TWI593167B - 天線陣列 - Google Patents

天線陣列 Download PDF

Info

Publication number
TWI593167B
TWI593167B TW104141055A TW104141055A TWI593167B TW I593167 B TWI593167 B TW I593167B TW 104141055 A TW104141055 A TW 104141055A TW 104141055 A TW104141055 A TW 104141055A TW I593167 B TWI593167 B TW I593167B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
antenna
coupling
antenna array
conductor
antennas
Prior art date
Application number
TW104141055A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201721974A (zh
Inventor
翁金輅
盧俊諭
李偉宇
Original Assignee
財團法人工業技術研究院
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 財團法人工業技術研究院 filed Critical 財團法人工業技術研究院
Priority to TW104141055A priority Critical patent/TWI593167B/zh
Priority to EP15202618.3A priority patent/EP3179553A1/en
Priority to CN201510974454.3A priority patent/CN106856261B/zh
Priority to US14/984,590 priority patent/US10103449B2/en
Publication of TW201721974A publication Critical patent/TW201721974A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI593167B publication Critical patent/TWI593167B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H01Q1/523—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas between antennas of an array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/10—Resonant antennas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

天線陣列
本發明所屬之技術領域係關於一種多天線陣列設計，特別是關於一種能提高資料傳輸速度的多天線陣列設計技術。
隨著通訊技術的進步，越來越多的無線通訊功能已能夠同時被整合實現於單一手持通訊裝置當中。目前能整合於手持通訊裝置的系統，包括廣域無線網路系統(Wireless Wide Area Network，WWAN)、長程演進系統(Long Term Evolution，LTE)、無線個人網路系統(Wireless Personal Network，WLPN)、無線通訊區域網路系統(Wireless Local Area Network，WLAN)、近場通訊傳輸系統(Near Field Communication，NFC)、數位電視廣播系統(Digital Television Broadcasting System，DTV)以及衛星定位導航系統(Global Positioning System，GPS)等應用。
並且由於無線通訊訊號品質、可靠度與傳輸速度需求的不斷提升，也同時導致了多天線系統技術的快術發展。例如多輸入多輸出天線系統(Multi-Input Multi-Output System，MIMO System)、場型切換天線(Pattern Switchable)系統或波束成型(Beam-Steering/Beam-Forming)天線系統技術等。然而在多天線系統中，當複數個相同頻段操作的天線，共同設計於一空間有限的通訊裝置內。將可能會造成多天線間封包相關係數(Envelop Correlation Coefficient，ECC)提高，而導致天線輻射特性衰減的情形發生。因此造成資料傳輸速度的下降，並增加了多天線整合設計的技術困難。
部分的先前技術文獻已提出在多天線間接地面上設計突出或凹槽結構作為能量隔離器，來提升多天線間能量隔離度的設計方式。然而這樣的設計方法，卻有可能導致激發額外的耦合電流，而造成多天線間的相關係數增加。
為了解決上述的這些問題，本發明提出一種具有低相關係數特性的多天線陣列設計方式。來滿足未來高資料傳輸速度多天線系統的實際應用需求。
本揭露的實施範例揭露一種多天線陣列設計。依據範例之一些實作例能解決上述等技術問題。
根據一實施範例，本揭露提出一種天線陣列。該天線陣列，包含一接地導體部、一第一天線以及一第二天線。該接地導體部，其具有至少一第一邊緣以及一第二邊緣。該第一天線，其包含一第一無接地面輻射區間以及一第一饋入導體部。該第一無接地面輻射區間，其由一第一接地導體結構、一第二接地導體結構以及該第一邊緣所包圍而成。該第一與該第二接地導體結構均電氣連接於該接地導體部且相鄰於該第一邊緣，並且該第一與該第二接地導體結構之間形成一第一耦合間距。該第一耦合間距致使該第一無接地面輻射區間形成一第一缺口。該第一饋入導體部，其具有一第一耦合導體結構以及一第一訊號饋入導體線。該第一耦合導體結構位於該第一無接地面輻射區間上，該第一耦合 導體結構並藉由該第一訊號饋入導體線電氣耦接或電氣連接於一第一訊號源。該第一訊號源激發該第一天線產生至少一第一共振模態。該第二天線，其包含一第二無接地面輻射區間以及一第二饋入導體部。該第二無接地面輻射區間，其由一第三接地導體結構、一第四接地導體結構以及該第二邊緣所包圍而成。該第三與該第四接地導體結構均電氣連接於該接地導體部且相鄰於該第二邊緣，並且該第三與該第四接地導體結構之間形成一第二耦合間距。該第二耦合間距致使該第二無接地面輻射區間形成一第二缺口。該第二饋入導體部，其具有一第二耦合導體結構以及一第二訊號饋入導體線。該第二耦合導體結構位於該第二無接地面輻射區間上，該第二耦合導體結構並藉由該第二訊號饋入導體線電氣耦接或電氣連接於一第二訊號源。該第二訊號源激發該第二天線產生至少一第二共振模態，該第一與第二共振模態涵蓋至少一相同的通訊系統頻段。
為了對本案之上述及其他內容有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
1、2、3、4、6、7、8‧‧‧天線陣列
11、21、31、41、81‧‧‧接地導體部
111、211、311、411、811‧‧‧第一邊緣
112、212、312、412、812‧‧‧第二邊緣
12、22、32、42、82‧‧‧第一天線
121、221、321、421、821‧‧‧第一無接地面輻射區間
1211、2211、3211、4211、8211‧‧‧第一接地導體結構
1212、2212、3212、4212、8212‧‧‧第二接地導體結構
1213、2213、3213、4213、8213‧‧‧第一缺口
d1‧‧‧第一耦合間距
w1‧‧‧第一邊緣111之寬度
122、222、322、422、822‧‧‧第一饋入導體部
1221、2221、3221、4221、8221‧‧‧第一耦合導體結構
1222、2222、3222、4222、8222‧‧‧第一訊號饋入導體線
1223、2223、3223、4223、8223‧‧‧第一訊號源
13、23、33、43、83‧‧‧第二天線
131、231、331、431、831‧‧‧第二無接地面輻射區間
1311、2311、3311、4311、8311‧‧‧第三接地導體結構
1312、2312、3312、4312、8312‧‧‧第四接地導體結構
1313、2313、3313、4313、8313‧‧‧第二缺口
d2‧‧‧第二耦合間距
w2‧‧‧第二邊緣112之寬度
132、232、332、432、832‧‧‧第二饋入導體部
1321、2321、3321、4321、8321‧‧‧第二耦合導體結構
1322、2322、3322、4322、8322‧‧‧第二訊號饋入導體線
1323、2323、3323、4323、8323‧‧‧第二訊號源
32121、33111、33121‧‧‧貫孔導通結構
d3‧‧‧第一與第二缺口中心位置之間的距離
55、99‧‧‧連接導體線
551、991‧‧‧連接導體線之路徑
60‧‧‧匹配電路
992‧‧‧晶片電感
75、85‧‧‧耦合導體線
751、851‧‧‧連接導體線之路徑
752、852‧‧‧第一耦合間隙
753、853‧‧‧第一耦合間隙
第1圖為本揭露一實施例天線陣列1之結構圖。
第2圖為本揭露一實施例天線陣列2之結構圖。
第3A圖為本揭露一實施例天線陣列3之結構圖。
第3B圖為本揭露一實施例天線陣列3之實測天線返回損失曲線圖。
第3C圖為本揭露一實施例天線陣列3之實測天線輻射效率曲線圖。
第3D圖為本揭露一實施例天線陣列3之實測天線封包相關係數曲線圖。
第4圖為本揭露一實施例波束天線4之結構圖。
第5A圖為同時實現所揭露的天線陣列1與天線陣列2之結構圖。
第5B圖為同時實現兩組所揭露的天線陣列1之結構圖。
第6圖為本揭露一實施例波束天線6之結構圖。
第7圖為本揭露一實施例波束天線7之結構圖。
第8A圖為本揭露一實施例波束天線8之結構圖。
第8B圖為本揭露一實施例天線陣列8之實測天線返回損失曲線圖。
第8C圖為本揭露一實施例天線陣列8之實測天線輻射效率曲線圖。
第8D圖為本揭露一實施例天線陣列8之實測天線封包相關係數曲線圖。
第9圖為同時實現兩組所揭露的天線陣列7之結構圖。
