复合式多输入多输出天线模块及其系统的制作方法

专利名称：复合式多输入多输出天线模块及其系统的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种多输入多输出天线，特别是一种复合式(hybrid)多输入多 输出天线模块及其系统。
背景技术：
传统无线区域网路或802. lla/b/g/n桥接点天线大多为外露式天线结构，最常 见的形式为披覆有塑料或橡胶套筒的偶极天线。这类型天线通常为单频2. 4GHz或双频 2. 4/5GHz天线，其天线主体高度通常为无线宽频路由器或集线器厚度的3倍高，且天线主 体设置于无线宽频路由器或集线器一侧边且外露在机壳上方。使用者在操作上需先安装天 线，再调整天线接收位置，天线亦容易遭受外力破坏，且占据空间并破坏美观，特别是应用 于无线通信装置时。另外，应用在2. 4/5GHZ无线区域网路或802. lla/b/g/n的双频天线时，天线大都 只有单一个信号馈入点。典型设计的双频天线为一种双频偶极桥接点天线结构，该天线利 用两个辐射铜管，有别于传统单频偶极天线使用同轴传输线的中心导线，达成2. 4/5GHz双 频操作。然而，在同步(concurrent)双频操作时，需额外增加一双工器(diplexer)电路， 同步传送/接收2. 4GHz与5GHz频带信号至2. 4GHz模块与5GHz模块，不但增加成本，且造 成整体系统功率损耗。此外，公知的另外一种双频交叉极化偶极天线，其公开一双天线系统，包括两项双 频偶极天线，以产生两个操作频带，其分别在2. 4GHz与5GHz模式附近。然而因为双天线为 堆叠结构，整体天线系统亦处于较高姿态(highprofile)。上述先前技术的缺点为上述相关技术天线结构在量产至实际应用上，都需一额 外塑料或橡胶套筒套接于天线外围，因此提高天线的制造成本。另外，这类型天线无法内藏 在一般的无线宽频路由器或集线器内，亦即天线需外露在无线通信装置壳体外部，因此公 知结构大幅降低产品外观的整体性及美感度。再者，常见的企业等级(enterprise)无线宽频桥接点或路由器通常会架设在天 花板(on ceiling)上，天线的辐射场型涵盖范围直接影响到使用者的接收(downlink)与 发送(uplink)品质。相较于2. 4GHz频带操作，5GHz的天线频率较高，而导致电磁波在相 同的传播距离内的衰减也较大，因此5GHz天线的增益需要被提升，以补偿路径损耗(path loss)的影响。缘是，本实用新型设计人有感上述缺失的可改善，悉心观察且研究，并配合理论运 用，而提出一种设计合理且有效改善上述缺失的本实用新型。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种复合式多输入多输出天线模块， 其除了尺寸小、高度低、天线之间隔离度小、天线增益值高、辐射特性良好之外，亦不需额外 增加一双工器电路，即可取代传统外露式2. 4/5GHz双频桥接点(access-point)天线。此外，本实用新型复合式多输入多输出天线模块可内藏在无线宽频路由器(router)或集线 器(hub)内，以保持产品整体外观的完整性与美感度。为了解决上述技术问题，根据本实用新型的其中一种方案，提供一种复合式多输 入多输出天线模块，其包括一接地单元、多个辐射单元、多个回圈单元及多个滤波单元。该 些辐射单元设置在该接地单元上，其中每一个辐射单元具有一与该接地单元平行且朝向该 接地单元的外侧边延伸的第一辐射本体、至少一从该第一辐射本体的一侧边向下延伸而出 且悬空的第一信号馈入接脚、及至少一从该第一辐射本体的一侧边向下延伸而出且连接至 该接地单元的第一短路接脚，且该第一信号馈入接脚及该第一短路接脚两者与该第一辐射 本体设置在不同平面上。该些回圈单元沿着该接地单元的外侧边排列且垂直设置于该接地 单元上，其中每一个回圈单元具有至少一设置于该接地单元上的第二短路接脚、至少一与 上述至少一第二短路接脚相隔一预定距离且悬空在该接地单元上方一预定距离的第二信 号馈入接脚、及至少一悬空且垂直设置于该接地单元上方一预定距离并连接到上述至少一 第二短路接脚及上述至少一第二信号馈入接脚之间的第二辐射本体。该些滤波单元设置于 该接地单元上且分别电性连接到该些回圈单元的该些第二信号馈入接脚。另外，该些辐射 单元及该些回圈单元均环绕该接地单元的几何中心且彼此交替且对称地排列在该接地单 兀上。为了解决上述技术问题，根据本实用新型的其中一种方案，提供一种复合式多输 入多输出天线模块，其安装在一无线通信装置壳体的内部，以形成一复合式多输入多输出 天线模块的系统。该复合式多输入多输出天线模块包括一接地单元、多个辐射单元、多个 回圈单元及多个滤波单元。该些辐射单元设置在该接地单元上，其中每一个辐射单元具有 一与该接地单元平行且朝向该接地单元的外侧边延伸的第一辐射本体、至少一从该第一辐 射本体的一侧边向下延伸而出且悬空的第一信号馈入接脚、及至少一从该第一辐射本体的 一侧边向下延伸而出且连接至该接地单元的第一短路接脚，且该第一信号馈入接脚及该第 一短路接脚两者与该第一辐射本体设置在不同平面上。