TWI833262B - 可切換輻射增益之天線系統 - Google Patents

可切換輻射增益之天線系統 Download PDF

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TWI833262B
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黃鈞麟
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啓碁科技股份有限公司
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    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
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    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/335—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors at the feed, e.g. for impedance matching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • H01Q21/10—Collinear arrangements of substantially straight elongated conductive units

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Abstract

一種可切換輻射增益之天線系統，包括：一信號饋入部、一第一天線元件、一第二天線元件、一第一二極體、一第一切換器、一第二切換器、一第一阻抗轉換器，以及一第二阻抗轉換器。第一天線元件係耦接至一第一連接點。第二天線元件係耦接至一第二連接點。第一二極體具有一陽極和一陰極，其中第一二極體之陽極係耦接至第一連接點，而第一二極體之陰極係耦接至第二連接點。第一切換器和第二切換器係用於選擇第一阻抗轉換器或第二阻抗轉換器兩者擇一作為一第一目標轉換器，其中所選擇之第一目標轉換器係耦接於第一連接點和信號饋入部之間。

Description

可切換輻射增益之天線系統
本發明係關於一種天線系統，特別係關於一種可切換輻射增益(Switchable Radiation Gain)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不同強度之信號。因此，如何於無線網路基地台之有限空間中設計出一種小尺寸、可切換輻射增益之天線系統，已成為現今設計者之一大挑戰。
在較佳實施例中，本發明提出一種可切換輻射增益之天線系統，包括：一信號饋入部；一第一天線元件，耦接至一第一連接點；一第二天線元件，耦接至一第二連接點；一第一二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第一二極體之該陽極係耦接至該第一連接點，而該第一二極體之該陰極係耦接至該第二連接點；一第一阻抗轉換器；一第二阻抗轉換器；一第一切換器；以及一第二切換器，其中該第一切換器和該第二切換器係用於選擇該第一阻抗轉換器或該第二阻抗轉換器兩者擇一作為一第一目標轉換器，而該第一目標轉換器係耦接於該第一連接點和該信號饋入部之間。
在一些實施例中，若該第一阻抗轉換器被選擇為該第一目標轉換器且該第一二極體被關閉，則該天線系統將提供較低輻射增益，而若該第二阻抗轉換器被選擇為該第一目標轉換器且該第一二極體被啟動，則該天線系統將提供較高輻射增益。
在一些實施例中，該天線系統涵蓋一操作頻帶，而該操作頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間，或是介於5925MHz至7125MHz之間。
在一些實施例中，該第一天線元件和該第二天線元件係各自以一偶極天線來實施。
在一些實施例中，該第一二極體係以一正本負二極體來實施。
在一些實施例中，該第一阻抗轉換器係呈現一不等寬直條形，而該第二阻抗轉換器係呈現另一不等寬直條形。
在一些實施例中，該第一阻抗轉換器包括互相耦接之一第一較窄部份和一第一較寬部份，而該第二阻抗轉換器包括互相耦接之一第二較窄部份和一第二較寬部份。
在一些實施例中，該第一阻抗轉換器具有一第一阻抗值，該第二阻抗轉換器具有一第二阻抗值，而該第一阻抗值係大於該第二阻抗值。