本揭露提供一天線陣列的實施範例。該天線陣列中的天線先藉由設計特殊的接地導體結構來構成無接地面輻射區間，並藉由設計饋入導體部來有效激發該無接地面輻射區間產生 輻射能量。如此可以將激發電流主要侷限於該無接地面輻射區間周圍，因而有效降低陣列相鄰天線間的相關係數，進而提升天線效率。本揭露所設計無接地面輻射區間並設計具有缺口，藉由調整該缺口之耦合間距以及無接地面輻射區間的面積能夠有效改善天線所激發共振模態的阻抗匹配程度。此外調整該缺口之耦合間距以及調整其與相鄰其他無接地面輻射區之缺口間的距離，能夠導引天線輻射場型，進而降低相鄰天線間的能量耦合程度。調整相鄰無接地面輻射區間缺口之間的距離，能有效減少所設計該無接地面輻射區間之寬度，進而減少天線陣列Q質(Quality Factor)，提升天線輻射特性。
第1圖為本揭露一實施例之天線陣列1結構圖。如第1圖所示，該天線陣列1，包含一接地導體部11、一第一天線12以及一第二天線13。該接地導體部11，其具有至少一第一邊緣111以及一第二邊緣112。該第一天線12，其包含一第一無接地面輻射區間121以及一第一饋入導體部122。該第一無接地面輻射區間121，其由一第一接地導體結構1211、一第二接地導體結構1212以及該第一邊緣111所包圍而成。該第一邊緣111之寬度為w1。該第一與該第二接地導體結構1211、1212均電氣連接於該接地導體部11且相鄰於該第一邊緣111，並且該第一與該第二接地導體結構1211、1212之間形成一第一耦合間距d1。該第一耦合間距d1致使該第一無接地面輻射區間121形成一第一缺口1213。該第一饋入導體部122，其具有一第一耦合導體結構1221以及一第一訊號饋入導體線1222。該第一耦合導體結構1221位於該第一無接地面輻射區間121上，該第一耦合導體結構1221並藉由該第一訊號饋入導體線1222 電氣耦接或電氣連接於一第一訊號源1223。該第一訊號源1223激發該第一天線12產生至少一第一共振模態。該第二天線13，其包含一第二無接地面輻射區間131以及一第二饋入導體部132。該第二無接地面輻射區間131，其由一第三接地導體結構1311、一第四接地導體結構1312以及該第二邊緣112所包圍而成。該第二邊緣112之寬度為w2。該第三與該第四接地導體結構1311、1312均電氣連接該接地導體部11且相鄰於該第二邊緣112，並且該第三與該第四接地導體結構1311、1312之間形成一第二耦合間距d2。該第二耦合間距d2致使該第二無接地面輻射區間131形成一第二缺口1313。該第二饋入導體部132，其具有一第二耦合導體結構1321以及一第二訊號饋入導體線1322。該第二耦合導體結構1321位於該第二無接地面輻射區間131上，該第二耦合導體結構1321並藉由該第二訊號饋入導體線1322電氣耦接或電氣連接於一第二訊號源1323。該第二訊號源1323激發該第二天線13產生至少一第二共振模態，該第一與第二共振模態涵蓋至少一相同的通訊系統頻段。
該天線陣列1中的該第一與第二天線12、13，藉由設計特殊的接地導體結構來構成該第一與第二無接地面輻射區間121、131。並藉由設計該第一與第二饋入導體部122、132來分別有效激發該第一與第二無接地面輻射區間121、131產生輻射能量。如此可以將激發電流主要侷限於該第一與第二無接地面輻射區間121、131周圍，因此有效降低該第一與第二天線12、13間的封包相關係數，進而提升天線輻射效率。該天線陣列1所設計該第一與第二無接地面輻射區間121、131並分別具有第一與第二缺口1213、1313。藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及該第一 與第二無接地面輻射區間121、131的面積，能夠有效改善該第一與第二天線12、13所激發共振模態的阻抗匹配程度。其中該第一與第二無接地面輻射區間121、131之面積，小於或等於該第一與第二天線12、13所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.19倍波長之平方((0.19λ)2)。然而其中該第一d1與第二耦合間距d2小於或等於該第一與第二天線12、13所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.059倍波長。
該天線陣列1並藉由調整該第一缺口1213中心位置與該第二缺口1313中心位置之間的距離d3，能有效減少所設計該第一與第二邊緣111、112之寬度w1與w2，進而減少天線陣列Q質，提升天線輻射特性。其中該第一與第二邊緣111、112之寬度w1、w2，小於或等於該第一與第二天線12、13所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.21倍波長。此外該天線陣列1藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及調整該第一缺口1213中心位置與該第二缺口1313中心位置之間的距離d3，能夠導引天線輻射場型，進而降低該第一與第二天線12、13間的能量耦合程度。其中該第一缺口1213中心位置與該第二缺口1313中心位置之間的距離d3，介於該第一與第二天線所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.09倍波長到0.46倍波長之間。
第2圖為本揭露一實施例之天線陣列2結構圖。如第2圖所示，該天線陣列2，包含一接地導體部21、一第一天線22以及一第二天線23。該接地導體部21，其具有至少一第一邊緣211以及一第二邊緣212。該第一天線22，其包含一第一無接地面輻射區間221以及一第一饋入導體部222。該第一無接地面輻射區間221，其 由一第一接地導體結構2211、一第二接地導體結構2212以及該第一邊緣211所包圍而成。該第一邊緣211之寬度為w1。該第一與該第二接地導體結構2211、2212均電氣連接於該接地導體部21且相鄰於該第一邊緣211，並且該第一與該第二接地導體結構2211、2212之間形成一第一耦合間距d1。該第一耦合間距d1致使該第一無接地面輻射區間221形成一第一缺口2213。該第一饋入導體部222，其具有一第一耦合導體結構2221以及一第一訊號饋入導體線2222。該第一耦合導體結構2221位於該第一無接地面輻射區間221上，該第一耦合導體結構2221並藉由該第一訊號饋入導體線2222電氣耦接或電氣連接於一第一訊號源2223。該第一訊號源2223激發該第一天線22產生至少一第一共振模態。該第二天線23，其包含一第二無接地面輻射區間231以及一第二饋入導體部232。該第二無接地面輻射區間231，其由一第三接地導體結構2311、一第四接地導體結構2312以及該第二邊緣212所包圍而成。該第二邊緣212之寬度為w2。該第三與該第四接地導體結構2311、2312均電氣連接於該接地導體部21且相鄰於該第二邊緣212，並且該第三與該第四接地導體結構2311、2312之間形成一第二耦合間距d2。該第二耦合間距d2致使該第二無接地面輻射區間231形成一第二缺口2313。該第二饋入導體部232，其具有一第二耦合導體結構2321以及一第二訊號饋入導體線2322。該第二耦合導體結構2321位於該第二無接地面輻射區間231上，該第二耦合導體結構2321並藉由該第二訊號饋入導體線2322電氣耦接或電氣連接於一第二訊號源2323。該第二訊號源2323激發該第二天線23產生至少一第二共振模態，該第一與第二共振模態涵蓋至少一相同的通訊系統頻段。
該天線陣列2中的該第一與第二天線22、23，藉由設計特殊的接地導體結構來構成該第一與第二無接地面輻射區間221、231。並藉由設計該第一與第二饋入導體部222、232來分別有效激發該第一與第二無接地面輻射區間221、231產生輻射能量。如此可以將激發電流主要侷限於該第一與第二無接地面輻射區間221、231周圍，因此有效降低該第一與第二天線22、23間的相關係數，進而提升天線輻射效率。該天線陣列2所設計該第一與第二無接地面輻射區間221、231並分別具有第一與第二缺口2213、2313。藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及該第一與第二無接地面輻射區間221、231的面積，能夠有效改善該第一與第二天線22、23所激發共振模態的阻抗匹配程度。其中該第一與第二無接地面輻射區間221、231之面積，小於或等於該第一與第二天線22、23所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.19倍波長之平方((0.19λ)2)。然而其中該第一d1與第二耦合間距d2小於或等於該第一與第二天線22、23所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.059倍波長。
該天線陣列2藉由調整該第一缺口2213中心位置與該第二缺口2313中心位置之間的距離d3，能有效減少所設計該第一與第二邊緣211、212之寬度w1與w2，進而減少天線陣列Q質，提升天線輻射特性。其中該第一與第二邊緣211、212之寬度w1、w2，小於或等於該第一與第二天線22、23所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.21倍波長。此外該天線陣列2藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及調整該第一缺口2213中心位置與該第二缺口2313中心位置之間的距離d3，能夠導引天線輻射 場型，進而降低該第一與第二天線22、23間的能量耦合程度。其中該第一缺口2213中心位置與該第二缺口2313中心位置之間的距離d3，介於該第一與第二天線22、23所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.09倍波長到0.46倍波長之間。
相較於該天線陣列1，雖然該天線陣列2其第一與第二接地導體結構2211、2212以及其第三與第四接地導體結構2311、2312之形狀與該天線陣列1不同。以及該天線陣列2其第一與第二饋入導體部222、232與該天線陣列1不同。然而該天線陣列2同樣可藉由設計特殊的接地導體結構來構成該第一與第二無接地面輻射區間221、231。並藉由設計該第一與第二饋入導體部222、232來分別有效激發該第一與第二無接地面輻射區間221、231產生輻射能量。並藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及該第一與第二無接地面輻射區間221、231的面積，來有效改善該第一與第二天線22、23所激發共振模態的阻抗匹配程度。以及藉由調整該第一缺口2213中心位置與該第二缺口2313中心位置之間的距離d3，來減少所需該第一與第二邊緣211、212之寬度w1與w2，以及導引天線輻射場型，降低該第一與第二天線22、23間的能量耦合程度。因此該天線陣列2同樣能夠達成類同於天線陣列1之功效。
