TW202308222A - 天線模組 - Google Patents

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Abstract

一種天線模組，包括一第一天線輻射體、一第二天線輻射體、一第一接地輻射體、一第二接地輻射體及一電容元件。第一天線輻射體包括一饋入端。第二天線輻射體設置於第一天線輻射體的一側，且一第一槽縫形成在第二天線輻射體的一主體部分與第一天線輻射體之間。第一接地輻射體設置於第一天線輻射體的另一側，且與第一天線輻射體之間形成一第二槽縫。第二接地輻射體設置於第二天線輻射體及第一接地輻射體之間。第二天線輻射體的一第一分支與第二接地輻射體之間形成一第三槽縫。電容元件設置於第三槽縫上且連接第二天線輻射體與第二接地輻射體。

Description

天線模組
本發明是有關於一種天線模組，且特別是有關於一種多頻天線模組。
5G-Sub 6G的LTE主天線和副天線所需涵蓋的頻帶越來越多，由原本698~960MHz和1710~2700MHz的頻帶，增加了n77~n79之3300~5000MHz的頻帶、LAA B252和B255之5150~5925MHz的頻帶及低頻的B71頻帶(617~698MHz)。天線模組要如何能夠涵蓋多頻帶是本領域的研究範圍。
本發明提供一種天線模組，其能夠涵蓋多頻帶。
本發明的一種天線模組，包括一第一天線輻射體、一第二天線輻射體、一第一接地輻射體、一第二接地輻射體及一電容元件。第一天線輻射體包括一饋入端。第二天線輻射體設置於第一天線輻射體的一側，且與第一天線輻射體之間形成一第一槽縫。第二天線輻射體包括靠近第一天線輻射體的一主體部分以及一第一分支，第一槽縫形成在主體部分與第一天線輻射體之間。第一接地輻射體設置於第一天線輻射體的另一側，且與第一天線輻射體之間形成一第二槽縫。第二接地輻射體設置於第二天線輻射體及第一接地輻射體之間。第二天線輻射體的第一分支延伸自主體部分且靠近第二接地輻射體，第二天線輻射體的第一分支與第二接地輻射體之間形成一第三槽縫。電容元件設置於第三槽縫上且連接第二天線輻射體與第二接地輻射體。
在本發明的一實施例中，上述的第一天線輻射體包括靠近第二天線輻射體的一L型部分，第一槽縫形成於L型部分與第二天線輻射體之間。
在本發明的一實施例中，上述的第一天線輻射體包括遠離第二天線輻射體的一梯形部分，梯形部分的一上底靠近第一接地輻射體，饋入端位於梯形部分的上底。
在本發明的一實施例中，上述的第一槽縫包括一第一子槽縫與一第二子槽縫，第二子槽縫的寬度大於第一子槽縫的寬度，第一子槽縫連接第二子槽縫且與第二子槽縫具有一小於180度的夾角。
在本發明的一實施例中，上述的第二天線輻射體還包括延伸自主體部分且靠近第二子槽縫的一第二分支，第一分支的寬度與第二分支的寬度小於主體部分的寬度。
在本發明的一實施例中，上述的第二天線輻射體還包括延伸自主體部分且遠離第二分支的一第三分支，第三分支的寬度小於主體部分的寬度。
在本發明的一實施例中，上述的饋入端連接於一第一同軸傳輸線的一正端，第一接地輻射體連接於第一同軸傳輸線的一負端，第一分支的一轉折處連接於一第二同軸傳輸線的一正端，第二接地輻射體連接於第二同軸傳輸線的一負端。
在本發明的一實施例中，上述的第一接地輻射體與第二接地輻射體在朝向彼此的輪廓呈互補。
在本發明的一實施例中，上述的天線模組設置於一支架，支架包括依序相連的一第一面、一第二面、一第三面及一第四面，第一接地輻射體的一部分與第二接地輻射體的一部分設置於第一面，第二天線輻射體的一部分及第二接地輻射體的另一部分設置於第二面，第二天線輻射體的另一部分及第一天線輻射體的一部分設置於第三面，第一天線輻射體的另一部分及第一接地輻射體的另一部分設置於第四面。
在本發明的一實施例中，上述的第一接地輻射體及第二接地輻射體透過一導體導通於一系統接地面。
基於上述，本發明的天線模組的第二天線輻射體的主體部分與第一天線輻射體之間形成第一槽縫。第一接地輻射體與第一天線輻射體之間形成第二槽縫。第二接地輻射體與第二天線輻射體的第一分支之間形成第三槽縫。電容元件設置於第三槽縫上且連接第二天線輻射體與第二接地輻射體。上述設計可使本發明的天線模組具有多頻的效果。
