TW476169B - Module antenna device - Google Patents

Description

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技術範疇 本發明係關於與”模組—體成型之天線，且尤其係關於 利用包覆元件而與RF模组一體成型之天線。 發明背景 7 利用RF模組來傳送資料及其他信號是現代技術的日漸重 要的％，使用無線方式與終端％及輔助設備通訊的一般 目標是避免許多連接裝置用的線，例如它的典型頻率是1到 5 GHz ’使用小rF模組技術的問題是小模組本身提供的 極有限i間内;^到天線的有效操作，習用多揭示使用外部 天線，這表示從RF模組將RIM#號饋入主印刷電路板（pcB) 且由此送入外部天線，其在PCB上或是裝在另一位置。 一種解決部分外部天線問題的方法是使用陶瓷天線，但 是除了裝有外部天線的印刷電路板需要pcB的空間外，另 一缺點是重量的增加及製造/焊接時很難調諧天線。 已有多種文獻討論解決有限空間中的天線問題，其中典 型的技術領域是無線電呼叫器，例如美國專利號5,678,216 號揭示一種含一半大小微帶天線的無線電呼叫器，一對導 電元件繞著裝有呼叫ϋ電路元件的PCB，該導電元件形成電 路元件的電磁包覆盒，接著由一導電元件承載該微帶天線。 另T文獻EP-A1-0 707 335揭示設計成增加體積的天線裝 置，它佔據在行動通訊裝置，以及在不佔據主印刷電路板 的大量面積及不改變裝置大小之下，達成較高增益與較廣 的頻帶寬。 一日本文獻JP6260949揭示一種解決方法，其保護電子設 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - -------t--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 "+/〇i〇y 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 、發明說明（2 備不文靜電’以及也藉由使用比包覆食大一倍的天線，在 不劣化天線增益之下防止有限空間中的不良輻射，一多層 印刷電路板包括四層，其中第二層當成電路阻隔接地，而 第二層形成與U形天線部分_聯的天線部分，該u形天線比 包覆盒大一倍，第一及第四層承載電子電路的元件。 准上述S用文獻皆未揭示一種天線模組的最佳期望的解 決方法’該天線模組適用於包括小RF子模組的RF模組， 因此仍需要一種解決方法，能容易的整合天線，以及在製 造/焊接小RF模組上得到天線操作頻率的最佳調諧。 發明總結 本發明揭示一種與一 RF模組iRF包覆部分一體成型之 RF天線，且同時顯示一唯一調諧機構根據一電壓駐波比 (VSWR)規格而用以調諧RF天線，藉以容許印刷電路板上 其他元件之較大公差。藉此在？(：3上也得到較大空間以及 避免傳送線中之RF損失及焊接至一外部天線。因積體天線 與VSWR規格不符而導致製程中止的危險也接著消除。 根據本發明的模組天線裝置如申請專利範圍的第1項（獨 立項）所述，而其他實施例則由第2至1 0項（附屬項）所述。 圖式簡單説明 本發明及其其他目的與優點可參考以下説明及配合附圖 而更加瞭解，其中： 圖1是根據習用的標準RF模組； 圖2説明一 RF模組實施例，其含有根據本發明與包覆一 體成型的天線； -5 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

