CN208589979U - 一种第五代行动通信天线控制模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种第五代行动通信天线控制模块，包括接地面、第一电容、第一部、第二电容、第二部、第一二极管、第二二极管、第一天线以及第二天线。接地面的凸出部位于第一边缘与第二边缘之间。第一部借由第一电容连接凸出部，以构成左侧开槽。第二部借由第二电容连接凸出部，以构成右侧开槽。第一二极管连接于第一部与第一边缘之间，且与第一开口端保持偏移距离。第二二极管连接于第二部与第二边缘之间，且与第二开口端保持偏移距离。第一天线与第二天线分别位于接地面的左侧与右侧，且皆操作于第一频带与第二频带。对于第二频带的辐射场型，第一二极管导通时使第一天线的辐射场型更朝向左侧偏移，第二二极管导通时使第二天线的辐射场型更朝向右侧偏移。

Description

一种第五代行动通信天线控制模块

技术领域

本实用新型涉及一种第五代行动通信的天线技术，具体地，涉及一种第五代行动通信天线控制模块的天线技术。

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，例如偶极天线(dipoleantenna)能够产生全向性(omnidirectional)的辐射场型，平板天线(patch antenna) 能够产生侧向(broadside)的辐射场型。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。相对而言，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。传统上，可使用多个天线，且基于波束形成(Beamforming) 技术，可实现特定的波束形状，以达成辐射场型调整的目的。然而，波束形成 (Beamforming)技术需要复杂的算法及控制电路，会相对增加产品的成本。故，一般为了节省成本，可针对无线电子装置所应用的情况，而对应设计具有特定辐射场型的天线。但是，此种针对特定应用需求而设计的天线并无法用于其他不同的使用需求。对于未来第五代行动通信(5G)所需的高传输率需求，以及物联网(Internet of Things)的广泛使用需求，天线的辐射场型设计的多样性需要也对应地进一步增加。

实用新型内容

本实用新型实施例公开一种第五代行动通信天线控制模块，设于一基板，此第五代行动通信天线控制模块包括接地面、第一电容、第一部、第二电容、第二部、第一二极管、第二二极管、第一天线以及第二天线。接地面具有凸出部、第一边缘与第二边缘，凸出部位于第一边缘与第二边缘之间。第一部借由第一电容连接接地面的凸出部，第一部与接地面的第一边缘形成第一开口端，第一部与第一边缘利用第一电容彼此连接而形成第一封闭端，第一部、第一电容与接地面共同构成左侧开槽。第二部借由第二电容连接接地面的凸出部，第二部与接地面的第二边缘形成第二开口端，第二部与第二边缘利用第二电容彼此连接而形成第二封闭端，第二部、第二电容与接地面共同构成右侧开槽。第一二极管用以接收第一直流电压而导通，具有第一寄生电容。第一二极管连接于第一部与第一边缘之间，且位于第一开口端与第一封闭端之间，并与第一开口端保持偏移距离。第二二极管用以接收第二直流电压而导通，具有第二寄生电容。第二二极管连接于第二部与第二边缘之间，且位于第二开口端与第二封闭端之间，并与第二开口端保持偏移距离。第一天线位于接地面的左侧，第一天线操作于第一频带与第二频带，第一频带的频率低于第二频带。第二天线位于接地面的右侧，第二天线操作于第一频带与第二频带。其中，当第一二极管导通时的第一天线操作于第二频带的辐射场型相较于当第一二极管未导通时的第一天线操作于第二频带的辐射场型更朝向左侧偏移，当第二二极管导通时的第二天线操作于第二频带的辐射场型相较于当第二二极管未导通时的第二天线操作于第二频带的辐射场型更朝向右侧偏移。

优选地，所述左侧开槽与右侧开槽皆是呈现一字型开槽。

优选地，所述左侧开槽与右侧开槽以接地面的对称轴呈现彼此对称，第一天线与第二天线以接地面的所述对称轴呈现彼此对称。

优选地，所述基板具有第一表面，接地面、第一电容、第一部、第二电容、第二部、第一二极管与第二二极管设于第一表面，第一天线具有第一短路部与第一馈入部，第一短路部连接接地面，第二天线具有第二短路部与第二馈入部，第二短路部连接接地面。

