用于一多输入多输出无线通信系统的多重天线的制作方法

文档序号:6934672阅读:180来源:国知局
专利名称:用于一多输入多输出无线通信系统的多重天线的制作方法
技术领域
本发明是一种用于一多输入多输出无线通信系统的多重天线,特别是一种可达到 三度空间的极化分集并可加强隔离度的多重天线。
背景技术
具有无线通信功能的电子产品,如笔记本电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant)等,是通过天线来发射或接收无线电波,以传递或交换无线电信号,进而访问 无线网络。因此,为了让使用者能更方便地访问无线通信网络,理想天线的频宽应在许可 范围内尽可能地增加,而尺寸则应尽量减小,以配合电子产品体积缩小的趋势。除此之外, 随着无线通信技术不断演进,电子产品所配置的天线数量可能增加。举例来说,无线区域 网络标准IEEE802. lln支持多输入多输出(Multi-input Multi-output, MIM0)通信技术, 亦即相关电子产品可通过多重(或多组)天线同步收发无线信号,以在不增加频宽或总 发射功率耗损(Transmit Power Expenditure)的情况下,大幅地增加系统的数据吞吐量 (Throughput)及传送距离,进而有效提升无线通信系统的频谱效率及传输速率,改善通信 品质。然而,针对多输入多输出的应用,传统技术未公开相对应的多重天线的设置方式, 以致无法完整发挥多输入多输出的优点。

发明内容
因此,本发明的主要目的即在于提供一种用于一多输入多输出无线通信系统的多
重天线。本发明公开一种多重天线,用于一多输入多输出的无线通信系统,其包括一基板; 一第一平面天线,沿一第一方向形成在该基板上;一第二平面天线,沿一第二方向形成在该 基板上;以及一垂直天线。该垂直天线包括一传输线,形成在该基板上该第一平面天线与该 第二平面天线之间;以及一辐射体,垂直于该基板上,并耦接到该传输线。




图1为本发明实施例一多重天线的示意图。
图2A为一多重天线的组装示意图。
图2B及图2C为图2A的多重天线的零件示意图。
图3A、图3B及图3C为相关于图1的多重天线的返回损失图。
主要元件符号说明
10,20多重天线
100基板
102、104平面天线
106垂直天线
RDT_1、RDT_2、RDT_3TML_1、TML_2、TML_3FD_1、FD_2、FD_3RDT_URDT_DBSx、y、z200202HL_1、HL_2、HL_3SD
辐射体 传输线
信号馈入端 上辐射体 下辐射体
基板 方向 平面部 垂直部 孔洞 焊点
具体实施例方式请参考图1,图1为本发明实施例的一多重天线10的示意图。多重天线10用于 一多输入多输出的无线通信系统,如符合IEEE 802. Iln标准的产品等,用来进行无线信号 的同步收发。多重天线10包括一基板100、平面天线102、104及一垂直天线106。平面天 线102、104以蚀刻或平面印刷等方式形成在基板100上,用来实现单极(Monopole)天线。 详细来说,平面天线102由一辐射体RDT_1、一传输线TML_1及一信号馈入端FD_1所组成; 同时,由于辐射体RDT_1具有两个主要分支,可形成双频(Dual Band)的辐射场型。换句话 说,平面天线102为一双频单极天线。平面天线104由一辐射体RDT_2、一传输线TML_2及 一信号馈入端FD_2所组成,其结构与平面天线102相同,且辐射体RDT_2的形状与辐射体 RDT_1的形状对称。另外,垂直天线106由一辐射体RDT_3、一传输线TML_3及一信号馈入 端FD_3所组成。辐射体RDT_3布置在一基板BS上,与基板100垂直,包括一上辐射体RDT_ U及一下辐射体RDT_D。上辐射体RDT_U及下辐射体RDT_D分别位于基板100的上方及下 方,且两者形状对称,因而可提供双极(Dipole)的辐射场型。另外,上辐射体RDT_U及下辐 射体RDT_D均包括两个主要分支,可提供双频的辐射场型。换句话说,垂直天线106为一 双频双极天线。因此,由上述可知,多重天线10包括三个天线,可用于三发射器/三接收器 (3T3R)的系统。进一步来说,由于平面天线102、104为单极天线,而垂直天线106为双极天线,因 此,平面天线102的时变电流方向沿图1中的方向y,平面天线104的时变电流方向沿方 向X,而垂直天线106的时变电流方向沿方向ζ (χ-y平面上无时变电流)。