天線系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及一種天線系統(tǒng)，特別涉及一種高增益(High Gain)的天線系統(tǒng)。

背景技術：

隨著移動通信技術的發(fā)達，移動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式計算機、移動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求，移動裝置通常具有無線通信的功能。有些涵蓋長距離的無線通信范圍，例如：移動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統(tǒng)及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz，以及2500MHz的頻帶進行通信，而有些則涵蓋短距離的無線通信范圍，例如：Wi-Fi、Bluetooth系統(tǒng)使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通信。

天線為無線通信領域中不可缺少的組件。倘若用于接收或發(fā)射信號的天線其增益(Gain)不足，則很容易造成移動裝置的通信質量下降。因此，如何設計出高增益的天線組件，對天線設計者而言是一項重要課題。

因此，需要提供一種天線系統(tǒng)來解決上述問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種天線系統(tǒng)，該天線系統(tǒng)包括：一第一偶極天線組件，該第一偶極天線組件包括一第一饋入輻射部和一第一接地輻射部，其中該第一饋入輻射部具有一突出部分，該第一接地輻射部具有一開口槽孔，而該突出部分延伸進入該開口槽孔之內；以及一第二偶極天線組件，該第二偶極天線組件包括一第二饋入輻射部和一第二接地輻射部；其中該第一偶極天線組件和該第二偶極天線組件皆由一信號源所激發(fā)，該第一偶極天線組件操作于一低頻頻帶，而該第二偶極天線組件操作于一高頻頻帶。

在一些實施例中，該第一饋入輻射部、該第一接地輻射部、該第二饋入輻射部，以及該第二接地輻射部分別大致為一矩形。

在一些實施例中，該突出部分大致為一較窄直條形，而該開口槽孔大致為一較寬直條形。

在一些實施例中，該開口槽孔的長度小于該低頻頻帶的一中心操作頻率的八分之一波長。

在一些實施例中，該突出部分和該開口槽孔的邊緣的間隙小于1mm。

在一些實施例中，該突出部分和該開口槽孔用于防止該高頻頻帶的電流干擾該第一偶極天線組件。

在一些實施例中，該第一饋入輻射部的一第一饋入點和該第二饋入輻射部的一第二饋入點皆耦接至該信號源的正極，而該第一接地輻射部的一第一接地點和該第二接地輻射部的一第二接地點皆耦接至該信號源的負極。

在一些實施例中，該第一饋入點鄰近于該突出部分，而該第一接地點鄰近于該開口槽孔。

在一些實施例中，該天線系統(tǒng)還包括：一第一蜿蜒連接線；以及一第一串接輻射部，經由該第一蜿蜒連接線耦接至該第一饋入輻射部。

在一些實施例中，該突出部分位于該第一饋入輻射部的一第一邊緣，該第一蜿蜒連接線耦接至該第一饋入輻射部的一第二邊緣，而該第一邊緣相對于該第二邊緣。

在一些實施例中，該第一蜿蜒連接線大致為一個或多個W字形的一組合。

在一些實施例中，該第一串接輻射部大致為一矩形。

在一些實施例中，該第一蜿蜒連接線的長度約等于該低頻頻帶的一中心操作頻率的二分之一波長。

在一些實施例中，該第一串接輻射部的長度約等于該低頻頻帶的一中心操作頻率的二分之一波長。

在一些實施例中，該天線系統(tǒng)還包括：一同軸電纜線，包括一中心導線和一導體外殼，其中該信號源的該正極經由該中心導線耦接至該第一饋入點和該第二饋入點，而該信號源的該負極經由該導體外殼耦接至該第一接地點和該第二接地點。

