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1、(10)申请公布号 CN 103943940 A (43)申请公布日 2014.07.23 CN 103943940 A (21)申请号 201310314308.9 (22)申请日 2013.07.24 197/MUM/2013 2013.01.21 IN H01Q 1/22(2006.01) H01Q 1/52(2006.01) H01Q 1/48(2006.01) (71)申请人 联发科技股份有限公司 地址 中国台湾新竹科学工业园区新竹市笃 行一路一号 (72)发明人 方士庭 叶世晃 (74)专利代理机构 北京万慧达知识产权代理有 限公司 11111 代理人 白华胜 段晓玲 (54) 发。
2、明名称 通信装置 (57) 摘要 本发明提供一种通信装置。通信装置包括系 统接地面， 具有第一边缘和第二边缘 ； 第一天线， 实质上位于系统接地面的第一边缘上 ； 第二天 线， 实质上位于系统接地面的第二边缘上 ； 金属 元件， 耦接至系统接地面 ； 以及电路组件， 耦接至 金属元件。 其中， 系统接地面的第一边缘在系统接 地面的第二边缘的对面。 通过利用本发明， 可增加 低频段中天线之间的隔离度， 并可维持低频段的 天线效率。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2。
3、页 说明书5页 附图7页 (10)申请公布号 CN 103943940 A CN 103943940 A 1/2 页 2 1. 一种通信装置， 包括 ： 系统接地面， 具有第一边缘和第二边缘 ； 第一天线， 实质上位于所述系统接地面的所述第一边缘上 ； 第二天线， 实质上位于所述系统接地面的所述第二边缘上 ； 金属元件， 耦接至所述系统接地面 ； 以及 电路组件， 耦接至所述金属元件， 其中所述系统接地面的所述第一边缘在所述系统接地面的所述第二边缘的对面。 2. 如权利要求 1 所述的通信装置， 其特征在于， 所述电路组件为电感器。 3. 如权利要求 2 所述的通信装置， 其特征在于， 所述电。
4、感器为片式电感器。 4. 如权利要求 2 所述的通信装置， 其特征在于， 所述金属元件的第一端为开放的， 所述 金属元件的第二端通过所述电感器耦接至所述系统接地面。 5. 如权利要求 2 所述的通信装置， 其特征在于， 所述金属元件包括第一部分和第二部 分， 所述电感器耦接在所述金属元件的所述第一部分和所述第二部分之间。 6. 如权利要求 5 所述的通信装置， 其特征在于， 所述金属元件的第一端为开放的， 所述 金属元件的第二端耦接至所述系统接地面。 7. 如权利要求 2 所述的通信装置， 其特征在于， 所述电感器的电感大致为 1nH 到 25nH。 8. 如权利要求 1 所述的通信装置， 其。
5、特征在于， 所述电路组件为电容器。 9. 如权利要求 8 所述的通信装置， 其特征在于， 所述金属元件的第一端通过所述电容 器耦接至所述系统接地面， 所述金属元件的第二端耦接至所述系统接地面。 10. 如权利要求 9 所述的通信装置， 其特征在于， 进一步包括 ： 电感器， 其中所述金属元件的所述第二端通过所述电感器耦接至所述系统接地面。 11. 如权利要求 8 所述的通信装置， 其特征在于， 所述电容器的电容大致为 0.5pF 到 10pF。 12. 如权利要求 1 所述的通信装置， 其特征在于， 所述金属元件实质上具有倒 L 形状。 13. 如权利要求 1 所述的通信装置， 其特征在于， 。
6、所述金属元件包括第一分支和第二分 支， 以增加多个频段中所述第一天线和所述第二天线的隔离度， 所述电路组件耦接至所述 第一分支或所述第二分支。 14. 如权利要求 13 所述的通信装置， 其特征在于， 所述金属元件的所述第一分支实质 上从所述金属元件的所述第二分支延伸分离开来， 或者所述金属元件的所述第一分支和所 述第二分支实质上朝同一方向延伸。 15. 如权利要求 1 所述的通信装置， 其特征在于， 所述金属元件的长度大致为 10mm 到 35mm， 所述金属元件的宽度大致为 0.5mm 到 3mm。 16. 如权利要求 1 所述的通信装置， 其特征在于， 所述金属元件和所述电路组件用来增 。
