專利名稱：多天線系統(tǒng)及具有該多天線系統(tǒng)的電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線系統(tǒng)，特別是涉及一種高增益且高指向性的多天線系統(tǒng)及具有該多天線系統(tǒng)的電子裝置。
背景技術(shù)：
由于目前的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品多以輕薄短小方便為訴求，因此如何設(shè)計(jì)出符合使用需求的小型天線已成為目前無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品是否可以有效縮小體積的關(guān)鍵技術(shù)之一；尤其，小型天線的設(shè)計(jì)對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，例如無線網(wǎng)絡(luò)橋接器(access point, AP)的信號(hào)接收能力以及品質(zhì)有著最直接的關(guān)系，使得如何在無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品有限的空間配置下，能夠得到應(yīng)有的天線性能表現(xiàn)，一直是相關(guān)產(chǎn)業(yè)首要解決的課題。然而，目前無線網(wǎng)絡(luò)橋接器中所使用的天線大都為三維(3-D)立體式的結(jié)構(gòu)，如中國臺(tái)灣專利第M377714號(hào)所揭露的“多輸入多輸出的雙頻單極天線(monopole antenna) 裝置”，但此類的天線會(huì)占據(jù)較大的空間且需要連接一天線接地面，使得無線網(wǎng)絡(luò)橋接器中可使用的空間受限。另外，傳統(tǒng)3-D立體式金屬結(jié)構(gòu)的天線設(shè)計(jì)，其天線輻射單元制作需經(jīng)多次彎折，在工序上較為繁瑣，且制造成本也較高。此外，即使另改用短路單極天線或是倒 F型天線(Planar Inverted-F Antenna, PIFA)，其天線在2. 4GHz及5GHz的頻帶時(shí)最大增益卻分別只有3及4dBi，且天線輻射場型并非垂向輻射(broadside radiation)，并無法滿足高增益及高指向性的需求。由此可見，上述現(xiàn)有的天線系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的多天線系統(tǒng)及具有該多天線系統(tǒng)的電子裝置，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的天線系統(tǒng)存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的多天線系統(tǒng)及具有該多天線系統(tǒng)的電子裝置，所要解決的技術(shù)問題是使其可以達(dá)到雙頻操作且具有高指向性及高增益，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的另一目的在于，克服現(xiàn)有的天線系統(tǒng)存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的多天線系統(tǒng)及具有該多天線系統(tǒng)的電子裝置，所要解決的技術(shù)問題是該多天線系統(tǒng)是一種體積小、成本低、低姿勢(low-profile)，且可應(yīng)用在小型室外用無線網(wǎng)絡(luò)橋接器的內(nèi)藏式雙頻多天線系統(tǒng)，其可以保持產(chǎn)品整體外觀的完整性與美感度，從而更加適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種多天線系統(tǒng)，包含一天線模塊及一系統(tǒng)模塊。