TWM571056U - 雙天線元件 - Google Patents

Abstract

本案揭示一種雙天線元件，適用於一種無線通訊裝置，包含第一輻射部、第二輻射部、天線接地部、第一短路接腳、第二短路接腳和電感單元。第一輻射部耦接第一訊號源。第二輻射部耦接第二訊號源，其中第一輻射部和第二輻射部配置以收發第一頻段或第二頻段中的訊號，第一頻段的中心頻率高於第二頻段的中心頻率。第一短路接腳耦接於第一輻射部和天線接地部之間。第二短路接腳耦接於第二輻射部和天線接地部之間。電感單元耦接於第一輻射部的末端和第二輻射部的末端之間。

Description

雙天線元件

本揭示文件有關一種天線元件，尤指一種以電感單元互相耦接的雙天線元件。

現今的通訊裝置大多採用具備多重輸入輸出(multi-input multi-output，簡稱MIMO)技術之多天線系統，以提升通訊裝置的傳輸距離、傳輸品質以及傳輸速度等等。傳統上，通訊裝置的天線之間的距離，至少需設置為天線的最低操作頻段之0.65倍波長以上，以獲得良好的隔離度。然而，全面屏設計之通訊裝置已蔚為主流，其螢幕周圍的邊框十分狹窄，大幅降低了可配置天線的區域。

本揭示文件提供一種雙天線元件，適用於一種無線通訊裝置。雙天線元件包含第一輻射部、第二輻射部、天線接地部、第一短路接腳、第二短路接腳和電感單元。第一輻射部耦接第一訊號源。第二輻射部耦接第二訊號源，其中第一輻射部和第二輻射部配置以收發第一頻段或第二頻段中的訊號，且第一頻段的中心頻率高於第二頻段的中心頻率。第一短路接腳耦接於第一輻射部和天線接地部之間。第 二短路接腳耦接於第二輻射部和天線接地部之間。電感單元耦接於第一輻射部的末端和第二輻射部的末端之間。

100‧‧‧無線通訊裝置

102、102a、602‧‧‧雙天線元件

104‧‧‧系統接地部

106‧‧‧第一訊號源

108‧‧‧第二訊號源

110‧‧‧第一輻射部

120‧‧‧第二輻射部

130‧‧‧天線接地部

140‧‧‧第一短路接腳

150‧‧‧第二短路接腳

160、560-1~560-n‧‧‧電感單元

210‧‧‧第一輻射段

220‧‧‧第二輻射段(轉折銜接部)

230‧‧‧第三輻射段

240‧‧‧第四輻射段

250‧‧‧第五輻射段(轉折銜接部)

260‧‧‧第六輻射段

310‧‧‧第一電流零點

320‧‧‧第二電流零點

L1、L2‧‧‧電流零點的投影距離

M1、M2‧‧‧雙天線元件的投影最大寬度

X‧‧‧軸線

S11、S22、S21‧‧‧曲線

第1圖為根據本揭示文件一實施例的通訊裝置簡化後的示意圖。

第2圖為第1圖的雙天線元件的一實施例的示意圖。

第3圖為第1圖的雙天線元件操作於第一頻段的示意圖。

第4圖為依據本揭示文件另一實施例的雙天線元件操作於第一頻段的示意圖。

第5圖為第1圖的雙天線元件的反射係數曲線圖。

第6圖為依據本揭示文件又一實施例的雙天線元件簡化後的示意圖。

以下將配合相關圖式來說明本揭示文件的實施例。在圖式中，相同的標號表示相同或類似的元件或方法流程。

請參照第1圖，通訊裝置100包含雙天線元件102和系統接地部104。雙天線元件102包含第一輻射部110、第二輻射部120、天線接地部130、第一短路接腳140、第二短路接腳150和電感單元160，其中第一輻射部110和 第二輻射部120為單極天線。第1圖的系統接地部104僅為示意性的繪製，系統接地部104的尺寸、位置及形狀可以依不同的設計考量而調整。為使圖面簡潔而易於說明，通訊裝置100中的其他元件與連接關係並未繪示於第1圖中。

