CN104425887A - 天线模组及其天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线模组及其天线；其中，天线包括第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元以及短路部，第二辐射单元的一端与第一辐射单元连接，第三辐射单元具有第一连接段、第二连接段及第三连接段；第一连接段的一端与第二辐射单元的另一端连接，第一连接段与第二辐射单元垂直；第二连接段的一端与第一连接段的另一端连接；第三连接段与第二连接段连接，且位于第二连接段的内侧边，并紧邻第二连接段的另一端；短路部的一端与第三辐射单元的第二连接段连接，且位于第二连接段的外侧边。

Description

天线模组及其天线

技术领域

本发明与天线有关，特别是指一种天线模组及其天线。

背景技术

随着各种手持式通讯产品(例如：智能型手机、数码相机、平板计算机及个人数字助理等)的附加功能增加，使得这些功能所对应的电路模组也彼此压缩到可被放置的空间(即手持式通讯产品内)，因此，每一电路模组也有逐渐朝微小化发展的趋势。

其中，手持式通讯产品的天线模组也随着上述的趋势，而须缩小体积。为了达成缩小天线模组的目的，通常是先限定天线模组的配置空间，然后再利用该有限空间设计天线尺寸及用以驱动天线的驱动电路。然而，驱动电路是否能缩小须视集成电路及其它相关组件的配置而定，而这非本发明要改善的技术内容，故不再赘述。

然而，倒L天线(Inverted-L Antenna，ILA)及倒F天线(Inverted-F Antenna，IFA)是目前被广泛应用的一种天线形态，例如美国第6853335号专利公开了一种倒L型的天线及美国第20120044111号公开号及美国第7443357号专利分别公开了一种倒F天线。其中，美国第20120044111号公开号揭露的倒F天线的信号馈入方向是与接地单元平行，这是目前通常的作法，然而，这种公知配置使得接地单元可缩小的尺寸有限，因为缩小尺寸会影响接地单元失去其电感特性，致使天线不能操作在工作频率上，所以，当以2.4G操作频率的天线来说，藉由传统的倒F天线的配置，将使得其尺寸受到接地单元及主要辐射单元的总尺寸限制。

另外，由于辐射单元的线宽相同，因此，辐射单元的各个转折处就容易发生漏磁的现象，而影响天线的效率。

此外，传统天线模组会预设一个连接器，连接器用于与手持式通讯产品的主板的接地平面连接，然而，连接器的接脚需要特定的长度，且无法被缩短，因此，当高频应用时，接脚容易产生额外的电感效应，使得天线阻抗无法获得最佳阻抗匹配。

发明内容

有鉴于上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种天线模组及其天线，本发明使馈入信号的流入方向与流出短路部的方向垂直，来获得较佳的天线配置及缩小天线的尺寸。

为达成上述的目的，本发明的天线包括第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元及短路部，第二辐射单元的一端与第一辐射单元连接，第三辐射单元具有第一连接段、第二连接段及第三连接段，第一连接段的一端与第二辐射单元的另一端连接，第一连接段与第二辐射单元垂直，第二连接段的一端与第一连接段的另一端连接，第三连接段与第二连接段连接，且位于第二连接段的内侧边并紧邻第二连接段的另一端，短路部的一端与第三辐射单元的第二连接段连接，且位于第二连接段的外侧边。

又，本发明的天线模组包括基板和天线；基板具有顶面、底面、接地平面及多个接点，接地平面位于基板内，多个接点与接地平面连接且位于底面上；天线形成于基板的顶面，且包括第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元、短路部及传输单元。

第二辐射单元的一端与第一辐射单元连接；第三辐射单元具有第一连接段、第二连接段及第三连接段，第一连接段的一端与第二辐射单元的另一端连接，第一连接段与第二辐射单元垂直，第二连接段的一端与第一连接段的另一端连接，第三连接段与第二连接段连接，且位于第二连接段的内侧边，并紧邻第二连接段的另一端。

