通信裝置及其多天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本揭露內(nèi)容是關(guān)于一種通信裝置及其縮小化多天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用于可切換天線場(chǎng)型的無(wú)線設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]可因應(yīng)無(wú)線通信通道環(huán)境變化，而改變天線輻射場(chǎng)型主輻射波束方向的智能型天線(Smart Antenna)設(shè)計(jì)技術(shù),一直是天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域中相當(dāng)重要的一個(gè)研究方向。若能將天線輻射場(chǎng)型主輻射波束方向，對(duì)準(zhǔn)空間中通信信號(hào)能量所傳送或接收的方向，將有機(jī)會(huì)提高接收機(jī)所接收信號(hào)的質(zhì)量，或者增加發(fā)射機(jī)所能傳送信號(hào)的有效距離或覆蓋范圍。
[0003]目前所揭露的天線場(chǎng)型切換技術(shù)，若應(yīng)用操作于較低的商用通信頻段。均會(huì)造成多天線單元體積過(guò)大的問(wèn)題，例如LTE700MHZ頻段，其全波長(zhǎng)就需要430_，因此均難以被整合設(shè)計(jì)應(yīng)用于商用通信裝置當(dāng)中。主動(dòng)式的陣列天線設(shè)計(jì)技術(shù)，會(huì)有需要設(shè)計(jì)復(fù)雜且高制造成本的饋入網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)。關(guān)于另外的多天線場(chǎng)型切換設(shè)計(jì)技術(shù)，雖然不必設(shè)計(jì)復(fù)雜且高制造成本的饋入網(wǎng)絡(luò)。然而，若應(yīng)用于較低通信頻段時(shí)，同樣會(huì)有多天線單元所占體積較大的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本揭露提出一種通信裝置及其多天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法。根據(jù)一實(shí)施范例，本揭露提出一通信裝置。該通信裝置包括至少一接地導(dǎo)體部以及一多天線系統(tǒng)。該接地導(dǎo)體部具有至少一第一輻射邊緣以及一第二輻射邊緣。該多天線系統(tǒng)至少包含一第一共振部、一第二共振部、一第一控制電路以及一第二控制電路。該第一共振部，其位于該接地導(dǎo)體部的該第一福射邊緣，具有一第一電氣稱(chēng)合部以及一第一開(kāi)關(guān)。該第一共振部具有環(huán)圈共振結(jié)構(gòu)或具有開(kāi)槽孔共振結(jié)構(gòu)，并具有一第一共振路徑，該第一開(kāi)關(guān)配置于該第一共振路徑上。該第一電氣耦合部使得該第一共振路徑長(zhǎng)度小于或等于該多天線系統(tǒng)的最低操作頻率的0.18倍波長(zhǎng)，以激發(fā)該第一輻射邊緣形成強(qiáng)表面電流分布，產(chǎn)生一第一有效輻射能量。并產(chǎn)生至少一第一共振模態(tài)，涵蓋至少一第一操作頻帶，并且所產(chǎn)生該第一有效輻射能量具有一第一最強(qiáng)輻射方向。該第二共振部，其位于該接地導(dǎo)體部的該第二輻射邊緣，包括一第二電氣耦合部以及一第二開(kāi)關(guān)。該第二共振部具有環(huán)圈共振結(jié)構(gòu)或具有開(kāi)槽孔共振結(jié)構(gòu)，并具有一第二共振路徑，該第二開(kāi)關(guān)配置于該第二共振路徑上。該第二電氣耦合部使得該第二共振路徑長(zhǎng)度小于或等于該多天線系統(tǒng)的最低操作頻率的0.18倍波長(zhǎng)，以激發(fā)該第二輻射邊緣形成強(qiáng)表面電流分布，產(chǎn)生一第二有效輻射能量。并產(chǎn)生至少一第二共振模態(tài)，涵蓋該至少一第一操作頻帶，并且所產(chǎn)生該第二有效輻射能量具有一第二最強(qiáng)輻射方向。該第一控制電路，其經(jīng)由信號(hào)線路分別電氣耦接至該第一共振部以及該第二共振部。并用以控制切換一信號(hào)源電氣耦接至該第一共振部或該第二共振部?jī)烧咂渲兄唬a(chǎn)生該第一最強(qiáng)輻射方向或該第二最強(qiáng)輻射方向?；蚩刂圃撔盘?hào)源同時(shí)電氣耦接至該第一共振部與該第二共振部，產(chǎn)生一第三有效輻射能量具有一第三最強(qiáng)輻射方向。該第二控制電路，其經(jīng)由信號(hào)線路分別電氣耦接至該第一開(kāi)關(guān)以及該第二開(kāi)關(guān)，并用以控制切換當(dāng)該信號(hào)源電氣耦接至該第一共振部時(shí)，該第一開(kāi)關(guān)為連通狀態(tài)，當(dāng)該信號(hào)源電氣耦接至該第二共振部時(shí)，該第二開(kāi)關(guān)為連通狀態(tài)。