换句话说,平面 天线102的时变电流所产生的辐射电场与平面天线104所产生的辐射电场间呈90度的极 化分集(Polarization Diversity),使得平面天线102与平面天线104有很高的隔离度 (Isolation).此外,由于平面天线102与平面天线104共平面(共用接地),可能相互干 扰,因此,本发明将垂直天线106设在平面天线102与平面天线104之间,借由垂直天线106 的时变电流方向与另外两者正交的特性,加强隔离度。简单来说,在多重天线10中,平面天 线102、平面天线104及垂直天线106间的时变电流方向互为正交,可形成三度空间的极化 分集;同时,由于垂直天线106设在平面天线102与平面天线104间,可进一步加强隔离度, 以提升天线效率。
多重天线10为本发明的一实施例,主要目的是在三个正交方向x、y、z产生时变电 流与线性极化电场,进而达到极化分集。而达成此目的的方式是通过单极的平面天线102、 104及双极的垂直天线106,以产生三个正交的时变电流方向。其中,垂直天线106是设在共 用接地的平面天线102与平面天线104之间,以加强隔离度。在此情形下,多重天线10可 形成三度空间的极化分集,并加强天线间的隔离度,以提升天线效率。值注意的是,本领域 具通常知识者当可根据系统所需,调整或设定各辐射体的形状、尺寸、分支数、材质等,而不 限于图1所示的例,相关设计方式均为业界所熟知,故不赘述。例如,若应用在三频的通信 系统,则各辐射体应包括三个主要分支。另一方面,垂直天线106是设在平面天线102与平 面天线104之间,用以加强隔离度,其它不同摆设位置或设计上的变化均属本发明的范畴, 例如,垂直天线106的设置位置不限于平面天线102与平面天线104的中央而可较靠近平 面天线102或平面天线104,辐射体RDT_3可旋转一角度,辐射体RDT_3可以贴片实现而省 略基板BS...等等。除此之外,多重天线10的制造方式亦不限于任何特殊规则或步骤,只要能达成前 述目的即可。例如,请参考图2A至图2C,图2A为一多重天线20的组装示意图,而图2B及 图2C为多重天线20的零件示意图。图2A至图2C是借由多重天线20,说明本发明的一优 选制造方式的示意图,因此,为求简洁,多重天线20的结构、组成元件、运作方式等均与多 重天线10相同,并省略了大部分元件的标号。由图2A至图2C可知,多重天线20主要由两 大零件所组成,其一为平面部200,另一为垂直部202。由图2B及图2C可知,垂直部202为 三插式设计,用来嵌合在平面部200上的孔洞HL_1、HL_2、HL_3中,并通过不同焊点(标示 为SD),将垂直部202固定在平面部200。平面部200及垂直部202的详细组成元件均可参 考图1的多重天线10,在此不赘述。图2A至图2C所示的制造方式仅为一例,凡能制造出图1所示的多重天线10或其 衍生的变化,均属本发明的范畴,而不限于此。在传统技术中,针对三发射器/三接收器的应用,传统技术未公开相对应的多重 天线的设置方式,以致无法完整发挥其优点。相较之下,在本发明的多重天线10中,平面天 线102、平面天线104及垂直天线106间的时变电流方向互为正交,可形成三度空间的极化 分集;同时,由于垂直天线106是设在平面天线102与平面天线104间,可进一步加强隔离 度,以提升天线效率。需注意的是,上述关于多重天线10的辐射特性,如时变电流方向、增 益场型、隔离度等的测量、模拟,为业界熟习的技艺,且非本发明重点,故不多加描述。其中, 关于隔离度的结果,可进一步参考以下说明。若适当调整多重天线10的辐射体的尺寸、材质等而将多重天线10应用到一符合 IEEE 802. 11标准的双频(约2. 4GHz及5. 12GHz)无线区域网络系统时,所对应的隔离效 果可以图3A至图3C表示。图3A为垂直天线106对平面天线102的返回损失图,其绘制方 式是令垂直天线106为信号输出端,而平面天线102为信号输入端,测量或模拟由平面天线 102传输(耦合)至垂直天线106的能量比例。因此,由图3A可知,在2. 4GHz附近,平面天 线102耦合至垂直天线106的能量均小于_19dB,表示此频率范围垂直天线106与平面天线 102的隔离度大于19dB ;而在5GHz附近,隔离度则大于28dB。同理,图3B为平面天线104 对平面天线102的返回损失图,即由平面天线102传输(耦合)至平面天线104的能量比 例;由此可知,在2. 