TWI572095B - 增強型高效率３ｇ／４ｇ／ｌｔｅ天線、裝置及關聯方法 - Google Patents

Description

增強型高效率3G/4G/LTE天線、裝置及關聯方法

本發明係大致有關用於無線或射頻(Radio Frequency；簡稱RF)通訊系統。更具體而言，本發明係有關提供高頻寬及高效率之天線設計。

必須使接收器、發射器、及收發器配備用於有效率地將所需信號發射(亦即，傳輸)到一網路的其他元件及/或自一網路的其他元件接收所需信號之天線，以便提供諸如一無線個人區域網路(Personal Area Network；簡稱PAN)、一無線區域網路(Local Area Network；簡稱LAN)、一無線廣域網路(Wide Area Network；簡稱WAN)、一細胞式網路、或實質上任何其他無線電網路或系統等的一無線網路中之各裝置間之無線連接及通訊。對於被用於諸如2.4GHz(GHz：吉赫)及5.0GHz頻帶中之此類天線而言，提供一種呈現高效率且易於製造的天線是一大挑戰。

本發明之實施例提供了用於諸如(但不限於)在3G、4G、長程演進(LTE)頻帶等的一或多個頻帶中操作且呈現高頻寬及高效率之數種天線設計。本發明的第一觀點係有關該增強型天線之形狀因數(form factor)；本發明的第二觀點係有關該增強型天線的製造容易性；且第三觀點係有關該增強型天線在一或多個頻寬中呈現之較佳性能。

12‧‧‧增強型板載印刷電路板天線

14‧‧‧印刷電路板

42‧‧‧長度

44‧‧‧寬度

15‧‧‧鑽孔

700，720‧‧‧裝置

28‧‧‧饋入點

24，34‧‧‧接地點

20‧‧‧第一單極結構

22，32‧‧‧導電走線

25，35，37‧‧‧間隙

26‧‧‧第二單極結構

29，40，40a-40j‧‧‧槽

30‧‧‧第三單極結構

36，38‧‧‧導電區

62‧‧‧頻率

64‧‧‧電壓駐波比

66‧‧‧模擬性能

88‧‧‧量測性能

104‧‧‧S參數性能

142‧‧‧效率

162‧‧‧峰值增益

146，166，306，326，466‧‧‧被動量測結果

702‧‧‧微處理器

704，704a-704e‧‧‧信號處理電路

622a‧‧‧第一面

622b‧‧‧第二面

622‧‧‧面

700‧‧‧單一輸入單一輸出裝置

706‧‧‧信號

722，722a-722e‧‧‧通道

720‧‧‧多輸入多輸出無線裝置

706a-706e‧‧‧多輸入多輸出信號

742‧‧‧增強型路由器

744‧‧‧上行鏈路信號

746‧‧‧下行鏈路信號

第1圖是諸如用於740MHz至960MHz頻帶內之操作及/或用於1,700MHz至2,700MHz頻帶內之操作之一例示增強型板載PCB天線之一上平視圖；第2圖示出一例示增強型板載PCB天線中之係為頻率的一函數之電壓駐波比(VSWR)之模擬性能之一圖形；第3圖示出一例示增強型板載PCB天線中之係為頻率的一函數之電壓駐波比(VSWR)之量測性能之一圖形；第4圖示出一例示增強型板載PCB天線中之係為頻率的一函數之模擬S參數性能(以dB表示大小)之一圖形；第5圖示出一例示增強型板載PCB天線中之係為頻 率的一函數之量測S參數性能(以dB表示大小)之一圖形；第6圖是在700MHz至1,000MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之做為頻率的一函數之效率之被動量測結果之一圖形；第7圖是在700MHz至1,000MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之做為頻率的一函數之峰值增益之被動量測結果之一圖形；第8圖是在700MHz至1,000MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之XY平面被動量測性能之一圖形；第9圖是在700MHz至1,000MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之XZ平面被動量測性能之一圖形；第10圖是在700MHz至1,000MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之YZ平面被動量測性能之一圖形；第11圖是在850MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之模擬XY平面被動量測性能之一圖形；第12圖是在850MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之模擬XZ平面被動量測性能之一圖形；第13圖是在850MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之模擬YZ平面被動量測性能之一圖形；第14圖是在1,700MHz至2,200MHz下操作的一例 示增強型板載PCB天線中之做為頻率的一函數之效率之被動量測結果之一圖形；第15圖是在1,700MHz至2,200MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之做為頻率的一函數之峰值增益之被動量測結果之一圖形；第16圖是在1,700MHz至2,200MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之XY平面被動量測性能之一圖形；第17圖是在1,700MHz至2,200MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之XZ平面被動量測性能之一圖形；第18圖是在1,700MHz至2,200MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之YZ平面被動量測性能之一圖形；第19圖是在1,850MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之模擬XY平面被動量測性能之一圖形；第20圖是在1,850MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之模擬XZ平面被動量測性能之一圖形；第21圖是在1,850MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之模擬YZ平面被動量測性能之一圖形；第22圖是在2,500MHz至2,700MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之做為頻率的一函數之效率之被動量測結果之一圖形；第23圖是在2,500MHz至2,700MHz下操作的一例 示增強型板載PCB天線中之做為頻率的一函數之峰值增益之被動量測結果之一圖形；第24圖是在2,500MHz至2,700MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之XY平面被動量測性能之一圖形；第25圖是在2,500MHz至2,700MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之XZ平面被動量測性能之一圖形；第26圖是在2,500MHz至2,700MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之YZ平面被動量測性能之一圖形；第27圖是在2,600MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之模擬XY平面被動量測性能之一圖形；第28圖是在2,600MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之模擬XZ平面被動量測性能之一圖形；第29圖是在2,600MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之模擬YZ平面被動量測性能之一圖形；第30圖是一例示增強型板載PCB天線之一部分透視圖；第31圖是一例示增強型板載PCB天線之一詳圖；第32圖是一例示增強型板載PCB天線之一詳圖；第33圖是具有一增強型板載PCB天線的一例示單一輸入單一輸出(SISO)無線裝置之一簡化示意圖；第34圖是具有一增強型板載PCB天線的一例示多輸 入多輸出(MIMO)無線裝置之一簡化示意圖；以及第35圖是包含與一基地台通訊的一或多個增強型天線的一例示增強型路由器之一簡化示意圖。

