TWI667843B - 天線裝置 - Google Patents

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TWI667843B
TWI667843B TW107110338A TW107110338A TWI667843B TW I667843 B TWI667843 B TW I667843B TW 107110338 A TW107110338 A TW 107110338A TW 107110338 A TW107110338 A TW 107110338A TW I667843 B TWI667843 B TW I667843B
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黃金鼎
陳彥樺
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Abstract

一種天線裝置包含第一接地面、第二接地面、第一天線單元、第二天線單元以及金屬板。第二接地面連接所述第一接地面。第一天線單元設置於所述第二接地面。第二天線單元設置於所述第二接地面。金屬板連接所述第二接地面，且金屬板位置對應於所述第一天線單元及所述第二天線單元設置。所述第一天線單元和所述第二天線單元每一者分別用以與所述第一接地面和所述金屬板協同操作而產生垂直於所述第一接地面之輻射場型。

Description

天線裝置
本揭示內容是關於一種天線裝置，且特別是有關於一種可以產生全向性輻射場型的天線裝置。
隨著物聯網世代的來臨，無線基地台可說是讓物聯網設備連接上網最方便的選擇，為了追求可以完全覆蓋在無線網路下且不具死角的無線路由器，無線路由器需要同時經由無線網路和天花板上的基地台並且以及旁邊的使用者進行無線通訊。
然而，由於使用者和基地台所在的位置不同，若將無線路由器的天線分散設置於各個方向，很可能會造成容易毀損或是占空間不美觀的情形。
因此，如何設計一種可以產生全向性輻射場型以覆蓋天花板上的基地台以及旁邊的使用者的天線裝置，為本領域待改進的問題之一。
本案之一態樣是在提供一種天線裝置。此天線裝置包含第一接地面、第二接地面、第一天線單元、第二天 線單元以及金屬板。第二接地面連接與所述第一接地面。第一天線單元設置於所述第二接地面上。第二天線單元設置於所述第二接地面上。金屬板連接所述第二接地面，且位置對應於所述第一天線單元及所述第二天線單元設置。所述第一天線單元和所述第二天線單元每一者能夠分別用以與所述第一接地面和所述金屬板協同操作而產生垂直於所述第一接地面之輻射場型。
因此，根據本案之技術態樣，本案之實施例藉由在同一側面上設置開路端相對的兩個天線以及一特殊形狀的金屬板，以使得所述兩個天線產生向天花板方向輻射的輻射場型，並據以與無線基地台進行無線通訊。
100、700‧‧‧天線裝置
X、Y、Z‧‧‧方向
101~106、701~706‧‧‧接地面
110、120、140、150、710、720、740、750‧‧‧天線單元
110A、120A、710A、710B、720A、720B‧‧‧開路端
110B、120B、710D、720D‧‧‧接地端
110C、120C、710C、720C‧‧‧訊號饋入端
110D、120D、710E、720E‧‧‧連接部
130、730‧‧‧金屬板
130A、130B、730A、730B、730C、730D‧‧‧金屬面
160、760‧‧‧插頭
a‧‧‧夾角
200、800‧‧‧實驗數據圖
300、500、900、1100、1300、1500‧‧‧H平面場型圖
400、600、1000、1200、1400、1600‧‧‧E平面場型圖
210、220、230、240、310、320、410、420、510、520、610、620、810、820、830、840、910、920、1010、1020、1110、1120、1210、1220、1310、1320、1410、1420、1510、1520、1610、1620‧‧‧曲線
為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的立體示意圖；第2圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的實驗數據圖；第3圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元的H平面場型圖；第4圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元的E平面場型圖； 