短路部的一端与第三辐射单元的第二连接段连接，且位于第二连接段的外侧边，短路部的另一端与接地平面连接。

传输单元具有馈入阻抗，传输单元的一端与第三辐射单元的第三连接段连接，传输单元的另一端用于接收馈入信号，传输单元的线宽与第三连接段的线宽相等。

如此，天线模组就不需要传统天线模组的连接器，并确保天线维持在预设的匹配阻抗。

附图说明

图1是本发明的一较佳实施例的天线的示意图。

图2是本发明的另一较佳实施例的天线模组的示意图。

图3是图2的天线模组的局部剖视示意图。

(符号说明)

10天线              11第一辐射单元

13第二辐射单元      131立段

133第一耦合段       133a、135a顶边

133b、135b底边      135第二耦合段

15第三辐射单元      151第一连接段

153第二连接段       153a内侧边

153b外侧边          155第三连接段

17短路部            19接地平面

21传输单元          D1第一预定距离

D2第二预定距离      E1、E2、E3、E4、E5、E6、E8虚线

E7粗实线            F馈入信号

W₁₁、W₁₃₁、W₁₃₃、W₁₃₅、W₁₅₁、W₁₅₃、W₁₅₅、W₁₇、W₂₁线宽

30天线模组          31基板

311顶面             313底面

315接地平面         317接点

319贯孔             33天线

331第一辐射单元     333第二辐射单元

335第三辐射单元     337短路部

339传输单元

具体实施方式

为了清楚说明本发明的技术特征，本发明的天线的较佳实施例中尺寸是以工作频率在2.4GHz为例来进行说明。但在实务中，天线的尺寸是随工作频率的不同而变化，例如，工作频率在60GHz寸，天线尺寸会小于本较佳实施例，因此，本发明的天线并不以工作频率在2.4GHz为限。

如图1所示，本发明的天线10是一体成型的结构，包括有第一辐射单元11、第二辐射单元13、第三辐射单元15、短路部17、接地平面19以及传输单元21。其中，为了清楚说明本发明的技术特点，利用虚线来区分上述的各个辐射单元，但实际上虚线是不存在的。

第一辐射单元11的线宽W₁₁是用于控制天线的可用频宽。第一幅射单元11的线宽W₁₁可以随频宽设计需求而调整。

第二辐射单元13具有立段131、第一耦合段133及第二耦合段135。立段131的一端与第一辐射单元11连接，连接处如图中虚线E1所示；立段131的另一端与第一耦合段133的一端连接，连接处如图中虚线E2所示。立段131分别与第一辐射单元11及第一耦合段133呈垂直关系。第二耦合段135的一端与第一耦合段133的另一端连接，连接处如图中虚线E3所示。第一耦合段133及第二耦合段135的顶边133a、135a与第一辐射单元11隔开间隔地相对设置，且与第一辐射单元11平行。

立段131的线宽W₁₃₁与第一耦合段133的线宽W₁₃₃相等。第二耦合段135的线宽W₁₃₅小于第一耦合段133的线宽W₁₃₃。

第三辐射单元15具有第一连接段151、第二连接段153及第三连接段155。第一连接段151与第二辐射单元13的第二耦合段135垂直，第一连接段151的一端与第二耦合段135连接，连接处如图中虚线E4所示。第一连接段151位于第二耦合段135的底边135b，并紧邻第二耦合段135的另一端。第二连接段153的一端与第一连接段151的另一端连接，连接处如图中虚线E5所示。第三连接段155的一端与第二连接段153连接，连接处如图中虚线E6所示，第三连接段155位于第二连接段153的内侧边153a，且紧邻第二连接段153的另一端。第三连接段155的另一端与传输单元21的一端连接，连接处如图中粗实线E7所示。传输单元21的另一端用于接收馈入信号F。传输单元21具有馈入阻抗，馈入阻抗是固定的，且可以本领域具有通常知识者熟知的微带线传输理论设计或藉由被动组件(例如电阻)调整。因此，若需要不同的馈入阻抗，则可藉由上述的两种方式设计传输单元21。第一辐射单元11及第三辐射单元15分别连接第二辐射单元13的两端。

传输单元21的线宽W₂₁与第三连接段155的线宽W₁₅₅相同。由于传输单元21与第三连接段155等宽，因此，经由传输单元21流入第三连接段155的馈入信号F就会是连续的，且方向也是固定的。