在一些實施例中，該第一阻抗轉換器和該第二阻抗轉換器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，該天線系統更包括：一第一傳輸線，其中該第一二極體之該陰極更經由該第一傳輸線耦接至該第二連接點。
在一些實施例中，該天線系統更包括：一第三天線元件，耦接至一第三連接點；以及一第二傳輸線，耦接於該第三連接點和該第二連接點之間。
在一些實施例中，該天線系統更包括：一第四天線元件，耦接至一第四連接點；以及一第三傳輸線，耦接於該第四連接點和該第三連接點之間。
在一些實施例中，該天線系統更包括：一第五天線元件，耦接至該第一連接點；一第六天線元件，耦接至該第二連接點；一第七天線元件，耦接至該第三連接點；以及一第八天線元件，耦接至該第四連接點。
在一些實施例中，該天線系統更包括：一第三阻抗轉換器；一第四阻抗轉換器；一第三切換器，其中該第一切換器和該第三切換器係用於選擇該第三阻抗轉換器或該第四阻抗轉換器兩者擇一作為一第二目標轉換器，而該第二目標轉換器係耦接於該信號饋入部和一第三連接點之間；以及一第三天線元件，耦接至該第三連接點。
在一些實施例中，該第三阻抗轉換器係呈現一不等寬直條形，而該第四阻抗轉換器係呈現另一不等寬直條形。
在一些實施例中，該第三阻抗轉換器包括互相耦接之一第三較窄部份和一第三較寬部份，而該第四阻抗轉換器包括互相耦接之一第四較窄部份和一第四較寬部份。
在一些實施例中，該第一阻抗轉換器和該第三阻抗轉換器分別皆具有一第一阻抗值，該第二阻抗轉換器和該第四阻抗轉換器分別皆具有一第二阻抗值，而該第二阻抗值係大於該第一阻抗值。
在一些實施例中，該第三阻抗轉換器和該第四阻抗轉換器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，該天線系統更包括：一第二二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第二二極體之該陽極係耦接至該第三連接點，而該第二二極體之該陰極係耦接至一第四連接點；以及一第四天線元件，耦接至該第四連接點。
在一些實施例中，該天線系統更包括：一第二傳輸線，其中該第二二極體之該陰極更經由該第二傳輸線耦接至該第四連接點。
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。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露書敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，以下揭露書不同範例可能重複使用相同的參考符號或(且)標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例或(且)結構之間有特定的關係。
此外，其與空間相關用詞。例如「在…下方」、「下方」、「較低的」、「上方」、「較高的」 及類似的用詞，係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用詞意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統(Antenna System)100之示意圖。例如，天線系統100可應用於一無線分享器(Wireless Access Point)當中，但亦不僅限於此。在第1圖之實施例中，天線系統100至少包括：一信號饋入部(Signal Feeding Element)110、一第一天線元件(Antenna Element)121、一第二天線元件122、一第一二極體(Diode)D1、一第一切換器(Switch Element)131、一第二切換器132、一第一阻抗轉換器(Impedance Transformer)140，以及一第二阻抗轉換器150。
信號饋入部110可由一或複數個饋入金屬元件來實施。例如，信號饋入部110可耦接至一射頻(Radio Frequency，RF)模組(未顯示)，其可用於激發天線系統100。
第一天線元件121和第二天線元件122之形狀和種類於本發明中並不特別作限制。舉例而言，第一天線元件121和第二天線元件122可各自為一單極天線(Monopole Antenna)、一偶極天線(Dipole Antenna)、一貼片天線(Patch Antenna)、一迴圈天線(Loop Antenna)、一平面倒F字形天線(Planar Inverted F Antenna，PIFA)，或是一混合天線(Hybrid Antenna)。第一天線元件121係耦接至一第一連接點CP1，而第二天線元件122係耦接至一第二連接點CP2。
