射頻收發系統的制作方法

本發明涉及一種射頻收發系統，特別涉及一種結構簡單、小尺寸、高增益、高帶寬及支持多重頻段的雙極化射頻收發系統。

背景技術：

具有無線通信功能的電子產品通過天線來發射或接收無線電波，以傳遞或交換無線電信號，進而訪問無線網絡。隨著無線通信技術不斷演進，傳輸容量及無線網絡性能的需求也日益提升。其中，長期演進(Long Term Evolution，LTE)無線通信系統支持多輸入多輸出(Multi-input Multi-output，MIMO)通信技術，可在不增加帶寬或總發射功率耗損(Transmit Power Expenditure)的情況下，大幅地增加系統的數據吞吐量(Throughput)及傳送距離，進而有效提升無線通信系統的頻譜效率及傳輸速率，改善通信質量。

長期演進無線通信系統共采用44個頻段，涵蓋的頻率從最低的698MHz，到最高的3800MHz。由于頻段的分散和雜亂，即使在同一國家或地區，系統業者仍可能同時使用多個頻段。在此情形下，若對應不同帶寬配置多個天線時，將不利于電子產品體積的微型化，并且需要使用多路復用器(multiplexer)或多個雙工器(diplexer)，而增加額外能量損耗。因此，如何設計結構簡單且符合傳輸需求的天線，并同時兼顧尺寸及效能，已成為業界所努力的目標之一。

因此，需要提供一種射頻收發系統來解決上述問題。

技術實現要素：

因此，本發明主要提供一種射頻收發系統，其在有限體積下，具有較高的增益及支持多重頻段，且結構簡單。

本發明公開一種射頻收發系統，包含有一第一天線組件，包含有一第一輻射片，設置于一第一平面；一第二輻射片，設置于該第一平面；一第三輻射片，設置于一第二平面，該第二平面垂直于該第一平面；以及一第四輻射片，設置于該第二平面；以及多個第二天線組件，該多個第二天線組件中的每一第二天線組件包含有：一第一輻射體，設置于一第三平面，該第三平面分別垂直于該第一平面及該第二平面；其中，該多個第二天線組件形成一陣列天線結構，且該陣列天線結構相對于該第一平面及該第二平面對稱。

本發明還公開一種射頻收發系統，該射頻收發系統包括：一第一平面；一第二平面，該第二平面垂直于該第一平面；一第三平面，該第三平面垂直于該第一平面及該第二平面；一第一天線組件，該第一天線組件包括：一第一輻射片，該第一輻射片設置于該第一平面；一第二輻射片，該第二輻射片設置于該第一平面；一第三輻射片，該第三輻射片設置于該第二平面；以及一第四輻射片，該第四輻射片設置于該第二平面；以及多個第二天線組件，其中該多個第二天線組件形成一陣列天線結構，且該陣列天線結構相對于該第一平面及該第二平面對稱，各該第二天線組件為雙極化偶極天線。

本發明的射頻收發系統是藉由第一天線組件及第二天線組件來提供兩組獨立的天線，以收發多重頻段的無線電信號。其中，第一天線組件及第二天線組件設置的平面互相垂直，因此可充分利用空間以縮小尺寸。并且，第一天線組件與第二天線組件之間的交互影響可忽略，因此，對應低頻頻段或高頻頻段，射頻收發系統的整體天線輻射場型分別以第一天線組件或第二天線組件為主。此外，本發明的射頻收發系統更能夠減少雙工器或多路復用器使用的數量，因此可避免額外能量損耗。

附圖說明

圖1為本發明實施例一射頻收發系統的示意圖；

圖2A、圖2B為圖1的射頻收發系統的輻射組件示意圖；

圖3為圖1的射頻收發系統的天線共振仿真結果示意圖；

圖4為本發明實施例一射頻收發系統的示意圖；

圖5為圖4的射頻收發系統的天線共振仿真結果示意圖；

圖6A為本發明實施例一射頻收發系統的示意圖；

圖6B為圖6A的射頻收發系統的俯視示意圖；

圖6C為射頻收發系統沿圖6B的剖線A-A'的截面示意圖；

圖6D為圖6A的射頻收發系統的一傳輸模塊的示意圖；

圖7為圖6A的射頻收發系統的第一天線組件操作于Band5、Band12與Band29低頻頻段時的天線共振仿真結果示意圖；

圖8為圖6A的射頻收發系統的第一天線組件和第二天線組件操作于Band5、Band12與Band29低頻頻段時的天線隔離度仿真結果示意圖；

圖9為圖6A的射頻收發系統的第二天線組件操作于Band2、Band4與Band30高頻頻段時的天線共振仿真結果示意圖；

圖10為圖6A的射頻收發系統的第一天線組件和第二天線組件操作于Band2、Band4與Band30高頻頻段時的天線隔離度仿真結果示意圖；

圖11為本發明實施例一射頻收發系統的示意圖；以及

圖12、圖13分別為圖11的射頻收發系統操作于Band5、Band12與Band29低頻頻段和Band2、Band4與Band30高頻頻段時的天線共振仿真結果示意圖。

