TWI688158B - 多饋入天線 - Google Patents

Abstract

一種多饋入天線，包含第一天線部件、第二天線部件、金屬板以及隔離組件。第一天線部件包含第一訊號饋入端以及第一空接端，其中第一訊號饋入端用於接收第一饋入訊號。第二天線部件包含第二訊號饋入端以及第二空接端，其中第二訊號饋入端用於接收第二饋入訊號。金屬板包含第一部分、第二部分以及位於第一部分與第二部分之間的第三部分，其中第一部分與第一空接端形成第一間隙，且第二部分與第二空接端形成第二間隙。隔離組件電性連接於金屬板的第三部分，且具有一接地端，隔離組件用於隔離第一饋入訊號及第二饋入訊號。

Description

多饋入天線

本發明係關於一種天線，尤其係關於一種多饋入天線。

無線通訊技術係一種利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進行資訊交換的方式，而在近代因廣泛的需求而有爆發式的發展。歷經多代行動通訊技術的演進，近期訂立了第五代行動通訊技術（5G）的國際標準。相較於第四代行動通訊技術（4G），第五代行動通訊技術具有更高的資料傳輸速率，且其理念之一在於滿足近場及遠距等不同的通訊需求。

為了符合第五代行動通訊技術之標準，多饋入天線的設計為必須且成本較低的選擇。然而，隨著消費者對於電子產品的外觀要求，電子產品的屏佔比日益趨升，天線的擺放位置遭到限制，天線間或天線與電子產品的其他組件間的距離亦縮小，加重天線之間或與其他組件的金屬間的耦合狀況，而影響了無限通訊的品質。

鑒於上述，本發明提供一種多饋入天線。

依據本發明一實施例的多饋入天線，包含第一天線部件、第二天線部件、金屬板以及隔離組件。第一天線部件包含第一訊號饋入端以及第一空接端，其中第一訊號饋入端用於接收第一饋入訊號。第二天線部件包含第二訊號饋入端以及第二空接端，其中第二訊號饋入端用於接收第二饋入訊號。金屬板包含第一部分、第二部分以及位於第一部分與第二部分之間的第三部分，其中第一部分與第一空接端形成第一間隙，且第二部分與第二空接端形成第二間隙。隔離組件電性連接於金屬板的第三部分，且具有一接地端，隔離組件用於隔離第一饋入訊號及第二饋入訊號。

藉由上述結構，本案所揭示的多饋入天線結合單極天線與迴路天線的架構設置，可以提供較廣之操作頻帶，且藉由隔離組件的設置，可以使多個饋入點共用同一塊寄生地且其訊號不會過度相互干擾，相較於單饋入天線，能夠簡化天線的整體架構，縮小天線的尺寸；藉此在欲設天線之裝置的既定容置空間中，得以實現擺放多個天線，且因彼此保持適當距離而不會影響彼此無線訊號輻射效果之目的，進而符合第五代行動通訊技術之天線佈局的需求。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參考圖1，圖1係依據本發明一實施例所繪示的多饋入天線1的示意圖。如圖1所示，多饋入天線1包含第一天線部件11、第二天線部件13、金屬板15以及隔離組件17。第一天線部件11包含第一訊號饋入端111及第一空接端113，第一訊號饋入端111用於自第一訊號源S1接收第一饋入訊號，而第一空接端113則與金屬板15相間隔，以與金屬板15之間形成第一間隙D1；第二天線部件13包含第二訊號饋入端131及第二空接端133，第二訊號饋入端131用於自第二訊號源S2接收第二饋入訊號，而第二空接端133則與金屬板15相間隔，以與金屬板15之間形成第二間隙D2。