圖1是依照本發明的一實施例的一種天線模組的攤平示意圖。圖2是圖1的天線模組設置在支架上的立體示意圖。圖3是隱藏圖2的支架的示意圖。圖4是圖3的其他視角的示意圖。要說明的是，圖1是將圖2的天線模組100與支架20的表面攤平之後的示意圖。在圖1中，最上面與最下面是支架20的同一個面(第一面21)。
請參閱圖1至圖4，本實施例的天線模組100包括一第一天線輻射體110、一第二天線輻射體120、一第一接地輻射體(包括長條狀接地輻射體132與梯形接地輻射體134)、一第二接地輻射體135及一電容元件O。
第二天線輻射體120設置於第一天線輻射體110的一側，第二天線輻射體120與第一天線輻射體110之間形成一第一槽縫。第一槽縫包括一第一子槽縫C1與一第二子槽縫C2。第一子槽縫C1連接第二子槽縫C2且與第二子槽縫C2具有一小於180度的夾角。
在本實施例中，第一天線輻射體110包括靠近第二天線輻射體120的一L型部分(由彎折連接的第一部分114與第二部分116組成)及遠離第二天線輻射體120的一梯形部分112。第一天線輻射體110的一饋入端(位置A1)位於梯形部分112的上底處。在本實施例中，梯形部分112的上底由位置B1、B2所貢獻，位置B1、B2位在位置A1的兩側，而使得上底加寬，而可提升高頻的頻寬。
第一槽縫的第一子槽縫C1形成於第一部分114與第二天線輻射體120之間，第一槽縫的第二子槽縫C2形成於第二部分116與第二天線輻射體120之間。
在本實施例中，第二子槽縫C2的寬度大於第一子槽縫C1的寬度，第一子槽縫C1具有較小的寬度，而可具有較佳的耦合表現。第一子槽縫C1的寬度例如是0.5公厘至1公厘，例如是0.6公厘。第二子槽縫C2的寬度例如是0.5公厘至1.5公厘，例如是1公厘，但第一子槽縫C1、第二子槽縫C2的寬度不以此為限制。
此外，第二天線輻射體120包括靠近第一天線輻射體110的一主體部分122、延伸自主體部分122且靠近第二接地輻射體135的一第一分支124、延伸自主體部分122且靠近第二子槽縫C2的一第二分支128、及延伸自主體部分122且遠離第二分支128的一第三分支126。由圖1可見，第一分支124的寬度、第二分支128的寬度及第三分支126的寬度小於主體部分122的寬度。
第一槽縫(第一子槽縫C1與第二子槽縫C2)位在主體部分122與第一天線輻射體110之間。第一接地輻射體(長條狀接地輻射體132與梯形接地輻射體134)設置於第一天線輻射體110的另一側，且與第一天線輻射體110之間形成一第二槽縫C3。
第一天線輻射體110的梯形部分112的上底靠近第一接地輻射體(長條狀接地輻射體132與梯形接地輻射體134)，第二槽縫C3位於梯形部分112的上底與第一接地輻射體(長條狀接地輻射體132與梯形接地輻射體134)之間。
第二接地輻射體135設置於第二天線輻射體120及第一接地輻射體(長條狀接地輻射體132與梯形接地輻射體134)之間。第二接地輻射體135與第二天線輻射體120之間形成一第三槽縫C4。第三槽縫C4形成在第一分支124與第二接地輻射體135之間。天線模組100透過第三槽縫C4來調整高頻的阻抗匹配頻寬。
電容元件O設置於第三槽縫C4上且連接第二天線輻射體120與第二接地輻射體135。天線模組100透過位置D1、D2的路徑與位置G6、G7的路徑之間的電容元件O(33pF)可用來調整低頻頻帶的阻抗匹配頻寬。
饋入端(位置A1)連接於一第一同軸傳輸線12的一正端，且第一同軸傳輸線12的正端電性連接至主機板40(圖5)的模組卡(未繪示)的訊號端。第一接地輻射體的梯形接地輻射體134連接於第一同軸傳輸線12的一負端，第一同軸傳輸線12的負端電性連接至主機板的模組卡的接地端。
第一分支124的一轉折處(位置D1)連接於一第二同軸傳輸線14的一正端，第二接地輻射體135連接於第二同軸傳輸線14的一負端，第二同軸傳輸線14的負端透過電容元件O(電容值下地)與位置G6連接到系統接地面(未繪示)。