第5圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元的H平面場型圖；第6圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元的E平面場型圖；第7圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的立體示意圖；第8圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的實驗數據圖；第9圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元的H平面場型圖；第10圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元的E平面場型圖；第11圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元的H平面場型圖；第12圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的E平面場型圖；第13圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元的E平面場型圖；第14圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元的H平面場型圖；第15圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置的E平面場型圖；以及第16圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元的H平面場型圖。
為了使本揭示內容之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本揭示內容造成不必要的限制。
關於以下各種實施例中所使用之「耦接」或「連接」，可指二或多個元件相互「直接」作實體接觸或電性接觸，或是相互「間接」作實體接觸或電性接觸，亦可指二個或多個元件相互動作。
本揭示內容之目的在於揭示一種可以產生寬廣無凹陷的輻射場型、目的無死角收訊、天線輻射最大增益值(peak gain)低於6dBi以及讓天線單元間的隔離度(Isolation)在標準-20dB以下的天線裝置。
第1圖為根據本揭示內容之實施例所繪示的一種天線裝置100的立體示意圖。如第1圖所示，於一些實施例中，天線裝置100包含接地面101、接地面102、天線單元110、天線單元120以及金屬板130，其中接地面101連接接地面102，天線單元110和天線單元120分別設置於接地面102上，金屬板130連接至接地面102，並且位置對應天線單元110和天線單元120設置，詳細來說，金屬板130設置在鄰近天線單元110以及天線單元120之+X方向和-Z方向，並且和天線單元110、120不互相連接。
於一些實施例中，接地面101與接地面102之間 具有一夾角a，且所述夾角a的角度為90度，但不限於此，任何大小的角度皆在本揭示內容所保護的範圍內。
於一些實施例中，接地面101和接地面102用以作為天線單元110、120之接地面，並分別用以作為天線單元110、120之場型調整板。
於一些實施例中，天線單元110和天線單元120用以與接地面101和金屬板130協同操作而產生垂直於接地面101之輻射場型(即第1圖所示的+Z方向)。詳細來說，以天線單元110為例，天線單元110所產生之電磁波會被接地面101和金屬板130反射而產生向+Z方向發散的輻射場型。於實際應用中，天線單元110和天線單元120用以與位於天線裝置100上方之無線基地台(Wireless Access point，WAP)進行無線通訊，以使得天線裝置100可以經由無線基地台連接上網。
於一些實施例中，天線單元110和天線單元120為單頻天線並且操作於同一頻率，舉例來說，天線單元110和天線單元120皆操作於頻率2.44GHz，以作為一Wi-Fi天線，但不限於此，任何操作頻率皆在本揭示內容所保護的範圍內。
於一些實施例中，天線單元110和天線單元120可以由平面倒F天線(Planar Inverted F Antenna，PIFA)、偶極(dipole)天線以及迴路(Loop)天線來實現，但不限於此，任何適用於實現天線單元110、120的電路元件皆在本揭示內容所保護的範圍內。
於一些實施例中，天線單元110包含開路端110A、接地端110B、訊號饋入端110C和連接部110D，其中連接部110D連接接地端110B和訊號饋入端110C，天線單元110之接地端110B耦接至接地面102以接地，天線單元110之訊號饋入端110C耦接至一訊號源(未繪示)，以接收來自訊號源(未繪示)之電訊號。於一些實施例中，天線單元120包含開路端120A、接地端120B、訊號饋入端120C和連接部120D，其中連接部120D連接接地端120B和訊號饋入端120C，天線單元120之接地端120B耦接至接地面102以接地，天線單元120之訊號饋入端120C耦接至一訊號源(未繪示)，以接收來自訊號源(未繪示)之電訊號。於一些實施例中，天線單元110之開路端110A和天線單元120之開路端120A相對設置。