该些回圈单元沿着该接地单元的外 侧边排列且垂直设置于该接地单元上，其中每一个回圈单元具有至少一设置于该接地单元 上的第二短路接脚、至少一与上述至少一第二短路接脚相隔一预定距离且悬空在该接地单 元上方一预定距离的第二信号馈入接脚、及至少一悬空且垂直设置于该接地单元上方一预 定距离并连接到上述至少一第二短路接脚及上述至少一第二信号馈入接脚之间的第二辐 射本体。该些滤波单元设置于该接地单元上且分别电性连接到该些回圈单元的该些第二信 号馈入接脚。另外，该些辐射单元及该些回圈单元均环绕该接地单元的几何中心且彼此交 替且对称地排列在该接地单元上，且该接地单元、该些辐射单元、该些回圈单元与该些滤波 单元均被包覆在该无线通信装置壳体的内部。因此，本实用新型的有益效果在于1、在本实用新型所举的例子中，复合式多输入多输出天线模块包括三个独立的辐 射单元(例如三个单极天线)与三个独立的回圈单元(例如三个回圈天线)。每一个辐射 单元与每一个回圈单元分别负责低频2. 4GHz频带操作与高频5GHz频带操作，以实现同步 (concurrent)双频操作的目的。因此本实用新型有别于传统的双频天线，传统双频天线只 有单一信号馈入端，在同步双频操作时需额外增加一双工器电路，不但增加成本，亦造成整 体系统功率的损耗。[0013]2、在本实用新型所举的例子中，每一个辐射单元可为一短路偶极天线(shorted monopole antenna)，每一个回圈单元可为一回圈天线，本实用新型结合上述两种不同的天 线类型与天线辐射场型特性，以形成一种复合式多输入多输出天线模块。3、在本实用新型所举的例子中，复合式多输入多输出天线模块的整体高度不超过 15mm,以达成内藏式多桥接点天线的可能性。换句话说，本实用新型的复合式多输入多输出 天线模块可内藏在无线宽频路由器(router)或集线器(hub)内，以保持产品整体外观的完 整性与美感度。4、在本实用新型所举的例子中，通过(1)控制每一个辐射单元的第一短路接脚及 第一信号馈入接脚的间距、(2)控制每一个回圈单元的第二短路接脚及第二信号馈入接脚 的间距、及(3)控制每一个辐射单元及每一个回圈单元相对于接地单元的高度，以使得本 实用新型的复合式多输入多输出天线模块在2. 4GHz与5GHz无线区域网路频带内获得良好 的阻抗匹配(以2 IVSWR或IOdB返回损失定义)。5、在本实用新型所举的例子中，因为每一个辐射单元的第一短路接脚邻近不同天 线操作频率的回圈单元的第二信号馈入接脚(或每一个回圈单元的第二短路接脚邻近不 同天线操作频率的辐射单元的第一信号馈入接脚)，所以本实用新型可大幅降低每两个具 有不同天线操作频率的辐射单元与回圈单元之间的耦合(mutual coupling)，以达成隔离 度(isolation)在_20dB以下的良好特性。6、在本实用新型所举的例子中，每一个辐射单元(例如2. 4GHz单极天线)可提 供倒三角锥(conical)的辐射场型，其适合应用在天花板桥接点天线设计上。另外，每一 个回圈单元为一全波长回圈天线(one-wavelength loop)，且为一平衡式结构(balanced structure)，其具有大幅抑制天线接地面(或系统接地面)的表面激发电流的优势，因此 接地面(该接地单元)在这里可视为一反射板，而使得本实用新型的天线辐射场型具有较 高的指向性(directivity)，以达成高增益天线的设计(可补偿5GHz操作频带的高路径损 耗)并提升通信涵盖范围。7、在本实用新型所举的例子中，每一个回圈单元垂直地放置在接地面的边缘 (亦即该接地单元的最外侧边)，天线的辐射场型受到接地面两正交方向(orthogonal directions)(—个方向垂直接地面(与天线平行)，另一个方向则平行接地面)的反射， 每一个回圈单元在与天线垂直平面的的3dB半功率(half-power)束径宽可涵盖极座标 (polar coordinate)上至少一个象限(quadrant)以上的角度，因此每一个回圈单元能够 产生较宽的束径宽辐射场型。8、在本实用新型所举的例子中，该接地单元与该些回圈单元整体采用金属片冲压 (stamping)或切割制作，可由单一辐射金属片成型，因此本实用新型可有效地节省制作成 本及加工时间。9、在本实用新型所举的例子中，将每一个2. 4GHz印刷式微带带阻滤波器 (printed microstrip band-stop filter)电性连接到每一个回圈单元(例如5GHz回圈天 线)的第二信号馈入点，以用于抑制5GHz回圈天线的半波长谐振模式(接近2. 4GHz操作 频带)，进而大幅降低2. 4与5GHz天线之间在2. 4GHz频带的隔离度至_45dB。因此，本实 用新型在2. 4GHz频带内的增益值约为4. 6dBi，且天线辐射效率可大于80%，另外本实用新 型在5GHz频带内的增益值约在4. 4 5. IdBi之间，且天线辐射效率可大于75%。[0021]为使能还进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型 的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

