CN101471483A - 天线模块及其定位机构 - Google Patents

Abstract

一种天线模块及其定位机构。天线模块具有底座、支架、多个天线组与天线定位机构，每一天线具有背板，天线定位机构则包含复数扣件，每一扣件系具有背板连接部及支架连接部相应设置于背板连接部的背侧，且背板连接部系供与背板接合。支架其侧边系设有多个连接件与该些支架连接部对应设置，其中该些连接件的端缘系与支架相连，当该些连接件与该些支架连接部接合，支架连结该些扣件并架构该些背板。

Description

天线模块及其定位机构

【技术领域】

本发明关于一种天线模块及其定位机构；具体而言，本发明系关于一种天线定位机构，用以组合并固定复数天线以形成具多向性的天线模块。

【背景技术】

天线在无线网络的建构中扮演着十分重要的角色，且系为如无线基地台(Access Point)、信号中继站、无线桥接器或卫星定位系统(GPS)…等无线产品的必要元件。考量到无线信号的接收往往受到距离、方位及地形环境等因素的影响，因此天线制造商不断地推陈出新，其中，尤以如片型天线(Patch Antenna)等的指向性天线因具备较佳的方向性，所以成了应用最为普遍的一类天线。

图1所示为一般配置片型天线的无线信号接收装置的剖面视图。如图1所示，无线信号接收装置10内部设有片型天线30，虽然片型天线30水平接地面31上的辐射元件32，让片型天线30在正交面中对于信号源发出的信号具有最大的增益性(Antenna Gain)，不过，亦由于其信号感测方向较为单一，因此在地形地物较为复杂的环境中如都会区或居家环境等，将会对其灵敏性造成较大的影响。此外，虽然目前大部份无线信号接收装置其天线壳体内系使用偶极天线(DipoleAntenna)以达到全向性的信号接收，然而其信号传送接收的品质及稳定性仍有进一步改善的空间。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种天线模块及其定位机构，可在多个方向上达到最大的增益性(Antenna Gain)，并有效降低方位及地形环境等不利因素对无线信号传输的影响。

本发明的另一目的在于提供一种天线模块及其定位机构，通过天线定位机构将如片型天线(Patch Antenna)等的天线组合形成阵列并加以模块化，以达到最大的信号涵盖范围。

本发明的另一目的在于提供一种天线模块及其定位机构，提供地形地物较为复杂的环境中如居家环境或都会区等无线信号传输品质较不稳定区域的解决方案。

本发明的另一目的在于提供一种天线模块及其定位机构，针对片型天线在无线网络通讯产品组装时的限制，进行组装最佳化的设计。

本发明的天线模块及其定位机构，天线模块包含底座、支架、复数天线组与天线定位机构，其中底座具有支撑轴，每一天线具有背板，天线定位机构则包含复数扣件，每一扣件系具有背板连接部及支架连接部相应设置于背板连接部的背侧，且背板连接部系供与背板接合。支架其侧边系设有多个连接件与该些支架连接部对应设置，其中该些连接件的端缘系与支架相连，当该些连接件与该些支架连接部接合，支架连结该些扣件并架构该些背板。

在较佳实施例中，每一扣件系进一步具有第一弹性臂及第二弹性臂，因此本发明的天线定位装置较佳系利用扣件将如片型天线等的天线与支架勾住，使两者与扣件的间形成三明治状态，再利用扣件上的第一弹性臂及第二弹性臂分别卡住片型天线及支架，使两者不会依循原组装方向反向脱落以达到快速组装的目的。

本发明同时提供一种天线模块及其定位机构的制造方法。首先，利用背板连接部对应接合扣件与背板，其中每一扣件进一步具有支架连接部相应设置于背板连接部的背侧，且支架的侧边连结有多个连接件与该些支架连接部对应设置；接着，对应接合该些连接件与该些支架连接部，使支架通过该些连接件与该些扣件连结，并架构该些背板形成组合天线；最后，将组合天线接合至底座以形成天线模块。