實作上，通訊裝置100可以是筆記型電腦、平板電腦或是智慧型手機等等。在一實施例中，系統接地部104是通訊裝置100的顯示器的金屬基板或金屬外框。

第一輻射部110耦接無線通訊裝置100的第一訊號源106，第二輻射部120耦接無線通訊裝置100的第二訊號源108。第一輻射部110和第二輻射部120配置以收發第一頻段或第二頻段中的訊號，且第一頻段的中心頻率高於第二頻段的中心頻率。在一實施例中，第一頻段是5.2GHz或5.8GHz頻段，而第二頻段是2.4GHz頻段。

天線接地部130用於耦接無線通訊裝置100的系統接地部104。實作上，天線接地部130和系統接地部104可使用導電鋁箔貼附方式接合。第一短路接腳140耦接於第一輻射部110和天線接地部130之間，而第二短路接腳150則耦接於第二輻射部120和天線接地部130之間。在一實施例中，天線接地部130的高度為1mm。

如第1圖所示，在一實施例中，第一輻射部110和第二輻射部120各自大致為U型結構，並以開口相對的方式對稱設置。電感單元160耦接於第一輻射部110的末端和第二輻射部120的末端之間。當雙天線元件102操作於頻率較低的第二頻段時，電感單元160可作為去耦合結構 (decoupling structure)，使得第一輻射部110和第二輻射部120於低頻段具有良好的隔離度。如此一來，第一輻射部110和第二輻射部120便能以些微的距離間隔設置。在一實施例中，電感單元160是由單一電感元件來實現，且其電感值為約82nH。

請參照第2圖，第一輻射部110包含第一輻射段210、第二輻射段220和第三輻射段230。第一輻射段210耦接於第一短路接腳140和第一訊號源106。第二輻射段220耦接於第一輻射段210。第三輻射段230包含第一端和第二端，其中第三輻射段230的第一端耦接於第二輻射段220，第三輻射段230的第二端耦接於電感單元160。並且，第二輻射段220實質上垂直於第一輻射段210以及第三輻射段230。

第二輻射部120包含第四輻射段240、第五輻射段250和第六輻射段260。第四輻射段240耦接於第二短路接腳150和第二訊號源108。第五輻射段250耦接於第四輻射段240。第六輻射段260包含第一端和第二端，其中第六輻射段260的第一端耦接於第五輻射段250，第六輻射段260的第二端耦接於電感單元160。並且，第五輻射段250實質上垂直於第四輻射段240以及第六輻射段260。由上述可知，電感單元160耦接於第三輻射段230的第二端和第六輻射段260的第二端之間。

實作上，第一輻射部110和第二輻射部120的多個輻射段以及短路接腳可以用導電性的材質分別製成後再 彼此拼接組合。或者，第一輻射部110和第二輻射部120以及短路接腳亦可直接用一體成形的金屬片來進行沖壓或切割製作，以降低製造的複雜度和成本，並提升製造速度和良率。

在一實施例中，第三輻射段230的第二端和第六輻射段260的第二端之間的距離為1~3mm，第三輻射段230和第六輻射段260的長度皆為20.5~21.5mm，第一輻射段210和第四輻射段240的長度各自略長於第三輻射段230和第六輻射段260。亦即，第三輻射段230的第一端和第六輻射段260的第一端之間的距離為40~42mm。另外，雙天線元件102的高度約為4~5mm。

如第2圖所示，第一輻射段210設置為朝向第四輻射段240延伸，且第三輻射段230設置為朝向第六輻射段260延伸。因此，第一輻射部110的開口方向與第二輻射部120的開口方向相反，使得第一輻射部110和第二輻射部120為對稱設置。在一實施例中，第一輻射部110和與第二輻射部120實質上位於同一平面。

第2圖中所繪示的兩條虛擬路徑270和280，分別代表當雙天線元件102操作於第二頻段時，第一輻射部110的表面電流路徑以及第二輻射部120的表面電流路徑。虛擬路徑270自第一訊號源106延伸至第三輻射部230的第二端，虛擬路徑280自第二訊號源108延伸至第六輻射部260的第二端。虛擬路徑270和虛擬路徑280的長度皆小於第二頻段的四分之一波長。

