CN104916905A - 传输线负载天线模块 - Google Patents
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Abstract
一种用于电子装置的传输线负载天线模块，包括：一传输线、一辐射谐振区，及一天线座，该天线座可为外壳内侧具介电性的壳部件或为独立的介电材质载体，而传输线一端形成安装在天线座上的辐射谐振区，辐射谐振区包括辐射谐振正极区及辐射谐振负极区，辐射谐振正极区延伸外露出辐射谐振负极区，使一段辐射谐振正极区与一段辐射谐振负极区并行，并行区域构成具有电容、电感结构的可调式匹配区域，辐射谐振正极区自可调式匹配区域边缘延伸至末端的长度及辐射谐振负极区安放导电体的导电体本体长度用以辐射高频频率，调整天线趋于默认的奥姆值，可使用诸如单极、偶极、槽孔天线等组态形成，使传输线负载天线模块具有多频及宽带特性。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信电子装置的天线，尤指一种传输线负载天线模块。
背景技术
携带型计算机、手持型电子装置及无线讯号设备等的电子装置盛行，此等装置常具备无线通信能力，如使用长距无线通信电路，如用于850MHz 、900MHz 、1800MHz及1900MHz 的手持式电话频带，长距无线通信电路亦可用于2100MHz频带及LTE等频带进行通信，亦可使用短距无线通信电路，如用于2.4GHz及5GHz的WiFi频带及处于2.4GHz的Bluetooth等频带进行通信。
结合图1，因电子装置内空间稀少，欲提升天线带宽或辐射能量有时仍需于系统电路板上做阻抗匹配。为提升通讯速度质量适用各种安装环境并减少物料浪费，使多频及宽带天线的设计需求增大。因此将需要能用于无线电子装置的改良式天线。
发明内容
因此本发明的目的在提供一种传输线负载天线模块，其安装于电子装置（如桌面计算机、携带型计算机、手持型电子装置，及电视或无线分享器等）外壳内，其克服了习见天线模块具有窄频特性，欲提升天线带宽或辐射能量有时仍需于系统电路板上做阻抗匹配的缺陷。
为达上述目的，本发明的解决方案是：
一种传输线负载天线模块，设于电子装置的外壳内，包含：
一传输线，用以形成辐射谐振区；
一辐射谐振区，位于传输线一端处，自传输线延伸至传输线末端处，形成一辐射谐振区，该辐射谐振区包括辐射谐振正极区及辐射谐振负极区，辐射谐振正极区延伸外露出辐射谐振负极区，使一段辐射谐振正极区与一段辐射谐振负极区并行，并行区域构成具有电容、电感结构的可调式匹配区域，辐射谐振正极区自可调式匹配区域边缘延伸至末端的长度及辐射谐振负极区安放导电体的导电体本体长度用以辐射高频频率，自辐射谐振正极区末端延伸至辐射谐振负极区末端的长度及自辐射谐振负极区末端延伸至辐射谐振负极区安放导电体处的长度用以辐射低频频率；
一天线座，该天线座由介电材质组作，用以设置辐射谐振区。
进一步，传输线为同轴缆线传输线。
进一步，传输线为微带传输线。
进一步，天线座为独立的塑料座，塑料座表面或内部具有传输线理线槽，以方便固定辐射谐振区及调整天线特性。
进一步，天线座为独立的印刷电路板，印刷电路板表面具有正极、负极金属层，以方便固定辐射谐振区及调整天线特性。
进一步，天线座为独立的陶瓷载体，陶瓷载体表面具有正极、负极金属层，以方便固定辐射谐振区及调整天线特性。
进一步，天线座为外壳内侧具介电性的壳部件。
进一步，辐射谐振正极区连接正极导电支臂形式的导电体，而辐射谐振负极区连接负极导电支臂形式的导电体。
进一步，辐射谐振正极区连接正极管状金属形式的导电体，而辐射谐振负极区连接负极管状金属形式的导电体。
进一步，辐射谐振区一侧，具有导电压条搭接改变天线电流分布，以免多数天线互相干扰。
进一步，射频连接可用焊接、RF连接器、金属弹片、弹簧探针或扁平电缆连接器等导电搭接工法连接。