第3A圖為本揭露一實施例之天線陣列3結構圖。如第3A圖所示，該天線陣列3位於一介質基板34上，其包含一接地導體部31、一第一天線32以及一第二天線33。該介質基板34可為通訊裝置之系統電路板、印刷電路板或可繞式印刷電路板。該接地導體部31，其位於該介質基板34之一背表面上，且其具有至少一 第一邊緣311以及一第二邊緣312。該第一天線32，其包含一第一無接地面輻射區間321以及一第一饋入導體部322。該第一無接地面輻射區間321，其由一第一接地導體結構3211、一第二接地導體結構3212以及該第一邊緣311所包圍而成。該第一邊緣311之寬度為w1。該第一與該第二接地導體結構3211、3212均電氣連接於該接地導體部31且相鄰於該第一邊緣311，並且該第一與該第二接地導體結構3211、3212之間形成一第一耦合間距d1。該第一耦合間距d1致使該第一無接地面輻射區間321形成一第一缺口3213。該第一接地導體結構3211位於該介質基板34之該背表面上，該第二接地導體結構3212與該第一饋入導體部322均位於該介質基板34之前表面上。該第二接地導體結構3212藉由一貫孔導通結構32121電氣連接於該接地導體部31。該第一饋入導體部322，其具有一第一耦合導體結構3221以及一第一訊號饋入導體線3222。該第一耦合導體結構3221位於該第一無接地面輻射區間321上，該第一耦合導體結構3221並藉由該第一訊號饋入導體線3222電氣耦接或電氣連接於一第一訊號源3223。該第一訊號源3223激發該第一天線32產生至少一第一共振模態35(如圖3B所示)。該第二天線33，其包含一第二無接地面輻射區間331以及一第二饋入導體部332。該第二無接地面輻射區間331，其由一第三接地導體結構3311、一第四接地導體結構3312以及該第二邊緣312所包圍而成。該第二邊緣312之寬度為w2。該第三與該第四接地導體結構3311、3312均電氣連接於該接地導體部31且相鄰於該第二邊緣312，並且該第三與該第四接地導體結構3311、3312之間形成一第二耦合間距d2。該第二耦合間距d2致使該第二無接地面輻射區間331形成一第二缺 口3313。該第三與該第四接地導體結構3311、3312，均位於該介質基板34之該前表面上。該第三接地導體結構3311藉由一貫孔導通結構33111電氣連接於該接地導體部31，該第四接地導體結構3312藉由一貫孔導通結構33121電氣連接於該接地導體部31。該第二饋入導體部332，同樣位於該介質基板34之該前表面上。其具有一第二耦合導體結構3321以及一第二訊號饋入導體線3322。該第二耦合導體結構3321位於該第二無接地面輻射區間331上，該第二耦合導體結構3321並藉由該第二訊號饋入導體線3322電氣耦接或電氣連接於一第二訊號源3323。該第二訊號源3323激發該第二天線33產生至少一第二共振模態36(如圖3B所示)，該第一與第二共振模態35、36涵蓋至少一相同的通訊系統頻段。
該天線陣列3中的該第一與第二天線32、33，藉由設計特殊的接地導體結構來構成該第一與第二無接地面輻射區間321、331。並藉由設計該第一與第二饋入導體部322、332來分別有效激發該第一與第二無接地面輻射區間321、331產生輻射能量。如此可以將激發電流主要侷限於該第一與第二無接地面輻射區間321、331周圍，因此有效降低該第一與第二天線32、33間的相關係數，進而提升天線輻射效率。該天線陣列3所設計該第一與第二無接地面輻射區間321、331並分別具有第一與第二缺口3213、3313。藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及該第一與第二無接地面輻射區間321、331的面積，能夠有效改善該第一與第二天線32、33所激發共振模態的阻抗匹配程度。其中該第一321與第二無接地面輻射區間331之面積，小於或等於該第一與第二天線32、33所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的 0.19倍波長之平方((0.19λ)2)。然而其中該第一d1與第二耦合間距d2小於或等於該第一與第二天線32、33所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.059倍波長。
該天線陣列3藉由調整該第一缺口3213中心位置與該第二缺口3313中心位置之間的距離d3，能有效減少所設計該第一與第二邊緣311、312之寬度w1與w2，進而減少天線陣列Q質，提升天線輻射特性。其中該第一與第二邊緣311、312之寬度w1、w2，小於或等於該第一與第二天線32、33所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.21倍波長。此外該天線陣列3藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及調整該第一缺口3213中心位置與該第二缺口3313中心位置之間的距離d3，能夠導引天線輻射場型，進而降低該第一與第二天線32、33間的能量耦合程度。其中該第一缺口3213中心位置與該第二缺口3313中心位置之間的距離d3，介於該第一與第二天線32、33所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.09倍波長到0.46倍波長之間。
相較於該天線陣列1，雖然該天線陣列3形成於一介質基板34上，並且其接地導體結構以及饋入導體部之形狀與該天線陣列1不同。然而該天線陣列3同樣可藉由設計特殊的接地導體結構來構成該第一與第二無接地面輻射區間321、331。並藉由設計該第一與第二饋入導體部322、332來分別有效激發該第一與第二無接地面輻射區間321、331產生輻射能量。並藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及該第一與第二無接地面輻射區間321、331的面積，來有效改善該第一與第二天線32、33所激發共振模態的阻抗匹配程度。以及藉由調整該第一缺口3213中心位置與該第 二缺口3313中心位置之間的距離d3，來減少所需該第一與第二邊緣311、312之寬度w1與w2，以及導引天線輻射場型，降低該第一與第二天線32、33間的能量耦合程度。因此該天線陣列3同樣能夠達成類同於天線陣列1之功效。
第3B圖為圖3A之天線陣列3的實測天線返回損失曲線圖。其選擇下列尺寸進行實驗：該介質基板34之厚度約為1mm；該第一無接地面輻射區間321之面積約為63mm2；該第二無接地面輻射區間331之面積約為69mm2；該第一耦合間距d1約為1.9mm；該第二耦合間距d2約為1.6mm；該第一邊緣311之寬度w1約為9mm；該第二邊緣312之寬度w2約為9.8mm；該第一缺口3213中心位置與該第二缺口3313中心位置之間的距離d3約為23mm。如第3B圖所示，該第一天線32產生一第一共振模態35，而該第二天線33產生一第二共振模態36。在本實施例中，該天線陣列3之該第一與第二共振模態35、36涵蓋一相同的3.6GHz頻段之通訊系統操作。該3.6GHz通訊系統頻段之最低操作頻率約為3.3GHz。第3C圖為本揭露一實施例天線陣列3之實測天線輻射效率曲線圖。如第3C圖所示，該第一天線32產生的該第一共振模態35之天線輻射效率曲線351數值均高於50%，該第二天線33產生的該第二共振模態36之天線輻射效率曲線361數值均高於60%。第3D圖為本揭露一實施例天線陣列3之實測天線封包相關係數(Envelop Correlation Coefficient，ECC)曲線圖。如第3D圖所示，該第一天線32與該第二天線33之封包相關係數曲線3233數值均小於0.1。
圖3B、圖3C、圖3D所涵蓋之通訊系統頻段操作與實驗數據，僅是為了實驗證明圖3A中本揭露一實施例天線陣列3之 的技術功效。並未用來限制本揭露天線陣列於實際應用情況所能涵蓋的通訊系統頻段操作、應用與規格。本揭露天線陣列可以是設計用來涵蓋廣域無線網路系統(Wireless Wide Area Network，WWAN)、長程演進系統(Long Term Evolution，LTE MIMO)、無線個人網路系統(Wireless Personal Network，WLPN)、無線通訊區域網路系統(Wireless Local Area Network，WLAN)、近場通訊傳輸系統(Near Field Communication，NFC)、數位電視廣播系統(Digital Television Broadcasting System，DTV)、衛星定位導航系統(Global Positioning System，GPS)、多輸入多輸出天線系統(Multi-input Multi-output System，MIMO System)、場型切換天線系統(Pattern Switchable Antenna System)或波束成型天線系統(Beam-Steering/Beam-Forming Antenna System)的系統頻段操作。
第4圖為本揭露一實施例之天線陣列4結構圖。如第4圖所示，該天線陣列4位於一介質基板44上，其包含一接地導體部41、一第一天線42以及一第二天線43。該介質基板44可為通訊裝置之系統電路板、印刷電路板或可繞式印刷電路板。該接地導體部41，其位於該介質基板44之一背表面上，且其具有至少一第一邊緣411以及一第二邊緣412。該第一天線42，其包含一第一無接地面輻射區間421以及一第一饋入導體部422。該第一無接地面輻射區間421，其由一第一接地導體結構4211、一第二接地導體結構4212以及該第一邊緣411所包圍而成。該第一邊緣411之寬度為w1。該第一與該第二接地導體結構4211、4212均電氣連接於該接地導體部41且相鄰於該第一邊緣411，並且該第一與該第二接地導體結構4211、4212之間形成一第一耦合間距d1。該第一耦合間距 d1致使該第一無接地面輻射區間421形成一第一缺口4213。該第一接地導體結構4211以及該第二接地導體結構3212均位於該介質基板44之該背表面上，該第一饋入導體部422位於該介質基板44之前表面上。該第一饋入導體部422，其具有一第一耦合導體結構4221以及一第一訊號饋入導體線4222。該第一耦合導體結構4221位於該第一無接地面輻射區間421上，該第一耦合導體結構4221並藉由該第一訊號饋入導體線4222電氣耦接或電氣連接於一第一訊號源4223。該第一訊號源4223激發該第一天線產生至少一第一共振模態。該第二天線43，其包含一第二無接地面輻射區間431以及一第二饋入導體部432。該第二無接地面輻射區間431，其由一第三接地導體結構4311、一第四接地導體結構4312以及該第二邊緣412所包圍而成。該第二邊緣412之寬度為w2。該第三與該第四接地導體結構4311、4312均電氣連接於該接地導體部41且相鄰於該第二邊緣412，並且該第三與該第四接地導體結構4311、4312之間形成一第二耦合間距d2。該第二耦合間距d2致使該第二無接地面輻射區間431形成一第二缺口4313。該第三與該第四接地導體結構4311、4312，均位於該介質基板44之該背表面上。該第二饋入導體部432，位於該介質基板44之該前表面上。其具有一第二耦合導體結構4321以及一第二訊號饋入導體線4322。該第二耦合導體結構4321位於該第二無接地面輻射區間431上，該第二耦合導體結構4321並藉由該第二訊號饋入導體線4322電氣耦接或電氣連接於一第二訊號源4323。該第二訊號源4323激發該第二天線43產生至少一第二共振模態，該第一與第二共振模態涵蓋至少一相同的通訊系統頻段。