【附图说明】

图1为现有无线信号接收装置的剖面视图；

图2a为本发明天线模块及其定位机构的ㄧ实施例的俯视图；

图2b为本发明天线模块及其定位机构的一实施例的立体图；

图3a为图2a及图2b所示实施例的分解图；

图3b为本发明天线模块及其定位机构的ㄧ较佳实施例；

图3c为本发明天线模块及其定位机构的ㄧ较佳实施例；

图3d为本发明天线模块及其定位机构的ㄧ较佳实施例；

图4为本发明天线模块及其定位机构的ㄧ较佳实施例；

图5a为本发明天线模块及其定位机构的ㄧ较佳实施例；

图5b为本发明天线模块及其定位机构的ㄧ较佳实施例；

图6为本发明天线模块及其定位机构的ㄧ较佳实施例；

图7为本发明天线模块及其定位机构其制作方法的步骤流程图。

【具体实施方式】

本发明提供一种天线模块及其定位机构。本发明的天线模块较佳系与如无线信号接收装置等的电子装置配合使用，并通过天线定位机构组合多个天线组形成组合天线，以耦合(couple)自由空间内与无线信号接收装置间的电磁能量。在许多情况下，为使无线信号的传输具有较佳与较稳定的品质，需要在天线的某一方向加强信号以达到较大的增益性(Antenna Gain)，因此，在较佳实施方式中，本发明的天线模块较佳系通过支架与天线定位机构，将如片型天线(PatchAntenna或称片状天线)等的多个天线组组合形成阵列并加以模块化，以在多个方向上达到最大增益性(Max Antenna Gain)，并有效降低方位及地形环境等不利因素对无线信号传输的影响。

此处所言的在多个方向上达到最大增益性，系指由于片型天线乃一种具有方向性的指向性天线，其在水平接地面上的辐射元件(Patch)于正交面中对于信号源发出的信号具有最大增益性，因此，本发明的天线模块较佳系藉支架与天线定位机构组合复数组片型天线，而使具有复数组片型天线的天线模块对于信号源能够有最大的涵盖范围，亦即，通过每一片型天线其正交面对于来源信号皆具有最大增益性的特性，以达到天线模块的最大信号涵盖范围。应用于组成本发明天线模块的天线较佳系片型天线，然而在不同实施例中，其他具有方向性的指向性天线如平板天线(Panel Antenna)等亦包含在此处所言的天线的范畴内。

由于本发明的天线模块具有较大的信号涵盖范围，因此，本发明的天线模块较佳系可应用于无线区域网络中短距离的桥接(Bridge)，具体而言，举凡如跨马路的两栋大楼，或者空间宽广的厂房、仓库等都是理想的应用环境。此外，由于本发明的天线模块系可在多个方向上达到最大增益性，因此其较佳亦可应用于都会区或具有较复杂空间配置或隔间设计的室内居家环境，以提供地形地物较为复杂环境中无线信号传输品质较不稳定的解决方案。

如图2a及图2b所示为本发明天线模块及其定位机构的一较佳实施例。如图2a所示，本发明的天线模块120较佳系供与电子装置100配合使用，电子装置100具有印刷电路板900及天线外壳体110，天线模块120则设置于天线外壳体110内并与印刷电路板900信号相连。如图2b的较佳实施例所示，天线模块120包含底座200、支架(未绘示)及联结设置于底座200上的组合天线300。在此，应用本发明天线模块的无线信号接收装置较佳系包含但不限于基地台(AccessPoint)、信号中继站、无线桥接器、卫星定位系统(GPS)或其他需要接收无线信号的电子装置。

如图3a所示，底座200较佳系具有工字形上表面220，且工字形上表面220的二侧边221系分别连结有向下延伸的支撑部222，使底座200系跨设于印刷电路板900上方。然而在其他不同实施例中，底座200的形态及其大小亦可进一步由印刷电路板900的尺寸及天线外壳体110的外观形状等灵活决定。如图3a及图3b的较佳实施例所示，底座200系具有支撑轴210，且底座200上系设置有支架600，其上组装有多个天线组310，形成具3D立体结构的组合天线300。如图3a的较佳实施例所示，所述天线组系分别通过天线定位机构结合于支架600，并且使所述天线组设置于支撑轴210的外围。如图3b所示，组合天线300较佳系于其内部形成封闭区间320，支撑轴210则设置容纳于封闭区间320内，并使组合天线300与底座200接合。

