TWI556508B

TWI556508B - 天線裝置

Info

Publication number: TWI556508B
Application number: TW103130857A
Authority: TW
Inventors: 陳星豪; 邱弘偉; 簡瑞誌
Original assignee: 環鴻科技股份有限公司
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2016-11-01
Also published as: TW201611408A

Description

天線裝置

本發明是有關於一種天線裝置，特別是有關於一種利用設置於兩個天線之間的隔離件來降低天線耦合度的天線裝置。

多輸入多輸出(Multi-input Multi-output,MIMO)是一種用來描述多天線無線通訊系統的抽象數學模型，能利用發射端的多個天線各自獨立發送訊號，同時在接收端用多個天線接收並恢復原訊息。MIMO被作為一種為了增大無線區域網路(WLAN)通訊速度的傳送技術，在該通訊方式中，安裝多個發送天線以及接收天線，由各發送天線中分別構成相同頻帶的頻道而在各自的頻道中同時發送不同的訊號，可在不擴大頻帶的情況下增加傳送速度。亦即，即使不擴大頻寬也可以使發送訊號隨著發送天線的數量增加而增加。

為了實現上述MIMO通訊方式，1個通訊裝置必須具有多個寬頻天線，而在設置多個天線的場合為了防止天線彼此間的干擾必須充分確保天線間的間距。在MIMO通訊方式中，如果n個天線形成分別獨立的頻道，而將每個頻道的數據傳送速度取為A(bps)時，則全體天線的數據傳送速度T(bps)為nA(bps)。可是，如果天線彼此間存在干擾，則數據傳送速度T會小於nA。

請參考第1圖，係習知技術的具有兩個對稱設置之倒F型天線的天線裝置的示意圖，該天線裝置10具有一基板12，以及兩個對稱設置於該基板l2的倒F型天線14，這兩個倒F型天線14用以傳送一個相同的操作頻率。為了降低干擾，達到預期的數據傳送速度，該兩個倒F型天線14間需保持一個適當距離D。

近年，移動通訊終端設備普及，包括PDA、平板電腦及手機等都汲汲於追求高速的傳送速度，所以需應用MIMO技術並搭配可適用的天線，但是在這些小型移動通訊終端裝置中，很難確保有充分的天線間距來避免天線間的干擾。因此，在小型移動通訊終端裝置上使用的天線除了必須儘量小型化外，降低彼此的干擾成為重要課題。

上述所謂干擾即是指天線間的耦合度，通常，為了降低獨立的多個天線間的耦合度，必須充分地保證天線間的距離。在此，所謂天線間的耦合度，係指由多個天線相互間的電磁作用導致各天線的電力增溢降低的電波傳達係數，天線間的耦合度越低，各天線越容易獨立地進行工作。該天線間的耦合度在電磁學中稱為S21。

有鑑於此，為改善上述天線裝置的缺失，本發明人潛心研究，配合學理之應用，並經過不斷的努力、試驗及改進，終於提出一種能降低天線間耦合度的天線裝置，有效改善上述缺失。

本發明旨在解決現有技術中，避免相鄰的兩個倒F型天線在相同操作頻率時會相互干擾的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種天線裝置，包括一接地面；一第一倒F型天線，係連接接地面；一第二倒F型天線，係連接接地面，且與第一倒F型天線位在接地面的同一側邊；以及一隔離件包括：一接地部，連接接地面且位在第一倒F型天線及第二倒F型天線之間；以及一耦合部，係連接接地部，且與第一倒F型天線及第二倒F型天線平行，其中，第一倒F型天線與第二倒F型天線用以操作在一相同的操作頻率。

進一步的，其中隔離件的接地部及耦合部定義有一第一耦合路徑及一第二耦合路徑。該第一耦合路徑及第二耦合路徑的長度分別係第一倒F型天線及第二倒F型天線的操作頻率的1/4波長。

進一步的，其中隔離件的接地部包括二接地線。兩接地線係間隔並排，且分別鄰近第一倒F型天線及第二倒F型天線。

進一步的，其中二接地線分別與耦合部定義有一第一耦合路徑及一第二耦合路徑。第一耦合路徑及第二耦合路徑的長度分別係第一倒F型天線及第二倒F型天線的操作頻率的1/4波長。

進一步的，其中第一倒F型天線與第二倒F型天線是對稱設置。

進一步的，其中第一倒F型天線與第二倒F型天線是分別將其接地端設置在第一倒F型天線與第二倒F型天線之間的相對內側。

進一步的，其中隔離件是設置在第一倒F型天線與第二倒F型天線之間的中央位置。

進一步的，其中該隔離件為金屬材質。

進一步的，其中隔離件與第一倒F型天線及第二倒F型天線之間分別間隔距離為0.3~0.8mm。

進一步的，其中該第一倒F型天線及該第二倒F型天線為一平板倒F型天線。

本發明之效果能提供採用MIMO技術之天線裝置，解決當所選用的兩個倒F型天線傳送一個相同操作頻率時所產生相互干擾的問題，同時因為縮小兩天線間距而使天線裝置整體尺寸變小，符合現在移動通訊終端設備設計及使用趨勢。