此外，如圖2所示，天線模組100設置於支架20，而為立體天線。在本實施例中，支架20與天線模組100的長度L1約為81公厘，寬度L3、L5約為13.5公厘，高度L2、L4約為6公厘。
天線模組100例如是設置在軟性電路板上再貼覆到塑膠支架20。在其他實施例中，天線模組100也可以是利用鐵件彎折而成或是以雷射直接成型(LDS)的方式製作。
支架20包括依序相連的一第一面21、一第二面22、一第三面23及一第四面24。由圖1可見，第一接地輻射體的梯形接地輻射體134與第二接地輻射體135的一部分設置於第一面21。第二天線輻射體120的第一分支122、第二分支128、局部的第三分支126及第二接地輻射體135的另一部分設置於第二面22。
第二天線輻射體120的主體部分122及第一天線輻射體110的第二部分116設置於第三面23。第一天線輻射體110的第一部分114、梯形部分112及第一接地輻射體的長條狀接地輻射體132設置於第四面24。在本實施例中，第一槽縫的第一子槽縫C1與第二子槽縫C2位於同一平面。然而，在另一實施例中，第一子槽縫C1可朝向第一天線輻射體110的方向延伸，以增加第一子槽縫C1的寬度，使得部分的第一子槽縫C1與第二子槽縫C2位於不同平面，這樣的設計可有助於寬頻的效果。
此外，支架20還包括連接於第二面22的一第五面25，第二天線輻射體120的第三分支126延伸至第五面25。
請回到圖1，在本實施例中，第一天線輻射體110透過位置A1、A2的路徑連接位置A4、A3、A2、A5、A6、A7的L型路徑，與第二接地輻射體135(位置G6、G7、G8、G9的路徑)透過電容元件O經由位置D1、D3的路徑連接位置D5、D4、D3、D6、D7、D8的T型路徑之間所形成的L型第一槽縫(第一子槽縫C1與第二子槽縫C2)耦合，構成一開迴路天線架構。
天線模組100透過增加位置D1、D3、D4、D5的路徑在其末端(位置D5)的長度，可用來調整低頻617MHz~800MHz、中高頻2500~2700MHz、5G-Sub 6G其高頻3300~3800MHz共振頻帶的落點位置。此外，調整第一槽縫(第一子槽縫C1與第二子槽縫C2)的間距可用來調整低頻617MHz~800MHz、中高頻2500~2700MHz、5G-Sub 6G其高頻3300~3800MHz共振頻帶的阻抗匹配頻寬。
此外，天線模組100透過增加位置A1、A2、A5、A6、A7的路徑的末端(位置A7)的長度，可用來調整低頻800MHz~960MHz、中高頻1900~2300MHz、5G-Sub 6G其高頻3800~5000MHz共振頻帶的落點位置。
再者，天線模組100透過調整位置A1、A2、A3、A4的路徑的末端(位置A4)的長度，和調整位置D1、D3、D6、D7、D8的路徑的末端(位置D8)的長度，可調整中高頻1710~1900MHz共振頻帶的落點位置。
此外，位置A1、A2、A3、B2的路徑面積可用來調整頻段LAA B465500~5925MHz的頻帶。位置A1、A2、A3、B1的路徑面積可用來調整頻段LAA B465150~5500MHz的頻帶。調整第二槽縫C3的間距用來調整頻段LAA B465150~5500MHz的頻帶、頻段LAA B465500~5925MHz的頻帶的阻抗匹配。
綜上，本實施例的天線模組100具有可支援5G-Sub 6G的多頻段的特性。
另外，第二接地輻射體135在第二面22的位置G6、G7的路徑連接第一面21中的位置G8、G9的路徑，且第四面24中第一接地輻射體的長條狀接地輻射體132在位置G3、G2、G1的路徑連接第一面21中的第一接地輻射體的梯形接地輻射體134的位置G5、G4的路徑。
第一接地輻射體的梯形接地輻射體134與第二接地輻射體135在朝向彼此的輪廓呈互補(為互補的梯形)。這樣的設計可使得第一接地輻射體(長條狀接地輻射體132與梯形接地輻射體134)及第二接地輻射體135拼裝成大面積的接地輻射體130。
