CN117060083A - 多天线模块系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多天线模块系统，包括一基板、多个第一天线模块、多个第二天线模块以及多个第三天线模块。基板具有一开口。该些第一天线模块分别设置于基板上且位于相对的第一侧边与相对的第二侧边，用以收发一第一频段信号。该些第二天线模块分别设置于基板上且位于相对的第三侧边，用以收发一第二频段信号。该些第三天线模块分别设置于基板上且位于相对的第三侧边与相对的第四侧边，用以收发一第三频段信号。其中，该些第二天线模块与该些第三天线模块分别位于该些第一天线模块之间。

Description

多天线模块系统

技术领域

本发明涉及一种天线模块，且特别涉及一种多天线模块系统。

背景技术

由于目前的电子产品均朝轻、薄、短、小的设计发展，因此，除了电子产品内各项电路元件有小型化的趋势外，配置在电子产品内的天线随着需要支持多频的用途，其体积更需要考虑小型化的设计。特别是宽频网络与多媒体服务的应用上，三频天线可提供三共振模态，使三频天线可在三个不同共振频段下操作，以涵盖更大的频宽。

然而，传统的三频天线为立体式天线，其面积大、占用空间且结构复杂，不容易调整天线所需的频率，因而立体式天线所需负担的模具成本及组装成本高，且立体式天线有容易变形的风险，有待进一步改善。

此外，当天线结构为多输入多输出(Multi-input Multi-output,MIMO)型的天线时，多个天线挤压在有限的平面面积上，此些天线之间的信号难免会互相干扰。

发明内容

本发明是有关于一种多天线模块系统，可将多个天线模块整合在同一基板上，用以支持4G/LTE+5G/Sub6G+WiFi等多个频段的无线通信装置。

根据本发明的一方面，提出一种多天线模块系统，包括一基板、多个第一天线模块、多个第二天线模块以及多个第三天线模块。基板具有一开口、相对的第一侧边、相对的第二侧边、相对的第三侧边以及相对的第四侧边。此些第一天线模块分别设置于基板上且位于相对的第一侧边与相对的第二侧边，每一第一天线模块具有一第一信号馈入端以及一第一接地端，用以连接第一组缆线以收发一第一频段信号。此些第二天线模块分别设置于基板上且位于相对的第三侧边，每一第二天线模块具有一第二信号馈入端以及一第二接地端，用以连接第二组缆线以收发一第二频段信号。此些第三天线模块分别设置于基板上且位于相对的第三侧边与相对的第四侧边，每一第三天线模块具有一第三信号馈入端以及一第三接地端，用以连接第三组缆线以收发一第三频段信号。其中，此些第二天线模块与此些第三天线模块分别位于此些第一天线模块之间。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附的附图详细说明如下：

附图说明

图1为本发明一实施例的多天线模块系统的平面示意图；

图2为本发明一实施例的多天线模块系统以多个缆线连接至射频信号模块的示意图；

图3及图4分别为本发明另一实施例的多天线模块系统的平面示意图。

符号说明

100,100a,100b:多天线模块系统

102:基板

104:开口

111～114:第一天线模块

115～116:第二天线模块

117～120:第三天线模块

130:射频信号模块

S1:第一侧边

S2:第二侧边

S3:第三侧边

S4:第四侧边

L1:第一距离

L2:第二距离

F1:第一信号馈入端

F2:第二信号馈入端

F3:第三信号馈入端

C1:第一组缆线

C2:第二组缆线

C3:第三组缆线

G1:第一接地端

G2:第二接地端

G3:第三接地端

M1:第一阻抗匹配调整区域

M2:第二阻抗匹配调整区域

M3:第三阻抗匹配调整区域

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在显而易知的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。以下是以相同/类似的符号表示相同/类似的元件做说明。

请参照图1及图2，其中图1绘示依照本发明一实施例的多天线模块系统100的平面示意图，图2绘示依照本发明一实施例的多天线模块系统100以多个缆线C1～C3连接至射频信号模块130的示意图。本实施例提出一种容易调整频带设计而达到系统应用的印刷式多频天线模块，其中天线信号馈入方式例如直接以50欧姆(Ω)缆线C1～C3的内层导电层与外层导电层分别焊接在各天线模块的信号馈入端F1～F3及接地端G1～G3，缆线C1～C3另一端则可任意延伸至射频信号模块130(参见图2)，射频信号模块130可通过缆线C1～C3以收发多个频段的射频信号。

