本实用新型涉及一种天线系统，且特别涉及一种包括多个偶极天线的天线系统。
背景技术：
随着科技发展，无线通讯已于生活中广泛使用。天线在一般无线通讯产品中扮演重要角色，天线能够辐射特定频率的信号，以进行无线数据传输，而天线的辐射场型与极化方向会影响无线通讯产品收发信号的能力。而随着对于传输速率需求日渐提高，目前已广泛使用多天线技术以实现更高的频谱利用率。如何在无线通讯产品有限的空间中设置多个天线，乃目前业界所致力的课题之一。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种天线系统，能够有效提升多个天线之间的隔离度。
为达上述目的，本实用新型提供一种天线系统，用以收发一无线信号，其特，该天线系统包括：一第一偶极天线以及一第二偶极天线，其中，
该第一偶极天线包括：
一第一辐射体，具有朝向一第一方向的缺口；
一第二辐射体，具有朝向一第二方向的缺口，该第二方向与该第一方向相反；以及
一第一馈入点，设置于该第一辐射体及该第二辐射体之间；
该第二偶极天线包括：
一第三辐射体，具有朝向该第一方向的缺口；
一第四辐射体，具有朝向该第二方向的缺口；以及
一第二馈入点，设置于该第三辐射体及该第四辐射体之间；
其中该第一馈入点设置于该第一偶极天线邻近该第二偶极天线的一侧，该第二馈入点设置于该第二偶极天线邻近该第一偶极天线的一侧。
上述的天线系统，其中该第一偶极天线与该第二偶极天线相对一参考轴呈轴对称。
上述的天线系统，其中该第一馈入点与该第二馈入点相隔一间距，该间距小于该无线信号的波长的1/4倍。
上述的天线系统，其中该第一辐射体、该第二辐射体、该第三辐射体、及该第四辐射体的每一者包括依序连接的一内侧区段、一中央区段、及一外侧区段，该第一辐射体的该中央区段平行于该第二辐射体的该中央区段，该第三辐射体的该中央区段平行于该第四辐射体的该中央区段。
上述的天线系统，其中该第一辐射体的该中央区段的长度，介于该无线信号的波长的1/8倍到1/2倍之间。
上述的天线系统，其中该第一辐射体的该内侧区段平行于该第三辐射体的该内侧区段，该第二辐射体的该内侧区段平行于该第四辐射体的该内侧区段。
上述的天线系统，其中该第一馈入点邻近该第一辐射体的该内侧区段与该中央区段的连接处，该第二馈入点邻近该第三辐射体的该内侧区段与该中央区段的连接处。
上述的天线系统，其中该第一辐射体、该第二辐射体、该第三辐射体、及该第四辐射体的每一者包括依序垂直连接的多个区段。
上述的天线系统，其中该第一馈入点及该第二馈入点耦接相同信号源。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1A及图1B绘示依据本实用新型一实施例的天线系统示意图；
图2绘示依据本实用新型另一实施例的天线系统示意图；
图3A及图3B绘示如图2所示天线系统的电流示意图；
图4A及图4B绘示如图2所示天线系统于XZ平面的辐射场型；
图5绘示如图2所示天线系统的S参数示意图。
其中，附图标记
1、2：天线系统
100、150：第一偶极天线
200、250：第二偶极天线
110、160：第一辐射体
120、170：第二辐射体
210、260：第三辐射体
220、270：第四辐射体
130、180：第一馈入点
230、280：第二馈入点
161～166、171～175、261～266、271～275：区段
111、121、211、221：内侧区段
112、122、212、222：中央区段
113、123、213、223：外侧区段
300、301、302：曲线
A1、A2：参考轴
d1、d2：间距
L1、L2：长度
具体实施方式
在以下的说明书中，于描述实施例时所使用的数值，在一般情况下应被理解为「大约」，实施例当中所例示性提出的数字参数为近似值，其可以根据特定实施例试图获得的期望性质而改变。此外，由于制造过程或是量测过程可能导致的误差，于以下说明书中使用「实质上」一词(例如实质上相等、实质上垂直、实质上平行)代表「近似于」的意思，例如数值的误差范围在正负5％以内。
图1A绘示依据本实用新型一实施例的天线系统示意图。天线系统1用以收发无线信号。天线系统1包括第一偶极天线(dipole antenna)100以及第二偶极天线200。第一偶极天线100包括第一辐射体110、第二辐射体120、及第一馈入点130。第一辐射体110与第二辐射体120例如为共平面(此例中为XY平面)的金属。第一辐射体110具有朝向第一方向的缺口(notch)，第二辐射体120具有朝向第二方向的缺口，第二方向与第一方向相反。在此例中，第一方向为正Y轴方向，第二方向为负Y轴方向。第一馈入点130设置于第一辐射体110及第二辐射体120之间，第一馈入点130耦接信号源，例如可连接信号传输线。