第一连接段151的线宽W₁₅₁优选在第二耦合段135的线宽W₁₃₅的1.5倍至3倍之间。在此实施例中，第一连接段151的线宽W₁₅₁是第二耦合段135的线宽W₁₃₅的2倍，以使馈入信号F转换的磁流可完整且顺畅地流至第二耦合段135，并减少漏磁现象。详细而言，漏磁现象是指磁流在天线转弯处无法完整通过而造成的损耗。

在此实施例中，该第二连接段153及该第二耦合段135的两线宽W₁₅₃、W₁₃₅的较佳配置是0.1～0.4(毫米)。但在实务中，第二连接段153的线宽W₁₅₃是根据馈入信号F的电流大小而定。

短路部17的一端与第二连接段153连接，连接处如图中虚线E8所示，短路部17位于第二连接段153的外侧边153b。短路部17的另一端与接地平面19电连接。

其中，接地平面19与第一耦合段133的底边133b之间具有第一预定距离D1，接地平面19与第二耦合段135的底边135b之间具有第二预定距离D2。第一预定距离D1小于第二预定距离D2。第一预定距离D1和第二预定距离D2用于调整天线的电容效应。

调整短路部17的线宽W₁₇用以决定天线10的电感效应，如此，即可藉由调整第一预定距离D1、第二预定距离D2及短路部的线宽来决定天线阻抗，以使天线阻抗与馈入阻抗匹配。

在此实施例中，短路部17的线宽W₁₇等于0.1毫米，但在实务中，若要增加电感效应则可缩小线宽W₁₇，即小于0.1毫米，若要减少电感效应则可放大其线宽W₁₇，即大于0.1毫米。因此，短路部17的线宽W₁₇优选配置呈小于或等于0.25毫米。

另外，若要增加电容效应，则可选择缩短第一预定距离D1，相同地，若要减少电容效应，则可增长第一预定距离D1。因此，短路部17的线宽W₁₇、第一及第二预定距离D1、D2可以随着馈入阻抗而调整。

相较于现有技术，本发明的天线藉由选择最适当的馈入位置，即第三辐射单元15的第三连接段155与短路部17的结构配置，使馈入信号流入第三连接段155的方向与藉由短路部17流至接地平面19的方向形成垂直关系，来获得小型化的天线尺寸。

如图2及图3所示，本发明的天线模组30包括基板31和天线33。基板31是印刷电路板或柔性印刷电路板，且具有顶面311、底面313、接地平面315及多个接点317，另外，实际上，基板31可以是单层或多层板的结构。接地平面315位于基板31内。这些接点317与接地平面315连接，且位于基板31的底面313，这些接点317通常是焊垫(pad)或锡球，且利用贯孔(Via)319与接地平面315连接。天线33形成于基板31的顶面311，天线33形成的方式优选选用印刷或蚀刻，天线33的功能及优点与天线10相同，在此不再赘述。其中，天线33的短路部337也可以利用贯孔(未绘示于图中)方式电连接至接地平面315。

需要注意的是，天线33的第一辐射单元331、第二辐射单元333、第三辐射单元335及短路部337外露于基板31的顶面311，而传输单元339及接地平面315被绝缘胶覆盖，由于传输单元339及该接地平面315被该绝缘胶覆盖，因此，传输单元339及接地平面315以虚线表示。此外，传输单元339与接地平面315之间没有连接。

如此，天线模组30被组装到手持式装置的主板(未绘示于图中)上时，天线模组30的接点317能够直接与主板的接地平面电连接，而形成较大的接地参考平面。另外，本发明的天线模组30不需要传统的连接器，可以缩小整体尺寸，也缩短天线模组的与主板的连接距离，以使天线模组30仍可被操作在预设的工作频率。

Claims (15)

1.一种天线，其特征在于，包括：

第一辐射单元；

第二辐射单元，其一端与所述第一辐射单元连接；

第三辐射单元，其具有第一连接段、第二连接段及第三连接段，所述第一连接段的一端与所述第二辐射单元的另一端连接，所述第一连接段与所述第二辐射单元垂直，所述第二连接段的一端与所述第一连接段的另一端连接，所述第三连接段与所述第二连接段连接，且位于所述第二连接段的内侧边，并紧邻所述第二连接段的另一端；以及

