去耦合电路及天线装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种去耦合电路及天线装置。该去耦合电路用来提升二天线间的隔离度，该二天线大致对称地设置于一基板上，该去耦合电路包含有一第一金属条、一第二金属条，平行设置于该二天线间，且电连接于一地端；一金属连接条，电连接该第一金属条及该第二金属条的顶端，以与该第一金属条及该第二金属条大致形成一门框结构；一第一梳形结构，包含有多个金属线段，以相互平行方式设置于该基板上并电连接于该第一金属条，并与该第一金属条垂直；以及一第二梳形结构，包含有多个金属线段，以相互平行方式设置于该基板上并电连接于该第二金属条，并与该第二金属条垂直。
【专利说明】去耦合电路及天线装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种去耦合电路及天线装置，尤其涉及一种可抑制天线间耦合作用，以提升天线隔离度的去耦合电路及天线装置。
【背景技术】
[0002]具有无线通讯功能的电子产品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，进而存取无线网络。因此，为了让使用者能更方便地存取无线通讯网络，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，随着无线通讯技术不断演进，电子产品所配置的天线数量可能增力口。举例来说，长期演进(Long Term Evolution, LTE)无线通讯系统及无线区域网络标准IEEE802.1ln支援多输入多输出(Mult1-1nput Mult1-output, ΜΙΜΟ)通讯技术,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，大幅度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讯系统的频谱效率及传输速率，改善通讯品质。
[0003]由上述可知，要实现多输入多输出功能中空间多工、多样技术，先决条件必须搭配多组天线，以将空间分成许多通道，进而提供多个天线场型。当同一电子产品在有限空间下配置多组天线时，通讯上的基本需求之一是这些天线都是独立，彼此不会相互影响，且具有良好的隔离度，因此降低天线之间互相耦合的现象就成为业界所努力的目标之一。然而，在有限空间下，要提高天线隔离度同时又要维持多输入多输出的数据吞吐量，势必增加许多设计难度。因此，如何设计符合传输需求的天线，同时兼顾尺寸及功能，已成为业界所努力的目标之一。
【发明内容】
[0004]因此，本发明主要目的在于提供一种去耦合电路及天线装置，其可降低天线之间互相耦合的现象，以提升天线效率。
[0005]为达上述的目的，本发明公开一种去耦合电路，用来提升二天线间的隔离度，该二天线大致对称地设置于一基板上，该去耦合电路包含有一第一金属条，设置于该基板上该二天线间，且电连接于一地端；一第二金属条，设置于该基板上该二天线间，大致平行于该第一金属条，且电连接于该地端；一金属连接条，设置于该基板上该二天线间，并电连接该第一金属条的一端及该第二金属条的一端，以与该第一金属条及该第二金属条大致形成一门框结构；一第一梳形结构，包含有多个金属线段，以相互平行方式设置于该基板上并电连接于该第一金属条，并与该第一金属条垂直；以及一第二梳形结构，包含有多个金属线段，以相互平行方式设置于该基板上并电连接于该第二金属条，并与该第二金属条垂直。
[0006]本发明另公开一种天线装置，其包含有一基板；二天线，大致对称地设置于该基板上；以及一去耦合电路，包含有一第一金属条，设置于该基板上该二天线间，且电连接于一地端；一第二金属条，设置于该基板上该二天线间，大致平行于该第一金属条，且电连接于该地端；一金属连接条，设置于该基板上该二天线间，并电连接该第一金属条的一端及该第二金属条的一端，以与该第一金属条及该第二金属条大致形成一门框结构；一第一梳形结构，包含有多个金属线段，以相互平行方式设置于该基板上并电连接于该第一金属条，并与该第一金属条垂直；以及一第二梳形结构，包含有多个金属线段，以相互平行方式设置于该基板上并电连接于该第二金属条，并与该第二金属条垂直。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明实施例一天线装置的示意图；
[0008]图2为本发明实施例一天线装置的示意图；