在一些實施例中，該天線系統(tǒng)還包括：一回流抑制組件，耦接至該導體外殼，其中該回流抑制組件用于吸引該導體外殼的電流，以防止該同軸電纜線產生輻射。

在一些實施例中，該回流抑制組件大致為一L字形。

在一些實施例中，該回流抑制組件的長度約等于該低頻頻帶的一中心操作頻率的四分之一波長。

在一些實施例中，該回流抑制組件和該第一偶極天線組件的間隙約介于2mm至3mm之間。

在一些實施例中，該天線系統(tǒng)還包括：一第二蜿蜒連接線；一第二串接輻射部，經由該第二蜿蜒連接線耦接至該第二饋入輻射部；一第三蜿蜒連接線；以及一第三串接輻射部，經由該第三蜿蜒連接線耦接至該第二接地輻射部。

本發(fā)明提供一種天線系統(tǒng)，其可具有高增益、低介入損耗、少頻帶間干擾，以及低同軸電纜線輻射等特性。本發(fā)明結構簡單，其容易實施操作于各式通信裝置當中，可享有大量化生產的商業(yè)價值。

附圖說明

圖1顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的天線系統(tǒng)的示意圖；

圖2顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的天線系統(tǒng)的示意圖；

圖3顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的天線系統(tǒng)的示意圖；以及

圖4顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的天線系統(tǒng)的示意圖。

主要組件符號說明：

100、200、300、400 天線系統(tǒng)

110 第一偶極天線組件

111 第一饋入點

112 第一接地點

120 第一饋入輻射部

121 第一饋入輻射部的第一邊緣

122 第一饋入輻射部的第一邊緣

125 第一饋入輻射部的突出部分

130 第一接地輻射部

135 第一接地輻射部的開口槽孔

140 第二偶極天線組件

141 第二饋入點

142 第二接地點

150 第二饋入輻射部

160 第二接地輻射部

190 信號源

271 第一蜿蜒連接線

272 第一串接輻射部

273 第四蜿蜒連接線

274 第四串接輻射部

350 同軸電纜線

351 同軸電纜線的中心導線

352 同軸電纜線的導體外殼

360 回流抑制組件

471 第二蜿蜒連接線

472 第二串接輻射部

473 第三蜿蜒連接線

474 第三串接輻射部

Ll 開口槽孔的長度

G1 開口槽孔的邊緣和突出部分的間隙

G2 回流抑制組件和第一偶極天線組件的間隙

具體實施方式

為讓本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出本發(fā)明的具體實施例，并配合所附的附圖，作詳細說明如下。

圖1顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的天線系統(tǒng)100的示意圖。天線系統(tǒng)100可用金屬材料制成，并可設置于一介質基板上，例如：一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，或是一FR4(Flame Retardant 4)板。如圖1所示，天線系統(tǒng)100至少包括一第一偶極天線組件110和一第二偶極天線組件140。第一偶極天線組件110和第二偶極天線組件140皆由同一信號源190所激發(fā)，其中信號源190可以是一射頻(Radio Frequency，RF)模塊。第一偶極天線組件110操作于一低頻頻帶，而第二偶極天線組件140操作于一高頻頻帶。舉例而言，前述低頻頻帶可約介于2400MHz至2500MHz之間，而前述高頻頻帶可約介于5150MHz至5850MHz之間，使得天線系統(tǒng)100可支持Wi-Fi和Bluetooth的雙頻操作。

