CN201084827Y - 单极天线模块 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是为一种单极天线模块，包括：机壳；固定于机壳上的单极天线，该单极天线包含辐射体和馈入线段；以及和该单极天线近接耦合的频率选择面，该频率选择面由一介电质层与印制于该介电质层上的导体层所构成，该导体层是为特殊形状尺寸的基本单元的周期性或特定非周期性排列所构成，藉该频率选择面FSS可缩小天线尺寸与提升辐射效率，另外，于该机壳与电路板接触的一侧可设置一高阻抗面，藉以提升天线增益，以及缩减背向辐射以降低SAR的影响。

Description

单极天线模块
技术领域
本实用新型是有关于一种单极天线模块，尤其是指一种可藉频率选择面(FrequencySelective Surface，简称FSS)以缩小天线尺寸和提升辐射效率，并可利用高阻抗面(HighImpedance Surface；简称HIS)以增加增益，以及缩减背向辐射以降低SAR影响的单极天线模块。
背景技术
习知单极天线(Monopole Antenna)仅需单一馈入点，连接接口的结构较为简单，但其辐射体的长度约为通讯电磁波的1/2波长，此为一般PIFA天线的2倍，通常为了缩减单极天线所占空间，常藉蛇形蜿蜒(meandered)或折迭(Folded)的方式弥补，不过伴随的是辐射效率降低的缺点。
再者，单极天线与接地平面(Ground Plane)必须有一段隔绝距离(IsolationDistance)，亦即位于单极天线正下方的PCB必须有一铜箔逃让区域，因此相较于PIFA天线的有较充足的金属屏蔽，单极天线的另一缺点是较大的背向辐射。
综上可知，如何缩小天线尺寸，以及减少背向辐射，以充分利用单极天线既有的简单连接接口的优点，确为业界的所期待。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种单极天线模块，其藉整合一频率选择面FSS，以缩小天线尺寸和提升辐射效率，并可藉一高阻抗面HIS以增加天线增益，以及缩减背向辐射以降低SAR的影响。
为达到上述目的，本实用新型单极天线模块，包括：模块机壳；及固定于机壳的单极天线；以及与单极天线近接耦合的频率选择面FSS；以及设于机壳与PCB接触的一侧的高阻抗面HIS。
为了达到上述目的，本实用新型提供一种单极天线模块，是组装于电路板上，包括：机壳，是组固于该电路板上；单极天线，是固定于该机壳上，其包含辐射体，该辐射体具有馈入线段；频率选择面，是与该单极天线近接耦合；以及高阻抗面，是设于该机壳与电路板接触的一侧，其特征在于：该频率选择面由一介电质层及印制于该介电质层上的导体层所构成，该导体层为特殊形状尺寸的复数基本单元，藉此形成电感与电容的共振数组，此共振数组可产生两个作用，一则可以减缓电磁波的行进速度，亦即减小共振波长，因而可藉以缩小天线的尺寸，再则由于电磁波的内陷于共振数组，可使天线往内辐射的部份减少，而往外辐射部分较大，可以提升辐射效率；该高阻抗面在特定的通讯频段的反射波与天线直接朝外的辐射波为同相，因而形成建设性干涉，可藉以减少背向辐射与增加增益。
为了达到上述目的，本实用新型再次提供一种单极天线模块，一种单极天线模块，包括：组装于电路板上的机壳及固定于机壳的单极天线，该单极天线包含一辐射体，该辐射体具有馈入线段，其特征在于：一频率选择面是与该单极天线近接耦合，该频率选择面由一介电质层与印制于该介电质层上的导体层所构成，该导体层为特殊形状尺寸的复数基本单元，藉此形成电感与电容的共振数组，此共振数组可产生两个作用，一则可以减缓电磁波的行进速度，亦即减小共振波长，因而可藉以缩小天线的尺寸，再则由于电磁波的内陷于共振数组，可使天线往内辐射的部份减少，而往外辐射部分较大，可以提升辐射效率。
与传统技术相比本实用新型具有如下有益效果：天线的内侧设有一频率选择面(Frequency Selective Surface，简称FSS)，其由介电质层与印制于该介电质层上的导体层所构成，该导体层是特殊形状尺寸的基本单元(Unit Cell)的周期性或特殊非周期性排列，藉此形成电感与电容的共振数组，此共振数组可产生两个作用，一则可以减缓电磁波的行进速度，亦即减小共振波长，因而可藉以缩小天线的尺寸，再则由于电磁波的内陷(Trapped)于共振数组，可使天线往内辐射的部份减少，习知往内辐射的电磁波被接地平面(Ground Plane)或其它导体反射折回时，与天线直接朝外的辐射波会因反相而形成破坏性干涉，因此天线往外辐射的部分较大时，辐射效率可以提升。
