TW200929680A - An antenna module and a positioning device thereof - Google Patents

Description

200929680 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明妹關於一種天線模組及其定位機構；具體而 言，本發明係關於一種天線定位機構，用以組合並固定 複數天線以形成具多向性之天線模組。 【先前技術】 天線在無線網路的建構中扮演著十分重要的角色，且 係為如無線基地台(Access Point)、訊號中繼站、無線橋接 态或衛星定位系統(GPS)…等無線產品的必要元件。考量 到無線訊號之接收往往受到距離、方位及地形環境等因 素的影響，因此天線製造商不斷地推陳出新，其中，尤 以如片型天線(Patch Antenna)等之指向性天線因具備較 佳之方向性，所以成了應用最為普遍的一類天線。 圖1所示為一般配置片型天線之無線訊號接收裝置之 剖面視圖。如圖1所示，無線訊號接收裝置1〇内部設有 片型天線30，雖然片型天線30水平接地面31上的輻射 το件32，讓片型天線3〇在正交面中對於訊號源發出的 訊號具有最大的增益性(Antenna Gain)，不過，亦由於其 訊號感測方向較為單…因此在地形地物較為複雜的環 境中如都會區或居家環境等，將會對其靈敏性造成較大 的影響。此外，雖然目前大部份無線訊號接收裝置其天 線设體内係使用偶極天線(Dip〇le 以達到全向性 200929680 之訊號接收，然而其訊號傳送接收之品質及穩定性仍有 進一步改善之空間。 • 【發明内容】 本發明之主要目的在於提供一種天線模組及其定位 機構，可在多個方向上達到最大的增益性(Antenna

Gain) ’並有效降低方位及地形環境等不利因素對無線訊 號傳輸的影響。 ❹ 本發明之另一目的在於提供一種天線模組及其定位 機構’透過天線定位機構將如片型天線(Patch • 等之天線組合形成陣列並加以模組化，以達到最大的訊 • 號涵蓋範圍。 本發明之另一目的在於提供一種天線模組及其定位 機構，提供地形地物較為複雜的環境中如居家環境或都 會區等無線訊號傳輸品質較不穩定區域之解決方案。 ❹ 本發明之另一目的在於提供一種天線模組及其定位 機構針對片型天線在無線網路通訊產品組裝時之限 制’進行組裝最佳化之設計。 本發明之天線模組及其定位機構，天線模組包含底 座、支架、複數天線組與天線定位機構，其中底座具有 支撐軸，每一天線具有背板，天線定位機構則包含複數 扣件，每一扣件係具有背板連接部及支架連接部相應設 置於背板連接部之背侧，且背板連接部係供與背板接 6 200929680 合。支架其側邊係設有複數個連接件與該些支架連接部 對應叹置’其巾該些連接件之端緣係與支斜目連，當該 - 魏接件與·該連接部接合，找賴該些扣件並 • 架構該些背板。 在較佳實把例中，每一扣件係進一步具有第一彈性臂 及第二彈性臂，因此本發明之天線定位裝置較佳係利用 扣件將如型天線等之天線與支架勾住，使兩者與扣件 ❹ 之間形成二明治狀態，再利用扣件上之第一彈性臂及第 二雜臂分财住#鼓線及絲，使兩者不會依循原 組裝方向反向脫落以達到快速組裝之目的。 本發明同時提供一種天線模組及其定位機構之製造 方法。首先，利用背板連接部對應接合扣件與背板，其 中每一扣件進一步具有支架連接部相應設置於背板連接 郃之♦侧，且支架之側邊連結有複數個連接件與該些支 架連接部對應設置；接著，對應接合該些連接件與該些 ® 支架連接部，使支架藉由該些連接件與該些扣件連結， 並架構該些背板形成組合天線；最後，將組合天線接合 至底座以形成天線模組。 【實施方式】 本發明提供一種天線模組及其定位機構。