专利名称：多天线通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信装置，特别涉及多天线的无线通信装置。
背景技术：
传统的无线通信装置在发射端使用单一天线发射电磁波以传输信号，而在接收端 亦使用单一天线以接收电磁波所搭载的信号。然而随着通信算法的演进以及集成电路制造 方法的进步，无线通信装置不再只局限于使用单一天线作为发射和接收电磁波的组件。多输入多输出(multi-input and multi-output, MIM0)的无线通信装置使用多 个天线作为发射和接收电磁波的组件。由于其具有空间差异(spectral diversity)的特 性，多输入多输出的无线通信装置能在不牺牲频宽以及功率消耗的条件下达到较高的传输 通量以及较远的传输距离。由于具备上述这种优点，多输入多输出的无线通信装置已逐渐 成为主流的无线通信装置。在无线通信装置的设计中，一般设置一天线装置于一射频(radio frequency, RF) 电路电路板的天线部。传统射频电路为使接地电压均勻分布，都会在电路板上的空旷部位 广设主接地通孔(global ground via) 0图1显示一传统的双天线通信装置的电路板布局 方式。如图1所示，该双天线通信装置100包含射频电路电路板110，其中该射频电路电路 板110包含四层电路板，并均勻设置贯穿该四层电路板110的多个主接地通孔140。该射频 电路电路板110另包含一第一天线组件120和一第二天线组件130。该第一天线组件120 设置于第一层电路板的天线部，而该第二天线组件130则设置于第四层电路板的天线部。无线通信装置多半要求具有较高的辐射效率，而在多输入多输出的无线通信装置 中，天线之间的隔离度是影响天线辐射效率的重要因素。然而，随着消费性电子对产品要求 轻、薄、短、小的趋势，各种无线通信装置亦逐渐缩小而使得天线之间的摆放距离缩短，故进 而造成天线之间的隔离度降低。为解决天线之间的隔离度降低的问题，一般在两支天线的馈入点之间加入开路传 输线，或在两支天线的馈入点之间的电路板挖槽。图2显示以天线馈入之点之间加入开路 传输线的方式应用于图1的双天线通信装置。如图2所示，该第一天线组件120和该第二 天线组件130分别设置于该射频电路电路板110的左右两侧以增加隔离度。该双天线通信 装置100又于所述天线的馈入点之间增加长度为该双天线通信装置100所发射电磁波1/4 波长的开路传输线，以进一步增加天线之间的隔离度。图3显示以天线馈入点之间的电路板挖槽应用于图1的双天线通信装置。如图3 所示，该第一天线组件120和该第二天线组件130分别设置于该射频电路电路板110的左 右两侧以增加隔离度。该双天线通信装置100又于所述天线的馈入点之间的该射频电路电 路板110挖槽，其中该挖槽的长度约为该双天线通信装置100所发射电磁波1/4波长，且该 挖槽部位无表面组件或走线，以进一步增加天线之间的隔离度。然而，上述两种增加天线之间隔离度的方式皆增加额外的电路板面积或制造步 骤。因此，当设计小尺寸的无线通信装置，例如通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)装置时，所述方式即难以加以应用。图4显示图1的双天线通信装置的侧视图。如图4所示，该第一天线组件120和 该第二天线组件130之间的电流路径自该第一天线组件120经由该第一天线组件120的接 地端，连接至第二层电路板天线部的主接地通孔140，连接至第三层电路板天线部的主接地 通孔140，再经由该第二天线组件130的接地端连接至该第二天线组件130。如图4所示， 如此短的电流路径造成该第一天线组件120和该第二天线组件130之间的耦合效应过大， 而使得彼此之间的隔离度过低。据此，有必要设计一种新型的电路板布局方式，其可在不增加电路板面积的情况 下，提高天线之间的隔离度及天线辐射效率。
发明内容
本发明的多天线通信装置打破传统射频电路的设计观念，通过减少天线之间的接 地通孔而增加天线之间的回流路径以减轻电路板上地电流的回流耦合效应，进而达到高天 线之间的隔离度及天线辐射效率的目的。本发明的实施例的多天线通信装置包含具有多层导体的电路板及两个天线组件。 所述天线组件设置于该电路板的天线部上，且各具有一接地端。所述接地端电性连接至该 电路板中不同层的导体。本发明的另一实施例的多天线通信装置包含四层电路板、一第一天线组件和一第 二天线组件。所述电路板于天线部以外区域具有贯穿各层的主接地通孔。该第一天线组件 设置于最上层电路板的天线部。该第二天线组件设置于最下层电路板的天线部。该第一天 线组件经由一第一接地端电性连接至第二层电路板的导线，再电性连接至第二层电路板的 主接地通孔。该第二天线组件经由一第二接地端电性连接至第三层电路板的导线，再电性 连接至第三层电路板的主接地通孔。
510射频电路电路板
520第一天线组件
530第二天线组件
540主接地通孔
550导线
560导线
700多天线通信装置
710射频电路电路板
720第一天线组件
730第二天线组件
740主接地通孔