該天線陣列4中的該第一與第二天線42、43，藉由設計特殊的接地導體結構來構成該第一與第二無接地面輻射區間421、431。並藉由設計該第一與第二饋入導體部422、432來分別有效激發該第一與第二無接地面輻射區間421、431產生輻射能量。如此可以將激發電流主要侷限於該第一與第二無接地面輻射區間421、431周圍，因此有效降低該第一與第二天線42、43間的封包相關係數，進而提升天線輻射效率。該天線陣列4所設計該第一與第二無接地面輻射區間421、431並分別具有第一與第二缺口4213、4313。藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及該第一與第二無接地面輻射區間421、431的面積，能夠有效改善該第一與第二天線42、43所激發共振模態的阻抗匹配程度。其中該第一與第二無接地面輻射區間421、431之面積，小於或等於該第一與第二天線42、43所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.19倍波長之平方((0.19λ)2)。然而其中該第一d1與第二耦合間距d2小於或等於該第一與第二天線42、43所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.059倍波長。
該天線陣列4藉由調整該第一缺口4213中心位置與該第二缺口4313中心位置之間的距離d3，能有效減少該第一與第二邊緣411、412之寬度w1與w2，進而減少天線陣列Q質，提升天線輻射特性。其中該第一與第二邊緣411、412之寬度w1、w2，小於或等於該第一與第二天線42、43所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.21倍波長。此外該天線陣列4藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及調整該第一缺口4213中心位置與該第二缺口4313中心位置之間的距離d3，能夠導引天線輻射場型， 進而降低該第一與第二天線42、43間的能量耦合程度。其中該第一缺口4213中心位置與該第二缺口4313中心位置之間的距離d3，介於該第一與第二天線42、43所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.09倍波長到0.46倍波長之間。
相較於該天線陣列1，雖然該天線陣列4形成於一介質基板44上，並且其接地導體結構以及饋入導體部之形狀與該天線陣列1不同。然而該天線陣列4同樣可藉由設計特殊的接地導體結構來構成該第一與第二無接地面輻射區間421、431。並藉由設計該第一與第二饋入導體部422、432來分別有效激發該第一與第二無接地面輻射區間421、431產生輻射能量。並藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及該第一與第二無接地面輻射區間421、431的面積，來有效改善該第一與第二天線42、43所激發共振模態的阻抗匹配程度。以及藉由調整該第一缺口4213中心位置與該第二缺口4313中心位置之間的距離d3，來減少所需該第一與第二邊緣411、412之寬度w1與w2，以及導引天線輻射場型，降低該第一與第二天線42、43間的能量耦合程度。因此該天線陣列4同樣能夠達成類同於天線陣列1之功效。
本揭露所提出之天線陣列的多個示範實施例可應用於各種通訊裝置。例如為：行動通訊裝置、無線通訊裝置、行動運算裝置、電腦系統，或者可應用於電信設備、網路設備、電腦或網路的週邊設備等。並且在實際應用時，該通訊裝置可以同時設置或實現一組或多組本揭露所提出的天線陣列實施範例。第5A圖與第5B圖為在一通訊裝置內，實現二組本揭露所提出的天線陣列之實施範例結構圖。請參照第5A圖，在本實施例中，在同一通 訊裝置內同時實現第1圖中所揭露的天線陣列1以及第2圖中所揭露的天線陣列2之結構圖。另外請參照第5B圖，在本實施例中，在同一通訊裝置內同時實現兩組第1圖中所揭露的天線陣列1之結構圖。此外在第5B圖中，第一組該天線陣列1之該第二訊號源1323與第二組該天線陣列1之該第一訊號源1223之間具有一連接導體線51。該連接導體線51之路徑511長度，介於該第一與第二天線12、13所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的五分之一波長至二分之一波長之間。連接導體線51可用來調整相鄰天線陣列之間的阻抗匹配與能量耦合程度。
第6圖為本揭露一實施例之天線陣列6結構圖。該天線陣列6與該天線陣列1之間的主要的差異，在於該天線陣列6在該第一訊號饋入導體線1222與該第一訊號源之間配置了一匹配電路60。該匹配電路60可用以調整該第一天線12所激發共振模態之阻抗匹配。相較於該天線陣列1，該天線陣列6雖然多配置了一匹配電路60。然而該天線陣列6同樣可藉由設計特殊的接地導體結構來構成該第一與第二無接地面輻射區間121、131。並藉由設計該第一與第二饋入導體部122、132來分別有效激發該第一與第二無接地面輻射區間121、131產生輻射能量。並藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及該第一與第二無接地面輻射區間121、131的面積，來有效改善該第一與第二天線12、13所激發共振模態的阻抗匹配程度。以及藉由調整該第一缺口1213中心位置與該第二缺口1313中心位置之間的距離d3，來效減少所需該第一與第二邊緣111、112之寬度w1與w2，以及導引天線輻射場型，降低該第一與第二天線12、13間的能量耦合程度。因此該天線陣列6同樣能夠達 成類同於天線陣列1之功效。該第一或第二訊號饋入導體線分別與該第一或第二訊號源之間也可具有切換開關電路、濾波器電路、雙工器電路或電容、電感、電阻與傳輸線所組成之電路、元件、晶片或模組。均同樣能夠達成類同於天線陣列1之功效。
第7圖為本揭露一實施例之天線陣列7結構圖。該天線陣列7與該天線陣列1之間的主要的差異，在於該第一天線12與第二天線13之間配置了一耦合導體線75，該耦合導體線75與該第一天線12以及該第二天線13之間分別具有一第一耦合間隙752以及一第二耦合間隙753。該耦合導體線75之路徑751長度，介於該第一與第二天線12、13所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的三分之一波長至四分之三波長之間。該第一耦合間隙752與該第二耦合間隙753之間隙寬度，小於或等於該第一與第二天線12、13所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.063倍波長。該耦合導體線75可用以調整該第一天線12以及該第二天線13之間的阻抗匹配與封包相關係數。相較於該天線陣列1，該天線陣列7雖然多配置了一耦合導體線75。然而該天線陣列7同樣可藉由設計特殊的接地導體結構來構成該第一與第二無接地面輻射區間121、131。並藉由設計該第一與第二饋入導體部122、132來分別有效激發該第一與第二無接地面輻射區間121、131產生輻射能量。並藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及該第一與第二無接地面輻射區間121、131的面積，來有效改善該第一與第二天線12、13所激發共振模態的阻抗匹配程度。以及藉由調整該第一缺口1213中心位置與該第二缺口1313中心位置之間的距離d3，來減少所需該第一與第二邊緣111、112之寬度w1與w2，以及導引 天線輻射場型，降低該第一與第二天線12、13間的能量耦合程度。因此該天線陣列7同樣能夠達成類同於天線陣列1之功效。
第8A圖為本揭露一實施例之天線陣列8結構圖。如第8A圖所示，該天線陣列8位於一介質基板84上，其包含一接地導體部81、一第一天線82以及一第二天線83。該介質基板84可為通訊裝置之系統電路板、印刷電路板或可繞式印刷電路板。該接地導體部81，其位於該介質基板84之一背表面上，且其具有至少一第一邊緣811以及一第二邊緣812。該第一天線82，其包含一第一無接地面輻射區間821以及一第一饋入導體部822。該第一無接地面輻射區間821，其由一第一接地導體結構8211、一第二接地導體結構8212以及該第一邊緣811所包圍而成。該第一邊緣811之寬度為w1。該第一與該第二接地導體結構8211、8212均電氣連接於該接地導體部81且相鄰於該第一邊緣811，並且該第一與該第二接地導體結構8211、8212之間形成一第一耦合間距d1。該第一耦合間距d1致使該第一無接地面輻射區間821形成一第一缺口8213。該第一接地導體結構8211以及該第二接地導體結構8212均位於該介質基板84之該背表面上，該第一饋入導體部822位於該介質基板84之前表面上。該第一饋入導體部822，其具有一第一耦合導體結構8221以及一第一訊號饋入導體線8222。該第一耦合導體結構8221位於該第一無接地面輻射區間821上，該第一耦合導體結構8221並藉由該第一訊號饋入導體線8222電氣耦接或電氣連接於一第一訊號源8223。該第一訊號源8223激發該第一天線產生至少一第一共振模態。該第二天線83，其包含一第二無接地面輻射區間831以及一第二饋入導體部832。該第二無接地面輻射區間831，其由 一第三接地導體結構8311、一第四接地導體結構8312以及該第二邊緣812所包圍而成。該第二邊緣812之寬度為w2。