於一些實施例中，為了在讓天線單元110和天線單元120之間保持一定距離的同時不增加天線裝置100之體積，因此天線單元110之連接部110D和開路端110A呈90度設置，天線單元120之連接部120D和開路端120A呈90度設置。經由上述設置，可以使得天線單元110和天線單元120於Y方向上之距離較長，進而改善天線單元110和天線單元120之間的隔離度值。於一些實施例中，天線單元110和天線單元120之間的距離為小於3公分，但不限於此，天線單元110和天線單元120之間的任何距離皆在本揭示內容所保護的範圍內。
於一些實施例中，天線單元110和天線單元120 分別與金屬板130之間之距離為1公分，但不限於此，任何可以讓天線單元110和天線單元120分別產生無凹陷的輻射場型的距離皆在本揭示內容所保護的範圍內。
於一些實施例中，金屬板130用以作為天線單元110、120之場型調整板，以使得天線單元110、120可以分別產生無凹陷的輻射場型。於一些實施例中，天線裝置100在加上金屬板130後會得到隔離度低於-20dB以下值，其原因在於，在天線單元110接收到來自訊號源(未繪示)之電訊號後，會產生一感應電流，當金屬板130和天線單元110之距離很近時，感應電流會流至金屬板130上，進而不會影響到另一個天線單元120所產生的輻射場型。
於一些實施例中，如第1圖所示，金屬板130呈L型。詳細來說，金屬板130包含金屬面130A和金屬面130B，其中金屬面130A設置連接且垂直於接地面102，並向接地面102之反方向(即+X方向)延伸，金屬面130B設置連接且垂直於金屬面130A，並且由金屬面130A向接地面101之方向(即+Z方向)延伸。
於一些實施例中，金屬面130A於X方向上的長度和金屬面130B於Z方向上的長度總合(即為L型長度)為波長的四分之一倍，其中所述波長對應至天線單元110及120之操作頻率。舉例來說，若天線單元110、120之操作頻率為2.44GHz，則金屬板130之L型長度約為3公分。
如第1圖所示，於一些實施例中，天線裝置100更包含天線單元140和天線單元150，其中天線單元140和 天線單元150分別設置在基板102上。
於一些實施例中，天線單元140和天線單元150用以產生垂直於接地面102(即X方向)之輻射場型，以讓天線裝置100藉由天線單元140及天線單元150和旁邊的使用者進行無線通訊。於本揭示內容的實施例中，天線裝置100僅包含兩個用以和使用者通訊的天線單元(即140、150)，然而不限於此，任何數量的天線單元皆在本揭示內容所保護的範圍內。
於一些實施例中，將天線單元110、120、140和150設置於同一平面上(即接地面102)之原因在於為了降低天線裝置100之體積，以達到更好的空間利用。相較之下，若將天線單元110和天線單元120設置於接地面101上，而天線單元140和天線單元150設置於接地面102上，無疑可以讓天線裝置100得到更好的輻射場型，然而同時亦會增加天線裝置100之體積。
如第1圖所示，於一些實施例中，天線裝置100更包含接地面103、104、105、106，以形成一個由接地面101~106圍成的金屬接地盒。天線裝置100包含六個面圍成一個金屬接地盒的目的是為了讓RF電路、中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、記憶體與基頻電路設置在此金屬接地盒之中，以追求好的外觀的同時防止線路受潮以及避免天線單元110、120受到雜訊干擾。
於一些實施例中，接地面101~106和金屬板130的材質可由金屬元件、碳纖維元件或是其它可導電材料 元件所組成。
如第1圖所示，於一些實施例中，天線裝置100更包含插頭160，其中插頭160設置在接地面106上，以插入牆壁上的插座，並進一步供電給天線裝置100。
第2圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置100的實驗數據圖200。第2圖為藉由網路分析儀量測之頻率-反射損失S11及頻率-隔離度S21的實驗數據圖200，其中輸入阻抗頻寬以電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)為1.9：1或反射損失S11為-10dB為標準，其中曲線210為天線單元120之反射損失S11，曲線220為天線單元110之反射損失S11，曲線230為天線裝置100有設置L型金屬板130的情況下天線單元110和天線單元120之間的隔離度S21，曲線240為天線裝置100沒有設置L型金屬板130的情況下天線單元110和天線單元120之間的隔離度S21。
由實驗數據圖200可得知，在頻率約為2440MHz時，天線單元110、120具有最小的反射損失(約為-12dB)。並且進一步由實驗數據圖200可以看出來若天線裝置100在設置L型金屬板130情況下會讓隔離度S21明顯的變好(如第2圖所示，當頻率為2.4GHz時，隔離度會從約-12dB下降至-25dB)。