第1圖是諸如用於740MHz(MHz：百萬赫)至960MHz頻帶內之操作及/或用於1,700MHz至2,700MHz頻帶內之操作之一例示增強型板載印刷電路板(PCB)天線12之一上平視圖10。第1圖所示之該例示增強型板載PCB天線12提供了在低於1,000MHz的頻率下的小於大約3至1之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio；簡稱VSWR)、以及在高於1,000MHz的頻率下的小於大約2.5至1之電壓駐波比(VSWR)。

第1圖所示之該例示增強型板載PCB天線12包含在一單層印刷電路板(Printed Circuit Board；簡稱PCB)14中形成的一金屬層18，在該例子中，該PCB具有16毫米的寬度44、73毫米的長度42、以及1.6毫米的厚度，但是可使用其他的尺寸。在所示之該例子中，該例示增強型板載PCB天線12具有大約1,168平方毫米的佔用面積(footprint)，因而可易於將該天線與諸如(但不限於)路由器、細胞式電話、智慧型手機、遊戲裝置、可攜式電腦、或以上各項之任何組合等的多種小型裝置整合。

最好是可提供用於安裝該天線之一或多個鑽孔15。 在該實施例中，該等孔具有2毫米的直徑，但是可使用其他的直徑。諸如一饋入點28及/或接地點24、34等的纜線焊接區上之一天線纜線將天線12連接到諸如裝置700(第33圖)或720(第34圖)等的一各別系統。

第1圖所示之該例示增強型板載PCB天線12包含諸如用於800MHz頻帶中操作之一第一導電單極結構20。一導電走線22自單極結構20延伸到一接地點24，因而形成可將天線12小型化的一蜿蜒線(meander line)22。導電走線22界定了最好是可針對電感或電容而調整之一或多個間隙25。在天線12的一現行實施例中，提供了大約0.5毫米的一或多個間隙25，但是可更適宜地使用其他的間隙。

雖然第1圖示出了蜿蜒線22的一例示幾何結構，但是我們應可了解：為了符合增強型天線12的所需性能，可更適宜地選擇其他的幾何結構、形狀、及尺寸。例如，可更適宜地配置蜿蜒線22之路徑及曲率，以便增加電路路徑且/或降低天線共振頻率(resonant frequency)。亦可在蜿蜒線22中配置一或多個間隙25，以便在800MHz頻帶中維持一穩定的天線阻抗及電抗。雖然第1圖所示之該例示單極結構20具有一0.5毫米的間隙25，但是可在其他實施例中使用其他的間隙尺寸。

第1圖所示之增強型板載PCB天線12也包含諸如用於2.5GHz至2.7GHz頻帶中之操作之一導電L形單極天線26。L形單極天線26延伸至一饋入點28。如第1圖所 示，第一單極結構20與第二L形單極結構26之間界定了一槽29，其中該槽29提供了1.7GHz至2.2GHz之共振。

第1圖所示之增強型板載PCB天線12進一步包含諸如用於700MHz至2.7GHz頻帶中之操作之一第三導電單極結構30。一導電走線32自單極結構30延伸至一接地點34，且形成一蜿蜒線，該蜿蜒線同樣地可將天線12小型化。導電走線32界定了可更適宜地針對電感或電容而調整之一或多個間隙35。在天線12之一現行實施例中，提供了大約0.5毫米的一或多個間隙35，但是可更適宜地使用其他的間隙。