采用上述结构后，辐射谐振正极区自可调式匹配区域边缘延伸至末端的长度及辐射谐振负极区安放导电体的导电体本体长度用以辐射高频频率，自辐射谐振正极区末端延伸至辐射谐振负极区末端的长度及自辐射谐振负极区末端延伸至辐射谐振负极区安放导电体处的长度用以辐射低频频率，调整天线趋于默认的奥姆值，经组态覆盖多个通信频带，该辐射谐振区可由如单极、偶极、槽孔天线等组态形成，使传输线负载天线具有多频及宽带特性，此为本发明的目的。
附图说明
图1为目前广泛运用的天线可调式匹配电路配置图；
图2为本发明传输线负载天线构成可调式匹配区域配置图；
图3-1为泛用于各类电子产品的同轴缆线传输线结构图；
图3-2、3-3、3-4、3-5为目前泛用的微带传输线结构图； 图4为本发明由同轴电缆传输线形成天线的辐射谐振区举述结构；
图5为实施本发明的一举述安装天线的电子装置截面视图；
图6为实施本发明的一举述安装天线的电子装置前不等角视图；
图7为图6实施本发明的电子装置类型的后不等角视图；
图8为实施本发明的再举述安装天线的电子装置前不等角视图；
图9为实施本发明的再举述安装天线的电子装置前不等角视图；
图10为实施本发明的更再举述安装天线的电子装置前不等角视图；
图11为图10实施本发明的电子装置类型的后不等角视图；
图12至图19为本发明由同轴电缆传输线形成天线的辐射谐振区的另举述结构；
图20、图21为本发明由同轴电缆传输线形成天线的辐射谐振区为避免多数天线间互相干扰的实施例；
图22至图24为本发明由同轴电缆传输线形成天线的辐射谐振区的再另举述结构；
图25为实施本发明的一举述天线座的立体图；
图26至图33为本发明由微带传输线形成天线的辐射谐振区的另举述天线结构；
图34、图35为本发明由微带传输线形成天线的辐射谐振区为避免多数天线间互相干扰的实施例；
图36、图37为本发明由微带传输线形成天线的辐射谐振区的再另举述天线结构；
图38、图39为本发明由微带传输线形成天线的辐射谐振区电容设置的举述天线结构；
图40、图41为本发明由微带传输线形成天线的辐射谐振区的另举述结构；
图42至图45为本发明由微带传输线形成天线的辐射谐振区天线座设置锯齿状插脚的举述结构；
图46至图50为本发明由微带传输线形成天线的辐射谐振区射频源电气连接的举述方式；
图51为一般单频PIFA天线测试的效率及VSWR图表；
图52为单频传输线负载天线模块测试的效率及VSWR图表；
图53为一般双频PIFA天线模块测试的效率及VSWR图表；
图54为双频传输线负载天线模块测试的效率及VSWR图表；
图55为另一双频传输线负载天线模块测试的效率及VSWR图表；
图56为另一双频传输线负载天线模块测试的效率及VSWR图表。
【符号说明】
100 电子装置 110 外壳
110A 上部外壳 110B 下部外壳
120 显示器 130 键盘
140 铰链 150 触摸板
160 按钮 170 扬声器埠
200,210,220,230,240,250,260,270,280 区域
300 印刷电路板 310 导电组件
320 射频收发器电路 330 射频源
340 射频连接区 350 导电材料
400 噪声抑制组件 500 传输线负载天线模块
510 天线座 530同轴电缆传输线
540 传输线理线槽 550 辐射谐振区 560 辐射谐振正极区 570 辐射谐振负极区 580 电容 590 电感
600 正极导电支臂 610 负极导电支臂
620 RF连接器 630 金属弹片
640 弹簧探针 650 扁平电缆连接器
660 正极金属层 670 负极金属层
680 正极管状金属 690 负极管状金属
700 导电压条 710 阻抗匹配区
800 微带传输线 900 锯齿状插脚
950 可调式匹配区域。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