本發明之天 線模組較佳係與如無線訊號接收裝置等之電子裝置配合 使用，並透過天線定位機構組合複數個天線組形成組合 7 200929680 天線，_合(如_)自由空間内與無線訊號接收裝置間 . 的電磁此里。在許多情況下，為使無線訊號之傳輸具有 較佳絲敎之^質.，需要在天線的某—方向加強訊號 以達到較大的增益性(AntejmaGah)，因此，在較佳實施 方式中，本發明之天線模組較佳係透過支架與天線定位 機構’將如>{型天線(PatehAntenna或制狀天線)等之複 數個天線_合軸_並純模組化，財多個方向 ❹ 上鋼最大增益性_^細_Gain)，並纽降低方位 及地形環境等不利因素對無線訊號傳輸的影響。 此處所言之在多個方向上達到最大增益性，係指由於 片型天線乃一種具有方向性之指向性天線，其在水平接 地面上的輻射元件(Patch)於正交面中對於訊號源發出的 訊號具有最大增益性，因此，本發明之天線模組較佳係 藉支架與天線定位機構組合複數組片型天線，而使具有 複數組片型天線之天線模組對於訊號源能夠有最大的涵 〇 蓋範圍，亦即，藉由每一片型天線其正交面對於來源訊 號皆具有最大增益性的特性，以達到天線模組的最大訊 號涵蓋範圍。應用於組成本發明天線模組之天線較佳係 片型天線，然而在不同實施例中，其他具有方向性之指 • 向性天線如平板天線(Panel Antenna)等亦包含在此處所 言之天線之範疇内。 由於本發明之天線模組具有較大的訊號涵蓋範圍，因 此，本發明之天線模組較佳係可應用於無線區域網路中 200929680 短距離的橋接(Bridge)，具體而言，舉凡如跨馬路的兩楝 大樓，或者空間寬廣的廠房、倉庫等都是理想的應用環 . 境。此外，由於本發明之天線模組係可在多個方向上達 ' 到最大增益性，因此其較佳亦可應用於都會區或具有較 複雜空間配置或隔間設計之室内居家環境，以提供地形 地物較為複雜環境中無線訊號傳輸品質較不穩定之解決 方案。 、 如圖2a及圖2b所示為本發明天線模組及其定位機構 ❹ 之一較佳實施例。如圖2a所示，本發明之天線模組12〇 較佳係供與電子裝置配合使用，電子裝置1〇〇具有 印刷電路板900及天線外殼體110,天線模組12〇則設置 於天線外殼體110内並與印刷電路板9〇〇訊號相連。如 圖2b之較佳實施例所示，天線模組12〇包含底座2〇〇、 支架(未繪示)及聯結設置於底座2〇〇上之組合天線3〇〇。 在此，應用本發明天線模組之無線訊號接收裝置較佳係 ❹ 包含但不限於基地台(Access Point)、訊號中繼站、無線 橋接器、衛星定位系統(GPS)或其他需要接收無線訊號之 電子裝置。 如圖3a所示，底座200較佳係具有工字形上表面 220 ’且工字形上表面220之二侧邊221係分別連結有向 下延伸之支撐部222，使底座200係跨設於印刷電路板 900上方。然而在其他不同實施例中，底座2〇〇之形態及 其大小亦可進一步由印刷電路板9〇〇之尺寸及天線外殼 200929680 體U〇之外觀形狀等靈活決定。如圖3a及圖3b之較佳 實施例所示，底座200係具有支撐軸21〇，且底座2〇〇 上係堍置有支架600 ’其上組裝有複數個天線組31〇，形 成3D立體結構之組合天線3〇〇。如圖3a之較佳實施 例所不，該等天線組係分別透過天線定位機構結合於支 架’並且使該等天線組設置於支樓軸210之外圍。如 圖3b所示，組合天線3〇〇較佳係於其内部形成封閉區間 320 ’支撐軸210則設置容納於封閉區間32〇内，並使組 合天線300與底座200接合。 如圖3a及圖3b所示，由於組合天線3〇〇係藉支架6〇〇 組合成星形柱狀，因此組合天線300之封閉區間32〇較 佳係具有一星形剖面。