主要組件符號說明：

10、20、30、40 射頻收發系統

ANT1 第一天線組件

RFU 反射體

F_C 中心反射組件

F_S1～F_S4 周邊反射組件

PL0、PL1、PL2、PL3、PL4、PL5、 平面

PL6、PL7、PL8

RP1～RP4 輻射片

SE12、SE34 基板

AR1_rp1～AR1_rp4 第一輻射臂

AR2_rp1～AR2_rp4 第二輻射臂

C_rp1～C_rp4 連接部分

F_rp1～F_rp4、F1_a～F4_d 饋入點

SL12、SL34 槽孔

L 長度

W 寬度

H 高度

L1、L2、Lx、Ly 距離

ANT2_a～ANT2_d 第二天線組件

RFP_a～RFP_d 反射板

RT1_a～RT4_d 輻射體

SE_a～SE_d 支撐件

TRM 傳輸模塊

DPX1、DPX2 雙工器

I1～I12 輸入端

O1～O4 輸出端

LF1、LF2 低通濾波器

HF1、HF2 高通濾波器

PWC1、PWC2 功率合成器

PD1、PD2 一分四功率分配器

具體實施方式

請參考圖1至圖2B，圖1為本發明實施例一射頻收發系統10的示意圖，圖2A、圖2B為射頻收發系統10的輻射組件示意圖。射頻收發系統10包含有一第一天線組件ANT1及一反射體RFU，其可用來收發寬帶或多個頻段的無線電信號，如長期演進無線通信系統中Band5(帶5)(其頻段大致介于824MHz～849MHz及869MHz～894MHz)、Band12(其頻段大致介于698MHz～716MHz及728MHz～746MHz)與Band29(其頻段大致介于717MHz～728MHz)的信號。反射體RFU包含有一中心反射組件F_C及周邊反射組件 F_S1～F_S4。中心反射組件F_C設置于平面PL0(即xy平面)上，周邊反射組件F_S1～F_S4則環繞中心反射組件F_C設置，以形成相對于平面PL1(即yz平面)、平面PL2(即xz平面)對稱的結構。反射體RFU相對于平面PL1及平面PL2對稱。第一天線組件ANT1包含有輻射片RP1～RP4及基板SE12、SE34，其中，輻射片RP1、RP2設置于基板SE12上的同一表面且形成一第一雙臂領結形偶極天線(bowtie dipole)，輻射片RP3、RP4則設置于基板SE34上的同一表面且形成一第二雙臂領結形偶極天線。基板SE12、SE34分別位于平面PL1、PL2上而互相垂直，即輻射片RP1(或輻射片RP2)與輻射片RP3、RP4垂直，輻射片RP3(或輻射片RP4)與輻射片RP1、RP2垂直，而形成正交的雙極化偶極天線。