第一偶極天線組件110包括一第一饋入輻射部120和一第一接地輻射部130。第二偶極天線組件140包括一第二饋入輻射部150和一第二接地輻射部160。第一饋入輻射部120和第一接地輻射部130可以分別大致為一較長矩形。第二饋入輻射部150和第二接地輻射部160可以分別大致為一較短矩形(例如：前述較長矩形的長度約為前述較短矩形的長度的二倍)。第一饋入輻射部120的一第一饋入點111和第二饋入輻射部150的一第二饋入點141皆耦接至信號源190的正極。第一接地輻射部130的一第一接地點112和第二接地輻射部160的一第二接地點142皆耦接至信號源190的負極。第一饋入輻射部120具有一突出部分125。突出部分125的寬度較第一饋入輻射部120的其余部分的寬度更窄。第一接地輻射部130具有一開口槽孔135。第一饋入點111鄰近于突出部分125，而第一接地點112鄰近于開口槽孔135。突出部分125可以大致為一較窄直條形，而開口槽孔135可 以大致為一較寬直條形，其中突出部分125延伸進入開口槽孔135之內。在組件尺寸方面，第一饋入輻射部120的長度和第一接地輻射部130的長度約等于前述低頻頻帶的一中心操作頻率的四分之一波長(λ/4)，第二饋入輻射部150的長度和第二接地輻射部160的長度約等于前述高頻頻帶的一中心操作頻率的四分之一波長(λ/4)，開口槽孔135的長度L1小于前述低頻頻帶的中心操作頻率的八分之一波長(λ/8)，而突出部分125和開口槽孔135的邊緣的間隙G1小于1mm(例如：較佳的間隙G1的長度為0.5mm)。

在本發(fā)明中，突出部分125和開口槽孔135用于防止高頻頻帶的電流干擾第一偶極天線組件110。詳細而言，突出部分125和開口槽孔135可以共同形成一等效電容器，其具有相對適中的一電容值。對于低頻頻帶而言，此等效電容器視為一開路(Open Circuit)，是以其不致影響第一偶極天線組件110的電流分布；對于高頻頻帶而言，此等效電容器視為一短路(Short Circuit)，是以高頻電流可由第二饋入輻射部150流往第一饋入輻射部120后，再經由突出部分125和開口槽孔135的短路路徑回流至第二接地輻射部160。本發(fā)明的設計可避免傳統(tǒng)高增益天線常面臨高頻、低頻輻射部互相干擾的問題，其亦無須采用外加分頻器(具有介入損耗)的架構，因此，本發(fā)明至少具有改善天線輻射性能、減少介入損耗(Insertion Loss)，以及節(jié)省成本等優(yōu)勢，其非常適合應用于各種寬帶天線結構當中。

圖2顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的天線系統(tǒng)200的示意圖。圖2和圖1相似，兩者的差異在于，圖2的天線系統(tǒng)200還包括一第一蜿蜒連接線271和一第一串接輻射部272，其中第一串接輻射部272經由第一蜿蜒連接線271耦接至第一饋入輻射部120。詳細而言，突出部分125位于第一饋入輻射部120的一第一邊緣121，第一蜿蜒連接線271耦接至第一饋入輻射部120的一第二邊緣122，其中第一邊緣121相對于第二邊緣122。第一蜿蜒連接線271可以大致為一個或多個W字形的一組合。第一串接輻射部272可以大致為一矩形。第一蜿蜒連接線271的長度(此指其拉直后的總長度)可約等于前述低頻頻帶的中心操作頻率的二分之一波長(λ/2)。第一串接輻射部272的長度可約等于前述低頻頻帶的中心操作頻率的二分之一波長(λ/2)。在此設計下，可視為天線系統(tǒng)200包括由第一偶極天線組件110、第一蜿蜒連接線271，以及第一串接輻射部272所形成的一天線陣列，其中第一偶極天線組件110可作為主要輻射體，第一蜿蜒連接線271可產生負相位輻射，而第一串接輻射部272可產生正相位輻射。由于第一蜿蜒連接線271具有密集且曲折的電流路徑，第一蜿蜒連接線271的各鄰近區(qū)段上的表面電流呈現(xiàn)相反方向，因此，就遠處觀之，前述的負相位輻射將會被幾乎完全抵消。另一方面，第一串接輻射部272的正相位輻射則可與第一偶極天線組件110的輻射產生相長干涉，從而可提高天線陣列的整體增益。在其他實施例中，此天線陣列亦可包括更多條蜿蜒連接線和更多個串接輻射部，而不僅限于圖2所示者。圖2的天線系統(tǒng)200的其余特征皆與圖1的天線系統(tǒng)100類似，故此二實施例均可達成相似的操作效果。

