TWM627483U

TWM627483U - 雙天線系統

Info

Publication number: TWM627483U
Application number: TW111201192U
Authority: TW
Inventors: 帕瑪那戴瑞悠薩; 朱芳賢
Original assignee: 華碩電腦股份有限公司
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2022-05-21

Abstract

本案揭露一種雙天線系統，其於介質基板上設有接地部、共用輻射部、第一饋入支路、第二饋入支路、第一饋入源、第二饋入源、第一寄生支路及第二寄生支路。接地部鄰接介質基板之第一長側邊，共用輻射部鄰近介質基板之第二長側邊。第一及第二饋入支路分別連接共用輻射部，並朝接地部方向延伸，使共用輻射部、第一饋入支路、接地部及第二饋入支路之間形成一匹配槽孔。第一饋入源電性連接第一饋入支路及接地部，第二饋入源電性連接第二饋入支路及接地部。第一寄生支路連接至接地部並朝共用輻射部方向延伸，使第一寄生支路與第一饋入支路相隔一第一耦合間距。第二寄生支路連接至接地部並朝共用輻射部方向延伸，使第二寄生支路係與第二饋入支路相隔一第二耦合間距。

Description

雙天線系統

本案係有關一種縮小化並同時具有低耦合特性的雙天線系統。

由於筆記型電腦的外型設計越來越緊湊，機殼的內部空間也相對縮小，但是在不斷縮小尺寸的情況下，天線可設計的空間早已不敷使用，因此天線整合的設計也就愈來愈被重視。再者，為了滿足消費者對於無線通訊速度的需求，無線通訊的頻率也往高頻做移動，以求有更寬的頻寬來增加傳輸量，但是由於機構上的限制，天線在高頻輻射時容易有死角產生。

另一方面，為了改善多天線之間的隔離度，現有方式為增加天線彼此之間的距離，以提升天線隔離度，但是在空間有限的前提下，往往無法實現。另一種方式是在兩天線之增加一共振元件，以降低天線彼此的耦合能量，提升兩天線之間的隔離度。然而，此種方式雖可降低天線之間的乾染而提升隔離度，但其仍然需要增加天線的尺寸才有機會達成，在空間有限的情況下，為了提升速度而增加天線數量或尺寸，且又必須使天線間彼此不互相干擾，實有其困難存在。

本案提供一種雙天線系統，包含一介質基板、一接地部、一共用輻射部、一第一饋入支路、一第二饋入支路、一第一饋入源、一第二饋入源、一第一寄生支路以及一第二寄生支路。介質基板包含相對之一第一長側邊及一第二長側邊。接地部位於介質基板上且鄰接第一長側邊。共用輻射部位於介質基板上且鄰近第二長側邊。第一饋入支路位於介質基板上，第一饋入支路連接共用輻射部，並朝接地部方向延伸。第二饋入支路位於介質基板上且對應第一饋入支路，第二饋入支路連接共用輻射部，並朝接地部方向延伸，共用輻射部、第一饋入支路、接地部及第二饋入支路之間係具有一匹配槽孔。第一饋入源位於介質基板上且電性連接第一饋入支路及接地部。第二饋入源位於介質基板上且電性連接第二饋入支路及接地部。第一寄生支路位於介質基板上且位於第一饋入支路外側，第一寄生支路連接接地部並朝共用輻射部方向延伸，使第一寄生支路係與第一饋入支路相隔一第一耦合間距。第二寄生支路位於介質基板上且位於第二饋入支路外側，第二寄生支路連接接地部並朝共用輻射部方向延伸，使第二寄生支路係與第二饋入支路相隔一第二耦合間距。

綜上所述，本案係為一種縮小化並同時具有低耦合特性的雙天線系統設計，其係利用共用輻射部來有效節省天線尺寸，且在單一結構中加入二個饋入源，再藉由共模與差模的設計解決隔離度的問題，並且藉由增加寄生支路設計，使其在增加頻寬的同時也可增加隔離度的可用頻寬。是以，本案可有效支援雙模態共振操作，其共振頻帶為3.3～6 GHz，可以涵蓋新一代通訊系統N77、N78、N79所需的操作頻帶（3.3～5 GHz）。因此，本案可以在不增加產品系統空間之前提下，解決兩天線之間的隔離度問題，同時提升無線通訊的覆蓋率及品質。

請參閱圖1所示，本案之雙天線系統10，包含一介質基板12、一接地部14、一共用輻射部16、一第一饋入支路18、一第二饋入支路20、一第一饋入源22、一第二饋入源24、一第一寄生支路26以及一第二寄生支路28。