更進一步來看，輻射片RP1～RP4分別包含第一輻射臂AR1_rp1～AR1_rp4、第二輻射臂AR2_rp1～AR2_rp4及條狀的連接部分C_rp1～C_rp4，以分別形成帶寬8％～9％的雙臂領結形偶極天線結構。第一輻射臂AR1_rp1、AR1_rp2及第二輻射臂AR2_rp1、AR2_rp2相對于平面PL2對稱，第一輻射臂AR1_rp3、AR1_rp4及第二輻射臂AR2_rp3、AR2_rp4則相對于平面PL1對稱，意即第一天線組件ANT1約設置于反射體RFU的中心。藉由第一輻射臂AR1_rp1～AR1_rp4與第二輻射臂AR2_rp1～AR2_rp4之間的長度差異，第一輻射臂AR1_rp1～AR1_rp4較長則可收發較低頻的無線電信號，而第二輻射臂AR2_rp1～AR2_rp4較短則可收發較高頻的無線電信號。第二輻射臂AR2_rp1～AR2_rp4分別設置于第一輻射臂AR1_rp1～AR1_rp4與中心反射組件F_C之間，而與中心反射組件F_C具有較小的距離。連接部分C_rp1～C_rp4連接于第一輻射臂AR1_rp1～AR1_rp4與第二輻射臂AR2_rp1～AR2_rp4之間并包含有饋入點F_rp1～F_rp4。如此一來，能量可由連接部分C_rp1～C_rp4的饋入點F_rp1～F_rp4饋入，再依序傳遞到第二輻射臂AR2_rp1～AR2_rp4及第一輻射臂AR1_rp1～AR1_rp4。基于組裝時方便焊接饋入線的考慮，饋入點F_rp1和F_rp2被置放在平面PL2的同一側，且饋入點F_rp3和F_rp4被置放在平面PL1的同一側。并且，為了避免饋入點F_rp2和F_rp4橫越中心的連接線在PCB制作過程時，有被切斷的情況發生，橫越中心的連接線和饋入點F_rp1～F_rp4相對中心反射組件F_C可具有不同的高度，連接部分C_rp1～C_rp4的形狀可略為不同，且基板SE12、SE34上可形成有槽孔SL12、SL34，但不限于此。

簡言之，藉由第一天線組件ANT1中設置于平面PL1、PL2上的輻射片RP1～RP4，可形成滿足長期演進無線通信系統中Band5、Band12與Band29頻段要求的雙極化偶極天線。

通過仿真可進一步判斷射頻收發系統10的天線共振特性和輻射場型是否符合系統需求。請參考圖3及表一，其中，射頻收發系統10的長度L及寬度W設定為300mm，高度H設定為70mm，第一天線組件ANT1至中心反射組件F_C的最遠距離L1設定為99mm。圖3為射頻收發系統10的天線共振仿真結果示意圖，其中，長虛線代表輻射片RP1、RP2形成的第一雙臂領結形偶極天線的共振仿真結果，短虛線代表輻射片RP3、RP4形成的第二雙臂領結形偶極天線的共振仿真結果，實線代表第一雙臂領結形偶極天線與第二雙臂領 結形偶極天線之間的隔離度仿真結果。由圖3可知，在Band5、Band12與Band29的頻段中，射頻收發系統10的反射損耗(return loss，S11值)小于-10.0dB，隔離度(Isolation)大于42.1dB。表一為射頻收發系統10中第一雙臂領結形偶極天線及第二雙臂領結形偶極天線對應不同頻率的天線特性表。由表一可知，射頻收發系統10的操作于Band12與Band29的最大增益值為7.99～8.43dBi，操作于Band5的最大增益值為8.18～9.16dBi，因此可知，射頻收發系統10可滿足長期演進無線通信系統對于Band12與Band29的最大增益值大于6dBi及Band5的最大增益值大于7dBi的要求。

(表一)

請參考圖4，圖4為本發明實施例一射頻收發系統20的示意圖。射頻收發系統20包含有反射體RFU及第二天線組件ANT2_a～ANT2_d，其可用來收發寬帶或多個頻段的無線電信號，如長期演進無線通信系統中Band2(其頻段大致介于1.85GHz～1.91GHz及1.93GHz～1.99GHz)、Band4(其頻段大致介于1.71GHz～1.755GHz及2.11GHz～2.155GHz)與Band30(其頻段大致介于2.305GHz～2.315GHz及2.35GHz～2.36GHz)的信號。第二天線組件ANT2_a～ANT2_d為相同的天線單元，而具有相同的結構及尺寸，而形成可提高最大增益值的一陣列天線結構，且陣列天線結構相對于平面PL1(即yz平面)、平面PL2(即xz平面)對稱。其中，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d分別包含有反射板RFP_a～RFP_d、輻射體RT1_a～RT4_d及支撐件SE_a～SE_d。輻射體RT1_a～RT4_d呈三角形，其分別包含有饋入點F1_a～F4_d。為求簡潔，以下僅以第二天線組件ANT2_a作為示范性說明。藉由第二天線組件ANT2_a的支撐件SE_a，第二天線組件ANT2_a的輻射體RT1_a、RT2_a設置于一平面PL3并相對于平面PL4、PL6對稱，以形成45％帶寬的一第一鉆形偶極天線(diamond dipole antenna)，類似地，輻射體RT3_a、RT4_a則大致設置于一平面PL5并相對于平面PL4、PL6對稱，以形成45％帶寬的一第二鉆形偶極天線。其中，平面PL3、PL5平行于平面PL0(即xy平面)，且平面PL5設置于平面PL0、PL3之間。而由于平面PL4、PL6互相垂直，因此第一鉆形偶極天線及第二鉆形偶極天線可形成正交的雙極化偶極天線。此外，反射板RFP_a平行于平面PL0設置 于輻射體RT1_a～RT4_d上，其用來增加天線有效的幅射面積，并使對應于Band2、Band4與Band30頻段內的天線最大增益值隨頻率增加而增加。反射板RFP_a的形狀相對于平面PL4、PL6具有對稱性，而可為圓形或頂點數為4的倍數的正多邊形。

