去耦合電路及天線裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種去耦合電路及天線裝置。該去耦合電路用來(lái)提升二天線間的隔離度，該二天線大致對(duì)稱地設(shè)置于一基板上，該去耦合電路包含有一第一金屬條、一第二金屬條，平行設(shè)置于該二天線間，且電連接于一地端；一金屬連接條，電連接該第一金屬條及該第二金屬條的頂端，以與該第一金屬條及該第二金屬條大致形成一門(mén)框結(jié)構(gòu)；一第一梳形結(jié)構(gòu)，包含有多個(gè)金屬線段，以相互平行方式設(shè)置于該基板上并電連接于該第一金屬條，并與該第一金屬條垂直；以及一第二梳形結(jié)構(gòu)，包含有多個(gè)金屬線段，以相互平行方式設(shè)置于該基板上并電連接于該第二金屬條，并與該第二金屬條垂直。
【專利說(shuō)明】去耦合電路及天線裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種去耦合電路及天線裝置，尤其涉及一種可抑制天線間耦合作用，以提升天線隔離度的去耦合電路及天線裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]具有無(wú)線通訊功能的電子產(chǎn)品是通過(guò)天線來(lái)發(fā)射或接收無(wú)線電波，以傳遞或交換無(wú)線電信號(hào)，進(jìn)而存取無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。因此，為了讓使用者能更方便地存取無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，理想天線的頻寬應(yīng)在許可范圍內(nèi)盡可能地增加，而尺寸則應(yīng)盡量減小，以配合電子產(chǎn)品體積縮小的趨勢(shì)。除此之外，隨著無(wú)線通訊技術(shù)不斷演進(jìn)，電子產(chǎn)品所配置的天線數(shù)量可能增力口。舉例來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)期演進(jìn)(Long Term Evolution, LTE)無(wú)線通訊系統(tǒng)及無(wú)線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1ln支援多輸入多輸出(Mult1-1nput Mult1-output, ΜΙΜΟ)通訊技術(shù),亦即相關(guān)電子產(chǎn)品可通過(guò)多重(或多組)天線同步收發(fā)無(wú)線信號(hào)，以在不增加頻寬或總發(fā)射功率耗損(Transmit Power Expenditure)的情況下，大幅度地增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量(Throughput)及傳送距離，進(jìn)而有效提升無(wú)線通訊系統(tǒng)的頻譜效率及傳輸速率，改善通訊品質(zhì)。
[0003]由上述可知，要實(shí)現(xiàn)多輸入多輸出功能中空間多工、多樣技術(shù)，先決條件必須搭配多組天線，以將空間分成許多通道，進(jìn)而提供多個(gè)天線場(chǎng)型。當(dāng)同一電子產(chǎn)品在有限空間下配置多組天線時(shí)，通訊上的基本需求之一是這些天線都是獨(dú)立，彼此不會(huì)相互影響，且具有良好的隔離度，因此降低天線之間互相耦合的現(xiàn)象就成為業(yè)界所努力的目標(biāo)之一。然而，在有限空間下，要提高天線隔離度同時(shí)又要維持多輸入多輸出的數(shù)據(jù)吞吐量，勢(shì)必增加許多設(shè)計(jì)難度。因此，如何設(shè)計(jì)符合傳輸需求的天線，同時(shí)兼顧尺寸及功能，已成為業(yè)界所努力的目標(biāo)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明主要目的在于提供一種去耦合電路及天線裝置，其可降低天線之間互相耦合的現(xiàn)象，以提升天線效率。
