CN201044264Y - 天线模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种天线模块，该天线模块包括：天线本体、及多频段的频率选择滤波装置及高阻抗反射面，其中多频段的频率选择滤波装置包含至少一个滤波层，每一滤波层由第一介电质基材与第一导体层所构成，而该高阻抗反射面由至少一个基层组成，该基层包含第二介电质基材与第二导体层，本实用新型藉多频段的频率选择滤波装置达到多频段的频率选择性滤波，供通信频段的电磁波通过，并对非通信频段进行屏蔽，以有效降低电磁波对外界的干扰，以及比吸收率对使用者脑部的影响。另外，本实用新型提供一高阻抗反射面，其反射波与自天线直接向外的辐射波同相，形成干涉，因而提高天线的辐射效率，改善屏蔽且利用天线下方电路面积。
Description
技术领域
本实用新型是关于一种天线模块，特别是指一种不但可有效降低电磁波对外界的干扰(Electromagnetic Interference；EMI)，以及比吸收率(Specific Absorption Rate；SAR)对使用者脑部的影响，而且能提高天线的辐射效率以节省电力，并改善屏蔽以利用天线下方电路面积的天线模块构造。
背景技术
随着无线通讯技术的不断改进，时下手机已普遍成为个人装置，然而，辐射自手机的电磁波除了对周遭其它电子装置的电磁干扰之外，更可能对使用者的脑部造成伤害，是以降低电磁波的干扰(Electromagnetic Interference；以下简称EMI)和比吸收率(SpecificAbsorption Rate；以下简称SAR)的影响是可携式无线通讯装置极重要的一环。
习知手机除了GsM/3G之外，结合蓝芽(Bluetooth)、无线局域网络(WLAN)、射频辨识(RFID)与超宽带无线传输(UWB)的应用已成趋势，然而手机上可供安置天线的空间有限。习知天线的铜箔接地平面(Ground Plane)会反射天线朝下发射的电磁波，而此反射波与天线直接向外的辐射波的相位正好相反，两者形成破坏性干涉，因而会降低天线的辐射效率，并造成电力的损耗，且由于天线的辐射关系，位于天线下方的电路板便不能装置其它电子零件，以致电路板可用面积减小。
发明内容
本实用新型的目的，在于提供一种天线模块，其可提供多频段的频率选择性滤波，供通信频段的电磁波通过，并对非通信频段进行屏蔽，且能有效降低电磁波对外界的EMI及SAR对使用者脑部的影响。
本实用新型天线模块又一目的，在于对通讯频段的电磁波形成一高阻抗反射面，使其反射波与自天线直接向外的辐射波同相(Phase)，形成建设性干涉，因而提高天线的辐射效率，同时对连接器内部的电路与零件提供有效屏蔽，并利用天线下方电路面积。
为达到上述目的，本实用新型提供一种天线模块包括天线本体、位于该天线本体上方与下方的多频段的频率选择滤波装置及高阻抗反射面，及设于多频段的频率选择滤波装置的上方的保护层，以及设于高阻抗反射面下方的离型层，其特征在于：该多频段的频率选择滤波装置包含：至少一个层迭滤波层，每一滤波层由第一介电质基材与固定于其上的第一导体层所构成，该第一导体层具基本单元图案以周期性作排列，透过适当的基本单元图案的形状与排列，以及滤波层的层迭，使单层的面和厚度方向形成立体的电感与电容的共振数组，因而可以大幅缩小电磁波的共振波长，将FSS的基本单元图案小型化；该高阻抗反射面由至少一个基层组成，该基层包含第二介电质基材与第二导体层，该第二介电质基材具有上、下表面，该第二导体层设于上表面，这样，藉单一基层的面和厚度方向形成立体的电感与电容的共振数组，使其反射波与自天线直接向外的辐射波同相，形成建设性干涉，因而可以提高天线的辐射效率，同时也可对连接器内部的电路与零件提供有效屏蔽。
本实用新型与现有技术相比具有如下显而易见的实质性特点和优点：藉单一基层的面和厚度方向形成立体的电感与电容的共振数组，使其反射波与自天线直接向外的辐射波同相，形成建设性干涉，因而可以提高天线的辐射效率，同时也可对连接器内部的电路与零件提供有效屏蔽；两个层迭滤波层的基本单元图案的方向相对呈九十度设置，以形成对称的结构，可藉以减少极化(Polarization)和入射角度的影响；另外，多频段的频率选择性滤波，供通信频段的电磁波通过，并对非通信频段进行屏蔽，且能有效降低电磁波对外界的EMI及SAR对使用者脑部的影响。
附图说明
图1是本实用新型天线模块的立体分解图。
图2为本实用新型天线模块的多频段的频率选择滤波装置装的分解图。
图3、图4为图2第一导体层FSS图案的局部放大图。
图5为第二导体层的局部放大图。
图6为本实用新型天线模块依次层迭装配于天线模块的壳体外侧的立体分解图。
图7为本实用新型天线模块经实际量测滤波效应的结果。
图号说明
1天线模块 2天线本体
3频率选择滤波装置
4高阻抗反射面
5保护层 6离型层
7手机壳
30，31滤波层