图IA为本实用新型的复合式多输入多输出天线模块的第一实施例的上视示意 图；图IB为本实用新型的复合式多输入多输出天线模块的第一实施例的立体示意 图；图IC为本实用新型第一实施例的其中一辐射单元的立体示意图；图ID为本实用新型第一实施例的其中一回圈单元的前视示意图；图IE为本实用新型第一实施例的第一个辐射单元在不同频率下所得到的反射系 数的曲线图；图IF为本实用新型第一实施例的第三个回圈单元在不同频率下所得到的反射系 数的曲线图；图IG为本实用新型第一实施例的第二个辐射单元与第一个辐射单元之间的隔离 度曲线图；图IH为本实用新型第一实施例的第三个辐射单元与第一个辐射单元之间的隔离 度曲线图；图II为本实用新型第一实施例的第一个回圈单元与第一个辐射单元之间的隔离 度曲线图；图IJ为本实用新型第一实施例的第二个回圈单元与第一个辐射单元之间的隔离 度曲线图；图IK为本实用新型第一实施例的第三个回圈单元与第一个辐射单元之间的隔离 度曲线图；图IL为本实用新型第一实施例的第二个回圈单元与第一个回圈单元之间的隔离 度曲线图；图IM为本实用新型第一实施例的第三个回圈单元与第一个回圈单元之间的隔离 度曲线图；图IN为本实用新型第一实施例内设于一无线通信装置壳体内的立体示意图；图2为本实用新型第二实施例的其中一回圈单元的前视示意图；图3为本实用新型第三实施例的其中一回圈单元的前视示意图；图4A为本实用新型的复合式多输入多输出天线模块的第四实施例的上视示意 图；以及图4B为本实用新型的复合式多输入多输出天线模块的第四实施例的立体示意 图。主要元件符号说明无线通信装置壳体C多输入多输出天线模块 M接地单元1[0044]穿孔10[0045]外侧边100[0046]辐射单元2[0047]几何中心线A[0048]第一短路接脚20[0049]第一信号馈入接脚21[0050]第一信号馈入点210[0051]第一辐射本体22[0052]回圈单元3[0053]几何中心线B[0054]第二短路接脚30[0055]第二信号馈入接脚31[0056]第二信号馈入点310[0057]第二辐射本体32[0058]弯曲部320[0059]滤波单元4[0060]第一段传输线41[0061]第二段传输线42[0062]微波印刷滤波器43[0063]信号传输线5[0064]夹角θ ,θ ‘
具体实施方式
请参阅图IA至图ID所示，本实用新型第一实施例提供一种复合式多输入多输出 天线模块M，其包括一接地单元1、多个辐射单元2、多个回圈单元3及多个滤波单元4。此 外，该接地单元1及该些回圈单元3可为一体成型的片状体。当然，该些回圈单元3亦可分 别成型后再设置于该接地单元1上。其中，该些辐射单元2与该些回圈单元3均环绕该接地单元1的几何中心，且该些 辐射单元2与该些回圈单元3彼此交替且对称地排列在该接地单元1上。每一个辐射单元 2的几何中心线A(该几何中心线A连接到该接地单元1的几何中心)与每一个回圈单元3 的几何中心线B(该几何中心线B连接到该接地单元1的几何中心)彼此间的夹角θ为相 同。另外，每两个辐射单元2的两个几何中心线A (或每两个回圈单元3的两个几何中心线 B)彼此间的夹角θ ‘亦可为相同。例如以本实用新型第一实施例所举的例子而言，该些辐射单元2的数量为三个， 该些回圈单元3的数量亦为三个，且每一个辐射单元2的几何中心线A与每一个回圈单元 3的几何中心线B彼此间的夹角θ为60度(如图IA所示)。然而，上述“该些辐射单元2 及该些回圈单元3的数量”及“每一个辐射单元2的几何中心线A与每一个回圈单元3的 几何中心线B彼此间的夹角θ的度数”均是用来举例而已，而并非用以限定本实用新型。再者，该接地单元1可为正多边形导电板体、圆形导电板体、或任何外观形状的导电板体。本实用新型第一实施例是以正多边形导电板体来作说明，且该接地单元1的中央 处(即几何中心处)具有一穿孔10。另外，本实用新型的复合式多输入多输出天线模块M 还进一步包括多个相对应该些辐射单元2及该些回圈单元3的信号传输线5，且该些信号 传输线5均穿过该穿孔10，以使得该些信号传输线5通过该穿孔10而达到收纳的效果，且 通过该些信号传输线5的使用，以使得该些辐射单元2及该些回圈单元3所接收到的天线 信号可传递至无线宽频路由器(router)或集线器(hub)内的电路板(图未示)。当然，本 实用新型第一实施例中的接地单元1也可以省略上述穿孔10的设计，而使得该些信号传输 线5直接沿着该接地单元1的上表面贴附，这样也可以使得该些信号传输线5达到收纳的 效果。