TW201947816A - 天線裝置 - Google Patents

Abstract

一種天線裝置包含接地板、輻射體、第一饋入元件和第二饋入元件。輻射體包含輻射平面、第一輻射元件、第二輻射元件、第三輻射元件和第四輻射元件。輻射平面的第一側、第二側、第三側和第四側分別連接第一輻射元件的第一側、第二輻射元件的第一側、第三輻射元件的第一側和第四輻射元件的第一側。第三輻射元件的第二側和第四輻射元件的第二側連接接地板。第一饋入元件連接於第一輻射元件的第二側，用以收發第一訊號。第二饋入元件連接於第二輻射元件的第二側，用以收發與第一訊號同頻段的第二訊號。天線裝置之兩側結構鏡像對稱於鏡像對稱線。

Description

天線裝置

本揭示內容是關於一種天線裝置，且特別是有關於雙饋入的天線裝置。

隨著科技的發展，對於無線訊號傳輸的需求日益增加，天線的結構設計對於無線訊號傳輸影響顯著。

因此，如何縮小天線尺寸以及提升傳輸速度，並且同時保有良好的隔離度，為本領域之重要課題。

本揭示內容的一態樣係關於一種天線裝置，包含：接地板、輻射體、第一饋入元件和第二饋入元件。輻射體包含輻射平面、第一輻射元件、第二輻射元件、第三輻射元件和第四輻射元件。輻射平面的第一側、第二側、第三側和第四側分別連接第一輻射元件的第一側、第二輻射元件的第一側、第三輻射元件的第一側和第四輻射元件的第一側。第三輻射元件的第二側和第四輻射元件的第二側連接接地板。第一饋入元件連接於第一輻射元件的第二側，用以收發第一訊號。第二饋入元件連接於第二輻射元件的第二側，用以收發與第一訊號同 頻段的第二訊號。天線裝置之兩側結構鏡像對稱於鏡像對稱線。

因此，根據本案之技術態樣，本案之實施例藉由一種天線裝置，以使用一個天線輻射體來達到兩隻同頻段天線的收發能力。

100‧‧‧天線裝置

120‧‧‧接地板

140‧‧‧輻射體

141‧‧‧第一輻射元件

142‧‧‧第二輻射元件

143‧‧‧第三輻射元件

144‧‧‧第四輻射元件

141a~144a‧‧‧第一側

141b~144b‧‧‧第二側

141c~144c‧‧‧第三側

141d~144d‧‧‧第四側

150‧‧‧輻射平面

151‧‧‧第一側

152‧‧‧第二側

153‧‧‧第三側

154‧‧‧第四側

155‧‧‧第一濾波結構

156‧‧‧第二濾波結構

161‧‧‧第一饋入元件

162‧‧‧第二饋入元件

L‧‧‧鏡像對稱線

D1、D2、D3‧‧‧長度

W‧‧‧寬度

θ‧‧‧角度

X、Y、Z‧‧‧方向

P1、P2‧‧‧饋入點

C0、C1、C2‧‧‧電容

L1、L2‧‧‧電感

200‧‧‧等效電路圖

300、400‧‧‧實驗數據圖

500‧‧‧平面場型圖

第1圖為根據本揭示內容之部分實施例繪示的一種天線裝置的立體示意圖。

第2圖為根據本揭示內容之部分實施例繪示的一種天線裝置的等效電路圖。

第3圖為根據本揭示內容之部分實施例繪示的一種天線裝置的實驗數據圖。

第4圖為根據本揭示內容之部分實施例繪示的另一種天線裝置的實驗數據圖。

第5圖為根據本揭示內容之部分實施例繪示的一種天線裝置的平面場型圖。

為了使本發明內容之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明內容造成不必要的限制。

關於以下各種實施例中所使用之「耦接」或「連接」，可指二或多個元件相互「直接」作實體接觸或電性接觸，或是相互「間接」作實體接觸或電性接觸，亦可指二個或多個元件相互動作。

於本文中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或多個。將進一步理解的是，本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』及相似詞彙，指明其所記載的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件與/或組件，但不排除其所述或額外的其一個或多個其它特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件，與/或其中之群組。

請參考第1圖。第1圖為根據本揭示內容之部分實施例繪示的一種天線裝置100的立體示意圖。如第1圖所示，在部分實施例中，天線裝置100包含接地板120、輻射體140、第一饋入元件161以及第二饋入元件162。輻射體140包含第一輻射元件141、第二輻射元件142、第三輻射元件143、第四輻射元件144以及輻射平面150。

操作上，第一饋入元件161透過輻射體140用以收發第一訊號S1。相似地，第二饋入元件162透過輻射體140用以收發與第一訊號S1同頻段的第二訊號S2。

結構上，輻射平面150的第一側151、第二側152、第三側153以及第四側154分別連接第一輻射元件141的第一側141a、第二輻射元件142的第一側142a、第三輻射元件143的第一側143a和第四輻射元件144的第一側144a。第三輻 射元件143的第二側143b和第四輻射元件144的第二側144b分別連接接地板120，以作為接地點。第一饋入元件161連接於第一輻射元件141相對於第一側141a的第二側141b，以作為第一訊號S1的饋入點。第二饋入元件162連接於第二輻射元件142相對於第一側的一第二側142b，以作為第二訊號S2的饋入點。