本发明此种传输线负载天线模块，如图4、5，可将至少一组该模块500安装于电子装置100的外壳110内（图5所示为两组传输线负载天线模块500），该模块500包括：一同轴电缆传输线530、一辐射谐振区550及一天线座510，该座510可为外壳110内侧具介电性的壳部件或如图5，为独立的介电材质载体，而同轴缆线传输线530一端形成安装在天线座510上的辐射谐振区550，辐射谐振区550包括辐射谐振正极区560及辐射谐振负极区570，可使用诸如单极、偶极、槽孔天线等组态形成，请并参照图3-1（以下论及同轴电缆传输线530结构，请皆参阅此图），辐射谐振正极区560（同轴电缆传输线530线身去除部分绝缘外被4及相同去除部分绝缘外被4部份的编织网3，留下绝缘体2跟芯线1，以形成辐射谐振正极区560）延伸外露出辐射谐振负极区570（同轴电缆传输线530线身不去除部分绝缘外被4内的编织网3，就形成辐射谐振负极区570），使一段辐射谐振正极区560与一段辐射谐振负极区570并行，并行区域构成具有电容580、电感590结构的可调式匹配区域950，依使用频率及安装环境需求，于辐射谐振正极区560及辐射谐振负极区570安放导电体，辐射谐振正极区560为同轴电缆传输线530的芯线1，芯线1端点亦可剥除绝缘体2，电气连接导电体，导电体可为图22的正极管状金属680或图23的正极导电支臂600，辐射谐振负极区570安放导电体，导电体可为图5的导电组件310，或图4所示为片状的导电材料350，或图18的负极导电支臂610或图22的负极管状金属690，或图23的负极导电支臂610。辐射谐振正极区560自可调式匹配区域950边缘延伸至末端的长度及辐射谐振负极区570安放导电体的导电体本体长度用以辐射高频频率，自辐射谐振正极区560末端延伸至辐射谐振负极区570末端的长度及自辐射谐振负极区570末端延伸至辐射谐振负极区570安放导电体处的长度用以辐射低频频率，调整天线模块500趋于默认的奥姆值，以优化天线频率与带宽。辐射谐振负极区570可不剥除绝缘外被4，使绝缘外被4下的编织网3不露出网面，直接以绝缘外被4与导电体紧合，利用电流不连续产生通讯辐射波，且亦可剥除部份绝缘外被4使编织网3与导电体导通，借由辐射谐振正极区560及辐射谐振负极区570传输接收讯号。
而安装本发明模块的该些电子装置100（例如具有无线通信功能的智能型手机、平板计算机、笔记本电脑、可携式设备等)，支持一个或多个无线通信的无线通信电路，需仰赖外壳110内天线传送接收讯号，而外壳110可由塑料、木头、玻璃、陶瓷、金属或其他合适材料或此等材料组合所形成，或者外壳110局部可由介电质或其他低导电材料形成，兹举图6、7安装天线的一电子装置100实施例说明。如图6该装置100可为具有外壳110的笔记本电脑，其安装天线模块500处如图6的区域200、区域210及区域220。区域200位于下部外壳110B的左前侧。区域210位于下部外壳110B的右后侧。区域220位于上部外壳110A的上边缘。或如图7的天线亦可位于诸如区域230、区域240及区域250的区域，也可选用其他合适的天线位置。图8为另一电子装置100实施例，与前段叙述相同。安装天线模块500处如区域200、区域210、区域220、区域230及区域240。
电子装置100可如图9的电子装置实施例（例如具有无线通信功能的路由器、机顶盒等设备），该等装置100的外壳110延伸形成非一体式的壳部，得以将天线模块500安装于具有如此壳部结构的外壳110内任何合适处。安装天线模块500处如区域200、区域210、区域220、区域230及区域240。
电子装置100也可如图10及图11的电子装置实施例，该些图标为具有移动电话、数据传输、定位能力的手持型电子装置，该等装置100通常外壳110表面设显示器120（显示器120或为触控式）、扬声器端口170及其他如按钮160，用以收集用户输入的输入设备，如图11所示，前述的传输线负载天线模块500可装于此等装置100外壳110内的区域260或区域270、280，也可选用其他合适的天线位置。
