內良好的阻抗匹配(2:1 VSWR或10dB返回損失定義)。

4、因為每一個雙迴圈結構之短路接腳鄰近不同天線操作頻率之雙迴圈結構的訊號饋入接腳，所以本發明可大幅降低每兩個具有不同天線操作頻率之雙迴圈結構之間的耦合(mutual coupling)，並且隔離度(isolation)可確保在-15dB以下之良好特性。

5、每一個雙迴圈結構為一全波長迴圈天線，且為一平衡式結構(balanced structure)，其具有大幅抑制天線接地面(或系統接地面)的表面激發電流之優勢，因此接地面(該接地單元)在這裡可視為一反射板，而使得天線輻射場型具有較高的指向性(directivity)，以達成高增益天線的設計(最大天線增益值可達約7dB)。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱第一A圖至第一B圖所示，本發明第一實施例係提供一種雙迴圈天線M，其包括：一接地單元1、一短路單元2、一訊號饋入單元3、一第一迴圈輻射單元4及一第二迴圈輻射單元5。其中，該接地單元1係可為一正多邊形導電板體(圖未示)、一圓形導電板體、或具有任何外觀形狀之導電板體，並且該接地單元1的中央處可具有一穿孔10。

此外，該短路單元2係具有至少一設置於該接地單元1上之短路接腳20，亦即該短路單元2之至少一短路接腳20係接觸於該接地單元1。該訊號饋入單元3係具有至少一與上述至少一短路接腳20相隔一預定距離且懸空於該接地單元1上方一預定距離之訊號饋入接腳30，亦即該訊號饋入單元3之至少一訊號饋入接腳30沒有接觸到該接地單元1且遠離該接地單元1一預定距離。另外，該短路單元2之至少一短路接腳20與該訊號饋入單元3之至少一訊號饋入接腳30彼此相隔一預定距離，以達良好的匹配。

再者，該第一迴圈輻射單元4與該第二迴圈輻射單元5未彎折前係呈現如第一B圖的樣式。而當該第一迴圈輻射單元4與該第二迴圈輻射單元5延著第一B圖的虛線A向前彎折約90度後，即可形成如第一A圖所顯示的樣式。此外，以本發明第一實施例所舉的例子而言，該第一迴圈輻射單元4被一中心線B區分成兩部分，並且該第一迴圈輻射單元4的兩部分係相互對稱；該第二迴圈輻射單元5被上述的中心線B區分成兩部分，並且該第二迴圈輻射單元5的兩部分係相互對稱。另外，依據不同的設計需求，該第一迴圈輻射單元4及該第二迴圈輻射單元5係可選擇性地設置在相同平面或不同平面上(以本發明第一實施例所舉的例子而言，該第一迴圈輻射單元4及該第二迴圈輻射單元5係設置在相同平面上)。

此外，該第一迴圈輻射單元4提供一第一操作頻帶(例如5.2GHz或5.8GHz頻帶操作)。該第一迴圈輻射單元4係位於該接地單元1上方一預定距離，其中該第一迴圈輻射單元4的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳20及上述至少一訊號饋入接腳30。以本發明第一實施例所舉的例子而言，該第一迴圈輻射單元4係具有一電性連接於上述至少一訊號饋入接腳30之第一輻射部40、一電性連接於上述至少一短路接腳20之第二輻射部41、及一連接於該第一輻射部40末端及該第二輻射部41末端之第三輻射部42。

另外，該第二迴圈輻射單元5提供一第二操作頻帶(例如2.4GHz頻帶操作)。該第二迴圈輻射單元5係位於該接地單元1上方一預定距離並且圍繞該第一迴圈輻射單元4，其中該第二迴圈輻射單元5的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳20及上述至少一訊號饋入接腳30。以本發明第一實施例所舉的例子而言，該第二迴圈輻射單元5係具有一電性連接於上述至少一訊號饋入接腳30之第四輻射部50、一從該第四輻射部50向外延伸而出之第五輻射部51、一電性連接於上述至少一短路接腳20之第六輻射部52、一從該第六輻射部52向外延伸而出之第七輻射部53、及一連接於該第五輻射部51末端及該第七輻射部53末端之第八輻射部54。此外，該第一輻射部40、該第二輻射部41、該第五輻射部51及該第七輻射部53係相互平行，並且該第三輻射部42與該第八輻射部54係相互平行且相距0.5至1.5公釐。

