TWI713257B - 天線系統 - Google Patents

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TWI713257B TW108130198A TW108130198A TWI713257B TW I713257 B TWI713257 B TW I713257B TW 108130198 A TW108130198 A TW 108130198A TW 108130198 A TW108130198 A TW 108130198A TW I713257 B TWI713257 B TW I713257B
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Abstract

一種天線系統，包括至少一天線陣列。天線陣列包括一介質基板、一接地面、一第一輻射部、一第二輻射部、一第三輻射部、一第四輻射部、一第一饋入部，以及一第二饋入部。第二輻射部係鄰近於第一輻射部，並與第一輻射部分離，其中第一輻射部係介於第二輻射部和接地面之間。第四輻射部係鄰近於第三輻射部，並與第三輻射部分離，其中第三輻射部係介於第四輻射部和接地面之間。第一饋入部係耦接至第一輻射部上之一第一連接點和第三輻射部上之一第二連接點。第二饋入部係耦接至第一輻射部上之一第三連接點和第三輻射部上之一第四連接點。

Description

天線系統
本發明係關於一種天線系統，特別係關於一種寬波束及高增益之天線系統。
隨著行動通訊技術的發達，行動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求，行動裝置通常具有無線通訊的功能。有些涵蓋長距離的無線通訊範圍，例如：行動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850 MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通訊，而有些則涵蓋短距離的無線通訊範圍，例如：Wi-Fi、Bluetooth系統使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。
無線網路基地台(Wireless Access Point)是使行動裝置於室內能高速上網之必要元件。然而，由於室內環境充滿了信號反射和多重路徑衰減(Multipath Fading)，無線網路基地台必須能同時處理來自各方向和各種極化之信號。因此，如何於無線網路基地台之有限空間中設計出一種多極化、寬波束，以及高增益之天線系統，已成為現今設計者之一大挑戰。
在較佳實施例中，一種天線系統，包括：一第一天線組合，包括一第一天線陣列，其中該第一天線陣列包括：一介質基板，具有相對之一第一表面和一第二表面；一接地面，設置於該介質基板之該第一表面；一第一輻射部；一第二輻射部，鄰近於該第一輻射部，並與該第一輻射部分離，其中該第一輻射部係介於該第二輻射部和該接地面之間；一第三輻射部；一第四輻射部，鄰近於該第三輻射部，並與該第三輻射部分離，其中該第三輻射部係介於該第四輻射部和該接地面之間；一第一饋入部，具有一第一饋入點，並設置於該介質基板之該第二表面，其中該第一饋入部係耦接至該第一輻射部上之一第一連接點和該第三輻射部上之一第二連接點；以及一第二饋入部，具有一第二饋入點，並設置於該介質基板之該第二表面，其中該第二饋入部係耦接至該第一輻射部上之一第三連接點和該第三輻射部上之一第四連接點。
在一些實施例中，該天線系統涵蓋介於3550MHz至3700MHz之間之一操作頻帶。
在一些實施例中，該第一輻射部和該第三輻射部係各自大致呈現一正方形。
在一些實施例中，該第二輻射部和該第四輻射部係各自大致呈現一十字形。
在一些實施例中，該第一饋入部包括一第一支路和一第二支路，而該第二饋入部包括一第三支路和一第四支路。
在一些實施例中，該接地面具有一第一開孔、一第二開孔、一第三開孔，以及一第四開孔。
在一些實施例中，該第一天線陣列更包括：一第一導電貫通元件，穿透該介質基板，並延伸進入該接地面之該第一開孔；一第二導電貫通元件，穿透該介質基板，並延伸進入該接地面之該第二開孔；一第三導電貫通元件，穿透該介質基板，並延伸進入該接地面之該第三開孔；以及一第四導電貫通元件，穿透該介質基板，並延伸進入該接地面之該第四開孔。
在一些實施例中，該第一饋入點係經由該第一饋入部之該第一支路和該第一導電貫通元件耦接至該第一輻射部上之該第一連接點，該第一饋入點更經由該第一饋入部之該第二支路和該第二導電貫通元件耦接至該第三輻射部上之該第二連接點，該第二饋入點係經由該第二饋入部之該第三支路和該第三導電貫通元件耦接至該第一輻射部上之該第三連接點，而該第二饋入點更經由該第二饋入部之該第四支路和該第四導電貫通元件耦接至該第三輻射部上之該第四連接點。