例如，在一實施例中，第二頻段為2.4GHz頻段，則虛擬路徑270和虛擬路徑280的長度皆小於31.25mm。

請參照第3圖，當第一輻射部110和第二輻射部120同時操作於較高的第一頻段(例如，5.2GHz或5.8GHz)時，第一輻射部110具有第一電流零點310，第二輻射部120具有第二電流零點320。第一電流零點310代表第一輻射部110中電流密度最小且相位反向的位置或區域，而第二電流零點320代表第二輻射部120中電流密度最小且相位反向的位置或區域。

第一電流零點310位於第一輻射部110的轉折銜接部，第二電流零點320位於第二輻射部120的轉折銜接部。如第3圖所示，在此實施例中，雙天線元件102的第二輻射段220與第一輻射段210間的夾角等於90度，第二輻射段220與第三輻射段230間的夾角等於90度。雙天線元件102的第五輻射段250與第四輻射段240間的夾角等於90度，第五輻射段250與第六輻射段260間的夾角等於90度。第一電流零點310位於第二輻射段(轉折銜接部)220，第二電流零點320則位於第五輻射段(轉折銜接部)250。第一電流零點310和第二電流零點320於軸線X上的垂直投影之間具有第一距離L1，且第一距離L1等於雙天線元件102於軸線X上的垂直投影的最大寬度M1。如此一來，便可以確保第一輻射部110和第二輻射部120於高頻段具有良好的隔離度。

請參照第4圖，雙天線元件102a的第二輻射段220與第一輻射段210間的夾角小於90度，第二輻射段220與第三輻射段230間的夾角大於90度。雙天線元件102a的第五輻射段250與第四輻射段240間的夾角小於90度，第五輻射段250與第六輻射段260間的夾角大於90度。雙天線元件102a的第一電流零點310位於第二輻射段(轉折銜接部)220，第二電流零點320位於第五輻射段(轉折銜接部)250。如第4圖所示，在一實施例中，第一電流零點310及第二電流零點320個別位於第二輻射段220與第五輻射段250中彼此對應且距離最大的位置。第一電流零點310和第二電流零點320於軸線X上的垂直投影之間具有第二距離L2，且第二距離L2小於雙天線元件102a於軸線X上的垂直投影的最大寬度M2。前述雙天線元件102的其餘連接方式、元件、實施方式以及優點，皆適用於雙天線元件102a，為簡潔起見，在此不重複贅述。

請參照第5圖，曲線S11代表第一輻射部110之反射係數曲線，曲線S22代表第二輻射部120之反射係數曲線。曲線S11和曲線S22顯示在第一頻段(例如，5.2GHz或5.8GHz)和第二頻段(例如，2.4GHz)中，第一輻射部110和第二輻射部120之反射係數皆低於-10dB。另外，曲線S21代表第一輻射部110和第二輻射部120的隔離度曲線。曲線S21顯示在第一頻段(例如，5.2GHz或5.8GHz)和第二頻段(例如，2.4GHz)中，第一輻射部110和第二輻射部120之隔離度皆低於-15dB。因此，雙天線元件102可 同時支援2.4~2.48GHz頻段和5.1~5.85GHz頻段之雙頻操作。

請參照第6圖，雙天線元件602適用於通訊裝置100，且相似於雙天線元件102，差異在於雙天線元件602包含多個電感單元660-1~660-n。電感單元660-1~660-n以串聯的方式耦接於第一輻射部110的末端和第二輻射部120的末端之間。更具體而言，電感單元660-1~660-n以串聯的方式耦接於第三輻射段230的第二端和第六輻射段260的第二端之間。本案說明書和圖式中使用的元件編號中的索引1~n，只是為了方便指稱個別的元件，並非有意將前述元件的數量侷限在特定數目。

當雙天線元件602操作於頻率較低的第二頻段時，電感單元660-1~660-n可作為去耦合結構，以確保第一輻射部110和第二輻射部120於低頻段具有良好的隔離度。如此一來，雙天線元件602的第一輻射部110和第二輻射部120便能以些微的距離(例如，1mm)間隔設置。在一實施例中，電感單元660-1~660-n的電感值的總合約為82nH。前述雙天線元件102的其餘連接方式、元件、實施方式以及優點，皆適用於雙天線元件602，為簡潔起見，在此不重複贅述。