优选地，所述基板更具有第二表面，第一天线具有设于第一表面的第一辐射部、第一贯通部与设于第二表面的第二辐射部，贯通部贯通基板以连接第一辐射部与第二辐射部，第一辐射部连接第一短路部与第一馈入部。第二天线具有设于第一表面的第三辐射部、第二贯通部与设于第二表面的第四辐射部，贯通部贯通基板以连接第三辐射部与第四辐射部，第三辐射部连接第二短路部与第二馈入部。

优选地，当所述第一二极管接收到第一直流电压时，第一部经由第一二极管导通至第一边缘以缩短第一部与第一边缘的交流接地电流路径；当所述第二二极管接收到第二直流电压时，第二部经由第二二极管导通至第二边缘以缩短第二部与第二边缘的交流接地电流路径。

优选地，所述第五代行动通信天线控制模块更包括直流馈电部，直流馈电部具有第一直流馈线与第二直流馈线，第一直流馈线跨过第一电容在基板上的正投影位置以连接第一部与第一直流电压，第二直流馈线跨过第二电容在基板上的正投影位置以连接第二部与第二直流电压。

优选地，所述第一频带是3.5GHz频带。

优选地，所述第二频带是6GHz频带。

优选地，所述第五代行动通信天线控制模块应用于笔记本计算机、膝上型计算机或平板计算机。

综上所述，本实用新型实施例提供一种第五代行动通信天线控制模块，利用电容与配合可控二极管的开关状态(导通或不导通)以实现接地面电流的控制，借以改变天线的辐射场型，具有很高的产业应用价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的第五代行动通信天线控制模块的示意图。

图2A是本实用新型实施例提供的第一天线其操作在3.5GHz的X-Z平面辐射场型图。

图2B是本实用新型实施例提供的第一天线其操作在3.5GHz的X-Y平面辐射场型图。

图3A是本实用新型实施例提供的第一天线其操作在5.5GHz的X-Z平面辐射场型图。

图3B是本实用新型实施例提供的第一天线其操作在5.5GHz的X-Y平面辐射场型图。

图4是本实用新型实施例提供的第五代行动通信天线控制模块的第一直流馈线与第二直流馈线的示意图。

具体实施方式

请参照图1，本实施例提供一种第五代行动通信天线控制模块，可应用于笔记本计算机、膝上型计算机或平板计算机等行动通信装置，或其他样式的物联网装置。此第五代行动通信天线控制模块设于基板10，例如微波基板。此第五代行动通信天线控制模块包括接地面11、第一电容12、第一部13、第二电容14、第二部15、第一二极管16、第二二极管17、第一天线18以及第二天线19。接地面11具有凸出部113、第一边缘111与第二边缘112，凸出部113位于第一边缘111与第二边缘112之间。第一部13借由第一电容12连接接地面11的凸出部113，第一部13与接地面11的第一边缘111形成第一开口端21，第一部13与第一边缘111利用第一电容12彼此连接而形成第一封闭端22。并且，第一部13、第一电容12与接地面11共同构成左侧开槽2。另外，在图1中另增加一个辅助电容12a以增加第一部13与接地面11的交流电流导通面积(或流通节点)，但此辅助电容12a非用以形成左侧开槽2。第二部 15借由第二电容14连接接地面11的凸出部113，第二部15与接地面11的第二边缘112形成第二开口端31，第二部15与第二边缘112利用第二电容14 彼此连接而形成第二封闭端32。并且，第二部15、第二电容14与接地面11 共同构成右侧开槽3。另外，在图1中另增加一个辅助电容14a以增加第二部 15与接地面11的交流电流导通面积(或流通节点)，但此辅助电容14a非用以形成右侧开槽2。较佳的，第一边缘111与第二边缘112彼此平行，但本实用新型并不因此限定。另一方面，较佳的，左侧开槽2与右侧开槽3以接地面 11的对称轴(Z轴)呈现彼此对称，第一天线18与第二天线19以接地面11的对称轴(Z轴)呈现彼此对称，但本实用新型并不因此限定。

