多输入多输出天线结构的制作方法

【技术领域】

本发明是有关于一种天线结构，且特别是有关于一种多输入多输出天线结构。

背景技术：

随着电子装置小型化的需求，要在有限空间中设计多天线，需考量该多个天线之间的隔离度及该多个天线的辐射场型，在天线设计上势必是个挑战。

技术实现要素：

本发明提供一种多输入多输出天线结构，其体积可较小、具有良好隔离度、全向性的辐射场型且具有良好表现的多输入多输出天线结构。

本发明提供一种电子装置，具有至少一上述的多输入多输出天线结构。

本发明的一种多输入多输出天线结构，配置于一基板，多输入多输出天线结构包括两偶极天线及两第二接地辐射体。各偶极天线用以共振出一第一频带与一第二频带。各偶极天线包括一馈入辐射体及一第一接地辐射体。馈入辐射体具有一馈入端。第一接地辐射体位于馈入辐射体旁且具有一第一接地端。两第二接地辐射体位于两偶极天线之间，两第二接地辐射体分离于两第一接地辐射体且分别对应于两第一接地辐射体设置，且一弯折间隙形成于两第二接地辐射体之间。

在本发明的一实施例中，上述的弯折间隙的宽度介于0.3毫米至1毫米之间。

在本发明的一实施例中，上述的弯折间隙具有两个转折位置而呈一z型。

在本发明的一实施例中，上述的多输入多输出天线结构具有一虚拟中心，其中，一个偶极天线及所对应的第二接地辐射体以虚拟中心为轴心旋转180度后能够重合于另一个偶极天线及另一个第二接地辐射体。

在本发明的一实施例中，上述的多输入多输出天线结构更包括两同轴传输线，分别配置于两偶极天线上，各第二接地辐射体具有一第二接地端，各同轴传输线的一正端连接于对应的偶极天线的馈入端，各同轴传输线的一负端连接于对应的偶极天线的第一接地端与对应的第二接地辐射体的第二接地端。

在本发明的一实施例中，上述的两同轴传输线之间的距离在8毫米至15毫米之间。

在本发明的一实施例中，上述的各同轴传输线的长度在230毫米至500毫米之间。

在本发明的一实施例中，上述的各馈入辐射体的长度与对应的第一接地辐射体的长度总和为第一频带的1/2波长。

在本发明的一实施例中，上述的各馈入辐射体的长度为第一频带的1/4波长，且各第一接地辐射体的长度为第一频带的1/4波长。

在本发明的一实施例中，上述的两第二接地辐射体的长度总和为第一频带的1/4波长。

在本发明的一实施例中，上述的各第二接地辐射体的长度为第一频带的1/8波长。

在本发明的一实施例中，上述的第一频带在2400mhz至2500mhz之间，且第二频带在5150mhz至5875mhz之间。

本发明的一种电子装置，包括一壳体、一电路板、至少一上述的多输入多输出天线结构及一屏蔽件。电路板配置于壳体内。多输入多输出天线结构配置于壳体内且信号连接至电路板。屏蔽件配置于壳体内且位于多输入多输出天线结构及电路板之间。

在本发明的一实施例中，上述的至少一多输入多输出天线结构与屏蔽件之间的距离介于15毫米至70毫米之间。

在本发明的一实施例中，上述的壳体为一圆柱体、一椭圆体、一长方体、一梯形柱或一橄榄球体。

基于上述，本发明的多输入多输出天线结构将两第二接地辐射体配置于两偶极天线之间且分离于两偶极天线的两第一接地辐射体，再者，两第二接地辐射体之间具有弯折间隙的设计能够使两偶极天线具有良好的隔离度。如此一来，两偶极天线的距离可相当接近也不会互相干扰，而使得多输入多输出天线结构具有较小的体积。因此，多输入多输出天线结构能够在有限空间内分别共振出信号良好的第一频带与第二频带，而达到双频的特性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