[0005]根據(jù)另一實(shí)施例，本揭露更提出一種多天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，適用于一通信裝置。此方法包含以下步驟:配置一多天線系統(tǒng)于包括一接地導(dǎo)體部的通信裝置當(dāng)中，其中該接地導(dǎo)體部包括至少一第一輻射邊緣以及一第二輻射邊緣，該多天線系統(tǒng)至少包括一第一共振部以及一第二共振部。配置該第一共振部位于該第一輻射邊緣，其中該第一共振部具有環(huán)圈共振結(jié)構(gòu)或具有開(kāi)槽孔共振結(jié)構(gòu)，并具有一第一共振路徑，并包括一第一電氣耦合部以及一第一開(kāi)關(guān)，該第一開(kāi)關(guān)配置于該第一共振路徑上；該第一電氣稱(chēng)合部使得該第一共振路徑的長(zhǎng)度小于或等于該多天線系統(tǒng)的最低操作頻率的0.18倍波長(zhǎng)，使得該第一共振部激發(fā)該第一福射邊緣形成強(qiáng)表面電流分布，產(chǎn)生一第一有效福射能量，并產(chǎn)生至少一第一共振模態(tài)，涵蓋至少一第一操作頻帶，并且所產(chǎn)生該第一有效輻射能量具有一第一最強(qiáng)輻射方向。配置該第二共振部位于該第二輻射邊緣，其中該第二共振部具有環(huán)圈共振結(jié)構(gòu)或具有開(kāi)槽孔共振結(jié)構(gòu)，其具有一第二共振路徑，并包括一第二電氣耦合部以及一第二開(kāi)關(guān)，該第二開(kāi)關(guān)配置于該第二共振路徑上；該第二電氣耦合部使得該第二共振路徑的長(zhǎng)度小于或等于該多天線系統(tǒng)的最低操作頻率的0.18倍波長(zhǎng)，使得第二共振部激發(fā)該第二輻射邊緣形成強(qiáng)表面電流分布，產(chǎn)生一第二有效輻射能量，并用以產(chǎn)生至少一第二共振模態(tài)，涵蓋該至少一第一操作頻帶，并且所產(chǎn)生該第二有效輻射能量具有一第二最強(qiáng)輻射方向。配置一第一控制電路，其經(jīng)由信號(hào)線路分別電氣耦接至該第一共振部以及該第二共振部，并用以控制切換一信號(hào)源僅電氣耦接至該第一共振部或該第二共振部，產(chǎn)生該第一最強(qiáng)輻射方向或該第二最強(qiáng)輻射方向；或控制該信號(hào)源同時(shí)電氣耦接至該第一共振部與該第二共振部，產(chǎn)生一第三有效輻射能量具有一第三最強(qiáng)輻射方向。配置一第二控制電路，其經(jīng)由信號(hào)線路分別電氣耦接至該第一開(kāi)關(guān)以及該第二開(kāi)關(guān)，并用以控制切換當(dāng)該信號(hào)源電氣耦接至該第一共振部時(shí)，該第一開(kāi)關(guān)為連通狀態(tài)；當(dāng)該信號(hào)源電氣耦接至該第二共振部時(shí)，該第二開(kāi)關(guān)為連通狀態(tài)。
[0006]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1A為本揭露一實(shí)施例通信裝置I及其多天線系統(tǒng)11結(jié)構(gòu)圖；
[0008]圖1B為本揭露一實(shí)施例通信裝置I的天線返回?fù)p失圖；
[0009]圖2A為本揭露一實(shí)施例通信裝置I的該信號(hào)源僅電氣耦接該第一共振部時(shí)的第一有效輻射能量2D場(chǎng)型圖；
[0010]圖2B為本揭露一實(shí)施例通信裝置I的該信號(hào)源僅電氣耦接該第二共振部時(shí)的第二有效輻射能量2D場(chǎng)型圖；
[0011]圖2C為本揭露一實(shí)施例通信裝置I的該信號(hào)源同時(shí)電氣耦接該第一與第二共振部時(shí)的第三有效輻射能量2D場(chǎng)型圖；
[0012]圖3A為前案環(huán)圈天線的輻射原理示意圖；
[0013]圖3B為本揭露共振部輻射原理示意圖；
[0014]圖4為本揭露一實(shí)施例通信裝置4及其多天線系統(tǒng)41結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖5為本揭露一實(shí)施例通信裝置5及其多天線系統(tǒng)51結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖6為本揭露一實(shí)施例通信裝置6及其多天線系統(tǒng)61結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖7為本揭露一實(shí)施例通信裝置7及其多天線系統(tǒng)71結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖8為本揭露一實(shí)施例通信裝置8及其多天線系統(tǒng)81結(jié)構(gòu)圖。
[0019]其中，附圖標(biāo)記:
[0020]1、4、5、6、7、8:通信裝置
[0021]10:接地導(dǎo)體部
[0022]100:接地導(dǎo)體部的介質(zhì)基底
[0023]101:接地導(dǎo)體部的第一輻射邊緣
[0024]102:接地導(dǎo)體部的第二輻射邊緣
[0025]103:接地導(dǎo)體部的第三輻射邊緣
[0026]11、41、51、61、71、81:多天線系統(tǒng)
[0027]12、42、52、62、72、82:第一共振部
[0028]121、421、521、621、721、821:第一電氣耦合部