在一些實施例中，第一二極體D1係以一正本負二極體(PIN Diode)來實施，但亦不僅限於此。詳細而言，第一二極體D1具有一陽極(Anode)和一陰極(Cathode)，其中第一二極體D1之陽極係耦接至第一連接點CP1，而第一二極體D1之陰極係耦接至第二連接點CP2。例如，若第一二極體D1被啟動(Turned ON)，則第二天線元件122將可被致能(Enabled)；反之，若第一二極體D1被關閉(Turned OFF)，則第二天線元件122將可被禁能(Disabled)。
第一阻抗轉換器140和第二阻抗轉換器150兩者可具有不同形狀，惟其於本發明中並不特別作限制。在一些實施例中，第一切換器131和第二切換器132係各自以一單刀雙擲(Single Port Double Throw，SPDT)開關來實施。詳細而言，第一切換器131和第二切換器132可用於選擇第一阻抗轉換器140或第二阻抗轉換器150兩者擇一作為一第一目標轉換器，其中所選擇之第一目標轉換器可耦接於第一連接點CP1和信號饋入部110之間，以調整第一天線元件121或(且)第二天線元件122之阻抗匹配(Impedance Matching)。例如，第一二極體D1、第一切換器131，以及第二切換器132可根據一使用者輸入(User Input)或一處理器之一控制信號來執行前述之切換或選擇程序。
在一些實施例中，若第一阻抗轉換器140被選擇為前述之第一目標轉換器且第一二極體D1被關閉，則天線系統100將可提供較低輻射增益(Low Radiation Gain)；反之，若第二阻抗轉換器150被選擇為前述之第一目標轉換器且第一二極體D1被啟動，則天線系統100將可提供較高輻射增益(High Radiation Gain)。在此串聯式設計下，天線系統100之輻射增益是可調整的，其可根據不同需求進行操作，從而能接收或傳送不同強度之各種信號。在一些實施例中，第一阻抗轉換器140具有一第一阻抗值，而第二阻抗轉換器150具有一第二阻抗值，其中前述之第一阻抗值係大於前述之第二阻抗值，但亦不僅限於此。因此，本發明所提之天線系統100將可大幅改善相關裝置之通訊品質。
以下實施例將介紹天線系統100之不同組態及細部結構特徵。必須理解的是，這些圖式和敘述僅為舉例，而非用於限制本發明之範圍。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統200之前視圖。第2圖和第1圖相似。在第2圖之實施例中，天線系統200包括：一信號饋入部110、一第一天線元件221、一第二天線元件222、一第一二極體D1、一第一切換器131、一第二切換器132、一第一阻抗轉換器240、一第二阻抗轉換器250，以及一第一傳輸線(Transmission Line)261，其中第一天線元件221係耦接至一第一連接點CP1，而第二天線元件222係耦接至一第二連接點CP2。例如，第一天線元件221和第二天線元件222可各自以一偶極天線來實施，其可分佈於一介質基板(Dielectric Substrate)之一上表面和一下表面(為簡化圖式，前述之介質基板未顯示於第2圖當中)。如前所述，若第一阻抗轉換器240被第一切換器131和第二切換器132所選擇且第一二極體D1被關閉，則天線系統200將可提供較低輻射增益；反之，若第二阻抗轉換器250被第一切換器131和第二切換器132所選擇且第一二極體D1被啟動，則天線系統200將可提供較高輻射增益。
第一阻抗轉換器240可大致呈現一不等寬直條形，而第二阻抗轉換器250則可大致呈現另一不等寬直條形。詳細而言，第一阻抗轉換器240包括互相耦接之一第一較窄部份244和一第一較寬部份245，其中第一較窄部份244係耦接至第二切換器132，而第一較寬部份245係耦接至第一切換器131。另外，第二阻抗轉換器250包括互相耦接之一第二較窄部份254和一第二較寬部份255，其中第二較窄部份254係耦接至第一切換器131，而第二較寬部份255係耦接至第二切換器132。
第一傳輸線261可大致呈現一不等寬直條形，以微調第一天線元件221和第二天線元件222之間之阻抗匹配。然而，本發明並不僅限於此。在另一些實施例中，第一傳輸線261亦可改為一等寬直條形。第一二極體D1具有一陽極和一陰極，其中第一二極體D1之陽極係耦接至第一連接點CP1，而第一二極體D1之陰極係經由第一傳輸線261耦接至第二連接點CP2。在一些實施例中，天線系統200還可包括更多天線元件耦接至第一連接點CP1或(且)第二連接點CP2，以增加其整體之對稱性。
在一些實施例中，天線系統200可涵蓋一操作頻帶(Operational Frequency Band)，其中此操作頻帶可介於5150MHz至5850MHz之間，或可介於5925MHz至7125MHz之間。因此，天線系統200將可支援傳統WLAN(Wireless Local Area Networks)或新世代Wi-Fi 6E之寬頻操作。
