TWI539672B - 通訊裝置 - Google Patents

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TWI539672B TW101142877A TW101142877A TWI539672B TW I539672 B TWI539672 B TW I539672B TW 101142877 A TW101142877 A TW 101142877A TW 101142877 A TW101142877 A TW 101142877A TW I539672 B TWI539672 B TW I539672B
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Description

通訊裝置
本發明是有關於一種通訊裝置，且特別是有關於一種具有高隔離度與高輻射效率之天線系統的通訊裝置。
現今無線網路之運用越來越普及，且科技的快速發展使得通訊裝置對訊號的傳輸量及傳輸速度的需求日益增加，因此具有多天線並且可同時接收並發射訊號的多輸入多輸出(multi-input multi-output，簡稱MIMO)系統越來越受重視。換言之，多天線之操作已成為未來之趨勢。此外，為了因應通訊裝置越來越有限的內部空間，在天線之間加入隔離元件來改善隔離度已成為一種普遍的方法。一般而言，傳統的隔離元件具有一開路端(open end)，並經由共振捕捉兩天線之間於接地面的耦合電流。不過，傳統的隔離元件容易形成一寄生輻射元件，使得在改善隔離度之同時，亦使得天線之輻射效率明顯降低。
因此，如何在提升天線系統之隔離度的情況下，同時兼顧天線系統原有的輻射效率，已是通訊裝置在設計上所面臨的一大課題。
本發明提供一種通訊裝置，利用設置在天線之間的隔離元件來提升天線之間的隔離度。此外，在設置隔離元件 的情況下，天線依舊具有原有的輻射效率。
本發明提出一種通訊裝置，包括第一天線、第二天線、接地部與隔離元件。接地部耦接至一導電面。隔離元件位於第一天線及第二天線之間，並包括第一部分及第二部分。其中，第一部分的第一端與第二部分的第一端分別耦接至接地部，且第一部分的第二端與第二部分的第二端之間具有一耦合間距。
綜上所述，本發明是利用設置在第一天線與第二天線之間的隔離元件來提升天線之間的隔離度。其中，隔離元件的第一部分與第二部分在分別共振的情況下，均相當於一共振器。因此，在透過隔離元件改善天線之間的隔離度的情況下，第一天線與第二天線依舊具有原有的輻射效率。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
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。
請參考第1圖，第1圖為本發明之第一實施例之通訊裝置的結構示意圖。於本實施例中，通訊裝置1包括一第一天線11、一第二天線12、一隔離元件13及一接地部14。其中，第一天線11、第二天線12、隔離元件13及接地部14構成一天線系統，且此天線系統鄰近一導電面15。此 外，通訊裝置1可例如是一筆記型電腦或是一平板電腦…等，且導電面15可例如是配置在筆記型電腦之上蓋的支撐背板上，或為配置在平板電腦的支撐背板上。
天線系統設置在一介質基板16上，以形成一平面結構。天線系統中的隔離元件13位於第一天線11及第二天線12之間。亦即，第一天線11、隔離元件13與第二天線12沿著接地部14的一側邊依序排列。接地部14耦接至導電面15。通訊裝置1傳送一訊號源111至第一天線11，以激發第一天線11。此外，通訊裝置更傳送另一訊號源121至第二天線12，以激發第二天線12。其中，第一天線11與第二天線12具有至少一相同的通訊頻帶，且天線系統操作於至少一第一通訊頻帶及一第二通訊頻帶，且第一通訊頻帶之頻率低於第二通訊頻帶之頻率。
隔離元件13包括第一部分131與第二部分132。其中，第一天線11、隔離元件13的第一部分131、隔離元件13的第二部分132與第二天線12沿著接地部14的一側邊依序排列。此外，第一部分131的形狀大致為倒L形，且第二部分132的形狀也大致為倒L形。此外，第一部分131的第一端耦接至接地部14，且第一部分131大致於第一通訊頻帶產生共振。第二部分132的第一端亦耦接至接地部14，且第二部分132大致於第二通訊頻帶產生共振。再者，第一部分131的第二端133與第二部分132的第二端134皆為開路端。此外，第一部分131的第二端133與第二部分132的第二端134之間具有一耦合間距135。
值得注意的是，隔離元件13的第一部分131與第二部分132可用以捕捉兩天線11與12之間的耦合電流。此外，透過第二端133與134之間的相互耦合，第一部分131與第二部分132將可視為接地部14的延伸區間。再者，第一部分131與第二部分132在分別共振的情況下，均相當於一共振器(resonator)，而非一輻射器(radiator)。因此，在透過隔離元件13改善第一天線11與第二天線12之隔離度的情況下，第一天線11及第二天線12依舊具有原有之高輻射效率。