在一些實施例中，該第一輻射部和該第三輻射部之每一者之長度皆大致等於該操作頻帶之0.5倍波長。
在一些實施例中，該第一輻射部和該第三輻射部之間距係大致等於該操作頻帶之0.5倍波長。
在一些實施例中，該第一輻射部和該第二輻射部之間形成一第一耦合間隙，該第三輻射部和該第四輻射部之間形成一第二耦合間隙，而該第一耦合間隙和該第二耦合間隙之每一者之寬度皆介於1mm至3mm之間。
在一些實施例中，該接地面與該第一輻射部和該第三輻射部之每一者之間距皆介於1mm至2mm之間。
在一些實施例中，該第一天線組合更包括一第二天線陣列，而該第二天線陣列係與該第一天線陣列兩者結構相同。
在一些實施例中，該天線系統更包括：一第二天線組合，其中該第二天線組合係與該第一天線組合兩者結構相同。
在一些實施例中，該第一天線組合係位於一第一平面，該第二天線組合係位於一第二平面，而該第一平面和該第二平面之間之夾角係介於0度至120度之間。
在一些實施例中，該天線系統更包括：一第三天線組合，其中該第三天線組合係與該第一天線組合兩者結構相同；一第四天線組合，其中該第四天線組合係與該第一天線組合兩者結構相同；一第五天線結合，其中該第五天線組合係與該第一天線組合兩者結構相同；以及一第六天線組合，其中該第六天線組合係與該第一天線組合兩者結構相同。
在一些實施例中，該天線系統更包括：一射頻模組；一第一切換器，耦接於該射頻模組和該第一天線組合之間；一第二切換器，耦接於該射頻模組和該第二天線組合之間；一第三切換器，耦接於該射頻模組和該第三天線組合之間；一第四切換器，耦接於該射頻模組和該第四天線組合之間；一第五切換器，耦接於該射頻模組和該第五天線組合之間；以及一第六切換器，耦接於該射頻模組和該第六天線組合之間。
在一些實施例中，該第一切換器、該第二切換器、該第三切換器、該第四切換器、該第五切換器，以及該第六切換器可用複數個二極體來實施。
在一些實施例中，該第一天線組合、該第二天線組合、該第三天線組合、該第四天線組合、該第五天線組合，以及該第六天線組合之N個相鄰者係同時被致能，而其餘則被禁能。
在一些實施例中，前述N值係等於2、3，或4。
為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統(Antenna System)100之立體圖。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統100之側視圖。天線系統100可應用於一無線網路基地台(Wireless Access Point)當中。如第1A、1B圖所示，天線系統100至少包括一第一天線組合(Antenna Group)101，而第一天線組合101至少包括一第一天線陣列(Antenna Array)108。詳細而言，第一天線陣列108包括：一介質基板(Dielectric Substrate)110、一接地面(Ground Plane)120、一第一輻射部(Radiation Element)130、一第二輻射部140、一第三輻射部150、一第四輻射部160、一第一饋入部(Feeding Element)170，以及一第二饋入部180。介質基板110可以是一FR4(Flame Retardant 4)基板。接地面120、第一輻射部130、第二輻射部140、第三輻射部150、第四輻射部160、第一饋入部170，以及第二饋入部180皆可用金屬材質製成。第1C圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統100之立體圖。為簡化圖式，第1C圖中之第二輻射部140和第四輻射部160皆被移除。第1D圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統100之立體圖。為簡化圖式，第1D圖中之第一輻射部130、第二輻射部140、第三輻射部150，以及第四輻射部160皆被移除。請一併參考第1A、1B、1C、1D圖以理解本發明。
介質基板110具有相對之一第一表面E1和一第二表面E2，其中接地面120係設置於介質基板110之第一表面E1，而第一饋入部170和第二饋入部180皆設置於介質基板110之第二表面E2。
第一輻射部130可以大致呈現一正方形。第一輻射部130係介於第二輻射部140和接地面120之間。第二輻射部140可以大致呈現一十字形。例如，第二輻射部140可具有四個角落缺口145，其中每一角落缺口145皆可大致呈現一較小正方形。在另一些實施例中，第二輻射部140亦可為正方形。第二輻射部140係呈現浮接狀態(Floating)。詳細而言，第二輻射部140係鄰近於第一輻射部130，並與第一輻射部130完全分離，其中第一輻射部130和第二輻射部140之間形成一第一耦合間隙(Coupling Gap)GC1。必須注意的是，本說明書中所謂「鄰近」或「相鄰」一詞可指對應之二元件間距小於一既定距離(例如：5mm或更短)，但通常不包括對應之二元件彼此直接接觸之情況(亦即，前述間距縮短至0)。在一些實施例中，第二輻射部140在第一輻射部130上具有一垂直投影(Vertical Projection)，其中此垂直投影係完全位於第一輻射部130之內部。