【附图说明】

图1是依照本发明的一实施例的一种电子装置的示意图。

图2是图1的电子装置的多输入多输出天线结构的示意图。

图3是图2的多输入多输出天线结构的频率-电压驻波比的示意图。

图4是图2的多输入多输出天线结构的频率-隔离度的示意图。

图5是图2的多输入多输出天线结构的频率-天线效率的示意图。

图6是图2的多输入多输出天线结构的频率-天线封包相关系数的示意图。

图7是图1的多输入多输出天线结构与屏蔽件之间存在不同距离时的频率-天线效率的示意图。

图8a、图8b、图8c分别是图2的多输入多输出天线结构的其中一个偶极天线在x-y平面、x-z平面与y-z平面的辐射场型示意图。

图9a、图9b、图9c分别是图2的多输入多输出天线结构的另一个偶极天线在x-y平面、x-z平面与y-z平面的辐射场型示意图。

图10是依照本发明的另一实施例的一种电子装置的示意图。

【符号说明】

a1、a2、a3、a4、b1、b2、c1、c2：位置

o：虚拟中心

d1、d2：距离

d3：宽度

10、10b：电子装置

12、12b：壳体

14：电路板

15：无线模块卡

16：屏蔽件

100：多输入多输出天线结构

105：基板

110、110a、110’、110a’：偶极天线

120：馈入辐射体

130：第一接地辐射体

140：第二接地辐射体

150：弯折间隙

160、162：同轴传输线

【具体实施方式】

图1是依照本发明的一实施例的一种电子装置的示意图。请参阅图1，本实施例的电子装置10包括一壳体12、一电路板14、一多输入多输出天线结构100及一屏蔽件16。在本实施例中，电子装置10例如是一智能音箱，但电子装置10的种类不以此为限制。如图1所示，在本实施例中，壳体12的外型是以一圆柱体为例。当然，壳体12的形状不以此为限制，在其他实施例中，壳体12也可以是一椭圆体、一长方体、一梯形柱或一橄榄球体。壳体12的材质例如是塑胶，但壳体12的材质不以此为限制，只要壳体12在靠近多输入多输出天线结构100的部位的材质为非金属即可。

在图1中为了明确表示电路板14、多输入多输出天线结构100及屏蔽件16的相对位置，将壳体12以虚线表示。如图1所示，在本实施例中，电路板14、多输入多输出天线结构100及屏蔽件16配置于壳体12内，且电路板14与多输入多输出天线结构100被屏蔽件16隔开，也就是说，屏蔽件16位于多输入多输出天线结构100及电路板14之间。在本实施例中，多输入多输出天线结构100的位置例如是在壳体12的顶部的底面，但多输入多输出天线结构100的位置不以此为限制。

此外，在本实施例中，屏蔽件16的材质为金属，可用来屏蔽电路板14上的干扰源对无线收讯品质的影响。当然，屏蔽件16的材质不以此为限制。另外，在本实施例中，多输入多输出天线结构100与屏蔽件16之间的距离d1至少大于15毫米，以降低屏蔽件16对多输入多输出天线结构100的影响。多输入多输出天线结构100与屏蔽件16之间的距离d1例如是介于15毫米至70毫米之间，但不以此为限制。

在本实施例中，多输入多输出天线结构100信号连接至电路板14的无线模块卡15。更明确地说，多输入多输出天线结构100通过两同轴传输线160、162连接至电路板14的无线模块卡15，屏蔽件16上可具有对应的穿孔或凹陷来使同轴传输线160、162通过。各同轴传输线160、162的长度例如是在230毫米至500毫米之间，而具有较佳的阻抗匹配效果。

下面将说明多输入多输出天线结构100的细部结构。图2是图1的电子装置的多输入多输出天线结构的示意图。请参阅图2，本实施例的多输入多输出天线结构100包括两偶极天线110、110a。偶极天线110、110a分别用以共振出一第一频带与一第二频带。在本实施例中，第一频带例如是在2400mhz至2500mhz之间，且第二频带例如是在5150mhz至5875mhz之间。也就是说，在本实施例中，各偶极天线110、110a为wifi2.4ghz和wifi5ghz的双频偶极天线110、110a。当然，各偶极天线110、110a的第一频带与第二频带的范围不以此为限制。

在本实施例中，各偶极天线110、110a包括一馈入辐射体120及一第一接地辐射体130。馈入辐射体120具有一馈入端。第一接地辐射体130位于馈入辐射体120旁且具有一第一接地端。更明确地说，馈入辐射体120是由沿着位置a3、a1、a4、a2延伸的辐射体所形成，其中，馈入端在位置a1。第一接地辐射体130是由沿着位置b1、b2延伸的辐射体所形成，其中，第一接地端在位置b1。在本实施例中，馈入辐射体120与第一接地辐射体130是采分离设置且彼此之间具有间隙。