換言之，以本發明第一實施例所舉的例子而言，該第二迴圈輻射單元5的兩末端係分別「直接接觸」於上述至少一短路接腳20及上述至少一訊號饋入接腳30，並且該第一迴圈輻射單元4的兩末端係透過該第二迴圈輻射單元5而分別「間接電性連接」於上述至少一短路接腳20及上述至少一訊號饋入接腳30。

此外，本發明第一實施例之雙迴圈天線M更進一步包括：一訊號導線W，其中該訊號導線W的一末端係電性連接於上述至少一訊號饋入接腳30的底部，並且該訊號導線W的另外一末端係穿過該穿孔10，以使得該訊號導線W透過該穿孔10的使用而達到收納的效果。此外，透過該訊號導線W的使用，以使得上述至少一訊號饋入接腳30所接收到的天線訊號可傳遞至無線寬頻路由器(router)或集線器(hub)內的電路板模組(圖未示)。當然，本發明第一實施例的接地單元1也可以省略上述的穿孔10，而使得該訊號導線W直接延著該接地單元1的上表面貼附，這樣也可以使得該訊號導線W達到收納的效果。

請參閱第二圖所示，本發明第二實施例係提供一種雙迴圈天線M，其包括：一接地單元1、一短路單元2、一訊號饋入單元3、一第一迴圈輻射單元4、一第二迴圈輻射單元5及一絕緣體6，其中該絕緣體6可為介電常數較高的材質，例如為陶瓷等。由圖中的比較可知，本發明第二實施例與第一實施例最大的差別在於：在第二實施例中，該絕緣體6係設置於該接地單元1上，並位於該接地單元1和該短路單元2、該訊號饋入單元3、該第一迴圈輻射單元4、該第二迴圈輻射單元5之間，其中該短路單元2、該訊號饋入單元3、該第一迴圈輻射單元4及該第二迴圈輻射單元5皆緊貼在該絕緣體6的外表面上，以用於強化該短路單元2、該訊號饋入單元3、該第一迴圈輻射單元4及該第二迴圈輻射單元5的結構強度。

請參閱第三圖所示，本發明第三實施例係提供一種雙迴圈天線，其包括：一接地單元(圖未示)、一短路單元2、一訊號饋入單元3、一第一迴圈輻射單元4及一第二迴圈輻射單元5，其中該第一迴圈輻射單元4及該第二迴圈輻射單元5處於尚未延著虛線A進行彎折的狀態，並且該短路單元2尚未設置在該接地單元上(如同第一B圖所示的狀態)。由圖中的比較可知，本發明第三實施例與第一實施例最大的差別在於：在第三實施例中，該第一輻射部40係具有一第一彎折區段400，並且該第二輻射部41係具有一與該第一彎折區段400相對應之第二彎折區段410；該第五輻射部51係具有一第五彎折區段510，並且該第七輻射部53係具有一與該第五彎折區段510相對應之第七彎折區段530。換言之，以中心線B為基準，該第一輻射部40之第一彎折區段400與該第二輻射部41之第二彎折區段410係為彼此相互對稱，並且該第五輻射部51之第五彎折區段510與該第七輻射部53之第七彎折區段530係為彼此相互對稱。

請參閱第四圖所示，本發明第四實施例係提供一種雙迴圈天線，其包括：一接地單元(圖未示)、一短路單元2、一訊號饋入單元3、一第一迴圈輻射單元4及一第二迴圈輻射單元5，其中該第一迴圈輻射單元4及該第二迴圈輻射單元5處於尚未延著虛線A進行彎折的狀態，並且該短路單元2尚未設置在該接地單元上(如同第一B圖所示的狀態)。由圖中的比較可知，本發明第四實施例與第一實施例最大的差別在於：在第四實施例中，該第一迴圈輻射單元4的兩末端係分別「直接接觸」於上述至少一短路接腳20及上述至少一訊號饋入接腳30，並且該第二迴圈輻射單元5的兩末端係透過該第一迴圈輻射單元4而分別「間接電性連接」於上述至少一短路接腳20及上述至少一訊號饋入接腳30。