第三輻射部150可以大致呈現一正方形。第三輻射部150係介於第四輻射部160和接地面120之間。第四輻射部160可以大致呈現一十字形。例如，第四輻射部160可具有四個角落缺口165，其中每一角落缺口165皆可大致呈現一較小正方形。在另一些實施例中，第四輻射部160亦可為正方形。第四輻射部160係呈現浮接狀態。詳細而言，第四輻射部160係鄰近於第三輻射部150，並與第三輻射部150完全分離，其中第三輻射部150和第四輻射部160之間形成一第二耦合間隙GC2。在一些實施例中，第四輻射部160在第三輻射部150上具有一垂直投影，其中此垂直投影係完全位於第三輻射部150之內部。
第一饋入部170於其中央處具有一第一饋入點(Feeding Point)FP1，而第一饋入點FP1可耦接至一第一信號源(Signal Source)(未顯示)。詳細而言，第一饋入部170可包括一第一支路(Branch)171和一第二支路172，其可大致具有相等長度並可往互相遠離之方向作延伸。第一饋入部170係耦接至第一輻射部130上之一第一連接點(Connection Point)CP1和第三輻射部150上之一第二連接點CP2。第二饋入部180於其中央處具有一第二饋入點FP2，而第二饋入點FP2可耦接至一第二信號源(未顯示)。詳細而言，第二饋入部180可包括一第三支路183和一第四支路184，其可大致具有相等長度並可往互相遠離之方向作延伸。第二饋入部180係耦接至第一輻射部130上之一第三連接點CP3和第三輻射部150上之一第四連接點CP4。必須注意的是，第三連接點CP3係異於第一連接點CP1，而第四連接點CP4係異於第二連接點CP2。
在一些實施例中，接地面120具有一第一開孔(Opening)121、一第二開孔122、一第三開孔123，以及一第四開孔124，而第一天線陣列108更包括一第一導電貫通元件(Conductive Via Element)191、一第二導電貫通元件192、一第三導電貫通元件193，以及一第四導電貫通元件194。第一開孔121、第二開孔122、第三開孔123，以及第四開孔124之每一者皆可大致呈現一圓形。第一導電貫通元件191、第二導電貫通元件192、第三導電貫通元件193，以及第四導電貫通元件194之每一者皆可大致呈現一圓柱形。然而，本發明並不僅限於此。在另一些實施例中，第一開孔121、第二開孔122、第三開孔123，以及第四開孔124之每一者亦可改為大致呈現一正方形、一矩形、一正三角形，或是一正六邊形，而第一導電貫通元件191、第二導電貫通元件192、第三導電貫通元件193，以及第四導電貫通元件194之每一者亦可改為大致呈現一三角柱形、一四角柱形，或是一六角柱形。
第一導電貫通元件191可穿透介質基板110，並延伸進入接地面120之第一開孔121。第二導電貫通元件192可穿透介質基板110，並延伸進入接地面120之第二開孔122。第三導電貫通元件193可穿透介質基板110，並延伸進入接地面120之第三開孔123。第四導電貫通元件194可穿透介質基板110，並延伸進入接地面120之第四開孔124。詳細而言，第一饋入點FP1可經由第一饋入部170之第一支路171和第一導電貫通元件191耦接至第一輻射部130上之第一連接點CP1，而第一饋入點FP1更可經由第一饋入部170之第二支路172和第二導電貫通元件192耦接至第三輻射部150上之第二連接點CP2。另外，第二饋入點FP2可經由第二饋入部180之第三支路183和第三導電貫通元件193耦接至第一輻射部130上之第三連接點CP3，而第二饋入點FP2更可經由第二饋入部180之第四支路184和第四導電貫通元件194耦接至第三輻射部150上之第四連接點CP4。
在一些實施例中，第一天線陣列108之操作原理可如下列所述。第一天線陣列108可視為1x2天線陣列。第一輻射部130和第二輻射部140可共同形成第一天線陣列108之一第一天線元件(Antenna Element)。第三輻射部150和第四輻射部160可共同形成第一天線陣列108之一第二天線元件。第一天線元件和第二天線元件可具有相同結構。根據實際量測結果，第一饋入部170之同相饋入機制可使第一天線元件和第二天線元件皆能接收或傳送水平極化(Horizontally-Polarized)之信號，而第二饋入部180之同相饋入機制可使第一天線元件和第二天線元件皆能接收或傳送垂直極化(Vertically-Polarized)之信號。在此設計下，第一天線陣列108將至少能支援雙極化方向之信號傳輸。