多天线模块系统100可操作在具有独立地的印刷电路板上，多天线模块系统100包括一基板102、多个第一天线模块111～114、多个第二天线模块115～116以及多个第三天线模块117～120。天线模块的数量、所需频段及极化方向可依照产品需求调整及修正而达到适合的应用，可应用于操作频段在802.11a(5150～5850MHz)、802.11b(2400～2500MHz)、802.11g(2400～2500MHz)、802.11n(2.4GHz/5GHz Band)、802.11ac(5GHz Band)、802.11ax(2.4GHz/5GHz/6GHz Band)的无线通信装置中，或可稍作频段调整而应用在其它工作频段的无线通信装置的天线上，例如可应用于如ODU(OutDoor Unit)、IDU(InDoor Unit)、CPE(Customer Premises Equipment)的无线通信装置中。

在本实施例中，第一天线模块111～114的数量可为四个或更多，第二天线模块115～116的数量可为二个或更多，第三天线模块117～120的数量可为四个或更多，但本发明对此不加以限制。

第一天线模块111～114及第三天线模块117～120可分别支持4×4多输入多输出(MIMO)或更高的无线通信技术，第二天线模块115～116可与第一天线模块111～112搭配支持4×4多输入多输出(MIMO)或更高的无线通信技术，以应用于多种手持式电子装置的无线传输、笔记型电脑、无线通信装置或智能数据机(Smart Modem)中。

此外，第一天线模块111～114的操作频段可在600MHz～6000MHz之间，常用的频段有746～894MHz的操作频段(低频频段)、1710MHz～2690MHz的操作频段(中频频段)以及3300MHz～5925MHz的操作频段(高频频段)。第二天线模块115～116的操作频段可在3300MHz～5000MHz之间。第三天线模块117～120的频段可在2400MHz～2500MHz之间以及5150MHz～5850MHz之间，但本发明对此不加以限制。

基板102具有一开口104、相对的第一侧边S1、相对的第二侧边S2、相对的第三侧边S3以及相对的第四侧边S4。开口104可位于基板102的中央，第一侧边S1及第二侧边S2均为相隔预定距离且分别位于基板102的横向及纵向的两个相对长边，也就是说，相对的第一侧边S1具有一第一距离L1(沿着纵向)，相对的第二侧边S2具有一第二距离L2(沿着横向)。第一距离L1与第二距离L2可相等或不相等，第一距离L1与第二距离L2例如为120mm或更高。

第一距离L1例如为第一天线模块111～114所需的低频频段的波长的四分之一，以满足天线低频频段产生谐振所需的电流路径长度。同样，第二距离L2例如为第一天线模块111～114所需的低频频段的波长的四分之一，以满足天线低频频段产生谐振所需的电流路径长度。

在本实施例中，此些第一天线模块111～114分别设置于基板102上且位于相对的第一侧边S1与相对的第二侧边S2，每一第一天线模块111～114具有一第一信号馈入端F1以及一第一接地端G1，用以连接第一组缆线C1以收发一第一频段信号。第一天线模块111～114收发的第一频段信号包括一低频频段、一中频频段以及一高频频段，即第一天线模块111～114可为三频天线模块。每个第一天线模块111～114均具有一调整天线电流耦合以及阻抗匹配的电路(以下称第一阻抗匹配调整区域M1)，以降低返回损耗。第一阻抗匹配调整区域M1例如为π型匹配电路或其他等效电路。

在一实施例中，位于相对的第一侧边S1的第一天线模块111、112具有相同的第一极化方向，而位于相对的第二侧边S2的第一天线模块113、114具有相同的第二极化方向，第一极化方向与第二极化方向不同，因此产生不同极化方向的电磁场。

在另一实施例中，位于相邻的第一侧边S1与第二侧边S2的二个第一天线模块111、114具有相同的极化方向，而位于相邻的第一侧边S1与第二侧边S2的另二个第一天线模块112、113具有相同的极化方向，也就是说，位于相对的第一侧边S1的第一天线模块111、112分别具有第一极化方向与第二极化方向，位于相对的第二侧边S2的第一天线模块114、113分别具有第一极化方向与第二极化方向，第一极化方向与第二极化方向不同，可以产生不同极化的应用，因此产生不同极化方向的电磁场。

