TWI539674B - 天線系統 - Google Patents
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- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
Description
本發明係關於一種天線系統，特別係關於可改良隔離度之天線系統。
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、3.5GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。
天線系統為支援無線通訊之行動裝置中不可或缺之元件。然而，由於行動裝置內部空間狹小，各個天線之配置往往極為接近，容易互相干擾。因此，有必要設計一種全新的天線系統，以改良傳統天線系統中隔離度不佳之問題。
在較佳實施例中，本發明提供一種天線系統，包括：一第一天線，由一第一信號源所激發；一第二天線，由一
第二信號源所激發；以及一橋接器，設置於該第一天線和該第二天線之間，其中該橋接器之二端皆耦接至一接地區域。
在一些實施例中，該橋接器係用於改良該第一天線和該第二天線之間之隔離度。在一些實施例中，該橋接器包括一第一支路和一第二支路，該第一支路之一第一端係耦接至該接地區域，該第二支路之一第一端係耦接至該接地區域，而該第一支路之一第二端係耦接至該第二支路之一第二端。在一些實施例中，該第一支路和該第二支路之組合大致呈現一倒U字形。在一些實施例中，該橋接器更包括一附加支路，而該附加支路係耦接至該第一支路之該第二端和該第二支路之該第二端。在一些實施例中，該附加支路大致呈現一直條形，而該附加支路係朝向遠離該接地區域之方向作延伸。在一些實施例中，該附加支路大致呈現一蜿蜒形，而該附加支路係朝向靠近該接地區域之方向作延伸。在一些實施例中，該第一天線和該第二天線皆為耦合饋入式天線。在一些實施例中，該第一天線包括一第一饋入部和一第一輻射部，該第一饋入部之一第一端係耦接至該第一信號源，該第一饋入部之一第二端為一開路端，該第一輻射部之一第一端係鄰近於該第一饋入部之該第二端，該第一輻射部之一第二端係耦接至該接地區域，該第二天線包括一第二饋入部和一第二輻射部，該第二饋入部之一第一端係耦接至該第二信號源，該第二饋入部之一第二端為一開路端，該第二輻射部之一第一端係鄰近於該第二饋入部之該第二端，該第二輻射部之一第二端係耦接至該接地區域。在一些實施例中，該第一天線、該第二天線，以及該橋接器皆操作於一第一
頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶約介於2400MHz至2500MHz之間，而該第二頻帶約介於5150MHz至5850MHz之間。
100、200、300、400‧‧‧天線系統
110、210‧‧‧第一天線
120、220‧‧‧第二天線
130‧‧‧第一信號源
140‧‧‧第二信號源
150、350、450‧‧‧橋接器
151‧‧‧第一支路
152‧‧‧第二支路
153‧‧‧第一支路之第一端
154‧‧‧第一支路之第二端
155‧‧‧第二支路之第一端
156‧‧‧第二支路之第二端
160‧‧‧接地區域
211‧‧‧第一饋入部
212‧‧‧第一輻射部
213‧‧‧第一饋入部之第一端
214‧‧‧第一饋入部之第二端
215‧‧‧第一輻射部之第一端
216‧‧‧第一輻射部之第二端
221‧‧‧第二饋入部
222‧‧‧第二輻射部
223‧‧‧第二饋入部之第一端
224‧‧‧第二饋入部之第二端
225‧‧‧第二輻射部之第一端
226‧‧‧第二輻射部之第二端
357、457‧‧‧附加支路
CC1‧‧‧第一曲線
CC2‧‧‧第二曲線
CC3‧‧‧第三曲線
GC1‧‧‧第一耦合間隙
GC2‧‧‧第二耦合間隙
GC3‧‧‧第三耦合間隙
GC4‧‧‧第四耦合間隙
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之示意圖；第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之示意圖；第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之示意圖；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之示意圖；以及第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之隔離度之示意圖。
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。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統100之示意圖。天線系統100可應用於一行動裝置中，例如：一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。如第1圖所示，天線系統100包括：一第一天線110、一第二天線120、一第一信號源130、一第二信號源140，以及一橋接器150。第一天線110和