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之第一天線陣列108之S參數圖(S parameter)，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，縱軸代表S參數(dB)。在第2圖之實施例中，係以第一饋入點FP1作為一第一埠(Port 1)，且以第二饋入點FP2作為一第二埠(Port 2)。根據第2圖之一S11參數曲線和一S22參數曲線，第一天線陣列108可涵蓋介於3550MHz至3700MHz之間之一操作頻帶(Operation Frequency Band)FB1，以支援LTE(Long Term Evolution) Band 48之寬頻操作。根據第2圖之一S21參數曲線，於前述操作頻帶FB1中，第一天線陣列108之隔離度(Isolation)(亦即，前述S21參數之絕對值)可達約22dB，其可有效降低天線間之互相干擾。在另一些實施例中，第一天線陣列108之操作頻帶FB1亦可根據不同需要進行調整。
在一些實施例中，第一天線陣列108之元件尺寸可如下列所述。介質基板110之厚度H1(亦即，第一表面E1和第二表面E2之間距)可介於0.8mm至1.6mm之間，例如：1mm。第一輻射部130之長度L1可以大致等於第一天線陣列108之操作頻帶FB1之0.5倍波長(λ/2)。第三輻射部150之長度L3可以大致等於第一天線陣列108之操作頻帶FB1之0.5倍波長(λ/2)。第一輻射部130和第三輻射部150之間距D1(亦即，第一天線元件和第二天線元件之間距)可以大致等於第一天線陣列108之操作頻帶FB1之0.5倍波長(λ/2)。第一耦合間隙GC1之寬度可介於1mm至3mm之間，例如：2mm。第二耦合間隙GC2之寬度可介於1mm至3mm之間，例如：2mm。接地面120與第一輻射部130之間距D2可介於1mm至2mm之間，例如：1.5mm。接地面120與第三輻射部150之間距D3可介於1mm至2mm之間，例如：1.5mm。第一開孔121、第二開孔122、第三開孔123，以及第四開孔124之每一者之直徑(Diameter)DE1皆可介於2mm至6mm之間，例如：4mm。第一導電貫通元件191、第二導電貫通元件192、第三導電貫通元件193，以及第四導電貫通元件194之每一者之直徑DE2皆可介於1mm至2mm之間，例如：1.2mm。第一連接點CP1和第三連接點CP3之間距D4可介於10mm至20mm之間，例如：15mm。第二連接點CP2和第四連接點CP4之間距D5可介於10mm至20mm之間，例如：15mm。以上元件尺寸之範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化第一天線陣列108之操作頻寬(Operation Bandwidth)、阻抗匹配(Impedance Matching)，以及多極化特性。
第3A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線系統300之立體圖。第3B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線系統300之側視圖。請一併參考第3A、3B圖。第3A、3B圖和第1A、1B、1C、1D圖類似。在第3A、3B圖之實施例中，天線系統300包括一第一天線組合301、一第二天線組合302、一第三天線組合303、一第四天線組合304、一第五天線組合305，以及一第六天線組合306之至少二者或是全部。例如，第一天線組合301可包括彼此相鄰近之一第一天線陣列108和一第二天線陣列109。第一天線陣列108之結構特徵可如第1A、1B、1C、1D圖之實施例所述。第二天線陣列109可與第一天線陣列108兩者結構相同，其可共用前述之第一饋入點FP1和第二饋入點FP2。亦即，第一天線組合301可視為1x4天線陣列。另一方面，第二天線組合302、第三天線組合303、第四天線組合304、第五天線組合305，以及第六天線組合306之每一者皆可與第一天線組合301結構相同，故在此不再重複說明。必須理解的是，天線系統300之天線組合之總數量，以及每一天線組合之天線陣列之總數量僅為舉例，其皆可根據不同需求進行調整。
詳細而言，第一天線組合301係位於一第一平面EA1，而第二天線組合302係位於一第二平面EA2。第一天線組合301和第二天線組合302之間具有一夾角θ1，其可定義為第一平面EA1和第二平面EA2之間之夾角(或是第一天線組合301和第二天線組合302之二個介質基板之間之夾角)。相似地，第二天線組合302和第三天線組合303之間具有一夾角θ2，第三天線組合303和第四天線組合304之間具有一夾角θ3，第四天線組合304和第五天線組合305之間具有一夾角θ4，而第五天線組合305和第六天線組合306之間具有一夾角θ5。例如，前述夾角θ1、θ2、θ3、θ4、θ5之每一者皆可相等並介於0度至120度之間(例如：可以介於0度至60度之間)，較佳皆可約為20度。在此設計下，天線系統300之第一天線組合301、第二天線組合302、第三天線組合303、第四天線組合304、第五天線組合305，以及第六天線組合306可視為6x4天線陣列，其整體可提供較大之波束寬(Beam width)和較高之增益(Gain)。