第一二极管16用以接收第一直流电压(导通电压)而导通，具有第一寄生电容(是第一二极管16内自有的电容，图未示)。第一二极管16连接于第一部 13与第一边缘111之间，且位于第一开口端21与第一封闭端22之间，并与第一开口端21保持偏移距离D。第二二极管17用以接收第二直流电压(导通电压)而导通，具有第二寄生电容(是第二二极管17内自有的电容，图未示)。第二二极管17连接于第二部15与第二边缘112之间，且位于第二开口端31 与第二封闭端32之间，并与第二开口端31保持偏移距离D。第一天线18位于接地面11的左侧，第一天线18操作于第一频带与第二频带，第一频带的频率低于第二频带，第一频带例如是3.5GHz频带，第二频带例如是6GHz频带，但也可以分别是未来第五代行动通信规格所使用的其他频带。第二天线19位于接地面11的右侧，第二天线19也操作于第一频带与第二频带。较佳的，第一天线18与第二天线19是使用相同的设计，可实现的阻抗匹配例如是电压驻波比(VSWR)为2。

请再参照图1，进一步说明实施例相关细节以及所使用的第一天线与第二天线的结构。基板10具有第一表面101，并且接地面11、第一电容12、第一部13、第二电容14、第二部15、第一二极管16与第二二极管17皆设于第一表面101。第一天线18具有第一短路部181与第一馈入部182，第一短路部 181连接接地面11，其中，较佳的是第一馈入部182以同轴线馈入。第二天线 19具有第二短路部191与第二馈入部192，第二短路部191连接接地面11，其中，较佳的是第二馈入部192以同轴线馈入。基板10更具有第二表面102，第一天线18具有设于第一表面101的第一辐射部183、第一贯通部184与设于第二表面102的第二辐射部185，贯通部184贯通基板10以连接第一辐射部183与第二辐射部185，第一辐射部183连接第一短路部181与第一馈入部 182。第二天线191具有设于第一表面101的第三辐射部193、第二贯通部194 与设于第二表面102的第四辐射部195，贯通部184贯通基板10以连接第三辐射部193与第四辐射部195，第三辐射部193连接第二短路部191与第二馈入部192。图1中的第一天线18与第二天线19的结构只是用以说明的范例，非用以限定本实用新型。

接着，请参照图2A至图3B的第一频带与第二频带的辐射场型图，其以第一天线的辐射场型为举例，本实施例的第二天线的辐射场型是对称于第一天线的辐射场型。图2A是本实用新型实施例提供的第一天线其操作在3.5GHz 的X-Z平面辐射场型图。图2B是本实用新型实施例提供的第一天线其操作在 3.5GHz的X-Y平面辐射场型图。图3A是本实用新型实施例提供的第一天线其操作在5.5GHz的X-Z平面辐射场型图。图3B是本实用新型实施例提供的第一天线其操作在5.5GHz的X-Y平面辐射场型图。第一二极管16与第二二极管17较佳的为射频二极管，主要控制射频接地电流的状态，用于改变第二频带的辐射场型。当第一二极管16导通时(模式一)的第一天线18操作于第二频带(例如是6GHz，并且以5.5GHz频率作为范例)的辐射场型相较于当第一二极管16未导通时(模式零)的第一天线18操作于第二频带(例如是6GHz，并且以5.5GHz频率作为范例)的辐射场型更朝向左侧偏移(更朝正X轴向偏移)。详细地说，当第一二极管16接收到第一直流电压时，第一部13经由第一二极管 16导通至第一边缘111以缩短第一部13与第一边缘111的交流接地电流路径。更进一步地说，第一二极管16导通时弥补了左侧开槽2所造成的交流接地电流阻断，而让弥补后的第一部13与凸出部113的地电流更明显地具有使辐射场型朝向左侧(正X轴向)偏移的效应。