[0009]图3为图2的天线装置以直立方式设置于一底座的示意图；
[0010]图4为本发明实施例一天线装置的示意图；
[0011]图5为图4的天线装置以直立方式设置于一底座的不意图；
[0012]图6为本发明实施例一天线装置的剖视示意图；
[0013]图7A、图7B为图6的天线装置应用于长期演进无线通讯系统进行多输入多输出运作时的电压驻波比示意图；
[0014]图8为图6的天线装置应用于长期演进无线通讯系统进行多输入多输出运作时的隔尚度不思图；
[0015]图9A、图9B为图6的天线装置应用于长期演进无线通讯系统进行多输入多输出运作时一第一天线及一第二天线的辐射效率图；
[0016]图10A、图1OB为图6的天线装置应用于长期演进无线通讯系统进行多输入多输出运作时一第一天线及一第二天线的二维电场场型图。
[0017]主要元件符号说明
[0018]10天线装置
[0019]100、400、600基板
[0020]102、402、602第一天线
[0021]104、404、604第二天线
[0022]106、206、406、606去耦合电路
[0023]108第一金属条
[0024]110第二金属条
[0025]112金属连接条
[0026]114第一梳形结构
[0027]116第二梳形结构
[0028]118、120金属线段
[0029]200第三金属条
[0030]202第 四金属条
[0031]300、500底座
【具体实施方式】
[0032]请参考图1，图1为本发明实施例一天线装置10的示意图。天线装置10包含有一基板100、一第一天线102、一第二天线104及一去耦合电路106。基板100可为一印刷电路板或一电子装置的壳体的一部分，若为电子装置的壳体的一部分，则基板100可能配合机构外型设计而包含有凹凸、起伏、穿孔等结构，或者具可挠性。然而，为求简洁并清楚说明本发明的概念，先以平板式的基板100为例进行说明。第一天线102及第二天线104皆为单极天线，并大致对称地设置于基板100上。去耦合电路106是以导电材质制成，并设置于基板100上第一天线102及第二天线104之间，用以抑制天线间耦合作用，以提升天线隔离度，由此可维持或提升多输入多输出的数据吞吐量。
[0033]详细来说,去稱合电路106包含有一第一金属条108、一第二金属条110、一金属连接条112、一第一梳形结构114及一第二梳形结构116。第一金属条108及第二金属条110是平行设置于基板100上，并电连接于地端。金属连接条112设置于基板100上，并电连接第一金属条108及第二金属条110的顶端，以与第一金属条108及第二金属条110大致形成一门框结构(即类似于π或Π型)。其中，第一金属条108与第一天线102的距离约为待收发无线信号的1/4波长，同样地，第二金属条110与第二天线104的距离也约为待收发无线信号的1/4波长。另一方面，第一梳形结构114是由多个金属线段118所组成，金属线段118相互平行地设置于基板100上并电连接于第一金属条110，彼此间隔待收发无线信号的1/10到1/20波长。同理，第二梳形结构116是由多个金属线段120所组成，金属线段120相互平行地设置于基板100上并电连接于第二金属条112，彼此间隔待收发无线信号的1/10到1/20波长。另外，金属线段118、120分别与第一金属条110及第二金属条112垂直，更精确来说，是与天线垂直极化方向正交。
[0034]因此，由于第一金属条108、第二金属条110及金属连接条112所形成的门框型接地结构是与第一、二天线102、104位于同一平面，又介于第一、二天线102、104之间，可有效利用空间隔离耦合效果，同时金属线段118、120也可有效避免相对应频段的直接波的传递。在此情形下，以LTE应用所需的频段而言，第一天线102与第二天线104的涵盖宽度可低于4公分，因而可提升空间利用率。
[0035]需注意的是，图1为本发明实施例，本领域具通常知识者当可据以做不同的修饰，而不限于此。举例来说，请参考图2，图2为本发明实施例一天线装置20的示意图。天线装置20的结构及运作方法与图1的天线装置10相似，故相同元件以相同符号表示。天线装置20与天线装置10不同处在于天线装置20的一去耦合电路206较去耦合电路106多增加了一第三金属条200及一第四金属条202，其同样可抑制天线间耦合作用，以提升天线隔离度。详细来说，第三金属条200设置于第一金属条108与第一天线102间，同样电连接于地端，而第四金属条202则设置于第二金属条110与第二天线104间，同样电连接于地端。第三金属条200及第四金属条202可调整频宽，以增加设计弹性。