請參閱第五圖所示，本發明第五實施例係提供一種雙迴圈天線，其包括：一接地單元(圖未示)、一短路單元2、一訊號饋入單元3、一第一迴圈輻射單元4及一第二迴圈輻射單元5，其中該第一迴圈輻射單元4及該第二迴圈輻射單元5處於尚未延著虛線A進行彎折的狀態，並且該短路單元2尚未設置在該接地單元上(如同第一B圖所示的狀態)。由圖中的比較可知，本發明第五實施例與第一實施例最大的差別在於：在第五實施例中，該第一迴圈輻射單元4的兩末端係分別「直接接觸」於上述至少一短路接腳20及上述至少一訊號饋入接腳30，並且該第二迴圈輻射單元5的兩末端係分別「直接接觸」於上述至少一短路接腳20及上述至少一訊號饋入接腳30。

請參閱第六圖所示，本發明第六實施例係提供一種雙迴圈天線，其包括：一接地單元(圖未示)、一短路單元2、一訊號饋入單元3、一第一迴圈輻射單元4及一第二迴圈輻射單元5，其中該第一迴圈輻射單元4及該第二迴圈輻射單元5處於尚未延著三條虛線(A、A' )進行彎折的狀態，並且該短路單元2尚未設置在該接地單元上(如同第一B圖所示的狀態)。由圖中的比較可知，本發明第六實施例與第一實施例最大的差別在於：在第六實施例中，該第二迴圈輻射單元5的兩相反側端可延著兩條虛線A' 進行對稱性的向下彎折，以減少該第二迴圈輻射單元5整體的長度及面積。

然而，上述對於「該第一迴圈輻射單元4及該第二迴圈輻射單元5」的界定只是用來舉例而已，而並非用以限定本發明。舉凡任何電性連接於該短路單元2與該訊號饋入單元3之間且形成內、外圈形式(例如上述第二迴圈輻射單元5圍繞該第一迴圈輻射單元4)的雙迴圈結構，皆為本發明所保護的範圍。

當然，本發明也可以使用多組雙迴圈結構。例如：請參閱第七圖所示，本發明第七實施例係提供一種雙迴圈天線M，其包括：一接地單元1、一短路單元2、一訊號饋入單元3、一第一迴圈輻射單元4、一第二迴圈輻射單元5、一第三迴圈輻射單元4' 及一第四迴圈輻射單元5' 。由圖中的比較可知，本發明第七實施例與第一實施例最大的差別在於：在第七實施例中，新增加該第三迴圈輻射單元4' 及該第四迴圈輻射單元5' ，以形成一具有「兩組雙迴圈結構」之雙迴圈天線。換言之，該第一迴圈輻射單元4與該第二迴圈輻射單元5形成一組雙迴圈結構，並且該第三迴圈輻射單元4' 與該第四迴圈輻射單元5' 形成另一組雙迴圈結構。再者，該第三迴圈輻射單元4' 係位於該接地單元1上方一預定距離，其中該第三迴圈輻射單元4' 的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳20及上述至少一訊號饋入接腳30，並且該第三迴圈輻射單元4' 係相對應該第一迴圈輻射單元4。再者，該第四迴圈輻射單元5' 係位於該接地單元1上方一預定距離並且圍繞該第三迴圈輻射單元4' ，其中該第四迴圈輻射單元5' 的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳20及上述至少一訊號饋入接腳30，並且該第四迴圈輻射單元5' 係相對應該第二迴圈輻射單元5。

請參閱第八A圖及第八B圖所示，本發明係提供一種多頻多天線模組N，其包括：一接地單元1及複數個雙迴圈結構S，其中該等雙迴圈結構S係環繞地面對該接地單元1的幾何中心並且設置在該接地單元1上，舉例來說：將一位於該接地單元1中央處之穿孔10定為幾何中心，而使得該等雙迴圈結構S可依據該接地單元1之穿孔10，而環繞地設置在該接地單元1上。再者，定義每一條由該接地單元1的幾何中心穿過每一個雙迴圈結構S的中心線為A，在本發明所舉的例子中，每兩條中心線A的夾角完全相同或近乎相同。換言之，每兩個相鄰之雙迴圈結構S相對於該接地單元1之幾何中心彼此間的夾角θ係為相同或近乎相同，並且每一個雙迴圈結構S係包括：一短路單元2、一訊號饋入單元3、一第一迴圈輻射單元4及一第二迴圈輻射單元5。此外，該等雙迴圈結構S可由金屬導電片經過沖壓(或切割)及彎折而成，為了沖壓之方便性，彎折角度通常為直角，但不一定要直角。