在元件尺寸方面，第一阻抗轉換器240之長度L1可大致等於天線系統200之操作頻帶之0.5倍波長(λ/2)。第二阻抗轉換器250之長度L2可大致等於天線系統200之操作頻帶之0.5倍波長(λ/2)。在第一阻抗轉換器240當中，第一較窄部份244之寬度W11可介於0.5mm至1.5mm之間(例如：約0.8mm)，而第一較寬部份245之寬度W12可介於1.5mm至3mm之間(例如：約2.2mm)。在第二阻抗轉換器250當中，第二較窄部份254之寬度W21可介於0.6mm至1.8mm之間(例如：約1.15mm)，而第二較寬部份255之寬度W22可介於2mm至3.5mm之間(例如：約2.75mm)。以上元件尺寸之範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化天線系統200之操作頻寬(Operational Bandwidth)和阻抗匹配。第2圖之天線系統200之其餘特徵皆與第1圖之天線系統100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統300之前視圖。第3圖和第2圖相似。在第3圖之實施例中，除了前述之元件以外，天線系統300更包括：一第二傳輸線262、一第三傳輸線263、一第三天線元件223、一第四天線元件224、一第五天線元件225、一第六天線元件226、一第七天線元件227，以及一第八天線元件228，其中第三天線元件223、第四天線元件224、第五天線元件225、第六天線元件226、第七天線元件227，以及第八天線元件228可各自以一偶極天線來實施。詳細而言，第一天線元件221和第五天線元件225皆耦接至第一連接點CP1，以形成一第一天線陣列(Antenna Array)。第二天線元件222和第六天線元件226皆耦接至第二連接點CP2，以形成一第二天線陣列。第三天線元件223和第七天線元件227皆耦接至一第三連接點CP3，以形成一第三天線陣列。第二傳輸線262係耦接於第三連接點CP3和第二連接點CP2之間。第四天線元件224和第八天線元件228皆耦接至一第四連接點CP4，以形成一第四天線陣列。第三傳輸線263係耦接於第四連接點CP4和第三連接點CP3之間。必須注意的是，更多天線元件之加入可進一步提高天線系統300之輻射增益。在一些實施例中，第一天線元件221、第二天線元件222、第三天線元件223，以及第四天線元件224皆可排列於同一條直線上，而第五天線元件225、第六天線元件226、第七天線元件227，以及第八天線元件228則皆可排列於另一條平行直線上。必須理解的是，第五天線元件225、第六天線元件226、第七天線元件227，以及第八天線元件228可用於改善天線系統300之整體對稱性，而它們僅為選用元件(Optional Element)，在其他實施例中亦可移除之。第3圖之天線系統300之其餘特徵皆與第2圖之天線系統200類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統300之輻射場型(Radiation Pattern)俯視圖，其可沿XY平面進行量測。如第4圖所示，一第一曲線CC1代表第一阻抗轉換器240被選擇且第一二極體D1被關閉時天線系統300之輻射場型，而一第二曲線CC2代表第二阻抗轉換器250被選擇且第一二極體D1被啟動時天線系統之輻射場型300。根據第4圖之量測結果，無論天線系統300之輻射增益為相對高或低，其均能提供近似全向性(Omnidirectional)之輻射場型。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統300之輻射增益圖。如第5圖所示，一第三曲線CC3代表第一阻抗轉換器240被選擇且第一二極體D1被關閉時天線系統300之輻射增益，而一第四曲線CC4代表第二阻抗轉換器250被選擇且第一二極體D1被啟動時天線系統300之輻射增益。根據第5圖之量測結果，天線系統300具有可切換之輻射增益，其較低輻射增益約可達3dBi，而其較高輻射增益約可達9dBi，此已可滿足一般行動通訊裝置之實際應用需求。