此外，配合图IB及图IC所示，该些辐射单元2设置在该接地单元1上且该些辐射 单元2距离该接地单元1的外侧边100有一预定距离，其中每一个辐射单元2具有一与该 接地单元1平行且朝向该接地单元1的外侧边100延伸的第一辐射本体22、至少一从该第 一辐射本体22侧边向下延伸而出且悬空的第一信号馈入接脚21、及至少一从该第一辐射 本体22侧边向下延伸而出且连接至该接地单元1的第一短路接脚20。换句话说，该第一辐 射本体22的其中一侧边朝向该接地单元1的外侧边100延伸，而该第一辐射本体22的另 外一相反侧边则向下延伸出该第一信号馈入接脚21及该第一短路接脚20，其中该第一信 号馈入接脚21及该第一短路接脚20两者与该第一辐射本体22设置在不同平面上。换句 话说，该第一信号馈入接脚21及该第一短路接脚20两者可为共平面，而该第一信号馈入接 脚21与该第一辐射本体22为非共平面，该第一短路接脚20与该第一辐射本体22为非共 平面。另外，配合图IB及图ID所示，该些回圈单元3沿着该接地单元1的外侧边100排 列且垂直设置于该接地单元1上，其中每一个回圈单元3具有至少一设置于该接地单元1 上的第二短路接脚30、至少一与上述至少一第二短路接脚30相隔一预定距离且悬空在该 接地单元1上方一预定距离的第二信号馈入接脚31、及至少一悬空且垂直设置于该接地单 元1上方一预定距离并连接到上述至少一第二短路接脚30及上述至少一第二信号馈入接 脚31之间的第二辐射本体32。请参考图ID所示，每一个回圈单元3的第二短路接脚30与 第二信号馈入接脚31对称地设置于每一个回圈单元3的几何中心线B的两侧。此外，该些滤波单元4均设置于该接地单元1上并平行紧贴于该接地单元1，且分 别电性连接到该些回圈单元3的该些第二信号馈入接脚31，用于过滤特定频率的传输信 号。每一个滤波单元4均具有一第一段传输线41、一第二段传输线42及一连接到该第一段 传输线41和该第二段传输线42之间的微波印刷滤波器43，其中该第一段传输线41与该回 圈单元3的该第二信号馈入接脚31电性连接，而该第二段传输线42与该信号传输线5电 性连接。举例来说，每一个滤波单元4可为一用于抑制该回圈单元3的半波长谐振模式的 带阻滤波器(band-stop filter)，因为该回圈单元3的半波长谐振模式接近该些辐射单元 2的天线操作频率。以本实用新型第一实施例所举的例子而言，该些辐射单元2为2. 4GHz, 该些回圈单元3为5GHz，而每一个滤波单元4可为2. 4GHz印刷式微带带阻滤波器(printed microstrip band-stop filter)，其电性连接到每一个回圈单元3 (例如5GHz回圈天线) 的第二信号馈入点310，以用于抑制5GHz回圈天线的半波长谐振模式(接近2. 4GHz操作频 带)，进而大幅降低2. 4与5GHz天线之间在2. 4GHz频带的隔离度。[0072]再者，依据不同的设计需求，该些辐射单元2及该些回圈单元3至少具有下列五种 不同的设计态样—、请参阅图IB所示，每一个辐射单元2的第一信号馈入接脚21与其中一邻近的 回圈单元3的第二短路接脚30相邻，且每一个辐射单元2的第一短路接脚20与另外一邻近 的回圈单元3的第二信号馈入接脚31相邻。换句话说，以其中一辐射单元2来看，该辐射 单元2的第一信号馈入接脚21与左边的回圈单元3的第二短路接脚30相邻，且该辐射单 元2的第一短路接脚20与右边的回圈单元3的第二信号馈入接脚31相邻。通过上述接脚 间彼此错开的设计，以降低该第一信号馈入接脚21与该第二信号馈入接脚31彼此间产生 相互电磁场干扰的问题。因此，本实用新型可大幅降低每两个具有不同天线操作频率的辐 射单元2与回圈单元3之间的耦合(mutualcoupling)，达成隔离度(isolation)在_20dB 以下的良好天线特性。二、请配合图IC及图ID所示，每一个辐射单元2的第一短路接脚20与第一信号 馈入接脚21彼此相隔一预定距离，且每一个回圈单元3的第二短路接脚30与第二信号馈 入接脚31彼此相隔一预定距离，以达良好的匹配。此外，依据不同的设计需求，设计者可通 过调整此相隔的预定距离，以改变天线的操作频率。另外，“上述第一短路接脚20与第一信 号馈入接脚21之间的预定距离”及“上述第二短路接脚30与第二信号馈入接脚31之间的 预定距离”均可随着所需要的天线性能来进行调整。再者，每一个辐射单元2及每一个回圈 单元3相对于接地单元1的高度亦可随着所需要的天线性能(例如天线辐射场型与天线增 益)来进行调整。因此，通过(1)控制每一个辐射单元2的第一短路接脚20及第一信号馈入接脚21 的间距、(2)控制每一个回圈单元3的第二短路接脚30及第二信号馈入接脚31的间距、及 (3)控制每一个辐射单元2及每一个回圈单元3相对于接地单元1的高度，以使得本实用新 型的复合式多输入多输出天线模块M在2. 4GHz与5GHz无线区域网路频带内获得良好的阻 抗匹配(以2 IVSWR或IOdB返回损失定义)。三、请配合图IB至图ID所示，每一个第一信号馈入接脚21的底部具有一第一信 号馈入点210，且每一个第二信号馈入接脚31的底部具有一第二信号馈入点310。