另外，每一個雙迴圈結構S增設一絕緣體6，其設置於該接地單元1上，其中每一個雙迴圈結構S之短路單元2、訊號饋入單元3、第一迴圈輻射單元4及第二迴圈輻射單元5皆緊貼在該絕緣體6的外表面上，以用於強化該短路單元2、該訊號饋入單元3、該第一迴圈輻射單元4及該第二迴圈輻射單元5的結構強度。

其中，該短路單元2係具有至少一設置於該接地單元1上之短路接腳20。該訊號饋入單元3係具有至少一與上述至少一短路接腳20相隔一預定距離且懸空於該接地單元1上方一預定距離之訊號饋入接腳30。該第一迴圈輻射單元4係位於該接地單元1上方一預定距離，其中該第一迴圈輻射單元4的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳20及上述至少一訊號饋入接腳30。該第二迴圈輻射單元5係位於該接地單元1上方一預定距離並且圍繞該第一迴圈輻射單元4，其中該第二迴圈輻射單元5的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳20及上述至少一訊號饋入接腳30。

此外，本發明多頻多天線模組N更進一步包括：複數個相對應該等雙迴圈結構S之訊號導線W，每一個訊號導線W的一末端係電性連接於每一個訊號饋入單元3之至少一訊號饋入接腳30，並且每一個訊號導線W的另外一末端係穿過該穿孔10，以使得該等訊號導線W透過該穿孔10的使用而達到收納的效果。此外，透過該等訊號導線W的使用，以使得每一個訊號饋入單元3之至少一訊號饋入接腳30所接收到的天線訊號可傳遞至無線寬頻路由器(router)或集線器(hub)內的電路板模組(圖未示)。當然，本發明的接地單元1也可以省略上述的穿孔10，而使得該等訊號導線W直接延著該接地單元1的上表面貼附，這樣也可以使得該等訊號導線W達到收納的效果。

以本發明第八A圖及第八B圖所舉的例子來說，該等雙迴圈結構S的數量係為三個，因此每兩個相鄰之雙迴圈結構S的中心線A彼此間的夾角θ係為120度。然而，上述「該等雙迴圈結構S所界定的數量」或「每兩個相鄰之雙迴圈結構S的中心線彼此間的夾角θ所界定度數」皆是用來舉例而已，而並非用以限定本發明。

此外，每一個雙迴圈結構S之至少一訊號饋入接腳30係與其中一鄰近之雙迴圈結構S之至少一短路接腳20相鄰，並且每一個雙迴圈結構S之至少一短路接腳20係與另外一鄰近之雙迴圈結構S之至少一訊號饋入接腳30相鄰。藉由上述該等短路接腳20及該等訊號饋入接腳30彼此錯開的設計，以降低「兩相鄰之短路接腳20彼此間」及「兩相鄰之訊號饋入接腳30彼此間」產生相互干擾的問題。

請配合第八B圖及第九圖所示，依據第八B圖中所界定的座標方向，第九圖顯示其中一雙迴圈結構S(第八B圖中最上面的雙迴圈結構S)操作於2442MHz的2D輻射場型在不同平面(x-z平面、y-z平面、x-y平面)之量測結果。可看出在垂直切面在x-z平面及y-z平面上顯示出「類似指向性的輻射場型(directive radiation patterns)」。

請配合第八B圖及第十圖所示，依據第八B圖中所界定的座標方向，第十圖顯示其中一雙迴圈結構S(第八B圖中最上面的雙迴圈結構S)操作於5490MHz的2D輻射場型在不同平面(x-z平面、y-z平面、x-y平面)之量測結果。可看出在垂直切面在x-z平面及y-z平面上顯示出「指向性的輻射場型(directive radiation patterns)」。

