通信装置及其多天线系统设计方法
【技术领域】
[0001]本揭露内容是关于一种通信装置及其缩小化多天线系统设计方法，应用于可切换天线场型的无线设备。
【背景技术】
[0002]可因应无线通信通道环境变化，而改变天线辐射场型主辐射波束方向的智能型天线(Smart Antenna)设计技术,一直是天线设计领域中相当重要的一个研究方向。若能将天线辐射场型主辐射波束方向，对准空间中通信信号能量所传送或接收的方向，将有机会提高接收机所接收信号的质量，或者增加发射机所能传送信号的有效距离或覆盖范围。
[0003]目前所揭露的天线场型切换技术，若应用操作于较低的商用通信频段。均会造成多天线单元体积过大的问题，例如LTE700MHZ频段，其全波长就需要430_，因此均难以被整合设计应用于商用通信装置当中。主动式的阵列天线设计技术，会有需要设计复杂且高制造成本的馈入网络的缺点。关于另外的多天线场型切换设计技术，虽然不必设计复杂且高制造成本的馈入网络。然而，若应用于较低通信频段时，同样会有多天线单元所占体积较大的缺点。
【发明内容】
[0004]本揭露提出一种通信装置及其多天线系统设计的方法。根据一实施范例，本揭露提出一通信装置。该通信装置包括至少一接地导体部以及一多天线系统。该接地导体部具有至少一第一辐射边缘以及一第二辐射边缘。该多天线系统至少包含一第一共振部、一第二共振部、一第一控制电路以及一第二控制电路。该第一共振部，其位于该接地导体部的该第一福射边缘，具有一第一电气稱合部以及一第一开关。该第一共振部具有环圈共振结构或具有开槽孔共振结构，并具有一第一共振路径，该第一开关配置于该第一共振路径上。该第一电气耦合部使得该第一共振路径长度小于或等于该多天线系统的最低操作频率的0.18倍波长，以激发该第一辐射边缘形成强表面电流分布，产生一第一有效辐射能量。并产生至少一第一共振模态，涵盖至少一第一操作频带，并且所产生该第一有效辐射能量具有一第一最强辐射方向。该第二共振部，其位于该接地导体部的该第二辐射边缘，包括一第二电气耦合部以及一第二开关。该第二共振部具有环圈共振结构或具有开槽孔共振结构，并具有一第二共振路径，该第二开关配置于该第二共振路径上。该第二电气耦合部使得该第二共振路径长度小于或等于该多天线系统的最低操作频率的0.18倍波长，以激发该第二辐射边缘形成强表面电流分布，产生一第二有效辐射能量。并产生至少一第二共振模态，涵盖该至少一第一操作频带，并且所产生该第二有效辐射能量具有一第二最强辐射方向。该第一控制电路，其经由信号线路分別电气耦接至该第一共振部以及该第二共振部。并用以控制切换一信号源电气耦接至该第一共振部或该第二共振部两者其中之一，产生该第一最强辐射方向或该第二最强辐射方向。或控制该信号源同时电气耦接至该第一共振部与该第二共振部，产生一第三有效辐射能量具有一第三最强辐射方向。该第二控制电路，其经由信号线路分別电气耦接至该第一开关以及该第二开关，并用以控制切换当该信号源电气耦接至该第一共振部时，该第一开关为连通状态，当该信号源电气耦接至该第二共振部时，该第二开关为连通状态。
[0005]根据另一实施例，本揭露更提出一种多天线系统设计的方法，适用于一通信装置。此方法包含以下步骤:配置一多天线系统于包括一接地导体部的通信装置当中，其中该接地导体部包括至少一第一辐射边缘以及一第二辐射边缘，该多天线系统至少包括一第一共振部以及一第二共振部。配置该第一共振部位于该第一辐射边缘，其中该第一共振部具有环圈共振结构或具有开槽孔共振结构，并具有一第一共振路径，并包括一第一电气耦合部以及一第一开关，该第一开关配置于该第一共振路径上；该第一电气稱合部使得该第一共振路径的长度小于或等于该多天线系统的最低操作频率的0.18倍波长，使得该第一共振部激发该第一福射边缘形成强表面电流分布，产生一第一有效福射能量，并产生至少一第一共振模态，涵盖至少一第一操作频带，并且所产生该第一有效辐射能量具有一第一最强辐射方向。配置该第二共振部位于该第二辐射边缘，其中该第二共振部具有环圈共振结构或具有开槽孔共振结构，其具有一第二共振路径，并包括一第二电气耦合部以及一第二开关，该第二开关配置于该第二共振路径上；该第二电气耦合部使得该第二共振路径的长度小于或等于该多天线系统的最低操作频率的0.18倍波长，使得第二共振部激发该第二辐射边缘形成强表面电流分布，产生一第二有效辐射能量，并用以产生至少一第二共振模态，涵盖该至少一第一操作频带，并且所产生该第二有效辐射能量具有一第二最强辐射方向。配置一第一控制电路，其经由信号线路分別电气耦接至该第一共振部以及该第二共振部，并用以控制切换一信号源仅电气耦接至该第一共振部或该第二共振部，产生该第一最强辐射方向或该第二最强辐射方向；或控制该信号源同时电气耦接至该第一共振部与该第二共振部，产生一第三有效辐射能量具有一第三最强辐射方向。配置一第二控制电路，其经由信号线路分別电气耦接至该第一开关以及该第二开关，并用以控制切换当该信号源电气耦接至该第一共振部时，该第一开关为连通状态；当该信号源电气耦接至该第二共振部时，该第二开关为连通状态。
[0006]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
【附图说明】
[0007]图1A为本揭露一实施例通信装置I及其多天线系统11结构图；
[0008]图1B为本揭露一实施例通信装置I的天线返回损失图；