金屬板15與第一天線部件11及第二天線部件13分別有所間隔(即前述的第一間隙D1及第二間隙D2)，而與隔離組件17彼此電性連接。金屬板15包含第一部分151及第二部分153，其中，第一部分151與第一天線部件11的第一空接端113共同形成前述之第一間隙D1，第二部分153則與第二天線部件13的第一空接端133共同形成前述之第二間隙D2。換句話說，金屬板15的第一部分151鄰近於第一天線部件11的第一空接端113而遠離第二天線部件13的第二空接端133，第二部分153則鄰近於第二天線部件13的第二空接端133而遠離第一天線部件11的第一空接端113。金屬板15亦包含位於第一部分151及第二部分153之間的第三部分155，第三部分155電性連接於隔離組件17，隔離組件17用於隔離前述之第一饋入訊號與第二饋入訊號，其組成將於後描述。於圖1所示的實施例中，其中金屬板15具有側邊B，此側邊B包含了第一部分151、第二部分153及第三部分155，也就是說，第一部分151、第二部分153及第三部分155係由金屬板15的三段側緣所形成，此三段側緣包含於側邊B中。於此實施例中，第一天線部件11、第二天線部件13與隔離組件17皆設置於金屬板15的同一側，且隔離組件17位於第一天線部件11與第二天線部件13之間。

隔離組件17的一端電性連接於金屬板15的第三部分155，且另一端作為接地端171以用於接地，也就是說，隔離組件17可以用於使金屬板15接地。隔離組件17亦可以用於隔離第一饋入訊號及第二饋入訊號。詳細來說，隔離組件17可以包含電感173與電容175以串聯連接於接地端171與金屬板15的第三部分155之間。電感173與電容175作為振盪電路，可以在第一饋入訊號的頻率落於其共振頻率範圍內時形成低阻抗路徑，以使第一饋入訊號的電流流至接地端171；同理，此振盪電路亦可以在第二饋入訊號的頻率落於其共振頻率範圍內時形成低阻抗路徑，以使第二饋入訊號的電流流至接地端171。藉此，設置有隔離組件17的多饋入天線1的第一饋入訊號與第二饋入訊號之間不會彼此影響。此外，圖1示例性地繪示金屬板15、電容175、電感173至接地端171的串聯關係，然而於其他實施例中金屬板與隔離組件亦可呈金屬板15、電感173、電容175至接地端171的串聯關係。

於一實施例中，第一饋入訊號的頻率範圍包含第一頻率範圍以及第二頻率範圍。當第一饋入訊號的頻率在第一頻率範圍之內時，第一天線部件11可以作為單極天線以產生電磁波；而當第一饋入訊號的頻率低於第一頻率範圍的下限且位於一第二頻率範圍內時，金屬板15上與第一天線部件11間隔第一間隙D1之處將產生對應於第一饋入訊號的耦合電流，且透過隔離組件17流至地面，作為迴路天線以產生電磁波。於此實施例中，第一天線部件11的第一訊號饋入端111至第一空接端113的電流路徑長度匹配於所述第一頻率範圍，第一天線部件11、金屬板15與隔離組件17所形成的電流路徑長度匹配於所述第二頻率範圍，且前述隔離組件17所包含之振盪電路的共振頻率範圍接近或同於所述第二頻率範圍。第一間隙D1的寬度則關係於第一天線部件11、金屬板15及隔離組件17形成的迴路天線的散射參數（S 參數）。同理，第二天線部件13、金屬板15與隔離組件17的運作方式以及對應於頻率範圍的尺寸關係同上所述，因此不再贅述。於一實施例中，第一天線部件11的第一訊號饋入端111至第一空接端113的電流路徑長度不同於第二天線部件13的第二訊號饋入端131至第二空接端133的電流路徑長度。換句話說，第一饋入訊號及第二饋入訊號可以具有不同的操作頻帶。

此外，於其他實施例中，多饋入天線可以再包含另一或多個隔離組件及另一或多個天線部件，其中所述另一或多個隔離組件與所述另一或多個天線部件相對於金屬板的設置方式類似於前述隔離組件17與第一/第二天線部件11/13相對於金屬板15的設置方式，且天線部件與隔離組件間隔設置，以藉由隔離組件隔離各天線部件所接收的饋入訊號。

於上列多個實施例所述之多饋入天線中，透過設計不同長度的多個天線部件，並結合單極天線與迴路天線的架構設置，可以提供較廣之操作頻帶，且藉由隔離組件的設置，可以使兩個或更多饋入點共用同一塊寄生地（包含金屬板及隔離組件）且其訊號不會過度相互干擾，相較於單饋入天線，能夠簡化天線的整體架構，進而實現天線的縮小化。