第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統600之示意圖。第6圖和第1圖相似。在第6圖之實施例中，除了前述之元件以外，天線系統600更包括：一第二二極體D2、一第三天線元件123、一第四天線元件124、一第三切換器133、一第三阻抗轉換器170，以及一第四阻抗轉換器180。第三天線元件123係耦接至一第三連接點CP3，而第四天線元件124係耦接至一第四連接點CP4。在一些實施例中，第二二極體D2係以另一正本負二極體來實施。詳細而言，第二二極體D2具有一陽極和一陰極，其中第二二極體D2之陽極係耦接至第三連接點CP3，而第二二極體D2之陰極係耦接至第四連接點CP4。例如，若第二二極體D2被啟動，則第四天線元件124將可被致能；反之，若第二二極體D2被關閉，則第四天線元件124將可被禁能。第三阻抗轉換器170和第四阻抗轉換器180兩者可具有不同形狀。在一些實施例中，第三切換器133係以另一單刀雙擲開關來實施。詳細而言，第一切換器131和第三切換器133可用於選擇第三阻抗轉換器170或第四阻抗轉換器180兩者擇一作為一第二目標轉換器，其中所選擇之第二目標轉換器可耦接於信號饋入部110和第三連接點CP3之間，以調整第三天線元件123或(且)第四天線元件124之阻抗匹配。例如，第二二極體D2、第一切換器131，以及第三切換器133可根據使用者輸入或處理器之控制信號來執行前述之切換或選擇程序。在一些實施例中，若第三阻抗轉換器170被選擇為前述之第二目標轉換器且第二二極體D2被關閉(同時，第一阻抗轉換器140被選擇為前述之第一目標轉換器且第一二極體D1被關閉)，則天線系統600將可提供較低輻射增益；反之，若第四阻抗轉換器180被選擇為前述之第二目標轉換器且第二二極體D2被啟動(同時，第二阻抗轉換器150被選擇為前述之第一目標轉換器且第一二極體D1被啟動)，則天線系統600將可提供較高輻射增益。在此並聯式設計下，天線系統600之輻射增益是可調整的，其可根據不同需求進行操作，從而能接收或傳送不同強度之各種信號。在一些實施例中，第一阻抗轉換器140和第三阻抗轉換器170分別皆具有一第一阻抗值，而第二阻抗轉換器150和第四阻抗轉換器180分別皆具有一第二阻抗值，其中前述之第二阻抗值係大於前述之第一阻抗值，但亦不僅限於此。因此，本發明所提之天線系統600將可大幅改善相關裝置之通訊品質。第6圖之天線系統600之其餘特徵皆與第1圖之天線系統100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統700之前視圖。第7圖和第2、6圖相似。在第7圖之實施例中，天線系統700包括：一信號饋入部110、一第一天線元件721、一第二天線元件722、一第三天線元件723、一第四天線元件724、一第一二極體D1、一第二二極體D2、一第一切換器131、一第二切換器132、一第三切換器133、一第一阻抗轉換器740、一第二阻抗轉換器750、一第一傳輸線761、一第二傳輸線762、一第三阻抗轉換器770，以及一第四阻抗轉換器780，其中第一天線元件721係耦接至一第一連接點CP1，第二天線元件722係耦接至一第二連接點CP2，第三天線元件723係耦接至一第三連接點CP3，而，第四天線元件724係耦接至一第四連接點CP4。例如，第一天線元件721、第二天線元件722、第三天線元件723，以及第四天線元件724可各自以一偶極天線來實施，其可分佈於一介質基板之一上表面和一下表面(為簡化圖式，前述之介質基板未顯示於第4圖當中)。
第三阻抗轉換器770可大致呈現一不等寬直條形，而第四阻抗轉換器780則可大致呈現另一不等寬直條形。詳細而言，第三阻抗轉換器770包括互相耦接之一第三較窄部份774和一第三較寬部份775，其中第三較窄部份774係耦接至第一切換器131，而第三較寬部份775係耦接至第三切換器133。另外，第四阻抗轉換器780包括互相耦接之一第四較窄部份784和一第四較寬部份785，其中第四較窄部份784係耦接至第一切換器131，而第四較寬部份785係耦接至第三切換器133。第一阻抗轉換器740係與第三阻抗轉換器770互相對稱，而第二阻抗轉換器750係與第四阻抗轉換器780互相對稱，故其結構特徵在此將不再贅述。
第二傳輸線762可大致呈現一不等寬直條形，以微調第三天線元件723和第四天線元件724之間之阻抗匹配。然而，本發明並不僅限於此。在另一些實施例中，第二傳輸線762亦可改為一等寬直條形。第二二極體D2具有一陽極和一陰極，其中第二二極體D2之陽極係耦接至第三連接點CP3，而第二二極體D2之陰極係經由第二傳輸線762耦接至第四連接點CP4。
在一些實施例中，天線系統700更可包括一第五天線元件725、一第六天線元件726、一第七天線元件727，以及一第八天線元件728，其中第五天線元件725係耦接至第一連接點CP1，第六天線元件726係耦接至第二連接點CP2，第七天線元件727係耦接至第三連接點CP3，而第八天線元件728係耦接至第四連接點CP4。必須理解的是，第五天線元件725、第六天線元件726、第七天線元件727，以及第八天線元件728可用於改善天線系統700之整體對稱性，而它們僅為選用元件，在其他實施例中亦可移除之。