第4圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線系統300之等效電路圖。在第4圖之實施例中，天線系統300更包括一射頻(Radio Frequency，RF)模組397、一第一切換器(Switch Element)310、一第二切換器320、一第三切換器330、一第四切換器340、一第五切換器350，以及一第六切換器360。第一切換器310係耦接於射頻模組397和第一天線組合301之間。第二切換器320係耦接於射頻模組397和第二天線組合302之間。第三切換器330係耦接於射頻模組397和第三天線組合303之間。第四切換器340係耦接於射頻模組397和第四天線組合304之間。第五切換器350係耦接於射頻模組397和第五天線組合305之間。第六切換器360係耦接於射頻模組397和第六天線組合306之間。
詳細而言，第一切換器310可包括一第一切換單元311和一第二切換單元312。例如，第一切換單元311和第二切換單元312之每一者皆可用一二極體(Diode)來實施。射頻模組397可包括一第一信號源398和一第二信號源399，其中第一信號源398可對應於水平極化之信號，而第二信號源399可對應於垂直極化之信號。第一信號源398可經由第一切換單元311耦接至第一天線組合301之第一饋入點FP1。第二信號源399可經由第二切換單元312耦接至第一天線組合301之第二饋入點FP2。第一切換單元311和第二切換單元312可根據一控制信號或一使用者輸入來操作於導通狀態(Closed State)或斷路狀態(Open State)，以選擇性地致能(Enable)或禁能(Disable)第一天線組合301。相似地，第二切換器320包括一第三切換單元321和一第四切換單元322以選擇性地致能或禁能第二天線組合302，第三切換器330包括一第五切換單元331和一第六切換單元332以選擇性地致能或禁能第三天線組合303，第四切換器340包括一第七切換單元341和一第八切換單元342以選擇性地致能或禁能第四天線組合304，第五切換器350包括一第九切換單元351和一第十切換單元352以選擇性地致能或禁能第五天線組合305，而第六切換器360包括一第十一切換單元361和一第十二切換單元362以選擇性地致能或禁能第六天線組合306。
在一些實施例中，天線系統300係作為一波束交換天線組(Beam Switching Antenna Assembly)，使得第一天線組合301、第二天線組合302、第三天線組合303、第四天線組合304、第五天線組合305，以及第六天線組合306之N個相鄰者係同時被致能，而其餘則被禁能。根據實際量測結果，前述N值較佳可等於2、3，或4，以同時維持天線系統300之較大之波束寬和較高之增益。例如，當N等於3時，彼此相鄰之第二天線組合302、第三天線組合303，以及第四天線組合304皆可被致能，而其餘天線組合則被禁能。藉由選擇不同之天線組合，天線系統300之主波束可調整朝向所需之方向。在此設計下，天線系統300之整體波束寬可達約120度，而天線系統300之最高增益值可達約16.2dBi，其已可滿足一般多輸入多輸出(Multi-Input and Multi-Output，MIMO)系統之實際應用需求。必須注意的是，天線系統300無須如傳統設計般使用昂貴之相位移位器(Phase Shifter)，而各個切換器更可改採相對便宜之二極體來實施，故其整體製造成本將能大幅降低。
本發明提供一種新穎之天線系統。相較於傳統設計，本發明至少具有大波束寬、高天線增益、高隔離度，以及低製造成本等優勢。因此，本發明很適合應用於各種室內環境，以克服傳統因信號反射和多重路徑衰減造成通訊品質不佳之問題。
