CN112838369B - 天线模块 - Google Patents

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Abstract

一种天线模块，包括金属框架及天线结构。金属框架具有开口及位于开口的相对两侧的第一边缘及第二边缘。天线结构配置于开口内且包括第一辐射体、第二辐射体、第一导通件及第二导通件。第一辐射体包括第一段部及第二段部，第一段部包括馈入端，第一段部靠近第一边缘，第二段部从第一段部往第二边缘延伸。第二辐射体位于第一段部与第一边缘之间，第二辐射体与第一段部之间形成有第一槽缝，第二辐射体包括接地端。第一导通件连接第二辐射体与金属框架。第二导通件连接第二段部与金属框架。借此，可耦合出多频段，以满足宽频的需求。

Description

天线模块
技术领域
本公开涉及一种天线模块，且特别涉及一种多频段的天线模块。
背景技术
目前，在第五代移动通信5G中Sub 6G的LTE MIMO天线所需涵盖的频带越来越多，从原本1710MHz至2700MHz的频带，还增加了n77～n79的3300MHz至5000MHz的频段，及LAAB252和B255的5150MHz至5850MHz的频段。
发明内容
本公开提供一种天线模块，其可耦合出多频段。
本公开的一种天线模块，包括一金属框架及一天线结构。金属框架具有一开口及位于开口的相对两侧的一第一边缘及一第二边缘。天线结构设置于开口，天线结构包括一第一辐射体、一第二辐射体、一第一导通件及一第二导通件。第一辐射体配置于开口内，且包括一第一段部及一第二段部，第一段部包括一馈入端，第一段部靠近第一边缘，第二段部从第一段部往第二边缘延伸。第二辐射体配置于开口内，且位于第一段部与第一边缘之间，第二辐射体与第一段部之间形成有一第一槽缝，第二辐射体包括一接地端。第一导通件连接第二辐射体与金属框架。第二导通件连接第二段部与金属框架。
根据本公开内容一实施方式，天线结构还包括一第三辐射体，位于开口内，金属框架还具有位于第一边缘及第二边缘之间的一第三边缘，第三辐射体位于第二边缘、第三边缘及第一辐射体的第一段部和第二段部之间，且第三辐射体与第二边缘及第三边缘之间形成有L型的一第二槽缝。
根据本公开内容一实施方式，天线结构还包括一第四辐射体及一第三导通件，第四辐射体位于开口内且从第一段部旁往第二边缘延伸，第四辐射体与第一段部之间形成有一第三槽缝，第三导通件连接第四辐射体与金属框架。
根据本公开内容一实施方式，天线结构还包括一第五辐射体及一第四导通件，第五辐射体位于开口内且从第一段部旁往第二边缘延伸，第五辐射体与第一段部之间形成有一第四槽缝，第四导通件连接第五辐射体与金属框架，且第四辐射体与第五辐射体平行设置。
根据本公开内容一实施方式，天线模块还包括一绝缘件填充于开口内，且天线结构配置于绝缘件上。
根据本公开内容一实施方式，天线模块，还包括另一天线结构，金属框架还包括另一开口，金属框架具有相对的两壁面，两开口位于两壁面上，两天线结构分别设置于两开口。
根据本公开内容一实施方式，天线模块还包括至少一金属挡墙，设置于金属框架内且位于两天线结构之间。
根据本公开内容一实施方式，天线模块还包括另一天线结构，金属框架还包括另一开口，两开口位于相同平面，两开口之间的距离大于100毫米，且两天线结构分别设置于两开口。
根据本公开内容一实施方式，金属框架具有依序围绕出开口的第一边缘、一第三边缘、第二边缘及一第四边缘，第一段部包括相连的一第一子区域及一第二子区域，第二段部连接于第一子区域及第二子区域的交界处，第一子区域、第二段部、第二导通件、部分的第二边缘、第三边缘、部分的第一边缘、接地端及馈入端共同构成一第一封闭回路，而耦合出一第一频段及一第二频段。
根据本公开内容一实施方式，第二子区域、第二段部、第二导通件、另一部分的第二边缘、第四边缘、另一部分的第一边缘、接地端及馈入端共同构成一第二封闭回路，而耦合出第一频段、第二频段及一第三频段。
基于上述，本公开的天线模块通过金属框架、第一辐射体、第二辐射体、第一导通件及第二导通件的配置，而可耦合出多频段，以满足宽频的需求。