此外，该 些第一信号馈入点210及该些第二信号馈入点310均面向该接地单元1的几何中心(该些 第一信号馈入点210及该些第二信号馈入点310分别相对于该接地单元1的几何中心的距 离可以不同，但相同操作频带的辐射单元或回圈单元的馈入点相对于该接地单元1的几何 中心的距离必须相同)。另外，该些信号传输线5分别直接电性连接到该些第一信号馈入接脚21的该些第 一信号馈入点210及间接通过该些滤波单元4而电性连接到该些第二信号馈入接脚31的 该些第二信号馈入点310。通过该些信号传输线5的使用，以使得该些辐射单元2及该些回 圈单元3所接收到的天线信号可传递至无线宽频路由器(router)或集线器(hub)内的电 路板(图未示)。四、请配合图IA及图IB所示，每一个辐射单元2的第一短路接脚20及第一信号 馈入接脚21均位于同一平面上，且该第一短路接脚20及该第一信号馈入接脚21两者大约 垂直于该第一辐射本体22，且每一个回圈单元3的第二短路接脚30、第二信号馈入接脚31 及第二辐射本体32均位于同一平面上或同一曲面上。[0079]五、该些辐射单元2具有相同的天线操作频率(例如低频操作频率)，且该些回圈 单元3具有相同的天线操作频率(例如高频操作频率)。举例来说，该些辐射单元2的天线 操作频率可为2. 4GHz，且该些回圈单元3的天线操作频率可为5GHz。再者，依据上述五点对于该些辐射单元2及该些回圈单元3所界定的结构，举例来 说图IA中显示三个辐射单元2，定义最上面的为第一个辐射单元2 (位置代号为Si)，左下 角为第二个辐射单元2 (位置代号为S2)，右下角为第三个辐射单元2 (位置代号为S3)；图 IA中显示三个回圈单元3，定义右上角为第一个回圈单元3(位置代号为S4)，左上角为第二 个回圈单元3 (位置代号为S5)，最下面为第三个回圈单元3 (位置代号为S6)。请配合图IA及图IE所示，依据上述对于该些辐射单元2及该些回圈单元3所界 定的结构来进行测试，而结果显示出第一个辐射单元2 (如图IE的曲线所代表)在不同频 率(Frequency) (MHz)下所得到的反射系数(reflectioncoefficient) (dB)。由图中所标示 的2. 4GHz频带的高、中、低三个频率点1、2、3的数据可知，在2. 4GHz的操作频带内具有较 低(-IOdB以下)的反射系数。请配合图IA及图IF所示，依据上述对于该些辐射单元2及该些回圈单元3所界 定的结构来进行测试，而结果显示出其中一回圈单元3(如图IF的曲线所代表)在不同频 率(Frequency) (MHz)下所得到的反射系数(ref lectioncoeff icient) (dB)。由上述图中可 知，在5GHz的操作频带内具有较低(-7. 3dB以下)的反射系数。请配合图1A、及图IG至图IM所示，依据上述对于该些辐射单元2与该些回圈单 元3所界定的结构来进行测试，而结果显示出任意一个辐射单元2与任意一个回圈单元3 彼此间的隔离度曲线。其中，对照本实施例图IA中显示的三个辐射单元2与三个回圈单元 3的相对位置关系及上述所编列的代号Sl S6，图IG中的S21所代表的是第二个辐射单 元2与第一个辐射单元2之间的隔离度曲线，图IH中的S31所代表的是第三个辐射单元2 与第一个辐射单元2之间的隔离度曲线，图II中的S41所代表的是第一个回圈单元3与第 一个辐射单元2之间的隔离度曲线，图IJ中的S51所代表的是第二个回圈单元3与第一个 辐射单元2之间的隔离度曲线，图IK中的S61所代表的是第三个回圈单元3与第一个辐射 单元2之间的隔离度曲线，图IL中的S54所代表的是第二个回圈单元3与第一个回圈单元 3之间的隔离度曲线，图IM中的S64所代表的是第三个回圈单元3与第一个回圈单元3之 间的隔离度曲线。由上述图中可知，在2. 4GHz及5GHz频带内的隔离度(isolation)可以 达成在-20dB以下的良好特性。特别是由图II至图IK可知，在2. 4GHz频带内的隔离度更 小于-45dB以下，主要是因为该滤波单元4的使用，大幅抑制该回圈单元3的半波长谐振模 式。另外，请参阅图IN所示，本实用新型的复合式多输入多输出天线模块M系可安装 在一无线通信装置壳体C(例如无线宽频路由器的无线通信装置壳体或集线器的无线通 信装置壳体)的内部，例如安装在无线通信装置壳体的上盖内侧，其中该接地单元1、该些 辐射单元2、该些回圈单元3与该些滤波单元4均被包覆在该无线通信装置壳体C的内部。 因此，本实用新型的复合式多输入多输出天线模块M可内藏在无线宽频路由器(router)或 集线器(hub)内，所以本实用新型的复合式多输入多输出天线模块M不需外露于无线通信 装置壳体C外部，以保持产品整体外观的完整性与美感度。再者，请参考图2所示，本实用新型第二实施例提供一种复合式多输入多输出天线模块M，其包括一接地单元1、多个辐射单元2、多个回圈单元3及多个滤波单元4。由图 2可知，第二实施例与第一实施例最大的差别在于在第二实施例中，每一个回圈单元3的 第二辐射本体32为一连接到该第二短路接脚30及该第二信号馈入接脚31之间的弧形体。 