TWI825573B

TWI825573B - 高隔離度天線

Info

Publication number: TWI825573B
Application number: TW111103457A
Authority: TW
Inventors: 段志豪
Original assignee: 神準科技股份有限公司
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2023-12-11
Also published as: TW202332132A

Abstract

一種高隔離度天線包括第一接地部、第二接地部、第三接地部、饋入部、第一輻射部、第二輻射部以及第三輻射部。第一接地部具有第一側邊以及相鄰之第二側邊，第二接地部與第一接地部垂直並連接於第一側邊，第三接地部與第一接地部垂直並連接於第二側邊，饋入部與第二接地部連接，第一輻射部與饋入部連接，第二輻射部與第一輻射部以及第三接地部連接，以及第三輻射部與第二輻射部以及第三接地部連接，其中，第一輻射部與第一接地部之間具有第一間隙。

Description

高隔離度天線

一種高隔離度天線，更詳而言之，係一種具有複數頻率的高隔離度天線。

一般而言，現有的無線通訊產品為了提升功能而需要複數個天線以對應複數個通訊頻率，但為了維持相同的產品尺寸，使得每支天線能夠利用的空間嚴重壓縮，導致各天線之間相互干擾。

更詳細而言，在無法拉開距離的前提下，習知技術改善隔離度的方法包括：改變天線擺放角度以產生不同的極化方向；改變接地面結構，從接地面增加一突起結構；以及增加槽孔或槽隙以延長接地面電流路徑及能量分布位置等方法。然而，由於天線之間距離很近且共地，上述習知技術的方法皆效果有限且會大幅影響輻射場型，從而導致影響天線功能及特性。

因此，如何提供一種在距離有限的條件下，仍可維持輻射場型並具有高隔離度的高隔離度天線，遂成為業界亟待解決的課題。

為解決前述習知技術的種種問題，本發明之一目的，即在距離有限的條件下，仍可維持輻射場型並具有高隔離度的高隔離度天線。

為了達到前述目的，本發明之高隔離度天線包括第一接地部、第二接地部、第三接地部、饋入部、第一輻射部、第二輻射部以及第三輻射部。第一接地部具有第一側邊以及相鄰之第二側邊，第二接地部與第一接地部垂直並連接於第一側邊，第三接地部與第一接地部垂直並連接於第二側邊，饋入部與第二接地部連接，第一輻射部與饋入部連接，第二輻射部與第一輻射部以及第三接地部連接，以及第三輻射部與第二輻射部以及第三接地部連接，其中，第一輻射部與第一接地部之間具有第一間隙。

於本發明之一實施型態中，當高隔離度天線操作時，第一輻射部共振在第一頻率，第二輻射部共振在第二頻率，以及第三輻射部共振在第三頻率。

於本發明之一實施型態中，第一輻射部共振時的電流路徑為對應於第一頻率之1/3至2/3波長。

於本發明之一實施型態中，第二輻射部共振時的電流路徑為對應於第二頻率之1/4波長。

於本發明之一實施型態中，第三輻射部共振時的電流路徑為對應於第三頻率之1/4波長。

於本發明之一實施型態中，第一輻射部還包括第一部件以及第二部件。第二部件與第一部件垂直且連接。

於本發明之一實施型態中，第二輻射部還包括第三部件。

於本發明之一實施型態中，第三輻射部還包括第四部件、第五部件以及第六部件。第五部件與第四部件垂直且連接，以及第六部件與第五部件垂直且連接。

於本發明之一實施型態中，第一接地部還包括連接件。連接件用以將第一接地部固定於一參考接地面。

於本發明之一實施型態中，饋入部與第一接地部之間具有第二間隙。

相較於習知技術，本發明之高隔離度天線的第一接地部、第二接地部、饋入部以及第一輻射部於操作時形成迴圈共振，第一輻射部與第一接地部之間具有第一間隙，即等效於一電容，且第一輻射部之水平延伸部分等效於一電感，因此整體電流路徑等效於一低通濾波電路，故可有效提高隔離度，且本發明之高隔離度天線的第一輻射部、第二輻射部、第三輻射部之輻射場型仍可維持接近全向性輻射表現。

10:第一接地部

100:連接件

11:第二接地部

12:第三接地部

13:饋入部

14:第一輻射部

140:第一部件

141:第二部件

15:第二輻射部

150:第三部件

16:第三輻射部

160:第四部件

161:第五部件

162:第六部件

Antenna1、Antenna2:天線

a:本發明之高隔離度天線

b:習知天線

C:等效電容

D1:第一間隙

D2:第二間隙

L:等效電感

I:訊號源

P1、P2、P3:電流路徑

圖1係為本發明第一實施例之高隔離度天線的架構示意圖。

圖2係為本發明第二實施例之第一輻射部的電流路徑之等效電路示意圖。

圖3係為本發明第三實施例之高隔離度天線與習知天線對比之電流示意圖。

圖4係為本發明第四實施例之高隔離度天線的示意波特圖。

圖5係為本發明第五實施例之高隔離度天線的輻射場型示意圖。

圖6係為本發明第六實施例之高隔離度天線的架構示意圖。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

對於天線系統，尤其是WiFi 6E，由於5G Radio的頻率範圍與6G Radio相當接近(5G：5150MHz~5850MHz，6G：5925MHz~7125MHz)，濾波器在頻帶邊緣設計不容易，特別是市場對於產品要求更輕、更薄、更短，因此如何在有限的空間內設計高隔離度的解決方案是一個重要的研究課題。本發明透過天線結構設計來提高隔離度以改善射頻端口之間的相互干擾，從而提高基帶信號處理和傳輸速度。