第3圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元120的H平面場型圖300。第3圖為將第1圖的天線單元120操作於2.44GHz的頻率時的H平面場型圖 300。曲線320表示在天線裝置100沒有設置L型金屬板130的情況下天線單元120所產生於XZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。曲線310表示在天線裝置100有設置L型金屬板130的情況下天線單元120所產生於XZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。由第3圖可以看出來若天線裝置100沒有設置L型金屬板130，天線單元120所產生的輻射場型會在60度和300度的地方產生明顯的凹陷，但若將天線裝置100加裝上L型金屬板130，可以有效的改善輻射場型缺陷的問題，而在每個角度都可以得到較好的電場大小。也就是說，透過本案的天線裝置100中L型金屬板130的配置，可使天線單元120之輻射場型在60度和300度的地方得到很大的改善。
第4圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元120的E平面場型圖400。第4圖為將第1圖的天線單元120操作於2.44GHz的頻率時的E平面場型圖400。曲線420表示在天線裝置100沒有設置L型金屬板130的情況下天線單元120所產生於YZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小，曲線410表示在天線裝置100有設置L型金屬板130的情況下天線單元120所產生於YZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。由第4圖可以看出來若天線裝置100沒有設置L型金屬板130，天線單元120所產生的輻射場型會在300度的地方產生明顯的凹陷，但若將天線裝置100加裝上L型金屬板130，可以有效的改善輻射場型缺陷的問題，而在每個角度都可以得到較好的電場大小。也就是說，透過本案的天線裝置100中L型金屬板130的配置，可使天線單元120之輻射場 型在300度的地方得到很大的改善。
另外，由3D場型測量結果得知當天線單元120之操作頻率為2.44GHz時，最大增益為4.1dB，且天線效率為百分之75.5。
第5圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元110的H平面場型圖500。第5圖為將第1圖的天線單元110操作於2.44GHz的頻率時的H平面場型圖500。曲線520表示天線裝置100沒有設置L型金屬板130的情況下天線單元120所產生於XZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。曲線510表示天線裝置100有設置L型金屬板130的情況下天線單元110所產生於XZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。由第5圖可以看出來若天線裝置100沒有設置L型金屬板130，天線單元110所產生的輻射場型會在60度的地方產生明顯的凹陷，但若將天線裝置100加裝上L型金屬板130，可以有效的改善輻射場型缺陷的問題，而在每個角度都可以得到較好的電場大小。也就是說，透過本案的天線裝置100中L型金屬板130的配置，可使天線單元110之輻射場型在60度的地方得到很大的改善。
第6圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元110的E平面場型圖600。第6圖為將第1圖的天線單元110操作於2.44GHz的頻率時的E平面場型圖600。曲線620表示天線裝置100沒有設置L型金屬板130的情況下天線單元110所產生於YZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小，曲線610表示天線裝置100有設置L型金屬板130的情況 下天線單元110所產生於YZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。由第6圖可以看出來若天線裝置100沒有設置L型金屬板130，天線單元110所產生的輻射場型會在60度的地方產生明顯的凹陷，但若將天線裝置100加裝上L型金屬板130，可以有效的改善輻射場型缺陷的問題，而在每個角度都可以得到較好的電場大小。也就是說，透過本案的天線裝置100中L型金屬板130的配置，可使天線單元110之輻射場型在60度的地方得到很大的改善。
另外，由3D場型測量結果得知當天線單元110之操作頻率為2.44GHz時，最大增益為3.6dB，且天線效率為百分之77.1。