圖3顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的天線系統(tǒng)300的示意圖。圖3和圖1相似，兩者的差異在于，圖3的天線系統(tǒng)300還包括一同軸電纜線(Coaxial Cable)350和一回流抑 制組件360。同軸電纜線350包括一中心導線351和一導體外殼352，其中信號源190的正極經由中心導線351耦接至第一饋入點111和第二饋入點141，而信號源190的負極經由導體外殼352耦接至第一接地點112和第二接地點142?；亓饕种平M件360耦接至導體外殼352?；亓饕种平M件360可以大致為一L字形。回流抑制組件360的長度可約等于低頻頻帶的中心操作頻率的四分之一波長(λ/4)。回流抑制組件360和第一偶極天線組件110的間隙G2可約介于2mm至3mm之間。回流抑制組件360用于吸引導體外殼352的電流，以防止同軸電纜線350產生輻射。在此設計下，同軸電纜線350的回流電流將聚集于回流抑制組件360上并形成共振駐波(Standing Wave)，因此，回流抑制組件360可以有效地避免同軸電纜線350對于第一偶極天線組件110造成輻射干擾。圖3的天線系統(tǒng)300的其余特征皆與圖1的天線系統(tǒng)100類似，故此二實施例均可達成相似的操作效果。

圖4顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的天線系統(tǒng)400的示意圖。圖4和圖1、圖2、圖3相似，其間的差異在于，圖4的天線系統(tǒng)400還包括一第二蜿蜒連接線471、一第二串接輻射部472、一第三蜿蜒連接線473、一第三串接輻射部474、一第四蜿蜒連接線273，以及一第四串接輻射部274。第二串接輻射部472經由第二蜿蜒連接線471耦接至第二饋入輻射部150。第三串接輻射部474經由第三蜿蜒連接線473耦接至第二接地輻射部160。第二蜿蜒連接線471的長度和第三蜿蜒連接線473的長度(此指其拉直后的總長度)皆可約等于前述高頻頻帶的中心操作頻率的二分之一波長(λ/2)。第二串接輻射部472的長度和第三串接輻射部474的長度可約等于前述高頻頻帶的中心操作頻率的二分之一波長(λ/2)。第四串接輻射部274經由第四蜿蜒連接線273耦接至第一串接輻射部272。第四蜿蜒連接線273的長度(此指其拉直后的總長度)可約等于前述低頻頻帶的中心操作頻率的二分之一波長(λ/2)。第四串接輻射部274的長度可約等于前述低頻頻帶的中心操作頻率的二分之一波長(λ/2)。這些外加的蜿蜒連接線、串接輻射部皆可進一步提升天線系統(tǒng)400的天線增益。圖4的天線系統(tǒng)400的其余特征皆與圖1、圖2、圖3的天線系統(tǒng)100、200、300類似，故這些實施例均可達成相似的操作效果。

總而言之，本發(fā)明提供一種天線系統(tǒng)，其可具有高增益、低介入損耗、少頻帶間干擾，以及低同軸電纜線輻射等特性。本發(fā)明結構簡單，其容易實施操作于各式通信裝置當中，可享有大量化生產的商業(yè)價值。

值得注意的是，以上所述的組件尺寸、組件參數(shù)、組件形狀，以及頻率范圍皆非為本發(fā)明的限制條件。天線設計者可以根據(jù)不同需要調整這些設定值。另外，本發(fā)明的天線系統(tǒng)并不僅限于圖1-圖4所圖示的狀態(tài)。本發(fā)明可以僅包括圖1-圖4的任何一個或多個實施例的任何一項或多項特征。換言之，并非所有圖示的特征均須同時實施于本發(fā)明的天線系統(tǒng)中。

在本說明書以及權利要求書中的序數(shù)，例如“第一”、“第二”、“第三”等等，彼此之間并沒有順序上的先后關系，其僅用于標示區(qū)分兩個具有相同名字的不同組件。

本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，然而其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，應當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應當視所附的權利要求書的范圍所界定者為準。