請參閱第十一圖所示，依據上述三個雙迴圈結構S(如第八A圖所示)所界定的結構來進行測試，而結果顯示出三個雙迴圈結構(由S₁₁ 、S₂₂ 、S₃₃ 所代表)S在不同頻率(MHz)下所得到之反射係數(S Parameter)(dB)。由圖中可知，在2.4GHz、5.2GHz及5.8GHz的頻帶內具有較低(-10dB以下)的反射係數。

請參閱第十二圖所示，依據上述三個雙迴圈結構S(如第八A圖所示)所界定的結構來進行測試，而結果顯示出每兩個雙迴圈結構S彼此間的隔離度曲線(圖式中只顯示出S₂₁ 、S₃₁ 、S₃₂ ，例如：S₂₁ 所代表的是第二個與第一個雙迴圈結構S之間的隔離度曲線，S₃₁ 所代表的是第三個與第一個雙迴圈結構S之間的隔離度曲線，S₃₂ 所代表的是第三個與第二個雙迴圈結構S之間的隔離度曲線)。由圖中可知，在2.4GHz、5.2GHz及5.8GHz頻帶內的隔離度(isolation)可以確保在-15dB以下之良好特性。

請參閱第十三圖所示，依據上述三個雙迴圈結構S(如第八A圖所示)所界定的結構來進行測試，而結果顯示出其中一雙迴圈結構S在不同頻率(MHz)下所得到之天線增益(antenna gain)(dBi)及輻射效率(radiation efficiency)(%)。此外，因為該接地單元1的上表面可視為一反射面，而使得天線輻射場型具有較高的指向性(最大天線增益值可達約7dB)。

因此，本發明多頻多天線模組具有下列的優點及功效：

1、在本發明所舉的例子中，採用三個獨立的雙迴圈結構，每一個獨立的雙迴圈結構係由一第一迴圈輻射單元及一包圍該第一迴圈輻射單元之第二迴圈輻射單元所組成。該第一迴圈輻射單元主要提供高頻5.2/5.8GHz頻帶操作，並且該第二迴圈輻射單元主要提供低頻2.4GHz頻帶操作。

2、在本發明所舉的例子中，每一個雙迴圈結構之第一迴圈輻射單元及第二迴圈輻射單元可被彎折，以有效地減少多頻多天線模組的整體高度，進而使得多頻多天線模組可內藏於無線寬頻路由器(router)或集線器(hub)內，以保持產品整體外觀的完整性與美感度

3、藉由控制每一個雙迴圈結構之訊號饋入接腳與短路接腳之間距並且微調每一個雙迴圈結構之第一迴圈輻射單元及第二迴圈輻射單元之間的距離，可獲得多頻多天線模組在2.4/5.2/5.8GHz無線區域網路頻帶內良好的阻抗匹配(2:1 VSWR或10dB返回損失定義)。

4、因為每一個雙迴圈結構之短路接腳鄰近不同天線操作頻率之雙迴圈結構的訊號饋入接腳，所以本發明可大幅降低每兩個具有不同天線操作頻率之雙迴圈結構之間的耦合(mutual coupling)，並且隔離度(isolation)可確保在-15dB以下之良好特性。

5、每一個雙迴圈結構為一全波長迴圈天線，且為一平衡式結構，其具有大幅抑制天線接地面(或系統接地面)的表面激發電流之優勢，因此接地面(該接地單元)在這裡可視為一反射板，而使得天線輻射場型具有較高的指向性，以達成高增益天線的設計(最大天線增益值可達約7dB)。

另外，請參閱第十四圖所示，本發明多頻多天線模組N係可安裝於一天線系統殼體C(例如：無線寬頻路由器的天線系統殼體或集線器的天線系統殼體)的內部，例如安裝在天線系統殼體的上蓋內側，其中該接地單元1、該短路單元2、該訊號饋入單元3、該第一迴圈輻射單元4及該第二迴圈輻射單元5皆被包覆於該天線系統殼體C的內部。因此，本發明多頻多天線模組N可內藏於無線寬頻路由器(router)或集線器(hub)內，所以本發明之多頻多天線模組N不需外露於天線系統殼體C外部，以保持產品整體外觀的完整性與美感度。