4GHz附近,平面天线104与平面天线102的隔离度大于23dB ;而在5GHz附近,隔离度则大于30dB。最后,图3C为垂直天线106对平面天线104的返回损失图,即由 平面天线104传输(耦合)至垂直天线106的能量比例;由此可知,在2. 4GHz附近,垂直天 线106与平面天线104的隔离度大于20dB ;而在5GHz附近,隔离度则大于27dB。综合图3A至图3C的结果可知,平面天线102、平面天线104及垂直天线106间的 隔离度在2. 4GHz附近大于20dB,而在5GHz附近则大于27dB。如此的隔离效果可有效避免 天线间的干扰,因而可提升天线效率。前述说明仅针对与本发明的精神相关部分加以阐明,其它可能的变化或附加元件 等,因不影响本发明的涵盖范围故未多加描述。然而,需注意的是,本领域具通常知识者当 可根据系统需求,适当地修饰本发明。例如,可分别在传输线TML_1、TML_2两旁增加屏蔽 (Shielding)金属片,以加强传输效果。另外,在图1中,基板100优选地为一多层印刷电路 板,其上层印刷有传输线TML_1、TML_2、TML_3及辐射体RDT_1、RDT_2,其中一层为共用接地 层。综上所述,本发明是在共平面的两正交方向分别设置单极的平面天线,并在两者 之间设置一双极的垂直天线,以产生三个正交的时变电流方向与线性极化电场,达到三度 空间的极化分集。同时,由于垂直天线是设在共用接地的两平面天线之间,可加强隔离度, 以提升天线效率。以上所述仅为本发明的优选实施例,凡依本发明所做的均等变化与修饰,均应属 本发明的涵盖范围。
权利要求
一种多重天线,用于一多输入多输出的无线通信系统,其包括一基板;一第一平面天线,沿一第一方向形成在该基板上;一第二平面天线,沿一第二方向形成在该基板上;以及一垂直天线,包括一传输线,形成在该基板上该第一平面天线与该第二平面天线之间;以及一辐射体,垂直于该基板上,并耦接到该传输线。
2.根据权利要求1所述的多重天线,其中该第一方向与该第二方向互为正交。
3.根据权利要求2所述的多重天线,其中该第一平面天线与该第二平面天线所产生的 辐射电场呈90度极化分集。
4.根据权利要求1所述的多重天线,其中该第一平面天线包括 一第一传输线,沿该第一方向形成在该基板上;以及一第一辐射体,形成在该基板上,并耦接到该第一传输线。
5.根据权利要求4所述的多重天线,其中该第一辐射体包括两分支,该第一平面天线 为一单极双频天线。
6.根据权利要求4所述的多重天线,其中该第一平面天线还包括一信号馈入端,形成 在该第一传输线未耦接到该第一辐射体的一端。
7.根据权利要求1所述的多重天线,其中该第二平面天线包括 一第二传输线,沿该第二方向形成在该基板上;以及一第二辐射体,形成在该基板上,并耦接到该第二传输线。
8.根据权利要求7所述的多重天线,其中该第二辐射体包括两分支,该第二平面天线 为一单极双频天线。
9.根据权利要求7所述的多重天线,其中该第二平面天线还包括一信号馈入端,形成 在该第二传输线未耦接到该第二辐射体的一端。
10.根据权利要求1所述的多重天线,其中该垂直天线的该辐射体包括 一上辐射体,形成在该基板的上方,并耦接到该传输线;以及一下辐射体,形成在该基板的下方,并耦接到该传输线。
11.根据权利要求10所述的多重天线,其中该上辐射体与该下辐射体的形状对称。
12.根据权利要求11所述的多重天线,其中该上辐射体与该下辐射体均包括两分支, 该垂直天线为一双极双频天线。
13.根据权利要求1所述的多重天线,其中该垂直天线还包括一垂直基板,用来布置该 辐射体。
14.根据权利要求1所述的多重天线,其中该垂直天线还包括一信号馈入端,形成在该 传输线未耦接到该辐射体的一端。
全文摘要
本发明公开一种多重天线,用于一多输入多输出的无线通信系统,其包括一基板;一第一平面天线,沿一第一方向形成在该基板上;一第二平面天线,沿一第二方向形成在该基板上;以及一垂直天线。该垂直天线包括一传输线,形成在该基板上该第一平面天线与该第二平面天线之间;以及一辐射体,垂直在该基板上,并耦接到该传输线。
文档编号H01Q1/38GK101931117SQ200910145900
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者吴民仲 申请人:雷凌科技股份有限公司
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