該第三與該第四接地導體結構8311、8312均電氣連接於該接地導體部81且相鄰於該第二邊緣812，並且該第三與該第四接地導體結構8311、8312之間形成一第二耦合間距d2。該第二耦合間距d2致使該第二無接地面輻射區間831形成一第二缺口8313。該第三與該第四接地導體結構8311、8312，均位於該介質基板84之該背表面上。該第二饋入導體部832，位於該介質基板84之該前表面上。其具有一第二耦合導體結構8321以及一第二訊號饋入導體線8322。該第二耦合導體結構8321位於該第二無接地面輻射區間831上，該第二耦合導體結構8321並藉由該第二訊號饋入導體線8322電氣耦接或電氣連接於一第二訊號源8323。該第二訊號源8323激發該第二天線83產生至少一第二共振模態，該第一與第二共振模態涵蓋至少一相同的通訊系統頻段。如第8A圖所示，該第一天線82與第二天線83之間配置了一耦合導體線85，該耦合導體線85位於該介質基板84之前表面上。該耦合導體線85與該第一天線82以及該第二天線83之間分別具有一第一耦合間隙852以及一第二耦合間隙853。該耦合導體線85之路徑851長度，介於該第一與第二天線82、83所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的三分之一波長至四分之三波長之間。該第一耦合間隙852與該第二耦合間隙853之間隙寬度，小於或等於該第一與第二天線82、83所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.063倍波長。該耦合導體線85可用以調整該第一天線82以及該第二天線83之間的阻抗匹配與封包相關係數。
該天線陣列8中的該第一與第二天線82、83，藉由設計特殊的接地導體結構來構成該第一與第二無接地面輻射區間821、831。並藉由設計該第一與第二饋入導體部822、832來分別有效激發該第一與第二無接地面輻射區間821、831產生輻射能量。如此可以將激發電流主要侷限於該第一與第二無接地面輻射區間821、831周圍，因此有效降低該第一與第二天線82、83間的封包相關係數，進而提升天線輻射效率。該天線陣列8所設計該第一與第二無接地面輻射區間821、831並分別具有第一與第二缺口8213、8313。藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及該第一與第二無接地面輻射區間821、831的面積，能夠有效改善該第一與第二天線82、83所激發共振模態的阻抗匹配程度。其中該第一與第二無接地面輻射區間821、831之面積，小於或等於該第一與第二天線82、83所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.19倍波長之平方((0.19λ)2)。然而其中該第一d1與第二耦合間距d2小於或等於該第一與第二天線82、83所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.059倍波長。
該天線陣列8藉由調整該第一缺口8213中心位置與該第二缺口8313中心位置之間的距離d3，能有效減少所需該第一與第二邊緣811、812之寬度w1與w2，進而減少天線陣列Q質，提升天線輻射特性。其中該第一與第二邊緣811、812之寬度w1、w2，小於或等於該第一與第二天線82、83所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.21倍波長。此外該天線陣列8藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及調整該第一缺口8213中心位置與該第二缺口8313中心位置之間的距離d3，能夠導引天線輻射場 型，進而降低該第一與第二天線82、83間的能量耦合程度。其中該第一缺口8213中心位置與該第二缺口8313中心位置之間的距離d3，介於該第一與第二天線82、83所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.09倍波長到0.46倍波長之間。
相較於該天線陣列1，雖然該天線陣列8形成於一介質基板84上，並且其接地導體結構以及饋入導體部之形狀與該天線陣列1不同。此外該第一天線82與第二天線83之間配置了一耦合導體線85。然而該天線陣列8同樣可藉由設計特殊的接地導體結構來構成該第一與第二無接地面輻射區間821、831。並藉由設計該第一與第二饋入導體部822、832來分別有效激發該第一與第二無接地面輻射區間821、831產生輻射能量。並藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及該第一與第二無接地面輻射區間821、831的面積，來有效改善該第一與第二天線82、83所激發共振模態的阻抗匹配程度。以及藉由調整該第一缺口8213中心位置與該第二缺口8313中心位置之間的距離d3，來減少所需該第一與第二邊緣811、812之寬度w1與w2，以及導引天線輻射場型，降低該第一與第二天線82、83間的能量耦合程度。因此該天線陣列8同樣能夠達成類同於天線陣列1之功效。
第8B圖為圖8A之天線陣列8的實測天線返回損失曲線圖。其選擇下列尺寸進行實驗：該介質基板84之厚度約為0.8mm；該第一無接地面輻射區間821之面積約為59mm2；該第二無接地面輻射區間831之面積約為69mm2；該第一耦合間距d1約為1.6mm；該第二耦合間距d2約為1.3mm；該第一邊緣811之寬度w1約為11mm；該第二邊緣812之寬度w2約為13mm；該第一缺口 8213中心位置與該第二缺口8313中心位置之間的距離d3約為29mm。該耦合導體線85之路徑851長度約為23mm。該第一耦合間隙852以及該第二耦合間隙853之間隙寬度約為0.8mm。如第8B圖所示，該第一天線82產生一第一共振模態85，而該第二天線83產生一第二共振模態86。在本實施例中，該天線陣列8之該第一與第二共振模態85、86涵蓋一相同的3.5GHz頻段之通訊系統操作。該3.5GHz通訊系統頻段之最低操作頻率約為3.3GHz。第8C圖為本揭露一實施例天線陣列8之實測天線輻射效率曲線圖。如第8C圖所示，該第一天線82產生的該第一共振模態85之天線輻射效率曲線851數值均高於53%，該第二天線83產生的該第二共振模態86之天線輻射效率曲線861數值均高於63%。第8D圖為本揭露一實施例天線陣列8之實測天線封包相關係數(Envelop Correlation Coefficient，ECC)曲線圖。如第8D圖所示，該第一天線82與該第二天線83之封包相關係數曲線8283數值均小於0.1。
圖8B、圖8C、圖8D所涵蓋之通訊系統頻段操作與實驗數據，僅是為了實驗證明圖8A中本揭露一實施例天線陣列8之的技術功效。並未用來限制本揭露天線陣列於實際應用情況所能涵蓋的通訊系統頻段操作、應用與規格。本揭露天線陣列可以是設計用來涵蓋廣域無線網路系統(Wireless Wide Area Network，WWAN)、長程演進系統(Long Term Evolution，LTE MIMO)、無線個人網路系統(Wireless Personal Network，WLPN)、無線通訊區域網路系統(Wireless Local Area Network，WLAN)、近場通訊傳輸系統(Near Field Communication，NFC)、數位電視廣播系統(Digital Television Broadcasting System，DTV)、衛星定位導航系 統(Global Positioning System，GPS)、多輸入多輸出天線系統(Multi-input Multi-output System，MIMO System)、場型切換天線系統(Pattern Switchable Antenna System)或波束成型天線系統(Beam-Steering/Beam-Forming Antenna System)的系統頻段操作。
本揭露所提出之天線陣列的多個示範實施例可應用於各種通訊裝置。例如為：行動通訊裝置、無線通訊裝置、行動運算裝置、電腦系統，或者可應用於電信設備、網路設備、電腦或網路的週邊設備等。並且在實際應用時，該通訊裝置可以同時設置或實現一組或多組本揭露所提出的天線陣列實施範例。第9圖為在一通訊裝置內，實現二組本揭露所提出的天線陣列之實施範例結構圖。請參照第9圖，在本實施例中，在同一通訊裝置內同時實現兩組第7圖中所揭露的天線陣列7之結構圖。此外在第9圖中，第一組該天線陣列7之該第二訊號源1323與第二組該天線陣列7之該第一訊號源1223之間具有一連接導體線99。該連接導體線99之路徑991長度，介於該第一與第二天線12、13所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的五分之一波長至二分之一波長之間。並且該連接導體線99具有一晶片電感元件992。該連接導體線99以及該晶片電感元件992可用來調整相鄰天線陣列之間的阻抗匹配與能量耦合程度。該連接導體線99也可配置具有一晶片電容元件。在第9圖的實施範例中，雖然在同一通裝置中配置了兩組第7圖中所揭露的天線陣列7。然而每組該天線陣列7同樣可藉由設計特殊的接地導體結構來構成該第一與第二無接地面輻射區間121、131。並藉由設計該第一與第二饋入導體部122、132來分別有效激發該第一與第二無接地面輻射區間121、131產生輻射能 量。並藉由調整該第一與第二耦合間距d1、d2以及該第一與第二無接地面輻射區間121、131的面積，來有效改善該第一與第二天線12、13所激發共振模態的阻抗匹配程度。以及藉由調整該第一缺口1213中心位置與該第二缺口1313中心位置之間的距離d3，來減少所需該第一與第二邊緣111、112之寬度w1與w2，以及導引天線輻射場型，降低該第一與第二天線12、13間的能量耦合程度。因此第9圖中的每組該天線陣列7，均同樣能夠達成類同於天線陣列1之功效。
由上述可知，本揭露實施例之天線陣列中的天線藉由設計特殊的接地導體結構來構成無接地面輻射區間，並藉由設計饋入導體部來有效激發該無接地面輻射區間產生輻射能量。如此可以將激發電流主要侷限於所設計無接地面輻射區間周圍，因此有效降低相鄰天線間的相關係數，進而提升天線輻射效率。本揭露所設計無接地面輻射區間並設計具有缺口，藉由調整該缺口之耦合間距以及無接地面輻射區間的面積能夠有效改善天線所激發共振模態的阻抗匹配程度。此外調整該缺口之耦合間距以及調整其與相鄰其他無接地面輻射區之缺口間的距離，能夠導引天線輻射場型，進而降低相鄰天線間的能量耦合程度。調整相鄰無接地面輻射區間缺口之間的距離，能有效減少所設計該無接地面輻射區間之寬度，進而減少天線陣列Q質，提升天線輻射特性。