天線模塊包括一天線基板及多個(gè)平面偶極天線，天線基板包括一第一表面和一相反于該第一表面的第二表面；所述平面偶極天線布設(shè)于天線基板的第一表面上，且每個(gè)平面偶極天線皆包括一具有一接地端的短路段、 二個(gè)可提供一第一操作頻帶的第一輻射臂，及二個(gè)可提供一第二操作頻帶的第二輻射臂， 所述第一輻射臂分別連接于短路段的兩端，所述第二輻射臂分別具有一連接于短路段的饋入段，及一由饋入段末端延伸的延伸段，所述第二輻射臂其中之一具有一饋入端，各該平面偶極天線的饋入端、接地端與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心位于同一直線，各該平面偶極天線的幾何中心與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心的距離相同，且任二個(gè)相鄰平面偶極天線之間的最短距離相同，如此對(duì)稱式結(jié)構(gòu)(symmetrical structure) 的天線，使其保有相同的隔離度(isolation)，且讓每一個(gè)平面偶極天線在空間中具有更對(duì)稱的信號(hào)覆蓋空間。本發(fā)明系統(tǒng)模塊包括至少一相向于天線基板的第二表面的接地面，且系統(tǒng)模塊與天線基板的第二表面平行并相間隔一距離，該接地面提供系統(tǒng)電路板上射頻電路的系統(tǒng)接地面，并用以反射所述平面偶極天線的輻射，使天線模塊具有高度的指向性，且提升天線模塊在單一方向的天線增益。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。較佳地，前述的多天線系統(tǒng)，其中各該平面偶極天線的二個(gè)第一輻射臂分別連接于短路段的兩端且平行于短路段的延伸方向(Y軸方向)背向延伸，且二個(gè)第二輻射臂分別具有一連接于短路段的饋入段，及一連接于饋入段末端且平行于短路段的延伸方向延伸的延伸段，饋入端位于所述饋入段其中之一上。較佳地，前述的多天線系統(tǒng)，其中所述的天線基板還包括一位于所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心的穿孔，用以供多個(gè)信號(hào)傳輸線通過，且配合每個(gè)平面偶極天線的饋入端及接地端與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心的連線垂直于短路段的延伸方向，如此當(dāng)信號(hào)傳輸線通過穿孔而電連接平面偶極天線時(shí)，信號(hào)傳輸線的延伸方向會(huì)與平面偶極天線的短路段的延伸方向相互垂直(呈正交)，以避免信號(hào)傳輸線壓到平面偶極天線而導(dǎo)致天線信號(hào)與系統(tǒng)電路干擾的問題。較佳地，前述的多天線系統(tǒng)，其中所述的天線基板的面積小于或等于系統(tǒng)模塊的面積，以確保系統(tǒng)模塊能完全反射每個(gè)平面偶極天線的輻射。較佳地，前述的多天線系統(tǒng)，其中任二個(gè)相鄰平面偶極天線的幾何中心分別與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心之間的連線所夾角度相同。較佳地，前述的多天線系統(tǒng)，其中所述平面偶極天線的數(shù)量為三個(gè)，任二個(gè)相鄰平面偶極天線的幾何中心分別與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心之間的連線所夾角度為120度。較佳地，前述的多天線系統(tǒng)，其中各該平面偶極天線的二饋入段之間間隔一第一饋入間隙，且該饋入端與該接地端間隔一第二饋入間隙，該第一饋入間隙與該第二饋入間隙連通。較佳地，前述的多天線系統(tǒng)，其中各該延伸段遠(yuǎn)離連接該饋入段的一端的寬度大于鄰近連接該饋入段的一端的寬度。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種具有多天線系統(tǒng)的電子裝置，包含一殼體、一天線模塊及一系統(tǒng)模塊，天線模塊裝設(shè)于殼體中，且包括一天線基板及多個(gè)平面偶極天線，天線基板包括一第一表面和一相反于第一表面的第二表面；所述平面偶極天線布設(shè)于天線基板的第一表面上，且每個(gè)平面偶極天線包括一具有一接地端的短路段、二個(gè)可提供一第一操作頻帶的第一輻射臂，及二個(gè)可提供一第二操作頻帶的第二輻射臂，所述第一輻射臂分別連接于短路段的兩端，所述第二輻射臂分別具有一連接于短路段的饋入段，及一由饋入段的末端延伸的延伸段，所述第二輻射臂其中之一具有一饋入端，各該平面偶極天線的饋入端、接地端與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心位于同一直線，各該平面偶極天線的幾何中心與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心的距離相同，且二個(gè)相鄰平面偶極天線之間的最短距離相同；系統(tǒng)模塊裝設(shè)于殼體中，且包括至少一相向于天線基板的第二表面的接地面，且系統(tǒng)模塊與天線基板的第二表面平行并相間隔一距離，用以反射所述平面偶極天線的輻射。