如图3a及图3b所示，由于组合天线300系藉支架600组合成星形柱状，因此组合天线300的封闭区间320较佳系具有一星形剖面。然而在其他不同实施例中，由于本发明的组合天线300较佳系可依据不同的使用需求及信号接收方位而做弹性设计与调整，因此，如图3c及图3d所示，组合天线300较佳亦包含通过不同形状尺寸的支架600组合复数天线组形成多边形柱状，而使封闭区间320具有一多边形剖面。如图3a至图3d的较佳实施例所示，完成组装后的组合天线300系固定设置于底座200，固定方式则以组装容易、快速拆卸为原则，可以螺丝，铆钉及任何形态呈现。

此外，考量到不同频率下的天线尺寸大小及其排成阵列的设计方式皆不尽相同，且必须考虑各个方向信号的效能，加上天线壳体外观、天线组数及阵列型式的不同等因素容易导致天线无法以简易的方式锁固于壳体上致使外形设计遭受限制；因此，本发明的天线定位机构提供了一种便利的设计及组合方式，可使组合天线降低受塑胶外观机构件的变形及组装公差而造成的影响。如图4的较佳实施例所示，组合天线300系由复数天线组310组合所形成，且所述天线组310分别具有天线3101及天线定位机构400。在此较佳实施例中，该些天线组310中的每一天线组310系具有背板311用以设置天线3101，天线定位机构400则包含复数扣件500连结于支架600上以定位该些天线组310的背板311。如图4所示，天线定位机构400较佳系利用扣件500将天线组310的背板311与支架600连接，且扣件500系设置于背板311的背侧并与支架600的侧边相连接，如此一来，将使背板311及支架600与扣件500的间形成三明治状态，可取代一般螺丝及铆钉组装方式，以增加组装便利性并达到快速组装的目的。

如图5a及图5b的较佳实施例所示，每一扣件500较佳系具有背板连接部510及支架连接部520分别设置于背板连接部510的背侧。在此较佳实施例中，扣件500系以一塑胶材料射出成形，并藉背板连接部510与背板311接合。如图5a及图5b的较佳实施例所示，背板311设有至少一卡合孔312，且背板连接部510具有至少一卡勾511，其中卡勾511系与卡合孔312扣合，使背板连接部510与背板311接合。如图5a及图5b所示，卡勾511较佳系呈L型并连结设置于靠近背板连接部510端缘的位置。然而在其他不同实施例中，卡勾511亦可呈倒L型而与卡合孔312扣合。此外，在其他不同实施例中，卡勾511与卡合孔312的设置方式及位置较佳亦可相互对调。亦即，卡合孔312较佳系成形于背板连接部510靠近端缘的位置，卡勾511则以冲压成型方式连结设置于背板311上；卡勾511与卡合孔312相扣合，以固定扣件500于背板311上的相对位置。

如图5a及图5b所示，支架600其侧边较佳系设有多个连接件610与该些支架连接部520对应设置，并分别与该些支架连接部520对应相接。在此较佳实施例中，该些连接件610的端缘系分别与支架600相连，当每一连接件610与每一支架连接部520对应接合，支架600连结该些扣件500并架构该些背板311形成组合天线300。如图5a的较佳实施例所示，每一扣件500系设置于每一背板311的几何中心，且每一连接件610的端缘系连结设置于支架600的侧边；在此，想象支架600侧边的法线方向上具有一虚拟的铅直切面，每一连接件610系位于支架600侧边该虚拟的铅直切面上，并沿支架600侧边的法线方向与其相连。请同时参阅图3b及图4，当该些连接件610与该些支架连接部520接合，支架600的侧边系部分毗邻设置于背板311旁。

在较佳实施方式中，支架600系可依组合天线300中该些天线311的不同排列方式以各种形态呈现。如图5a及图5b的较佳实施例所示，支架600可由板材或连续线材弯折而成。在此以板材为例，请同时参阅图3b至图3d。如图3b的较佳实施例所示，本发明的支架600较佳系使用冲压成型的薄型板材，且该板材较佳系具有一多边形剖面。然而在其他不同实施例中，支架600较佳亦包含使用连续线材。连续线材系包含一可挠曲性金属材料，且支架600系由连续线材弯折形成一星形的多边形框架620。此外在其他较佳实施例中，如图3c及图3d所示，支架600亦可由连续线材弯折形成一长方形或任意形状的多边型框架620。