綜上所述，雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案。本案所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧天線陣列
11‧‧‧接地導體部
111‧‧‧第一邊緣
112‧‧‧第二邊緣
12‧‧‧第一天線
121‧‧‧第一無接地面輻射區間
1211‧‧‧第一接地導體結構
1212‧‧‧第二接地導體結構
1213‧‧‧第一缺口
d1‧‧‧第一耦合間距
w1‧‧‧第一邊緣111之寬度
122‧‧‧第一饋入導體部
1221‧‧‧第一耦合導體結構
1222‧‧‧第一訊號饋入導體線
1223‧‧‧第一訊號源
13‧‧‧第二天線
131‧‧‧第二無接地面輻射區間
1311‧‧‧第三接地導體結構
1312‧‧‧第四接地導體結構
1313‧‧‧第二缺口
d2‧‧‧第二耦合間距
w2‧‧‧第二邊緣112之寬度
132‧‧‧第二饋入導體部
1321‧‧‧第二耦合導體結構
1322‧‧‧第二訊號饋入導體線
1323‧‧‧第二訊號源
d3‧‧‧第一與第二缺口中心位置之間的距離

Claims (12)

  1. 一種天線陣列，包含：一接地導體部，其具有至少一第一邊緣以及一第二邊緣；一第一天線，其包含：一第一無接地面輻射區間，其由一第一接地導體結構、一第二接地導體結構以及該第一邊緣所包圍而成，該第一與該第二接地導體結構均電氣連接於該接地導體部且相鄰於該第一邊緣，並且該第一與該第二接地導體結構之間形成一第一耦合間距，該第一耦合間距致使該第一無接地面輻射區間形成一第一缺口；以及一第一饋入導體部，其具有一第一耦合導體結構以及一第一訊號饋入導體線，該第一耦合導體結構位於該第一無接地面輻射區間上，該第一耦合導體結構並藉由該第一訊號饋入導體線電氣耦接或電氣連接於一第一訊號源，該第一訊號源激發該第一天線產生至少一第一共振模態；一第二天線，其包含：一第二無接地面輻射區間，其由一第三接地導體結構、一第四接地導體結構以及該第二邊緣所包圍而成，該第三與該第四接地導體結構均電氣連接於該接地導體部且相鄰於該第二邊緣，並且該第三與該第四接地導體結構之間形成一第二耦合間距，該第二耦合間距致使 該第二無接地面輻射區間形成一第二缺口；以及一第二饋入導體部，其具有一第二耦合導體結構以及一第二訊號饋入導體線，該第二耦合導體結構位於該第二無接地面輻射區間上，該第二耦合導體結構並藉由該第二訊號饋入導體線電氣耦接或電氣連接於一第二訊號源，該第二訊號源激發該第二天線產生至少一第二共振模態，該第一與第二共振模態涵蓋至少一相同的通訊系統頻段；其中該第一與第二無接地面輻射區間之面積，小於或等於該第一與第二天線所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.19倍波長之平方。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線陣列，其中該第一與第二耦合間距小於或等於該第一與第二天線所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.059倍波長。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之天線陣列，其中該第一與第二邊緣之寬度，小於或等於該第一與第二天線所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.21倍波長。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之天線陣列，其中該第一缺口中心位置與該第二缺口中心位置之間的距離，介於該第一與第二天線所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.09倍波長到0.46倍波長之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之天線陣列，該天線陣列位於一 介質基板上，該介質基板為通訊裝置之系統電路板、印刷電路板或可繞式印刷電路板。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之天線陣列，其可以單一天線陣列或多組天線陣列實現於通訊裝置當中，該通訊裝置可為行動通訊裝置、無線通訊裝置、行動運算裝置、電腦系統、電信設備、網路設備以及電腦或網路的週邊設備等。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之天線陣列，其中該多組天線陣列的訊號源之間可具有連接導體線，該連接導體線之路徑長度，介於該第一與第二天線所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的五分之一波長至二分之一波長之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之天線陣列，其中該連接導體線具有一晶片電容或晶片電感元件。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之天線陣列，其中該第一或該第二訊號饋入導體線分別與該第一或第二訊號源之間可具有匹配電路、切換開關電路、濾波器電路、雙工器電路或電容、電感、電阻與傳輸線所組成之電路、元件、晶片或模組。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之天線陣列，其中該第一天線與第二天線之間具有一耦合導體線，該耦合導體線與該第一天線與該第二天線之間分別具有一第一耦合間隙以及一第二耦合間隙。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之天線陣列，其中該第一耦合間隙與該第二耦合間隙之間隙寬度，小於或等於該第一與第二天線所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的0.063倍波長。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之天線陣列，其中該耦合導體線之路徑長度，介於該第一與第二天線所涵蓋至少一相同通訊系統頻段其最低操作頻率的三分之一波長至四分之三波長之間。
TW104141055A 2015-12-08 2015-12-08 天線陣列 TWI593167B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW104141055A TWI593167B (zh) 2015-12-08 2015-12-08 天線陣列
EP15202618.3A EP3179553A1 (en) 2015-12-08 2015-12-23 Antenna array
CN201510974454.3A CN106856261B (zh) 2015-12-08 2015-12-23 天线阵列
US14/984,590 US10103449B2 (en) 2015-12-08 2015-12-30 Antenna array

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW104141055A TWI593167B (zh) 2015-12-08 2015-12-08 天線陣列

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201721974A TW201721974A (zh) 2017-06-16
TWI593167B true TWI593167B (zh) 2017-07-21

Family

ID=55024023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104141055A TWI593167B (zh) 2015-12-08 2015-12-08 天線陣列

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10103449B2 (zh)
EP (1) EP3179553A1 (zh)
CN (1) CN106856261B (zh)
TW (1) TWI593167B (zh)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9960484B2 (en) * 2012-06-12 2018-05-01 The United States Of America As Represented By Secretary Of The Navy Non-foster active impedance circuit for electrically small antennas
TWI617088B (zh) * 2016-05-23 2018-03-01 宏碁股份有限公司 具有金屬邊框半環圈天線元件的通訊裝置
US10116047B1 (en) * 2017-06-28 2018-10-30 Ambit Microsystems (Shanghai) Ltd. Antenna device and communication device
TWI656696B (zh) 2017-12-08 2019-04-11 財團法人工業技術研究院 多頻多天線陣列
CN108493600B (zh) * 2018-04-08 2024-01-16 深圳市信维通信股份有限公司 一种5g mimo天线结构
KR102483631B1 (ko) * 2018-06-11 2023-01-03 삼성전자주식회사 안테나를 포함하는 전자 장치
CN109193137A (zh) * 2018-09-30 2019-01-11 联想(北京)有限公司 一种电子设备
CN109546337B (zh) * 2018-11-13 2020-11-10 北京理工大学 一种紧凑型5g移动终端mimo天线
US10720705B2 (en) * 2018-11-19 2020-07-21 Shenzhen Sunway Communication Co., Ltd. 5G wideband MIMO antenna system based on coupled loop antennas and mobile terminal