7、加目标频段上所述第一天线和所述第二天线之间的隔离度。 17. 如权利要求 16 所述的通信装置， 其特征在于， 所述第一天线工作在第一频段， 所述 第二天线工作在第二频段， 且所述第一频段实质上接近于所述第二频段。 18. 如权利要求 17 所述的通信装置， 其特征在于， 所述第一频段大致为 824MHz 到 897MHz， 所述第二频段大致为 880MHz 到 960MHz。 19. 如权利要求 18 所述的通信装置， 其特征在于， 所述金属元件接近于所述第一天线， 权 利 要 求 书 CN 103943940 A 2 2/2 页 3 所述目标频段大致为 925MHz 到 960MHz。 2。
8、0. 如权利要求 19 所述的通信装置， 其特征在于， 所述第一天线和所述金属元件之间 的距离小于目标频段上中央操作频率波长的八分之一。 21. 如权利要求 18 所述的通信装置， 其特征在于， 所述金属元件接近于所述第二天线， 所述目标频段大致为 869MHz 到 897MHz。 22. 如权利要求 21 所述的通信装置， 其特征在于， 所述第二天线和所述金属元件之间 的距离小于目标频段上中央操作频率波长的八分之一。 23. 如权利要求 1 所述的通信装置， 其特征在于， 进一步包括 ： 介质基板， 其中所述系统 接地面位于所述介质基板的表面 ； 以及绝缘板， 其中所述金属元件位于所述绝缘板。
9、的表面。 权 利 要 求 书 CN 103943940 A 3 1/5 页 4 通信装置 技术领域 0001 本发明有关于通信装置， 且尤其有关于包括低频段下具有高隔离度 (high isolation) 的天线的通信装置。 背景技术 0002 由于信号传输速率和快速传输速率都在不断增长， 目前相关的通信标准也可支持 越来越高的数据传输速率。具有多天线的天线系统需要可以同时接收和发送信号。举例来 说， IEEE802.11n 通信标准可支持多输入多输出 (Multi-Input Multi-Output,MIMO) 操作， 以提高传输速率。相应地， 移动装置发展的趋势也是应支持多天线的应用。然。
10、而移动装置 的空间有限， 多根天线彼此之间距离很近会造成彼此之间的严重干扰。 对于设计者来说， 如 何保持多根天线之间的高隔离度非常重要。 0003 因此， 需要设计一种新型通信装置， 使得通信装置中的天线之间不但有高隔离度， 还可维持辐射效率 (radiation efficiency)。 发明内容 0004 有鉴于此， 本发明提供一种通信装置。 通信装置包括系统接地面， 具有第一边缘和 第二边缘 ； 第一天线， 实质上位于系统接地面的第一边缘上 ； 第二天线， 实质上位于系统接 地面的第二边缘上 ； 金属元件， 耦接至系统接地面 ； 以及电路组件， 耦接至金属元件。其中， 系统接地面的第一。
11、边缘在系统接地面的第二边缘的对面。 0005 通过利用本发明， 可增加低频段中天线之间的隔离度， 并可维持低频段的天线效 率。 附图说明 0006 图 1 是根据本发明一实施例的通信装置的示意图。 0007 图 2 是根据本发明另一实施例的通信装置的示意图。 0008 图 3A 是根据本发明第一实施例的通信装置中金属元件和电路组件的示意图。 0009 图 3B 是根据本发明第二实施例的通信装置中金属元件和电路组件的示意图。 0010 图 3C 是根据本发明第三实施例的通信装置中金属元件和电路组件的示意图。 0011 图 3D 是根据本发明第四实施例的通信装置中金属元件和电路组件的示意图。 00。
12、12 图 3E 是根据本发明第五实施例的通信装置中金属元件和电路组件的示意图。 0013 图 3F 是根据本发明第六实施例的通信装置中金属元件和电路组件的示意图。 0014 图 3G 是根据本发明第七实施例的通信装置中金属元件和电路组件的示意图。 0015 图 4 是根据本发明一实施例的天线的散射参数的示意图。 0016 图 5 是根据本发明一实施例的天线的天线效率的示意图。 0017 图 6 是根据本发明一实施例的通信装置的示意图。 说 明 书 CN 103943940 A 4 2/5 页 5 具体实施方式 0018 以下描述了本发明实施的较佳实施例， 且有些实施例通过附图进行了说明。 00。