天線裝置100之兩側結構鏡像對稱於鏡像對稱線L。換言之，第一輻射元件141與第二輻射元件142互相鏡像對稱，第三輻射元件143與第四輻射元件144互相鏡像對稱。

具體而言，如第1圖所示，接地板120平行於XY平面，輻射平面150亦平行於XY平面。第一輻射元件141和第四輻射元件144平行於YZ平面，第二輻射元件142和第三輻射元件143平行於XZ平面。鏡像對稱線L平行於XY平面上X軸與Y軸之間夾角的角平分線。

再者，輻射平面150的第一側151平行於Y軸與第一輻射元件141的第一側141a相連接。輻射平面150的第二側152平行於X軸與第二輻射元件142的第一側142a相連接。輻射平面150的第三側153平行於X軸與第三輻射元件143的第一側143a相連接。輻射平面150的第四側154平行於Y軸與第四輻射元件144的第一側144a相連接。

換言之，第一輻射元件141、第二輻射元件142、第三輻射元件143及第四輻射元件144分別垂直設置於輻射平面150。

此外，第三輻射元件143相對於第一側143a的第二側143b平行於X軸與接地板120相連接，以作為第一訊號S1的接地點。第四輻射元件144相對於第一側144a的第二側144b平行於Y軸與接地板120相連接，以作為第二訊號S2的接地點。值得注意的是，輻射體140與接地板120相連接的兩處皆具有一寬度W，此寬度W大於零且小於第三輻射元件143、第四輻射元件144之第二側143b、144b的長度。

在部分實施例中，第一輻射元件141及第二輻射元件142分別為梯形。第一輻射元件141的第一側141a及相對的第二側141b互相平行，且第一側141a的長度大於第二側141b的長度。第一輻射元件141的第三側141c垂直於第一側141a和第二側141b。第一輻射元件141的第四側141d與第三側141c具有一夾角θ，其中此夾角θ大於0。

換言之，第一輻射元件141為一直角梯形，第一側141a為梯形的下底，第二側141b為梯形的上底，第三側141c為梯形的高，第四側141d為梯形的斜邊。舉例來說，第一側141a的長度約為13.5毫米，第三側141c的長度約為7.6毫米，第四側141d的長度約為8毫米。第二輻射元件142全等於第一輻射元件141，相同內容在此不再贅述。

在部分實施例中，第三輻射元件143及第四輻射元件144分別為L形。具體而言，如第1圖所示，第三輻射元件143的第一側143a約為14.5毫米，第三輻射元件143的第三側143c約為10毫米，第三輻射元件143的第四側143d 約為9.4毫米。第四輻射元件144全等於第三輻射元件143，相同內容在此不再贅述。

在其他部分實施例中，輻射體140的輻射平面150更包含第一濾波結構155。如第1圖所示，第一濾波結構155位於輻射平面150的第一側151和第二側152之間，為一個長方形缺孔，且第一濾波結構155鏡像對稱於鏡像對稱線L。具體而言，長方形缺孔的長邊平行於鏡像對稱線L。在部分實施例中，長方形缺孔的長邊約為5.05毫米，長方形缺孔的短邊約為4毫米。

在其他部分實施例中，輻射體140的輻射平面150更包含第二濾波結構156。如第1圖所示，第二濾波結構156位於輻射平面150的第三側153和第四側154之間，為一個長方形缺孔，且第二濾波結構156鏡像對稱於鏡像對稱線L。具體而言，長方形缺孔的長邊平行於鏡像對稱線L。在部分實施例中，長方形缺孔的長邊約為10毫米，長方形缺孔的短邊約為5.05毫米。

值得注意的是，上述長度數值僅為方便說明的示例，並非用以限制本案。本領域具通常知識者可根據實際需求設定長度。在部分實施例中，第一濾波結構155的長邊和短邊相異於第二濾波結構156的長邊和短邊。換言之，在部分實施例中，第一濾波結構155和第二濾波結構156的面積相異，但本案並不以此為限。在其他部分實施例中，第一濾波結構155和第二濾波結構156的形狀亦可完全相同。

部分實施例中，第一饋入元件161與第一輻射元件141的第三側141c之間的距離為第一長度D1。第一輻射元件141的第三側141c具有第二長度D2。第三輻射元件143的第一側143a具有第三長度D3。第一長度D1、第二長度D2和第三長度D3之和為第一訊號S1的波長的四分之一。換言之，從饋入點至接地點的電流路徑為第一訊號S1的波長的四分之一。

請一併參考第1、2圖。第2圖為根據本揭示內容之部分實施例繪示的一種天線裝置100的等效電路圖200。第2圖中的第一電感L1和第一電容C1決定從第一饋入點P1的天線之操作頻率f_O1，如下式所示：