第7圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置700的立體示意圖。於一些實施例中，天線裝置700中的接地面701~706、天線單元740、750、插頭760分別和第1圖中天線裝置100中的接地面101~106、天線單元140、150、插頭160功能及形狀皆相同。天線裝置700除了和第1圖中天線裝置100相同的元件外更包含天線單元710、天線單元720以及金屬板730，其中天線單元710、720連接至接地面702，金屬板730連接至接地面702並設置垂直於接地面702，且金屬板730與天線單元710、720相對設置，詳細來說，金屬板730設置在鄰近天線單元710以及天線單元720之-Z方向，並且和天線單元710、720不互相連接。
於一些實施例中，天線單元710和天線單元720 用以與接地面701和金屬板730協同操作而產生垂直於接地面701之輻射場型(即第7圖所示的+Z方向)。詳細來說，以天線單元710為例，天線單元710所產生之電磁波會被接地面701和金屬板730的反射而產生向+Z方向發散的輻射場型。於實際應用中，天線單元710和天線單元720用以與位於天線裝置700上方之無線基地台進行無線通訊。
於一些實施例中，天線單元710和天線單元720為雙頻天線，亦即天線單元710可以操作於第一頻率和第二頻率，天線單元720亦可以操作於第一頻率和第二頻率，舉例來說，第一頻率為2.44GHz，第二頻率為5.5GHz，但不限於此，任何操作頻率皆在本揭示內容所保護的範圍內。
於一些實施例中，天線單元710和天線單元720可以由平面倒F天線、偶極天線以及迴路天線來實現，但不限於此，任何適用於實現天線單元710、720的電路元件皆在本揭示內容所保護的範圍內。
於一些實施例中，天線單元710包含開路端710A、710B、訊號饋入端710C、接地端710D和連接部710E，其中連接部710E連接接地端710D和訊號饋入端710C，天線單元710之開路端710A和訊號饋入端710C形成對應至第一頻率(例如2.44GHz)的一電氣路徑，開路端710B和訊號饋入端710C形成對應至第二頻率(例如5.5GHz)的一電氣路徑，天線單元710之接地端710D耦接至接地面702以接地，天線單元710之訊號饋入端710C耦接至訊號源(未繪示)。於一些實施例中，天線單元720包含開 路端720A、720B、訊號饋入端720C、接地端720D和連接部720E，其中連接部720E連接接地端720D和訊號饋入端720C，天線單元720之開路端720A和訊號饋入端720C形成對應至第一頻率(例如2.44GHz)的一電氣路徑，開路端720B和訊號饋入端720C形成對應至第二頻率(例如5.5GHz)的一電氣路徑，天線單元720之接地端720D耦接至接地面702以接地，天線單元720之訊號饋入端720C耦接至訊號源(未繪示)。
於一些實施例中，天線單元710之開路端710A和天線單元720之開路端720A相對設置，且天線單元710之開路端710B和天線單元720之開路端720B相對設置。於一些實施例中，天線單元710之連接部710E和開路端710A呈90度設置，天線單元720之連接部720E和開路端720A呈90度設置，以維持天線裝置700的體積不變的同時可增加天線單元710、720之間的距離，讓天線單元710和天線單元720之間具有更好的隔離度(如第1圖所述)。
於一些實施例中，金屬板730用以讓天線單元710、720產生無凹陷的輻射場型。於一些實施例中，如第7圖所示，金屬板730呈U型。詳細來說，金屬板730包含金屬面730A、金屬面730B、金屬面730C及金屬面730D，其中金屬面730A設置連接且垂直於接地面702，並向接地面702之反方向(即+X方向)延伸，金屬面730B設置連接且垂直於金屬面730A，並且由金屬面730A向接地面704之方向(即-Z方向)延伸，金屬面730C設置連接且垂直於金屬面 730B，並且由金屬面730B向接地面702之反方向(即+X方向)延伸，金屬面730D設置連接且垂直於金屬面730C，並且由金屬面730C向接地面701之方向(即+Z方向)延伸。
於一些實施例中，金屬面730A於X方向上的長度、金屬面730B於Z方向上的長度、金屬面730C於X方向上的長度、金屬面730D於Z方向上的長度的總合(即金屬板730之U型長度)為第一波長的四分之一倍或第二波長的二分之一倍，其中所述第一波長對應至天線單元710及720之第一頻率，所述第二波長對應至天線單元710及720之第二頻率。舉例來說，若天線單元710、720之第一頻率為2.44GHz，第二頻率為5.5GHz，則金屬板730之U型長度約為3公分。