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明多天線系統(tǒng)及具有該多天線系統(tǒng)的電子裝置至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果本發(fā)明在天線基板上布設(shè)多個(gè)平面偶極天線，來達(dá)到接收或發(fā)射多個(gè)不同頻段的信號(hào)，且通過系統(tǒng)模塊上的至少一接地面來反射平面偶極天線的輻射，可使天線模塊的輻射場型具有高指向性及高天線增益的特性，可提升通訊涵蓋范圍和傳輸距離。本發(fā)明的多天線系統(tǒng)中各個(gè)平面偶極天線的幾何中心與所述平面偶極天線共同界定的幾何中心之間的距離相同，以及任二個(gè)相鄰平面偶極天線的最短距離相同，使各個(gè)平面偶極天線之間具有相同的隔離度及相同的輻射場型與信號(hào)覆蓋范圍。本發(fā)明的平面偶極天線使用印刷式電路板制作，制作簡單且成本低，并具有低姿勢(low-profile)的外型與平面式(planar)的結(jié)構(gòu)，非常適合應(yīng)用于小型室外用的無線網(wǎng)絡(luò)橋接器上。綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種多天線系統(tǒng)及具有該多天線系統(tǒng)的電子裝置。該多天線系統(tǒng)，包含一天線模塊及一系統(tǒng)模塊。天線模塊包括一天線基板及多個(gè)平面偶極天線，該平面偶極天線布設(shè)于天線基板上，每個(gè)平面偶極天線包括具有一接地端的短路段、二個(gè)第一輻射臂及第二輻射臂，其中一第二輻射臂具有一饋入端，各平面偶極天線的饋入端、 接地端與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心位于同一直線，各平面偶極天線的幾何中心與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心的距離相同，二相鄰平面偶極天線之間的最短距離相同；系統(tǒng)模塊與天線基板間隔一距離且具有至少一接地面，以反射天線模塊的輻射。藉此本發(fā)明的多天線系統(tǒng)可達(dá)到雙頻操作且具有高指向性及高增益。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1是說明本發(fā)明多天線系統(tǒng)的較佳實(shí)施例的示意圖。圖2是說明本實(shí)施例中單一平面偶極天線的平面展開圖。圖3是說明本實(shí)施例中單一平面偶極天線的另一種變化形態(tài)的示意圖。圖4是說明本實(shí)施例中單一平面偶極天線的又一種變化形態(tài)的示意圖。
圖5是說明本實(shí)施例中單一平面偶極天線的再一種變化形態(tài)的示意圖。圖6是說明本實(shí)施例中多天線系統(tǒng)的平面展開圖。圖7是說明內(nèi)藏式多天線系統(tǒng)的電子裝置。圖8是說明本實(shí)施例中各個(gè)平面偶極天線之間的實(shí)際規(guī)格尺寸的俯視圖。圖9是說明本實(shí)施例中單一平面偶極天線的實(shí)際規(guī)格尺寸的展開圖。圖10是說明本實(shí)施例中天線模塊與系統(tǒng)模塊之間的實(shí)際規(guī)格尺寸的側(cè)視圖。圖11是說明本實(shí)施例中各個(gè)平面偶極天線的反射系數(shù)量測數(shù)據(jù)圖。圖12是說明本實(shí)施例中各個(gè)平面偶極天線彼此之間的隔離度量測數(shù)據(jù)圖。圖13是說明本實(shí)施例的多天線系統(tǒng)分別在頻率MOOMHz J442MHZ及2484MHz的 3-D輻射場型圖。圖14是說明本實(shí)施例的多天線系統(tǒng)分別在頻率5150MHz、M90MHz及5825MHz的 3-D輻射場型圖。圖15是說明本實(shí)施例的多天線系統(tǒng)的輻射效率/天線增益-頻率曲線圖。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的多天線系統(tǒng)及具有該多天線系統(tǒng)的電子裝置其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實(shí)施方式