雖然第1圖示出蜿蜒線32的一例示幾何結構，但是我們應可了解：為了符合增強型天線12的所需性能，可更適宜地選擇其他的幾何結構、形狀、及尺寸。例如，可更適宜地配置蜿蜒線32之路徑及曲率，以便增加電路路徑且/或降低天線共振頻率。亦可配置一或多個間隙35，以便在700MHz頻帶中維持一穩定的天線阻抗及電抗。雖然第1圖所示之該例示單極結構30具有一0.5毫米的間隙35，但是可在其他實施例中使用其他的間隙尺寸。

亦如第1圖所示，在L形單極天線26(例如，在饋入點28上)與導電走線32(例如，在接地點34上或接近接地點34處)之間界定了一間隙37。更適宜地界定間隙37，以便在700MHz至800MHz上產生添加共 振。

可針對諸如後製調整或其他應用而更適宜地提供用於增強型板載PCB天線12之額外的結構。例如，如第1圖所示，可在PCB 14上建立一或多個導電區36及/或38。調整區38亦可包含一或多個槽40(例如，40a-40j)，其中可以可控制地以機械方式或蝕刻方式修改或去除該等槽，以便調整該總成之性能。

可更適宜地配置增強型天線12之某些實施例，以便在740MHz-960MHz、1700MHz-2700MHz頻帶中提供有小於-6分貝的S11之全向輻射場型(radiation pattern)。為了本發明中說明之目的，S11代表有多少功率自增強型天線12反射。如果S11等於0分貝，則所有的功率自增強型天線12反射，且沒有輻射任何功率。如果S11等於-10分貝，則意謂著：若有3分貝的功率被傳送到增強型天線12，則-7分貝是反射功率(reflected power)。其餘的功率被增強型天線12接收。該接收功率(accepted power)被輻射，或以該例示天線內之損耗之形式而被吸收。因為增強型天線12通常被設計為低損耗，所以被傳送到增強型天線12的功率之大部分被輻射。

本發明之實施例提供了呈現高頻寬及高效率之數種天線設計。如將於下文中更詳細說明的，本發明的第一觀點係有增強型天線12之形狀因數(第1圖)；本發明的第二觀點係有關增強型天線12的製造容易性；且第三觀點係有關跨越一或多個頻寬的增強型天線12呈現之較佳性 能(例如，多諧振(multi-resonant)性能)。

增強型天線12提供了2,000MHz至2,300MHz下之較佳性能，且如前文所述，增強型天線12可更適宜地包含可用來簡易地微調增強型天線12的一或多個特徵。本發明所述的增強型天線12也不需要一固定尺寸的接地平面(ground plane)。此外，增強型天線12不需要接地到一共點，因而可較簡易地調整700MHz與1,000MHz間之天線性能。

熟悉此項技術者將可了解：本發明的其他特徵對此項技術有所貢獻，且因而是新穎的且非顯而易見的；且將可了解：本說明書中之討論並不意圖以任何方式限制本發明之範圍。下文中將詳細地全面說明本發明的前文所述之關鍵性觀點。然後將說明本發明揭示的數個特定實施例。

形狀因數

本發明之實施例可製造具有小形狀因數且同時呈現優秀性能的增強型天線12。增強型天線12的尺寸通常是關鍵的，這是因為諸如路由器等的產品可能使用最少有四個至六個的天線。在此類應用中，增強型天線12的尺寸起了極重要的作用。如果天線尺寸是大的，則無法在一特定產品中容納2個天線(一單元中有兩個天線)。

易於以任何所示之形狀因數製造本發明揭示的增強型天線12。例如，可針對諸如一路由器等的一裝置內之內 部安裝而更適宜地製造增強型天線12，或者可針對一遠端天線等的一外殼內之外部安裝而製造增強型天線12。在任一應用中，可相同地製造增強型天線12。例如，不需要為了各別的應用而維持增強型天線12的庫存。對庫存的唯一需求反而是含有每一所需的頻帶或頻帶組合的增強型天線12之庫存。在所有其他觀點中，可普遍適用本發明揭示的增強型天線12。

可製造性

第1圖所示之該例示增強型天線12被形成為一印刷電路板(PCB)14或類似基板14上的一導電(例如，金屬)圖案。由於以此種方式形成該等天線元件，所以獨特地提供了寬頻的可靠性能。因為可將增強型天線12更適宜地形成為一PCB基板14上的單一層，所以易於製造增強型天線12。因此，雖然目前最佳的技術包含需要饋通(feed through)且因而需要高成本及精密PC製造商之多層天線，但是可在單一層PCB 14上形成根據本發明而製造之增強型天線12(但是於需要時，可在多層PCB上替代地形成增強型天線12之實施例)。

因此，可易於由基本PCB製造設施的任何製造商更適宜地製造本發明所揭示之增強型天線12。因為此種製造是較低技術，所以天線良率製造成本、以及常用材料及設備之使用等的因素都有助於實現低成本且高品質的天線12。因此，可以於將傳統的PCB及類似的習知製造技術 用於製造大量的精密且低成本之增強型天線12。