第二偶极天线200包括第三辐射体210、第四辐射体220、及第二馈入点230。第三辐射体210具有朝向第一方向的缺口，第四辐射体220具有朝向第二方向的缺口。第二馈入点230设置于第三辐射体210及第四辐射体220之间，第二馈入点230与第一馈入点130耦接相同的信号源，亦即，于天线系统1操作时，第一偶极天线100与第二偶极天线200两边同时馈入相同的信号。第一馈入点130设置于第一偶极天线100邻近第二偶极天线200的一侧，第二馈入点230设置于第二偶极天线200邻近第一偶极天线100的一侧。举例而言，第一偶极天线100与第二偶极天线200可并排设置，而第一馈入点130与第二馈入点230可分别设置于第一偶极天线100与第二偶极天线200的边缘处。
在一实施例中，第一偶极天线100与第二偶极天线200可以具有相同的结构与尺寸，形成对称的结构，然而此仅为示例性说明。在其他实施例中，第一偶极天线100与第二偶极天线200亦可以具有不同的结构、形状、尺寸，以达到所需的共振频率与辐射场型。
请参考图1B，其绘示具有对称结构的天线系统1的实施例，在此例中，第一偶极天线100与第二偶极天线200相对参考轴A1呈轴对称(reflection symmetry)。
第一馈入点130与第二馈入点230相隔间距d1，第一馈入点130与第二馈入点230亦可对称于参考轴A1。在一实施例中，间距d1小于天线系统1所收发无线信号的波长的1/4倍，以使得第一偶极天线110将能量耦合至第二偶极天线210，在第二偶极天线210产生反向电流，并共振出反向模态，因此能够提升第一偶极天线110与第二偶极天线210之间的隔离度。以无线信号的频率为5GHz、波长为6cm为例，第一馈入点130与第二馈入点230的间距d1小于1.5cm，因此可以将天线系统1设置于无线通讯产品有限的空间中，有效降低硬件空间需求。
第一辐射体110包括依序连接的内侧区段111、中央区段112、及外侧区段113，这三个区段111～113可形成朝向第一方向的缺口，且任二相邻区段可为实质上互相垂直；第二辐射体120包括依序连接的内侧区段121、中央区段122、及外侧区段123，这三个区段121～123可形成朝向第二方向的缺口，且任二相邻区段可为实质上互相垂直。于图1B中所绘示的例子第一辐射体110与第二辐射体120为上下对称的结构，然而应当理解的是本揭露并不限于此，例如第一辐射体110的内侧区段111可以与第二辐射体的内侧区段121具有不同的长度，或者第一辐射体110与第二辐射体120可具有不同形状。
类似地，第三辐射体210包括依序连接的内侧区段211、中央区段212、及外侧区段213；第四辐射体220包括依序连接的内侧区段221、中央区段222、及外侧区段223。
在一实施例中，第一辐射体110的中央区段112实质平行于第二辐射体120的中央区段122，中央区段112与中央区段122的长度L1相关于第一偶极天线110的共振频率。举例而言，第一辐射体110的中央区段112的长度L1可以是介于天线系统1所收发无线信号的波长的1/8倍到1/2倍之间，例如实质上相等于天线系统1所收发无线信号的波长的1/4倍。
类似地，第三辐射体210的中央区段212实质平行于第四辐射体220的中央区段222。第三辐射体210的中央区段212的长度L2，可以是介于天线系统1所收发无线信号的波长的1/8倍到1/2倍之间，例如实质上相等于天线系统1所收发无线信号的波长的1/4倍。
从第一偶极天线100的角度来看，第一馈入点130是设置于第一偶极天线100的边缘处，两个中央区段112及122(长度L1大约为1/4波长)形成类似于共振腔的效果，藉由如此的边缘馈入机制，使能量能一致朝同方向辐射，而有效提高天线增益。在图1B的例子中，第一偶极天线100的辐射能量集中于朝向负X轴的方向，天线增益可到5dBi以上，而第二偶极天线200的辐射能量集中于朝向正X轴的方向。相较之下，一般典型从中央馈入的偶极天线，增益约为2dBi左右。
第一辐射体110的内侧区段111实质上平行于第三辐射体210的内侧区段211，第二辐射体120的内侧区段121实质上平行于第四辐射体220的内侧区段221。第一辐射体110的外侧区段113实质上平行于第三辐射体210的外侧区段213，第二辐射体120的外侧区段123实质上平行于第四辐射体220的外侧区段223。第一馈入点130邻近第一辐射体110的内侧区段111与中央区段112的连接处，第二馈入点230邻近第三辐射体210的内侧区段211与中央区段212的连接处。