[0005]為達(dá)上述的目的，本發(fā)明公開(kāi)一種去耦合電路，用來(lái)提升二天線間的隔離度，該二天線大致對(duì)稱地設(shè)置于一基板上，該去耦合電路包含有一第一金屬條，設(shè)置于該基板上該二天線間，且電連接于一地端；一第二金屬條，設(shè)置于該基板上該二天線間，大致平行于該第一金屬條，且電連接于該地端；一金屬連接條，設(shè)置于該基板上該二天線間，并電連接該第一金屬條的一端及該第二金屬條的一端，以與該第一金屬條及該第二金屬條大致形成一門(mén)框結(jié)構(gòu)；一第一梳形結(jié)構(gòu)，包含有多個(gè)金屬線段，以相互平行方式設(shè)置于該基板上并電連接于該第一金屬條，并與該第一金屬條垂直；以及一第二梳形結(jié)構(gòu)，包含有多個(gè)金屬線段，以相互平行方式設(shè)置于該基板上并電連接于該第二金屬條，并與該第二金屬條垂直。
[0006]本發(fā)明另公開(kāi)一種天線裝置，其包含有一基板；二天線，大致對(duì)稱地設(shè)置于該基板上；以及一去耦合電路，包含有一第一金屬條，設(shè)置于該基板上該二天線間，且電連接于一地端；一第二金屬條，設(shè)置于該基板上該二天線間，大致平行于該第一金屬條，且電連接于該地端；一金屬連接條，設(shè)置于該基板上該二天線間，并電連接該第一金屬條的一端及該第二金屬條的一端，以與該第一金屬條及該第二金屬條大致形成一門(mén)框結(jié)構(gòu)；一第一梳形結(jié)構(gòu)，包含有多個(gè)金屬線段，以相互平行方式設(shè)置于該基板上并電連接于該第一金屬條，并與該第一金屬條垂直；以及一第二梳形結(jié)構(gòu)，包含有多個(gè)金屬線段，以相互平行方式設(shè)置于該基板上并電連接于該第二金屬條，并與該第二金屬條垂直。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一天線裝置的示意圖；
[0008]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一天線裝置的示意圖；
[0009]圖3為圖2的天線裝置以直立方式設(shè)置于一底座的示意圖；
[0010]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一天線裝置的示意圖；
[0011]圖5為圖4的天線裝置以直立方式設(shè)置于一底座的不意圖；
[0012]圖6為本發(fā)明實(shí)施例一天線裝置的剖視示意圖；
[0013]圖7A、圖7B為圖6的天線裝置應(yīng)用于長(zhǎng)期演進(jìn)無(wú)線通訊系統(tǒng)進(jìn)行多輸入多輸出運(yùn)作時(shí)的電壓駐波比示意圖；
[0014]圖8為圖6的天線裝置應(yīng)用于長(zhǎng)期演進(jìn)無(wú)線通訊系統(tǒng)進(jìn)行多輸入多輸出運(yùn)作時(shí)的隔尚度不思圖；
[0015]圖9A、圖9B為圖6的天線裝置應(yīng)用于長(zhǎng)期演進(jìn)無(wú)線通訊系統(tǒng)進(jìn)行多輸入多輸出運(yùn)作時(shí)一第一天線及一第二天線的輻射效率圖；
[0016]圖10A、圖1OB為圖6的天線裝置應(yīng)用于長(zhǎng)期演進(jìn)無(wú)線通訊系統(tǒng)進(jìn)行多輸入多輸出運(yùn)作時(shí)一第一天線及一第二天線的二維電場(chǎng)場(chǎng)型圖。
[0017]主要元件符號(hào)說(shuō)明
[0018]10天線裝置
[0019]100、400、600基板
[0020]102、402、602第一天線
[0021]104、404、604第二天線
[0022]106、206、406、606去耦合電路