性能

如本發明所揭示的，增強型天線12形狀的小心選擇及設計提供了一頻帶內之寬頻率範圍上之共振，因而呈現了寬頻，且亦提供了優異的輻射性能。因此，本發明的一重要部分是增強型天線12的被界定結構之形狀。

每一天線元件的獨特且特定之輪廓形狀增加了增強型天線12在寬頻帶上的共振頻率，因而使增強型天線12很適於3G及LTE頻帶(700MHz-960MHz、1700MHz-2300MHz、2500MHz-2700MHz)中之通訊。雖然天線的目前最佳技術之輪廓形狀是長方形或正方形(此種輪廓形狀限制了調整能力)，但是本發明揭示的增強型天線12之形狀提供了天線之較寬頻帶覆蓋。

如第1圖所示，第三導電單極結構30可更適宜地包含諸如與自單極結構30延伸至一接地點34之導電走線32相關聯的曲線等的數種曲線。可更適宜地配置該蜿蜒線之形狀及組態，使天線尺寸更小，且亦維持每一元件的整體長度，使每一元件自一端至另一端的輪廓更適宜地包含一四分之一波長(quarter-wave)(λ/4-wave)共振器。此種配置提供了增加頻寬的能力，這是因為天線輪廓中之每一凸出或曲線形成了可延伸天線頻寬的四分之一波長或八分之一波長。亦即，在該天線結構中，可能有因為每一天線元件的形狀中之曲線及凸出而形成之多種共振波長。 因此，每一天線元件的周圍或輪廓以一中心頻率(center frequency)而共振。因為每一天線元件的面之形狀是不同的，所以該天線能夠涵蓋寬頻而不是窄頻。

如前文所述，可更適宜地在該等天線元件的某些天線元件之間形成小間隙(例如，29、37)，因而增加增強型天線12之頻寬。在兩個天線元件之間提供一小間隙時，加入了一較大的串聯電容值，且為該雙極天線(dipole antenna)產生了一低Q值共振器。由於有一低Q值共振器，所以該天線的輸入阻抗及及電抗更為穩定。因此，增強型天線12可在較寬頻中更佳地匹配一50歐姆的傳輸線(transmission line)。

此外，選擇每一天線元件的各部分之形狀及/或凸起及/或輪廓，以便調整增強型天線12之頻率。例如，如果將一個三角形形狀加入該等天線元件中之一或多個天線元件，則可將該三角形稍微切短，或者可將該三角形形成得稍微長些，以便改變增強型天線12的頻率，且因而微調增強型天線12。因此，於執行基板14上的該等天線元件之布局時，可藉由調整該等天線元件的形狀，而微調增強型天線12。在製造了增強型天線12之後，可將增強型天線12放在一測試設備上，且可鑽出前文所述之孔口(aperture)，以便完成增強型天線12之最終精密微調。

下文之說明提供了對本發明的各實施例之詳細說明。為了示出本發明的例子而提供該說明，但是該說明並不意 圖以任何方式限制本發明之範圍。在下文的每一例子中，PCB 14可包含諸如玻璃纖維增強環氧樹脂疊層板(FR4)、陶瓷疊層、熱固性陶瓷加載的(thermoset ceramic loaded)塑膠、液晶電路材料；且可由諸如銅、鋁、銀、金、錫、或上述各項的任何合金構成該等天線元件。

模擬及量測VSWR及S11性能之比較

第2圖示出一例示增強型板載PCB天線12中之係為頻率62的一函數之電壓駐波比(VSWR)64之模擬性能66之一圖形60。第3圖示出一例示增強型板載PCB天線12中之係為頻率62的一函數之電壓駐波比(VSWR)64之量測性能88之一圖形80。

如第2圖及第3圖所示，增強型板載PCB天線12提供了低於1,000MHz的頻率下的小於大約3至1之電壓駐波比(VSWR)、以及高於1,000MHz的頻率下的小於大約2.5至1之電壓駐波比(VSWR)。例如，如第3圖所示，資料點1指示2.239的VSWR，而資料點2顯示2.527的VSWR。對應於1.7GHz、2.2GHz、2.5GHz、及2.7GHz的頻率之資料點3至6也分別提供了2.063、1.331、1.230、及1.721之VSWR位準。

第4圖示出一例示增強型板載PCB天線12中之係為頻率62的一函數之模擬106 S參數性能104之一圖形100。第5圖示出一例示增強型板載PCB天線12中之係為頻率62的一函數之量測126 S參數性能104之一圖形 120。