惟，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

M．．．雙迴圈天線

1．．．接地單元

10．．．穿孔

2．．．短路單元

20．．．短路接腳

3．．．訊號饋入單元

30．．．訊號饋入接腳

4．．．第一迴圈輻射單元

40．．．第一輻射部

400．．．第一彎折區段

41．．．第二輻射部

410．．．第二彎折區段

42．．．第三輻射部

4' ．．．第三迴圈輻射單元

5．．．第二迴圈輻射單元

50．．．第四輻射部

51．．．第五輻射部

510．．．第五彎折區段

52．．．第六輻射部

53．．．第七輻射部

530．．．第七彎折區段

54．．．第八輻射部

5' ．．．第四迴圈輻射單元

6．．．絕緣體

W．．．訊號導線

A、A' ．．．虛線

B．．．中心線

N．．．多頻多天線模組

S．．．雙迴圈結構

θ．．．夾角

第一A圖係為本發明雙迴圈天線的第一實施例之立體示意圖；

第一B圖係為本發明雙迴圈天線的第一實施例之第一迴圈輻射單元與第二迴圈輻射單元未被彎折前的前視示意圖；

第二圖係為本發明雙迴圈天線的第二實施例之立體示意圖；

第三圖係為本發明雙迴圈天線的第三實施例之第一迴圈輻射單元與第二迴圈輻射單元未被彎折前的前視示意圖；

第四圖係為本發明雙迴圈天線的第四實施例之第一迴圈輻射單元與第二迴圈輻射單元未被彎折前的前視示意圖；

第五圖係為本發明雙迴圈天線的第五實施例之第一迴圈輻射單元與第二迴圈輻射單元未被彎折前的前視示意圖；

第六圖係為本發明雙迴圈天線的第六實施例之第一迴圈輻射單元與第二迴圈輻射單元未被彎折前的前視示意圖；

第七圖係為本發明雙迴圈天線的第七實施例之上視示意圖；

第八A圖係為本發明多頻多天線模組之立體示意圖；

第八B圖係為本發明多頻多天線模組之上視示意圖；

第九圖係為本發明多頻多天線模組之其中一雙迴圈結構操作於2442MHz在不同平面(x-z平面、y-z平面、x-y平面)之輻射場型示意圖；

第十圖係為本發明多頻多天線模組之其中一雙迴圈結構操作於5490MHz在不同平面(x-z平面、y-z平面、x-y平面)之輻射場型示意圖；

第十一圖係為本發明多頻多天線模組之該等雙迴圈結構在不同頻率下所得到之反射係數之曲線圖；

第十二圖係為本發明多頻多天線模組之每兩個雙迴圈結構彼此間的隔離度曲線圖；

第十三圖係為本發明雙迴圈天線之其中一雙迴圈結構在不同頻率下所得到之天線增益及輻射效率之曲線圖；以及

第十四圖係為本發明多頻多天線模組內設於一天線系統殼體內之立體示意圖。

M．．．雙迴圈天線

1．．．接地單元

10．．．穿孔

2．．．短路單元

20．．．短路接腳

3．．．訊號饋入單元

30．．．訊號饋入接腳

4．．．第一迴圈輻射單元

5．．．第二迴圈輻射單元

W．．．訊號導線

Claims (22)