[0023]108第一金屬條
[0024]110第二金屬條
[0025]112金屬連接條
[0026]114第一梳形結(jié)構(gòu)
[0027]116第二梳形結(jié)構(gòu)
[0028]118、120金屬線段
[0029]200第三金屬條
[0030]202第 四金屬條
[0031]300、500底座
【具體實(shí)施方式】
[0032]請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例一天線裝置10的示意圖。天線裝置10包含有一基板100、一第一天線102、一第二天線104及一去耦合電路106?；?00可為一印刷電路板或一電子裝置的殼體的一部分，若為電子裝置的殼體的一部分，則基板100可能配合機(jī)構(gòu)外型設(shè)計(jì)而包含有凹凸、起伏、穿孔等結(jié)構(gòu)，或者具可撓性。然而，為求簡(jiǎn)潔并清楚說(shuō)明本發(fā)明的概念，先以平板式的基板100為例進(jìn)行說(shuō)明。第一天線102及第二天線104皆為單極天線，并大致對(duì)稱地設(shè)置于基板100上。去耦合電路106是以導(dǎo)電材質(zhì)制成，并設(shè)置于基板100上第一天線102及第二天線104之間，用以抑制天線間耦合作用，以提升天線隔離度，由此可維持或提升多輸入多輸出的數(shù)據(jù)吞吐量。
[0033]詳細(xì)來(lái)說(shuō),去稱合電路106包含有一第一金屬條108、一第二金屬條110、一金屬連接條112、一第一梳形結(jié)構(gòu)114及一第二梳形結(jié)構(gòu)116。第一金屬條108及第二金屬條110是平行設(shè)置于基板100上，并電連接于地端。金屬連接條112設(shè)置于基板100上，并電連接第一金屬條108及第二金屬條110的頂端，以與第一金屬條108及第二金屬條110大致形成一門(mén)框結(jié)構(gòu)(即類似于π或Π型)。其中，第一金屬條108與第一天線102的距離約為待收發(fā)無(wú)線信號(hào)的1/4波長(zhǎng)，同樣地，第二金屬條110與第二天線104的距離也約為待收發(fā)無(wú)線信號(hào)的1/4波長(zhǎng)。另一方面，第一梳形結(jié)構(gòu)114是由多個(gè)金屬線段118所組成，金屬線段118相互平行地設(shè)置于基板100上并電連接于第一金屬條110，彼此間隔待收發(fā)無(wú)線信號(hào)的1/10到1/20波長(zhǎng)。同理，第二梳形結(jié)構(gòu)116是由多個(gè)金屬線段120所組成，金屬線段120相互平行地設(shè)置于基板100上并電連接于第二金屬條112，彼此間隔待收發(fā)無(wú)線信號(hào)的1/10到1/20波長(zhǎng)。另外，金屬線段118、120分別與第一金屬條110及第二金屬條112垂直，更精確來(lái)說(shuō)，是與天線垂直極化方向正交。
[0034]因此，由于第一金屬條108、第二金屬條110及金屬連接條112所形成的門(mén)框型接地結(jié)構(gòu)是與第一、二天線102、104位于同一平面，又介于第一、二天線102、104之間，可有效利用空間隔離耦合效果，同時(shí)金屬線段118、120也可有效避免相對(duì)應(yīng)頻段的直接波的傳遞。在此情形下，以LTE應(yīng)用所需的頻段而言，第一天線102與第二天線104的涵蓋寬度可低于4公分，因而可提升空間利用率。