附图说明
图1是依照本公开的一实施例的一种电子装置的外观侧视示意图。
图2是图1的电子装置的第一机体的剖面示意图。
图3是图1的电子装置的第一机体的其中一个内面的示意图。
图4是图1的电子装置的频率-电压驻波比的关系图。
图5是图1的电子装置的频率-隔离度的关系图。
图6是图1的电子装置的频率-天线效率的关系图。
图7是图1的电子装置的频率-封包相关系数的关系图。
图8是依照本公开的另一实施例的一种电子装置的外观侧视示意图。
图9是图8的电子装置的正面示意图。
图10是图8的电子装置的频率-天线效率的关系图。
附图标记说明：
L1：高度
L2、L4：宽度
L3、L6：长度
L5、L7、L8、L9：距离
A1、A2、A3、A4、B1、B2、G1、G2、G3、G4、G5、P1：位置
C1：第一槽缝
C4：第二槽缝
C2：第三槽缝
C3：第四槽缝
C5：第五槽缝
10、10a：电子装置
15、90：第一机体
20、20a：第二机体
22：显示屏幕
30、80：金属框架
31、81：开口
32：第一边缘
34：第二边缘
36：第三边缘
38：第四边缘
40：绝缘件
50：主机板
60：低频喇叭腔体
62：高频喇叭腔体
70：金属挡墙
100：天线结构
105：基板
110：第一辐射体
112：第一段部
114：第二段部
120：第二辐射体
130：第三辐射体
140：第四辐射体
150：第五辐射体
160：第一导通件
162：第二导通件
164：第三导通件
166：第四导通件
170：同轴传输线
具体实施方式
图1是依照本公开的一实施例的一种电子装置的外观侧视示意图。图2是图1的电子装置的第一机体的剖面示意图。图2例如是图1的右侧往左侧看去且隐藏第二机体的视图。请参阅图1与图2，本实施例的电子装置10以智慧音箱装置为例，但电子装置10的种类不以此为限制。在本实施例中，电子装置10包括一第一机体15及一第二机体20。第一机体15例如是主机体(音箱腔体)，第二机体20例如为显示器。
在本实施例中，第一机体15包括一金属框架30，例如是外壳。金属框架30的高度L1例如是120毫米，宽度L2例如是47毫米，长度L6(图2)例如是240毫米，但金属框架30的尺寸不以此为限制。如图2所示，金属框架30内设置有一主机板50、一低频喇叭腔体60、至少一高频喇叭腔体62(例如两个)。
金属框架30具有至少一开口31。如图1所示，开口31的长度L3例如是60毫米，开口31的宽度L4例如是30毫米。开口31的底缘与金属框架30的底面的距离L5例如是5毫米，但开口31的尺寸不以此为限制。
在本实施例中，天线模块还包括至少一绝缘件40填充于至少一开口31内，绝缘件40构成金属框架30上的塑胶开窗区。至少一天线结构100配置于至少一绝缘件40上。
由图2可看出，在本实施例中，金属框架30具有相对的两壁面(图2的左壁面与右壁面)。金属框架30的至少一开口31包括两开口31，两开口31位于两壁面上。至少一绝缘件40包括两绝缘件40，配置于两开口31。至少一天线结构100包括两天线结构100，但本公开内容并不以此为限。在本实施例中，两天线结构100设置在位于两开口31的两绝缘件40的内面上。也就是说，两天线结构100位于第一机体15的金属框架30的左右两侧的内面上。
在本实施例中，天线结构100例如可以是形成在塑胶基板的铜箔或形成在电路板上的线路。或者，天线结构100也可以用LDS的方式喷涂在塑件上，但天线结构100的形成方式不以此为限制。下面将对天线结构100进行说明。
图3是图1的电子装置的第一机体的其中一个内面的示意图。请参阅图3，在本实施例中，天线结构100可配置在一基板105上，且至少包括一第一辐射体110、一第二辐射体120、一第一导通件160及一第二导通件162。第一辐射体110配置于开口31内，且包括一第一段部112及一第二段部114。第一段部112包括一馈入端(位置A1)。基板105可为柔性电路板或是塑胶基板。