如第4圖及第5圖所示，增強型天線12之量測S參數性能104符合每一所需操作頻率之設計目標，其中被傳送到增強型天線12的功率之大部分被輻射。

700至1000MHz下之天線性能

第6-13圖提供了第1圖所示的例示增強型天線12中之700MHz至1,000MHz頻帶操作下的模擬資料及量測資料之一系列的圖。尤其示出增強型天線12之效率142及峰值增益162、與XY平面關有關的模擬及量測增益資料(方位角(azimuth)資料)、以及XZ平面及YZ平面仰角(elevation)資料。如圖所示，實際量測值媲美模擬值，因而確認了本發明揭示的天線之優點。

第6圖是在700MHz至1,000MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之做為頻率62的一函數之效率142之被動量測結果146之一圖形140。第7圖是在700MHz至1,000MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之係為頻率62的一函數之峰值增益162之被動量測結果166之一圖形160。

第8圖是在700MHz至1,000MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之XY平面被動量測性能之一圖形180。第9圖是在700MHz至1,000MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之XZ平面被動量測性能之一圖形200。第10圖是在700MHz至1,000MHz下操 作的一例示增強型板載PCB天線12中之YZ平面被動量測性能之一圖形220。

第11圖是在850MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之模擬XY平面被動量測性能之一圖形240。第12圖是在850MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之模擬XZ平面被動量測性能之一圖形260。第13圖是在850MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之模擬YZ平面被動量測性能之一圖形280。

1700至2200MHz下之增強型天線性能

第14-21圖提供了第1圖所示的例示增強型天線12中之1,700MHz至2,200MHz頻帶操作下的模擬資料及量測資料之一系列的圖。尤其示出增強型天線12之效率142及峰值增益162、與XY平面關有關的模擬及量測增益資料(方位角資料)、以及XZ平面及YZ平面仰角資料。如圖所示，實際量測值媲美模擬值，因而確認了本發明揭示的天線之優點。

第14圖是在1,700MHz至2,200MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之做為頻率62的一函數之效率142之被動量測結果306之一圖形300。第15圖是在1,700MHz至2,200MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之係為頻率62的一函數之峰值增益162之被動量測結果326之一圖形320。

第16圖是在1,700MHz至2,200MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之XY平面被動量測性能之一圖形340。第17圖是在1,700MHz至2,200MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之XZ平面被動量測性能之一圖形360。第18圖是在1,700MHz至2,200MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之YZ平面被動量測性能之一圖形380。

第19圖是在1,850MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之模擬XY平面被動量測性能之一圖形400。第20圖是在1,850MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之模擬XZ平面被動量測性能之一圖形420。第21圖是在1,850MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之模擬YZ平面被動量測性能之一圖形440。

2500MHz至2700MHz下之天線性能

第22-29圖提供了第1圖所示的例示增強型天線12中之2,500MHz至2,700MHz頻帶操作下的模擬資料及量測資料之一系列的圖。尤其示出增強型天線12之效率142及峰值增益162、與XY平面關有關的模擬及量測增益資料(方位角資料)、以及XZ平面及YZ平面仰角資料。如圖所示，實際量測值媲美模擬值，因而確認了本發明揭示的增強型天線12之優點。

第22圖是在2,500MHz至2,700MHz下操作的一例 示增強型板載PCB天線12中之係為頻率62的一函數之效率142之被動量測結果466之一圖形460。第23圖是在2,500MHz至2,700MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之做為頻率的一函數之峰值增益之被動量測結果之一圖形480。

第24圖是在2,500MHz至2,700MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之XY平面被動量測性能之一圖形500。第25圖是在2,500MHz至2,700MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之XZ平面被動量測性能之一圖形520。第26圖是在2,500MHz至2,700MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線12中之YZ平面被動量測性能之一圖形540。

第27圖是在2,600MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之模擬XY平面被動量測性能之一圖形560。第28圖是在2,600MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之模擬XZ平面被動量測性能之一圖形580。第29圖是在2,600MHz下操作的一例示增強型板載PCB天線中之模擬YZ平面被動量測性能之一圖形600。

增強型天線之設計細節

第30圖是一例示增強型板載PCB天線12(例如，用於組件及電路走線之主PCB)之一部分透視圖620。第31圖是一例示增強型板載PCB天線12之一替代詳圖。第32圖是一例示增強型板載PCB天線12之一額外的替代圖 式。

增強型天線12通常包含可在一單層PCB 14中更適宜地形成之輻射元件20、26、30以及相關聯的蜿蜒線及走線，該PCB 14在一現行實施例中具有大約73毫米之長度42、大約16毫米之寬度44、以及大約1.6毫米之PCB厚度。

如第30圖所示，可易於在一PCB 14上製造增強型天線12，該PCB 14可包含用於該增強型天線之一專用PCB 14，或者可替代地將增強型天線12與一裝置相關聯的諸如(但不限於)任一微處理器702(第33圖、第34圖)或信號處理電路704(第33圖、第34圖)等的一或多個結構整合。第30圖所示之印刷電路板(PCB)基板14包含一第一面622a、以及在該第一面622a對向的一第二面622b，其中可更適宜地在PCB 14的單一面622(例如，622a、或622b)上製造第30圖所示之該例示增強型天線12。