如图5a的较佳实施例所示，支架连接部520系具有底面521及第一弹性臂523，且连接件610系设有接合孔611，当连接件610沿底面521与支架连接部520接合，第一弹性臂523与接合孔611可分离地扣接。然而在其他较佳实施例中，如图5b所示，连接件610亦可直接与支架连接部520卡合，而毋需设置第一弹性臂523。如图5a的较佳实施例所示，底面521较佳系具有封闭内缘522。封闭内缘522具有第一端5221及第二端5222，且第一弹性臂523系与封壁内缘522的第一端5221相连接。如图5a的较佳实施例所示，背板311系具有定位孔313，且背板连接部510较佳另包含第二弹性臂512与封闭内缘522的第二端5222相连，当卡勾511与卡合孔312扣合，第二弹性臂512同时与定位孔313扣接，且扣件500系与背板311可分离地相连。如图5a所示，定位孔313较佳系设置于背板311上邻近至少一卡合孔312的位置。然而在其他不同实施例中，定位孔313的设置部位亦可因应第二弹性臂512的设置方式而有所弹性调整。此外，在其他较佳实施方式中，如图5b所示，扣件500亦可直接定着设置于支架连接部520上，而毋需设置第二弹性臂512。

如图5a的较佳实施例所示，每一支架连接部520进一步包含侧壁524环绕连结于底面521侧边，且每一连接件610系具有至少一连接耳612。如图5a所示，侧壁524与底面521角隅连结处较佳系设有复数定位部525，当第一弹性臂523与接合孔611扣接，至少一连接耳612的两端部分别与相邻两定位部525抵接，并使连接件610与扣件500相卡合。如图6的较佳实施例所示，由于第一弹性臂523及第二弹性臂512系分别与封闭内缘522夹一角度，且第一弹性臂523轴线的延伸线系与第二弹性臂512的轴线平行不交错。换言的，第一弹性臂523与第二弹性臂512系朝不同的方向彼此交错设置，而分别与背板311及连接件610扣合。因此，可利用扣件500上的第一弹性臂523及第二弹性臂512分别卡住天线组310的背板311与支架600，使两者不会依循原组装方向反向脱落。

本发明同时提供一种天线模块及其定位机构的制造方法，针对片型天线在无线网络通讯产品组装时的限制，进行组装最佳化的设计。图7所示为本发明天线模块及其定位机构制造方法的步骤流程图。由于本发明的天线模块包含支架、复数天线组及天线定位机构，每一天线组具有背板，天线定位机构具有复数扣件，每一扣件系具有背板连接部，因此如图7所示，本发明天线模块制造方法系包含下列步骤：步骤710，包含利用背板连接部对应接合扣件与背板，其中每一扣件进一步具有支架连接部相应设置于背板连接部的背侧，且支架的侧边连结有多个连接件与该些支架连接部对应设置；步骤730，包含对应接合该些连接件与该些支架连接部，使支架通过该些连接件与该些扣件连结，并架构该些背板形成组合天线；以及步骤750，将组合天线接合至底座以形成天线模块。

当实施于如图5a所示的实施例时，由于每一支架连接部520系具有底面521及第一弹性臂523，且每一连接件610系设有接合孔611，因此前述的连接件接合步骤包含以冲压成型方式于支架600上形成连接件610，并将连接件610沿底面521与支架连接部520接合，以及使第一弹性臂523与接合孔611扣接。然而在其他不同实施例中，前述步骤亦包含利用点焊方式将连接件610与支架600连结，而后将连接件与支架连接部520接合。此外，如图5a所示，每一背板311设有至少一卡合孔312，且每一背板连接部510进一步具有至少一卡勾511，因此步骤710中的扣件接合步骤较佳系包含将卡勾511与卡合孔312扣合，并使背板连接部510与背板311接合。如图5a的较佳实施例所示，每一背板311进一步具有定位孔313，且背板连接部510另包含第二弹性臂512，因此前述的扣件接合步骤包含当卡勾与卡合孔扣合，同时将第二弹性臂与定位孔扣接。

如图5a所示，由于支架600较佳系包含可挠曲性金属材料，所以步骤750中的组合天线形成步骤进一步包含连续弯折支架形成多边形框架，并使组合天线形成具有星形剖面的立体结构。此外，在其他不同实施例中，组合天线形成步骤较佳亦包含连续弯折支架形成多边形框架，并使组合天线形成具有多边形剖面的立体结构。综上所述，通过组件的模块化，本发明的天线定位机构确可使各组片型天线不受塑胶外观机构件的变形及组装公差影响天线效能。再来，经由扣件的结构设计，使片型天线在与天线支架组装时不需以一般螺丝及铆钉锁付固定，可避免组装上的不便。最后，工业设计师在设计造形时则不受片型天线需锁付于机壳的限制，而影响造型设计上的发挥。如此，产品将可兼俱美观及效能。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必须指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于申请专利范围的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种天线模块，供与一电子装置配合使用，包含：

