CN111244630B - 可切换天线模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可切换天线模组，包括基板、接地部、馈入部、主偶极天线、第一二极体、电容、第二二极体、副偶极天线以及电感。馈入部与接地部各自设于基板的上、下表面。馈入部用以提供射频信号与直流导通电压。主、副偶极天线位于接地部的左、右侧，主偶极天线的第一主臂设于上表面且连接馈入部，主偶极天线的第二主臂设于下表面且连接接地部。第一二极体的阳极与阴极分別连接第一主臂与第二主臂。电容电连接于第一主臂与第二主臂之间。第二二极体的阳极连接馈入部。副偶极天线的第一副臂设于上表面且连接第二二极体的阴极，第二副臂设于下表面且连接接地部。电感电连接于第一副臂与第二副臂之间。本发明可达到辐射场型切换的效果。

Description

可切换天线模组
技术领域
本发明涉及一种天线模组，特别是一种可切换天线模组。
背景技术
天线的辐射场型依据天线基本工作原理而有所差异，各种辐射场型有不同的应用，例如，全向性的辐射场型适用于终端装置，以让终端装置可以接收到各方向的无线信号。又例如，基地台天线，如无线网络接取器(wireless access point)的天线，则可能需要能够产生特定方向的辐射场型，以与位于各种特定位置的终端装置能更进行无线通信。
一般而言，虽然可用阵列天线控制特定辐射场型，但阵列天线的控制电路(包括开关、相位控制及馈入网络等)引入了更多的传输损耗的问题。再者，尤其在现行电子装置对于天线要求轻薄短小的情況下，馈入网络的电路面积可能比天线阵列还大，而造成天线阵列模组整体体积难以缩小，使得传统上使用可控辐射场型天线产品其制造成本的大幅增加。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种可切换天线模组，达到辐射场型切换的效果。
本发明的技术方案是这样的，一种可切换天线模组包括：
基板，具有彼此平行的上表面与下表面；
接地部，设于所述基板的所述下表面；
馈入部，设于所述基板的所述上表面，用以提供射频信号与直流导通电压；
主偶极天线，位于所述接地部的左侧，所述主偶极天线包括第一主臂与第二主臂，所述第一主臂设于所述上表面，所述第二主臂设于所述下表面，所述第一主臂连接所述馈入部，所述第二主臂连接所述接地部；
第一二极体，所述第一二极体的阳极连接所述第一主臂，所述第一二极体的阴极连接所述第二主臂；
电容，电连接于所述第一主臂与所述第二主臂之间；
第二二极体，所述第二二极体的阳极连接所述馈入部；
副偶极天线，位于所述接地部的右侧，所述副偶极天线包括第一副臂与第二副臂，所述第一副臂设于所述上表面，所述第二副臂设于所述下表面，所述第一副臂连接所述第二二极体的阴极，所述第二副臂连接所述接地部；以及
电感，电连接于所述第一副臂与所述第二副臂之间。
进一步地，所述馈入部与所述接地部构成双线传输线。
进一步地，所述第一主臂包括第一主辐射部与第一平行部，所述第一平行部连接于所述馈入部与所述第一主辐射部之间；所述第二主臂包括第二主辐射部与第二平行部，所述第二平行部连接于所述接地部与所述第二主辐射部之间，所述第一平行部与所述第二平行部彼此平行；所述第一二极体的阳极连接所述第一平行部，所述第一二极体的阴极连接所述第二平行部，所述电容电连接于所述第一平行部与所述第二平行部之间；所述第一副臂包括第一副辐射部与第三平行部，所述第三平行部连接于所述第二二极体的阴极与所述第一副辐射部之间；所述第二副臂包括第二副辐射部与第四平行部，所述第四平行部连接于所述接地部与所述第二副辐射部之间，所述第三平行部与所述第四平行部彼此平行；所述电感电连接于所述第三平行部与所述第四平行部之间。
进一步地，所述第一主臂的所述第一主辐射部与所述第二主臂的所述第二主辐射部彼此朝向相反方向延伸，所述第一副臂的所述第一副辐射部与所述第二副臂的所述第二副辐射部彼此朝向相反方向延伸。
进一步地，所述第一二极体设于所述基板的所述上表面，所述第一二极体的阴极通过所述基板的第一通孔连接所述第二主臂；所述电容设于所述基板的所述上表面，所述电容通过所述基板的第二通孔连接所述第二主臂；所述电感设于所述基板的所述上表面，所述电感通过所述基板的第三通孔连接所述第二副臂。