的說明，當(dāng)可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制。請(qǐng)參閱圖1所示，是說明本發(fā)明多天線系統(tǒng)的較佳實(shí)施例的示意圖。本發(fā)明多天線系統(tǒng)100的較佳實(shí)施例為可操作在雙頻無線局域網(wǎng)絡(luò)WLAM2400-M84/5150-5350MHZ) 的 2 維平面式(2-D planer)雙頻多天線系統(tǒng)(dual-band multi-antenna system) 100，而該2維平面式雙頻偶極天線可采用印刷電路板制作，將雙頻偶極天線設(shè)計(jì)印制于印刷電路板的的同一側(cè)上，如此設(shè)計(jì)可大幅降低成本。在本實(shí)施例中，多天線系統(tǒng)100包含一天線模塊10及一與天線模塊10平行間隔設(shè)置的系統(tǒng)模塊20。天線模塊10包括一天線基板(substrate) 1及多個(gè)平面偶極天線2。天線基板 1(或稱介質(zhì)基板)可為圓形或是任意的多邊形，且由絕緣材質(zhì)(例如玻璃纖維，F(xiàn)R4)所制成。其中，該天線基板1具有一第一表面11、一相反于該第一表面11的第二表面12及一可供多個(gè)信號(hào)傳輸線6通過的穿孔13。請(qǐng)配合參閱圖2所示，是說明本實(shí)施例中單一平面偶極天線的平面展開圖。在本實(shí)施例中，平面偶極天線2為半波長雙頻偶極天線，且其數(shù)量為三個(gè)，但天線數(shù)量與種類并不以此為限。所述平面偶極天線2布設(shè)于天線基板1的該第一表面11上，且每一個(gè)平面偶極天線2皆包括一短路段3、二個(gè)可提供一第一操作頻帶的第一輻射臂4，及二個(gè)可提供一第二操作頻帶的第二輻射臂5。其中，第一輻射臂4的長度長于第二輻射臂5，以本實(shí)施例為例，第一輻射臂4的第一操作頻帶為低頻2. 4GHz，而第二輻射臂5的第二操作頻帶為高頻 5GHz。
短路段3具有一接地端(ground point) 31 ；二個(gè)第一輻射臂4分別連接于短路段 3的兩相反端且平行于短路段3的延伸方向(即Y軸方向)背向延伸；各該第二輻射臂5 具有一連接于短路段3的饋入段51，及一連接于饋入段51末端且平行于短路段3的延伸方向(即Y軸方向)延伸的延伸段52，二個(gè)第一輻射臂4及二個(gè)第二輻射臂5共用該饋入段51。在兩饋入段51之間間隔一第一饋入間隙(feed gap) 320在兩饋入段51其中之一上具有一饋入端(feed point) 53，饋入端53與接地端31相對(duì)且之間間隔一第二饋入間隙 33，且第一饋入間隙32與第二饋入間隙33連通。借由在天線基板1上布設(shè)多個(gè)平面偶極天線2，來達(dá)到接收或發(fā)射多個(gè)不同頻段的信號(hào)，并利用調(diào)整平面偶極天線2的第二饋入間隙33及短路段3，改善電抗值，使其電容性與電感性電抗兩者能夠平衡，以達(dá)成天線良好的阻抗頻寬(impedance bandwidth)，在 2.4/5GHz無線局域網(wǎng)絡(luò)頻帶內(nèi)得到優(yōu)良的阻抗匹配(10-dB返回?fù)p失定義或2 1-VSWR)。在本實(shí)施例中，第二輻射臂5的延伸段52遠(yuǎn)離連接饋入段51的一端的寬度會(huì)大于鄰近連接饋入段51的一端的寬度，使延伸段52約呈梯形，以換取更大的操作頻帶，但延伸段52的形狀并不以本實(shí)施例為限，也可以為矩形、如圖3所示的梯形，或如圖4所示的等腰三角形(領(lǐng)結(jié)形)或水滴形等，其中圖3是說明本實(shí)施例中單一平面偶極天線的另一種變化形態(tài)的示意圖，圖4是說明本實(shí)施例中單一平面偶極天線的又一種變化形態(tài)的示意圖。