301，311第一介电质基材
302，312第一导体层
303，313上表面
304，314下表面
305，315，421单元图案
306，316中央体
307，317侧翼
308，318间隙
40基层
41第二介电质基材
42第二导体层
411上表面
412下表面
具体实施方式
请参阅图1，本实用新型天线模块1是包括：天线本体2、分别设置于该天线本体2上方与下方的多频段的频率选择滤波装置3及高阻抗反射面4，及设于多频段的频率选择滤波装置3的上方的保护层5，以及设于高阻抗反射面4下方的离型层6等构造，其中：
该天线本体2是可组设于小型可携式装置如：手机的壳体上；或手机的连接器上，可接收不同的通讯频段如：GSM 900/1800MHz、WLAN 2.4GHz。
该多频段的频率选择滤波装置3请参阅图2至图4，包含：两个层迭的滤波层30，31，其中每一滤波层30，31由第一介电质基材301，311与第一导体层302，312所构成，该滤波层30，31可采黏贴或热压方式组固，第一介电质基材301，311可采用有空气气泡的材质以减少彼此之间的耦合作用，其分别具有上表面303，313与下表面304，314，该上表面303，313用于供第一导体层302，312的组固，而下表面304，314则作为层迭时的接合面。本实施例的第一导体层302，312具基本单元图案(Unit Cell)305，315，包含：中央体306，316及位于其两侧的一对侧翼307，317，其中该中央体306，316为王字型，而该侧翼307，317为U型，该中央体306，316及侧翼307，317以周期性排列共同形成等距数组的周期性图案(Rectangular Grid)，藉该U型侧翼307，317可对王字型中央体306，316做电容负载(Capacitive Loading)。另外，基本单元图案305，315相互间具适当的间隙308，318。又，该第一导体层302，312的图案化(Patterning)，以及第一介电质基材301，311与第一导体层302，312的组固，可采冲压、一体成型、黏贴、热压、喷墨印刷、网印，或类似FPC的微影蚀刻，或表面活化及化学镀等方式。再者，该上下层迭滤波层30，31的第一导体层302，312的基本单元图案305，315是相对呈九十度设置，形成对称的结构(如图3图4所示)，可藉以减少极化(Polarization)和入射角度的影响。这样，透过该基本单元图案305，315适当的形状与排列，以及滤波层30，31的层迭，使单层的面和厚度方向形成立体的电感与电容的共振数组，而可大幅缩小电磁波的共振波长，达成FSS图案的小型化的实现，使之能适用于小型装置如：手机的上，藉该等共振数组的多层滤波，选择性容许通讯频段的电磁波通过，而屏蔽非通讯的频段，以有效降低EMI和SAR的影响。
该高阻抗反射面4请参阅图5，是由一个基层40所构成，该基层40包含：第二介电质基材41与第二导体层42，其中该第二介电质基材41可采用有空气气泡的材质以减少彼此之间的耦合作用，具有上、下表面411，412，该第二导体层42设于上表面411，其具有基本单元图案(Unit Cell)421，与第一导体层312的基本单元图案315为共轭型，亦即，该第二导体层42的基本单元图案421与第一导体层312的基本单元图案315适为互补的黑白颠倒配置的连续图形，如图5所示，该基本单元图案(Unit Cell)421为白色配置，基本单元图案315则为黑色配置。该第二导体层42的图案化(Patterning)，以及第二介电质基材41与第二导体层42的组固，同样采冲压、一体成型、黏贴、热压、喷墨印刷、网印，或类似FPC的微影蚀刻，或表面活化及化学镀等方式。
这样，透过该第二导体层42可对通讯频段的电磁波形成一高阻抗反射面，使其反射波与天线直接向外的辐射波同相，藉以提高天线的辐射效能，节省电力的损耗。同时可藉该高阻抗反射面对连接器与天线下方的电子零件例如：记忆卡提供有效屏蔽。
该保护层5设于多频段的频率选择滤波装置3的上方，具有保护的效果。而该离型层6设于高阻抗反射面4下方于组固于小型可携式装置上时可撕下，直接以黏贴方式组固。
请参阅图6为本实用新型天线模块1的应用例，其中图6所示可将本实用新型天线模块1如图1标，依次层迭后组装于手机壳7外侧，这样应用于手机可使得通信频段的电磁波通过，并对非通信频段进行屏蔽，而能有效降低电磁波对外界的EMI及SAR对使用者脑部的影响，且，能提高天线的辐射效率以节省电力，并改善屏蔽以利用天线下方电路面积。
请参阅图7是本实用新型天线模块经实际量测滤波效应的结果，其中横坐标为频率，纵坐标为反射是数(Reflection Coefficient)，从图上可以清楚理解，本实用新型的一实例可选择性带通GSM 900/1800MHz以及WLAN 2.4GHz的通讯频段，此外，藉由第一导体层302，312的基本单元图案305，315的尺寸与单元间隙308，318的修改，以及第一介电质基材301，311和第一导体层302，312的材质与厚度的选取，也可调适共振频率与频宽至其它的多频段应用范围。