然而在其他不同實施例中，由於 本發明之組合天線300較佳係可依據不同之使用需求及 訊號接收方位而做彈性設計與調整，因此，如圖3c及圖 3d所示，組合天線300較佳亦包含藉由不同形狀尺寸之 支架600組合複數天線組形成多邊形柱狀，而使封閉區 間320具有一多邊形剖面。如圖3a至圖3d之較佳實施 例所示，完成組裝後之組合天線3〇〇係固定設置於底座 2〇〇，固定方式則以組裝容易、快速拆卸為原則，可以螺 絲’鉚釘及任何形態呈現。 此外，考量到不同頻率下的天線尺寸大小及其排成陣 列的設計方式.皆不盡相同，且必須考慮各個方向訊號的 效能，加上天線殼體外^^、天線組數及陣列型式的不同 200929680 等因素容易導致天線無法以簡易的方式鎖固於殼體上致 使外形設計遭受限制；因此，本發明之天線定位機構提 供了一種便利的設計及組合方式’可使組合天線降低受 塑膠外觀機構件之變形及組裝公差而造成之影響。如圖4 之較佳實施例所示’組合天線300係由複數天線組31〇 組合所形成，且該等天線組310分別具有天線31〇1及天 線定位機構400。在此較佳實施例中，該些天線組 ❹ 中之每一天線組310係具有背板311用以設置天線 3101，天線定位機構400則包含複數扣件5〇〇連結於支 架600上以定位該些天線組31〇之背板311。如圖4所 示’天線定位機構400較佳係利用扣件5〇〇將天線組310 之背板311與支架600連接，且扣件5〇〇係設置於背板 311之背侧並與支架600之側邊相連接，如此一來，將使 背板311及支架600與扣件500之間形成三明治狀態， 可取代一般螺絲及鉚釘組裝方式，以增加組裝便利性並 ❹ 達到快速組裝之目的。 如圊5a及圖5b之較佳實施例所示，每一扣件500較 佳係具有背板連接部51〇及支架連接部52〇分別設置於 背板連接部510之背側。在此較佳實施例中，扣件500 係以一塑膠材料射出成形，並藉背板連接部51〇與背板 311接合。如圖5a及圖5b之較佳實施例所示，背板311 叹有至少一·^合孔312’且背板連接部51〇具有至少一_^ 勾51丨’其中卡勾511係與卡合孔312扣合，使背板連接 11 200929680 部510與背板311接合。如圖5a及圖5b所示，卡勾511 較佳係呈L型並連結設置於靠近背板連接部训端緣之 位置。然而在其他不同實施例中，卡勾511亦可呈倒L 型而與卡合孔312扣合。此外，在其他不同實施例中， 卡勾511與卡合孔312之設置方式及位置較佳亦可相互 對調。亦即，卡合孔312較佳係成形於背板連接部51〇 靠近端緣之位置，卡勾5U則以沖壓成型方式連結設置 於背板311上；卡勾511與卡合孔312相扣合，以固定 扣件500於背板311上之相對位置。 如圖5a及圖5b所示，支架6〇〇其侧邊較佳係設有複 數個連接件610與該些支架連接部52〇對應設置，並分 別與該些支架連接部520對應相接。在此較佳實施例中， 該二連接件610之端緣係分別與支架6〇〇相連，當每一 連接件610與每一支架連接部52〇對應接合，支架6〇〇 連結該些扣件5〇〇並架構該些背板311形成組合天線 300。如圖5a之較佳實施例所示，每一扣件係設置 於每-背板311之幾何中心，且每一連接件61〇之端緣 係連結設置於支架600之侧邊；在此，想像支架600側 邊之法線方向上具有一虛擬之錯直切面，每一連接件61〇 係位於支架600側邊該虛擬之船直切面上，並沿支架6〇〇 側邊之法線方向與其相連。請同時參閱圖北及圖4，當 該些連接件610與該些支架連接部52〇接合，支架6〇〇 之侧邊係部分毗鄰設置於背板311旁。 . · · 12 200929680 在較佳實施方式中，支架600係可依組合天線3〇〇中 該些天線311之不同排列方式以各種形態呈現。