在一些實施例中，天線系統700可涵蓋一操作頻帶，其中此操作頻帶可介於5150MHz至5850MHz之間，或可介於5925MHz至7125MHz之間。因此，天線系統700將可支援傳統WLAN或新世代Wi-Fi 6E之寬頻操作。
在元件尺寸方面，第三阻抗轉換器770之長度L3可大致等於天線系統700之操作頻帶之0.5倍波長(λ/2)。第四阻抗轉換器780之長度L4可大致等於天線系統700之操作頻帶之0.5倍波長(λ/2)。在第三阻抗轉換器770當中，第三較窄部份774之寬度W31可介於0.5mm至1.5mm之間(例如：約0.9mm)，而第三較寬部份775之寬度W32可介於2mm至3mm之間(例如：約2.5mm)。在第四阻抗轉換器780當中，第四較窄部份784之寬度W41可介於0.1mm至1mm之間(例如：約0.45mm)，而第四較寬部份785之寬度W42可介於1mm至2mm之間(例如：約1.6mm)。以上元件尺寸之範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化天線系統700之操作頻寬和阻抗匹配。第7圖之天線系統700之其餘特徵皆與第2圖之天線系統200和第6圖之天線系統600類似，故這些實施例均可達成相似之操作效果。
本發明提出一種新穎之天線系統。相較於傳統設計，本發明至少具有可切換輻射增益、較小尺寸，以及較低製造成本等優勢，故其很適合應用於各種各式之通訊裝置當中。
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1-7圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-7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。
100,200,300,600,700:天線系統 110:信號饋入部 121,221,721:第一天線元件 122,222,722:第二天線元件 123,223,723:第三天線元件 124,224,724:第四天線元件 131:第一切換器 132:第二切換器 133:第三切換器 140,240,740:第一阻抗轉換器 150,250,750:第二阻抗轉換器 170,770:第三阻抗轉換器 180,780:第四阻抗轉換器 225,725:第五天線元件 226,726:第六天線元件 227,726:第七天線元件 228,728:第八天線元件 244:第一較窄部份 245:第一較寬部份 254:第二較窄部份 255:第二較寬部份 261,761:第一傳輸線 262,762:第二傳輸線 763:第三傳輸線 774:第三較窄部份 775:第三較寬部份 784:第四較窄部份 785:第四較寬部份 CC1:第一曲線 CC2:第二曲線 CC3:第三曲線 CC4:第四曲線 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:第一二極體 D2:第二二極體 L1,L2,L3,L4:長度 W11,W12,W21,W22,W31,W32,W41,W42:寬度 X:X軸 Y:Y軸 Z:Z軸
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之示意圖。 第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之前視圖。 第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之前視圖。 第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之輻射場型俯視圖。 第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之輻射增益圖。 第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之示意圖。 第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線系統之前視圖。
100:天線系統 110:信號饋入部 121:第一天線元件 122:第二天線元件 131:第一切換器 132:第二切換器 140:第一阻抗轉換器 150:第二阻抗轉換器 CP1:第一連接點 CP2:第二連接點 D1:第一二極體

Claims (18)