类比于第一天线18的操作情况，第二天线19的辐射场型控制方向恰好颠倒于第一天线18的辐射场型控制方向。对于第二天线19，当第二二极管17 导通时(模式一)的第二天线19操作于第二频带(例如是6GHz)的辐射场型相较于当第二二极管17未导通时(模式零)的第二天线19操作于第二频带(例如是6GHz)的辐射场型更朝向右侧偏移(更朝负X轴向偏移)。详细地说，当第二二极管17接收到第二直流电压时，第二部15经由第二二极管17导通至第二边缘112以缩短第二部15与第二边缘112的交流接地电流路径。更进一步地说，第二二极管17导通时弥补了右侧开槽3所造成的交流接地电流阻断，而让弥补后的第二部15与凸出部113的地电流更明显地具有使辐射场型朝向右侧(负 X轴向)偏移的效应。

请再参照图4，图4是本实用新型实施例提供的第五代行动通信天线控制模块的第一直流馈线与第二直流馈线的示意图。图4也是图1的第五代行动通信天线控制模块的背面示意图。第五代行动通信天线控制模块更可包括直流馈电部4，直流馈电部4具有第一直流馈线41与第二直流馈线42，第一直流馈线41跨过第一电容12在基板10上的正投影位置以连接第一部13与第一直流电压V1，第二直流馈线42跨过第二电容14在基板10上的正投影位置以连接第二部15与第二直流电压V2。较佳的，当第一电容12与第二电容14是在第一表面101，第一直流馈线41可位于第二表面102并跨过第一电容12在基板 10上的正投影位置，并以贯孔方式贯穿基板10以连接至第一部13。第二直流馈线42可位于第二表面102并跨过第二电容14在基板10上的正投影位置，并以贯孔方式贯穿基板10以连接至第二部15。

综上所述，本实用新型实施例所提供的第五代行动通信天线控制模块，利用电容与配合可控二极管的开关状态(导通或不导通)以实现接地面电流的控制，借以改变天线的辐射场型，具有很高的产业应用价值。并且，使用了特别设计过的第一直流馈线与第二直流馈线配线设计，强化了天线设计于真实应用产品时的电磁边界条件控制精准性与可靠性，可避免辐射场型受到直流馈线的布线方式而影响天线的实际应用性能。

以上所述仅为本实用新型的实施例，其并非用以局限本实用新型的专利范围。

附图标记

10：基板

11：接地面

12：第一电容

13：第一部

14：第二电容

15：第二部

16：第一二极管

17：第二二极管

18：第一天线

19：第二天线

113：凸出部

111：第一边缘

112：第二边缘

21：第一开口端

22：第一封闭端

2：左侧开槽

31：第二开口端

32：第二封闭端

3：右侧开槽

X、Y、Z：轴

D：偏移距离

12a、14a：辅助电容

101：第一表面

181：第一短路部

182：第一馈入部

191：第二短路部

192：第二馈入部

102：第二表面

183：第一辐射部

184：第一贯通部

185：第二辐射部

193：第三辐射部

194：第二贯通部

195：第四辐射部

4：直流馈电部

41：第一直流馈线

42：第二直流馈线

V1：第一直流电压

V2：第二直流电压

Claims (10)

1.一种第五代行动通信天线控制模块，设于一基板，其特征在于，包括：

一接地面，具有一凸出部、一第一边缘与一第二边缘，该凸出部位于该第一边缘与该第二边缘之间；

一第一电容；

一第一部，借由该第一电容连接该接地面的该凸出部，该第一部与该接地面的该第一边缘形成一第一开口端，该第一部与该第一边缘利用该第一电容彼此连接而形成一第一封闭端，该第一部、该第一电容与该接地面共同构成一左侧开槽；