如圖允 及圖5b之較佳實施例所示，支架6〇〇可由板材或連續線 - 材彎折而成。在此以板材為例，請同時參閱圖3b至圖 3d。如圖3b之較佳實施例所示，本發明之支架6〇〇較佳 係使用沖壓成型之薄型板材，且該板材較佳係具有一多 邊形剖面。然而在其他不同實施例中，支架6〇〇較佳亦 &含使賴魏材。_線材縣含-可撓雜金屬材 料，且支架600係由連續線材彎折形成一星形之多邊形 框架620。此外在其他較佳實施例中，如圖灸及圖％ 所示’支架600亦可由連續線材、彎折形成一長方形或任 意形狀之多邊型框架620。 如圖5a之較佳實施例所示，支架連接部52〇係具有底 面521及第-彈性臂523，且連接件61〇係設有接合孔 611 連接件610沿底面521與支架連接部接合， ❹ 帛一彈性臂523與接合孔611可分離地扣接。缺而在其 錄佳實施例中，如圖5b所示，連接件⑽亦;= 支架連接部520卡合，而毋需設置第一彈性臂523。如圖 元之較佳實施例所示’底面521較佳係具有封閉内緣 522。封閉内緣522具有第一端现及第二端迎，且 第一彈性臂523係與封壁内緣522之第一端5221相連 接。如圖5a之較佳實施例所示，背板311係具有定位孔 313 ’且背板連接部510較佳另包含第二彈性臂犯與封 200929680 閉内緣522之第二端5222相連’當卡勾511與卡合孔312 扣合’第二彈性臂512同時與定位孔313扣接，且扣件 500係與背板311可分離地相連。如圖5a所示，定位孔 . 313較佳係設置於背板311上鄰近至少一卡合孔312之位 置。然而在其他不同實施例中，定位孔313之設置部位 亦可因應第二彈性臂M2之設置方式而有所彈性調整。 此外，在其他較佳實施方式中，如圖5b所示，扣件500 亦可直接定著設置於支架連接部52〇上，而毋需設置第 ❹ 二彈性臂512。 ° 如圖5a之較佳實施例所示，每一支架連接部wo進一 步包含侧壁524環繞連結於底面521侧邊，且每一連接 件610係具有至少一連接耳ο]。如圖5a所示，侧壁524 與底面521角隅連結處較佳係設有複數定位冑525，當第 一彈性臂523與接合孔611扣接，至少一連接耳612之 兩端部分別與相鄰兩定位部525抵接，並使連接件61〇 ❹ 與扣件500相卡合。如圖6之較佳實施例所*，由於第 彈!·生# 523及第一彈性臂512係分別與封閉内緣 爽角度且第彈性臂523轴線之延伸線係與第二彈 性臂512之軸線平行不交錯。換言之，第一彈性臂切 與第二彈性臂.512係朝不同之方向彼此交錯設置，而分 別與背板311及連接件61〇扣合。因此，可利用扣件· 上之第-彈性臂523及第二彈性臂S12分別卡住天線組 310之背板311與支架使兩者不會依循原組裝方向 . · . - 14 200929680 反向脫落。 本發明同時提供一種天線模組及其定位機構之製造 方法，針對片型天線在無線網路通訊產品組裝時之限 制’進行組裝最佳化之設計。圖7所示為本發明天線模 組及其定位機構製造方法之步驟流程圖。由於本發明之 天線模組包含支架、複數天線組及天線定位機構，每一 天線組具有背板，天線定位機構具有複數扣件，每一扣 ❹ 件係具有者板連接部，因此如圖7所示，本發明天線模 組製造方法係包含下列步驟：步驟71〇，包含利用背板連 接部對應接合扣件與背板，其中每一扣件進一步具有支 架連接部相應設置於背板連接部之背侧，且支架之側邊 連結有複數個連接件與該些支架連接部對應設置；步驟 730，包含對應接合該些連接件與該些支架連接部，使支 架藉由該些連接件與該些扣件連結，並架構該些背板形 成組合天線；以及步驟750，將組合天線接合至底座以形 ❹ 成天線模組。 