此外，請(qǐng)參閱圖5所示，是說明本實(shí)施例中單一平面偶極天線的再一種變化形態(tài)的示意圖。饋入端53也可以位于另一個(gè)饋入段51上，只要第二饋入間隙33及接地端31相對(duì)于饋入端53平移，使饋入端53、接地端31及三個(gè)平面偶極天線2所共同界定出的幾何中心可位于同一直線上即可(請(qǐng)同時(shí)參閱圖6所示)。值得一提的是，圖2中平面偶極天線2的短路段3沿X軸方向凸出于二第一輻射臂4，而圖3-圖5中短路段3的一側(cè)邊與二個(gè)第一輻射臂4的一側(cè)邊位于同一直線上，兩種實(shí)施方式的差異僅在于圖3-圖5中的二個(gè)第一輻射臂4臂長會(huì)拉長(達(dá)到同樣是共振波長λ )，但均可以達(dá)成良好阻抗頻寬及在2. 4/5GHz無線局域網(wǎng)絡(luò)頻帶內(nèi)得到優(yōu)良的阻抗匹配的特性，并不以本實(shí)施例為限。請(qǐng)參閱圖6所示，是說明本實(shí)施例中多天線系統(tǒng)的平面展開圖。本實(shí)施例的平面偶極天線2的數(shù)量為三個(gè)，該些平面偶極天線2沿著圓形天線基板1的圓周對(duì)稱分布，使每個(gè)平面偶極天線2的幾何中心與三個(gè)平面偶極天線2所共同界定出的幾何中心(即A點(diǎn)) 的距離相同，即La = Lb = Lc，且任兩個(gè)相鄰的平面偶極天線2之間的最短距離皆相同，即 Ll = L2 = L3，任兩個(gè)相鄰的平面偶極天線2的幾何中心分別與三個(gè)平面偶極天線2所共同界定出的幾何中心(即A點(diǎn))之間的連線所夾角度也相同，即α = β = Y，也就是夾 120角。如此對(duì)稱式結(jié)構(gòu)(symmetrical structure)的天線，能防止平面偶極天線2之間的耦合(mutual coupling)，使其保有相同的隔離度(isolation)，且讓每一個(gè)平面偶極天線 2在空間中具有更對(duì)稱且均等的信號(hào)覆蓋范圍。參閱圖1、圖2及圖6所示，特別說明的是，天線基板1的穿孔13位于三個(gè)平面偶極天線2所共同界定出的幾何中心，且每一個(gè)平面偶極天線2中的饋入端53與接地端31， 以及三個(gè)平面偶極天線2所共同界定出的幾何中心位于同一直線上(如圖6所示)，且該直線垂直于該短路段的延伸方向。如此，當(dāng)信號(hào)傳輸線6電連接平面偶極天線2的饋入端53 與接地端31而通過穿孔13將該些平面偶極天線2所接收到的天線信號(hào)傳遞至無線寬頻路由器(router)或集線器(hub)內(nèi)的電路板(圖未示)時(shí)，信號(hào)傳輸線6的延伸方向會(huì)與平面偶極天線2的短路段3的延伸方向(即Y軸方向)相互垂直(呈正交)，以避免信號(hào)傳輸線6壓到平面偶極天線2的第一輻射臂4及第二輻射臂5而導(dǎo)致天線信號(hào)與系統(tǒng)電路干擾的問題發(fā)生。系統(tǒng)模塊20為一系統(tǒng)電路板，其可為圓形或是任意的多邊形。系統(tǒng)模塊20具有至少一相向于天線基板1的第二表面12的接地面201 (例如金屬面)，該接地面201除了作為系統(tǒng)電路板上射頻電路的系統(tǒng)接地面外，也可視為一反射板(reflector)，用以反射所述平面偶極天線2的輻射，藉此不但可使天線模塊10具有高度的指向性，也可以提升天線模塊10在單一方向(即天線基板1的第一表面11的法線方向)的天線增益。其中，系統(tǒng)模塊20可為多層結(jié)構(gòu)，最上層是薄的金屬層，下層則是介質(zhì)基板，或者可以是包含更多層的電路層。接地面(又可做為一反射面)201與第二表面12間存在一間距，作為系統(tǒng)模塊 20上電子元件(圖未示)擺設(shè)的有效空間利用。此外，本實(shí)施例的天線基板1的面積小于或等于系統(tǒng)模塊20的面積，以確保系統(tǒng)模塊20能完全反射每個(gè)平面偶極天線2的輻射。此外，請(qǐng)參閱圖7所示，是說明內(nèi)藏式多天線系統(tǒng)的電子裝置。