回述图4及图5，传输线负载天线模块500可形成覆盖特定所要通信频带的单频带或多频带天线，而射频收发器电路320可安装于任何合适结构上，如该电路320可安装于一印刷电路板300上（印刷电路板300可当成所述的导电组件310），而该模块500中的射频源330可连接射频收发器电路320及其他组件，以传送接收讯号。
如图12至图19可能结构，同轴电缆传输线530经组态为辐射谐振区550，该区550形成辐射谐振正极区560、辐射谐振负极区570及可调式匹配区域950的方式，与前段落叙述相同。射频源330的正导体及接地导体可以焊接、接触压合或端子箝扣等方式将射频源330与前图5所示，连接射频收发器电路320及其他组件，以传送接收讯号。
另如图20、图21，为避免多数天线互相干扰，可依特性需求选定辐射谐振区550某侧，用适当尺寸的导电压条700连接导电材料350，或将导电材料350与导电压条700一起连接成型以改变天线电流分布，提高天线间的隔离度。
接述图22至图24，该辐射谐振区550、辐射谐振正极区560、辐射谐振负极区570、可调式匹配区域950的构成，与前段落中所述相同，而辐射谐振正极区560为同轴电缆传输线530的芯线1，芯线1端点剥除绝缘体2，电气连接正极导电支臂600形式的导电体，或正极管状金属680形式的导电体。辐射谐振负极区570可不剥除绝缘外被4，使绝缘外被4下的编织网3不露出，直接以绝缘外被4与负极导电支臂610或负极管状金属690紧合，亦可剥除部份绝缘外被4使编织网3与负极导电支臂610形式的导电体或负极管状金属690形式的导电体导通。
接述图25，请同时参照前图4、图5，该天线座510可为独立的介电材质载体或为由外壳110内侧部件延伸直接形成，且天线座510表面或内部具有传输线理线槽540，以方便固定辐射谐振区550及调整天线特性。而传输线理线槽540部分或全部的开槽大小依辐射谐振区550直径大小调整密合。天线座510摆放位置配合该装置100空间、接地及收讯特性做调整，因此天线座510可平躺、直立或单独摆放，一如前图5左边天线座510为平躺摆放，右边天线座510为直立摆放。
如图26至图45所示的可能结构，该天线座510也可为独立介电材质载体，如硬质印刷电路板(PCB)或软质印刷电路板(FPCB)或陶瓷材料等，而微带传输线800一端形成安装在天线座510上的辐射谐振区550，辐射谐振区550包括辐射谐振正极区560及辐射谐振负极区570，可使用诸如单极、偶极、槽孔天线等组态形成，微带传输线800可使用如图3-2、图3-3、图3-4、图3-5等所示微带传输线结构，如图26至图33所示的微带传输线800实施例以图3-2说明之。该辐射谐振区550的辐射谐振正极区560（正极金属层660）延伸外露出辐射谐振负极区570（负极金属层670），微带传输线800的正极金属层660、负极金属层670图中未示，请见图3-2，使一段正极金属层660与一段负极金属层670并行，并行区域构成具电容580、电感590结构的可调式匹配区域950，依使用频率及安装环境需求，于正极金属层660及负极金属层670安放导电体，正极金属层660电气连接导电体，导电体可为图36、图37的正极导电支臂600，负极金属层670安放导电体，导电体可为图5的导电组件310，或图27所示为片状的导电材料350，或图33的负极导电支臂610或图36、图37的负极导电支臂610。正极金属层660自可调式匹配区域950边缘延伸至末端的长度及负极金属层670安放导电体的导电体本体长度用以辐射高频频率，自正极金属层660末端延伸至负极金属层670末端的长度及自负极金属层670末端延伸至负极金属层670安放导电体处的长度用以辐射低频频率，调整天线模块500趋于默认的奥姆值，以优化天线频率与带宽，借由正极金属层660及负极金属层670以传输接收讯号。