此外，此些第二天线模块115～116分别设置于基板102上且位于相对的第三侧边S3，每一第二天线模块115～116具有一第二信号馈入端F2以及一第二接地端G2，用以连接第二组缆线C2以收发一第二频段信号，例如为5GHz频段信号。每个第二天线模块115～116均具有一调整天线电流耦合以及阻抗匹配的电路(以下称第二阻抗匹配调整区域M2)，以降低返回损耗。第二阻抗匹配调整区域M2例如为π型匹配电路或其他等效电路。

另外，此些第三天线模块117～120分别设置于基板102上且位于相对的第三侧边S3以及相对的第四侧边S4，每一第三天线模块117～120具有一第三信号馈入端F3以及一第三接地端G3，用以连接第三组缆线C3以收发一第三频段信号，例如为WiFi频段信号。每个第三天线模块117～120均具有一调整天线电流耦合以及阻抗匹配的电路(以下称第三阻抗匹配调整区域M3)，以降低返回损耗。第三阻抗匹配调整区域M3例如为π型匹配电路或其他等效电路。

第二天线模块115～116及第三天线模块117～120的位置可依照不同辐射场型的需求调整，不限定其型式，在本实施例中，自第一天线模块111起，顺时钟方向天线布置依序为，第一天线模块111、第三天线模块119、第一天线模块113、第二天线模块116、第三天线模块118、第一天线模块112、第三天线模块120、第一天线模块114、第二天线模块115、第三天线模块117。当基板102的形状改变时，第二天线模块115～116及第三天线模块117～120的位置也会随之改变。

相对于第一侧边S1与第二侧边S2而言，相对的第三侧边S3相距的距离可小于第一距离L1与第二距离L2，且相对的第四侧边S4相距的距离可小于第一距离L1与第二距离L2。第三侧边S3相距的距离取决于第二天线模块115～116或第三天线模块117～120所需的频段的波长的四分之一，以满足天线频段产生谐振所需的电流路径长度。第四侧边S4相距的距离取决于第三天线模块117～120所需的频段的波长的四分之一，以满足天线频段产生谐振所需的电流路径长度。

在本实施例中，此些第二天线模块115～116与此些第三天线模块117～120分别位于此些第一天线模块111～114之间，也就是说，第三侧边S3与第四侧边S4位于相对的第一侧边S1与相对的第二侧边S2之间，使相同频段的多个第一天线模块111～114之间具有不同频段的第二天线模块115～116及第三天线模块117～120，以降低此些天线模块收发的信号的干扰程度及增加此些天线模块收发的信号的隔离度。

请参照图1及图2，第一组缆线C1、第二组缆线C2以及第三组缆线C3通过开口104而连接至射频信号模块130。射频信号模块130可任意放置在其他位置，不限定位于多天线模块下方。此外，基板102为一类十字形基板，类十字形基板102具有四个长边以及多个区段，四个长边即为上述的相对的第一侧边S1以及相对的第二侧边S2，每一个区段往内凹陷于两个相邻长边之间，且大致上呈阶梯状分布，也就是说，此些区段即为上述的第三侧边S3与第四侧边S4，且大致上呈阶梯状，使第二天线模块115～116与此些第三天线模块117～120位于类十字形基板102的此些区段。

请参照图3及图4，其分别绘示依照本发明另一实施例的多天线模块系统100a及100b的平面示意图。与上述实施例不同之处在于，在图3中，基板102例如为一正方形基板，正方形基板102具有四个边以及四个角落，其中此些第一天线模块111～114位于正方形基板102的四个边，此些第二天线模块115～116与此些第三天线模块117～120位于正方形基板102的四个角落。也就是说，上述的相对的第三侧边S3与相对的第四侧边S4相当于正方形基板102的四个角落(L形边)，且第三侧边S3与第四侧边S4垂直连接于相邻的第一侧边S1与第二侧边S2之间。

另外，与上述实施例不同之处在于，在图4中，基板102为一八边形基板，八边形基板102具有八个边，此八个边例如等长或不等长。八个边即上述的相对的第一侧边S1、相对的第二侧边S2、相对的第三侧边S3以及相对的第四侧边S4，其中第三侧边S3与第四侧边S4位于相对的第一侧边S1以及相对的第二侧边S2之间，且第三侧边S3与第四侧边S4倾斜连接于相邻的第一侧边S1与第二侧边S2之间，倾斜角例如120度。