請參閱圖1，圖1係為本發明第一實施例之高隔離度天線的架構示意圖。如圖所示，本發明之高隔離度天線包括第一接地部10、第二接地部11、第三接地部12、饋入部13、第一輻射部14、第二輻射部15以及第三輻射部16。

第一接地部10具有第一側邊以及相鄰之第二側邊，第二接地部11與第一接地部10垂直並連接於第一側邊，第三接地部12與第一接地部10垂直並連接於第二側邊，饋入部13與第二接地部11連接，第一輻射部14與饋入部13連接，第二輻射部15與第一輻射部14以及第三接地部12連接，以及第三輻射部16與第二輻射部15以及第三接地部12連接。其中，第一輻射部14與第一接地部10之間具有第一間隙D1。

更詳細而言，本發明之高隔離度天線在使用時固定在一大面積的金屬導體面上，該金屬導體面作為天線的參考接地面，並可設置其他天線。饋入部13為連接電線(cable)的位置。圖1中的虛線分別示意第一輻射部14共振時的電流路徑P1、第二輻射部15共振時的電流路徑P2以及第三輻射部15共振時的電流路徑P3。

請同時參閱圖1、2，圖2係為本發明第二實施例之第一輻射部的電流路徑之等效電路示意圖。在使用時，本發明之高隔離度天線的第一接地部10、第二接地部11、饋入部13以及第一輻射部14形成迴圈(Loop)共振，如圖1之第一輻射部14共振時的電流路徑P1。其中，由饋入部13輸入訊號，即等效於圖2之訊號源I，第一輻射部14與第一接地部10之間具有第一間隙D1，即等效於圖2之等效電容C，且第一輻射部14之水平延伸部分(即與第一接地部10平行部分)等效於圖2之等效電感L，因此整體電流路徑P1等效於一低通濾波電路，又第一輻射部14是操作在高頻訊號，故具有良好的隔離效果。

請參閱圖3，圖3係為本發明第三實施例之高隔離度天線與習知天線對比之電流示意圖。如圖所示，左方為本發明之高隔離度天線a，右方為習知天線b，箭頭符號示意電流流向。本發明之高隔離度天線a透過第一接地部10、第二接地部11、饋入部13以及第一輻射部14形成高頻迴圈共振，電流方向為迴圈流向饋入部13的另一方且在天線中央產生零點，使電流集中在天線周圍，能有效減少能量流至其他天線，進而提升隔離度。相較之下，習知天線b之電流並未產生零點，且會影響設置於附近之天線。

請參閱圖4，圖4係為本發明第四實施例之高隔離度天線的示意波特圖。更詳細而言，圖4為將2個本發明之高隔離度天線Antenna1、Antenna2設置在參考接地面上，天線Antenna1、天線Antenna2之間的距離為對應於6.5GHz的1/2波長(由饋入位置計算)。圖4中y軸為隔離度(Isolation，單位dB)，x軸為頻率(Frequency，單位MHz)，並分別以不同樣式之線條標示天線Antenna1、天線Antenna2、本案天線之隔離度以及習知天線之隔離度。如圖所示，本發明之高隔離度天線的隔離度可達到約-36dB。相較之下，習知天線如典型PIFA，其隔離度僅約-15dB。

請參閱圖5，圖5係為本發明第五實施例之高隔離度天線的輻射場型示意圖。如圖所示，除上述隔離度之優點外，相較於典型PIFA，本發明之高隔離度天線的輻射場型也依舊接近全向性。

在一實施例中，當本發明之高隔離度天線操作時，第一輻射部14共振在第一頻率，例如5.9~7.2GHz的高頻頻段；第二輻射部15共振在第二頻率，例如4.9~5.9GHz的中頻頻段；以及第三輻射部16共振在第三頻率，例如2.4~2.5GHz的低頻頻段，但不以此為限。

在一實施例中，第一輻射部14共振時的電流路徑P1為對應於第一頻率之1/3至2/3波長，為迴圈共振。

在一實施例中，第二輻射部15共振時的電流路徑P2為對應於第二頻率之1/4波長。

在一實施例中，第三輻射部16共振時的電流路徑P3為對應於第三頻率之1/4波長。

請參閱圖6，圖6係為本發明第六實施例之高隔離度天線的架構示意圖。在一實施例中，第一輻射部14還包括第一部件140以及第二部件141。第二部件141與第一部件140垂直且連接。第一部件140還與第二輻射部15連接，以及第二部件141還與饋入部13連接。

在一實施例中，第二輻射部15還包括第三部件150。第三部件150還與第一輻射部14、第三輻射部16及第三接地部12連接。

在一實施例中，第三輻射部16還包括第四部件160、第五部件161以及第六部件162。第五部件161與第四部件160垂直且連接，以及第六部件162與第五部件161垂直且連接。第六部件162還與第二輻射部15及第三接地部12連接。

在一實施例中，第一接地部10還包括連接件100。連接件100用以將第一接地部10固定於一參考接地面。連接件100可例如為螺絲及對應之螺紋槽孔，但不以此為限。參考接地面可為金屬導體面。

在一實施例中，饋入部13與第一接地部10之間具有第二間隙D2。進一步而言，透過調整第一間隙D1以及第二間隙D2之間距可以調整阻抗匹配。

綜上所述，本發明之高隔離度天線的第一接地部、第二接地部、饋入部以及第一輻射部於操作時形成迴圈共振，第一輻射部與第一接地部之間具有第一間隙，即等效於一電容，且第一輻射部之水平延伸部分等效於一電感，因此整體電流路徑等效於一低通濾波電路，故可有效提高隔離度，且本發明之高隔離度天線的第一輻射部、第二輻射部、第三輻射部之輻射場型仍可維持接近全向性輻射表現。

上述實施方式僅為例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與變化。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。