短路部，其一端与所述第三辐射单元的第二连接段连接，且位于所述第二连接段的外侧边。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述短路部的线宽小于或等于0.25毫米。

3.如权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述第二辐射单元具有立段、第一耦合段及第二耦合段，

所述立段的两端与所述第一辐射单元及所述第一耦合段连接，且与所述第一辐射单元及所述第一耦合段垂直，

所述第二耦合段的一端与所述第一耦合段连接，

所述第一耦合段及所述第二耦合段的顶边与所述第一辐射单元隔开间隔地相对设置。

4.如权利要求3所述的天线，其特征在于，所述第一连接段的线宽在所述第二耦合段的线宽的1.5倍至3倍之间。

5.如权利要求3所述的天线，其特征在于，

还包括与所述短路部的另一端连接的接地平面，

所述接地平面与所述第二辐射单元之间具有第一预定距离及第二预定距离，所述第一预定距离小于所述第二预定距离。

6.如权利要求5所述的天线，其特征在于，

所述第一预定距离是所述第一耦合段底边与所述接地平面之间的距离，

所述第二预定距离是所述第二耦合段的底边与所述接地平面之间的距离。

7.如权利要求1所述的天线，其特征在于，

进而包括具有馈入阻抗的传输单元，

所述传输单元的一端与所述第三辐射单元的第三连接段连接，所述传输单元的另一端用于接收馈入信号，所述传输单元的线宽与所述第三连接段的线宽相等。

8.如权利要求7所述的天线，其特征在于，

所述馈入信号流入所述第三连接段的方向与藉由所述短路部流至所述接地平面的方向呈垂直关系。

9.一种天线模组，其特征在于，包括：

基板和天线，

所述基板具有顶面、底面、接地平面及多个接点，所述接地平面位于所述基板的顶面，多个所述接点与所述接地平面电连接，且位于所述底面上；

所述天线形成于所述基板的顶面，且包括第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元、短路部及传输单元；

所述第二辐射单元的一端与所述第一辐射单元连接；

所述第三辐射单元具有第一连接段、第二连接段及第三连接段，所述第一连接段的一端与所述第二辐射单元的另一端连接，所述第一连接段与所述第二辐射单元垂直，所述第二连接段的一端与所述第一连接段的另一端连接，所述第三连接段与所述第二连接段连接，且位于所述第二连接段的内侧边，并紧邻所述第二连接段的另一端；

所述短路部的一端与所述第三辐射单元的第二连接段连接，且位于所述第二连接段的外侧边，所述短路部的另一端与所述接地平面连接；

所述传输单元具有馈入阻抗，所述传输单元的一端与所述第三辐射单元的第三连接段连接，所述传输单元的另一端用于接收馈入信号，所述传输单元的线宽与所述第三连接段的线宽相等。

10.如权利要求9所述的天线模组，其特征在于，所述短路部的线宽小于或等于0.25毫米。

11.如权利要求9所述的天线模组，其特征在于，

所述第二辐射单元具有立段、第一耦合段及第二耦合段，

所述立段的两端与所述第一辐射单元及所述第一耦合段连接，且与所述第一辐射单元及所述第一耦合段垂直，

所述第二耦合段的一端与所述第一耦合段连接，

所述第一耦合段及所述第二耦合段的顶边与所述第一辐射单元隔开间隔地相对设置。

12.如权利要求11所述的天线模组，其特征在于，所述第一连接段的线宽在所述第二耦合段的线宽的1.5倍至3倍之间。

13.如权利要求11所述的天线模组，其特征在于，

所述接地平面与所述第二辐射单元之间具有第一预定距离及第二预定距离，所述第一预定距离小于所述第二预定距离。

14.如权利要求13所述的天线模组，其特征在于，

所述第一预定距离是所述第一耦合段底边与所述接地平面之间的距离，

所述第二预定距离是所述第二耦合段的底边与所述接地平面之间的距离。

15.如权利要求9所述的天线模组，其特征在于，

所述馈入信号流入所述第三连接段的方向与藉由所述短路部流至所述接地平面的方向呈垂直关系。