如前所述，於圖1所示的實施例中，第一天線部件11與第二天線部件13皆設置於金屬板15的同一側。於另一實施例中，第一天線部件11與第二天線部件13可以分別設置於金屬板15的不同側。請參考圖2，圖2係依據所述另一實施例所繪示的多饋入天線1’的示意圖。如圖2所示，多饋入天線1包含第一天線部件11、第二天線部件13’、金屬板15’以及隔離組件17。第一天線部件11包含第一訊號饋入端111及第一空接端113；第二天線部件13’包含第二訊號饋入端131’及第二空接端133’；金屬板15’包含第一部分151’、第二部分153’及位於第一部分151’與第二部分153’之間的第三部分155’，其中第一部分151’與第一天線部件11間隔設置，第二部分153’則與第二天線部件13’間隔設置，且第三部分155’與隔離組件17電性連接；隔離組件17具有接地端171，用於隔離該第一饋入訊號及該第二饋入訊號，例如包含電感173與電容175。上述設置關係類似於圖1所示的實施例，且各天線部件11及13’亦可以具有同前列實施例所述的單極天線運作模式與迴路天線運作模式，於此不再贅述。

圖2所示的實施例相較於圖1所示實施例的主要差異在於金屬板15’的第一部分151’、第二部分153’及第三部分155’於金屬板15’上的位置。於圖2所示的實施例中，金屬板15’包含第一側邊B1及第二側邊B2，且第一側邊B1與第二側邊B2之間形成一夾角θ，第一側邊B1包含金屬板15’的第一部分151’及第三部分155’，且第二側邊B2包含金屬板15’的第二部分153’。換句話說，第一天線部件11與第二天線部件13’可以分別設置於金屬板15’的不同側。於圖2中，金屬板15’示例性地繪製為四方形，第一側邊B1與第二側邊B2之間的夾角θ為90度，且第二側邊B2的長度小於第一側邊B1。

於本發明的實施例中，上述第一側邊B1與第二側邊B2之間的夾角θ可以係0～180度中的任意角度，尤其以在夾角θ落於70～110度之間時，多饋入天線1’具有較佳的訊號隔離效果，尤其又以在夾角θ為90度（如圖2示例性的繪示）時，多饋入天線1’具有最佳的訊號隔離效果。具體來說，夾角θ為180度的實施例即如圖1所示的多饋入天線1；而於夾角θ為0度的實施例中，對應於二饋入點的第一側邊B1與第二側邊B2可以為金屬板15’之相互平行的二側邊，其中，隔離組件17在幾何關係上會位於第一天線部件與第二天線部件之間。以圖2來說明，第二天線部件13’亦可設置鄰近於第一側邊B1的對邊，其中，第二天線部件13’與隔離組件17的距離小於與第一天線部件11之間的距離。此外，於圖2中，金屬板15’示例性地繪製為四方形，然而於其他實施例中，金屬板亦可設計為其他形狀，本發明不予限制。

上述圖1及圖2的實施例以等效電路的概念描述多饋入天線1及1’的架構。接下來請參考圖3以金屬佈線示意圖來示例性地說明多饋入天線1”，圖3係依據本發明又一實施例所繪示的多饋入天線1”的示意圖。圖3所示的多饋入天線1”對應於圖2所示的多饋入天線1’的等效電路圖，而對應於圖1所示的多饋入天線1的等效電路，亦可以類似於後述之方式實行金屬佈設，因此不予贅述。對應於圖2所示的多饋入天線1’，圖3所示的多饋入天線1”包含第一天線部件11、第二天線部件13’、金屬板15’以及隔離組件17”。多饋入天線1”更包含基板10以供上述各部件佈設。

第一天線部件11包含第一訊號饋入端111及第一空接端113，其中第一訊號饋入端111可以例如透過基板10上的通孔及焊錫以電性連接於第一訊號源；第二天線部件13’包含第二訊號饋入端131’及第二空接端133’，其中第二訊號饋入端131’可以例如透過基板10上的通孔及焊錫以電性連接於第二訊號源；金屬板15’與第一天線部件11及第二天線部件13’分別間隔設置（分別於彼此間形成第一間隙D1及第二間隙D2），且與隔離組件17”導電連接；隔離組件17”具有接地端171”，其中接地端171”可以例如透過基板10上的通孔及焊錫以接地。於此實施例中，隔離組件17”包含第一金屬佈線173”及第二金屬佈線175”，且此二佈線173”及175”佈設於基板10上以串接於金屬板15’與接地端171”之間。其中，第一金屬佈線173”等效於一電感，即對應於圖2所示的電感173；且第二金屬佈線175”等效於一電容，即對應於圖2所示的電容175。於另一實施例中，第一金屬佈線173”亦可替換為實體的電感元件，第二金屬佈線175”亦可替換為實體的電容元件。