綜上所述，雙天線元件102、102a和602的兩個輻射部的間隔距離，遠小於雙天線元件102、102a和602的最低操作頻段(例如，2.4GHz)之0.65倍波長(例如，81mm)，且兩個輻射部各自用一金屬導體經過適當的凹折或切 割即可製作完成。因此，雙天線元件102、102a和602具有體積小以及製作簡單的優點。

在說明書及申請專利範圍中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。然而，所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異做為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來做為區分的基準。在說明書及申請專利範圍所提及的「包含」為開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述第一元件耦接於第二元件，則代表第一元件可通過電性連接或無線傳輸、光學傳輸等信號連接方式而直接地連接於第二元件，或者通過其他元件或連接手段間接地電性或信號連接至該第二元件。

圖示的某些元件的尺寸及相對大小會被加以放大，或者某些元件的形狀會被簡化，以便能更清楚地表達實施例的內容。因此，除非申請人有特別指明，圖示中各元件的形狀、尺寸、相對大小及相對位置等僅是便於說明，而不應被用來限縮本新型的專利範圍。此外，本新型可用許多不同的形式來體現，在解釋本新型時，不應侷限於本說明書所提出的實施例態樣。

以上僅為本新型的較佳實施例，凡依本新型請求項所做的均等變化與修飾，皆應屬本新型的涵蓋範圍。

Claims (10)

1. 一種雙天線元件，適用於一種無線通訊裝置，包含：一第一輻射部，耦接一第一訊號源；一第二輻射部，耦接一第二訊號源，其中該第一輻射部和該第二輻射部配置以收發一第一頻段或一第二頻段中的訊號，且該第一頻段的中心頻率高於該第二頻段的中心頻率；一天線接地部；一第一短路接腳，耦接於該第一輻射部和該天線接地部之間；一第二短路接腳，耦接於該第二輻射部和該天線接地部之間；以及一電感單元，耦接於該第一輻射部的末端和該第二輻射部的末端之間。
2. 如請求項1的雙天線元件，其中，該第一輻射部和該第二輻射部為單極天線。
3. 如請求項1的雙天線元件，其中，該第一輻射部和該第二輻射部各自為U型結構，且該第一輻射部和該第二輻射部對稱設置。
4. 如請求項1的雙天線元件，其中，該第一輻射部包含： 一第一輻射段，耦接該第一短路接腳及該第一訊號源；一第二輻射段，耦接該第一輻射段；以及一第三輻射段，包含一第一端和一第二端，該第三輻射段的該第一端耦接於該第二輻射段，該第三輻射段的該第二端耦接於該電感單元；其中，該第二輻射段垂直於該第一輻射段以及該第三輻射段。
5. 如請求項4的雙天線元件，其中，該第二輻射部包含：一第四輻射段，耦接該第二短路接腳及該第二訊號源；一第五輻射段，耦接於該第四輻射段；以及一第六輻射段，包含一第一端和一第二端，其中該第六輻射段的該第一端耦接於該第五輻射段，該第六輻射段的該第二端耦接於該電感單元；其中，該第五輻射段垂直於該第四輻射段以及該第六輻射段，且該第一輻射段朝向該第四輻射段延伸，該第三輻射段朝向該第六輻射段延伸，以使該第一輻射部和該第二輻射部對稱設置。
6. 如請求項5的雙天線元件，其中該第三輻射段的該第二端和該第六輻射段的該第二端之間的距離為1~3mm。
7. 如請求項5的雙天線元件，其中，該第二 頻段的一表面電流路徑為自該第一訊號源至該第三輻射部的該第二端，且該第二頻段的該表面電流路徑長度小於該第二頻段的四分之一波長。
8. 如請求項1的雙天線元件，其中當該第一輻射部和該第二輻射部操作於該第一頻段時，該第一輻射部具有一第一電流零點，且該第二輻射部具有一第二電流零點，該第一電流零點和該第二電流零點於一軸線上的垂直投影之間具有一第一距離，該第一距離小於或等於該雙天線元件於該軸線上的垂直投影的最大寬度。
9. 如請求項8的雙天線元件，其中該第一電流零點位於該第一輻射部的轉折銜接部，以及該第二電流零點位於該第二輻射部的轉折銜接部。
10. 如請求項1的雙天線元件，另包含一第二電感單元，其中該第一電感單元和該第二電感單元串聯耦接於該第一輻射部的末端和該第二輻射部的末端之間。