如圖1所示，在此雙天線系統10中，介質基板12係包含相對之一第一長側邊121及一第二長側邊122以及相對之一第一短側邊123及一第二短側邊124，且第一短側邊123連接第一長側邊121及第二長側邊122之同一側，第二短側邊124連接第一長側邊121及第二長側邊122的另一側。接地部14係位於介質基板12上且鄰接第一長側邊121，以沿著第一長側邊121設置。共用輻射部16係位於介質基板12上且鄰近第二長側邊122，在此實施例中，共用輻射部16係延伸至第二長側邊122、第一短側邊123及第二短側邊124。第一饋入支路18位於介質基板12上，第一饋入支路18之一端連接共用輻射部16，另一端朝向接地部14的方向延伸；第二饋入支路20位於介質基板12上且對應第一饋入支路18，第二饋入支路20之一端連接共用輻射部16，另一端則朝向接地部14的方向延伸，其中共用輻射部16、第一饋入支路18、接地部14及第二饋入支路20之間係具有一匹配槽孔30，以利用匹配槽孔30的長度來調整第一饋入支路18及第二饋入支路20之間的一距離。第一饋入源22位於介質基板12上，且電性連接該第一饋入支路18及接地部14，第二饋入源24位於介質基板12上，且電性連接第二饋入支路20及接地部14，以利用第一饋入源22及第二饋入源24收發無線射頻訊號。第一寄生支路26位於介質基板12上且位於第一饋入支路18外側，第一寄生支路26之一端連接至接地部14，另一端並朝共用輻射部16的方向延伸，然後再彎折朝向遠離第一饋入支路18之方向延伸（朝向第一短側邊123的方向延伸），使第一寄生支路26係與第一饋入支路18相隔一第一耦合間距D1。第二寄生支路28位於介質基板12上且位於第二饋入支路20外側，第二寄生支路28之一端連接至接地部14，另一端並朝共用輻射部16的方向延伸，然後再彎折朝向遠離第二饋入支路20之方向延伸（朝向第二短側邊124的方向延伸），使第二寄生支路28係與第二饋入支路20相隔一第二耦合間距D2。是以，本案利用第一寄生支路26及第二寄生支路28之設計來增加頻寬。

如圖1所示，雙天線系統10之介質基板12之第一長側邊121的外側邊更設置有一系統接地面32，使接地部14電性連接系統接地面32，且第一寄生支路26及第二寄生支路28亦可同時連接至系統接地面32。當然，在另一實施例中，第一寄生支路26及第二寄生支路28亦可僅電性連接至接地部14，再透過接地部14電性連接至系統接地面32。在一實施例中，系統接地面32可為獨立之一金屬片，或是位於一電子裝置之金屬平面，例如，系統接地面32可為電子裝置的金屬框或是電子裝置的機殼內部的金屬片或濺鍍的金屬部，但本案不以此為限。舉例來說，電子裝置為筆記型電腦時，系統接地面32可以為筆記型電腦螢幕的系統接地面或筆記型電腦螢幕機殼內的EMI鋁箔或濺鍍之金屬區域等金屬部。其中，於圖式中所繪製的系統接地面32的形狀及尺寸僅為示意，系統接地面32的形狀或尺寸可隨著雙天線系統10之應用而隨之改變，當不能以此為限。

在另一實施例中，如圖2所示，共用輻射部16係位於介質基板12上且鄰近第二長側邊122，且共用輻射部16亦可不用延伸至第二長側邊122、第一短側邊123及第二短側邊124的邊緣，由於共用輻射部16之長度可以用來調整共振頻率，寬度可以用來調整天線匹配，所以只要確保共用輻射部16具有足夠的長度與寬度，共用輻射部16可以與第二長側邊122、第一短側邊123及第二短側邊124分別保持一間隔。

在一實施例中，如圖1及圖2所示，第一寄生支路26之長度係為操作頻率0.25倍波長的長度。同理，第二寄生支路28之長度係為操作頻率0.25倍波長的長度。

在一實施例中，如圖1及圖2所示，共用輻射部16、第一饋入支路18、第二饋入支路20、第一寄生支路26、第二寄生支路28、接地部14等元件係由導電性金屬材料製成，例如銀、銅、鋁、鐵或是其合金等，但本案不以此為限。

如圖1及圖2所示，本案之雙天線系統10係支援雙模態共振操作。其中，第一饋入源22、第一饋入支路18、共用輻射部16及第一寄生支路26係作為一第一天線34，第二饋入源24、第二饋入支路20、共用輻射部16及第二寄生支路28係作為一第二天線36。第一天線34及第二天線36之架構大致互相鏡射且分別位於介質基板12的一側，並支援雙模態共振操作。