金属框架30的开口31具有相对的一第一边缘32及一第二边缘34。第一段部112沿着第一边缘32的方向延伸且靠近第一边缘32，第二段部114从第一段部112往第二边缘34延伸。第一段部112及第二段部114的形状类似于T型，但形状上不以此为限制。详细来说，第一段部112包括相连的一第一子区域(位置A1、A2)及一第二子区域(位置A1、A3)。第二段部114(位置A4、G3)连接于第一子区域(位置A1、A2)及第二子区域(位置A1、A3)的交界处。
第二辐射体120配置于开口31内，且位于第一段部112与第一边缘32之间。要说明的是，在本实施例中，第二辐射体120被第一导通件160所覆盖，而位于第一导通件160下方，第一导通件160在图3中以第一导通件160下方的斜线表示。第二辐射体120包括一接地端。
在本实施例中，馈入端(位置A1)可连接至同轴传输线170的信号正极，接地端(位置G1)可连接至同轴传输线170的信号负极。同轴传输线170可连接至图2的主机板50。同轴传输线170例如是使用外径为1.13毫米的低损耗线，线长为250毫米，但不以此为限制。
此外，在本实施例中，第一导通件160连接于第二辐射体120与金属框架30在靠近第一边缘32的部位。因此，第二辐射体120的接地端(位置G1)可通过第一导通件160与金属框架30(系统接地面)互相导通。另外，第二导通件162连接于第二段部114与金属框架30在靠近对应的第二边缘34的部位。
在本实施例中，天线结构100适于耦合出一第一频段、一第二频段及一第三频段。具体地说，天线结构100例如为Sub 6G的LTE MIMO天线。第一频段为1710MHz至2700MHz，第二频段为3300MHz至5000MHz，且第三频段为5150MHz至5850MHz的频带。当然，天线结构100的种类及耦合的频段不以上述为限制。
详细而言，在本实施例中，金属框架30的开口31依序具有第一边缘32(左边缘)、一第三边缘36(上边缘)、第二边缘34(右边缘)及一第四边缘38(下边缘)。在本实施例中，第一子区域(位置A1、A2)、第二段部114(位置A4、G3)、第二导通件162、部分的第二边缘34(右边缘的上半部)、第三边缘36、部分的第一边缘32(左边缘的上半部)、接地端及馈入端共同构成一第一封闭回路，而耦合出第一频段及第二频段。在本实施例中，第一封闭回路的共振路径约为135毫米(即2.2GHz～2.3GHz的全波长长度)，而共振出2.25GHz和二倍频4.5GHz的两个频段。
此外，在本实施例中，第二子区域(位置A1、A3)、第二段部114(位置A4、G3)、第二导通件162、另一部分的第二边缘34(右边缘的下半部)、第四边缘38、另一部分的第一边缘32(左边缘的下半部)、接地端及馈入端共同构成一第二封闭回路，而耦合出第一频段、第二频段及第三频段。在本实施例中，第二封闭回路的共振路径约为202毫米(即1.5GHz的全波长长度)，而共振出1.5GHz、二倍频3GHz、三倍频4.5GHz及四倍频6GHz的四个频段。
此外，第二辐射体120(位置G1、G2所形成的路径)与第一辐射体110的第一段部112(位置A2、A1、A3所形成的路径)之间形成有一第一槽缝C1，第一槽缝C1的宽度例如是0.5毫米，但第一槽缝C1的宽度不以此为限制。
在本实施例中，第二辐射体120(位置G1、G2所形成的路径)与第一辐射体110的第一段部112(位置A2、A1、A3所形成的路径)耦合，而可共振出WiFi 5GHz的频段。此外，设计者还可通过控制第一槽缝C1的长度和第二辐射体120的长度，来控制其WiFi 5GHz的频率点位置。
另外，在本实施例中，天线结构100还包括一第三辐射体130(位置P1)，位于开口31内且位于第二边缘34、第三边缘36、第一段部112的第一子区间(位置A1、A2)及第二段部114(位置A4、G3)之间，第三辐射体130与第二边缘34及第三边缘36之间形成有L型的一第二槽缝C4。第三辐射体130与第一段部112的第一子区间(位置A1、A2)之间具有一第五槽缝C5。上述配置可用来调整频率点3.5GHz的位置并改善其阻抗匹配。