本實(shí)施例的多天線系統(tǒng)100裝設(shè)于如室外的無線網(wǎng)絡(luò)橋接器(access point, AP)等電子裝置200的一殼體 210中，且借由小型同軸線(mini-coaxial cable)作為信號(hào)傳輸線6，將信號(hào)饋入平面偶極天線2的饋入端53，使得多天線系統(tǒng)100可配合不同應(yīng)用的系統(tǒng)模塊20 (即系統(tǒng)電路板)， 提高多天線系統(tǒng)100使用上的彈性。當(dāng)然，信號(hào)傳輸線6的種類并不因本實(shí)施例而受限制。請(qǐng)參閱圖8至圖10所示，圖8是說明本實(shí)施例中各個(gè)平面偶極天線之間的實(shí)際規(guī)格尺寸的俯視圖。圖9是說明本實(shí)施例中單一平面偶極天線的實(shí)際規(guī)格尺寸的展開圖。圖 10是說明本實(shí)施例中天線模塊與系統(tǒng)模塊之間的實(shí)際規(guī)格尺寸的側(cè)視圖。其中各圖中數(shù)字的單位為毫米(mm)，可參閱圖中各項(xiàng)數(shù)據(jù)以得知本實(shí)施例的實(shí)際規(guī)格尺寸，但不以本實(shí)施例為限。請(qǐng)參閱圖8及圖10所示，本實(shí)施例的平面偶極天線2的總面積為13. 5X36. 5，且第一輻射壁4與第二輻射壁5可分別共振出2. 4GHz及5GHz的頻帶。此外，天線基板1與系統(tǒng)模塊20的間距介于5-10mm，如此多天線系統(tǒng)100具有低剖面(low-profile)的疊構(gòu)形式，且可提供更多種類的電子元件置放于系統(tǒng)模塊20上，使得整個(gè)電子裝置200(圖7)內(nèi)部空間配置能有效利用，而本實(shí)施例的間距為10毫米(mm)將獲得較佳的天線增益，且延伸段52與第一輻射臂4之間的距離較佳介于0. 5-1. 5mm之間。特別說明的是，平面偶極天線 2的厚度及系統(tǒng)模塊20上金屬厚度(約為0. 035毫米)均遠(yuǎn)小于天線基板1及系統(tǒng)模塊 20的厚度，所以圖10中省略不畫。請(qǐng)參閱圖11所示，是說明本實(shí)施例中各個(gè)平面偶極天線的反射系數(shù)(Reflection Coefficient)量測數(shù)據(jù)圖。為了方便說明，請(qǐng)配合參閱圖6所示，以下將三個(gè)平面偶極天線 2分別定義為一第一平面偶極天線21、一第二平面偶極天線22及一第三平面偶極天線23。 而在圖11中，S11、S22及S33分別為第一平面偶極天線21、第二平面偶極天線22及第三平面偶極天線23的反射系數(shù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)可得知，第一輻射壁4提供的第一操作頻帶的中心頻率為2. 4GHz，第二輻射壁5提供的第二操作頻帶的中心頻率為5GHz，且兩者分別在2. 4GHz及 5GHz的反射系數(shù)皆小于負(fù)10-dB，符合2. 4GHz及5GHz無線局域網(wǎng)絡(luò)頻帶的規(guī)范，因此本實(shí)施例的確是可應(yīng)用在無線局域網(wǎng)絡(luò)中。
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請(qǐng)參閱圖12所示，是說明本實(shí)施例中各個(gè)平面偶極天線彼此之間的隔離度 (Isolation)量測數(shù)據(jù)圖。其中S21為第一平面偶極天線21與第二平面偶極天線22之間的隔離度；S31為第一平面偶極天線21與第三平面偶極天線23之間的隔離度；S32為第二平面偶極天線22與第三平面偶極天線23之間的隔離度。經(jīng)實(shí)驗(yàn)可得知，各個(gè)平面偶極天線2之間的隔離度分別在2. 4GHz和5GHz頻帶低于負(fù)20_dB和負(fù)30_dB以下，具有良好的隔離度。請(qǐng)參閱圖13及圖14所示，圖13是說明本實(shí)施例的多天線系統(tǒng)分別在頻率 2400MHz,2442MHz及M84MHz的3-D輻射場型圖。由圖13及圖14可知，借由天線模塊10 與系統(tǒng)模塊20的相互配合，使得多天線系統(tǒng)100在正Z軸方向具有較高的天線增益，即高度的指向性，可適用于無線網(wǎng)絡(luò)橋接器(AP)。圖15是說明本實(shí)施例的多天線系統(tǒng)的輻射效率(radiation efficiency) /天線增益-頻率曲線圖。由圖15可知，在2. 