当然，第二实施例依然可以达到上述第一实施例的复合式多输入多输出天线模块M所能产 生的功能与效果。此外，请参考图3所示，本实用新型第三实施例提供一种复合式多输入多输出天 线模块M，其包括一接地单元1、多个辐射单元2、多个回圈单元3及多个滤波单元4。由图 3可知，第三实施例与第一实施例最大的差别在于在第三实施例中，每一个回圈单元3的 第二辐射本体32具有两个相对称的弯曲部320。通过增加辐射本体的长度，可提供较长的 谐振路径，降低天线操作频率，进而缩小天线尺寸。当然，第三实施例依然可以达到上述第 一实施例的复合式多输入多输出天线模块M所能产生的功能与效果。请参阅图4A及图4B所示，本实用新型第四实施例提供一种复合式多输入多输出 天线模块M，其包括一接地单元1、多个辐射单元2、多个回圈单元3及多个滤波单元4。由 上述图中可知，第四实施例与第一实施例最大的差别在于在第四实施例中，每一个回圈单 元3的第二短路接脚30、第二信号馈入接脚31及第二辐射本体32均位于同一曲面上。在 第四实施例中，可增加第二辐射本体32两侧边的宽度，以提供较长的谐振路径，并且此种 方式不会造成复合式多输入多输出天线模块M的整体体积的增加。当然，第四实施例依然 可以达到上述第一实施例的复合式多输入多输出天线模块M所能产生的功能与效果。综上所述，本实用新型的复合式多输入多输出天线模块至少具有下列的优点1、在本实用新型所举的例子中，复合式多输入多输出天线模块包括三个独立的辐 射单元(例如三个单极天线)与三个独立的回圈单元(例如三个回圈天线)。每一个辐射 单元与每一个回圈单元分别负责低频2. 4GHz频带操作与高频5GHz频带操作，以实现同步 (concurrent)双频操作的目的。因此本实用新型有别于传统的双频天线，传统双频天线只 有单一信号馈入端，在同步双频操作时需额外增加一双工器电路，不但增加成本，亦造成整 体系统功率的损耗。2、在本实用新型所举的例子中，每一个辐射单元可为一短路偶极天线(shorted monopole antenna)，每一个回圈单元可为一回圈天线，本实用新型结合上述两种不同的天 线类型与天线辐射场型特性，以形成一种复合式多输入多输出天线模块。3、在本实用新型所举的例子中，复合式多输入多输出天线模块的整体高度不超过 15mm,以达成内藏式多桥接点天线的可能性。换句话说，本实用新型的复合式多输入多输出 天线模块可内藏在无线宽频路由器(router)或集线器(hub)内，以保持产品整体外观的完 整性与美感度。4、在本实用新型所举的例子中，通过(1)控制每一个辐射单元的第一短路接脚及 第一信号馈入接脚的间距、(2)控制每一个回圈单元的第二短路接脚及第二信号馈入接脚 的间距、及(3)控制每一个辐射单元及每一个回圈单元相对于接地单元的高度，以使得本 实用新型的复合式多输入多输出天线模块在2. 4GHz与5GHz无线区域网路频带内获得良好 的阻抗匹配(以2 IVSWR或IOdB返回损失定义)。5、在本实用新型所举的例子中，因为每一个辐射单元的第一短路接脚邻近不同天 线操作频率的回圈单元的第二信号馈入接脚(或每一个回圈单元的第二短路接脚邻近不同天线操作频率的辐射单元的第一信号馈入接脚)，所以本实用新型可大幅降低每两个具 有不同天线操作频率的辐射单元与回圈单元之间的耦合(mutual coupling)，以达成隔离 度(isolation)在_20dB以下的良好特性。6、在本实用新型所举的例子中，每一个辐射单元(例如2. 4GHz单极天线)可提 供倒三角锥(conical)的辐射场型，其适合应用在天花板桥接点天线设计上。另外，每一 个回圈单元为一全波长回圈天线(one-wavelength loop)，且为一平衡式结构(balanced structure)，其具有大幅抑制天线接地面(或系统接地面)的表面激发电流的优势，因此 接地面(该接地单元)在这里可视为一反射板，而使得本实用新型的天线辐射场型具有较 高的指向性(directivity)，以达成高增益天线的设计(可补偿5GHz操作频带的高路径损 耗)并提升通信涵盖范围。7、在本实用新型所举的例子中，每一个回圈单元垂直地放置在接地面的边缘 (亦即该接地单元的最外侧边)，天线的辐射场型受到接地面两正交方向(orthogonal directions)(—个方向垂直接地面(与天线平行)，另一个方向则平行接地面)的反射， 每一个回圈单元在与天线垂直平面的的3dB半功率(half-power)束径宽可涵盖极座标 (polar coordinate)上至少一个象限(quadrant)以上的角度，因此每一个回圈单元能够 产生较宽的束径宽辐射场型。8、在本实用新型所举的例子中，该接地单元与该些回圈单元整体采用金属片冲压 (stamping)或切割制作，可由单一辐射金属片成型，因此本实用新型可有效地节省制作成 本及加工时间。9、在本实用新型所举的例子中，将每一个2. 4GHz印刷式微带带阻滤波器 (printed microstrip band-stop filter)电性连接到每一个回圈单元(例如5GHz回圈天 线)的第二信号馈入点，以用于抑制5GHz回圈天线的半波长谐振模式(接近2. 4GHz操作 频带)，进而大幅降低2. 4与5GHz天线之间在2. 4GHz频带的隔离度增益值。以上所述仅为本实用新型的优选可行实施例，并非因此限定本实用新型的范围， 凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效技术变化，均包括在本实用新型的范围 内。