13、19 在本专利说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。 所属领域中 具有通常知识者应可理解， 硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本专利说 明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式， 而是以组件在功能上的差异来 作为区分的准则。在通篇说明书及请求项当中所提及的 “包含” 和 “包括” 为开放式的用语， 故应解释成 “包含但不限定于” 。另外，“耦接” 一词在此包含任何直接及间接的电气连接手 段。 因此， 若文中描述一第一装置耦接于一第二装置， 则代表该第一装置可直接电气连接于 该第二装置， 或透过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。 0020 图 1 。
14、是根据本发明一实施例的通信装置 100 的示意图。通信装置 100 可为如移动 电话、 平板电脑或笔记本电脑的移动装置。如图 1 所示， 通信装置 100 至少包括系统接地面 (system ground plane)110、 两根天线 130 和 140、 金属元件 150 以及电路组件 160。系统 接地面 110 可由金属制成， 如银、 铜或铝。本发明并不限制天线 130 和 140 的类型。举例来 说， 天线 130 和 140 可为单极天线 (monopole antenna)、 环形天线 (loop antenna)、 偶极天 线 (dipole antenna)、 芯片型天线 (。
15、chip antenna)、 平面倒 F 型天线 (Planar Inverted F Antenna,PIFA) 等的任意类型天线。电路组件 160 可包括一个或多个电感器、 电容器以及 / 或者电阻器。在一些实施例中， 通信装置 100 可进一步包括其它必要组件， 如处理器、 触摸 屏 (touch panel)、 电池和外壳 ( 图中未显示 )。 0021 系统接地面 110 具有至少三个不同的边缘 (edge) ： 111、 112 和 113。系统接地面 100 的边缘 111 在系统接地面 110 的边缘 112 的对面。如图 1 所示， 天线 130 实质上位于系 统接地面 11。
16、0 的边缘 111 上， 天线 140 实质上位于系统接地面 110 的边缘 112 上。金属元 件 150 耦接至系统接地面 110。在本实施例中， 金属元件 150 实质上具有倒 L 形状。需注 意， 本发明并不限于此。 在其它实施例中， 金属元件150可具有其他形状， 如S形状、 I形状、 F 形状等。电路组件 160 耦接 ( 如串联耦接 ) 至金属元件 150， 可减小金属元件 150 的谐振 长度 (resonant length)。金属元件 150 和电路组件 160 实质上位于边缘 111、 112 和 113 上， 或者位于系统接地面 110 的内部。以下段落将详细描述金属元。
17、件 150 和电路组件 160 的特征。在较佳实施例中， 天线 130 和 140 工作在相似频段， 如全球移动通信系统 (Global System for Mobile Communications,GSM)850/900 以及 / 或者码分多址 (Code Division Multiple Access,CDMA) 频段。金属元件 150 和电路组件 160 用来增加目标频段上天线 130、 140 之间的隔离度。 0022 天线 130 和 140 工作在相似频段， 并通常会对彼此造成负面影响。举例来说， 天线 130 被信号源激发时 ( 图中未显示 )， 天线 130 的一部分能量。