进一步地，所述第一二极体设于所述基板的所述上表面，所述第一二极体的阴极通过所述基板的第一通孔连接所述第二平行部；所述电容设于所述基板的所述上表面以连接所述第一平行部，且所述电容通过所述基板的第二通孔连接所述第二平行部；所述电感设于所述基板的所述上表面以连接所述第三平行部，且所述电感通过所述基板的第三通孔连接所述第四平行部。
进一步地，所述第一平行部与所述第二平行部连接至所述电容的总和导线长度用以调整所述主偶极天线的阻抗匹配，所述第三平行部与所述第四平行部连接至所述电感的总和导线长度用以调整所述副偶极天线的阻抗匹配。
进一步地，包括：中间反射器，所述中间反射器设于所述基板的所述下表面，连接所述接地部，且位于所述主偶极天线与所述副偶极天线之间。
进一步地，所述中间反射器为T字形。
进一步地，所述主偶极天线与所述副偶极天线皆工作于5GHz频带。
本发明所提供的技术方案的优点在于，只需要使用一个共用的馈入部，即可完成射频信号的交流馈电以及切换控制信号的直流馈电，不仅能达成天线辐射场型切换的效果，更兼具有切换线路简单，容易控制的优点。并且，基于控制线路简化而也能实现降低成本的效果，具有很高的产业应用价值。
附图说明
图1是本发明实施例提供的可切换天线模组的平面透视图。
图2是本发明实施例提供的可切换天线模组的上表面的示意图。
图3是本发明实施例提供的无净空区的下表面的透视示意图。
图4是本发明实施例提供的可切换天线模组的架构图。
图5是本发明实施例提供的可切换天线模组在XZ平面的辐射场型图。
图6是本发明实施例提供的可切换天线模组在YZ平面的辐射场型图。
图7是本发明实施例提供的可切换天线模组在XY平面的辐射场型图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
请参照图1、图2与图3，图1是本发明实施例提供的可切换天线模组的平面透视图，图2是本发明实施例提供的可切换天线模组的上表面的示意图，图3是本发明实施例提供的可切换天线模组的下表面的透视示意图。可切换天线模组用于无线网络装置，尤其适用于5GHz频带的无线区域网络装置，例如是笔记本电脑、一体电脑、无线存取器(AccessPoint)、智能电视等。可切换天线模组包括基板10、接地部1、馈入部2、主偶极天线3、第一二极管4、电容5、第二二极管6、副偶极天线7以及电感8。基板10具有彼此平行的上表面101与下表面102。第一二极管4、电容5、第二二极管6与电感8是离散元件且在图2中以方框显示其元件轮廓图(footprint)，而在图1中为了显示天线整体轮廓而予以省略(电路架构将于图4清楚说明)。基板10上的通孔在图2与图3中则以实心圆点表示。接地部1设于基板10的下表面102。馈入部2设于基板10的上表面101，用以提供射频信号与直流导通电压，在图2中以斜线区域表示馈入点F。主偶极天线3位于接地部1的左侧，在图式中为X轴的正向的一侧。主偶极天线3包括第一主臂31与第二主臂32，第一主臂31设于上表面101，第二主臂32设于下表面102，第一主臂31连接馈入部2，第二主臂32连接接地部1。第一二极管4的阳极连接第一主臂31，第一二极管4的阴极连接第二主臂32。电容5电连接(此处所指的电连接有別于结构上的连接)于第一主臂31与第二主臂32之间。第二二极管6的阳极连接馈入部2。副偶极天线7位于接地部1的右侧，在图式中为X轴的负向的一侧。副偶极天线7包括第一副臂71与第二副臂72，第一副臂71设于上表面101，第二副臂72设于下表面102，第一副臂71连接第二二极管6的阴极，第二副臂72连接接地部1。电感8电连接(此处所指的电连接有別于结构上的连接)于第一副臂71与第二副臂72之间。上述主偶极天线3与副偶极天线7皆工作于5GHz频带，例如现行广泛使用的5GHz的WiFi频带。
请参照图4的架构图，在信号馈入方面，馈入部2不但用做馈入天线的射频信号，也馈入用以导通第一二极管4与第二二极管6的直流导通信号，由于馈入部2是兼用于馈入射频信号与直流信号，则电容5是用以作为直流阻断器，电感8是用以作为射频信号的阻断器。当模式零时，不提供直流导通信号，第一二极管4与第二二极管6都没有导通，使得只有主偶极天线3得到射频信号的馈入。当模式一时，提供直流导通信号，第一二极管4与第二二极管6同时都导通，为了达成只有副偶极天线7得到射频信号的馈入的目的，由馈入部2往主偶极天线3看过去的输入阻抗值需要利用接地状态(因导通而接地)的第一二极管4而调整为四分之一波长短路线，造成其输入阻抗为接近无穷大，而不影响副偶极天线7的阻抗匹配。因此，适当设定第一二极管4其阳极连接第一主臂31的位置，以达成四分之一波长短路线的设定。再者，馈入部2与接地部1构成双线传输线。