权利要求一种复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，包括一接地单元；多个辐射单元，其设置在该接地单元上，其中每一个辐射单元具有一与该接地单元平行且朝向该接地单元的外侧边延伸的第一辐射本体、至少一从该第一辐射本体的一侧边向下延伸而出且悬空的第一信号馈入接脚、及至少一从该第一辐射本体的一侧边向下延伸而出且连接至该接地单元的第一短路接脚，且该第一信号馈入接脚及该第一短路接脚两者与该第一辐射本体设置在不同平面上；多个回圈单元，其沿着该接地单元的外侧边排列且垂直设置于该接地单元上，其中每一个回圈单元具有至少一设置于该接地单元上的第二短路接脚、至少一与上述至少一第二短路接脚相隔一预定距离且悬空在该接地单元上方一预定距离的第二信号馈入接脚、及至少一悬空且垂直设置于该接地单元上方一预定距离并连接到上述至少一第二短路接脚及上述至少一第二信号馈入接脚之间的第二辐射本体；以及多个滤波单元，其设置于该接地单元上且分别电性连接到该些回圈单元的该些第二信号馈入接脚；其中，该些辐射单元及该些回圈单元均环绕该接地单元的几何中心且彼此交替且对称地排列在该接地单元上。
2.根据权利要求1所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，还进一步包括 多个相对应该些辐射单元及该些回圈单元的信号传输线，其分别电性连接到该些第一信号 馈入接脚及该些滤波单元，其中该接地单元的中央处具有一穿孔，且该些信号传输线均穿 过该穿孔。
3.根据权利要求1所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，每一个辐射单 元的几何中心线与每一个回圈单元的几何中心线彼此间的夹角为相同。
4.根据权利要求1所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，每一个辐射单 元的第一信号馈入接脚与其中一邻近的回圈单元的第二短路接脚相邻，且每一个辐射单元 的第一短路接脚与另外一邻近的回圈单元的第二信号馈入接脚相邻。
5.根据权利要求1所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，每一个回圈单 元的第二短路接脚与第二信号馈入接脚对称地设置于每一个回圈单元的几何中心线的两 侧，且每一个回圈单元的第二短路接脚、第二信号馈入接脚及第二辐射本体位于同一平面 或同一曲面上。
6.根据权利要求1所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，该接地单元及 该些回圈单元为一体成型的片状体。
7.根据权利要求1所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，每一个回圈单 元的第二辐射本体为一连接到该第二短路接脚及该第二信号馈入接脚之间的弧形体。
8.根据权利要求1所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，每一个回圈单 元的第二辐射本体具有两个相对称的弯曲部。
9.根据权利要求1所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，该些辐射单元 具有相同的天线操作频率，且该些回圈单元具有相同的天线操作频率。
10.根据权利要求9所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，该些辐射单元 的天线操作频率低于该些回圈单元的天线操作频率。
11.根据权利要求1所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，每一个滤波单 元为一用于抑制该回圈单元的半波长谐振模式的带阻滤波器，该回圈单元的半波长谐振模 式接近该辐射单元的天线操作频率。
12.根据权利要求1所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，每一个滤波单 元具有一第一段传输线、一第二段传输线及一连接到该第一段传输线和该第二段传输线之 间的微波印刷滤波器，每一个滤波单元的第一段传输线与每一个回圈单元的第二信号馈入 接脚电性连接，且每一个滤波单元的第二段传输线与一信号传输线电性连接。