請同時參閱圖1及圖3所示，在第一天線34中，第一饋入源22、第一饋入支路18、共用輻射部16可以產生第一共振模態，其電流路徑如圖4所示，第一饋入源22激發在3.4 GHz操作頻率，以形成共振路徑約為0.25倍波長的共振模態。由於第一寄生支路26與第一饋入支路18之間具有第一耦合間距D1，第一饋入支路18、共用輻射部16、第一寄生支路26、系統接地面32及接地部14會形成一第一耦合式迴圈結構，以產生第二共振模態，其電流路徑如圖5所示，第一饋入源22激發在5.5 GHz操作頻率，以形成共振路徑約為0.5倍波長的共振模態。因此，第一天線34藉由第一共振模態與第二共振模態的結合可達成一寬頻操作頻帶，其頻帶範圍涵蓋3.3 GHz ~ 6 GHz，以符合新一代行動通訊的N77、N78、N79的操作頻帶（3.3 GHz ~ 5 GHz）。

請同時參閱圖1及圖3所示，在第二天線36中，第二饋入源24、第二饋入支路20、共用輻射部16可以產生第三共振模態，當第二饋入源24激發在3.4 GHz操作頻率，會形成共振路徑約為0.25倍波長（0.25λ）的共振模態。另一方面，由於第二寄生支路28與第二饋入支路20之間具有第二耦合間距D2，第二饋入支路20、共用輻射部16、第二寄生支路28、系統接地面32及接地部14會形成一第二耦合式迴圈結構，以產生第四共振模態，當第二饋入源24激發在5.5 GHz操作頻率時，會形成共振路徑約為0.5倍波長（0.5λ）的共振模態。因此，第二天線36藉由第三共振模態與第四共振模態的結合亦可達成一寬頻操作頻帶，其頻帶範圍涵蓋3.3 GHz ~ 6 GHz，以符合新一代行動通訊的N77、N78、N79的操作頻帶（3.3 GHz ~ 5 GHz）。

再者，由於第一天線34與第二天線36共用同一個共用輻射部16的關係，因此需要藉由第一饋入支路18、共用輻射部16、第二饋入支路20及接地部14所形成的匹配槽孔30來進行匹配與隔離度的調整。其中，匹配槽孔30的長度可以調整第一饋入支路18與第二饋入支路20之間的距離（即第一饋入源22與第二饋入源24之間的距離），進而可以控制第一天線34及第二天線36之間共模（第一饋入源22及第二饋入源24之輸入同相）與差模（第一饋入源22及第二饋入源24之輸入反相）的電流相位進行調整來改善隔離度，以得到較佳的隔離度；匹配槽孔30的寬度可以調整天線之匹配，另外接地部14亦可以藉由調整高度來調整天線之匹配，並且，第一天線34的第一耦合式迴圈結構與第二天線36的第二耦合式迴圈結構亦可以相同方式調整改善隔離度。因此，本案可以利用第一天線34與第二天線36共用同一個共用輻射部16來有效節省天線尺寸空間，並且達成良好的隔離度。

本案提出之雙天線系統10確實具有良好的反射係數及隔離度。請同時參閱圖1及圖3所示，在此雙天線系統10中，整個雙天線系統10之尺寸為38 mm ＊7.5 mm，以此雙天線系統10於射頻訊號傳輸時，來進行S參數的模擬分析。雙天線系統10分別在低頻操作頻帶及高頻操作頻帶時，其S參數模擬結果如圖3所示，由圖式所顯示的曲線可知，於圖式上顯示的第一共振模態及第二共振模態之反射係數（S11）均小於-10 dB（S11 ＜-10 dB），且第三共振模態及第四共振模態之反射係數（S22）亦小於-10 dB（S11 ＜-10 dB），證明在低頻操作頻帶以及高頻操作頻帶均具有良好的反射係數。另一方面，在圖式下方的隔離度曲線（S21），於操作頻帶內顯示天線隔離度均可達到-11 dB（S21＜-11 dB），證明在低頻操作頻帶及高頻操作頻帶均具有良好的隔離度。因此，本案之雙天線系統10在同頻雙饋入的操作頻帶下係具有良好的隔離度。

綜上所述，本案係為一種縮小化並同時具有低耦合特性的雙天線系統設計，其係利用共用輻射部來有效節省天線尺寸，且在單一結構中加入二個饋入源，再藉由共模與差模的設計解決隔離度的問題，並且藉由增加寄生支路設計，使其在增加頻寬的同時也1245可增加隔離度的可用頻寬。是以，本案可有效支援雙模態共振操作，其共振頻帶為3.3～6 GHz，可以涵蓋新一代通訊系統N77（3.3～4.2 GHz）、N78（3.3～3.8 GHz）、N79（4.4～5 GHz）所需的操作頻帶（3.3～5 GHz）。因此，本案可以在不增加產品系統空間之前提下，解決兩天線之間的隔離度問題，同時提升無線通訊的覆蓋率及品質。