第31圖所示之增強型板載PCB天線12包含諸如用於800MHz的一第一頻帶中操作之一第一導電單極結構20、諸如用於2.5GHz至2.7GHz的一第二頻帶中之操作之一導電L形單極天線26、以及諸如用於700MHz的一第三頻帶中之操作之一第三導電單極結構30。第一單極結構20與第二L形單極結構26之間界定了一槽29，其中該槽29提供了1.7至2.2GHz之共振。在L形單極天線26(例如，在饋入點28上)與第三單極結構30相關 聯導電走線32之間界定了一間隙37，其中可更適宜地界定間隙37，以便在700MHz至800MHz上產生添加共振。

如第32圖所示，導電蜿蜒線22自單極結構20延伸到一接地點24，因而可將天線12小型化。導電蜿蜒線22界定了一或多個間隙25，以便可諸如調整電感及電容中之任一者。在天線12的一現行實施例中，提供了大約0.5毫米的一或多個間隙25，但是可更適宜地使用其他的間隙。

亦如第32圖所示，導電蜿蜒線32自第三單極結構30延伸至一接地點34，因而可將天線12進一步小型化。導電蜿蜒線32界定了一或多個間隙35，以便可諸如調整電感及電容中之任一者。在增強型天線12之一現行實施例中，提供了大約0.5毫米的一或多個間隙35，但是可更適宜地使用其他的間隙。

又如第32圖所示，可更適宜地建立且保留用於增強型板載PCB天線12(例如，用於後製調整或其他應用)之一或多個導電槽40(例如，40a-40j)。可視需要而可控制地以機械或蝕刻方式保留、修改、或去除一或多個槽40，以便調整該總成之性能。

具有增強型天線之例示裝置及系統

第33圖是具有一增強型板載PCB天線12的一例示單一輸入單一輸出(Single-Input Single-Output；簡稱 SISO)無線裝置之一簡化示意圖。第34圖是具有一增強型板載PCB天線12的一例示多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output；簡稱MIMO)無線裝置之一簡化示意圖。

如第33圖所示，易於配合一單一輸入單一輸出(SISO)裝置700而使用該增強型天線，以便諸如傳送及/或接收信號706。增強型天線12通常可經由信號處理電路704而被連接到一控制器702(例如，包含一或多個處理器)。

同樣地，如第34圖所示，可針對複數個通道722(例如，722a-722e)而配置一多輸入多輸出(MIMO)無線裝置720，其中每一通道722可包含對應的信號處理電路704(例如，704a-704e)以及一或多個增強型天線12，以便傳送及接收MIMO信號706(例如，706a-706e)。

第35圖是包含與一基地台750通訊的一或多個增強型天線12的一例示增強型路由器742之一簡化示意圖740。如第35圖所示，一增強型3G LTE路由器可包含用於朝向一基地台750傳送上行鏈路信號744之一第一增強型天線12、以及用於自一基地台750傳送下行鏈路信號746之一第二增強型天線12。

基於安裝之性能改善

自製造的觀點而論，本發明之另一觀點提供了增強型 天線12之隔開安裝。並不以諸如將增強型天線12直接黏到外殼之方式將增強型天線12直接安裝到外殼，而是增強型天線12可更適宜地設有與該外殼中形成的互補塑膠圓柱形凸起之一或多個安裝孔15。在包含增強型天線12的一裝置之製造期間，可將增強型天線12更適宜地以摩擦安裝方式安裝到該等圓柱形凸起，且被永久性地壓住在該位置。因此，不需要膠或其他黏著劑、或其他緊固件，即可將增強型天線12固定到該外殼。顯然，最常用的外殼之顏色都是黑的。當塑膠顏色改變成黑色時，會有碳含量(carbon content)增加的現象。當天線被直接黏到塑膠時，將發生天線效率的耗損，其中進出該天線的信號將因黑色塑膠外殼有高碳含量而被吸收。將天線直接安裝到塑膠外殼與使天線離開塑膠大約五毫米相比時，被外殼吸收的信號量可能高達5至10%。因此，使用本發明揭示的安裝技術時，可使效率增加高達5至10%。

雖然本說明書已參照較佳實施例而說明了本發明，但是熟悉此項技術者將可易於了解：可在不脫離本發明之精神及範圍下，以其他的應用取代本說明書中述及的那些應用。因此，本發明應只受限於最後的申請專利範圍。

12‧‧‧增強型板載印刷電路板天線

14‧‧‧印刷電路板

42‧‧‧長度

44‧‧‧寬度

15‧‧‧鑽孔

28‧‧‧饋入點

24，34‧‧‧接地點

20‧‧‧第一單極結構

22，32：導電走線

25，35，37‧‧‧間隙

26‧‧‧第二單極結構

29，40a-40j‧‧‧槽

30‧‧‧第三單極結構

36，38‧‧‧導電區

Claims (30)