如圖2所示，天線模組100的第一接地輻射體的梯形接地輻射體134及第二接地輻射體135透過導體30、32導通於系統接地面。導體30、32例如是銅箔與導電泡棉，導體30(銅箔)焊接於位置G3、G2、G1的路徑，並於位置G4、G5、G8、G9的路徑貼附導體32(導電泡棉)，使銅箔與導電泡棉能與系統接地面(金屬中框)形成一完整接地，而具有較佳的性能表現。
拼裝的接地輻射體130的設計再加上透過導體30、32導通於系統接地面的完整接地設計，可有效降低主機板40(圖5)雜訊對第一同軸傳輸線12與第二同軸傳輸線14於低頻800MHz的影響。
另外，在本實施例中，位置D1用來連接到主機板40的感測電路(未繪示)的CX偵測腳位，可使天線模組100的位置D2、D1、D5、D4、D3、D6、D7、D8的路徑能夠用來偵測物體靠近，調降發射功率的機制，而構成一混合式(Hybrid)多頻段天線的特性。
換句話說，本案將感測電路設計於主機板40而非天線模組100的圖騰上，再透過同軸傳輸線連接偵測訊號到天線模組100上，構成混合式天線的設計，可偵測人體靠近時，有調降發射功率的機制，同時可減少感測電路於天線模組100上佔用的空間。
圖5是將圖1的天線模組設置在電子裝置上的示意圖。請參閱圖5，在本實施例中，電子裝置10例如是平板電腦，長度L6約為310公厘，寬度L7約為225公厘。天線模組100設置在電子裝置10的長邊處，另一天線模組100’設置在電子裝置10的短邊處，而分別作為5G-Sub 6G其LTE主天線和副天線。兩天線模組100、100’之間的距離L8約為190公厘。
在本實施例中，天線模組100’的圖騰可相同或相似於天線模組100，天線模組100’例如是使用主天線其鏡射方式，以達到天線圖騰共用，節省設計成本，而達到天線圖騰共用設計的概念。
圖6是圖5的天線模組的頻率-VSWR的關係圖。請參閱圖6，在本實施例中，兩天線模組100、100’的電壓駐波比(VSWR)在低頻可小於6，而高頻都可小於3，具有5G-Sub 6G其多頻帶天線的特性。
圖7是圖5的天線模組的頻率-隔離度的關係圖。請參閱圖7，在本實施例中，兩天線模組100、100’之間的距離L8(圖5)為190公厘時，兩天線模組100、100’之間的隔離度在低頻可小於-15dB，而高頻都可小於-25dB，擁有良好的隔離度的表現。
圖8是圖5的天線模組的頻率-天線效率的關係圖。請參閱圖8，在本實施例中，兩天線模組100、100’的天線效率在LTE B17(617~698MHz)為-3.0~-8.1dBi，其它頻帶的天線效率都可大於-6dBi以上的性能。
具體地說，在本實施例中，天線模組100(主天線)的頻率617~960MHz的天線效率為-1.7~-7.4dBi，頻率1710~2690MHz的天線效率為-2.2~-4.3dBi，頻率3300~5000MHz的天線效率為-2.7~-4.4dBi，頻率5150~5925MHz的天線效率為-3.1~ -4.3dBi，擁有5G-Sub 6G之LTE寬頻天線效率的表現。
綜上所述，本發明的天線模組的第二天線輻射體的主體部分與第一天線輻射體之間形成第一槽縫。第一接地輻射體與第一天線輻射體之間形成第二槽縫。第二接地輻射體與第二天線輻射體的第一分支之間形成第三槽縫。電容元件設置於第三槽縫上且連接第二天線輻射體與第二接地輻射體。上述設計可使本發明的天線模組具有多頻的效果。
A1~A7、B1、B2、D1~D8、G1~G9:位置 C1:第一子槽縫 C2:第二子槽縫 C3:第二槽縫 C4:第三槽縫 L1、L6:長度 L2、L4:高度 L3、L5、L7:寬度 L8:距離 O:電容元件 X、Y、Z:座標 10:電子裝置 12:第一同軸傳輸線 14:第二同軸傳輸線 20:支架 21:第一面 22:第二面 23:第三面 24:第四面 25:第五面 30、32:導體 40:主機板 100、100’:天線模組 110:第一天線輻射體 112:梯形部分 114:第一部分 116:第二部分 120:第二天線輻射體 122:主體部分 124:第一分支 126:第三分支 128:第二分支 130:接地輻射體 132:長條狀接地輻射體 134:梯形接地輻射體 135:第二接地輻射體