基于图4的架构图，请再次参照图1至图3，接着敘述主偶极天线3与副偶极天线7较佳的结构范例，第一主臂31包括第一主辐射部311与第一平行部312，第一平行部312连接于馈入部2与第一主辐射部311之间。第二主臂32包括第二主辐射部321与第二平行部322，第二平行部322连接于接地部1与第二主辐射部321之间，第一平行部312与第二平行部322彼此平行。第一二极管4的阳极连接第一平行部312，第一二极管4的阴极连接第二平行部322。电容5电连接于第一平行部312与第二平行部322之间。第一副臂71包括第一副辐射部711与第三平行712部，第三平行部712连接于第二二极管6的阴极与第一副辐射部711之间。第二副臂72包括第二副辐射部721与第四平行部722，第四平行部722连接于接地部1与第二副辐射部721之间，第三平行部712与第四平行部722彼此平行。电感8电连接于第三平行部712与第四平行部722之间。并且，在本实施例中，第一平行部312与第二平行部322不但彼此平行，在从基板10的上方的正视角的角度看，第一平行部312与第二平行部322也可彼此完全重叠或调整为部分重叠，而可作为调整阻抗匹配的一种手段，但本发明并不因此限定。再者，本实施例的第一主臂31的第一主辐射部311与第二主臂32的第二主辐射部321彼此朝向相反方向延伸，第一副臂71的第一副辐射部711与第二副臂72的第二副辐射部721彼此朝向相反方向延伸。在一实施例中，第一主臂31与第二主臂32也可保持一个对称角，并且第一副臂71与第二副臂72也可保持一个对称角，但本发明并不因此限定。
更进一步，由于使用双面的基板10，因此使用通孔方式做线路连接，第一二极管4设于基板10的上表面101，第一二极管4的阴极通过基板10的第一通孔103连接第二主臂32。电容5设于基板10的上表面101，电容5通过基板10的第二通孔104连接第二主臂31，在图式中是电容5利用线路111连接通孔104，然后第二通孔104在下表面102利用线路112连接第二主臂32，其中线路111与线路112的长度以及电容5的电容值可以作为调整阻抗匹配之用，但不限于此。电感8设于基板10的上表面101，电感8通过基板10的第三通孔105连接第二副臂72，在图式中是电感8利用线路113连接通孔105，然后通孔105在下表面102利用线路114连接第二副臂72，其中线路113与线路114的长度以及电感8的电感值可以作为调整阻抗匹配之用，但不限于此。详细地说，在本发明的一种实施方式是，由于第一二极管4设于基板10的上表面101，第一二极管4的阴极通过基板10的第一通孔103连接第二平行部322。类似的，电容5设于基板10的上表面101以连接第一平行部312，且电容5通过基板10的第二通孔104连接第二平行部322。电感8设于基板10的上表面101以连接第三平行部712，且电感8通过基板10的第三通孔105连接第四平行部722。因此可知，第一平行部312与第二平行部322连接至电容5的总和导线长度用以调整主偶极天线3的阻抗匹配，第三平行部712与第四平行部722连接至电感8的总和导线长度用以调整副偶极天线7的阻抗匹配。除此之外，为了精准调控辐射场型，本实施例的可切换天线模组更包括中间反射器9，中间反射器9例如设于基板10的下表面102，连接接地部1，且位于主偶极天线3与副偶极天线7之间。所述中间反射器例如为T字形，但本发明并不因此限定。考量辐射场型的需求状态，在其他实施情況，上述的中间反射器9也可以被移除。
接着，请参照图5至图7的辐射场型图，当模式零时，第一二极管4与第二二极管6都不导通，主偶极天线3正常工作，辐射场型朝向X轴的正向的方向偏移。其中，当模式零时，只有主偶极天线3得到射频信号的馈入，并没有馈入射频信号至副偶极天线7。再者，当模式一时，第一二极管4与第二二极管6都被导通，只有副偶极天线7得到射频信号的馈入，副偶极天线7正常工作，辐射场型朝向X轴的负向的方向偏移。显然，依据模式零与模式一的切换状态，本实施例的可切换天线模组可以产生明显的辐射场型切换效果。另外，当应用多组本实施例的可切换天线模组时，则能够产生更多种类的辐射场型切换效果。