1. 一種天線，包含：一基板，具有一第一面以及在該第一面對向的一第二面；該基板的該第一面上形成之一導電層；以及該導電層上建立之一多頻帶天線結構，該多頻帶天線結構包括：該導電層上形成之一第一導電天線結構，其中該第一導電天線結構包含一單極天線，該單極天線具有自其延伸至一對應的接地點之一第一導電走線，且其中該第一導電天線結構被配置成在一第一頻帶中操作；該導電層上形成之一第二導電天線結構，其中該第二導電天線結構包含一L形單極天線，且延伸至一饋入點，且其中該第二導電天線結構被配置成在一第二頻帶中操作；以及該導電層上形成之一第三導電天線結構，其中該第三導電天線結構包含一單極天線，該單極天線具有自其延伸至一對應的接地點之一第二導電走線，且其中該第三導電天線結構被配置成在一第三頻帶中操作；其中在該第一導電天線結構與該第二導電天線結構之間的該基板的該第一面上界定了一槽，其中該槽提供了一第四頻帶中之共振；以及其中在該第二導電天線結構的至少一部分與該第二導電走線的至少一部分之間的該基板的該第一面上界定 了一間隙，其中該間隙提供了該第一頻帶與該第三頻帶間之共振。
2. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該基板包含印刷電路板(PCB)、玻璃纖維增強環氧樹脂疊層板、陶瓷疊層、熱固性陶瓷加載的塑膠、及液晶電路材料中之任一者。
3. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該第一頻帶包含一800MHz頻帶。
4. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該第二頻帶包含一2.5GHz至2.7GHz頻帶。
5. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該第三頻帶包含一700MHz頻帶。
6. 如申請專利範圍第1項之天線，其中被界定的該間隙之寬度是大約0.5毫米。
7. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該第四頻帶包含一1.7GHz至2.2GHz頻帶。
8. 如申請專利範圍第1項之天線，進一步包含：被設置在該基板的該第一面上的一導電區，其中該導電區接近且對應於該第三導電天線結構，且其中該導電區是可被保留的或可被修改的或可被去除的，以便調整該第三導電天線結構之性能。
9. 如申請專利範圍第1項之天線，進一步包含：被設置在該基板的該第一面上的一導電區，其中該導電區接近且對應於該第二導電走線，且其中該導電區是可 被保留的或可被修改的或可被去除的，以便調整該第三導電天線結構之性能。
10. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該第一導電走線包括一蜿蜒線，該蜿蜒線具有在該蜿蜒線的鄰近部分之間被界定的至少一間隙，其中係針對該第一導電天線結構的電感調整或電容調整而配置被界定的該間隙。
11. 如申請專利範圍第10項之天線，其中在該蜿蜒線的鄰近部分之間被界定的該至少一間隙之寬度是大約0.5毫米。
12. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該第二導電走線包括一蜿蜒線，該蜿蜒線具有在該蜿蜒線的鄰近部分之間被界定的至少一間隙，其中係針對該第三導電天線結構的電感調整或電容調整而配置被界定的該間隙。
13. 如申請專利範圍第12項之天線，其中在該蜿蜒線的鄰近部分之間被界定的該至少一間隙之寬度是大約0.5毫米。
14. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該天線被配置成涵蓋740MH至960MHz之一第一頻帶、以及1,700MHz至2,700MHz之一第二頻帶。
15. 如申請專利範圍第1項之天線，其中該天線被配置成提供在低於1,000MHz的頻率下的小於3至1之電壓駐波比(VSWR)、以及在高於1,000MHz的頻率下的小於2.5至1之VSWR。
16. 一種在基板上建立之多頻帶天線，該基板具有一 第一面以及在該第一面對向的一第二面，其中該第一面包括一導電層，該多頻帶天線包含：該導電層上形成之一第一導電天線，其中該第一導電天線包含一單極天線，該單極天線具有自其延伸至一對應的接地點之一第一導電走線，且其中該第一導電天線被配置成在一800MHz頻帶中操作；該導電層上形成之一第二導電天線，其中該第二導電天線包含一L形單極天線，且延伸至一饋入點，且其中該第二導電天線結構被配置成在一2.5GHz至2.7GHz頻帶中操作，其中在該第二導電天線與該第一導電天線之間界定了一槽，其中該槽提供了1.7GHz與2.2GHz間之共振；以及該導電層上形成之一第三導電天線，其中該第三導電天線包含一單極天線，該單極天線具有自其延伸至一對應的接地點之一第二導電走線，且其中該第三導電天線結構被配置成在一700MHz頻帶中操作；其中在該第二導電天線的至少一部分與該第二導電走線的至少一部分之間的該基板的該第一面上界定了一間隙，其中該間隙被配置成產生700MHz與800MHz間之添加共振。