目前盛行的第五代行动网络5G/Sub6G特别在频宽上定义了支持多频的规格，在未来还可以提供更多的频段，以整合例如WiFi/2.4GHz+4G/LTE+5GHz/Sub6G或其他频段于同一基板102上，除了相关通信技术可以延续，另外还具有较高频宽与传输速率的无线网络可用，对用户而言是非常具有吸引力的。在信号传输上，天线信号馈入方式例如直接以50欧姆(Ω)缆线焊接在印刷电路板的信号馈入端及接地端，缆线另一端则可任意延伸至射频信号模块。在本实施例中，由于本系统的天线模块直接焊接在印刷电路板上，免除立体天线所需负担的模具费及组装成本，并可避免立体天线易变形的风险。此种多天线模块系统100可操作在具有独立地的印刷电路板上，不易受系统地干扰，具有多选择性优势，且此种多天线模块系统100具备的独立调整机制，可方便不同系统的多元应用。

另外，本实施例的多天线模块系统100也可应用在可旋转式的天线座，其中基板102通过马达、轴承的搭配固定在天线座上并以控制器驱动而转动，使天线模块达到可旋转的目的。本实施例的多天线模块系统100，天线模块于基板102上分布方式平均，可接收来自不同方向的射频信号，并扫描信号强度较强的方向，也可搭配各种天线辐射场型的设计，旋转至所需的方位，以供用户使用，具有优化整合不同频段收发的显著特色。

综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应当以所附的权利要求所界定的为准。

Claims (11)

1.一种多天线模块系统，包括：

基板，具有开口、相对的二第一侧边、相对的二第二侧边、相对的二第三侧边以及相对的二第四侧边；

多个第一天线模块，分别设置于该基板上且位于相对的该二第一侧边与相对的该二第二侧边，每一该第一天线模块具有第一信号馈入端以及第一接地端，用以连接第一组缆线以收发第一频段信号；

多个第二天线模块，分别设置于该基板上且位于相对的该二第三侧边，每一该第二天线模块具有第二信号馈入端以及第二接地端，用以连接第二组缆线以收发第二频段信号；以及

多个第三天线模块，分别设置于该基板上且位于相对的该二第三侧边与相对的该二第四侧边，每一该第三天线模块具有第三信号馈入端以及第三接地端，用以连接第三组缆线以收发第三频段信号，

其中，该些第二天线模块与该些第三天线模块分别位于该些第一天线模块之间。

2.如权利要求1所述的多天线模块系统，还包括射频信号模块，其中该第一组缆线、该第二组缆线以及该第三组缆线通过该开口而连接至该射频信号模块。

3.如权利要求1所述的多天线模块系统，其中该基板的相对该二第一侧边具有第一距离，该些第一天线模块收发的该第一频段信号包括低频频段、中频频段以及高频频段，该第一距离为该低频频段的波长的四分之一。

4.如权利要求1所述的多天线模块系统，其中该基板的相对该二第二侧边具有第二距离，该些第一天线模块收发的该第一频段信号包括低频频段、中频频段以及高频频段，该第二距离为该低频频段的波长的四分之一。

5.如权利要求1所述的多天线模块系统，其中该基板为类十字形基板，该类十字形基板具有四个长边以及多个区段，其中该些第一天线模块位于该类十字形基板的四个长边，该些第二天线模块与该些第三天线模块位于该类十字形基板的该些区段。

6.如权利要求1所述的多天线模块系统，其中该基板为正方形基板，该正方形基板具有四个边以及四个角落，其中该些第一天线模块位于该正方形基板的四个边，该些第二天线模块与该些第三天线模块位于该正方形基板的四个角落。

7.如权利要求1所述的多天线模块系统，其中该基板为八边形基板，该八边形基板具有八个边，该些第一天线模块、该些第二天线模块与该些第三天线模块分别位于该八个边上。

8.如权利要求1所述的多天线模块系统，其中位于相对的该第一侧边的该些第一天线模块具有相同的第一极化方向，位于相对的该第二侧边的该些第一天线模块具有相同的第二极化方向，该第一极化方向与该第二极化方向不同。

9.如权利要求1所述的多天线模块系统，其中位于相对的该第一侧边的该些第一天线模块分别具有第一极化方向与第二极化方向，位于相对的该第二侧边的该些第一天线模块分别具有第一极化方向与第二极化方向，该第一极化方向与该第二极化方向不同。

10.如权利要求1所述的多天线模块系统，其中该些第一天线模块及该些第三天线模块支持4×4多输入多输出的无线通信技术，该些第二天线模块与该些第一天线模块搭配支持4×4多输入多输出的无线通信技术。

11.如权利要求1所述的多天线模块系统，其中该多天线模块系统用于可旋转式的天线座，并以控制器驱动而转动。