10、20、30‧‧‧天線裝置

12、22、32‧‧‧基板

14、24、34‧‧‧倒F型天線

241、341‧‧‧短路部

243、343‧‧‧饋入部

245、345‧‧‧輻射部

26、36‧‧‧隔離件

261、361‧‧‧耦合部

262、362‧‧‧接地部

3621、3622‧‧‧接地線

28、38‧‧‧接地面

D‧‧‧距離

d1、d2‧‧‧距離

P1、P2‧‧‧耦合路徑

第1圖係習知的具有兩對稱設置之倒F型天線的天線裝置示意圖。

第2圖係本發明第一實施例提供具有隔離件的天線裝置的示意圖。

第3圖係本發明第一實施例中隔離件的結構示意圖。

第4圖係本發明第二實施例提供具有隔離件的天線裝置的示意圖。

第5圖係本發明第二實施例中隔離件的結構示意圖。

第6圖係第1圖中習知天線裝置的S參數圖。

第7圖係本發明第二實施例提供天線裝置的S參數圖。

為使本發明的目的、特徵更明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的說明。

請參考第2圖，係本發明第一實施例提供具有隔離件的天線裝置示意圖。該天線裝置20具有一個基板22，在該基板22上對稱設置有兩個倒F型天線24。該二倒F型天線24分別包括一短路部241、一饋入部243及一輻射部245，輻射部245連接短路部241及饋入部243，饋入部243連接輻射部245的內側邊。二倒F型天線24的短路部241係間隔並排。在這兩個倒F型天線24的短路部241之間的中間位置設置有一隔離件26，於此實施例中，隔離件26的俯視外觀係概成T形。其中，隔離件26具有一耦合部261及一接地部262。耦合部261係與兩倒F型天線24的輻射部245的外側邊平行。每一倒F型天線24的輻射部245的外側邊係延伸自其短路部241的外側邊。接地部262係位在二倒F型天線24的短路部241之間，接地部262的兩相對側邊分別面對二倒F型天線24的短路部241的外側邊。二倒F型天線24的短路部241的內側邊分別正對二倒F型天線24的饋入部243。隔離件26與兩倒F型天線24之間的間隔距離d1較佳為0.3~0.8mm。

上述兩個倒F型天線24用以操作在一相同的操作頻率，該操作頻率例如為2.4GHz。

請再參考第2圖，該天線裝置20更包括有一接地面28，隔離件26的接地部262的兩端分別連接接地面28及耦合部261。其中，兩個倒F型天線24的短路段241分別連接該接地面28，且位在接地面28的同一側邊。

請參考第3圖，係本發明第一實施例提供隔離件的結構示意圖。隔離件26的耦合部261及接地部262係定義有二個耦合路徑P1，該兩耦合路徑P1分別為前述操作頻率的1/4波長，也就是說耦合路徑P1的長度與倒F型天線的操作頻率有關。

如此，由於本發明的天線裝置20設置有隔離件26，因此可使這兩個倒F型天線24上的電流分別會有部分耦合到隔離件26的耦合部261及接地部262，並在耦合部261及接地部262上產生共振，而大量減少電流耦合至另一倒F型天線24上，進而達到改善隔離度的效果。此外，隔離件26本身的電感值可以抵消其與兩倒F型天線24之間的耦合電容，進而降低兩倒F型天線24間的干擾，以增加隔離件26對兩倒F型天線24之間的隔離度。

請參考第4圖，係本發明第二實施例提供具有隔離件的天線裝置示意圖。該天線裝置30具有一基板32，在該基板32上對稱設置有兩個倒F型天線34，在這兩個倒F型天線34中間設置有一隔離件36，型隔離件36具有一耦合部361及一接地部362，耦合部361係與兩倒F型天線34的輻射部345平行，接地部362係位在兩倒F型天線的短路部341之間，隔離件36與兩倒F型天線之間的間隔距離d2較佳為0.3~0.8mm。

上述兩個倒F型天線34用以操作在一相同的操作頻率，該操作頻率例如為2.4GHz。

請再參考第4圖，該天線裝置30更包括有一接地面38，而隔離件36的接地部362係連接接地面38及耦合部361，且具有二接地線3621、3622，這兩個接地線3621、3622係間隔並排，且分別鄰近兩倒F型天線34的短路部341。其中，兩個倒F型天線34分別連接該接地面38，且位在接地面38的同一側邊。

請參考第5圖，係本發明第二實施例提供的隔離件的結構的示意圖。隔離件36的耦合部361及二接地線3621、3622定義有兩耦合路徑P2，該兩耦合路徑P2的長度分別為前述操作頻率的1/4波長。