如前所述，透過設計不同長度的多個天線部件，並結合單極天線與迴路天線的多饋入天線，可以提供較廣之操作頻帶。請一併參照圖3及圖4，其中圖4係依據本發明又一實施例所繪示的多饋入天線的散射參數（S參數）的數據圖。舉例來說明圖3所示的多饋入天線1”的尺寸設計，第一天線部件11的第一訊號饋入端111至第一空接端113的佈線長度（對應於前述之電流路徑長度）為25毫米（mm）；第二天線部件13’的第二訊號饋入端131’至第二空接端133’的佈線長度為28mm；金屬板15’的寬度W1為15.3mm；金屬板15’與第一天線部件11之間的第一間隙D1的寬度為0.7mm；金屬板15’與第二天線部件13’之間的第二間隙D2的寬度為0.5mm；金屬板15’的第二側邊B2與隔離組件17”於金屬板15’上的設置位置之間的距離W2（平行於金屬板15’的寬邊的水平距離）為4.8mm；且隔離組件17”於金屬板15’上的設置位置與金屬板15’上對應於第一天線部件11的第一空接端113的位置之間的距離W3（平行於金屬板15’的寬邊的水平距離）為6.8mm。

以上述尺寸設計所製成的多饋入天線1”具有如圖4所示的S參數數據。於圖4中，S參數S ₁₁表示第一天線部件11在運作（包含前述之單極天線模式及迴路天線模式）時的阻抗匹配度；S參數S ₁₃表示對應於第二天線部件13’在運作時的阻抗匹配度；S參數S ₁₇則表示隔離組件17”對於第一饋入訊號與第二饋入訊號的隔離度。如圖4所示，多饋入天線1”在操作頻帶落於3300～5000Mhz的範圍時具有小於-6dB的S參數；亦即，具有前述尺寸設計之多饋入天線1”可以在3300～5000Mhz的操作頻帶提供良好的輻射效果。

於圖3所示的實施例中，第一天線部件11、第二天線部件13’及金屬板15’可以由導電材料例如銅、鋁等金屬材料製成，並佈設於基板10上，本發明對於天線部件及金屬板的材料不予限制。於圖3及前述的圖1及圖2中，第一天線部件11及第二天線部件13’示例性地繪示為彎折線的形狀，藉此減少多饋入天線整體佈線的分布面積。然而於其他實施例中，天線部件亦可依照欲裝設之裝置（例如筆記型電腦或手機等電子裝置）的實際容置空間來設計成直線或是其他形狀。

本案前列一或多個實施例所述之多饋入天線可以裝設於筆記型電腦或手機等具有連網功能的電子裝置。舉例來說，本案前列一或多個實施例所述之多饋入天線可以設置於筆記型電腦的上蓋螢幕側靠近鍵盤的一側邊的中央，或是遠離鍵盤的一側邊的兩端區域（中央區域一般用於設置鏡頭）。進一步來說，可以將兩個或更多個的多饋入天線設置於此空間中，其中多個多饋入天線可以分別為前列圖1所示之多饋入天線1，或者，於多個多饋入天線中接連擺設中作為兩端的多饋入天線可以為圖2所示之多饋入天線1’，且彼此呈鏡像對稱。

