CN101227027B - 天线模块及应用其的电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种天线模块及应用其的电子装置。天线模块包括天线单元与寄生单元。天线单元包括馈入部，用于与电子装置的电路板电性连接。寄生单元与天线单元的馈入部相邻设置，并且大致平行于馈入部设置，由此，寄生单元与馈入部的电磁场耦合而产生谐振，使得天线单元产生具有多频带的信号。

Description

天线模块及应用其的电子装置

技术领域

本发明涉及一种天线模块及应用其的电子装置，并且特别涉及一种具有多频带设计的天线模块及应用其的电子装置。

背景技术

近年来，通讯产品逐渐以无线通信类别的产品为主，凡是无线网络、移动通讯等，由于无须布设繁复的线路且不会再受限于地域性的使用，发展非常快速。同时，各式可携式电子装置例如笔记型计算机、通讯手机、数字相机或PDA等，都开始强调其轻巧造型与薄型设计。特别是在通讯手机，在手机的通信科技与网络的发展下，对于手机的天线要求除了必须覆盖越来越多的频带以外，手机天线的体积也要越做越小以符合手机轻薄短小的要求。

发明内容

本发明是在提供一种天线模块及应用其的电子装置，天线模块中具有寄生单元可与天线模块的馈入线的电磁场耦合而产生谐振，由此天线模块可以输入具有多频带的信号到电子装置中，使电子装置可在不同的频带范围下运行，以符合多项通信标准。

本发明提供一种天线模块，应用于具有电路板的电子装置，天线模块包括天线单元与寄生单元。天线单元包括馈入部，用于与电路板电性连接。寄生单元与天线单元的馈入部相邻设置，并且寄生单元平行于馈入部设置，由此，寄生单元与馈入部的电磁场耦合以产生谐振，使得天线单元产生具有多频带的信号。

在本发明一具体实施方式的天线模块中，寄生单元包括相连接的主干与支脚，电子装置具有地参考面，主干连接于该地参考面。在一实施例中，主干大致平行于所述馈入部。在另一实施例中，主干连接于电路板。在又一实施例中，主干与支脚组成L型构件，或者主干与支脚组成螺旋型构件，或者主干与支脚组成η形构件。

在本发明一具体实施方式的天线模块中，天线单元包括天线本体，其与馈入部连接，该天线本体与电路板之间具有间隙，馈入部与寄生单元位于该间隙中，并设置在电路板的基板上。在一实施例中，寄生单元与天线本体设置在两个不同的平面上。进一步地，寄生单元设置在第一平面上，而天线本体设置在第二平面上，并且第一平面大致垂直于第二平面。进一步地，寄生单元与馈入部位于基板的同一侧面上。

在本发明一具体实施方式的天线模块中，寄生单元的材质为导体材料。

本发明再提供一种电子装置，其包括电路板与上述的天线模块。天线模块包括天线单元与寄生单元。天线单元的馈入部与电路板电性连接，寄生单元与馈入部相邻设置，并且寄生单元平行于馈入部设置，由此，寄生单元与馈入部的电磁场耦合以产生谐振，使得天线单元产生具有多频带的信号。

在本发明一具体实施方式的电子装置中，进一步包括地参考面，寄生单元包括相连接的主干与支脚，主干连接于该地参考面。在一实施例中，主干大致平行于所述馈入部。在另一实施例中，主干连接于电路板。

在本发明一具体实施方式的电子装置中，天线单元包括天线本体，其与馈入部连接，该天线本体与电路板之间具有间隙，馈入部与寄生单元位于该间隙中，并设置在电路板的基板上。在一实施例中，寄生单元与天线本体设置在两个不同的平面上。其中寄生单元设置在第一平面上，而天线本体设置在第二平面上，并且第一平面大致垂直于第二平面。在另一实施例中，寄生单元与馈入部位于基板的同一侧面上。

在本发明一具体实施方式的电子装置中，寄生单元的材质为导体材料。

为让本发明能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明

图1示出了依照本发明一优选实施例的电子装置示意图。

图2A-2C示出了图1的寄生单元在基板上不同位置的示意图。

图3示出了图1的主干与支脚螺旋状设计的示意图。

图4A示出了图1的天线模块没有装设寄生单元的回波损耗示意图。

图4B示出了图1的天线模块具有寄生单元的回波损耗示意图。

具体实施方式

参照图1，其示出了依照本发明一优选实施例的电子装置的示意图。本实施例的电子装置例如是通讯手机。如图1所示，电子装置1的装置本体10中包括电路板11与天线模块12。天线模块12包括天线单元13与寄生单元14。天线单元13包括馈入部15，用于与电路板11电性连接。寄生单元14则与天线单元13的馈入部15相邻设置，并且寄生单元14平行于馈入部15设置。由此，寄生单元14可与馈入部15的电磁场耦合以产生谐振，使得天线单元13输入具有多频带的信号至电路板11。