簡言之，藉由第二天線組件ANT2_a～ANT2_d中設置于平面PL3、PL5上的輻射體RT1_a～RT4_d，可形成滿足長期演進無線通信系統中Band2、Band4與Band30頻段要求的雙極化偶極天線。

通過仿真可進一步判斷射頻收發系統20的天線共振特性和輻射場型是否符合系統需求。請參考圖5及表二，其中，射頻收發系統20的長度L及寬度W設定為300mm，高度H設定為50mm，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d至中心反射組件F_C的最遠距離L2設定為42mm。圖5為射頻收發系統20的天線共振仿真結果示意圖，其中，長虛線代表輻射片RT1_a～RT1_d、RT2_a～RT2_d形成的第一鉆形偶極天線的共振仿真結果，短虛線代表輻射片RT3_a～RT3_d、RT4_a～RT4_d形成的第二鉆形偶極天線的共振仿真結果，實線代表第一鉆形偶極天線與第二鉆形偶極天線之間的隔離度仿真結果。由圖5可知，在Band2、Band4與Band30的頻段中，射頻收發系統20的反射損耗小于-10.5dB，隔離度(Isolation)大于35.1dB。表二為射頻收發系統20中第一鉆形偶極天線及第二鉆形偶極天線對應不同頻率的天線特性表。由表二可知，射頻收發系統20操作于Band2與Band4的最大增益值為14.5dBi～16.9dBi，操作于Band30的最大增益值為16.8dBi～17.0dBi，因此可知，射頻收發系統20可滿足長期演進無線通信系統對于Band2與Band4的最大增益值大于12dBi及Band30的最大增益值大于30dBi的要求。

(表二)

請參考圖6A至圖6D。圖6A為本發明實施例一射頻收發系統30的示意圖，圖6B為射頻收發系統30的俯視示意圖，圖6C為射頻收發系統30沿圖6B的剖線A-A'的截面示意圖，圖6D為射頻收發系統30的一傳輸模塊TRM的示意圖。射頻收發系統30包含有反射體RFU、第一天線組件ANT1、第二天線組件ANT2_a～ANT2_d及一傳輸模塊TRM，以收發寬帶或多個頻段的無線電信號，如Band5、Band12與Band29的低頻頻段的無線電信號及Band2、Band4與Band30的高頻頻段的無線電信號。其中，反射體RFU及第一天線組件ANT1、第二天線組件ANT2_a～ANT2_d分別繪示于圖1至圖2B及圖4，且相同組件沿用相同符號表示，在此不再贅述。如圖6B所示，射頻收發系統30相對于平面PL1(即yz平面)、平面PL2(即xz平面)對稱，但第一天線組件ANT1與第二天線組件(如第二天線組件ANT2_a)在x方向上的距離Lx與在y方向上的距離Ly可能不同。第一天線組件ANT1中的輻射片RP1、RP2形成的第一雙臂領結形偶極天線及第二天線組件ANT2_a～ANT2_d中的輻射片RT1_a～RT1_d、RT2_a～RT2_d形成的第一鉆形偶極天線均為垂直極化，第一天線組件ANT1中的輻射片RP3、RP4形成的第二雙臂領結形偶極天線及第二天線組件ANT2_a～ANT2_d中的輻射片RT3_a～RT3_d、RT4_a～RT4_d形成的第二鉆形偶極天線則均為水平極化，因此可提供兩組獨立的天線傳輸及接收信道來收發無線電信號。并且，由于第一天線組件ANT1中的輻射片RP1～RP4設置于平面PL1、PL2上，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d中的輻射體RT1_a～RT4_d設置于彼此平行的平面PL3、PL5上，而平面PL1、PL2、PL3(或PL5)互相垂直，讓第一天線組件ANT1以直立方向延伸發展，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d則以水平面方向延伸發展，以避免兩者在空間中的干涉發生，因此可充分利用空間以縮小尺寸。