其中，第一電感L1和第一電容C1係由第1圖中第一幅射元件141之第一側141a、第一輻射元件141之第三側141c、第一輻射元件141之第四側141d、第三輻射元件143之第三側143c和第三輻射元件143之第四側143d的尺寸所決定。

相似地，第2圖中的第二電感L2和第二電容C2決定從第二饋入點P2的天線之操作頻率f_O2，如下式所示：

由於天線裝置100係為兩側鏡像對稱的結構，因此第二電感L2和第二電容C2等同於第一電感L1和第一電容C1，皆由相同的元件尺寸所決定，在此不再贅述。

此外，第2圖中的第一電感L1、第二電感L2和電容C0決定在第一饋入點P1和第二饋入點P2之間濾波結構的操作頻率-f_f，如下式所示：

其中，第一電感L1、第二電感L2和電容C0係由第1圖中第一濾波結構155之長寬以及第二濾波結構156之長寬的尺寸所決定。

如此一來，經由計算不同操作頻率需要的電氣長度，設計適當的尺寸使得每一個饋入點在結構上所產生的電流相位差符合90度或180度，以達到良好的隔離度。

請參考第3圖。第3圖為根據本揭示內容之部分實施例繪示的一種天線裝置100之頻率-隔離度S12的實驗數據圖300。由實驗數據圖300可得知，共用一個輻射體140的兩支天線彼此之間的隔離度均小於20dB。

請參考第4圖。第4圖為根據本揭示內容之部分實施例繪示的一種天線裝置100之頻率-反射損失S11、S22的實驗數據圖400。由實驗數據圖400可得知，在頻率為5.5GHz時，天線裝置100有最小的反射損失S11、S22。

請參考第5圖。第5圖為根據本揭示內容之部分實施例繪示的一種天線裝置100在XZ平面、YZ平面和XY平面上的平面場型圖500。由平面場型圖500可得知，天線效率約為65%，天線增益約為4.5dBi。

綜上所述，本案之實施例藉由一種天線裝置，且特別是有關於雙饋入單頻帶的天線裝置，透過一個輻射體來達到兩隻同頻段天線的收發能力，以縮小天線尺寸並具有良好的隔離度。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並 非用以限定本揭示內容，所屬技術領域具有通常知識者在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種天線裝置，包含：一接地板；一輻射體，包含一輻射平面、一第一輻射元件、一第二輻射元件、一第三輻射元件和一第四輻射元件，該輻射平面的一第一側、一第二側、一第三側和一第四側分別連接該第一輻射元件的一第一側、該第二輻射元件的一第一側、該第三輻射元件的一第一側和該第四輻射元件的一第一側，該第三輻射元件相對於該第一側的一第二側和該第四輻射元件相對於該第一側的一第二側連接該接地板；一第一饋入元件，連接於該第一輻射元件相對於該第一側的一第二側，用以收發一第一訊號；以及一第二饋入元件，連接於該第二輻射元件相對於該第一側的一第二側，用以收發與該第一訊號同頻段的一第二訊號，其中，該天線裝置之兩側結構鏡像對稱於一鏡像對稱線。
2. 如請求項1所述之天線裝置，其中該第一饋入元件與該第一幅射元件的一第三側之間的距離為一第一長度，該第一輻射元件的該第三側具有一第二長度，該第三輻射元件的該第一側具有一第三長度，該第一長度、該第二長度與該第三長度之和為該第一訊號的波長的四分之一。
3. 如請求項1所述之天線裝置，其中該輻射平面更包含一第一濾波結構，該第一濾波結構位於該輻射平面的該第一側與該第二側之間，其中該第一濾波結構鏡 像對稱於該鏡像對稱線。
4. 如請求項3所述之天線裝置，其中該第一濾波結構為一長方形缺孔，該長方形缺孔的長邊平行於該鏡像對稱線。
5. 如請求項3所述之天線裝置，其中該輻射平面更包含一第二濾波結構，該第二濾波結構位於該輻射平面的該第三側與該第四側之間，其中該第二濾波結構鏡像對稱於該鏡像對稱線。
6. 如請求項5所述之天線裝置，其中該第二濾波器為一長方形缺孔，該長方形缺孔的長邊平行於該鏡像對稱線。
7. 如請求項5所述之天線裝置，其中該第一濾波結構和該第二濾波結構的面積相異。
8. 如請求項1所述之天線裝置，其中該第一輻射元件、該第二輻射元件、該第三輻射元件及該第四輻射元件分別垂直設置於該輻射平面。
9. 如請求項1所述之天線裝置，其中該第一輻射元件及該第二輻射元件分別為一梯形，該第一輻射元件的該第一側與該第二側互相平行，且該第一側之長度大 於該第二側之長度，該第一幅射元件的一第三側垂直於該第一側與該第二側，該第一幅射元件的一第四側與該第三側具有一夾角。
10. 如請求項1所述之天線裝置，其中該第三輻射元件及該第四輻射元件分別為一L形。