1. 一種雙迴圈天線，其包括：一接地單元；一短路單元，其具有至少一設置於該接地單元上之短路接腳；一訊號饋入單元，其具有至少一與上述至少一短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之訊號饋入接腳；一第一迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離，其中該第一迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第一迴圈輻射單元提供一第一操作頻帶；一第二迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離並且圍繞該第一迴圈輻射單元，其中該第二迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第二迴圈輻射單元提供一第二操作頻帶；以及一第三迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離，其中該第三迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第三迴圈輻射單元係相對應該第一迴圈輻射單元；一第四迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定 距離並且圍繞該第三迴圈輻射單元，其中該第四迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第四迴圈輻射單元係相對應該第二迴圈輻射單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述之雙迴圈天線，其中該接地單元係為一正多邊形導電板體或一圓形導電板體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之雙迴圈天線，更進一步包括：一訊號導線，其一末端電性連接於上述至少一訊號饋入接腳，其中該接地單元的中央處係具有一穿孔，並且該訊號導線的另外一末端係穿過該穿孔。
4. 如申請專利範圍第1項所述之雙迴圈天線，其中該第一迴圈輻射單元係具有一電性連接於上述至少一訊號饋入接腳之第一輻射部、一電性連接於上述至少一短路接腳之第二輻射部、及一連接於該第一輻射部末端及該第二輻射部末端之第三輻射部；該第二迴圈輻射單元係具有一電性連接於上述至少一訊號饋入接腳之第四輻射部、一從該第四輻射部向外延伸而出之第五輻射部、一電性連接於上述至少一短路接腳之第六輻射部、一從該第六輻射部向外延伸而出之第七輻射部、及一連接於該第五輻射部末端及該第七輻射部末端之第八輻射部。
5. 如申請專利範圍第4項所述之雙迴圈天線，其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第五輻射部及該第七輻射部係相互平行，並且該第三輻射部與該第八輻射部 係相互平行且相距一預定距離。
6. 如申請專利範圍第4項所述之雙迴圈天線，其中該第一輻射部係具有一第一彎折區段，並且該第二輻射部係具有一與該第一彎折區段相對應之第二彎折區段；該第五輻射部係具有一第五彎折區段，並且該第七輻射部係具有一與該第五彎折區段相對應之第七彎折區段。
7. 如申請專利範圍第1項所述之雙迴圈天線，更進一步包括：一設置於該接地單元上之絕緣體，其中該短路單元、該訊號饋入單元、該第一迴圈輻射單元及該第二迴圈輻射單元皆緊貼在該絕緣體的外表面上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之雙迴圈天線，其中該第一迴圈輻射單元及該第二迴圈輻射單元係設置在相同平面或不同平面上。
9. 如申請專利範圍第1項所述之雙迴圈天線，其中該第一迴圈輻射單元被一中心線區分成兩部分，並且該第一迴圈輻射單元的兩部分係相互對稱；該第二迴圈輻射單元被上述的中心線區分成兩部分，並且該第二迴圈輻射單元的兩部分係相互對稱。
10. 如申請專利範圍第1項所述之雙迴圈天線，其中該第一迴圈輻射單元的兩末端係分別接觸於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第二迴圈輻射單元的兩末端係分別接觸於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳。
11. 如申請專利範圍第1項所述之雙迴圈天線，其中該 第一迴圈輻射單元的兩末端係分別接觸於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第二迴圈輻射單元的兩末端係透過該第一迴圈輻射單元而分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳。
12. 如申請專利範圍第1項所述之雙迴圈天線，其中該第二迴圈輻射單元的兩末端係分別接觸於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第一迴圈輻射單元的兩末端係透過該第二迴圈輻射單元而分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳。
13. 如申請專利範圍第1項所述之雙迴圈天線，其中該第二迴圈輻射單元的兩相反側端被對稱性的向下彎折。
14. 一種多頻多天線模組，其包括：一接地單元；以及複數個雙迴圈結構，其環繞地面對該接地單元的幾何中心並且設置在該接地單元上，其中每兩個相鄰之雙迴圈結構的中心線彼此間的夾角係為相同，並且每一個雙迴圈結構係包括：一短路單元，其具有至少一設置於該接地單元上之短路接腳；一訊號饋入單元，其具有至少一與上述至少一短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之訊號饋入接腳； 一第一迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離，其中該第一迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第一迴圈輻射單元提供一第一操作頻帶；以及一第二迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離並且圍繞該第一迴圈輻射單元，其中該第二迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第二迴圈輻射單元提供一第二操作頻帶；其中每一個雙迴圈結構之至少一訊號饋入接腳係與其中一鄰近之雙迴圈結構之至少一短路接腳相鄰，並且每一個雙迴圈結構之至少一短路接腳係與另外一鄰近之雙迴圈結構之至少一訊號饋入接腳相鄰。