[0036]此外，如前所述，基板100可为印刷电路板。在此情形下，天线装置10、20可以直立方式设置于一底座上。举例来说，图3为天线装置20以直立方式设置于一底座300的示意图。在图3中，底座300中可能包含有用来固定天线装置20的机构、处理射频信号的射频电路、处理器等，视不同应用而定。
[0037]另一方面，在图1或图2中，第一金属条108与第二金属条110为不等长，但也可为等长，视系统需求而定。同样地，第三金属条200及第四金属条202的长度也可为等长或不等长。此外，在图1或图2中，第一天线102及第二天线104为大致对称的形式，两者皆为三个门框型单极天线所组合而成，此门框型结构可产生电容性效果，有效缩短天线长度，且其一的单极天线结构为小于相对应频率的四分之一波长。另外，第一天线102及第二天线104的形状或尺寸可依系统需求各别调整，或者可采用其它形式的天线。举例来说，请参考图4，图4为本发明实施例一天线装置40的示意图。天线装置40的结构及运作方法与图1的天线装置10相似，包含有一基板400、一第一天线402、一第二天线404及一去耦合电路406。去稱合电路406的运作方式与架构与图1中去稱合电路106相同，同样用来抑制天线间耦合作用，以提升天线隔离度，由此维持或提升多输入多输出的数据吞吐量。天线装置40与天线装置10不同处在于天线装置40的第一天线402及第二天线404为平面倒F式天线(Planar Inverted F Antenna),其也符合本发明的应用范围。当然,天线装置40也可如图2之例增加第三、四金属条,或者如图5所不,也可直立设置于一底座500上。
[0038]在前述实施例中，基板100、400以平面结构为例，然而，如前所述，基板100可为一电子装置的壳体的一部分，亦即可能因外型设计而包含有凹凸、起伏、穿孔等结构。在此情形下，本发明的去耦合电路也可抑制天线间耦合作用，以提升天线隔离度。举例来说，请参考图6，图6为本发明实施例一天线装置60的剖视示意图。天线装置60包含有一基板600、一第一天线602、一第二天线604及一去耦合电路606。比较图6的天线装置60与图2或图3的天线装置20可知，天线装置60的架构与天线装置20相同，故同样可通过去耦合电路606抑制天线间耦合作用，以提升天线隔离度，由此维持或提升多输入多输出的数据吞吐量。天线装置60与天线装置20不同之处在于基板600为一汽车车顶天线中壳体的一部分，换言之，第一天线602、第二天线604及去耦合电路606设置或直接形成于汽车车顶天线壳体的内侧，而形成的方式可以是激光直接成型(Laser Direct Structuring, LDS),或是利用导电涂料材料进行涂布、印刷、技术蒸镀(Evaporation deposition),或是制作在产品的壳体表面再以漆或是胶涂布做隔绝接触等，且不限于此。
[0039]另外，天线装置60的尺寸、材质等性质可依所需应用的系统而适调整，以应用于LTE系统而言，第一天线602与第二天线604的涵盖宽度可低于4公分，因而可提升空间利用率。另外，当天线装置60应用于LTE系统时的多输入多输出效能，可进一步参考图7A、图7B、图8、图9A、图9B、图10A、图10B。图7A、图7B为天线装置60应用于LTE系统进行多输入多输出运作时的电压驻波比(即S11、S22参数)示意图，图8为天线装置60应用于LTE系统进行多输入多输出运作时的隔离度(即S21参数)示意图。在图7A、图7B、图8中，虚线及实线分别表示以第一天线602及第二天线604进行量测或模拟的结果。由此可知，天线装置60在2.02?2.25GHz匹配较好的频段，尚可获得20?35dB的隔离度。另外，图9A、图9B为天线装置60应用于LTE系统进行多输入多输出运作时第一天线602及第二天线604的辐射效率图，而图10A、图1OB为天线装置60应用于LTE系统进行多输入多输出运作时第一天线602及第二天线604的二维电场(E-plane)场型图。因此，由图7A、图7B至图10A、图1OB可以看出，即使在有限空间下，天线装置60仍可于进行多输入多输出运作时具有适当频宽及良好隔离度、辐射效率等。
[0040]综上所述，本发明的去耦合电路可有效提升天线隔离度，除有助于空间充分利用夕卜，并可抑制天线间耦合作用，以维持或提升多输入多输出的数据吞吐量。