第二天線120之種類於本發明中並不特別作限制。舉例而言，第一天線110和第二天線120之任一者可以是一耦合饋入式天線(Coupling-feed Antenna)、一單極天線(Monopole Antenna)、一偶極天線(Dipole Antenna)、一迴圈天線(Loop Antenna)，或是一螺旋天線(Helical Antenna)。第一信號源130和第二信號源140可以是射頻(Radio Frequency，RF)模組。第一天線110係由第一信號源130所激發，而第二天線120係由第二信號源140所激發。橋接器150係設置於第一天線110和第二天線120之間，其中橋接器150之二端皆耦接至一接地區域160。接地區域160可以是行動裝置之一接地金屬面，其並可提供一接地電位。在將橋接器150加入天線系統100之後，其可直接減少第一天線110和第二天線120之間之電磁干擾現象，因此能有效地改良第一天線110和第二天線120之間之隔離度。與傳統技術相比，其天線系統通常是藉由加大天線間距來維持隔離度，本發明使用橋接器150來取代傳統設計，不僅能維持天線系統之良好性能，亦可一併達成節省設計空間之效果。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統200之示意圖。在第2圖之實施例中，天線系統200包括：一第一天線210、一第二天線220、一第一信號源130、一第二信號源140，以及一橋接器150。如第2圖所示，第一天線210和第二天線220皆為耦合饋入式天線，惟其形狀僅為舉例說明，並非用於限制本發明。橋接器150包括一第一支路151和一第二支路152，其中第一支路151之一第一端153係耦接至一接地區域160，第二支路152之一第一端155亦耦接至接地區域160，而第
一支路151之一第二端154係耦接至第二支路152之一第二端156。第一支路151和第二支路152之組合大致呈現一倒U字形。在一些實施例中，此倒U字形具有二個直角轉折，使得第一支路151和第二支路152兩者至少有部份係彼此互相平行。相似地，橋接器150亦可用於改良第一天線210和第二天線220之間之隔離度。
更詳細而言，第一天線210包括一第一饋入部211和一第一輻射部212，其中第一饋入部211之一第一端213係耦接至第一信號源130，第一饋入部211之一第二端214為一開路端，第一輻射部212之一第一端215係鄰近於第一饋入部211之第二端214，第一輻射部212之一第二端216係耦接至接地區域160。在一些實施例中，第一饋入部211之第二端214和第一輻射部212之第一端215之間之一第一耦合間隙GC1之寬度約介於1mm至1.5mm之間。第二天線220包括一第二饋入部221和一第二輻射部222，其中第二饋入部221之一第一端223係耦接至第二信號源140，第二饋入部221之一第二端224為一開路端，第二輻射部222之一第一端225係鄰近於第二饋入部221之第二端224，第二輻射部222之一第二端226係耦接至接地區域160。在一些實施例中，第二饋入部221之第二端224和第二輻射部222之第一端225之間之一第二耦合間隙GC2之寬度約介於1mm至1.5mm之間。另一方面，第一天線210和橋接器150之間之一第三耦合間隙GC3之寬度約介於1mm至2mm之間，第二天線220和橋接器150之間之一第四耦合間隙GC4之寬度亦約介於1mm至2mm之間，使得第一天線210和第二天線220可間接透過橋接
器150來互相溝通。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統300之示意圖。第3圖和第2圖相似，兩者之差異在於，天線系統300之一橋接器350更包括一附加支路357。附加支路357可用於改良第一天線210和第二天線220之間於低頻操作頻帶之隔離度。附加支路357之長度約為低頻操作頻帶之中心頻率之0.25至0.5倍波長。附加支路357係耦接至第一支路151之第二端154和第二支路152之第二端156(亦即，附加支路357係耦接至第一支路151和第二支路152之接合處)。附加支路357係大致呈現一直條形，並大致垂直於第一支路151和第二支路152。附加支路357係朝向遠離接地區域160之方向作延伸。橋接器350之附加支路357、第一支路151，以及第二支路152之組合大致呈現一倒Y字形。第3圖之天線系統300之其餘特徵皆與第2圖之天線系統200相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統400之示意圖。第4圖和第2圖相似，兩者之差異在於，天線系統400之一橋接器450更包括一附加支路457。附加支路457可用於改良第一天線210和第二天線220之間於低頻操作頻帶之隔離度。附加支路457之長度約為低頻操作頻帶之中心頻率之0.25至0.5倍波長。附加支路457係耦接至第一支路151之第二端154和第二支路152之第二端156(亦即，附加支路457係耦接至第一支路151和第二支路152之接合處)。附加支路457係大致呈現一蜿蜒形，並朝向靠近接地區域160之方向作延伸。附加支路457可包括互相連接之至少二S字形。第4圖之天線系統400