舉例來說，請一併參考第2A圖及第2B圖，第2A圖為用以說明本發明之通訊裝置的S參數曲線圖。其中，第1圖所列舉之天線系統的整體尺寸約為60×9 mm2，且曲線21用以表示第一天線11的反射係數(S11)，曲線22用以表示第二天線12的反射係數(S22)。如曲線21與22所示，在10 dB返回損失的定義下，通訊裝置1可操作於第一通訊頻帶201及第二通訊頻帶202。其中，第一通訊頻帶201之操作頻寬可涵蓋無線區域網路(WLAN)之2.4GHz頻帶(2400~2484 MHz)，且第二通訊頻帶202之操作頻寬則可涵蓋WLAN之5.2/5.8 GHz頻帶(5150~5350/5725~5875 MHz)。此外，曲線23用以表示第一天線11與第二天線12之間的隔離度(S21)。如曲線23所示，在第一通訊頻帶201及第二通訊頻帶202下，第一天線11與第二天線12之間的隔離度(S21)皆可分別達到-21 dB及-26 dB以下。
第2B圖為用以說明本發明之通訊裝置在沒有設置隔 離元件下的S參數曲線圖。其中，曲線24~26分別用以表示，在沒有設置隔離元件13的情況下，第一天線11的反射係數(S11)、第二天線12的反射係數(S22)以及第一天線11與第二天線12之間的隔離度(S21)。如第2B圖所示，在10 dB返回損失的定義下，通訊裝置1亦可操作於第一通訊頻帶201及第二通訊頻帶202。然而，在不具有隔離元件13的情況下，第一天線11與第二天線12之間的隔離度(S21)於第一通訊頻帶201與第二通訊頻帶202僅能分別達到約-11 dB及-16 dB。換言之，同時參照第2A圖與第2B圖來看，於第一通訊頻帶201及第二通訊頻帶202下，隔離元件13的設置將可改善兩天線11與12之間的隔離度約10 dB。
請參考第3圖，第3圖為用以說明本發明之通訊裝置之天線的輻射效率圖(包含阻抗匹配之損失)，其中曲線31與曲線32分別用以表示第一天線11於第一通訊頻帶201與第二通訊頻帶202下的輻射效率。如曲線31與32所示，第一天線11於第一通訊頻帶201下的輻射效率可達到至少87%，且於第二通訊頻帶202下的輻射效率可達到至少93%。在此實施例中，隔離元件13的第一部分131與第二部分132在分別共振時，均相當於一共振器，而非一輻射器。因此，第一天線11及第二天線12依舊具有原有之高輻射效率。
請參考第4圖，第4圖為本發明之第二實施例之通訊裝置的結構示意圖。第二實施例所列舉之通訊裝置4的結 構基本上與第一實施例所列舉之通訊裝置1相似。其中，與第一實施例主要不同之處在於，第二實施例中的隔離元件43亦具有一第一部分431及一第二部分432，惟第一部分431之一區間具有一彎折結構，進而形成一蜿蜒狀。藉此，將可以降低隔離元件43的高度或天線系統的整體尺寸。此外，與第一實施例相似地，第一部分431的第一端與第二部分432的第一端均分別耦接至接地部14。此外，第一部分431的第二端433與第二部分432的第二端434皆為開路，且第一部分431的第二端433與第二部分432的第二端434之間亦具有一耦合間距435。在此相似結構下，第二實施例中的天線系統仍可達成與第一實施例相似之功效。
請參考第5圖，第5圖為本發明之第三實施例之通訊裝置的結構示意圖。第三實施例所列舉之通訊裝置5的結構基本上與第一實施例1所列舉之通訊裝置相似。其中，與第一實施例主要不同之處在於，第三實施例中的隔離元件53亦具有一第一部分531及一第二部分532，惟第一部分531與第二部分532的一區間分別具有一彎折結構，進而分別形成一蜿蜒狀。藉此，將可以降低隔離元件53的高度或天線系統的整體尺寸。此外，與第一實施例相似地，第一部分531的第一端與第二部分532的第一端亦均分別耦接至接地部14。此外，第一部分531的第二端533與第二部分532的第二端534皆為開路，且第一部分531的第二端533與第二部分532的第二端534之間具有一耦合間 距535。在此相似結構下，第三實施例中的天線系統仍可達成與第一實施例相似之功效。
請參考第6圖，第6圖為本發明之第四實施例之通訊裝置的結構示意圖。第四實施例所列舉之通訊裝置6的結構基本上與第一實施例所列舉之通訊裝置1相似。其中，與第一實施例主要不同之處在於，第四實施例中的隔離元件63亦具有一第一部分631及一第二部分632，惟第一部分631的一區間具有一彎折結構，進而形成一蜿蜒狀。藉此，將可以減少隔離元件63的寬度或天線系統的整體尺寸。此外，與第一實施例相似地，第一部分631的第一端與第二部分632的第一端亦均分別耦接至接地部14。此外，第一部分631的第二端633與第二部分632的第二端634皆為開路，且第一部分631的第二端633與第二部分632的第二端634之間具有一耦合間距635。在此相似結構下，第四實施例中的天線系統仍可達成與第一實施例相似之功效。