此外，傳輸模塊TRM包含有一分四功率分配器(power divider)PD1、PD2及雙工器DPX1、DPX2。雙工器DPX1、DPX2分別包含有低通濾波器(low pass filter)LF1、LF2、高通濾波器(high pass filter)HF1、HF2及功率合成器(power combiner)PWC1、PWC2，用來整合第一天線組件ANT1所收發的Band5、Band12與Band29低頻頻段的無線電信號與第二天線組件ANT2_a～ANT2_d所收發的Band2、Band4與Band30高頻頻段的無線電信號。其中，對應垂直極化，雙工器DPX1的輸入端I1耦接至第一天線組件ANT1的饋入點F_rp1、F_rp2，雙工器DPX1的輸入端I2則先連接到一分四功率分配器PD1的輸出端O2，再由一分四功率分配器PD1的輸入端I3～I6分別耦接至第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的饋入點F1_a～F1_d、F2_a～F2_d。當無線電信號由輸入端I1傳輸至低通濾波器LF1時，僅低頻頻段的無線電信號可以通過，而高頻頻段的無線電信號會因低通濾波器LF1的30dB以上的反射損耗而被反射；類似地，當無線電信號由輸入端I2傳輸至高通濾波器HF1時，僅高頻頻段的無線電信號可以通過，而低頻頻段的無線電信號會因高通濾波器HF1的30dB以上的反射損耗而被反射。如此一來，低通濾波器LF1及高通濾波器HF1分別將高頻頻段及低頻頻段的無線電信號經由功率合成器PWC1而傳輸至輸出端O1。相反地，當無線電信號由輸出端O1傳輸至雙工器DPX1時，由于低通濾波器LF1對應高頻頻段的反射損耗及高通濾波器HF1對應低頻頻段的反射損耗至少30dB，因此，低頻頻段的無線電信號傳遞至輸入端I1而由第一天線組件ANT1向外輻射，高頻頻段的無線電信號 則傳遞至輸入端I2而由第二天線組件ANT2_a～ANT2_d向外輻射。類似地，對應水平極化，雙工器DPX2的輸入端I7耦接至第一天線組件ANT1的饋入點F_rp3、F_rp4，雙工器DPX2的輸入端I8則先連接到一分四功率分配器PD2的輸出端O4，再由一分四功率分配器PD2的輸入端I9～I12分別耦接至第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的饋入點F3_a～F3_d、F4_a～F4_d。并且，低通濾波器LF2及高通濾波器HF2可分別將高頻頻段及低頻頻段的無線電信號經由功率合成器PWC2而傳輸至輸出端O3，或者，低頻頻段的無線電信號傳遞至輸入端I7而由第一天線組件ANT1向外輻射，高頻頻段的無線電信號則傳遞至輸入端I8而由第二天線組件ANT2_a～ANT2_d向外輻射。

簡言之，射頻收發系統30除了雙工器DPX1、DPX2外，可不需設置其他的雙工器或多路復用器，因此可避免額外能量損耗。并且，射頻收發系統30的第一天線組件ANT1及第二天線組件ANT2_a～ANT2_d不但可提供兩組獨立的天線傳輸及接收信道來收發多重頻段的無線電信號，由于第一天線組件ANT1及第二天線組件ANT2_a～ANT2_d設置的平面可以互相垂直，讓第一天線組件ANT1以直立方向延伸發展，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d則以水平面方向延伸發展，以避免兩者在空間中的干涉發生，因此可充分利用空間以縮小尺寸。

通過仿真可進一步判斷射頻收發系統30的天線輻射場型是否符合系統需求。針對Band5、Band12與Band29低頻頻段，請參考圖7、圖8、表三及表四，其中，射頻收發系統30的長度L及寬度W設定為300mm，高度H設定為50mm，第一天線組件ANT1至中心反射組件F_C的最遠距離L1設定為99mm，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d至中心反射組件F_C的最遠距離L2設定為42mm。圖7為射頻收發系統30操作于Band5、Band12與Band29低頻頻段時的天線共振仿真結果示意圖，其中，粗長虛線代表第一天線組件ANT1的第一雙臂領結形偶極天線的共振仿真結果，粗短虛線代表第一天線組件ANT1的第二雙臂領結形偶極天線的共振仿真結果，粗實線代表第一天線組件ANT1的第一雙臂領結形偶極天線與第二雙臂領結形偶極天線之間的隔離度仿真結果，細長虛線代表第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第一鉆形偶極陣列天線的共振仿真結果，細短虛線代表第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第二鉆形偶極陣列天線的共振仿真結果，細實線代表第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第一鉆形偶極陣列天線與第二鉆形偶極陣列天線之間的隔離度仿真結果。由圖7可知，在Band5、Band12與Band29的頻段中，第一天線組件ANT1的反射損耗小于-9.87dB，隔離度(Isolation)大于38.8dB；相較之下，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線的反射損耗則大致為-0.0dB，意即能量幾乎完全反射。