[0035]需注意的是，圖1為本發(fā)明實(shí)施例，本領(lǐng)域具通常知識(shí)者當(dāng)可據(jù)以做不同的修飾，而不限于此。舉例來(lái)說(shuō)，請(qǐng)參考圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例一天線裝置20的示意圖。天線裝置20的結(jié)構(gòu)及運(yùn)作方法與圖1的天線裝置10相似，故相同元件以相同符號(hào)表示。天線裝置20與天線裝置10不同處在于天線裝置20的一去耦合電路206較去耦合電路106多增加了一第三金屬條200及一第四金屬條202，其同樣可抑制天線間耦合作用，以提升天線隔離度。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，第三金屬條200設(shè)置于第一金屬條108與第一天線102間，同樣電連接于地端，而第四金屬條202則設(shè)置于第二金屬條110與第二天線104間，同樣電連接于地端。第三金屬條200及第四金屬條202可調(diào)整頻寬，以增加設(shè)計(jì)彈性。
[0036]此外，如前所述，基板100可為印刷電路板。在此情形下，天線裝置10、20可以直立方式設(shè)置于一底座上。舉例來(lái)說(shuō)，圖3為天線裝置20以直立方式設(shè)置于一底座300的示意圖。在圖3中，底座300中可能包含有用來(lái)固定天線裝置20的機(jī)構(gòu)、處理射頻信號(hào)的射頻電路、處理器等，視不同應(yīng)用而定。
[0037]另一方面，在圖1或圖2中，第一金屬條108與第二金屬條110為不等長(zhǎng)，但也可為等長(zhǎng)，視系統(tǒng)需求而定。同樣地，第三金屬條200及第四金屬條202的長(zhǎng)度也可為等長(zhǎng)或不等長(zhǎng)。此外，在圖1或圖2中，第一天線102及第二天線104為大致對(duì)稱的形式，兩者皆為三個(gè)門(mén)框型單極天線所組合而成，此門(mén)框型結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生電容性效果，有效縮短天線長(zhǎng)度，且其一的單極天線結(jié)構(gòu)為小于相對(duì)應(yīng)頻率的四分之一波長(zhǎng)。另外，第一天線102及第二天線104的形狀或尺寸可依系統(tǒng)需求各別調(diào)整，或者可采用其它形式的天線。舉例來(lái)說(shuō)，請(qǐng)參考圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例一天線裝置40的示意圖。天線裝置40的結(jié)構(gòu)及運(yùn)作方法與圖1的天線裝置10相似，包含有一基板400、一第一天線402、一第二天線404及一去耦合電路406。去稱合電路406的運(yùn)作方式與架構(gòu)與圖1中去稱合電路106相同，同樣用來(lái)抑制天線間耦合作用，以提升天線隔離度，由此維持或提升多輸入多輸出的數(shù)據(jù)吞吐量。天線裝置40與天線裝置10不同處在于天線裝置40的第一天線402及第二天線404為平面倒F式天線(Planar Inverted F Antenna),其也符合本發(fā)明的應(yīng)用范圍。當(dāng)然,天線裝置40也可如圖2之例增加第三、四金屬條,或者如圖5所不,也可直立設(shè)置于一底座500上。
[0038]在前述實(shí)施例中，基板100、400以平面結(jié)構(gòu)為例，然而，如前所述，基板100可為一電子裝置的殼體的一部分，亦即可能因外型設(shè)計(jì)而包含有凹凸、起伏、穿孔等結(jié)構(gòu)。在此情形下，本發(fā)明的去耦合電路也可抑制天線間耦合作用，以提升天線隔離度。舉例來(lái)說(shuō)，請(qǐng)參考圖6，圖6為本發(fā)明實(shí)施例一天線裝置60的剖視示意圖。天線裝置60包含有一基板600、一第一天線602、一第二天線604及一去耦合電路606。比較圖6的天線裝置60與圖2或圖3的天線裝置20可知，天線裝置60的架構(gòu)與天線裝置20相同，故同樣可通過(guò)去耦合電路606抑制天線間耦合作用，以提升天線隔離度，由此維持或提升多輸入多輸出的數(shù)據(jù)吞吐量。天線裝置60與天線裝置20不同之處在于基板600為一汽車車頂天線中殼體的一部分，換言之，第一天線602、第二天線604及去耦合電路606設(shè)置或直接形成于汽車車頂天線殼體的內(nèi)側(cè)，而形成的方式可以是激光直接成型(Laser Direct Structuring, LDS),或是利用導(dǎo)電涂料材料進(jìn)行涂布、印刷、技術(shù)蒸鍍(Evaporation deposition),或是制作在產(chǎn)品的殼體表面再以漆或是膠涂布做隔絕接觸等，且不限于此。