本实用新型的另一有益效果在于可于机壳与PCB接触的一侧设一高阻抗面(HighImpedance Surface；简称HIS)，使其在特定的通讯频段的反射波与天线直接朝外的辐射波为同相，因而形成建设性干涉，可藉以减少背向辐射与增加增益。
附图说明
图1、图2为本实用新型单极天线构造的第一实施例的立体分解图，及组装于机壳的立体图。
图3、图4为本实用新型单极天线构造的第二实施例的立体分解图，及组装于机壳的立体图。
图5、图6为本实用新型单极天线构造的第三实施例的立体分解图，及组装于机壳的立体图。
图7、图8为本实用新型单极天线构造的第四实施例的立体分解图，及组装于机壳的立体图。
图号说明
单极天线模块    1、1’、1”
机壳            2、2’、2”
单极天线        3、3’、3”
频率选择面      4、4’、4”
高阻抗面        5、5’、5”
探针式连接器    6、6’、6”
安装孔          20、20’、20”
辐射体          30、30’
馈入线段        31、31、31”
介电质层        40
导体层          41
介电质层        50
导体层          51
复合元素        510
电路板          7
具体实施方式
请参阅图1、图2所示，本实用新型的单极天线模块1包括：机壳2、单极天线3、频率选择面(FSS)4，以及高阻抗面(HIS)5，其中机壳2组装于电路板7上，其上设有安装孔20用于收容一探针式连接器6，探针式连接器6是藉铆合方式压入安装孔20内。单极天线3是固定于机壳2上，包含辐射体30，辐射体30于本实施例中为蛇形蜿蜒形状(实际实施时可为其它构形)，藉胶合剂贴固于机壳2的内侧，其上具有馈入线段31，并经适当弯折，当该探针式连接器6藉铆合方式压入时，可对单极天线3的馈入线段31的表面产生摩擦同时固定，以去除氧化层造成电性连接，并进行馈入。
频率选择面(FSS)4，是与单极天线3近接耦合，其包含由介电质层40与印制于该介电质层上的导体层41所构成。导体层41具有特殊形状尺寸的基本单元(Unit Cell)，以周期性或特殊非周期性排列，藉此形成电感与电容的共振数组，此共振数组可产生两个作用，一则可以减缓电磁波的行进速度，亦即减小共振波长，因而可藉以缩小天线的尺寸，再则由于电磁波的内陷(Trapped)于共振数组，可使天线往内辐射的部份减少，而往外辐射部分较大，可以提升辐射效率。
高阻抗面(HIS)5，是设于机壳2与电路板7接触的一侧，包含：一介电质层50及导体层51，于本实施例中，导体层51具有复数基本单元(Unit Cell)，该等基本单元相互间具适当的间隙，每一基本单元为内镶耶路撒冷十字的十字形回路复合元素510。(注：实际上该介电质层与导体层亦可采用能够作为电容负载的其它型式的回路元素设置)。如是，在特定的通讯频段的反射波与天线直接朝外的辐射波为同相，因而形成建设性干涉，可藉以减少背向辐射与增加增益。
续请参阅图3图4所示，为本实用新型的单极天线模块的第二实施例，其中单极天线模块1’同样包括：机壳2’、单极天线3’、频率选择面(FSS)4’，以及高阻抗面(HIS)5’，其与第一实施例的不同处，在于频率选择面(FSS)4’是设置于单极天线3’的外面，且辐射体30’的一侧进一步经九十度折弯，并贴固于机壳2’的顶部。另外，机壳2’的安装孔20’则以贯穿设置，令探针式连接器6’可由顶部组装，而与馈入线段31’接触进行馈入。如是，同样可以达到藉该频率选择面(FSS)4’形成电感与电容的共振数组，减缓电磁波的行进速度，以减小共振波长，藉以缩小天线的尺寸，同时藉电磁波的内陷(Trapped)于共振数组，使天线往内辐射的部份减少，而往外辐射部分较大，以提升辐射效率。另，藉高阻抗面(HIS)5’在特定的通讯频段的反射波与天线直接朝外的辐射波为同相，因而形成建设性干涉，可藉以减少背向辐射与增加增益。