具体实施例方式图5显示本发明的实施例的多天线通信装置的示意图。如图5所示，该多天线通 信装置500为一双天线通信装置。该多天线通信装置500包含射频电路电路板510，其中该 射频电路电路板510举例来说包含四层电路板。该射频电路电路板510另包含一第一天线 组件520和一第二天线组件530。该第一天线组件520设置于第一层电路板的天线部的左 侧，而该第二天线组件530则设置于第四层电路板的天线部的右侧。该第一天线组件520 和该第二天线组件530的排列可采左右对称。该射频电路电路板510仅于其主板部均勻设 置贯穿该四层电路板510的多个主接地通孔540，而于其天线部并无设置主接地通孔540。图6显示本发明的实施例的多天线通信装置的侧视图。如图6所示，该第一天线 组件520设置于第一层电路板的天线部，而该第一天线组件520的接地端连接至第二层电 路板，再经由导线550连接至主板部的主接地通孔540。该第二天线组件530设置于第四 层电路板的天线部，而该第二天线组件530的接地端连接至第三层电路板，再经由导线560 连接至主板部的主接地通孔540。该第一天线组件520和该第二天线组件530之间的电流 路径如图6所示，自该第一天线组件520经由该第一天线组件520的接地端，通过第二层电 路板的导线550，连接至第二层电路板的主接地通孔540，连接至第三层电路板的主接地通 孔540，通过第三层电路板的导线560，再经由该第二天线组件530的接地端连接至该第二 天线组件530。如图6所示，该第一天线组件520和该第二天线组件530之间的电流路径相比于 现有技术有大幅增长，故得以大幅增加天线之间的隔离度。在本发明的部分实施例中，该电 流路径的长度约等于该多天线通信装置500的电磁波波长的1/4。值得注意的是，图6的实 施例的多天线通信装置虽将该第一天线组件520和该第二天线组件530设置于不同层电路 板，然而本发明的多天线通信装置并不限于此种实施方式。例如该第一天线组件520和该 第二天线组件530亦可设置于同一层电路板而仍可达到本发明的目的。此外，图5的实施 例的多天线通信装置虽于天线部并无设置主接地通孔，然而本发明的多天线通信装置并不 限于此种实施方式。例如该射频电路电路板510于天线部亦可设置少许主接地通孔，使所 述主接地通孔的分布密度小于分布于该射频电路电路板510的主板部的主接地通孔的分 布密度。只要所述主接地通孔的设置可增加该第一天线组件520和该第二天线组件530之间的回流路径以减轻该射频电路电路板510上地电流的回流耦合效应，则仍可达到本发明 的目的。图7显示本发明的另一实施例的多天线通信装置的示意图。该多天线通信装置 700为一双天线通信装置，并应用于通用串行总线装置(USB dongle)。如图7所示，该多天 线通信装置700的尺寸约为长35毫米，宽11毫米。该多天线通信装置700包含射频电路 电路板710、一第一天线组件720、一第二天线组件730和多个主接地通孔740。该射频电 路电路板710包含四层电路板。该第一天线组件720和该第二天线组件730的尺寸约为长 10毫米，宽4毫米，并左右对称地设置于该射频电路电路板710的两侧。该射频电路电路板 710的第二层和第三层皆包含导线以将该第一天线组件720和该第二天线组件730的接地 端电性连接至所述主接地通孔740。所述导线的长度约介于8毫米至12毫米之间。根据图 7的电路板布局设计，该多天线通信装置700能良好地操作于2. 4至2. 5GHz的频率。依照实验结果，图7的多天线通信装置700于操作于2. 4至2. 5GHz的频率时，在 S11的回响损耗(return loss)均约为_10dB，达到标准天线的要求。该多天线通信装置 700在S21的隔离度方面，在2. 4GHz及2. 5GHz频率均超过现有技术于同尺寸的多天线通信 装置至少ldB的幅度。在增益方面，该多天线通信装置700亦较同尺寸的双天线通信装置 具有明显的成长。综上所述，本发明的多天线通信装置打破传统射频电路的设计观念，通过减少天 线之间的接地通孔而增加天线之间的回流路径以减轻电路板上地电流的回流耦合效应，而 能在不增加电路板面积的情况下，达到大幅增加隔离度的目的。本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域技术人员仍可能基于本发 明的教示及揭示而作出种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应 不限于实施例所揭示的，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并被权利要求书的专 利范围所涵盖。
权利要求
1.一种多天线通信装置，包含 具多层导体的电路板；以及两个天线组件，其设置于该电路板的天线部上，且各具有一接地端； 其中所述接地端电性连接至该电路板中不同层的导体。
2.根据权利要求1所述的多天线通信装置，其中所述天线组件于所设置的天线部上并 无主接地通孔。
3.根据权利要求1所述的多天线通信装置，其中所述天线组件于所设置的天线部上具 有主接地通孔，而所述主接地通孔的分布密度小于分布于该电路板的主板部的主接地通孔 的分布密度。
4.根据权利要求1所述的多天线通信装置，另包含至少一个天线组件，其设置于该电路板的天线部上，且具有一接地端连接至该电路板 中不同层的导体；其中任意两个天线组件之间的电流路径经由其中一个天线组件的接地端至另一层电 路板的主接地通孔，再电性连接至另一个天线组件的接地端。
5.根据权利要求1所述的多天线通信装置，其中所述天线组件设置于该电路板的同一层。
6.根据权利要求1所述的多天线通信装置，其中所述天线组件设置于该电路板的不同层。
7.根据权利要求1所述的多天线通信装置，其中该电流路径的长度约等于该多天线通 信装置的电磁波波长的1/4。
8.根据权利要求1所述的多天线通信装置，其中所述天线组件对称设置于该电路板的 天线部的左右侧。
9.根据权利要求1所述的多天线通信装置，其应用于通用串行总线装置。
10.根据权利要求1所述的多天线通信装置，其操作于2.4至2. 5GHz的频率。
全文摘要
本发明的多天线通信装置包含具有多层导体的电路板及两个天线组件。所述天线组件分别设置于所述电路板的不同层的天线部上。所述天线组件设置于该电路板的天线部上，且各具有一接地端。所述接地端电性连接至该电路板中不同层的导体，且所述天线组件于所设置的天线部上并无主接地通孔。
文档编号H01Q1/24GK101997564SQ20091016939
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月27日 优先权日2009年8月27日
发明者吴民仲, 罗绍谨 申请人:雷凌科技股份有限公司