[0039]另外，天線裝置60的尺寸、材質(zhì)等性質(zhì)可依所需應(yīng)用的系統(tǒng)而適調(diào)整，以應(yīng)用于LTE系統(tǒng)而言，第一天線602與第二天線604的涵蓋寬度可低于4公分，因而可提升空間利用率。另外，當(dāng)天線裝置60應(yīng)用于LTE系統(tǒng)時(shí)的多輸入多輸出效能，可進(jìn)一步參考圖7A、圖7B、圖8、圖9A、圖9B、圖10A、圖10B。圖7A、圖7B為天線裝置60應(yīng)用于LTE系統(tǒng)進(jìn)行多輸入多輸出運(yùn)作時(shí)的電壓駐波比(即S11、S22參數(shù))示意圖，圖8為天線裝置60應(yīng)用于LTE系統(tǒng)進(jìn)行多輸入多輸出運(yùn)作時(shí)的隔離度(即S21參數(shù))示意圖。在圖7A、圖7B、圖8中，虛線及實(shí)線分別表示以第一天線602及第二天線604進(jìn)行量測(cè)或模擬的結(jié)果。由此可知，天線裝置60在2.02?2.25GHz匹配較好的頻段，尚可獲得20?35dB的隔離度。另外，圖9A、圖9B為天線裝置60應(yīng)用于LTE系統(tǒng)進(jìn)行多輸入多輸出運(yùn)作時(shí)第一天線602及第二天線604的輻射效率圖，而圖10A、圖1OB為天線裝置60應(yīng)用于LTE系統(tǒng)進(jìn)行多輸入多輸出運(yùn)作時(shí)第一天線602及第二天線604的二維電場(chǎng)(E-plane)場(chǎng)型圖。因此，由圖7A、圖7B至圖10A、圖1OB可以看出，即使在有限空間下，天線裝置60仍可于進(jìn)行多輸入多輸出運(yùn)作時(shí)具有適當(dāng)頻寬及良好隔離度、輻射效率等。
[0040]綜上所述，本發(fā)明的去耦合電路可有效提升天線隔離度，除有助于空間充分利用夕卜，并可抑制天線間耦合作用，以維持或提升多輸入多輸出的數(shù)據(jù)吞吐量。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種去耦合電路，用來(lái)提升二天線間的隔離度，該二天線大致對(duì)稱地設(shè)置于一基板上，該去耦合電路包含有: 第一金屬條，設(shè)置于該基板上該二天線間，且電連接于一地端； 第二金屬條，設(shè)置于該基板上該二天線間，大致平行于該第一金屬條，且電連接于該地端; 金屬連接條，設(shè)置于該基板上該二天線間，并電連接該第一金屬條的一端及該第二金屬條的一端，以與該第一金屬條及該第二金屬條大致形成一門(mén)框結(jié)構(gòu)； 第一梳形結(jié)構(gòu)，包含有多個(gè)金屬線段，以相互平行方式設(shè)置于該基板上并電連接于該第一金屬條，并與該第一金屬條垂直；以及 第二梳形結(jié)構(gòu)，包含有多個(gè)金屬線段，以相互平行方式設(shè)置于該基板上并電連接于該第二金屬條，并與該第二金屬條垂直。
2.如權(quán)利要求1所述的去耦合電路，其中該二天線相距一第一距離，該第一金屬條與該二天線中較近的一天線相距一第二距離，該第二金屬條與該二天線中較近的一天線相距一第三距離，該第一距離大于該第二距離與該第三距離之一總和。
3.如權(quán)利要求2所述的去耦合電路，其中該二天線分別用來(lái)收發(fā)一特定頻段的無(wú)線信號(hào)，該第二距離或該第三距離大致等于該無(wú)線信號(hào)的四分之一波長(zhǎng)。