图2绘示依据本实用新型另一实施例的天线系统示意图。天线系统2包括第一偶极天线150与第二偶极天线250，彼此可相对于参考轴A2呈轴对称。第一偶极天线150包括第一辐射体160、第二辐射体170、及第一馈入点180。第二偶极天线250包括第三辐射体260、第四辐射体270、及第二馈入点280。第一馈入点180与第二馈入点280相隔间距d2，间距d2可小于天线系统2所收发无线信号的波长的1/4倍。
图2与图1A所示实施例具有不同形状的天线结构。在图2中，第一辐射体160可包括六个区段161～166，任二相邻区段可彼此互相垂直连接，第三辐射体260对称于第一辐射体160，亦包括六个区段261～266。第二辐射体170包括五个区段171～175，任二相邻区段可彼此互相垂直连接，第四辐射体270对称于第二辐射体170，亦包括五个区段271～275。此图例为示例性说明，天线系统2的形状并不仅限于此，可藉由适当调整各辐射体具有的区段数量以及各区段的长度，以调整天线的匹配特性。
图3A及图3B绘示如图2所示天线系统的电流示意图。其中图3A绘示当信号从第一偶极天线150的第一馈入点180馈入的情形，图3A中的实线箭头代表第一偶极天线150的实际电流，电流密度较大；虚线箭头代表经由能量耦合至第二偶极天线250产生的反向电流，电流密度较小。类似地，图3B绘示当信号从第二偶极天线250的第二馈入点280馈入的情形，实线箭头代表第二偶极天线250的实际电流，电流密度较大；虚线箭头代表经由能量耦合至第一偶极天线150产生的反向电流，电流密度较小。可看出藉由设置距离足够近的第一偶极天线150及第二偶极天线250，能够共振产生反向模态，降低第一偶极天线150及第二偶极天线250之间的干扰，例如可利用第一辐射体160的内侧区段161实质平行于第三辐射体260的内侧区段261，经由耦合产生逆电流，达到提升隔离度的效果。
图4A及图4B绘示如图2所示天线系统于XZ平面的辐射场型。其中图4A为观察第一偶极天线150的辐射场型，可看出辐射能量为集中朝向负X轴方向，图4B为观察第二偶极天线250的辐射场型，可看出辐射能量为集中朝向正X轴方向。藉由于第一偶极天线150及第二偶极天线250采用边缘馈入机制，可使辐射场型具有指向性，有能量集中效果，并且提高天线增益。
图5绘示如图2所示天线系统的S参数示意图，其中曲线300代表第一偶极天线150的S11参数，即反射损失(return loss)，曲线301代表第二偶极天线250的S11参数。在频率5.15GHz～5.85GHz范围内，第一偶极天线150及第二偶极天线250的S11参数皆小于-10dB，说明此频率范围为天线系统2适用的操作频率范围。曲线302代表S21参数，即天线隔离度，在频率5.15GHz～5.85GHz范围内，S21小于-15dB，亦即于天线系统2适用的操作频率范围内，第一偶极天线150与第二偶极天线250之间的干扰程度足够低，因此第一偶极天线150与第二偶极天线250可组成高隔离度高增益的偶极天线。
根据本实用新型如上述的实施例，藉由于偶极天线的边缘馈入，使能量一致地往相同方向辐射，而能够达到提升天线增益的效果，不需为了提升天线增益而额外设置反射板或是采用阵列架构，能够有效降低硬件空间及制造成本。
此外，藉由设置两个并排的偶极天线，藉由一个天线将能量耦合至另一个天线，并在另一个天线产生反向电流，同时共振出反向模态，可使得于天线操作频率范围内的隔离度得到提升。不需为了提升隔离度，而改变接地面结构、延长接地面电流路径、或改变天线摆放角度，可以有效节省硬件空间。本揭露中两个天线的间距小，因此可设置于无线通讯产品有限的空间中。
上述各个实施例的天线系统可以设置于多种通讯装置内，通讯装置例如为小型基站、无线接入点、被动式光纤网络装置(Passive Optical Network(PON)device)、路由器、或使用各种无线通讯协定的电子装置，例如包括Wi-Fi、蓝牙低功耗(Bluetooth low energy,BLE)、紫蜂(ZigBee)、Z-wave、数字增强无线通讯(Digital Enhanced Cordless Telecommunications,DECT)、长期演进技术(Long Term Evolution,LTE)。上述各个实施例的天线系统可适用于印刷电路板(printed circuit board,PCB)、柔性电路板(flexible printed circuit,FPC)、铁片、激光直接成型(laser direct structuring,LDS)等不同工艺，应用层面广泛。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。