13.一种复合式多输入多输出天线模块，其安装在一无线通信装置壳体的内部以形成 一复合式多输入多输出天线模块的系统，其特征在于，该复合式多输入多输出天线模块包 括一接地单元；多个辐射单元，其设置在该接地单元上，其中每一个辐射单元具有一与该接地单元平 行且朝向该接地单元的外侧边延伸的第一辐射本体、至少一从该第一辐射本体的一侧边向 下延伸而出且悬空的第一信号馈入接脚、及至少一从该第一辐射本体的一侧边向下延伸而 出且连接至该接地单元的第一短路接脚，且该第一信号馈入接脚及该第一短路接脚两者与 该第一辐射本体设置在不同平面上；多个回圈单元，其沿着该接地单元的外侧边排列且垂直设置于该接地单元上，其中每 一个回圈单元具有至少一设置于该接地单元上的第二短路接脚、至少一与上述至少一第二 短路接脚相隔一预定距离且悬空在该接地单元上方一预定距离的第二信号馈入接脚、及至 少一悬空且垂直设置于该接地单元上方一预定距离并连接到上述至少一第二短路接脚及 上述至少一第二信号馈入接脚之间的第二辐射本体；以及多个滤波单元，其设置于该接地单元上且分别电性连接到该些回圈单元的该些第二信 号馈入接脚；其中，该些辐射单元及该些回圈单元均环绕该接地单元的几何中心且彼此交替且对称 地排列在该接地单元上；其中，该接地单元、该些辐射单元、该些回圈单元与该些滤波单元均被包覆在该无线通 信装置壳体的内部。
14.根据权利要求13所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，还进一步包 括多个相对应该些辐射单元及该些回圈单元的信号传输线，其分别电性连接到该些第一 信号馈入接脚及该些滤波单元，其中该接地单元的中央处具有一穿孔，且该些信号传输线 均穿过该穿孔。
15.根据权利要求13所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，每一个辐射 单元的几何中心线与每一个回圈单元的几何中心线彼此间的夹角为相同。
16.根据权利要求13所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，每一个辐射 单元的第一信号馈入接脚与其中一邻近的回圈单元的第二短路接脚相邻，且每一个辐射单 元的第一短路接脚与另外一邻近的回圈单元的第二信号馈入接脚相邻。
17.根据权利要求13所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，每一个回圈 单元的第二短路接脚与第二信号馈入接脚对称地设置于每一个回圈单元的几何中心线的 两侧，且每一个回圈单元的第二短路接脚、第二信号馈入接脚及第二辐射本体位于同一平面或同一曲面上。
18.根据权利要求13所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，该接地单元 及该些回圈单元为一体成型的片状体。
19.根据权利要求13所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，每一个回圈 单元的第二辐射本体为一连接到该第二短路接脚及该第二信号馈入接脚之间的弧形体。
20.根据权利要求13所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，每一个回圈 单元的第二辐射本体具有两个相对称的弯曲部。
21.根据权利要求13所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，该些辐射单 元具有相同的天线操作频率，且该些回圈单元具有相同的天线操作频率。
22.根据权利要求21所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，该些辐射单 元的天线操作频率低于该些回圈单元的天线操作频率。
23.根据权利要求13所述的复合式多输入多输出天线模块，其特征在于，每一个滤波 单元为一用于抑制该回圈单元的半波长谐振模式的带阻滤波器，该回圈单元的半波长谐振 模式接近该辐射单元的天线操作频率。
专利摘要一种复合式多输入多输出天线模块包括一接地单元、多个辐射单元、多个回圈单元及多个滤波单元。该些辐射单元及该些回圈单元均环绕接地单元的几何中心且彼此交替且对称地排列在接地单元上。该些回圈单元沿着接地单元的外侧边排列。该些滤波单元设置于接地单元上且分别电性连接到该些回圈单元。本实用新型除了尺寸小、高度低、天线之间隔离度小、天线增益值高、辐射特性良好之外，亦不需额外增加一双工器电路，可取代传统外露式2.4/5GHz双频桥接点天线。本实用新型亦可内藏在无线宽频路由器或集线器内，以保持产品整体外观的完整性与美感度。
文档编号H01Q7/00GK201655979SQ201020176740
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月2日 优先权日2010年4月2日
发明者苏绍文 申请人:旭丽电子(广州)有限公司;光宝科技股份有限公司