4.如權(quán)利要求3所述的去耦合電路，其中該第一梳形結(jié)構(gòu)及該第二梳形結(jié)構(gòu)中任一金屬線段與一相鄰金屬線段的一距離介于該無(wú)線信號(hào)的二十分之一波長(zhǎng)與十分之一波長(zhǎng)之間。·
5.如權(quán)利要求1所述的去耦合電路，其中該第一金屬條的一長(zhǎng)度小于該第二金屬條的一長(zhǎng)度。
6.如權(quán)利要求1所述的去耦合電路，其另包含: 第三金屬條，設(shè)置于該門(mén)框結(jié)構(gòu)外該第一金屬條與該二天線中一天線間，且電連接于該地端；以及 第四金屬條，設(shè)置于該門(mén)框結(jié)構(gòu)外該第二金屬條與該二天線中另一天線間，且電連接于該地端。
7.如權(quán)利要求1所述的去耦合電路，其中該基板是一電子裝置的一殼體的一部分。
8.如權(quán)利要求1所述的去耦合電路，其中該基板具有至少一起伏。
9.如權(quán)利要求8所述的去耦合電路，其是以一激光直接成型方式設(shè)置于該基板。
10.如權(quán)利要求1所述的去耦合電路，其中該二天線皆為平面式單極天線。
11.一種天線裝置，包含有: 基板； 二天線，大致對(duì)稱地設(shè)置于該基板上；以及 去耦合電路，包含有: 第一金屬條，設(shè)置于該基板上該二天線間，且電連接于一地端； 第二金屬條，設(shè)置于該基板上該二天線間，大致平行于該第一金屬條，且電連接于該地端; 金屬連接條，設(shè)置于該基板上該二天線間，并電連接該第一金屬條的一端及該第二金屬條的一端，以與該第一金屬條及該第二金屬條大致形成一門(mén)框結(jié)構(gòu)；第一梳形結(jié)構(gòu)，包含有多個(gè)金屬線段，以相互平行方式設(shè)置于該基板上并電連接于該第一金屬條，并與該第一金屬條垂直；以及 第二梳形結(jié)構(gòu)，包含有多個(gè)金屬線段，以相互平行方式設(shè)置于該基板上并電連接于該第二金屬條，并與該第二金屬條垂直。
12.如權(quán)利要求11所述的天線裝置，其中該二天線相距一第一距離，該第一金屬條與該二天線中較近的一天線相距一第二距離，該第二金屬條與該二天線中較近的一天線相距一第三距離，該第一距離大于該第二距離與該第三距離的一總和。
13.如權(quán)利要求12所述的天線裝置，其中該二天線分別用來(lái)收發(fā)一特定頻段的無(wú)線信號(hào)，該第二距離或該第三距離大致等于該無(wú)線信號(hào)的四分之一波長(zhǎng)。
14.如權(quán)利要求13所述的天線裝置，其中該第一梳形結(jié)構(gòu)及該第二梳形結(jié)構(gòu)中任一金屬線段與一相鄰金屬線段的一距離介于該無(wú)線信號(hào)的二十分之一波長(zhǎng)與十分之一波長(zhǎng)之間。
15.如權(quán)利要求11所述的天線裝置，其中該第一金屬條的一長(zhǎng)度小于該第二金屬條的一長(zhǎng)度。
16.如權(quán)利要求11所述的天線裝置，其中該去耦合電路另包含: 第三金屬條，設(shè)置于該門(mén)框結(jié)構(gòu)外該第一金屬條與該二天線中一天線間，且電連接于該地端；以及 第四金屬條，設(shè)置于該門(mén)框結(jié)構(gòu)外該第二金屬條與該二天線中另一天線間，且電連接于該地端。
17.如權(quán)利要求11所述的天線裝置，其中該基板是一電子裝置的殼體的一部分。
18.如權(quán)利要求11所述的天線裝置，其中該基板具有至少一起伏。
19.如權(quán)利要求18所述的天線裝置，其是以一激光直接成型方式設(shè)置于該基板。
20.如權(quán)利要求11所述的天線 裝置，其中該二天線都為平面式單極天線。
【文檔編號(hào)】H01Q1/52GK103825093SQ201210461801
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月16日
【發(fā)明者】陳毅山, 林超群, 王義杰, 許政雄 申請(qǐng)人:啟碁科技股份有限公司