其中，天线单元13具有与馈入部15连接的天线本体16，天线本体16用于收发信号。天线本体16与馈入部15分别设置于不同的两个平面上，并且优选地，这两个平面大致相互垂直，使馈入部15与天线本体16不会相互干扰。天线单元13例如是小型平面单极天线(low profile planar monopole antenna)，其为微带(microstrip)天线的一种，由于具有小型、重量轻等的优点，所以特别适用于移动通信(mobile communication)领域。电路板11例如是印刷电路板，其基板17上具有净空区域I用于隔离天线本体16与电路板11，以避免电路板17上的电路组件与天线本体16之间相互电磁干扰。另外，天线单元13的馈入部15例如是一条馈入线，馈入线与寄生单元14可设置于基板17上的同一侧面，并且二者大致平行设置于基板17上的净空区域I中。在图1中，寄生单元14设置于馈入部15的右侧。

寄生单元14例如是η型构件，其具有相连接的主干18与支脚19。主干18大致平行于馈入部15，并与地参考面(ground)连接。一般来说，可以利用电子装置1中的电路板11作为地参考面，即主干18可直接与电路板11连接。寄生单元14例如是以贴附或印刷的方式形成于电路板11的基板17上，而寄生单元14的材质优选为导体材料。举例来说，寄生单元14例如为铜片，其可粘贴在基板17上；或者寄生单元14可在制造电路板11的过程中，以电镀的方式形成在基板17上。

虽然本实施例的寄生单元14以设置在净空区域I中为例来作说明，然而在实际运用时，为了搭配电子装置1中的其它零件，例如扬声器(speaker)、镜头等的配置，也可以将寄生单元14设置在基板17上的其它位置，以下将图示说明。参照图2A～2C，其示出了图1的寄生单元在基板上不同位置的示意图。如图2A所示，寄生单元14实际上也可设置在馈入部15的左侧位置上。或如图2B～2C所示，寄生单元14设置在基板17的另一侧面上。另外，参照图3，其示出了图1的主干与支脚螺旋状设计的示意图。如图3所示，寄生单元14的主干18与支脚19除了是L型构件以外，也可以是螺旋型构件。螺旋型设计是用于在空间限制下使支脚19仍具有足够的长度。

以下说明天线模块12在电子装置1中的作用。先参照图4A，其示出了图1的天线模块没有装设寄生单元的回波损耗(returnloss)的示意图。回波损耗(return loss，RL)的定义为开始输入给信号传送系统的信号与信号源接收到的反射信号的功率比，通过测量回波损耗值，可获知天线模块的天线特性。如前所述，图1的天线本体16例如是一个小型平面单极天线，在其特殊的结构设计下，天线本体16本身具有两个共振频带(resonance frequency band)，如图4A所示，天线本体16可在这两个共振频带的范围内正常操作。其中天线本体16的共振频带可通过调整天线本体16的长度与材料来作设计，使天线本体16能够在满足特定需求的频带下运行。如图4A所示，在未装设寄生单元14前，天线本体16的两个共振频率约介于0.9GHz～1GHz与2.2GHz～2.3GHz两个范围之内，在这些频率范围内，天线本体16具有较大的增益(gain)，也就是其回波损耗少。

再参照图4B，其示出了图1的天线模块具有寄生单元的回波损耗的示意图。当测试如图1所示的天线模块12的回波损耗时，由于天线单元13的馈入部15的电磁场会与寄生单元14的主干18相耦合并产生谐振，在二者的相互作用下，在天线单元13中会多出一个共振频率。如图4B所示，共三个共振频率，分别约位于0.9GHz～1GHz、2.2GHz～2.3GHz与2.7GHz～2.8GHz三个范围内，天线模块12因而可在这三个共振频带的范围内运行。值得注意的是，该新增的共振频带的范围几乎可覆盖到3.0GHz。