藉由上述結構，本案所揭示的多饋入天線結合單極天線與迴路天線的架構設置，可以提供較廣之操作頻帶，且藉由隔離組件的設置，可以使多個饋入點共用同一塊寄生地且其訊號不會過度相互干擾，相較於單饋入天線，能夠簡化天線的整體架構，縮小天線的尺寸；藉此在欲設天線之裝置的既定容置空間中，得以實現擺放多個天線，且因彼此保持適當距離而不會影響彼此無線訊號輻射效果之目的，進而符合第五代行動通訊之天線佈局的需求。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1、1’、1”:多饋入天線 11:第一天線部件 111:第一訊號饋入端 113:第一空接端 13、13’:第二天線部件 131、131’:第二訊號饋入端 133、133’:第二空接端 15、15’:金屬板 151、151’:第一部分 153、153’:第二部分 155、155’:第三部分 17、17”:隔離組件 171、171”:接地端 173:電感 175:電容 173”:第一金屬佈線 175”:第二金屬佈線 10:基板 S1:第一訊號源 S2:第二訊號源 B:側邊 B1:第一側邊 B2:第二側邊 D1:第一間隙 D2:第二間隙 θ:夾角 S₁₁、S₁₃、S₁₇:S參數

圖1係依據本發明一實施例所繪示的多饋入天線的示意圖。 圖2係依據本發明另一實施例所繪示的多饋入天線的示意圖。 圖3係依據本發明又一實施例所繪示的多饋入天線的示意圖。 圖4係依據本發明又一實施例所繪示的多饋入天線的散射參數的數據圖。

1’:多饋入天線

11:第一天線部件

111:第一訊號饋入端

113:第一空接端

13’:第二天線部件

131’:第二訊號饋入端

133’:第二空接端

15’:金屬板

151’:第一部分

153’:第二部分

155’:第三部分

17:隔離組件

171:接地端

173:電感

175:電容

S1:第一訊號源

S2:第二訊號源

B1:第一側邊

B2:第二側邊

θ:夾角

Claims (10)

1. 一種多饋入天線，包含：一第一天線部件，包含一第一訊號饋入端以及一第一空接端，該第一訊號饋入端用於接收一第一饋入訊號；一第二天線部件，包含一第二訊號饋入端以及一第二空接端，該第二訊號饋入端用於接收一第二饋入訊號；一金屬板，包含一第一部分、一第二部分以及位於該第一部分與該第二部分之間的一第三部分，其中該第一部分與該第一空接端形成一第一間隙，且該第二部分與該第二空接端形成一第二間隙，且該金屬板不直接接地；以及一隔離組件，電性連接於該金屬板的該第三部分，且具有一接地端，該隔離組件用於隔離該第一饋入訊號及該第二饋入訊號，該隔離組件包含一電容及一電感，且該電容及該電感串聯連接於該第三部分及該接地端之間。
2. 如請求項1所述的多饋入天線，其中該金屬板包含一第一側邊以及一第二側邊，該第一側邊與該第二側邊之間具有一夾角，該第一側邊包含該第一部分及該第三部分，且該第二側邊包含該第二部分。
3. 如請求項2所述的多饋入天線，其中該夾角落於70~110度的範圍內。
4. 如請求項3所述的多饋入天線，其中該夾角為90度。
5. 如請求項2所述的多饋入天線，其中該第二側邊的長度小於該第一側邊。
6. 如請求項1所述的多饋入天線，其中該金屬板包含一側邊，該側邊包含該第一部分、該第二部分及該第三部分。
7. 如請求項1所述的多饋入天線，其中該電容係一電容元件，且該電感係一電感元件。
8. 如請求項1所述的多饋入天線，更包含一基板，其中該第一天線部件、該第二天線部件、該金屬板及該隔離組件佈設於該基板上，該電感係一第一金屬佈線，且該電容係一第二金屬佈線。
9. 如請求項8所述的多饋入天線，其中該金屬板包含一第一側邊以及一第二側邊，該第一側邊與該第二側邊之間夾90度角，該第一側邊包含該第一部分及該第三部分，且該第二側邊包含該第二部分，該第一天線部件的該第一訊號饋入端至該第一空接端的長度為25毫米，該第二天線部件的該第二訊號饋入端至該第二空接端的長度為28毫米，該第一側邊的寬度為15.3毫米，該第一間隙的寬度為0.7毫米，該第二間隙的寬度為0.5毫米，該第二側邊與該第三部分之間的水平距離為4.8毫米，且該第三部分與該金屬板上對應於該第一空接端的位置之間的水平距離為6.8毫米。
10. 如請求項1所述的多饋入天線，其中該第一天線部件的該第一訊號饋入端至該第一空接端的電流路徑長度不同於該第二天線部件的該第二訊號饋入端至該第二空接端的電流路徑長度。

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