17. 如申請專利範圍第16項之天線，其中該基板包含印刷電路板(PCB)、玻璃纖維增強環氧樹脂疊層板、陶瓷疊層、熱固性陶瓷加載的塑膠、及液晶電路材料中之任一者。
18. 如申請專利範圍第16項之天線，其中該第一導電天線、該第二導電天線、及該第三導電天線包含該基板上形成之一單層的部分。
19. 如申請專利範圍第16項之天線，其中該第一導電天線、該第二導電天線、及該第三導電天線包含銅、鋁、銀、金、錫、及上述各項的合金中之任一者。
20. 如申請專利範圍第16項之天線，進一步包含：被設置在該基板的該第一面上的一導電區，其中該導電區接近且對應於該第三導電天線，且其中該導電區是可被保留的或可被修改的或可被去除的，以便調整該第三導電天線之性能。
21. 如申請專利範圍第16項之天線，進一步包含：被設置在該基板的該第一面上的一導電區，其中該導電區接近且對應於該第二導電走線，且其中該導電區是可被保留的或可被修改的或可被去除的，以便調整該第三導電天線結構之性能。
22. 如申請專利範圍第16項之天線，其中該第一導電走線包括一蜿蜒線，該蜿蜒線具有在該蜿蜒線的鄰近部分之間被界定的至少一間隙，其中係針對該第一導電天線的電感調整或電容調整而配置被界定的該間隙。
23. 如申請專利範圍第22項之天線，其中在該蜿蜒線的鄰近部分之間被界定的該至少一間隙之寬度是大約0.5毫米。
24. 如申請專利範圍第16項之天線，其中該第二導電 走線包括一蜿蜒線，該蜿蜒線具有在該蜿蜒線的鄰近部分之間被界定的至少一間隙，其中係針對該第三導電天線的電感調整或電容調整而配置該被界定的間隙。
25. 如申請專利範圍第24項之天線，其中在該蜿蜒線的鄰近部分之間被界定的該至少一間隙之寬度是大約0.5毫米。
26. 如申請專利範圍第16項之天線，其中該天線被配置成涵蓋740MHz至960MHz以及1,700MHz至2,700MHz。
27. 如申請專利範圍第16項之天線，其中該天線被配置成提供在低於1,000MHz的頻率下的小於3至1之電壓駐波比(VSWR)、以及在高於1,000MHz的頻率下的小於2.5至1之VSWR。
28. 一種無線裝置，包含：一處理器；被連接到該處理器之信號處理電路；以及被連接到該信號處理電路之一天線，其中該天線包含：有一第一面及在該第一面對向的一第二面之一基板；被形成在該基板的該第一面上之一導電層；該導電層上形成之一第一天線，其中該第一天線包含一單極天線，該單極天線具有自其延伸至一對應的接地點之一第一走線，其中該第一天線被配置成在一800 MHz頻帶中操作；該導電層上形成之一第二天線，其中該第二天線包含一L形單極天線，且延伸至一饋入點，其中該第二天線被配置成在一2.5GHz至2.7GHz頻帶中操作，且其中在該第二天線與該第一天線之間界定了一槽，其中該槽提供了1.7GHz與2.2GHz間之共振；以及該導電層上形成之一第三天線，其中該第三天線包含一單極天線，該單極天線具有自其延伸至一對應的接地點之一第二走線，且其中該第三天線被配置成在一700MHz頻帶中操作；其中在該第二天線的至少一部分與該第二走線的至少一部分之間的該基板的該第一面上界定了一間隙，其中該間隙被配置成產生700MHz與800MHz間之添加共振。
29. 如申請專利範圍第28項之無線裝置，其中該無線裝置包含路由器、細胞式電話、智慧型手機、遊戲裝置、可攜式電腦、以及以上各項的任何組合中之任一者。
30. 一種製造多頻帶天線的方法，包含：提供有一第一面及在該第一面對向的一第二面之一基板；在該基板的該第一面上建立一導電層；在該導電層上形成一多頻帶天線，其中該多頻帶天線包含一第一天線、一第二天線、及一第三天線；其中該第一天線包含一單極天線，該單極天線具 有自其延伸至一對應的接地點之一第一走線，其中該第一天線被配置成在一800MHz頻帶中操作；其中該第二天線包含一L形單極天線，且延伸至一饋入點，其中該第二天線被配置成在一2.5GHz至2.7GHz頻帶中操作；以及其中該第三天線包含一單極天線，該單極天線具有自其延伸至一對應的接地點之一第二走線，且其中該第三天線被配置成在一700MHz頻帶中操作；其中在該第二天線與該第一天線之間的該基板的該第一面上界定了一槽，其中該槽提供了1.7GHz與2.2GHz間之共振；以及其中在該第二天線的至少一部分與該第二走線的至少一部分之間的該基板的該第一面上界定了一間隙，其中該間隙被配置成產生700MHz與800MHz間之添加共振。