在本实施例中，各馈入辐射体120的长度与对应的第一接地辐射体130的长度总和为第一频带的1/2波长。更明确地说，各馈入辐射体120的长度为第一频带的1/4波长，且各第一接地辐射体130的长度为第一频带的1/4波长。此外，在本实施例中，第二频带(wifi5g)是由第一频带(wifi2.4g)的二倍频形成。多输入多输出天线结构100可通过调整位置a1至位置a4与位置b1至位置b2之间的间隙来增加第二频带(wifi5g)的共振频宽。并且，在本实施例中，多输入多输出天线结构100可各别通过调整a1-a3段的路径长度、宽度、a1-a4段的路径长度或宽度，来调整其第一频带与第二频带的共振频率和阻抗匹配。

值得一提的是，在本实施例中，多输入多输出天线结构100可配置于一基板105上。基板105例如是软性电路板14或是硬质电路板14，基板105的种类不以此为限制。在本实施例中，基板105的长、宽、高尺寸例如是40毫米、30毫米、0.4毫米。各偶极天线110、110a的的长、宽尺寸例如是40毫米、10毫米，两偶极天线110、110a共同配置在基板105上时，两偶极天线110、110a之间的距离相当靠近(例如是小于等于10毫米)。在本实施例中，多输入多输出天线结构100为了可以在第一频带(例如是wifi2.4ghz)具有良好的隔离度，以降低两偶极天线110、110a过于接近而互相干扰的几率。

本实施例的多输入多输出天线结构100包括两第二接地辐射体140。两第二接地辐射体140位于两偶极天线110、110a之间，又两第二接地辐射体140分离于两第一接地辐射体130且分别对应于两第一接地辐射体130设置。此外，在本实施例中，第二接地辐射体140是由沿着位置c1、c2延伸的辐射体而形成。两第二接地辐射体140的长度总和为第一频带的1/4波长。更明确地说，各第二接地辐射体140的长度为第一频带的1/8波长。此外，两第二接地辐射体140例如是以浮贴的方式配置在基板105上为例。当然，第二接地辐射体140配置于基板105上的方式不以此为限制。

要说明的是，在本实施例中，一弯折间隙150形成于两第二接地辐射体140之间。弯折间隙150的宽度d3介于0.3毫米至1毫米之间，较佳地，弯折间隙150的宽度d3为0.5毫米。弯折间隙150具有两个转折位置而呈一z型。当然，弯折间隙150的宽度与形状不以上述为限制。两第二接地辐射体140之间具有弯折间隙150的设计能够使其第一频带(例如是wifi2.4ghz)的隔离度(isolation，即s21)可小于特定的数值(例如是小于-15db)，而具有良好的隔离度。并且，两第二接地辐射体140之间具有弯折间隙150的设计能够使第一频带(例如是wifi2.4ghz)的封包相关系数(ecc)在小于特定的数值(例如是小于0.1)。如此一来，本实施例的多输入多输出天线结构100能够在有限空间内共振出信号良好的第一频带与第二频带，而达到双频的特性。

此外，如图2所示，在本实施例中，多输入多输出天线结构100具有一虚拟中心o，偶极天线110及所对应的第二接地辐射体140以虚拟中心o为轴心旋转180度后能够重合于偶极天线110a及另一个第二接地辐射体140。换句话说，在本实施例中，多输入多输出天线结构100的图案例如是将上半部镜射至下半部之后，再左右翻转而成。当然，多输入多输出天线结构100的形式不限于此，在其他实施例中，多输入多输出天线结构100的上半部与下半部之间的关系也可以是沿着通过虚拟中心o的水平线上下镜射的图样。

另外，多输入多输出天线结构100更包括两同轴传输线160、162，两同轴传输线160、162分别配置于两偶极天线110、110a上，各第二接地辐射体140具有一第二接地端，第二接地端在位置c1，各同轴传输线160、162的正端连接于对应的偶极天线110、110a的馈入端，各同轴传输线160、162的负端连接于对应的偶极天线110、110a的第一接地端与对应的第二接地辐射体140的第二接地端。在本实施例中，两同轴传输线160、162之间的距离d2在8毫米至15毫米之间，例如是10毫米。此外，在本实施例中，第一接地辐射体130与第二接地辐射体140均不会连接到电子装置10的系统接地面(未绘示)，而是通过同轴传输线160、162的负端来下地。当然，第一接地辐射体130与第二接地辐射体140的配置不以此为限制。

图3是图2的多输入多输出天线结构的频率-电压驻波比的示意图。请参阅图3，在本实施例中，两偶极天线110、110a在第一频带(2400mhz至2500mhz之间，对应wifi2.4g)与第二频带(5150mhz至5875mhz之间，对应wifi5g)的电压驻波比分别低于3，故两偶极天线110、110a具有良好的表现。