[0029]122、422、522、622、722、822:第一開(kāi)關(guān)
[0030]124、424、524、624、724、824:第一共振路徑
[0031]123、133、423、433、523、533、543、623、633、643:短路點(diǎn)
[0032]13、43、53、63、73、83:第二共振部
[0033]131、431、531、631、731、831:第二電氣耦合部
[0034]132、432、532、632、732、832:第二開(kāi)關(guān)
[0035]134、434、534、634、734、834:第二共振路徑
[0036]141、142、143、144、145、146、147:信號(hào)線路
[0037]14:第一控制電路
[0038]15:信號(hào)源
[0039]16:第二控制電路
[0040]171:第一共振模態(tài)
[0041]172:第二共振模態(tài)
[0042]18:天線返回?fù)p失
[0043]21:第一最強(qiáng)福射方向
[0044]31:第二最強(qiáng)輻射方向
[0045]41:第三最強(qiáng)福射方向
[0046]435、436、535、545:突出部
[0047]54、64:第三共振部
[0048]541、641:第三電氣稱(chēng)合部
[0049]542,642:第三開(kāi)關(guān)
[0050]544、644:第三共振路徑
[0051]723、733、823、833:饋入金屬片
【具體實(shí)施方式】
[0052]本揭露內(nèi)容提出一種通信裝置及其多天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法。并以多個(gè)實(shí)施范例，提出一種輻射場(chǎng)型可變換的通信裝置。在通信裝置內(nèi)，先藉由設(shè)計(jì)縮小化的共振部來(lái)激發(fā)鄰近接地導(dǎo)體部的邊緣共振產(chǎn)生輻射模態(tài)，再以?xún)山M不同控制電路搭配切換不同共振部的激發(fā)。如此可以同時(shí)有效大幅減少天線尺寸，并達(dá)成輻射場(chǎng)型變化的目的。
[0053]為了解決未來(lái)在通信裝置內(nèi)設(shè)計(jì)于較低頻段操作的場(chǎng)型切換天線系統(tǒng)的技術(shù)挑戰(zhàn)，本揭露內(nèi)容提出一種場(chǎng)型可變化縮小化天線設(shè)計(jì)架構(gòu)。本揭露內(nèi)容先有效的利用設(shè)計(jì)小型化的共振結(jié)構(gòu)，來(lái)激發(fā)通信裝置內(nèi)接地面結(jié)構(gòu)的不同鄰邊共振產(chǎn)生強(qiáng)電流分布，而形成輻射模態(tài)。再藉由兩組不同控制電路搭配切換位于接地面不同鄰邊上不同共振部的激發(fā)，來(lái)分別于空間中不同方向范圍貢獻(xiàn)多樣化的輻射場(chǎng)型。如此可以同時(shí)有效大幅減少天線尺寸，并達(dá)成輻射場(chǎng)型變化的目的。本揭露內(nèi)容的天線設(shè)計(jì)技術(shù)相當(dāng)適合整合應(yīng)用于各種小型化的無(wú)線通信裝置當(dāng)中，因此具有產(chǎn)業(yè)實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0054]下文特舉出本揭露內(nèi)容所提出的通信裝置及其多天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法多個(gè)實(shí)施例其中之一加以說(shuō)明，但并非以此為限制。
[0055]請(qǐng)參照?qǐng)D1A，為本揭露內(nèi)容多個(gè)實(shí)施例其中之一的通信裝置I及其多天線系統(tǒng)11的結(jié)構(gòu)示意圖。該通信裝置I至少包括一接地導(dǎo)體部10以及一多天線系統(tǒng)11。該接地導(dǎo)體部10至少包括一第一輻射邊緣101以及一第二輻射邊緣102。該多天線系統(tǒng)11至少包括一第一共振部12、一第二共振部13、一第一控制電路14以及一第二控制電路16。該第一共振部12位于接地導(dǎo)體部10的該第一輻射邊緣101，包括一第一電氣耦合部121以及一第一開(kāi)關(guān)122。其中該第一共振部12具有環(huán)圈共振結(jié)構(gòu)，其具有一短路點(diǎn)123，并具有一第一共振路徑124，該第一開(kāi)關(guān)122配置于該第一共振路徑124上。
[0056]該第一電氣耦合部121能使得該第一共振路徑124長(zhǎng)度小于或等于該多天線系統(tǒng)11的最低操作頻率的0.18倍波長(zhǎng)。以激發(fā)該第一輻射邊緣101形成強(qiáng)表面電流分布，產(chǎn)生一第一有效輻射能量(圖2A)，并產(chǎn)生至少一第一共振模態(tài)171 (圖1B)，涵蓋至少一第一操作頻帶，并且所產(chǎn)生該第一有效輻射能量(圖2A)具有一第一最強(qiáng)輻射方向21 (圖2A)。該第二共振部13位于接地導(dǎo)體部10的該第二輻射邊緣102，包括一第二電氣耦合部131以及一第二開(kāi)關(guān)132。其中該第二共振部13具有環(huán)圈共振結(jié)構(gòu)，其具有一短路點(diǎn)1