在本实施例中，天线结构100还包括一第四辐射体140及一第三导通件164。第四辐射体140位于开口31内且从第一段部112旁往第二边缘34延伸。第四辐射体140与第一段部112之间形成有一第三槽缝C2，第三导通件164连接第四辐射体140与金属框架30在靠近第二边缘34的部位。
另外，天线结构100还包括一第五辐射体150及一第四导通件166，第五辐射体150位于开口31内且从第一段部112旁往第二边缘34延伸，第五辐射体150与第一段部112之间形成有一第四槽缝C3，第四导通件166连接第五辐射体150与金属框架30在靠近第二边缘34的部位。于本实施例中，第四辐射体140与第五辐射体150平行设置。
在本实施例中，天线结构100在第二封闭回路内设置第四辐射体140与第五辐射体150，可增加位置B1、G4所形成的路径及位置B2、G5所形成的路径。第四辐射体140与第一辐射体110的第二段部114之间的第三槽缝C2以及第五辐射体150与第一辐射体110的第二段部114之间的第四槽缝C3可用来调整频宽从1.7GHz至2.7GHz的阻抗匹配。
因此，在本实施例中，由天线结构100与金属框架30的开口31的边缘结合而共同组成的天线模块可涵盖Sub 6G的LTE MIMO宽频天线的多频带。
此外，天线模块还可搭配天线多工器(Antenna-Plexer)电路(未示出)，使LTE天线和WiFi天线可共用同一支天线来做适当切换调整的选择，同时可节省天线使用空间，同时达到LTE MIMO多天线的应用。具体地说，本实施例的天线模块可搭配低通滤波器(LPF)、带通滤波器(BPF)或/且高通滤波器(HPF)等不同滤波器电路整合调整的选择切换，使天线模块达到同频段天线共用的目标且可节省天线数量。
图4是图1的电子装置的频率-电压驻波比的关系图。请参阅图4，在本实施例中，位于图2左右两侧的两天线结构100在第一频段(1710MHz至2700MHz)、第二频段(3300MHz至5000MHz)及第三频段(5150MHz至5850MHz)的电压驻波比(VSWR)皆可在3以下，而具有良好的表现。
图5是图1的电子装置的频率-隔离度的关系图。请共同参阅图2与图5，在本实施例中，天线模块还包括至少一金属挡墙70，设置于金属框架30内且位于两天线结构100之间。更明确地说，天线模块包括两金属挡墙70，设置在两天线结构100旁，金属挡墙70用以阻隔金属材质的低频喇叭腔体60、高频喇叭腔体62及喇叭音源线(未示出)对天线结构100产生非必要的共振模态的影响。在本实施例中，金属挡墙70与天线结构100之间的距离L7例如是20毫米，但不以此为限制。由图5可见，在本实施例中，两天线结构100之间的隔离度可小于-20dB，而具有良好的表现。
图6是图1的电子装置的频率-天线效率的关系图。请参阅图6，在本实施例中，位于图2左右两侧的两天线结构100在第一频段(1710MHz至2700MHz)的天线效率为-2.5dBi至-5.2dBi，第二频段(3300MHz至5000MHz)的天线效率为-1.8dBi至-3.5dBi，且第三频段(5150MHz至5850MHz)的天线效率为-2.3dBi至-5.1dBi，两天线结构100的天线效率都可大于-5.5dBi，拥有宽频的天线效率表现。
图7是图1的电子装置的频率-封包相关系数的关系图。请参阅图7，在本实施例中，两天线结构100之间的封包相关系数ECC都可小于0.1，而具有良好的表现。
图8是依照本公开的另一实施例的一种电子装置的外观侧视示意图。图9是图8的电子装置的正面示意图。请参阅图8与图9，在本实施例中，电子装置10a以智慧镜子装置为例，包括第一机体90及第二机体20a，第二机体20a包括显示屏幕22及金属框架80。如图9所示，在本实施例中，金属框架80包括位于相同平面的两开口81，两开口81远离于彼此，且两天线结构100设置于两开口81且左右相反的配置。两天线结构100之间的距离L8大于100毫米，例如是420毫米，天线结构100与第二机体20a的边缘的距离L9例如是63.65毫米，但距离关系不以上述为限制。