圖8為射頻收發系統30操作于Band5、Band12與Band29低頻頻段時的天線隔離度仿真結果示意圖，其中，細單點劃線(dash-dot line)代表第一天線組件ANT1的第一雙臂領結形偶極天線與第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第一鉆形偶極陣列天線之間的隔離度仿真結果，粗單點劃線代表第一天線組件ANT1的第二雙臂領結形偶極天線與第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第二鉆形偶極陣列天線之間的隔離度仿真結果，細兩點劃線(dash-dot-dot line)代表第一天線組件ANT1的第二雙臂領結形偶極天線與第二天線組件 ANT2_a～ANT2_d的第一鉆形偶極陣列天線之間的隔離度仿真結果，粗兩點劃線代表第一天線組件ANT1的第一雙臂領結形偶極天線與第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第二鉆形偶極陣列天線之間的隔離度仿真結果。由圖8可知，在Band5、Band12與Band29的低頻頻段中，第一天線組件ANT1與第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線之間的隔離度至少為25.9dB，因此，第一天線組件ANT1的低頻率頻段能量最大約有-25.9dB的能量耦合至第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線。表三為射頻收發系統30中第一天線組件ANT1在Band5，Band12與Band29低頻率頻段對應不同頻率的天線特性表，表四為射頻收發系統30中第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線在Band5，Band12與Band29低頻率頻段對應不同頻率的天線特性表。由表三可知，第一天線組件ANT1的操作于Band12與Band29的最大增益值為7.90～8.37dBi，操作于Band5的最大增益值為8.12～9.00dBi(以下以9dBi來說明)，因此可滿足長期演進無線通信系統對于Band12與Band29的最大增益值大于6dBi及Band5的最大增益值大于7dBi的要求；由表四可知，相較之下，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線雖是用來收發高頻頻段的無線電信號，但在低頻頻段也會產生冗余(undesired)的共振，其中，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線操作于824MHz時最易產生冗余的共振，而其最大增益值約為-7.52dBi(以下以-7dBi來說明)。

(表三)

(表四)

依據圖8，第一天線組件ANT1最大約有-25.9dB的低頻率頻段能量耦合至第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線，然而，高通濾波器HF1、HF2將分別阻擋能量由輸入端I2、I8傳輸至輸出端O1、O3，因此，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線會直接將-25.9dB的低頻率頻段能量向外幅射。由于耦合的影響很小，因此可視為第一天線組件ANT1同時向外幅射0dB的低頻率頻段能量。而依據表三及表四，第一天線組件ANT1的最大增益值為9.00dBi，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線的最大增益值為-7dBi，因此，在考慮輻射能量和輻射場型之后，在接收端接收到第一天線組件ANT1的輻射能量約為9dB，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線的輻射能量約為-32.9dB。在此情況下，第一天線組件ANT1的輻射能量遠高于第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線的輻射能量，因此，在Band5、Band12與Band29低頻頻段時，射頻收發系統30的整體天線輻射場型是以第一天線組件ANT1為主。

針對Band2、Band4與Band30高頻頻段，請參考圖9、表五及表六，其中，射頻收發系統30的長度L及寬度W設定為300mm，高度H設定為50mm，第一天線組件ANT1至中心反射組件F_C的最遠距離L1設定為99mm，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d至中心反射組件F_C的最遠距離L2設定為42mm。圖9為射頻收發系統30操作于Band2、Band4與Band30高頻頻段時的天線共振仿真結果示意圖，其中，粗長虛線代表第一天線組件ANT1的第一雙臂領結形偶極天線的共振仿真結果，粗短虛線代表第一天線組件ANT1的第二雙臂領結形偶極天線的共振仿真結果，粗實線代表第一天線組件ANT1的第一雙臂領結形偶極天線與第二雙臂領結形偶極天線之間的隔離度仿真結果，細長虛線代表第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第一鉆形偶極陣列天線的共振仿真結果，細短虛線代表第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第二鉆形偶極陣列天線的共振仿真結果，細實線代表第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第一鉆形偶極陣列天線與第二鉆形偶極陣列天線之間的隔離度仿真結果。由圖9可知，在Band2、Band4與Band30的頻段中，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線的反射損耗小于-10.7dB，隔離度大于25.3dB；相較之下，第一天線組件 ANT1操作于Band2與Band4的反射損耗大致為-5dB，操作于Band30的反射損耗大致為-13dB，因此，第一天線組件ANT1操作于Band30時最易產生不需要的幅射。