[0041]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种去耦合电路，用来提升二天线间的隔离度，该二天线大致对称地设置于一基板上，该去耦合电路包含有: 第一金属条，设置于该基板上该二天线间，且电连接于一地端； 第二金属条，设置于该基板上该二天线间，大致平行于该第一金属条，且电连接于该地端; 金属连接条，设置于该基板上该二天线间，并电连接该第一金属条的一端及该第二金属条的一端，以与该第一金属条及该第二金属条大致形成一门框结构； 第一梳形结构，包含有多个金属线段，以相互平行方式设置于该基板上并电连接于该第一金属条，并与该第一金属条垂直；以及 第二梳形结构，包含有多个金属线段，以相互平行方式设置于该基板上并电连接于该第二金属条，并与该第二金属条垂直。
2.如权利要求1所述的去耦合电路，其中该二天线相距一第一距离，该第一金属条与该二天线中较近的一天线相距一第二距离，该第二金属条与该二天线中较近的一天线相距一第三距离，该第一距离大于该第二距离与该第三距离之一总和。
3.如权利要求2所述的去耦合电路，其中该二天线分别用来收发一特定频段的无线信号，该第二距离或该第三距离大致等于该无线信号的四分之一波长。
4.如权利要求3所述的去耦合电路，其中该第一梳形结构及该第二梳形结构中任一金属线段与一相邻金属线段的一距离介于该无线信号的二十分之一波长与十分之一波长之间。·
5.如权利要求1所述的去耦合电路，其中该第一金属条的一长度小于该第二金属条的一长度。
6.如权利要求1所述的去耦合电路，其另包含: 第三金属条，设置于该门框结构外该第一金属条与该二天线中一天线间，且电连接于该地端；以及 第四金属条，设置于该门框结构外该第二金属条与该二天线中另一天线间，且电连接于该地端。
7.如权利要求1所述的去耦合电路，其中该基板是一电子装置的一壳体的一部分。
8.如权利要求1所述的去耦合电路，其中该基板具有至少一起伏。
9.如权利要求8所述的去耦合电路，其是以一激光直接成型方式设置于该基板。
10.如权利要求1所述的去耦合电路，其中该二天线皆为平面式单极天线。
11.一种天线装置，包含有: 基板； 二天线，大致对称地设置于该基板上；以及 去耦合电路，包含有: 第一金属条，设置于该基板上该二天线间，且电连接于一地端； 第二金属条，设置于该基板上该二天线间，大致平行于该第一金属条，且电连接于该地端; 金属连接条，设置于该基板上该二天线间，并电连接该第一金属条的一端及该第二金属条的一端，以与该第一金属条及该第二金属条大致形成一门框结构；第一梳形结构，包含有多个金属线段，以相互平行方式设置于该基板上并电连接于该第一金属条，并与该第一金属条垂直；以及 第二梳形结构，包含有多个金属线段，以相互平行方式设置于该基板上并电连接于该第二金属条，并与该第二金属条垂直。
12.如权利要求11所述的天线装置，其中该二天线相距一第一距离，该第一金属条与该二天线中较近的一天线相距一第二距离，该第二金属条与该二天线中较近的一天线相距一第三距离，该第一距离大于该第二距离与该第三距离的一总和。
13.如权利要求12所述的天线装置，其中该二天线分别用来收发一特定频段的无线信号，该第二距离或该第三距离大致等于该无线信号的四分之一波长。
14.如权利要求13所述的天线装置，其中该第一梳形结构及该第二梳形结构中任一金属线段与一相邻金属线段的一距离介于该无线信号的二十分之一波长与十分之一波长之间。
15.如权利要求11所述的天线装置，其中该第一金属条的一长度小于该第二金属条的一长度。
16.如权利要求11所述的天线装置，其中该去耦合电路另包含: 第三金属条，设置于该门框结构外该第一金属条与该二天线中一天线间，且电连接于该地端；以及 第四金属条，设置于该门框结构外该第二金属条与该二天线中另一天线间，且电连接于该地端。
17.如权利要求11所述的天线装置，其中该基板是一电子装置的壳体的一部分。
18.如权利要求11所述的天线装置，其中该基板具有至少一起伏。
19.如权利要求18所述的天线装置，其是以一激光直接成型方式设置于该基板。
20.如权利要求11所述的天线 装置，其中该二天线都为平面式单极天线。
【文档编号】H01Q1/52GK103825093SQ201210461801
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年11月16日 优先权日:2012年11月16日
【发明者】陈毅山, 林超群, 王义杰, 许政雄 申请人:启碁科技股份有限公司