4GHz與5GHz頻帶內(nèi)天線最大增益皆在6dBi以上， 具有高天線增益的特性。天線的輻射效率也皆在60%以上，為良好的印刷式天線效率。請(qǐng)參閱圖1所示，特別說明的是，本實(shí)施例的多天線系統(tǒng)100借由系統(tǒng)模塊20反射平面偶極天線2的輻射，而不需像傳統(tǒng)3-D立體式結(jié)構(gòu)金屬片天線設(shè)計(jì)要額外連接一天線接地面，就能使得天線輻射場型具有較高指向性，且多天線系統(tǒng)100分別操作在2. 4G及 5GHz頻帶時(shí)，半功率束徑寬(Half-Power Bandwidth, HPBff)可高達(dá)99ο及106ο，以及具有良好的極化分量前后比(front-to-back ratio)，頻帶內(nèi)最高可達(dá)20dB，以達(dá)成高增益天線的設(shè)計(jì)。綜上所述，本發(fā)明多天線系統(tǒng)100的功效如下1、本發(fā)明借由在天線基板1上布設(shè)多個(gè)平面偶極天線2，來達(dá)到接收或發(fā)射多個(gè)不同頻段的信號(hào)，并利用調(diào)整平面偶極天線2的第二饋入間隙33及短路段3，可以改善電抗值，使平面偶極天線2的電容性與電感性能夠平衡，以達(dá)成天線良好的阻抗頻寬 (impedance bandwidth)，在2. 4/5GHz無線局域網(wǎng)絡(luò)頻帶內(nèi)得到優(yōu)良的阻抗匹配。2、本發(fā)明的多天線系統(tǒng)100中各個(gè)平面偶極天線2的幾何中心與所述平面偶極天線2共同界定的幾何中心之間的距離相同，以及任二個(gè)相鄰平面偶極天線2的最短距離相同，使各個(gè)平面偶極天線2之間具有相同的隔離度及相同的輻射場型與信號(hào)覆蓋范圍。3、本發(fā)明的各個(gè)平面偶極天線2中的饋入端53與接地端31，以及三個(gè)平面偶極天線2所共同界定出的幾何中心位于同一直線上，使得信號(hào)傳輸線6電連接平面偶極天線2 時(shí)，信號(hào)傳輸線6的延伸方向會(huì)與平面偶極天線2的短路段3的延伸方向相互垂直(呈正交)，如此將可使信號(hào)傳輸線6長度為最短，且可避免信號(hào)傳輸線6壓到平面偶極天線2而導(dǎo)致天線信號(hào)與系統(tǒng)電路干擾的問題。4、本發(fā)明通過天線模塊10與系統(tǒng)模塊20整合，并借由該系統(tǒng)模塊20上的至少一接地面來反射平面偶極天線2的輻射，不但可使天線模塊10具有高度的指向性，也可以提升天線模塊10在單一方向(正Z軸方向)的天線增益，所以確實(shí)能達(dá)成本發(fā)明的目的。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多天線系統(tǒng)，其特征在于該多天線系統(tǒng)包含一天線模塊，包括一天線基板，包括一第一表面和一相反于該第一表面的第二表面；及多個(gè)平面偶極天線，布設(shè)于該天線基板的該第一表面上，各該平面偶極天線包括一具有一接地端的短路段、二個(gè)可提供一第一操作頻帶的第一輻射臂，及二個(gè)可提供一第二操作頻帶的第二輻射臂，所述第一輻射臂分別連接于該短路段的兩端，所述第二輻射臂分別具有一連接于該短路段的饋入段，及一由該饋入段的末端延伸的延伸段，所述第二輻射臂其中之一具有一饋入端，且各該平面偶極天線的饋入端、接地端與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心位于同一直線，各該平面偶極天線的幾何中心與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心的距離相同，且任二個(gè)相鄰平面偶極天線之間的最短距離相同；以及一系統(tǒng)模塊，包括至少一相向于該天線基板的該第二表面的接地面，且該系統(tǒng)模塊與該天線基板的該第二表面平行并相間隔一距離，用以反射所述平面偶極天線的輻射。
2.如權(quán)利要求1所述的多天線系統(tǒng)，其特征在于各該平面偶極天線的二個(gè)第一輻射臂分別連接于該短路段的兩端且平行于該短路段的延伸方向背向延伸，且二個(gè)第二輻射臂分別具有一連接于該短路段的饋入段，及一連接于該饋入段末端且平行于該短路段的延伸方向延伸的延伸段，該饋入端位于所述饋入段其中之一上。