15. 如申請專利範圍第14項所述之多頻多天線模組，更進一步包括：複數個相對應該等雙迴圈結構之訊號導線，每一個訊號導線的一末端係電性連接於每一個訊號饋入單元之至少一訊號饋入接腳，其中該接地單元的中央處係具有一穿孔，並且每一個訊號導線的另外一末端係穿過該穿孔。
16. 如申請專利範圍第14項所述之多頻多天線模組，其中該等雙迴圈結構的數量係為三個，並且每兩個相 鄰之雙迴圈結構的中心線彼此間的夾角係為120度。。
17. 一種多頻多天線模組，其安裝於一天線系統殼體的內部，其中該多頻多天線模組係包括：一接地單元；以及複數個雙迴圈結構，其環繞地面對該接地單元的幾何中心並且設置在該接地單元上，其中每兩個相鄰之雙迴圈結構的中心線彼此間的夾角係為相同，並且每一個雙迴圈結構係包括：一短路單元，其具有至少一設置於該接地單元上之短路接腳；一訊號饋入單元，其具有至少一與上述至少一短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之訊號饋入接腳；一第一迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離，其中該第一迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第一迴圈輻射單元提供一第一操作頻帶；以及一第二迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離並且圍繞該第一迴圈輻射單元，其中該第二迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第二迴圈輻射單元提供一第二操作頻 帶；其中每一個雙迴圈結構之至少一訊號饋入接腳係與其中一鄰近之雙迴圈結構之至少一短路接腳相鄰，並且每一個雙迴圈結構之至少一短路接腳係與另外一鄰近之雙迴圈結構之至少一訊號饋入接腳相鄰。
18. 如申請專利範圍第17項所述之多頻多天線模組，更進一步包括：複數個相對應該等雙迴圈結構之訊號導線，每一個訊號導線的一末端係電性連接於每一個訊號饋入單元之至少一訊號饋入接腳，其中該接地單元的中央處係具有一穿孔，並且每一個訊號導線的另外一末端係穿過該穿孔。
19. 如申請專利範圍第17項所述之多頻多天線模組，其中該第一操作頻帶為5.2/5.8GHz頻帶操作，該第二操作頻帶為2.4GHz頻帶。
20. 如申請專利範圍第17項所述之多頻多天線模組，其中該第一操作頻帶高於該第二操作頻帶。
21. 一種多頻多天線模組，其包括：一接地單元；以及複數個雙迴圈結構，其環繞地面對該接地單元的幾何中心並且設置在該接地單元上，其中每兩個相鄰之雙迴圈結構的中心線彼此間的夾角係為相同，並且每一個雙迴圈結構係包括：一短路單元，其具有至少一設置於該接地單元上之 短路接腳；一訊號饋入單元，其具有至少一與上述至少一短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之訊號饋入接腳；一第一迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離，其中該第一迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第一迴圈輻射單元提供一第一操作頻帶；一第二迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離並且圍繞該第一迴圈輻射單元，其中該第二迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第二迴圈輻射單元提供一第二操作頻帶；一第三迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離，其中該第三迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第三迴圈輻射單元係相對應該第一迴圈輻射單元；以及一第四迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離並且圍繞該第三迴圈輻射單元，其中該第四迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接 腳，並且該第四迴圈輻射單元係相對應該第二迴圈輻射單元。
22. 一種多頻多天線模組，其安裝於一天線系統殼體的內部，其中該多頻多天線模組係包括：一接地單元；以及複數個雙迴圈結構，其環繞地面對該接地單元的幾何中心並且設置在該接地單元上，其中每兩個相鄰之雙迴圈結構的中心線彼此間的夾角係為相同，並且每一個雙迴圈結構係包括：一短路單元，其具有至少一設置於該接地單元上之短路接腳；一訊號饋入單元，其具有至少一與上述至少一短路接腳相隔一預定距離且懸空於該接地單元上方一預定距離之訊號饋入接腳；一第一迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離，其中該第一迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第一迴圈輻射單元提供一第一操作頻帶；一第二迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離並且圍繞該第一迴圈輻射單元，其中該第二迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第二迴圈輻射單元提供一第二操作頻 帶；一第三迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離，其中該第三迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第三迴圈輻射單元係相對應該第一迴圈輻射單元；以及一第四迴圈輻射單元，其位於該接地單元上方一預定距離並且圍繞該第三迴圈輻射單元，其中該第四迴圈輻射單元的兩末端係分別電性連接於上述至少一短路接腳及上述至少一訊號饋入接腳，並且該第四迴圈輻射單元係相對應該第二迴圈輻射單元。