當實施於如圖5a所示之實施例時，由於每一支架連接 部520係具有底面521及第一彈性臂523，且每一連接件 610係設有接合孔611，因此前述之連接件接合步驟包含 以沖壓成型方式於支架_上形成連接件⑽，並將連接 件610沿底面521與支架連接部52〇接合，以及使第一 彈性臂523與接合孔61U口接。然而在其他不同實施例 + ’前述步驟亦包含利用·點焊方式將連接件61〇與支架 15 200929680 600連結，而後將連接件與支架連接部52〇接合。此外， 如圖5a所示，每一背板311設有至少一卡合孔312，且 每一背板連接部510進一步具有至少一_^勾511，因此步 • 驟710中之扣件接合步驟較佳係包含將卡勾511與卡合 孔312扣合’並使背板連接部510與背板311接合。如 圖5a之較佳實施例所示，每一背板3n進一步具有定位 孔313 ’且背板連接部51〇另包含第二彈性臂512，因此 如述之扣件接合步驟包含當卡勾與卡合孔扣合，同時將 第·一彈性臂與定位孔扣接。 如圖5a所示，由於支架600較佳係包含可撓曲性金屬 材料，所以步驟750中之組合天線形成步騾進一步包含 連續彎折支架形成多邊形框架，並使組合天線形成具有 星形剖面之立體結構。此外，在其他不同實施例中，組 合天線形成步驟較佳亦包含連續彎折支架形成多邊形框 架’並使組合天線形成具有多邊形剖面之立體結構。綜 ❹ 上所述，透過組件的模組化，本發明之天線定位機構確 可使各組片型天線不受塑膠外觀機構件之變形及組裝公 差影響天線效能。再來，經由扣件的結構設計，使片型 天線在與天線支架組裝時不需以一般螺絲及鉚釘鎖付固 定，可避免組裝上之不便。最後，工業設計師在設計造 形時則不受片型天線需鎖付於機殼之限制，而影響造型 設計上的發揮。如此，產品將可兼倶美觀及效能。 本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施

❹ 200929680 例僅為實施本發明之範例。必縣出的是，已揭露之實 ★ ιΊ並未限制本發日肖之範圍。相.反地，包含於中請專利 範圍之精神及翻之修改及鱗設置均包含於本發明之 範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1為習知無線訊號接收裝置之剖面視圖； =2a為本發明天_缺其粒機構之—實施例之俯視 圃， 機構之一實施例的立體 團， 圖3a為圖2a及㈣所示實施例之分解圖； Ξ =ίΓ天線模組及其定位機構之—較佳實施例； _===，-較佳實· 圖4 妓賴叙-健實施例； 圖:::發構之-較佳實施例; 圖料本發明天線模二:=了_例; _本發、輸及其定 圖7為本發明天·_甘―觸之—較佳實施例， 流程圖。 及其德_趙作方法之步驟 【主要元件符號說明】 17 200929680 ίο無線訊號接收裝置 30片型天線 31水平接地面 32輻射元件 90印刷電路板 100電子裝置 110天線外殼體 120天線模組 200底座 210支撐軸 220工字形上表面 221側邊 222支撐部 300組合天線 310天線組 3101天線 311背板 312卡合孔 313定位孔. 320封閉區間 400天線定位機構 500扣件 200929680 510背板連接部 511卡勾 512第二彈性臂 520支架連接部 521底面 522封閉内緣 5221第一端 5222第二端 523第一彈性臂 524側壁 525定位部 600支架 610連接件 611接合孔 612連接耳 620多邊形框架 900印刷電路板 19

Claims (1)