一底座，该底座具有一支撑轴；

一支架，设置于该底座；以及

多个天线组，组装于该支架上，其中所述天线组分别具有一天线及一天线定位机构，该天线定位机构，更包含一扣件，其中所述天线组分别通过该扣件结合于该支架，且所述天线组设置于该支撑轴外围。

2.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该天线组更具有一背板用以设置该天线，且该扣件系设置于该背板的背侧并与该支架的侧边相连接。

3.根据权利要求2所述的天线模块，其特征在于，该支架的侧边系设有多个连接件，且该扣件更具有一背板连接部及一支架连接部相应设置于该背板连接部的背侧，其中该背板连接部系与该背板接合，且所述连接件系分别与该些支架连接部对应相接。

4.根据权利要求3所述的天线模块，其特征在于，该支架连接部系具有一底面及一第一弹性臂，且每一该连接件系设有一接合孔，当该连接件沿该底面与该支架连接部接合，该第一弹性臂与该接合孔可分离地扣接。

5.根据权利要求4所述的天线模块，其特征在于，该底面系进一步具有一封闭内缘，且该第一弹性臂系与该封壁内缘的丨第一端相连接。

6.根据权利要求4所述的天线模块，其特征在于，该支架连接部进一步包含一侧壁环绕连结于该底面上方，且每一该连接件系具有至少一连接耳，其中该侧壁与该底面角隅连结处系设有复数定位部，当该第一弹性臂与该接合孔扣接，该至少一连接耳的两端部分别与相邻两定位部抵接，使该连接件与该扣件相卡合。

7.根据权利要求3所述的天线模块，其特征在于，该背板设有至少一卡合孔，且该背板连接部进一步具有至少一卡勾，其中该卡勾系与该卡合孔扣合，使该背板连接部与该背板接合。

8.根据权利要求7所述的天线模块，其特征在于，该背板进一步具有一定位孔，且该背板连接部另包含一第二弹性臂，当该卡勾与该卡合孔扣合，该第二弹性臂同时与该定位孔扣接，且该扣件系与该背板可分离地相连。

9.根据权利要求8所述的天线模块，其特征在于，该定位孔系设置于该背板上邻近该至少一卡合孔的位置。

10.根据权利要求7所述的天线模块，其特征在于，该至少一卡勾系设置于靠近该背板连接部端缘的位置。

11.根据权利要求3所述的天线模块，其特征在于，该支架连接部进一步包含一第一弹性臂及一底面具有一封闭内缘，该封闭内缘具有一第一端及一第二端，且该背板连接部系具有一第二弹性臂，其中该第一弹性臂系与该第一端连结，该第二弹性臂则与该第二端相连，该第一弹性臂及该第二弹性臂系分别与该封闭内缘夹一角度，且该第一弹性臂轴线的延伸线系与该第二弹性臂的轴线平行不交错。

12.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该支架系由一连续线材弯折而成。

13.根据权利要求12所述的天线模块，其特征在于，该连续线材系包含一可挠曲性金属材料。

14.根据权利要求12所述的天线模块，其特征在于，该支架系由该连续线材弯折形成一多边形框架。

15.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该支架系一多边形板材。

16.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该扣件系以一塑胶材料射出成形。

17.根据权利要求3所述的天线模块，其特征在于，该支架通过设置于其侧边的所述连接件连结该些扣件，并架构所述天线组的该些背板形成一组合天线，该组合天线具有一封闭区间，供该支撑轴设置容纳于该封闭区间，且该组合天线系与该底座接合。

18.根据权利要求17所述的天线模块，其特征在于，该组合天线的该封闭区间具有一星形剖面。

19.根据权利要求17所述的天线模块，其特征在于，该封闭区间具有一多边形剖面。

20.根据权利要求2所述的天线模块，其特征在于，每一该扣件系设置于每一该背板的几何中心，且每一该连接件的端缘系沿该支架侧边的法线方向与其相连，当该些连接件与该些支架连接部接合，该支架的侧边系部分毗邻设置于该背板旁。

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