以上所述之實施例僅係為說明本案之技術思想及特點，其目的在使熟悉此項技術者能夠瞭解本案之內容並據以實施，當不能以之限定本案之專利範圍，即大凡依本案所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本案之申請專利範圍內。

10:雙天線系統 12:介質基板 121:第一長側邊 122:第二長側邊 123:第一短側邊 124:第二短側邊 14:接地部 16:共用輻射部 18:第一饋入支路 20:第二饋入支路 22:第一饋入源 24:第二饋入源 26:第一寄生支路 28:第二寄生支路 30:匹配槽孔 32:系統接地面 34:第一天線 36:第二天線 D1:第一耦合間距 D2:第二耦合間距

圖1為根據本案一實施例之雙天線系統的結構示意圖。圖2為根據本案另一實施例之雙天線系統的結構示意圖。圖3為根據本案之雙天線統產生的S參數模擬示意圖。圖4為根據本案一實施例之雙天線系統之第一饋入源激發在3.4 GHz的電流路徑分布圖。圖5為根據本案一實施例之雙天線系統之第一饋入源激發在5.5 GHz的電流路徑分布圖。

10:雙天線系統

12:介質基板

121:第一長側邊

122:第二長側邊

123:第一短側邊

124:第二短側邊

14:接地部

16:共用輻射部

18:第一饋入支路

20:第二饋入支路

22:第一饋入源

24:第二饋入源

26:第一寄生支路

28:第二寄生支路

30:匹配槽孔

32:系統接地面

34:第一天線

36:第二天線

D1:第一耦合間距

D2:第二耦合間距

Claims

一種雙天線系統，包含：一介質基板，包含相對之一第一長側邊及一第二長側邊；一接地部，位於該介質基板上且鄰接該第一長側邊；一共用輻射部，位於該介質基板上且鄰近該第二長側邊；一第一饋入支路，位於該介質基板上，該第一饋入支路連接該共用輻射部，並朝該接地部方向延伸；一第二饋入支路，位於該介質基板上且對應該第一饋入支路，該第二饋入支路連接該共用輻射部，並朝該接地部方向延伸，該共用輻射部、該第一饋入支路、該接地部及該第二饋入支路之間係具有一匹配槽孔；一第一饋入源，位於該介質基板上，且電性連接該第一饋入支路及該接地部；一第二饋入源，位於該介質基板上，且電性連接該第二饋入支路及該接地部；一第一寄生支路，位於該介質基板上且位於該第一饋入支路外側，該第一寄生支路連接該接地部並朝該共用輻射部方向延伸，使該第一寄生支路係與該第一饋入支路相隔一第一耦合間距；以及一第二寄生支路，位於該介質基板上且位於該第二饋入支路外側，該第二寄生支路連接該接地部並朝該共用輻射部方向延伸，使該第二寄生支路係與該第二饋入支路相隔一第二耦合間距。
如請求項1所述之雙天線系統，其中該介質基板更包含相對之一第一短側邊及一第二短側邊，該共用輻射部係延伸至該第二長側邊、該第一短側邊及該第二短側邊。
如請求項1所述之雙天線系統，其中該第一寄生支路更彎折朝向遠離該第一饋入支路之方向延伸。
如請求項1所述之雙天線系統，其中該第二寄生支路更彎折朝向遠離該第二饋入支路之方向延伸。
如請求項1所述之雙天線系統，其中該第一饋入源、該第一饋入支路、該共用輻射部及該第一寄生支路係作為一第一天線。
如請求項1所述之雙天線系統，其中該第二饋入源、該第二饋入支路、該共用輻射部及該第二寄生支路係作為一第二天線。
如請求項1所述之雙天線系統，其中該第一寄生支路之長度係為操作頻率0.25倍波長的長度。
如請求項1所述之雙天線系統，其中該第二寄生支路之長度係為操作頻率0.25倍波長的長度。
如請求項1所述之雙天線系統，更包含一系統接地面，位於該介質基板的該第一長側邊，且連接該接地部。
如請求項9所述之雙天線系統，其中該第一寄生支路及該第二寄生支路係連接該系統接地面。
如請求項10所述之雙天線系統，其中該第一饋入支路、該共用輻射部、該第一寄生支路、該系統接地面及該接地部係形成一第一耦合式迴圈結構。
如請求項10所述之雙天線系統，其中該第二饋入支路、該共用輻射部、該第二寄生支路、該系統接地面及該接地部係形成一第二耦合式迴圈結構。