值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形狀，以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之天線系統並不僅限於第1-4圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-4圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之天線系統當中。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、300:天線系統 101、301:第一天線組合 108:第一天線陣列 109:第二天線陣列 110:介質基板 120:接地面 121:第一開孔 122:第二開孔 123:第三開孔 124:第四開孔 130:第一輻射部 140:第二輻射部 145、165:角落缺口 150:第三輻射部 160:第四輻射部 170:第一饋入部 171:第一支路 172:第二支路 180:第二饋入部 183:第三支路 184:第四支路 191:第一導電貫通元件 192:第二導電貫通元件 193:第三導電貫通元件 194:第四導電貫通元件 302:第二天線組合 303:第三天線組合 304:第四天線組合 305:第五天線組合 306:第六天線組合 310:第一切換器 311:第一切換單元 312:第二切換單元 320:第二切換器 321:第三切換單元 322:第四切換單元 330:第三切換器 331:第五切換單元 332:第六切換單元 340:第四切換器 341:第七切換單元 342:第八切換單元 350:第五切換器 351:第九切換單元 352:第十切換單元 360:第六切換器 361:第十一切換單元 362:第十二切換單元 397:射頻模組 398:第一信號源 399:第二信號源 E1:第一表面 E2:第二表面 EA1:第一平面 EA2:第二平面 CP1:第一連接點 CP2:第二連接點 CP3:第三連接點 CP4:第四連接點 D1、D2、D3、D4、D5:間距 DE1、DE2:直徑 FB1:操作頻帶 FP1:第一饋入點 FP2:第二饋入點 GC1:第一耦合間隙 GC2:第二耦合間隙 H1:厚度 L1、L3:長度 S11:S11參數 S22:S22參數 S21:S21參數 θ1、θ2、θ3、θ4、θ5:夾角
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之立體圖。 第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之側視圖。 第1C圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之立體圖。 第1D圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之立體圖。 第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之第一天線陣列之S參數圖。 第3A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線系統之立體圖。 第3B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線系統之側視圖。 第4圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線系統之等效電路圖。
100:天線系統
101:第一天線組合
108:第一天線陣列
110:介質基板
120:接地面
130:第一輻射部
140:第二輻射部
145、165:角落缺口
150:第三輻射部
160:第四輻射部
170:第一饋入部
171:第一支路
172:第二支路
180:第二饋入部
183:第三支路
184:第四支路
FP1:第一饋入點
FP2:第二饋入點

Claims (19)

  1. 一種天線系統，包括：一第一天線組合，包括一第一天線陣列，其中該第一天線陣列包括：一介質基板，具有相對之一第一表面和一第二表面；一接地面，設置於該介質基板之該第一表面；一第一輻射部；一第二輻射部，鄰近於該第一輻射部，並與該第一輻射部分離，其中該第一輻射部係介於該第二輻射部和該接地面之間；一第三輻射部；一第四輻射部，鄰近於該第三輻射部，並與該第三輻射部分離，其中該第三輻射部係介於該第四輻射部和該接地面之間；一第一饋入部，具有一第一饋入點，並設置於該介質基板之該第二表面，其中該第一饋入部係耦接至該第一輻射部上之一第一連接點和該第三輻射部上之一第二連接點；一第二饋入部，具有一第二饋入點，並設置於該介質基板之該第二表面，其中該第二饋入部係耦接至該第一輻射部上之一第三連接點和該第三輻射部上之一第四連接點；一第二天線組合，其中該第二天線組合係與該第一天線組合兩者結構相同；一第三天線組合，其中該第三天線組合係與該第一天線組合兩者結構相同； 一第四天線組合，其中該第四天線組合係與該第一天線組合兩者結構相同；一射頻模組；一第一切換器，耦接於該射頻模組和該第一天線組合之間；一第二切換器，耦接於該射頻模組和該第二天線組合之間；一第三切換器，耦接於該射頻模組和該第三天線組合之間；以及一第四切換器，耦接於該射頻模組和該第四天線組合之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，其中該天線系統涵蓋介於3550MHz至3700MHz之間之一操作頻帶。