一第二电容；

一第二部，借由该第二电容连接该接地面的该凸出部，该第二部与该接地面的该第二边缘形成一第二开口端，该第二部与该第二边缘利用该第二电容彼此连接而形成一第二封闭端，该第二部、该第二电容与该接地面共同构成一右侧开槽；

一第一二极管，用以接收一第一直流电压而导通，具有一第一寄生电容，其中该第一二极管连接于该第一部与该第一边缘之间，且位于该第一开口端与该第一封闭端之间，并与该第一开口端保持一偏移距离；

一第二二极管，用以接收一第二直流电压而导通，具有一第二寄生电容，其中该第二二极管连接于该第二部与该第二边缘之间，且位于该第二开口端与该第二封闭端之间，并与该第二开口端保持该偏移距离；

一第一天线，位于该接地面的一左侧，该第一天线操作于一第一频带与一第二频带，该第一频带的频率低于该第二频带；以及

一第二天线，位于该接地面的一右侧，该第二天线操作于该第一频带与该第二频带；

其中，当该第一二极管导通时的该第一天线操作于该第二频带的辐射场型相较于当该第一二极管未导通时的该第一天线操作于该第二频带的辐射场型更朝向该左侧偏移，当该第二二极管导通时的该第二天线操作于该第二频带的辐射场型相较于当该第二二极管未导通时的该第二天线操作于该第二频带的辐射场型更朝向该右侧偏移。

2.如权利要求1所述的第五代行动通信天线控制模块，其特征在于，该左侧开槽与该右侧开槽皆是呈现一字型开槽。

3.如权利要求1所述的第五代行动通信天线控制模块，其特征在于，该左侧开槽与该右侧开槽以该接地面的一对称轴呈现彼此对称，该第一天线与该第二天线以该接地面的该对称轴呈现彼此对称。

4.如权利要求1所述的第五代行动通信天线控制模块，其特征在于，该基板具有一第一表面，该接地面、该第一电容、该第一部、该第二电容、该第二部、该第一二极管与该第二二极管设于该第一表面，该第一天线具有一第一短路部与一第一馈入部，该第一短路部连接该接地面，该第二天线具有一第二短路部与一第二馈入部，该第二短路部连接该接地面。

5.如权利要求4所述的第五代行动通信天线控制模块，其特征在于，该基板更具有一第二表面，该第一天线具有一设于该第一表面的第一辐射部、一第一贯通部与一设于该第二表面的第二辐射部，该贯通部贯通该基板以连接该第一辐射部与该第二辐射部，该第一辐射部连接该第一短路部与该第一馈入部；其中，该第二天线具有一设于该第一表面的第三辐射部、一第二贯通部与一设于该第二表面的第四辐射部，该贯通部贯通该基板以连接该第三辐射部与该第四辐射部，该第三辐射部连接该第二短路部与该第二馈入部。

6.如权利要求1所述的第五代行动通信天线控制模块，其特征在于，当该第一二极管接收到该第一直流电压时，该第一部经由该第一二极管导通至该第一边缘以缩短该第一部与该第一边缘的交流接地电流路径；当该第二二极管接收到该第二直流电压时，该第二部经由该第二二极管导通至该第二边缘以缩短该第二部与该第二边缘的交流接地电流路径。

7.如权利要求6所述的第五代行动通信天线控制模块，其特征在于，更包括一直流馈电部，该直流馈电部具有一第一直流馈线与一第二直流馈线，该第一直流馈线跨过该第一电容在该基板上的正投影位置以连接该第一部与该第一直流电压，该第二直流馈线跨过该第二电容在该基板上的正投影位置以连接该第二部与该第二直流电压。

8.如权利要求1所述的第五代行动通信天线控制模块，其特征在于，该第一频带是3.5GHz频带。

9.如权利要求1所述的第五代行动通信天线控制模块，其特征在于，该第二频带是6GHz频带。

10.如权利要求1所述的第五代行动通信天线控制模块，其特征在于，该第五代行动通信天线控制模块应用于笔记本计算机、膝上型计算机或平板计算机。