18、被天线 140 获得。从天线 130 到天线 140 在系统接地面 110 上流动的表面电流会造成一些问题。为了克服上述问题， 本 发明包含金属元件 150 和电路组件 160。若天线 130 和 140 中的至少一根天线共振于相似 频段， 金属元件 150 和电路组件 160 改变系统接地面 110 上的表面电流， 以降低天线 130 和 140 之间的互耦合 (mutual coupling)。需注意， 根据不同的目标频段， 金属元件 150 和电 路组件 160 应接近于天线 130 和 140 中的一根天线。如图 1 所示， 金属元件 150 接近于天 线 130， 且天线 130 和。
19、金属元件 150 之间的距离 D1 小于目标频段上中央操作频率 (central operation frequency) 波长的 1/8(/8)。对应低频段 ( 如 GSM850/900 以及 / 或者 CDMA 说 明 书 CN 103943940 A 5 3/5 页 6 频段 ) 的金属元件的长度一般需要足够长， 所以难以放入小的通信装置 ( 如移动电话 ) 中。 相应地， 在本发明中， 电路组件 160 耦接 ( 如串联耦接 ) 至金属元件 150， 使得金属元件 150 的总长度可有效减小。本发明可轻易应用到具有工作在低频段 ( 如 GSM850/900 以及 / 或 者 CDMA 。
20、频段 ) 的多根天线的多种移动装置中， 以增加多根天线之间的隔离度。 0023 图 2 是根据本发明另一实施例的通信装置 200 的示意图。图 2 与图 1 类似， 二 者的区别在于通信装置 200 进一步包括介质基板 (dielectric substrate)120 和绝缘板 (nonconductive board)220。如图 2 所示， 系统接地面 110 位于介质基板 120 的表面， 金属 元件 150 位于绝缘板 220 的表面。在某些实施例中， 介质基板 120 为 FR4 基板， 绝缘板 220 为塑料壳。具有高介电常数 (dielectric constant) 的绝缘板。
21、 220 可支持金属元件 150， 并进一步减小金属元件 150 的总长度。图 2 中通信装置 200 的其它特性与图 1 中通信装置 100 的特性类似， 两个实施例具有类似的性能。 0024 图 3A-3G 是根据本发明多个实施例的金属元件 150 和电路组件 160 的示意图。明 确来说， 上述图示并未揭露通信装置100的所有元件， 图3A-3G中只显示了上面提到的通信 装置 100 中的元件。图 3A-3G 可应用于图 1 和图 2 所示的通信装置 100 和 200 中。 0025 图3A是根据本发明第一实施例的通信装置100中金属元件和电路组件的示意图。 在第一实施例中， 电路组件。
22、为电感器 310， 其中电感器 310 可为一般电感器或片式电感器 (chip inductor)。如图 3A 所示， 金属元件 150 的一端 151 为开放的 (open)， 另一端 152 通 过电感器 310 耦接至系统接地面 110。 0026 图3B是根据本发明第二实施例的通信装置100中金属元件和电路组件的示意图。 在第二实施例中， 电路组件为电感器 310， 其中电感器 310 可为一般电感器或片式电感器。 如图3B所示， 金属元件150包括两个分隔的部分155和156， 且电感器310耦接在金属元件 150 的一部分 155 和另一部分 156 之间。金属元件 150 的一端。
23、 151 为开放的， 另一端 152 耦 接至系统接地面 110。 0027 图3C是根据本发明第三实施例的通信装置100中金属元件和电路组件的示意图。 在第三实施例中， 电路组件为电容器 320， 其中电容器 320 可为一般电容器或片式电容器 (chip capacitor)。如图 3C 所示， 金属元件 150 的一端 151 通过电容器 320 耦接至系统接 地面 110， 另一端 152 耦接至系统接地面 110。 0028 图3D是根据本发明第四实施例的通信装置100中金属元件和电路组件的示意图。 在第四实施例中， 电路组件包括电容器 320 和电感器 310， 其中电容器 320。