CN109546311A (zh) * 2018-12-12 2019-03-29 维沃移动通信有限公司 一种天线结构及通信终端
US10804602B2 (en) * 2019-01-14 2020-10-13 Shenzhen Sunway Communication Co., Ltd. 5G MIMO antenna system and handheld device
CN111446553B (zh) * 2019-01-17 2024-04-02 富泰华工业（深圳）有限公司 天线结构及具有所述天线结构的无线通信装置
TWI697152B (zh) * 2019-02-26 2020-06-21 啓碁科技股份有限公司 行動裝置和天線結構
WO2020177231A1 (zh) * 2019-03-01 2020-09-10 深圳市信维通信股份有限公司 紧凑型5g mimo天线系统及移动终端
JP7211527B2 (ja) * 2019-10-03 2023-01-24 株式会社村田製作所 アンテナ装置およびそれを備えた無線通信デバイス
EP3813190B1 (en) * 2019-10-23 2024-01-03 Ascom (Sweden) AB Substrate integrated multi band inverted f antenna
CN110931964B (zh) * 2019-10-24 2021-11-30 广东工业大学 一种小型化mimo多频手机天线
TWI725594B (zh) * 2019-10-30 2021-04-21 緯創資通股份有限公司 天線陣列
CN115101924A (zh) * 2019-10-31 2022-09-23 华为终端有限公司 天线装置及电子设备
CN110828999B (zh) * 2019-11-19 2022-02-15 榆林学院 基于复合左右手传输线结构的双频双极化二单元mimo天线
TWI714372B (zh) * 2019-11-29 2020-12-21 緯創資通股份有限公司 天線結構
TWI719754B (zh) * 2019-12-13 2021-02-21 緯創資通股份有限公司 天線系統
TWI708434B (zh) * 2019-12-27 2020-10-21 財團法人工業技術研究院 高整合度多天線陣列
CN113394548B (zh) * 2020-03-13 2022-10-18 华为技术有限公司 一种天线及终端设备
CN116231304A (zh) * 2020-06-05 2023-06-06 华为技术有限公司 一种电子设备
CN111740218B (zh) * 2020-06-29 2021-08-06 维沃移动通信有限公司 电子设备
CN111769362B (zh) * 2020-07-08 2021-07-23 Oppo广东移动通信有限公司 天线模组以及电子设备
CN112821035B (zh) * 2020-12-31 2023-03-28 维沃移动通信有限公司 电子设备
CN112787092B (zh) * 2021-01-04 2023-03-14 信维创科通信技术（北京）有限公司 耦合馈电的平面超宽带环形lte天线及电子设备
CN112909541B (zh) * 2021-01-12 2023-07-28 Oppo广东移动通信有限公司 天线装置及电子设备
CN113013616A (zh) * 2021-02-24 2021-06-22 Oppo广东移动通信有限公司 天线组件及电子设备
CN113381184B (zh) * 2021-05-06 2022-05-24 荣耀终端有限公司 一种天线解耦结构、mimo天线及终端
CN115313037A (zh) * 2022-08-31 2022-11-08 Oppo广东移动通信有限公司 一种天线组件及电子设备

Family Cites Families (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3102323C2 (de) 1981-01-24 1984-06-07 Metalltechnik Schmidt GmbH & Co, 7024 Filderstadt Wendelantennengruppe
US5990838A (en) 1996-06-12 1999-11-23 3Com Corporation Dual orthogonal monopole antenna system
US5952983A (en) 1997-05-14 1999-09-14 Andrew Corporation High isolation dual polarized antenna system using dipole radiating elements
SE519118C2 (sv) 1997-07-23 2003-01-14 Allgon Ab Antennanordning för mottagande och/eller utsändning av dubbelpolariserande elektromagnetiska vågor
US6344829B1 (en) 2000-05-11 2002-02-05 Agilent Technologies, Inc. High-isolation, common focus, transmit-receive antenna set
US6288679B1 (en) 2000-05-31 2001-09-11 Lucent Technologies Inc. Single element antenna structure with high isolation
US6426723B1 (en) 2001-01-19 2002-07-30 Nortel Networks Limited Antenna arrangement for multiple input multiple output communications systems
US6624789B1 (en) 2002-04-11 2003-09-23 Nokia Corporation Method and system for improving isolation in radio-frequency antennas
US6765536B2 (en) * 2002-05-09 2004-07-20 Motorola, Inc. Antenna with variably tuned parasitic element
WO2004025778A1 (en) * 2002-09-10 2004-03-25 Fractus, S.A. Coupled multiband antennas
US7250910B2 (en) 2003-02-03 2007-07-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Antenna apparatus utilizing minute loop antenna and radio communication apparatus using the same antenna apparatus
US7202824B1 (en) 2003-10-15 2007-04-10 Cisco Technology, Inc. Dual hemisphere antenna
US7330156B2 (en) 2004-08-20 2008-02-12 Nokia Corporation Antenna isolation using grounded microwave elements
JP4268585B2 (ja) 2004-12-20 2009-05-27 アルプス電気株式会社 アンテナ装置
US7733285B2 (en) 2005-05-18 2010-06-08 Qualcomm Incorporated Integrated, closely spaced, high isolation, printed dipoles
KR100859864B1 (ko) 2005-06-13 2008-09-24 삼성전자주식회사 아이솔레이션 소자를 포함하는 평판형 미모 어레이 안테나
KR100699472B1 (ko) 2005-09-27 2007-03-26 삼성전자주식회사 아이솔레이션 소자를 포함하는 평판형 미모 어레이 안테나
KR100683872B1 (ko) 2005-11-23 2007-02-15 삼성전자주식회사 Ｍｉｍｏ 시스템의 구현이 가능한 모노폴 안테나
TWM294112U (en) 2006-01-06 2006-07-11 Joinsoon Electronic Mfg Co Ltd Detachable multi-input multi-output (MIMO) antenna structure
TWM293545U (en) 2006-01-13 2006-07-01 Cameo Communications Inc Patch antenna, and wireless networking device with the same
TW200746546A (en) * 2006-06-09 2007-12-16 Advanced Connectek Inc Multi-frequency antenna with dual loops
TWI307565B (en) 2006-08-29 2009-03-11 Univ Nat Sun Yat Sen An internal meandered loop antenna for multiband operation
US7385563B2 (en) 2006-09-11 2008-06-10 Tyco Electronics Corporation Multiple antenna array with high isolation
KR101093365B1 (ko) 2006-09-27 2011-12-14 엘지전자 주식회사 ＭｌＭＯ/Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ 내장형 안테나 장치