  1. 一種可切換輻射增益之天線系統，包括：一信號饋入部；一第一天線元件，耦接至一第一連接點；一第二天線元件，耦接至一第二連接點；一第一二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第一二極體之該陽極係耦接至該第一連接點，而該第一二極體之該陰極係耦接至該第二連接點；一第一阻抗轉換器；一第二阻抗轉換器；一第一切換器；以及一第二切換器，其中該第一切換器和該第二切換器係用於選擇該第一阻抗轉換器或該第二阻抗轉換器兩者擇一作為一第一目標轉換器，而該第一目標轉換器係耦接於該第一連接點和該信號饋入部之間；其中該第一阻抗轉換器係呈現一不等寬直條形，而該第二阻抗轉換器係呈現另一不等寬直條形。
  2. 如請求項1所述之天線系統，其中若該第一阻抗轉換器被選擇為該第一目標轉換器且該第一二極體被關閉，則該天線系統將提供較低輻射增益，而若該第二阻抗轉換器被選擇為該第一目標轉換器且該第一二極體被啟動，則該天線系統將提供較高輻射增益。
  3. 如請求項1所述之天線系統，其中該天線系統涵蓋一操作頻帶，而該操作頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間，或是介於5925MHz至7125MHz之間。
  4. 如請求項1所述之天線系統，其中該第一天線元件和該第二天線元件係各自以一偶極天線來實施。
  5. 如請求項1所述之天線系統，其中該第一二極體係以一正本負二極體來實施。
  6. 如請求項1所述之天線系統，其中該第一阻抗轉換器包括互相耦接之一第一較窄部份和一第一較寬部份，而該第二阻抗轉換器包括互相耦接之一第二較窄部份和一第二較寬部份。
  7. 如請求項1所述之天線系統，其中該第一阻抗轉換器具有一第一阻抗值，該第二阻抗轉換器具有一第二阻抗值，而該第一阻抗值係大於該第二阻抗值。
  8. 如請求項3所述之天線系統，其中該第一阻抗轉換器和該第二阻抗轉換器之每一者之長度皆大致等於該操作頻帶之0.5倍波長。
  9. 如請求項1所述之天線系統，更包括：一第一傳輸線，其中該第一二極體之該陰極更經由該第一傳輸線耦接至該第二連接點。
  10. 如請求項9所述之天線系統，更包括：一第三天線元件，耦接至一第三連接點；以及一第二傳輸線，耦接於該第三連接點和該第二連接點之間。
  11. 如請求項10所述之天線系統，更包括：一第四天線元件，耦接至一第四連接點；以及一第三傳輸線，耦接於該第四連接點和該第三連接點之間。
  12. 如請求項11所述之天線系統，更包括：一第五天線元件，耦接至該第一連接點；一第六天線元件，耦接至該第二連接點；一第七天線元件，耦接至該第三連接點；以及一第八天線元件，耦接至該第四連接點。
  13. 如請求項3所述之天線系統，更包括：一第三阻抗轉換器；一第四阻抗轉換器；一第三切換器，其中該第一切換器和該第三切換器係用於選擇該第三阻抗轉換器或該第四阻抗轉換器兩者擇一作為一第二目標轉換器，而該第二目標轉換器係耦接於該信號饋入部和一第三連接點之間；以及一第三天線元件，耦接至該第三連接點；其中該第三阻抗轉換器係呈現又一不等寬直條形，而該第四阻抗轉換器係呈現再一不等寬直條形。
  14. 如請求項13所述之天線系統，其中該第三阻抗轉換器包括互相耦接之一第三較窄部份和一第三較寬部份，而該第四阻抗轉換器包括互相耦接之一第四較窄部份和一第四較寬部份。
  15. 如請求項13所述之天線系統，其中該第一阻抗轉 換器和該第三阻抗轉換器分別皆具有一第一阻抗值，該第二阻抗轉換器和該第四阻抗轉換器分別皆具有一第二阻抗值，而該第二阻抗值係大於該第一阻抗值。
  16. 如請求項13所述之天線系統，其中該第三阻抗轉換器和該第四阻抗轉換器之每一者之長度皆大致等於該操作頻帶之0.5倍波長。
  17. 如請求項13所述之天線系統，更包括：一第二二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第二二極體之該陽極係耦接至該第三連接點，而該第二二極體之該陰極係耦接至一第四連接點；以及一第四天線元件，耦接至該第四連接點。
  18. 如請求項17所述之天線系統，更包括：一第二傳輸線，其中該第二二極體之該陰極更經由該第二傳輸線耦接至該第四連接點。
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TWI671951B (zh) * 2018-03-09 2019-09-11 啟碁科技股份有限公司 智慧型天線裝置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201616729A (zh) * 2014-10-21 2016-05-01 Chunghwa Telecom Co Ltd 雙頻指向性天線裝置及其陣列
TWI671951B (zh) * 2018-03-09 2019-09-11 啟碁科技股份有限公司 智慧型天線裝置

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