24、 可为一般电容器 或片式电容器， 电感器 310 可为一般电感器或片式电感器。如图 3D 所示， 金属元件 150 的 一端151通过电容器320耦接至系统接地面110， 另一端152通过电感器310耦接至系统接 地面 110。 0029 图3E是根据本发明第五实施例的通信装置100中金属元件和电路组件的示意图。 在第五实施例中， 电路组件包括电感器 310 和电容器 320， 其中电感器 310 可为一般电感器 或片式电感器， 电容器 320 可为一般电容器或片式电容器。如图 3E 所示， 金属元件 150 包 括两个分隔的部分155和156， 且电感器310耦接在金属元件150的一部分15。
25、5和另一部分 156 之间。金属元件 150 的一端 151 通过电容器 320 耦接至系统接地面 110， 另一端 152 耦 接至系统接地面 110。 0030 图3F是根据本发明第六实施例的通信装置100中金属元件和电路组件的示意图。 说 明 书 CN 103943940 A 6 4/5 页 7 在第六实施例中， 电路组件为电感器 310， 金属元件 150 包括两个分支 (branch)157 和 158， 以增加多个频段中天线130和140之间的隔离度。 其中， 电感器310可为一般电感器或片式 电感器。电感器 310( 或电路组件 160) 可耦接 ( 如串联耦接 ) 至分支 15。
26、7 或 158。举例来 说， 若电感器 310 耦接至分支 157， 则分支 157 和电感器 310 可增加低频段 ( 如 GSM850/900 以及 / 或者 CDMA 频段 ) 上天线 130 和 140 的隔离度， 而分支 158 可用来增加高频段 ( 如 GSM1800/1900 频段 ) 上天线 130 和 140 的隔离度。如图 3F 所示， 金属元件 150 的分支 157 实质上从分支 158 延伸分离开来。金属元件 150 实质上可具有 T 形状。 0031 图3G是根据本发明第七实施例的通信装置100中金属元件和电路组件的示意图。 图 3G 与图 3F 类似， 二者的区别。
27、在于在图 3G 中的第七实施例中， 金属元件 150 的分支 157 和 158 实质上朝同一方向延伸。金属元件 150 实质上可具有倒 F 形状。 0032 图 4 是 根 据 本 发 明 一 实 施 例 的 天 线 130 和 140 的 散 射 参 数 (scatter parameter,S-parameter) 的示意图。其中， 横坐标表示频率 ( 以 MHz 为单位 )， 纵坐标表示 散射参数 ( 以 dB 为单位 )。曲线 CC1 表示通信装置 100 中天线 130 的反射系数 (S11)， 曲线 CC2表示通信装置100中天线140的反射系数(S22)， 曲线CC3表示通信装。
28、置100中天线130 和 140 之间的隔离度 (S21)。如图 4 所示， 天线 130 工作在第一频段 FB1， 天线 140 工作在第 二频段 FB2。第一频段 FB1 实质上接近于第二频段 FB2。在一较佳实施例中， 第一频段 FB1 大致为 824MHz 到 897MHz， 第二频段 FB2 大致为 880MHz 到 960MHz。在本实施例中， 金属元 件 150 接近于天线 130， 目标频段 FB3 大致为 925MHz 到 960MHz。 0033 请再次参考图 4。为了便于比较， 曲线 CC4、 CC5 和 CC6 是在金属元件 150 和电路组 件 160 从通信装置 1。
29、00 中移除时得到的。曲线 CC4 表示没有金属元件 150 和电路组件 160 的通信装置 100 中天线 130 的反射系数 (S11)， 曲线 CC5 表示没有金属元件 150 和电路组件 160 的通信装置 100 中天线 140 的反射系数 (S22)， 曲线 CC6 表示没有金属元件 150 和电路 组件 160 的通信装置 100 中天线 130 和 140 之间的隔离度 (S21)。根据曲线 CC3 和 CC6 可 看出， 通信装置 100 中包含金属元件 150 和电路组件 160 之后， 目标频段 FB3 上天线 130 和 140 之间的隔离度 (S21) 可显著提高约 。