图10是图8的电子装置的频率-天线效率的关系图。请参阅图10，在本实施例中，应用于智慧镜子装置的两天线结构100的天线效率表现都可大于-5.5dBi，而具有宽频的良好表现。
综上所述，本公开的天线模块通过金属框架、第一辐射体、第二辐射体、第一导通件及第二导通件的配置，而可耦合出多频段，以满足宽频的需求。

Claims (10)

1.一种天线模块，其特征在于，包括：
一金属框架，具有一开口及位于该开口的相对两侧的一第一边缘及一第二边缘；
一天线结构，设置于该开口，各该天线结构包括：
一第一辐射体，配置于该开口内，且包括一第一段部及一第二段部，该第一段部包括一馈入端，该第一段部靠近该第一边缘，该第二段部从该第一段部往远离该第一段部的方向延伸；
一第二辐射体，配置于该开口内，且位于该第一段部与该第一边缘之间，该第二辐射体与该第一段部之间形成有一第一槽缝，该第二辐射体包括一接地端；
一第一导通件，连接该第二辐射体与该金属框架；以及
一第二导通件，连接该第二段部与该金属框架的该第二边缘。
2.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该天线结构还包括一第三辐射体，位于该开口内，该金属框架还具有位于该第一边缘及该第二边缘之间的一第三边缘，该第三辐射体位于该第二边缘、该第三边缘及该第一辐射体的该第一段部和该第二段部之间，且该第三辐射体与该第二边缘及该第三边缘之间形成有L型的一第二槽缝。
3.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该天线结构还包括一第四辐射体及一第三导通件，该第四辐射体位于该开口内且从该第一段部旁往该第二边缘延伸，该第四辐射体与该第一段部之间形成有一第三槽缝，该第三导通件连接该第四辐射体与该金属框架。
4.如权利要求3所述的天线模块，其特征在于，该天线结构还包括一第五辐射体及一第四导通件，该第五辐射体位于该开口内且从该第一段部旁往该第二边缘延伸，该第五辐射体与该第一段部之间形成有一第四槽缝，该第四导通件连接该第五辐射体与该金属框架，且该第四辐射体与该第五辐射体平行设置。
5.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，还包括一绝缘件填充于该开口内，且该天线结构配置于该绝缘件上。
6.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，还包括另一天线结构，该金属框架还包括另一开口，该金属框架具有相对的两壁面，该两开口位于该两壁面上，该两天线结构分别设置于该两开口。
7.如权利要求6所述的天线模块，其特征在于，还包括至少一金属挡墙，设置于该金属框架内且位于该两天线结构之间。
8.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，还包括另一天线结构，该金属框架还包括另一开口，该两开口位于相同平面，该两开口之间的距离大于100毫米，且该两天线结构分别设置于该两开口。
9.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该金属框架具有依序围绕出该开口的该第一边缘、一第三边缘、该第二边缘及一第四边缘，该第一段部包括相连的一第一子区域及一第二子区域，该第二段部连接于该第一子区域及该第二子区域的交界处，该第一子区域、该第二段部、该第二导通件、部分的该第二边缘、该第三边缘、部分的该第一边缘、该接地端及该馈入端共同构成一第一封闭回路，而耦合出一第一频段及一第二频段。
10.如权利要求9所述的天线模块，其特征在于，该第二子区域、该第二段部、该第二导通件、另一部分的该第二边缘、该第四边缘、另一部分的该第一边缘、该接地端及该馈入端共同构成一第二封闭回路，而耦合出该第一频段、该第二频段及一第三频段。
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