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，其中該第一輻射部和該第三輻射部係各自大致呈現一正方形。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，其中該第二輻射部和該第四輻射部係各自大致呈現一十字形。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，其中該第一饋入部包括一第一支路和一第二支路，而該第二饋入部包括一第三支路和一第四支路。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之天線系統，其中該接地面具有一第一開孔、一第二開孔、一第三開孔，以及一第四開孔。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之天線系統，其中該第一天線陣列更包括：一第一導電貫通元件，穿透該介質基板，並延伸進入該接地面之該第一開孔； 一第二導電貫通元件，穿透該介質基板，並延伸進入該接地面之該第二開孔；一第三導電貫通元件，穿透該介質基板，並延伸進入該接地面之該第三開孔；以及一第四導電貫通元件，穿透該介質基板，並延伸進入該接地面之該第四開孔。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之天線系統，其中該第一饋入點係經由該第一饋入部之該第一支路和該第一導電貫通元件耦接至該第一輻射部上之該第一連接點，該第一饋入點更經由該第一饋入部之該第二支路和該第二導電貫通元件耦接至該第三輻射部上之該第二連接點，該第二饋入點係經由該第二饋入部之該第三支路和該第三導電貫通元件耦接至該第一輻射部上之該第三連接點，而該第二饋入點更經由該第二饋入部之該第四支路和該第四導電貫通元件耦接至該第三輻射部上之該第四連接點。
  9. 如申請專利範圍第2項所述之天線系統，其中該第一輻射部和該第三輻射部之每一者之長度皆大致等於該操作頻帶之0.5倍波長。
  10. 如申請專利範圍第2項所述之天線系統，其中該第一輻射部和該第三輻射部之間距係大致等於該操作頻帶之0.5倍波長。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，其中該第一輻射部和該第二輻射部之間形成一第一耦合間隙，該第三輻射部和該第四輻射部之間形成一第二耦合間隙，而該第一耦合間隙和該第 二耦合間隙之每一者之寬度皆介於1mm至3mm之間。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，其中該接地面與該第一輻射部和該第三輻射部之每一者之間距皆介於1mm至2mm之間。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，其中該第一天線組合更包括一第二天線陣列，而該第二天線陣列係與該第一天線陣列兩者結構相同。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，其中該第一天線組合係位於一第一平面，該第二天線組合係位於一第二平面，而該第一平面和該第二平面之間之夾角係介於0度至120度之間。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之天線系統，更包括：一第五天線結合，其中該第五天線組合係與該第一天線組合兩者結構相同；以及一第六天線組合，其中該第六天線組合係與該第一天線組合兩者結構相同。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之天線系統，更包括：一第五切換器，耦接於該射頻模組和該第五天線組合之間；以及一第六切換器，耦接於該射頻模組和該第六天線組合之間。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之天線系統，其中該第一切換器、該第二切換器、該第三切換器、該第四切換器、該第五切換器，以及該第六切換器可用複數個二極體來實施。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之天線系統，其中該第 一天線組合、該第二天線組合、該第三天線組合、該第四天線組合、該第五天線組合，以及該第六天線組合之N個相鄰者係同時被致能，而其餘則被禁能。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之天線系統，其中前述N值係等於2、3，或4。
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