天线模块12的频带与基板17上的净空区域I大小、寄生单元14的物理长度(physical length)、电长度(electrical length)、材料及寄生单元14的配置等因素非常有关。举例来说，如图1所示，寄生单元14的主干18必须与馈入部15充分接近才能够让馈入部15与主干18产生耦合效应，并且馈入部15与主干18必须相互平行。寄生单元14的物理长度指的是主干18与支脚19的长度，电长度则会受到物理长度、地参考面(ground)及材料的影响。寄生单元14的电长度的定义为四分之一的波长，即(1/4)λ，其中λ为天线所能辐射及接收的电磁波波长，而λ＝(C/F)，C为光速而F为频率。

一般而言，天线模块12的天线单元13的共振频率在制造天线单元13时就已设定好，通常是再依照频带需求去设计出合适的寄生单元14，并将其配置在电路板11上相对于馈入部15的特定位置上，在操作时获得所要的共振频带范围；或者是通过调整寄生单元14的支脚19的长度以获得所要的共振频率大小。本实施例的天线模块12可以涵盖GSM850/900、DCS/PCS/WCDMA等通信标准，或者其它3G的TD-SCDMA标准，如果设计条件许可，甚至可以覆盖2.4GHz的频带。

本实施例的寄生单元14的结构与制造都相当简单，并且只要调整其电长度、配置等就能够使天线模块12具有更多的共振频率。另外，寄生单元14与天线本体16分别配置在不同的平面上，并且优选为相互垂直的两个平面上。这样一来，只有寄生单元14与馈入部15之间会产生电磁场的耦合现象，因而在调整寄生单元14的共振频率时并不会影响到天线本体16本身的共振。

虽然本实施例的电子装置1是以通讯手机为例作说明的，然而本实施例的天线模块12实际上也可以应用在其它具有多频通讯功能的电子装置，例如是PDA与GPS等。

本发明上述实施例所披露的天线模块及应用其的电子装置，利用天线模块中的寄生单元与天线单元的馈入线的电磁场耦合而产生谐振，以获得更高的共振频率与较多的频带范围。寄生单元与馈入线平行设置，并且不与天线模块中主要收发信号的天线本体位于同一平面上，避免干扰到天线本体本身的共振频率。寄生单元的制造简易，并且其调整方式非常容易就可以使电子装置具有更多的频带选择，本发明的天线模块与电子装置可以满足目前通信领域中的许多项通信标准。

综上所述，虽然本发明已以一优选实施例披露如上，然而其并非用于限定本发明。本发明所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作各种更改与修饰。因此，本发明的保护范围应当根据所附权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种天线模块，应用于具有电路板的电子装置，所述天线模块包括：

天线单元，包括馈入部，用于与所述电路板电性连接；

以及

寄生单元，其与所述天线单元的所述馈入部相邻设置，并且所述寄生单元平行于所述馈入部，由此所述寄生单元与所述馈入部的电磁场耦合而产生谐振，使得所述天线单元产生具有多频带的信号。

2.根据权利要求1所述的天线模块，其中所述寄生单元包括相连接的主干与支脚，所述电子装置具有地参考面，所述主干连接于所述地参考面。

3.根据权利要求2所述的天线模块，其中所述主干平行于所述馈入部。

4.根据权利要求2所述的天线模块，其中所述主干连接于所述电路板。

5.根据权利要求2所述的天线模块，其中所述主干与所述支脚组成L型构件。

6.根据权利要求2所述的天线模块，其中所述主干与所述支脚组成螺旋型构件。

7.根据权利要求2所述的天线模块，其中所述主干与所述支脚组成η形构件。

8.根据权利要求1所述的天线模块，其中所述天线单元包括天线本体，其与所述馈入部连接，所述天线本体与所述电路板之间具有间隙，所述馈入部与所述寄生单元位于所述间隙中，并设置在所述电路板的基板上。

9.根据权利要求8所述的天线模块，其中所述寄生单元与所述天线本体设置在两个不同的平面上。

10.根据权利要求9所述的天线模块，其中所述寄生单元设置在第一平面上，而所述天线本体设置在第二平面上，所述第一平面垂直于所述第二平面。

11.根据权利要求8所述的天线模块，其中所述寄生单元与所述馈入部位于所述基板的同一侧面上。

12.根据权利要求1所述的天线模块，其中所述寄生单元的材质为导体材料。

13.一种电子装置，包括：

电路板；以及

根据权利要求1-12中任一项所述的天线模块。

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