再如图34、图35，为避免多数天线间互相干扰，与前图20、图21所述相同，可依特性需求选定辐射谐振区550某侧，用适当尺寸的导电压条700连接导电材料350，或将导电材料350与导电压条700一起连接成型于天线座510以改变天线电流分布，提高天线间的隔离度。如图39，该天线座510为独立的介电材质载体如软质印刷电路板(FPCB)，电容580可设置在天线座510的另一处再弯折到可调式匹配区域950。射频连接方式可如图47使用RF连接器620、或图48使用金属弹片630、或图49使用弹簧探针640或图50使用扁平电缆连接器650或焊接等方式连接。亦可视需要于电子装置100的印刷电路板300设置阻抗匹配区710（印刷电路板300为图46所示）。而图42至图45的实施例中，该天线座510为独立的介电材质载体如硬质印刷电路板(PCB)，天线座510于射频源330侧边设置锯齿状插脚900以利与印刷电路板300定位电气连接（印刷电路板300为图5所示）。
本发明传输线负载天线构成可调式匹配区域配置图如图2所示。运作效能如图51至图56各图表。由该些图表所示数据可了解本发明的传输线负载天线模块500除了材料选用多样且设计快速、安装快速外，性能亦绝佳。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (11)
1.一种传输线负载天线模块，设于电子装置的外壳内，其特征在于，包含：
一传输线，用以形成辐射谐振区；
一辐射谐振区，位于传输线一端处，自传输线延伸至传输线末端处，形成一辐射谐振区，该辐射谐振区包括辐射谐振正极区及辐射谐振负极区，辐射谐振正极区延伸外露出辐射谐振负极区，使一段辐射谐振正极区与一段辐射谐振负极区并行，并行区域构成具有电容、电感结构的可调式匹配区域，辐射谐振正极区自可调式匹配区域边缘延伸至末端的长度及辐射谐振负极区安放导电体的导电体本体长度用以辐射高频频率，自辐射谐振正极区末端延伸至辐射谐振负极区末端的长度及自辐射谐振负极区末端延伸至辐射谐振负极区安放导电体处的长度用以辐射低频频率；
一天线座，该天线座由介电材质组作，用以设置辐射谐振区。
2.如权利要求1所述的传输线负载天线模块，其特征在于：传输线为同轴缆线传输线。
3.如权利要求1所述的传输线负载天线模块，其特征在于：传输线为微带传输线。
4.如权利要求1所述的传输线负载天线模块，其特征在于：天线座为独立的塑料座，塑料座表面或内部具有传输线理线槽，以方便固定辐射谐振区及调整天线特性。
5.如权利要求1所述的传输线负载天线模块，其特征在于：天线座为独立的印刷电路板，印刷电路板表面具有正极、负极金属层，以方便固定辐射谐振区及调整天线特性。
6.如权利要求1所述的传输线负载天线模块，其特征在于：天线座为独立的陶瓷载体，陶瓷载体表面具有正极、负极金属层，以方便固定辐射谐振区及调整天线特性。
7.如权利要求1所述的传输线负载天线模块，其特征在于：天线座为外壳内侧具介电性的壳部件。
8.如权利要求1所述的传输线负载天线模块，其特征在于：辐射谐振正极区连接正极导电支臂形式的导电体，而辐射谐振负极区连接负极导电支臂形式的导电体。
9.如权利要求1所述的传输线负载天线模块，其特征在于：辐射谐振正极区连接正极管状金属形式的导电体，而辐射谐振负极区连接负极管状金属形式的导电体。
10.如权利要求1所述的传输线负载天线模块，其特征在于：辐射谐振区一侧，具有导电压条搭接改变天线电流分布，以免多数天线互相干扰。
11.如权利要求1所述的传输线负载天线模块，其特征在于：射频连接可用焊接、RF连接器、金属弹片、弹簧探针或扁平电缆连接器等导电搭接工法连接。
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