圖1是依照本發明的一實施例的一種天線模組的攤平示意圖。 圖2是圖1的天線模組設置在支架上的立體示意圖。 圖3是隱藏圖2的支架的示意圖。 圖4是圖3的其他視角的示意圖。 圖5是將圖1的天線模組設置在電子裝置上的示意圖。 圖6是圖5的天線模組的頻率-VSWR的關係圖。 圖7是圖5的天線模組的頻率-隔離度的關係圖。 圖8是圖5的天線模組的頻率-天線效率的關係圖。
A1~A7、B1、B2、D1~D8、G1~G9:位置
C1:第一子槽縫
C2:第二子槽縫
C3:第二槽縫
C4:第三槽縫
L1:長度
L2、L4:高度
L3、L5:寬度
O:電容元件
X、Y、Z:座標
12:第一同軸傳輸線
14:第二同軸傳輸線
20:支架
21:第一面
22:第二面
23:第三面
24:第四面
25:第五面
100:天線模組
110:第一天線輻射體
112:梯形部分
114:第一部分
116:第二部分
120:第二天線輻射體
122:主體部分
124:第一分支
126:第三分支
128:第二分支
130:接地輻射體
132:長條狀接地輻射體
134:梯形接地輻射體
135:第二接地輻射體

Claims (10)

  1. 一種天線模組，包括： 一第一天線輻射體，包括一饋入端； 一第二天線輻射體，設置於該第一天線輻射體的一側，且與該第一天線輻射體之間形成一第一槽縫，該第二天線輻射體包括靠近該第一天線輻射體的一主體部分以及一第一分支，該第一槽縫形成在該主體部分與該第一天線輻射體之間； 一第一接地輻射體，設置於該第一天線輻射體的另一側，且與該第一天線輻射體之間形成一第二槽縫； 一第二接地輻射體，設置於該第二天線輻射體及該第一接地輻射體之間，該第二天線輻射體的該第一分支延伸自該主體部分且靠近該第二接地輻射體，該第二天線輻射體的該第一分支與該第二接地輻射體之間形成一第三槽縫；以及 一電容元件，設置於該第三槽縫上且連接該第二天線輻射體與該第二接地輻射體。
  2. 如請求項1所述的天線模組，其中該第一天線輻射體包括靠近該第二天線輻射體的一L型部分，該第一槽縫形成於該L型部分與該第二天線輻射體之間。
  3. 如請求項1所述的天線模組，其中該第一天線輻射體包括遠離該第二天線輻射體的一梯形部分，該梯形部分的一上底靠近該第一接地輻射體，該饋入端位於該梯形部分的該上底。
  4. 如請求項1所述的天線模組，其中該第一槽縫包括一第一子槽縫與一第二子槽縫，該第二子槽縫的寬度大於該第一子槽縫的寬度，該第一子槽縫連接該第二子槽縫且與該第二子槽縫具有一小於180度的夾角。
  5. 如請求項4所述的天線模組，其中該第二天線輻射體還包括延伸自該主體部分且靠近該第二子槽縫的一第二分支，該第一分支的寬度與該第二分支的寬度小於該主體部分的寬度。
  6. 如請求項5所述的天線模組，其中該第二天線輻射體還包括延伸自該主體部分且遠離該第二分支的一第三分支，該第三分支的寬度小於該主體部分的寬度。
  7. 如請求項1所述的天線模組，其中該饋入端連接於一第一同軸傳輸線的一正端，該第一接地輻射體連接於該第一同軸傳輸線的一負端，該第一分支的一轉折處連接於一第二同軸傳輸線的一正端，該第二接地輻射體連接於該第二同軸傳輸線的一負端。
  8. 如請求項1所述的天線模組，其中該第一接地輻射體與第二接地輻射體在朝向彼此的輪廓呈互補。
  9. 如請求項1所述的天線模組，其中該天線模組設置於一支架，該支架包括依序相連的一第一面、一第二面、一第三面及一第四面，該第一接地輻射體的一部分與該第二接地輻射體的一部分設置於該第一面，該第二天線輻射體的一部分及該第二接地輻射體的另一部分設置於該第二面，該第二天線輻射體的另一部分及該第一天線輻射體的一部分設置於該第三面，該第一天線輻射體的另一部分及該第一接地輻射體的另一部分設置於該第四面。
  10. 如請求項1所述的天線模組，其中該第一接地輻射體及該第二接地輻射體透過一導體導通於一系統接地面。
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