请参阅图5、图6所示，为本实用新型的单极天线构造的第三实施例，其中单极天线模块1”同样包括：机壳2”、单极天线3”、频率选择面(FSS)4”，以及高阻抗面(HIS)5”，其与第二实施例的不同处，在于单极天线3”的一侧是经二次的折弯，而使得馈入线段31”可位于机壳2”的安装孔20”的下方，令探针式连接器6’可由底部组装，而与馈入线段31”接触进行馈入。如是，同样可以达到上述本实用新型的目的。
请参阅图7、图8所示，为本实用新型的单极天线模块的第四实施例，其中单极天线1同样包括：机壳2、单极天线3、频率选择面(FSS)4，其与第一实施例的不同，在于并未设置高阻抗面(HIS)5及探针式连接器6，而是藉辐射体30的馈入线段31作加长并经适当弯折，再直接与电路板7接触以进行馈入。如是，同样可以达到藉该频率选择面(FSS)4形成电感与电容的共振数组，减缓电磁波的行进速度，以减小共振波长，藉以缩小天线的尺寸，同时藉电磁波的内陷(Trapped)于共振数组，使天线往内辐射的部份减少，而往外辐射部分较大，以提升辐射效率。
综上所述，本实用新型单极天线模块确能藉频率选择面(FSS)及高阻抗反射面(HIS)的设置，达到缩小共振波长，减少天线本体的尺寸，符合薄型化的诉求，且可以提高天线的辐射效达到实用新型的目的，符合实用新型专利要件，但是，以上所述者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，如：将单极天线的辐射体、或将频率选择面(FSS)及高阻抗反射面(HIS)的导电层以其它几何形替代，皆仍应包含于本案专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种单极天线模块，是组装于电路板上，包括：
机壳，是组固于该电路板上；
单极天线，是固定于该机壳上，其包含辐射体，该辐射体具有馈入线段；
频率选择面，是与该单极天线近接耦合；以及
高阻抗面，是设于该机壳与电路板接触的一侧，其特征在于：该频率选择面由一介电质层及印制于该介电质层上的导体层所构成，该导体层为特殊形状尺寸的复数基本单元，藉此形成电感与电容的共振数组，此共振数组可产生两个作用，一则可以减缓电磁波的行进速度，亦即减小共振波长，因而可藉以缩小天线的尺寸，再则由于电磁波的内陷于共振数组，可使天线往内辐射的部份减少，而往外辐射部分较大，可以提升辐射效率；该高阻抗面在特定的通讯频段的反射波与天线直接朝外的辐射波为同相，因而形成建设性干涉，可藉以减少背向辐射与增加增益。
2.如权利要求1所述单极天线模块，其特征在于：该基本单元的特殊形状尺寸，是以周期性或非周期性排列。
3.如权利要求1所述单极天线模块，其特征在于：该基本单元相互间具有适当的间隙。
4.如权利要求2或3所述单极天线模块，其特征在于：该单极天线的馈入线段经适当弯折，以适合表面黏着焊接。
5.如权利要求4所述单极天线模块，其特征在于：该单极天线的辐射体可在纵向作适当弯折，以降低其高度。
6.如权利要求5所述的单极天线模块，其特征在于：该单极天线的馈入线段可直接与电路板连通，或透过一探针式连接器进行馈入。
7.如权利要求1所述单极天线模块，其特征在于：该高阻抗面包含一介电质层及复数导体层，每一导体层具基本单元，该基本单元为内镶耶路撒冷十字的十字型回路复合元素。
8.如权利要求1所述单极天线模块，其特征在于：该高阻抗面可藉胶合剂黏贴于该单极天线的内侧。
9.一种单极天线模块，包括：组装于电路板上的机壳及固定于机壳的单极天线，该单极天线包含一辐射体，该辐射体具有馈入线段，其特征在于：一频率选择面是与该单极天线近接耦合，该频率选择面由一介电质层与印制于该介电质层上的导体层所构成，该导体层为特殊形状尺寸的复数基本单元，藉此形成电感与电容的共振数组，此共振数组可产生两个作用，一则可以减缓电磁波的行进速度，亦即减小共振波长，因而可藉以缩小天线的尺寸，再则由于电磁波的内陷于共振数组，可使天线往内辐射的部份减少，而往外辐射部分较大，可以提升辐射效率。
10.如权利要求9所述单极天线模块，其特征在于：该基本单元的殊形状尺寸是以周期性或非周期性排列。
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