要强调的是，本实用新型该天线模块1除上述依次层迭一体后组装应用于天线模块的壳体外，亦可采将多频段的频率选择滤波装置配于手机机壳内侧，天线本体与高阻抗反射面层迭一体后组装于天线模块壳体外侧；或是，将多频段的频率选择滤波装置配于手机机壳内侧，天线本体与高阻抗反射面分别组装于天线模块壳体的上、下表面；或是，将多频段的频率选择滤波装置与天线本体层迭一体后，组配于天线模块壳体外侧，而将高阻抗反射面组装于天线模块壳体下表面或者PCB表面。这样，不同的层迭搭配方式，同样可以达到本实用新型目的。
该多频段的频率选择滤波装置尚可有其它的应用调整和衍生：
(一)多层共振于缩小共振波长和多频段频率选择性滤波的应用，可藉下述项目的单项或其组合，以作应用频段和频宽的调整：
1.可采2层以上的滤波层数目。
2.各滤波层的第一、二介电质基材和第一、二导体层的材质与厚度可采相同或不同的组合。
3.第一、二导体层的基本单元图案的尺寸和形状可做修饰衍变，各滤波层可采相同或不同的基本单元图案的组合。
4.第一导体层的基本单元图案可有其它的排列方式。
(二)第一、二导体层的基本单元图案由中央体及位于其两侧的一对侧翼所构成，该对侧翼可为对称或非对称，并与中央体形成电容负载，中央体与侧翼的形状不限于前述的王字型与U型。
(三)第一、二导体层的基本单元图案亦可为中空的回路(Loop)，而不限于上述的实体(Solid)。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，大凡依据本实用新型所为的各种修饰与变化，仍应包含于本专利申请范围内。
Claims (14)
1.一种天线模块包括天线本体、位于该天线本体上方与下方的多频段的频率选择滤波装置及高阻抗反射面，及设于多频段的频率选择滤波装置的上方的保护层，以及设于高阻抗反射面下方的离型层，其特征在于：
该多频段的频率选择滤波装置包含：至少一个层迭滤波层，每一滤波层由第一介电质基材与固定于其上的第一导体层所构成，该第一导体层具基本单元图案以周期性作排列，透过适当的基本单元图案的形状与排列，以及滤波层的层迭，使单层的面和厚度方向形成立体的电感与电容的共振数组，因而可以大幅缩小电磁波的共振波长，将FSS的基本单元图案小型化；
该高阻抗反射面由至少一个基层组成，该基层包含第二介电质基材与第二导体层，该第二介电质基材具有上、下表面，该第二导体层设于上表面，这样，藉单一基层的面和厚度方向形成立体的电感与电容的共振数组，使其反射波与自天线直接向外的辐射波同相，形成建设性干涉，因而可以提高天线的辐射效率，同时也可对连接器内部的电路与零件提供有效屏蔽。
2.如权利要求1所述天线模块，其特征在于：该第一导体层的基本单元图案可采用一般排列。
3.如权利要求1所述天线模块，其特征在于：该两个层迭滤波层的基本单元图案的方向是相对呈九十度设置，成对称结构，另外，该滤波层的基本单元图案相互间以适当的间隙设置。
4.如权利要求1所述天线模块，其特征在于：该层迭滤波层与层迭基层之间的组固，可采用黏贴或热压方式。
5.如权利要求1所述天线模块，其特征在于：该第一、第二导体层的图案化，以及第一、第二介电质基材与第一、第二导体层的组固，可采冲压、一体成型、黏贴、热压、喷墨印刷、网印，或类似FPC的微影蚀刻，或表面活化以及化学镀等方式。
6.如权利要求1所述天线模块，其特征在于：该第一、第二导体层的基本单元图案相互间有适当的间隙。
7.如权利要求6所述天线模块，其特征在于：该第一导体层的基本单元图案包含中央体及位于其两侧的一对侧翼。
8.如权利要求7所述天线模块，其特征在于：该中央体为王字型，而该侧翼为U型。
9.如权利要求6所述天线模块，其特征在于：该第二导体层的基本单元图案与第一导体层的基本单元图案为共轭型，该第二导体层的基本单元图案与第一导体层的基本单元图案适为互补的颠倒配置的连续图形。
10.如权利要求5所述天线模块，其特征在于：该滤波层的第一、第二介电质基材与第一、第二导体层的材质与厚度可采相同或不同的组合。
11.如权利要求1所述天线模块，其特征在于：该第一、第二介电质基材可采用有空气气泡的材质。
12.如权利要求1所述天线模块，其特征在于：该天线本体、多频段的频率选择滤波装置及高阻抗反射面可层迭为一体，组装应用于天线模块的壳体外。
13.如权利要求1所述天线模块，其特征在于：该天线本体可与多频段的频率选择滤波装置或高阻抗反射面层迭，组装应用于天线模块的壳体外。
14.如权利要求1所述天线模块，其特征在于：该高阻抗反射面可组装于天线模块壳体的内侧或PCB表面。
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