第8圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線裝置700的實驗數據圖800。第8圖為藉由網路分析儀量測之頻率-反射損失S11及頻率-隔離度S21的實驗數據圖800，其中輸入阻抗頻寬以電壓駐波比為2.6：1或反射損失S11為-7dB為標準，其中曲線810為天線單元720之反射損失S11，曲線820為天線單元710之反射損失S11，曲線830為天線裝置700有設置U型金屬板730的情況下天線單元710和天線單元720之間的隔離度S21，曲線840為天線裝置700沒有設置U型金屬板730的情況下天線單元710和天線單元720之間的隔離度S21。
由實驗數據圖800可得知，分別在頻率為2.44GHz以及5.5GHz時，天線裝置700有最小的反射損失 S11(分別約為-10dB和-22B)。再進一步由實驗數據圖800可以看出來若天線裝置700在設置U型金屬板730的情況下會讓隔離度S21明顯的變好(如第8圖所示，當頻率為2.4GHz時，隔離度會從約-12dB下降至-21dB；當頻率為5.5GHz時，隔離度會從約-18dB下降至-22dB)。於一些實施例中，若將天線裝置700的金屬面730B與金屬面730C，二者之間距離變近，可以進一步讓頻率為5GHz時天線單元710和天線單元720之間的隔離度再下降，以得到較好的結果。
第9圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元720的H平面場型圖900。第9圖為將第7圖的天線單元720操作於2.44GHz的頻率時的H平面場型圖900。曲線920表示在天線裝置700沒有設置U型金屬板730的情況下天線單元720所產生於XZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。曲線910表示在天線裝置700有設置U型金屬板730的情況下天線單元720所產生於XZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。由第9圖可以看出來若天線裝置700沒有設置U型金屬板730，天線單元720所產生的輻射場型會在60度的地方產生明顯的凹陷，但若將天線裝置700加裝上U型金屬板730，可以有效的改善輻射場型缺陷的問題，而在每個角度都可以得到較好的電場大小。也就是說，透過本案的天線裝置700中U型金屬板730的配置，可使天線單元720之輻射場型在60度的地方得到很大的改善。
請參閱第10圖。第10圖為根據本揭示內容之一 些實施例所繪示的一種天線單元720的E平面場型圖1000。第10圖為將第7圖的天線裝置700中的天線單元720操作於2.44GHz的頻率時的E平面場型圖1000。曲線1020表示在天線裝置700沒有設置U型金屬板730的情況下天線單元720所產生於YZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小，曲線1010表示在天線裝置700有設置U型金屬板730的情況下天線單元720所產生於YZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。由第10圖可以看出來若天線裝置700沒有設置U型金屬板730，天線單元720所產生的輻射場型會在300度的地方產生明顯的凹陷，但若將天線裝置700加裝上U型金屬板730，可以有效的改善輻射場型缺陷的問題，而在每個角度都可以得到較好的電場大小。也就是說，透過本案的天線裝置700中U型金屬板730的配置，可使天線單元720之輻射場型在300度的地方得到很大的改善。
另外，由3D場型測量結果得知當天線單元720之操作頻率為2.44GHz時，最大增益為3.9dB，且天線效率為百分之72.1。
第11圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元720的H平面場型圖1100。第11圖為將第7圖的天線單元720操作於5.5GHz的頻率時的H平面場型圖1100。曲線1120表示在天線裝置700沒有設置U型金屬板730的情況下天線單元720所產生於XZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。曲線1110表示在天線裝置700有設置U型金屬板730的情況下天線單元720所產生於XZ平面上的電場 Eθ+EΦ的大小。由第11圖可以看出來若天線裝置700沒有設置U型金屬板730，天線單元720所產生的輻射場型會在60度的地方產生明顯的凹陷，但若將天線裝置700加裝上U型金屬板730，可以有效的改善輻射場型缺陷的問題，而在每個角度都可以得到較好的電場大小。也就是說，透過本案的天線裝置700中U型金屬板730的配置，可使天線單元720之輻射場型在60度的地方得到很大的改善。