圖10為射頻收發系統30操作于Band2、Band4與Band30高頻頻段時的天線隔離度仿真結果示意圖，其中，細單點劃線(dash-dot line)代表第一天線組件ANT1的第一雙臂領結形偶極天線與第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第一鉆形偶極陣列天線之間的隔離度仿真結果，粗單點劃線代表第一天線組件ANT1的第二雙臂領結形偶極天線與第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第二鉆形偶極陣列天線之間的隔離度仿真結果，細雙點劃線(dash-dot-dot line)代表第一天線組件ANT1的第二雙臂領結形偶極天線與第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第一鉆形偶極陣列天線之間的隔離度仿真結果，粗雙點劃線代表第一天線組件ANT1的第一雙臂領結形偶極天線與第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第二鉆形偶極陣列天線之間的隔離度仿真結果。由圖10可知，在Band2、Band4與Band30的高頻頻段中，第一天線組件ANT1與第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線之間的隔離度至少為14.4dB，因此，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線的高頻率頻段能量最大約有-14.4dB的能量耦合至第一天線組件ANT1。表五為射頻收發系統30中第一天線組件ANT1在Band2，Band4與Band30高頻率頻段對應不同頻率的天線特性表。表六為射頻收發系統30中第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線在Band2，Band4與Band30高頻率頻段對應不同頻率的天線特性表。由表五可知，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線操作于Band2與Band4的最大增益值為13.6～15.9dBi，操作于Band5的最大增益值為15.2～15.8dBi(以下以15dBi來說明)，因此可滿足長期演進無線通信系統對于Band2與Band4的最大增益值大于12dBi及Band30的最大增益值大于30dBi的要求；由表六可知，相較之下，第一天線組件ANT1雖是用來收發低頻頻段的無線電信號，但在高頻頻段也會產生冗余的共振，其中，第一天線組件ANT1操作于2.305GHz及2.315GHz時最易產生冗余的共振，而其最大增益值約為10.1dBi(以下以10dBi來說明)。

(表五)

(表六)

依據圖10，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線最大約有-14.4dB的高頻率頻段能量耦合至第一天線組件ANT1，然而，低通濾波器LF1、LF2將分別阻擋能量由輸入 端I1、I7傳輸至輸出端O1、O3，因此，第一天線組件ANT1會直接將-14.4dB的高頻率頻段能量向外幅射。由于耦合的影響很小，因此可視為第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線同時向外幅射0dB的高頻率頻段能量。而依據表五及表六，第一天線組件ANT1的最大增益值為10dBi，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線的最大增益值為15dBi，因此，在考慮輻射能量和輻射場型之后，在接收端接收到第一天線組件ANT1的輻射能量約為-4.49dB，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線的輻射能量約為15dB。在此情況下，第一天線組件ANT1的輻射能量遠低于第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線的輻射能量，因此，在Band2、Band4與Band30高頻頻段時，射頻收發系統30的整體天線輻射場型是以第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線為主。

由上述可知，第一天線組件ANT1與第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線之間的交互影響可忽略。并且，在Band5、Band12與Band29低頻頻段時，射頻收發系統30的整體天線輻射場型是以第一天線組件ANT1為主；而在Band2、Band4與Band30高頻頻段時，射頻收發系統30的整體天線輻射場型是以第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線為主。