CN101162801B (zh) 2006-10-13 2011-07-27 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 双频天线及使用该双频天线的多输入输出天线
TW200820499A (en) 2006-10-20 2008-05-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Multi input multi output antenna
TWI321863B (en) 2006-10-27 2010-03-11 Univ Nat Sun Yat Sen A dual-band slot antenna
EP2095464A4 (en) * 2006-11-16 2012-10-24 Galtronics Ltd COMPACT ANTENNA
CN101281995B (zh) 2007-04-06 2012-06-20 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 多输入输出天线
TWI396331B (zh) * 2007-04-17 2013-05-11 Quanta Comp Inc Dual frequency antenna
US7688273B2 (en) 2007-04-20 2010-03-30 Skycross, Inc. Multimode antenna structure
US7701401B2 (en) * 2007-07-04 2010-04-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Antenna device having no less than two antenna elements
US20110032165A1 (en) * 2009-08-05 2011-02-10 Chew Chwee Heng Antenna with multiple coupled regions
WO2009048428A1 (en) 2007-10-09 2009-04-16 Agency For Science, Technology & Research Antennas for diversity applications
US7710343B2 (en) 2007-10-16 2010-05-04 Hong Kong Technologies Group Limited Compact 3-port orthogonally polarized MIMO antennas
TW200943629A (en) 2008-04-10 2009-10-16 Quanta Comp Inc An antenna device
CN101316008B (zh) 2008-06-13 2012-06-27 哈尔滨工业大学 具有高隔离低相关特性的mimo移动终端多天线
TW201001800A (en) 2008-06-27 2010-01-01 Asustek Comp Inc Antenna apparatus
TW201021290A (en) 2008-11-28 2010-06-01 Asustek Comp Inc Planar antenna
TW201032388A (en) 2008-12-23 2010-09-01 Skycross Inc Dual feed antenna
JP5304220B2 (ja) 2008-12-24 2013-10-02 富士通株式会社 アンテナ装置、アンテナ装置を含むプリント基板、及びアンテナ装置を含む無線通信装置
US8552913B2 (en) 2009-03-17 2013-10-08 Blackberry Limited High isolation multiple port antenna array handheld mobile communication devices
CN101895017A (zh) 2009-05-20 2010-11-24 旭丽电子(广州)有限公司 内藏式多天线模块
US9843378B2 (en) 2009-07-24 2017-12-12 Texas Instruments Incorporated Multiple-input multiple-output wireless transceiver architecture
TWI450441B (zh) * 2011-02-25 2014-08-21 Acer Inc 行動通訊裝置及其天線結構
CN102683807A (zh) 2011-03-14 2012-09-19 深圳光启高等理工研究院 单极、双极、混合mimo天线
TWI442632B (zh) * 2011-04-14 2014-06-21 Acer Inc 行動通訊裝置及其天線結構
WO2013015264A1 (ja) * 2011-07-26 2013-01-31 株式会社村田製作所 アンテナ装置
JP5162012B1 (ja) 2011-08-31 2013-03-13 株式会社東芝 アンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器
JP5076019B1 (ja) * 2011-10-19 2012-11-21 株式会社東芝 アンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器
US8963784B2 (en) 2012-02-22 2015-02-24 Apple Inc. Antenna with folded monopole and loop modes
TWI511378B (zh) * 2012-04-03 2015-12-01 Ind Tech Res Inst 多頻多天線系統及其通訊裝置
TWI489692B (zh) 2012-07-26 2015-06-21 Univ Nat Kaohsiung Marine MIMO dipole antenna
TWI523324B (zh) * 2012-09-14 2016-02-21 宏碁股份有限公司 通訊裝置
CN103682626B (zh) * 2012-09-20 2017-01-25 宏碁股份有限公司 通信装置
TWI508367B (zh) * 2012-09-27 2015-11-11 Ind Tech Res Inst 通訊裝置及其天線元件之設計方法
TWI536660B (zh) * 2014-04-23 2016-06-01 財團法人工業技術研究院 通訊裝置及其多天線系統設計之方法
DE202014103657U1 (de) * 2014-08-06 2015-06-10 DLOG Gesellschaft für elektronische Datentechnik mbH Diversity-Antennenanordnung für WLAN und WLAN-Kommunikationseinheit mit einer derartigen Diversity-Antennenanordnung und Gerät mit einer derartigen WLAN-Kommunikationseinheit

Also Published As

Publication number Publication date
TW201721974A (zh) 2017-06-16
CN106856261B (zh) 2020-10-09
US10103449B2 (en) 2018-10-16
CN106856261A (zh) 2017-06-16
US20170162948A1 (en) 2017-06-08
EP3179553A1 (en) 2017-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI593167B (zh) 天線陣列
US10862198B2 (en) Wideband, low profile, small area, circular polarized uhf antenna
TWI420739B (zh) 輻射場型隔離器及其天線系統與使用該天線系統的通訊裝置
TWI632736B (zh) 多天線通訊裝置
US9548541B2 (en) Apparatus and method for a high aperture efficiency broadband antenna element with stable gain
US10263336B1 (en) Multi-band multi-antenna array
US9548544B2 (en) Antenna element for signals with three polarizations
US7675466B2 (en) Antenna array feed line structures for millimeter wave applications
US20180226727A1 (en) Module, wireless communication apparatus, and radar apparatus
TWI484772B (zh) 多輸入多輸出天線裝置
TWI752958B (zh) 具有隔離饋體之補綴天線
JP6602324B2 (ja) 無線装置
US20160248163A1 (en) Antenna for achieving effects of mimo antenna
KR20140069968A (ko) 이동통신 기지국 안테나
US11756902B2 (en) High-frequency module
US11276942B2 (en) Highly-integrated multi-antenna array
TWI533506B (zh) 通訊裝置及其寬頻低耦合雙天線元件
JP5496967B2 (ja) 周波数共用偏波共用アンテナ装置
JP7158606B2 (ja) アンテナ装置および無線通信機能付きセンサ
US10957981B2 (en) Antenna device
TWI708434B (zh) 高整合度多天線陣列
CN212366219U (zh) 指向性天线
US20110043411A1 (en) Multiple antenna communication apparatus