综上所述，本发明实施例所提供的可切换天线模组适用于具有多天线的无线通信产品，只需要使用一个共用的馈入部，即可完成射频信号的交流馈电以及切换控制信号的直流馈电，不仅能达成天线辐射场型切换的效果，更兼具有切换线路简单，容易控制的优点。并且，基于控制线路简化而也能实现降低成本的效果，具有很高的产业应用价值。尤其是，对于区域无线网络的无线通信装置，更具有天线产品市场的竞争力。

Claims (10)

1.一种可切换天线模组，其特征在于，包括：
基板，具有彼此平行的上表面与下表面；
接地部，设于所述基板的所述下表面；
馈入部，设于所述基板的所述上表面，用以提供射频信号与直流导通电压；
主偶极天线，位于所述接地部的左侧，所述主偶极天线包括第一主臂与第二主臂，所述第一主臂设于所述上表面，所述第二主臂设于所述下表面，所述第一主臂连接所述馈入部，所述第二主臂连接所述接地部；
第一二极体，所述第一二极体的阳极连接所述第一主臂，所述第一二极体的阴极连接所述第二主臂；
电容，电连接于所述第一主臂与所述第二主臂之间；
第二二极体，所述第二二极体的阳极连接所述馈入部；
副偶极天线，位于所述接地部的右侧，所述副偶极天线包括第一副臂与第二副臂，所述第一副臂设于所述上表面，所述第二副臂设于所述下表面，所述第一副臂连接所述第二二极体的阴极，所述第二副臂连接所述接地部；以及
电感，电连接于所述第一副臂与所述第二副臂之间。
2.根据权利要求1所述的可切换天线模组，其特征在于，所述馈入部与所述接地部构成双线传输线。
3.根据权利要求1所述的可切换天线模组，其特征在于，所述第一主臂包括第一主辐射部与第一平行部，所述第一平行部连接于所述馈入部与所述第一主辐射部之间；所述第二主臂包括第二主辐射部与第二平行部，所述第二平行部连接于所述接地部与所述第二主辐射部之间，所述第一平行部与所述第二平行部彼此平行；所述第一二极体的阳极连接所述第一平行部，所述第一二极体的阴极连接所述第二平行部，所述电容电连接于所述第一平行部与所述第二平行部之间；所述第一副臂包括第一副辐射部与第三平行部，所述第三平行部连接于所述第二二极体的阴极与所述第一副辐射部之间；所述第二副臂包括第二副辐射部与第四平行部，所述第四平行部连接于所述接地部与所述第二副辐射部之间，所述第三平行部与所述第四平行部彼此平行；所述电感电连接于所述第三平行部与所述第四平行部之间。
4.根据权利要求3所述的可切换天线模组，其特征在于，所述第一主臂的所述第一主辐射部与所述第二主臂的所述第二主辐射部彼此朝向相反方向延伸，所述第一副臂的所述第一副辐射部与所述第二副臂的所述第二副辐射部彼此朝向相反方向延伸。
5.根据权利要求1所述的可切换天线模组，其特征在于，所述第一二极体设于所述基板的所述上表面，所述第一二极体的阴极通过所述基板的第一通孔连接所述第二主臂；所述电容设于所述基板的所述上表面，所述电容通过所述基板的第二通孔连接所述第二主臂；所述电感设于所述基板的所述上表面，所述电感通过所述基板的第三通孔连接所述第二副臂。
6.根据权利要求3所述的可切换天线模组，其特征在于，所述第一二极体设于所述基板的所述上表面，所述第一二极体的阴极通过所述基板的第一通孔连接所述第二平行部；所述电容设于所述基板的所述上表面以连接所述第一平行部，且所述电容通过所述基板的第二通孔连接所述第二平行部；所述电感设于所述基板的所述上表面以连接所述第三平行部，且所述电感通过所述基板的第三通孔连接所述第四平行部。
7.根据权利要求6所述的可切换天线模组，其特征在于，所述第一平行部与所述第二平行部连接至所述电容的总和导线长度用以调整所述主偶极天线的阻抗匹配，所述第三平行部与所述第四平行部连接至所述电感的总和导线长度用以调整所述副偶极天线的阻抗匹配。
8.根据权利要求1所述的可切换天线模组，其特征在于，包括：中间反射器，所述中间反射器设于所述基板的所述下表面，连接所述接地部，且位于所述主偶极天线与所述副偶极天线之间。
9.根据权利要求8所述的可切换天线模组，其特征在于，所述中间反射器为T字形。
10.根据权利要求1所述的可切换天线模组，其特征在于，所述主偶极天线与所述副偶极天线皆工作于5GHz频带。
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