請參閱第12圖。第12圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元720的E平面場型圖1200。第12圖為將第7圖的天線裝置700中的天線單元720操作於5.5GHz的頻率時的E平面場型圖1200。曲線1220表示在天線裝置700沒有設置U型金屬板730的情況下天線單元720所產生於YZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小，曲線1210表示在天線裝置700有設置U型金屬板730的情況下天線單元720所產生於YZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。由第12圖可以看出來若天線裝置700沒有設置U型金屬板730，天線單元720所產生的輻射場型會在30度的地方產生明顯的凹陷，但若將天線裝置700加裝上U型金屬板730，可以有效的改善輻射場型缺陷的問題，而在每個角度都可以得到較好的電場大小。也就是說，透過本案的天線裝置700中U型金屬板730的配置，可使天線單元720之輻射場型在30度的地方得到很大的改善。
另外，由3D場型測量結果得知當天線單元720之操作頻率為5.5GHz時，最大增益為3.6dB，且天線效率 為百分之73.1。
第13圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元710的H平面場型圖1300。第13圖為將第7圖的天線單元710操作於2.44GHz的頻率時的H平面場型圖1300。曲線1320表示在天線裝置700沒有設置U型金屬板730的情況下天線單元710所產生於XZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。曲線1310表示在天線裝置700有設置U型金屬板730的情況下天線單元710所產生於XZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。由第13圖可以看出來若天線裝置700沒有設置U型金屬板730，天線單元710所產生的輻射場型會在60度的地方產生明顯的凹陷，但若將天線裝置700加裝上U型金屬板730，可以有效的改善輻射場型缺陷的問題，而在每個角度都可以得到較好的電場大小。也就是說，透過本案的天線裝置700中U型金屬板730的配置，可使天線單元710之輻射場型在60度的地方得到很大的改善。
請參閱第14圖。第14圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元710的E平面場型圖1400。第14圖為將第7圖的天線裝置700中的天線單元710操作於2.44GHz的頻率時的E平面場型圖1400。曲線1420表示在天線裝置700沒有設置U型金屬板730的情況下天線單元710所產生於YZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小，曲線1410表示在天線裝置700有設置U型金屬板730的情況下天線單元710所產生於YZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。由第14圖可以看出來若天線裝置700沒有設置U型金屬板730， 天線單元710所產生的輻射場型會在60度的地方產生明顯的凹陷，但若將天線裝置700加裝上U型金屬板730，可以有效的改善輻射場型缺陷的問題，而在每個角度都可以得到較好的電場大小。也就是說，透過本案的天線裝置700中U型金屬板730的配置，可使天線單元710之輻射場型在60度的地方得到很大的改善。
另外，由3D場型測量結果得知當天線單元710之操作頻率為2.44GHz時，最大增益為3.6dB，且天線效率為百分之71.4。
第15圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種天線單元720的H平面場型圖1500。第15圖為將第7圖的天線單元710操作於5.5GHz的頻率時的H平面場型圖1500。曲線1520表示在天線裝置700沒有設置U型金屬板730的情況下天線單元720所產生於XZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。曲線1510表示在天線裝置700有設置U型金屬板730的情況下天線單元710所產生於XZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。由第15圖可以看出來若天線裝置700沒有設置U型金屬板730，天線單元710所產生的輻射場型會在60度的地方產生明顯的凹陷，但若將天線裝置700加裝上U型金屬板730，可以有效的改善輻射場型缺陷的問題，而在每個角度都可以得到較好的電場大小。也就是說，透過本案的天線裝置700中U型金屬板730的配置，可使天線單元710之輻射場型在60度的地方得到很大的改善。