图4是图2的多输入多输出天线结构的频率-隔离度的示意图。请参阅图4，在本实施例中，两偶极天线110、110a在第一频带(2400mhz至2500mhz之间，对应wifi2.4g)与第二频带(5150mhz至5875mhz之间，对应wifi5g)的隔离度低于-15db，甚至在第一频带低于-20db，故两偶极天线110、110a不会互相干扰。

图5是图2的多输入多输出天线结构的频率-天线效率的示意图。请参阅图5，在本实施例中，两偶极天线110、110a在第一频带(例如是在2400mhz至2500mhz之间，对应wifi2.4g)与第二频带(例如是在5150mhz至5875mhz之间，对应wifi5g)的天线效率分别高于-4dbi。更明确地说，两偶极天线110、110a在第一频带(wifi2.4g)的天线效率为-2.0dbi至-2.9dbi，两偶极天线110、110a在第二频带(wifi5g)的天线效率为-2.3dbi至-3.3dbi，故两偶极天线110、110a具有良好的天线效率。

图6是图2的多输入多输出天线结构的频率-天线封包相关系数的示意图。请参阅图6，在本实施例中，两偶极天线110、110a在第一频带(2400mhz至2500mhz之间，对应wifi2.4g)与第二频带(5150mhz至5875mhz之间，对应wifi5g)的天线封包相关系数(envelopecorrelationcoefficient，ecc)均低于0.1，甚至低于0.02，故两偶极天线110、110a具有良好的表现。

值得一提的是，在图1的电子装置10中，多输入多输出天线结构100与屏蔽件16之间的距离d1会影响天线效率，特别是第一频带(低频)的天线效率。图7是图1的多输入多输出天线结构与屏蔽件之间存在不同距离时的频率-天线效率的示意图。请参阅图7，在本实施例中，两偶极天线110、110a是指与屏蔽件16之间的距离d1(标示于图1)为15毫米的天线，两偶极天线110’、110a’是指当距离d1为50毫米的天线。在图7中可见，偶极天线110、110a、110’、110a’在第一频带(2400mhz至2500mhz之间，wifi2.4g)与第二频带(5150mhz至5875mhz之间，wifi5g)的天线效率均大于-5dbi，而满足需求。换句话说，偶极天线110’、110a’只要与屏蔽件16之间的距离d1至少为15毫米，便可具有良好的天线效率。甚至，两偶极天线110’、110a’在第一频带的天线效率可大于-3dbi。

图8a、图8b、图8c分别是图2的多输入多输出天线结构的其中一个偶极天线(也就是偶极天线110)在x-y平面、x-z平面与y-z平面的辐射场型示意图，其中，虚线代表第一频带，实线代表第二频带。图9a、图9b、图9c分别是图2的多输入多输出天线结构100的另一个偶极天线(也就是偶极天线110a)在x-y平面、x-z平面与y-z平面的辐射场型示意图，其中，虚线代表第一频带，实线代表第二频带。请参阅图8a至图9c，两偶极天线110、110a的第一频带的辐射场型与第二频带的辐射场型在xy、xz和yz三个平面都不具有零陷(null)点，故两偶极天线110、110a具有全向性的优异表现。

图10是依照本发明的另一实施例的一种电子装置的示意图。请参阅图10，图10的电子装置10b与图1的电子装置10的主要差异在于，在图10中，电子装置10b的壳体12b呈一椭圆体，且电子装置10b具有多个(例如是四个)多输入多输出天线结构100，且每个多输入多输出天线结构100具有两偶极天线110、110a及两第二接地辐射体140。如图10所示，这四个多输入多输出天线结构100分别配置在壳体12b的对称位置，例如是上下左右四个位置。每个多输入多输出天线结构100与电路板14之间均通过屏蔽件16隔开，并通过同轴传输线160、162连接到电路板14的无线模块卡15。在本实施例中，电子装置10b可配置有多个多输入多输出天线结构100，该多个多输入多输出天线结构100分别能够在有限空间内共振出信号良好的第一频带与第二频带，而达到双频的特性。

综上所述，本发明的多输入多输出天线结构将两第二接地辐射体配置于两偶极天线之间且分离于两偶极天线的两第一接地辐射体，再者，两第二接地辐射体之间具有弯折间隙的设计能够使两偶极天线具有良好的隔离度。如此一来，两偶极天线的距离可相当接近也不会互相干扰，而使得多输入多输出天线结构具有较小的体积。因此，多输入多输出天线结构能够在有限空间内分别共振出信号良好的第一频带与第二频带，而达到双频的特性。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。