3.如權(quán)利要求2所述的多天線系統(tǒng)，其特征在于各該平面偶極天線的饋入端及接地端與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心的連線垂直于該短路段的延伸方向。
4.如權(quán)利要求3所述的多天線系統(tǒng)，其特征在于任二個(gè)相鄰平面偶極天線的幾何中心分別與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心之間的連線所夾角度相同。
5.如權(quán)利要求4所述的多天線系統(tǒng)，其特征在于所述平面偶極天線的數(shù)量為三個(gè)，任二個(gè)相鄰平面偶極天線的幾何中心分別與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心之間的連線所夾角度為120度。
6.如權(quán)利要求4所述的多天線系統(tǒng)，其特征在于各該平面偶極天線的二饋入段之間間隔一第一饋入間隙，且該饋入端與該接地端間隔一第二饋入間隙，該第一饋入間隙與該第二饋入間隙連通。
7.如權(quán)利要求6所述的多天線系統(tǒng)，其特征在于各該延伸段遠(yuǎn)離連接該饋入段的一端的寬度大于鄰近連接該饋入段的一端的寬度。
8.如權(quán)利要求7所述的多天線系統(tǒng)，其特征在于其中所述的天線基板還包括一位于所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心的穿孔，用以供多個(gè)信號(hào)傳輸線通過。
9.如權(quán)利要求1所述的多天線系統(tǒng)，其特征在于其中所述的天線基板的面積小于或等于該系統(tǒng)模塊的面積。
10.一種具有多天線系統(tǒng)的電子裝置，其特征在于該電子裝置包含一殼體；一天線模塊，裝設(shè)于該殼體中，該天線模塊包括一天線基板，包括一第一表面和一相反于該第一表面的第二表面；及多個(gè)平面偶極天線，布設(shè)于該天線基板的該第一表面上，各該平面偶極天線包括一具有一接地端的短路段、二個(gè)可提供一第一操作頻帶的第一輻射臂，及二個(gè)可提供一第二操作頻帶的第二輻射臂，所述第一輻射臂分別連接于該短路段的兩端，所述第二輻射臂分別具有一連接于該短路段的饋入段，及一由該饋入段的末端延伸的延伸段，所述第二輻射臂其中之一具有一饋入端，各該平面偶極天線的饋入端、接地端與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心位于同一直線，各該平面偶極天線的幾何中心與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心的距離相同，且二個(gè)相鄰平面偶極天線之間的最短距離相同；以及一系統(tǒng)模塊，裝設(shè)于該殼體中，該系統(tǒng)模塊包括至少一相向于該天線基板的該第二表面的接地面，且該系統(tǒng)模塊與該天線基板的該第二表面平行并相間隔一距離，用以反射所述平面偶極天線的輻射。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種多天線系統(tǒng)及具有該多天線系統(tǒng)的電子裝置。該多天線系統(tǒng)，包含一天線模塊及一系統(tǒng)模塊。天線模塊包括一天線基板及多個(gè)平面偶極天線，該平面偶極天線布設(shè)于天線基板上，每個(gè)平面偶極天線包括具有一接地端的短路段、二個(gè)第一輻射臂及第二輻射臂，其中一第二輻射臂具有一饋入端，各平面偶極天線的饋入端、接地端與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心位于同一直線，各平面偶極天線的幾何中心與所述平面偶極天線共同界定出的幾何中心的距離相同，二相鄰平面偶極天線之間的最短距離相同；系統(tǒng)模塊與天線基板間隔一距離且具有至少一接地面，以反射天線模塊的輻射。藉此本發(fā)明的多天線系統(tǒng)可達(dá)到雙頻操作且具有高指向性及高增益。
文檔編號(hào)H01Q1/48GK102403567SQ20101028220
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者洪子杰, 蘇紹文 申請(qǐng)人:光寶科技股份有限公司, 旭麗電子(廣州)有限公司