需注意的是，射頻收發系統10～30為本發明的實施例，本領域普通技術人員應當可據以做不同的變化及修飾。舉例來說，第一天線組件ANT1的輻射片(如輻射片RP1、RP2)可具有雙臂領結形偶極天線以外的其他天線結構，第二天線組件(如第二天線組件ANT2_a)的輻射體(如輻射體RT1_a、RT2_a)可具有鉆形偶極天線以外的其他天線結構。并且，為了增加第一天線組件ANT1支持的頻段，第一天線組件ANT1的輻射片(如輻射片RP1)還可包含有第三輻射臂。相較于第二輻射臂(如第二輻射臂AR2_rp1)，第三輻射臂若用于收發更高頻的無線電信號，則第三輻射臂的長度會小于第二輻射臂的長度，且第三輻射臂會設置于第二輻射臂與中心反射組件F_C之間。依據對增益值的要求，射頻收發系統20、30包含有四個第二天線組件ANT2_a～ANT2_d，但本發明不以此為限，射頻收發系統亦可包含有多于四個的第二天線組件，以形成陣列天線的結構。依據射頻收發系統操作的頻段及帶寬，第二天線組件(如第二天線組件ANT2_a)的反射板(如反射板RFP_a～RFP_d)亦可從天線組件中移除。

更進一步而言，在射頻收發系統30中，第一天線組件ANT1的第一雙臂領結形偶極天線及第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第一鉆形偶極陣列天線均為垂直極化，第一天線組件ANT1的第二雙臂領結形偶極天線及第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第二鉆形偶極陣列天線則均為水平極化，但本發明不以此為限，射頻收發系統亦可藉由傾斜45度極化天線與傾斜135度極化天線來收發無線電信號。舉例來說，請參考圖11，圖11為本發明實施例一射頻收發系統40的示意圖。射頻收發系統40的架構類似于射頻收發系統30，故相同組件沿用相同符號表示。不同于射頻收發系統30，射頻收發系統40的第一天線組件ANT1及第二天線組件ANT2_a～ANT2_d陣列天線大致相對于平面PL7、PL8對稱，而反射體RFU的中心反射組件F_C的對角線位于平面PL7、PL8上，因此，第一天線組件ANT1的第一雙臂領結形偶極天線及第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第一鉆形偶極 陣列天線均為傾斜135度極化，第一天線組件ANT1的第二雙臂領結形偶極天線及第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第二鉆形偶極陣列天線則均為傾斜45度極化。

通過仿真可進一步判斷射頻收發系統40的天線共振特性和輻射場型是否符合系統需求。請參考圖12、圖13，其中，射頻收發系統40的長度L及寬度W設定為300mm，高度H設定為50mm，第一天線組件ANT1至中心反射組件F_C的最遠距離L1設定為99mm，第二天線組件ANT2_a～ANT2_d至中心反射組件F_C的最遠距離L2設定為42mm。圖12、圖13分別為射頻收發系統40操作在Band5，Band12與Band29低頻率頻段和Band2，Band4與Band30高頻率頻段的天線共振仿真結果示意圖，在圖12中，長虛線代表輻射片RP1、RP2形成的第二雙臂領結形偶極天線的共振仿真結果，短虛線代表輻射片RP3、RP4形成的第一雙臂領結形偶極天線的共振仿真結果，實線代表第一雙臂領結形偶極天線與第二雙臂領結形偶極天線之間的隔離度仿真結果。由圖12可知，在Band5、Band12與Band29的頻段中，射頻收發系統40的反射損耗小于-10.3dB，隔離度大于38.5dB；在圖13中，長虛線代表第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第二鉆形偶極陣列天線的共振仿真結果，短虛線代表第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第一鉆形偶極陣列天線的共振仿真結果，實線代表第二天線組件ANT2_a～ANT2_d的第一鉆形偶極陣列天線與第二鉆形偶極陣列天線之間的隔離度仿真結果。由圖13可知，在Band2、Band4與Band30的頻段中，射頻收發系統40的反射損耗小于-13.7dB，隔離度大于20.9dB。

在公知技術中，對應多個頻段，需配置多個天線以收發無線電信號，然而，天線數量過多將不利于電子產品體積的微型化，并且需要使用多路復用器或多個雙工器，而增加額外能量損耗。

相較之下，本發明的射頻收發系統是藉由第一天線組件及第二天線組件來提供兩組獨立的天線，以收發多重頻段的無線電信號。其中，第一天線組件及第二天線組件設置的平面互相垂直，因此可充分利用空間以縮小尺寸。并且，第一天線組件與第二天線組件之間的交互影響可忽略，因此，對應低頻頻段或高頻頻段，射頻收發系統的整體天線輻射場型分別以第一天線組件或第二天線組件為主。此外，本發明的射頻收發系統更能夠減少雙工器或多路復用器使用的數量，因此可避免額外能量損耗。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡是根據本發明權利要求書的范圍所做的等同變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。