之其餘特徵皆與第2圖之天線系統200相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之隔離度之示意圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表天線之間之隔離度(S21)(dB)。在一些實施例中，前述之第一天線、第二天線，以及橋接器皆操作於一第一頻帶和一第二頻帶，其中第一頻帶約介於2400MHz至2500MHz之間，而第二頻帶約介於5150MHz至5850MHz之間。本發明之天線系統至少可支援如Wi-Fi和Bluetooth之行動通訊頻帶。如第5圖所示，第一曲線CC1係代表無橋接器之天線系統之隔離度，第二曲線CC2係代表具有第3圖之橋接器之天線系統之隔離度，而第三曲線CC3係代表具有第4圖之橋接器之天線系統之隔離度。根據第5圖之量測結果，可發現橋接器特別是於低頻操作頻帶(第一頻帶)中，對於天線系統之隔離度有很明顯之改良效果。本發明之天線系統於前述操作頻帶中具有至少-15dB之隔離度，可符合一般行動通訊之規格標準。詳細而言，加入橋接器大約可使天線系統之隔離度改良約8至20dB，且不會額外增加天線間距，因此，本發明可兼得增強天線系統性能以及減少天線系統總面積之雙重功效，是以其很適合應用於各種內部空間狹小之行動裝置當中。
在元件尺寸方面，第一天線和第二天線之間距約為30mm。橋接器之附加支路之總長度約為27mm。值得注意的是，以上所述之元件尺寸、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。本發明之天線系統並不僅限於第1-5圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-5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天線系統當中。
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‧‧‧天線系統
110‧‧‧第一天線
120‧‧‧第二天線
130‧‧‧第一信號源
140‧‧‧第二信號源
150‧‧‧橋接器
160‧‧‧接地區域
Claims (8)
- 一種天線系統，包括：一第一天線，由一第一信號源所激發；一第二天線，由一第二信號源所激發；以及一橋接器，設置於該第一天線和該第二天線之間，其中該橋接器之二端皆耦接至一接地區域；其中該橋接器包括一第一支路和一第二支路，該第一支路之一第一端係耦接至該接地區域，該第二支路之一第一端係耦接至該接地區域，而該第一支路之一第二端係耦接至該第二支路之一第二端；其中該橋接器更包括一附加支路，而該附加支路係耦接至該第一支路之該第二端和該第二支路之該第二端。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，其中該橋接器係用於改良該第一天線和該第二天線之間之隔離度。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，其中該第一支路和該第二支路之組合大致呈現一倒U字形。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，其中該附加支路大致呈現一直條形，而該附加支路係朝向遠離該接地區域之方向作延伸。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，其中該附加支路大致呈現一蜿蜒形，而該附加支路係朝向靠近該接地區域之方向作延伸。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，其中該第一天線和該第二天線皆為耦合饋入式天線。
- 如申請專利範圍第6項所述之天線系統，其中該第一天線包括一第一饋入部和一第一輻射部，該第一饋入部之一第一端係耦接至該第一信號源，該第一饋入部之一第二端為一開路端，該第一輻射部之一第一端係鄰近於該第一饋入部之該第二端，該第一輻射部之一第二端係耦接至該接地區域，該第二天線包括一第二饋入部和一第二輻射部，該第二饋入部之一第一端係耦接至該第二信號源，該第二饋入部之一第二端為一開路端，該第二輻射部之一第一端係鄰近於該第二饋入部之該第二端，該第二輻射部之一第二端係耦接至該接地區域。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，其中該第一天線、該第二天線，以及該橋接器皆操作於一第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶約介於2400MHz至2500MHz之間，而該第二頻帶約介於5150MHz至5850MHz之間。
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