請參閱第16圖。第16圖為根據本揭示內容之一 些實施例所繪示的一種天線單元720的E平面場型圖1600。第16圖為將第7圖的天線裝置700中的天線單元710操作於5.5GHz的頻率時的E平面場型圖1600。曲線1620表示在天線裝置700沒有設置U型金屬板730的情況下天線單元710所產生於YZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小，曲線1610表示在天線裝置700有設置U型金屬板730的情況下天線單元710所產生於YZ平面上的電場Eθ+EΦ的大小。由第16圖可以看出來若天線裝置700沒有設置U型金屬板730，天線單元710所產生的輻射場型會在330度的地方產生明顯的凹陷，但若將天線裝置700加裝上U型金屬板730，可以有效的改善輻射場型缺陷的問題，而在每個角度都可以得到較好的電場大小。也就是說，透過本案的天線裝置700中U型金屬板730的配置，可使天線單元710之輻射場型在330度的地方得到很大的改善。
另外，由3D場型測量結果得知當天線單元710之操作頻率為5.5GHz時，最大增益為2.8dB，且天線效率為百分之75。
綜上所述，本揭示內容於使用單頻天線單元110、120進行無線訊號傳輸的天線裝置100上裝上L型金屬板130，以得到沒有凹陷的全向性輻射場型；並且於使用雙頻天線710、720進行無線訊號傳輸的天線裝置700上裝上U型金屬板730，以得到沒有凹陷的全向性輻射場型。
於一些實施例中，天線裝置100、700可以整合在具有無線通訊功能的電子裝置內，例如無限存取點 (Access Point，AP)、個人電腦(Personal Computer，PC)或筆記型電腦(Laptop)，但不限於此，任何可以支援多輸入多輸出(Multi-input Multi-output，MIMO)通訊技術，並且具有通訊功能的電子裝置接在本揭示內容所保護的範圍內。
由上述本案之實施方式可知，本案之實施例藉由在同一側面上設置開路端相對的兩個天線單元以及一特殊形狀的金屬板(即L型金屬板130或U型金屬板730)，以使得所述兩個天線單元產生向天花板方向輻射的輻射場型，並據以與無線基地台進行無線通訊。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，於不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (8)

  1. 一種天線裝置，包含：一第一接地面；一第二接地面，連接該第一接地面；一第一天線單元，設置於該第二接地面；一第二天線單元，設置於該第二接地面；以及一金屬板，連接該第二接地面，且位置對應於該第一天線單元及該第二天線單元設置，該第一天線單元和該第二天線單元每一者能夠分別與該第一接地面和該金屬板協同操作而產生垂直於該第一接地面之輻射場型，其中該金屬板呈L型，該金屬板包含一第一金屬面和一第二金屬面，該第一金屬面設置垂直於該第二接地面，該第二金屬面設置垂直於該第一金屬面且由該第一金屬面向該第一接地面之方向延伸，其中該第一金屬面於垂直該第二接地面之方向上之長度和該第二金屬面於平行該第二接地面之方向上之長度之總合為一波長的四分之一倍，其中該波長係對應至該第一天線單元之操作頻率。
  2. 如請求項1所述之天線裝置，其中該第一天線單元和該第二天線單元皆為單頻天線，且該第一天線單元之一開路端與該第二天線單元之一開路端相對設置。
  3. 如請求項1所述之天線裝置，更包含：一第三天線單元，設置於該第二接地面上，並用以產生垂直於該第二接地面之輻射場型。
  4. 如請求項1所述之天線裝置，其中該第二接地面與第一接地面之間具有一夾角。
  5. 如請求項1所述之天線裝置，其中該第一天線單元和該第二天線單元皆為雙頻天線，且該第一天線單元之兩個開路端與該第二天線單元之兩個開路端相對設置，其中該第一天線單元和該第二天線單元每一者之操作頻率包含一第一頻率和一第二頻率，且該第一頻率小於該第二頻率。
  6. 一種天線裝置，包含：一第一接地面；一第二接地面，連接該第一接地面；一第一天線單元，設置於該第二接地面；一第二天線單元，設置於該第二接地面；以及一金屬板，連接該第二接地面，且位置對應於該第一天線單元及該第二天線單元設置，該第一天線單元和該第二天線單元每一者能夠分別與該第一接地面和該金屬板協同操作而產生垂直於該第一接地面之輻射場型，其中該金屬板呈U型。
  7. 如請求項6所述之天線裝置，其中該金屬板包含一第一金屬面、一第二金屬面、一第三金屬面以及一第四金屬面，該第一金屬面設置垂直於該第二接地面，該第二金屬面設置垂直於該第一金屬面且由該第一金屬面向該第一接地面之反方向延伸，該第三金屬面設置垂直於該第二金屬面且由該第二金屬面向該第二接地面之反方向延伸，該第四金屬面設置垂直於該第三金屬面且由該第三金屬面向該第一接地面之方向延伸。
  8. 如請求項7所述之天線裝置，其中該第一金屬面於垂直該第二接地面之方向上之長度、該第二金屬面於平行該第二接地面之方向上之長度、該第三金屬面於垂直該第二接地面之方向上之長度、該第四金屬面於平行該第二接地面之方向上之長度之總合為一第一波長的四分之一倍之或一第二波長的二分之一倍，其中該第一波長係對應至該第一頻率，該第二波長係對應至該第二頻率。
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