1. 200929680 十、申請專利範圍： 1. 一種天線模組，供與一電子裝置配合使用，包含： 一底座，該底座具有一支撐軸； 一支架’設置於該底座；以及 複數個天線組，組裝於該支架上，其中該等天線組分 別具有一天線及一天線定位機構，該天線定位機構， 更包含一扣件，其中該等天線組分別透過該扣件結合 於該支架，且該等天線組設置於該支撐軸外圍。 2·如申請專利細第1項所述之天線模組，其中該天線組 更具有一背板用以設置該天線，且該扣件係設置於該背 板之背侧並與該支架之側邊相連接。 3.如申請專利範圍第2項所述之天線模組，該支架之侧邊 係設有複數個連接件，且該扣件更具有連接部及 一支架連接部械設置於該背板連接部之伽，其中該 背板連接部係與該背板接合，且該等連接件係分別與該 些支架連接部對應相接。 4.如申請專利細第3項所狀天線· ’該支架連接部 係具有-底面及-第—彈性臂，且每—該連接件係設有 一接合孔，當輯接件沿該底面触支架連接部接合， 20 200929680 該第一彈性臂與該接合孔可分離地扣接。 5. 如申請專利範圍第4項所述之天線模組，其中該底面係 . 進一步具有一封閉内緣，且該第一彈性臂係與該封壁内 緣之一第一端相連接。 6. 如申請專利範圍第4項所述之天線模組，該支架連接部 進一步包含一侧壁環繞連結於該底面上方，且每一該連 ❹ 接件係具有至少一連接耳，其中該侧壁與該底面角隅連 結處係設有複數定位部，當該第一彈性臂與該接合孔扣 接，該至少一連接耳之兩端部分別與相鄰兩定位部抵 接’使該連接件與該扣件相卡合。 7. 如申請專利範圍第3項所述之天線模組，該背板設有至 少一卡合孔，且該背板連接部進一步具有至少一卡勾， ❹ 其巾該卡自係與該卡合孔扣合，使該背板連接部與該背 板接合。 8. 如申請專利範圍苐7項所述之天線模組，其中該背板進 一步具有一定位孔，且該背板連接部另包含一第二彈性 煮，畲該卡勾與該卡合孔扣合，該第二彈性臂同時與該 定位孔扣接，且該扣件係與該背板可分離地相連。 9. 如申請專利範圍第8項所述之天線模組，其中該定位孔 21 200929680 得'設置於該背板上鄰近該至少一卡合孔之位置。 1G.如申請專補_ 7項所述之天線模組，其中該至少一 . 卡⑽設置於靠我背板連接部端緣之位置。 11.如申請細_ 3撕述之天線模組，敎架連接部 進一步包含-第1性臂及—底面具有—關内緣，該 封閉内緣具有-第一端及一第二端，且該背板連接部係 ® 具有一第二彈性臂，其中該第-彈性㈣與該第-端連 /該第—彈性制與該第二端減，該第-彈性臂及 該第二彈性臂係分職該封_緣夾—角度，且該第一 彈性臂軸線之延伸線係與該第二彈性臂之轴線平行不交 錯。 12. 如申請專利範圍第i項所述之天線模組，其中該支架係 _ 由一連續線材彎折而成。 13. 如申請專利範圍第12項所述之天線模組，其中該連續線 材係包含一可撓曲性金屬材料。 14. 如申請專利範圍第12項所述之天線模組，其中該支架係 由該連續線材彎折形成一多邊形框架。 15·如申請專利第1項所述之天雜組，其中該支架係 一多邊形板材。 22 200929680 16. 如申請專利範圍第！項所述之天線模組，其中該扣件係 以一塑膠材料射出成形。 17. 如申請專利範圍第3項所述之天線模組，其中該支架透 過設置於其側邊之該等連接件賴該些扣件，並架構該 等天線組之該些背板形成—組合天線，該組合天線具有 封閉區間’供該支撐軸設置容納於該封閉區間，且該 組合天線係與該底座接合。 18. 如申請專利範圍第17項所述之天線模組，其中該組合天 線之該封閉區間具有一星形剖面。 19. 如申請專利範圍第17項所述之天線模組，其中該封閉區 間具有一多邊形剖面。 20. 如申請專利範_ 2項所述之天線模組，其中每一該扣 件係5又置於每-該背板之幾何中心，且每—該連接件之 端緣係沿該支架側邊之法線方向與其相連，當該些連接 件與該些支架連接部接合，該支架之侧邊係部分赴鄰設 置於該背板旁。 23