[0009]图2A为本揭露一实施例通信装置I的该信号源仅电气耦接该第一共振部时的第一有效辐射能量2D场型图；
[0010]图2B为本揭露一实施例通信装置I的该信号源仅电气耦接该第二共振部时的第二有效辐射能量2D场型图；
[0011]图2C为本揭露一实施例通信装置I的该信号源同时电气耦接该第一与第二共振部时的第三有效辐射能量2D场型图；
[0012]图3A为前案环圈天线的辐射原理示意图；
[0013]图3B为本揭露共振部辐射原理示意图；
[0014]图4为本揭露一实施例通信装置4及其多天线系统41结构图；
[0015]图5为本揭露一实施例通信装置5及其多天线系统51结构图；
[0016]图6为本揭露一实施例通信装置6及其多天线系统61结构图；
[0017]图7为本揭露一实施例通信装置7及其多天线系统71结构图；
[0018]图8为本揭露一实施例通信装置8及其多天线系统81结构图。
[0019]其中，附图标记:
[0020]1、4、5、6、7、8:通信装置
[0021]10:接地导体部
[0022]100:接地导体部的介质基底
[0023]101:接地导体部的第一辐射边缘
[0024]102:接地导体部的第二辐射边缘
[0025]103:接地导体部的第三辐射边缘
[0026]11、41、51、61、71、81:多天线系统
[0027]12、42、52、62、72、82:第一共振部
[0028]121、421、521、621、721、821:第一电气耦合部
[0029]122、422、522、622、722、822:第一开关
[0030]124、424、524、624、724、824:第一共振路径
[0031]123、133、423、433、523、533、543、623、633、643:短路点
[0032]13、43、53、63、73、83:第二共振部
[0033]131、431、531、631、731、831:第二电气耦合部
[0034]132、432、532、632、732、832:第二开关
[0035]134、434、534、634、734、834:第二共振路径
[0036]141、142、143、144、145、146、147:信号线路
[0037]14:第一控制电路
[0038]15:信号源
[0039]16:第二控制电路
[0040]171:第一共振模态
[0041]172:第二共振模态
[0042]18:天线返回損失
[0043]21:第一最强福射方向
[0044]31:第二最强辐射方向
[0045]41:第三最强福射方向
[0046]435、436、535、545:突出部
[0047]54、64:第三共振部
[0048]541、641:第三电气稱合部
[0049]542,642:第三开关
[0050]544、644:第三共振路径
[0051]723、733、823、833:馈入金属片
【具体实施方式】
[0052]本揭露内容提出一种通信装置及其多天线系统设计的方法。并以多个实施范例，提出一种辐射场型可变换的通信装置。在通信装置内，先藉由设计缩小化的共振部来激发邻近接地导体部的边缘共振产生辐射模态，再以两组不同控制电路搭配切换不同共振部的激发。如此可以同时有效大幅减少天线尺寸，并达成辐射场型变化的目的。
[0053]为了解决未来在通信装置内设计于较低频段操作的场型切换天线系统的技术挑战，本揭露内容提出一种场型可变化缩小化天线设计架构。本揭露内容先有效的利用设计小型化的共振结构，来激发通信装置内接地面结构的不同邻边共振产生强电流分布，而形成辐射模态。再藉由两组不同控制电路搭配切换位于接地面不同邻边上不同共振部的激发，来分別于空间中不同方向范围贡献多样化的辐射场型。如此可以同时有效大幅减少天线尺寸，并达成辐射场型变化的目的。本揭露内容的天线设计技术相当适合整合应用于各种小型化的无线通信装置当中，因此具有产业实际应用价值。
[0054]下文特举出本揭露内容所提出的通信装置及其多天线系统设计的方法多个实施例其中之一加以说明，但并非以此为限制。
[0055]请参照图1A，为本揭露内容多个实施例其中之一的通信装置I及其多天线系统11的结构示意图。该通信装置I至少包括一接地导体部10以及一多天线系统11。该接地导体部10至少包括一第一辐射边缘101以及一第二辐射边缘102。该多天线系统11至少包括一第一共振部12、一第二共振部13、一第一控制电路14以及一第二控制电路16。该第一共振部12位于接地导体部10的该第一辐射边缘101，包括一第一电气耦合部121以及一第一开关122。其中该第一共振部12具有环圈共振结构，其具有一短路点123，并具有一第一共振路径124，该第一开关122配置于该第一共振路径124上。
[0056]该第一电气耦合部121能使得该第一共振路径124长度小于或等于该多天线系统11的最低操作频率的0.18倍波长。以激发该第一辐射边缘101形成强表面电流分布，产生一第一有效辐射能量(图2A)，并产生至少一第一共振模态171 (图1B)，涵盖至少一第一操作频带，并且所产生该第一有效辐射能量(图2A)具有一第一最强辐射方向21 (图2A)。该第二共振部13位于接地导体部10的该第二辐射边缘102，包括一第二电气耦合部131以及一第二开关132。其中该第二共振部13具有环圈共振结构，其具有一短路点1