請參考第7圖，第7圖為本發明之第五實施例之通訊裝置的結構示意圖。第五實施例所列舉之通訊裝置7的結構基本上與第一實施例所列舉之通訊裝置1相似。其中，與第一實施例主要不同之處在於，第五實施例中的隔離元件73亦具有一第一部分731及一第二部分732，惟第一部分731的第二端733與第二部分732的第二端734並非是位在同一水平線上。此外，與第一實施例相似地，第一部分731的第一端與第二部分732的第一端亦均分別耦接至 接地部14。此外，第一部分731的第二端733與第二部分732的第二端734皆為開路，且第一部分731的第二端733與第二部分732的第二端734之間亦具有一耦合間距735。此外，隔離元件73相較於第一實施例的隔離元件13可以有較小之寬度。再者，在此相似結構下，第五實施例中的天線系統仍可達成與第一實施例相似之功效。
綜上所述，本發明是利用設置在天線之間的隔離元件來提升天線之間的隔離度。其中，隔離元件的第一部分與第二部分可用以捕捉天線之間的耦合電流。此外，在分別共振的情況下，第一部分與第二部分均相當於一共振器。因此，在透過隔離元件改善天線之間的隔離度的情況下，依舊可以維持天線原有的輻射效率。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。
1、4、5、6、7‧‧‧通訊裝置
11‧‧‧第一天線
12‧‧‧第二天線
13、43、53、63、73‧‧‧隔離元件
131、431、531、631、731‧‧‧隔離元件的第一部分
132、432、532、632、732‧‧‧隔離元件的第二部分
133、433、533、633、733‧‧‧第一部分的第二端
134、434、534、634、734‧‧‧第二部分的第二端
135、435、535、635、735‧‧‧耦合間距
14‧‧‧接地部
15‧‧‧導電面
16‧‧‧介質基板
111、121‧‧‧訊號源
21~26、31、32‧‧‧曲線
201‧‧‧第一通訊頻帶
202‧‧‧第二通訊頻帶
第1圖為本發明之第一實施例之通訊裝置的結構示意圖。
第2A圖為用以說明本發明之通訊裝置的S參數曲線圖。
第2B圖為用以說明本發明之通訊裝置在沒有設置隔離元件下的S參數曲線圖。
第3圖為用以說明本發明之通訊裝置之天線的輻射效 率圖。
第4圖為本發明之第二實施例之通訊裝置的結構示意圖。
第5圖為本發明之第三實施例之通訊裝置的結構示意圖。
第6圖為本發明之第四實施例之通訊裝置的結構示意圖。
第7圖為本發明之第五實施例之通訊裝置的結構示意圖。。
1‧‧‧通訊裝置
11‧‧‧第一天線
12‧‧‧第二天線
13‧‧‧隔離元件
131‧‧‧隔離元件的第一部分
132‧‧‧隔離元件的第二部分
133‧‧‧第一部分的第二端
134‧‧‧第二部分的第二端
135‧‧‧耦合間距
14‧‧‧接地部
15‧‧‧導電面
16‧‧‧介質基板
111、121‧‧‧訊號源

Claims (9)

  1. 一種通訊裝置，包括：一第一天線；一第二天線；一接地部，耦接至一導電面；以及一隔離元件，位於該第一天線及該第二天線之間，並包括一第一部分及一第二部分，其中該第一部分的第一端與該第二部分的第一端分別耦接至該接地部，且該第一部分的第二端與該第二部分的第二端之間具有一耦合間距，其中該通訊裝置操作於至少一第一通訊頻帶及一第二通訊頻帶，該第一通訊頻帶的頻率低於該第二通訊頻帶的頻率，該第一天線、該第二天線、該第一部分、該第二部分與該接地部設置在一介質基板上以形成一平面結構，且該第一部分與該第二部分透過該耦合間距相互耦合，並分別於該第一通訊頻帶與該第二通訊頻帶形成共振，以改善在該第一通訊頻帶與該第二通訊頻帶下該第一天線與該第二天線之間的隔離度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一部分的第二端係為一開路端，且該第二部分的第二端係為一開路端。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一天線、該隔離元件之該第一部分、該隔離元件之該第二部分以及該第二天線沿著該接地部的一側邊依序排列。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第 一天線與該第二天線操作於至少一相同的通訊頻帶。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一天線、該第二天線、該隔離元件與該接地部形成一天線系統，且該天線系統鄰近該導電面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該隔離元件之該第一部分的第二端與該第二部分的第二端是位在不同的水平線上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一部分的形狀為一倒L形。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第二部分的形狀為一倒L形。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該通訊裝置為一筆記型電腦或是一平板電腦，且該導電面設置在該筆記型電腦之一上蓋的一支撐背板上或是設置在該平板電腦的一支撐背板上。
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