30、17dB。如此一来， 本发明可有效增加低频段上的隔离 度 (S21)。 0034 图5是根据本发明一实施例的天线130和140的天线效率(antenna efficiency) 的示意图。其中， 横坐标表示频率 ( 以 MHz 为单位 )， 纵坐标表示天线效率。为了便于比较， 曲线 CC7 表示较佳实施例中天线 130 的天线效率， 曲线 CC9 表示没有金属元件 150 和电路 组件 160 的通信装置 100 中天线 130 的天线效率。类似地， 曲线 CC8 表示较佳实施例中天 线 140 的天线效率， 曲线 CC10 表示没有金属元件 150 和电路组件 160 的通信装置 100 中。
31、天 线 140 的天线效率。根据曲线 CC7、 CC8、 CC9 和 CC10 可看出， 通信装置 100 中包含金属元 件 150 和电路组件 160 之后， 天线 130 和 140 在第一频段 FB1 和第二频段 FB2 的天线效率 可实质上得以维持。如此一来， 本发明并不会过多影响低频段的天线效率。 0035 图 6 是根据本发明一实施例的通信装置 600 的示意图。图 6 与图 1 类似， 二者不 同之处在于图 6 中通信装置 600 的金属元件 150 和电路组件 160 接近于天线 140 而非天线 130。天线 140 和金属元件 150 之间的距离 D2 小于目标频段 FB3。
32、 上中央操作频率波长的 1/8(/8)。在本实施例中， 第一频段 FB1 大致为 824MHz 到 897MHz， 第二频段 FB2 大致为 880MHz 到 960MHz， 目标频段 FB3 大致为 869MHz 到 897MHz。图 6 中通信装置 600 的其它特 说 明 书 CN 103943940 A 7 5/5 页 8 征与图 1 中通信装置 100 的特征类似， 两个实施例具有类似的性能。此外， 图 3A-3G 中所示 的每个实施例均可应用到图 6 所示的通信装置 600 中。 0036 本发明对图 4-6 中所示频段的频率范围并无限制。天线设计者可根据不同需求调 整频段的频率范。
33、围。 0037 在某些实施例中， 通信装置的元件尺寸和参数如下所示。电感器 310 的电感大致 为 1nH 到 25nH。金属元件 150 的长度大致为 10mm 到 35mm， 宽度大致为 0.5mm 到 3mm。电容 器 320 的电容大致为 0.5pF 到 10pF。介质基板 120 的介电常数大致为 4.3。绝缘板 220 的 介电常数大致为4。 需注意， 本发明并不限于此。 天线设计者可根据不同的需求调整元件尺 寸和参数。 0038 本发明至少具有以下优势 ： (1) 可有效增加低频段 ( 如 GSM850/900 以及 / 或者 CDMA频段)中天线之间的隔离度 ； (2)低频段的。
34、天线效率可实质上得以维持 ； 以及(3)金属 元件和电路组件小到可放入小型通信装置 ( 如移动电话或平板电脑 ) 中。 0039 在本发明中， 诸如 “第一” 、“第二” 、“第三” 等的序数词本身并不表示元件之间的优 先顺序、 优先级或顺序， 也不表示方法中步骤的时间顺序， 仅用来区分具有相同名字的不同 元件。 0040 虽然本发明已就较佳实施例揭露如上， 然其并非用以限制本发明。本发明所属技 术领域中普通技术人员， 在不脱离本发明的精神和范围内， 当可作各种的变更和润饰。因 此， 本发明的保护范围当视之前的权利要求书所界定为准。 说 明 书 CN 103943940 A 8 1/7 页 9。
35、 图 1 说 明 书 附 图 CN 103943940 A 9 2/7 页 10 图 2 图 3A 说 明 书 附 图 CN 103943940 A 10 3/7 页 11 图 3B 图 3C 图 3D 图 3E 说 明 书 附 图 CN 103943940 A 11 4/7 页 12 图 3F 图 3G 说 明 书 附 图 CN 103943940 A 12 5/7 页 13 图 4 说 明 书 附 图 CN 103943940 A 13 6/7 页 14 图 5 说 明 书 附 图 CN 103943940 A 14 7/7 页 15 图 6 说 明 书 附 图 CN 103943940 A 15 。