如此，由於本發明的天線裝置30設置有隔離件36，因此可使這兩個倒F型天線34上的電流分別會有部分耦合到隔離件36的接地部362及耦合部361，並在接地部362與耦合部361上產生共振，而大量減少電流耦合至另一倒F型天線34上，進而達到改善隔離度的效果。此外，隔離件36本身的電感值可以抵消其與兩倒F型天線34之間的耦合電容，進而降低兩倒F型天線34間的干擾，以增加隔離件36對兩倒F型天線34之間的隔離度。

值得注意的是，前述本發明第一及第二實施例所稱隔離件26及36為金屬材質。

請同時參考第6圖及第7圖，第6圖係第1圖中習知天線裝置的S參數圖，第7圖係本發明第二實施例提供具有隔離件的天線裝置的S參數圖。其中，習知天線裝置10的兩個對稱設置之倒F型天線規格以及兩天線間的距離均與本發明第二實施例的天線裝置30相同，所不同者在於本發明第二實施例提供的天線裝置30於兩天線間具有隔離件36。觀察兩張圖表可以得知，在2.4GHz的共振頻率下，習知技術的天線裝置10與本發明第二實施例的天線裝置30，其S11及S22的數值皆可以達到-10dB以下，具有不錯的特性，而S21的數值從習知技術的天線裝置10的-10dB，降低到本發明第二實施例的天線裝置30的-20dB，所以本發明第二實施例的天線裝置30已經明顯改善隔離度。

值得注意的是，前述本發明第一及第二實施例所稱倒F型天線屬於平板型，但本發明所提供隔離件的應用範圍不在此限，只要滿足將隔離件設置在兩個對稱設置之倒F型天線之間，且隔離件的耦合路徑約略為前述倒F型天線的操作頻率的1/4波長這一個條件，也可以設計成其他立體型結構。

以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施方式僅限於此，在本發明的上述指導下，本領域技術人員可以在上述實施例的基礎上進行各種等效修飾和變形，而這些等效修飾或者變形仍落在本發明的申請專利範圍內。

30‧‧‧天線裝置

32‧‧‧基板

34‧‧‧倒F型天線

341‧‧‧短路部

343‧‧‧饋入部

345‧‧‧輻射部

36‧‧‧隔離件

361‧‧‧耦合部

362‧‧‧接地部

3621、3622‧‧‧接地線

38‧‧‧接地面

d2‧‧‧距離

Claims

一種天線裝置，包括：一接地面；一第一倒F型天線，係連接該接地面，該第一倒F型天線包括一第一短路部、一第一饋入部及一第一輻射部，該第一輻射部連接該第一短路部及該第一饋入部，該第一饋入部係連接該第一輻射部的內側邊；一第二倒F型天線，係連接該接地面，且與該第一倒F型天線位在該接地面的同一側邊，該第二倒F型天線包括一第二短路部、一第二饋入部及一第二輻射部，該第二輻射部連接該第二短路部及該第二饋入部，該第二饋入部係連接該第二輻射部的內側邊；以及一隔離件，包括：一接地部，連接該接地面，且位在該第一倒F型天線的第一短路部及該第二倒F型天線的第二短路部之間，該接地部的兩相對側邊係分別面對該第一短路部的外側邊及該第二短路部的外側邊；以及一耦合部，係連接該接地部，該耦合部係與該第一倒F型天線的第一輻射部的外側邊及該第二倒F型天線的第二輻射部的外側邊平行，其中，該第一輻射部的外側邊係延伸自該第一短路部的外側邊，該第二輻射部的外側邊延伸自該第二短路部的外側邊，該第一倒F型天線與該第二倒F型天線用以操作在一相同的操作頻率。
如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中該隔離件的接地部及耦合部定義有一第一耦合路徑及一第二耦合路徑，該第一耦合路徑及該第二耦合路徑的長度分別係該操作頻率的1/4波長。
如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中該隔離件的接地部包括二接地線，該兩接地線係間隔並排，且分別鄰近該第一倒F型天線的第一短路部及該第二倒F型天線的第二短路部。
如申請專利範圍第3項之天線裝置，其中該二接地線分別與該耦合部定義有一第一耦合路徑及一第二耦合路徑，該第一耦合路徑及該第二耦合路徑的長度分別係該第一倒F型天線及該第二倒F型天線的操作頻率的1/4波長。
如申請專利範圍第1至4項其中任一項之天線裝置，其中該第一倒F型天線與該第二倒F型天線是對稱設置。
如申請專利範圍第5項之天線裝置，其中該第一倒F型天線的第一短路部與該第二倒F型天線的第二短路部是間隔並排。
如申請專利範圍第5項之天線裝置，其中該隔離件是設置在該第一倒F型天線的第一短路部與該第二倒F型天線的第二短路部之間的中間位置。
如申請專利範圍第5項之天線裝置，其中該隔離件為金屬材質。
如申請專利範圍第2、3或4項之天線裝置，其中該隔離件分別與該第一倒F型天線及該第二倒F型天線之間隔距離為0.3~0.8mm。
如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中該第一倒F型天線及該第二倒F型天線為一平板倒F型天線。