476169 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3 ) 圖3是根據圖2 RF模組天線的饋入部分的放大側視圖； 圖4的上視圖説明天線的子模組及饋入部分； 圖5的側視圖説明根據圖2 PCB上的RF模組； 圖6説明包括一支撑元件的實施例，以表示圖5 R F模組 的調諧功能； 圖7説明一支撑元件以顯示含鍍金屬頂部的不對稱销，用 於根據圖6的調諧裝置； 圖8的側視圖説明圖2的天線及根據圖7含有鍍金屬頂部 的支撑元件； 圖9顯示由上面往下看去天線元件及支撑元件的末端，以 説明藉由偏心銷而調諧的設施； 圖1 〇説切含中心銷的支撑元件及頂部金屬剖面的第二實 施例； 圖11説明包括中心銷及槽狀塑膠片的支撑元件的第三實 施例； 圖1 2説明支撑的又一實施例，其含有中心銷及中空内部 以讓出空間容納PCB上的至少一元件； 圖1 3説明非傳導支撑裝置的實施例，其包括用以調諧積 體天線的線狀物；及 圖1 4説明圖2 RF模組的又一實施例，以顯示藉由一滑動 元件而調諧平面天線裝置。 詳細説明 多數RF模組需要RF包覆，其大多的共同技術是打凹的金 屬片，焊接在根據習用的圖1的元件上。除了金屬片以外， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------1T---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476169 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4 ) 也y使用一塑膠模片其具有至少一金屬表面，該等元件可 以是以下形式如積體電路，或不同的元件如表面裝設電阻 ’電容或電晶體。本發明的新穎理念是延伸含天線結構的 包覆部分，最好具有包覆及天線功能，在單一打凹及彎曲 製程或是模鑄及金屬化製程中製造成一片。 此外，製程中的實體公差會作用在共振頻率及天線頻寬 ，尤其是當天線的實體尺寸小於波長，天線頻寬較窄時， 因此對於不良的公差變化極爲敏感，例如若天線製程工具 磨損，只有消耗時間在替換製造工具之後才能重新調整所 製造天線的VSWR，此過程會中止生產線一段可觀的時間， 因而可視爲一項根本缺點。 根據圖的習用配置揭示RF模組的少數主要元件，數字工 表π RF子模組，例如包括：必要的振盪器，發射部分的調 變器及放大器系統，RF子模組丨位於印刷電路板4，也包括 RF模組的期望功能的必要電子電路（未示）的其他部分，例 如接收器邵分。RF子模組是組成積體電路的典型實施例， 金屬遮蔽裝置2將含子模組1的rf模組包覆，其也蓋住pCB 電路的其他部分，圖1所示的這類設計接著使用其功能中外 部天線的某一種，位於主PCB之上或是在裝置的底部外。 圖2説明一 RF模組實施例，其顯示根據本發明的積體天 線裝置1 0，圖2的裝置與圖1的裝置類似，都具有共同部分 1，2 ’4。包覆也包括第二部分3，惟部分2，3也可組成單 一元件，提供的印刷電路板具有終端墊7以連接至一體成型 的天線元件1 0與包覆金屬或金屬化部分3。PCB4的終端塾7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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五、發明說明（5 ) 位置接近RF子模組1的天線終端銷6。 圖3顯TjT圖2的放大部分，包覆部分3已形成在接到天線 凡件1 0的連接郅分11之中，根據使用頻率而設計熱接點及 接地接點的大小即可使天線匹配，此包覆部分3會形成一自 撑帶線元件或平面元件1 〇。帶線元件或平面元件i 〇使用包 覆結構3的其他部分作爲計數元件，此計數元件的大小對於 依此配置的天線裝置的頻寬有影響，這也是爲何在一些情 況下將包覆分成部分2，3是一種較佳方法（如圖所示）。 圖4説明部分的印刷電路板4其收納圖中rf子模組1的固 定郅’輸出終端銷6與圖中的終端塾1 2接近以收納含天線 裝置的遮蔽部分的連接部分1 1，在此實施例中，PCB 4也 設置有另一終端蟄8供一額外外部天線接到發射線（未示）， 若需要外部天線，則塾8必須藉由0歐姆電阻（未示）接到天 線塾6。 圖5側視圖説明圖2的RF模組，該注意的是RF子模組1的 位置要使得天線元件10最好與PCB 4重疊，根據圖5，加入 天線元件10的額外支撑元件20，惟，天線元件不影響裝在 PCB 4的元件1 5空間。 若需要更多天線空間或是包覆部分3的高度與操作波長相 比微不足道，則天線元件1 〇可延伸到主PCB 5之上如圖6所 示，若問題只是天線元件1 〇的高度大於模組PCB 4，則也 可將天線元件1 0設計成位於稍高於包覆3之某一處。 在圖7所示實施例中，，此支撑元件具有一偏心銷2 1通 過模組PCB 4或主PCB 5中的貫穿孔，此外例如非傳導支撑 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -0 «_1 n n n ϋ ϋ I 一：口、 n ϋ n n 1 i-i - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4/0169 A7 五、發明說明（6 ) 元件20在頂部設有-傳導表面3〇,傳導表面以與天線 1〇的一部分接觸（圖8)，藉由轉動或搓合繞著其偏心銷21 的支撑兀件20，支撑元件的變動部分會在天線元件1〇的下 面，因此會達成共振的調整（圖9)。因此沿著圖的頻率轴可 以將天線元件的VSWR曲線極小値調整到圖9的右 圖10説明支撑元件的第-元株 甘士 又手匕1于笥罘一 TG件，其中的支撑元件2〇具有 -中心銷22 JL在其頂部設£有其金屬表面3 i的特別設計形 式，與圖8類似的是，天線元件與金屬表面”接觸，藉由 繞著其中心销而旋轉支撑元件2〇，即可調諸天線元件1〇的 共振頻率，在根據圖6的實施例中，支撑元件2〇例如位於 形成天線輻射體元件10的帶線元件末端邊緣，惟，熟於此 技術者可瞭解支撑元件20也可位於沿著帶線元件的邊緣， 例如在天線元件1 〇的中點。 熟於此技術者也可瞭解元件20可具有一高度使其不與天 、泉元件接觸’反之，利用與天線元件連接的小電容而調讀 VSWR曲線。 圖11説明支撑元件的第三實施例，圖u的支撑元件2 3包 括中銷2 2而形成槽狀不對稱塑膠片，藉由繞著中心銷2 2 旋轉支撑兀件2 3即可依形成介電材料的塑膠量而調諧天線 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 元件，該量依支撑元件導入的電容而變，而這是其槽25的 旋轉角函數。 圖12説明含有中心銷的中空支撑元件24的實施例，其可 讓出更多空間以容納PCB 4上的元件，如旋轉支撑元件下面 的元件1 5 ’例如這適用於根據圖1 0，1 1，1 3的支撑元件 本紙張尺度適用中關豕標準（CNS)A4規格⑽X挪公爱） 9- 476169 A7

實施例。 最後圖1 3説明含中心銷的支撑元件2 6的第三類，以旋轉 支撑’支撑元件26設置有線狀物，其收天線元件1〇的一邊 ’藉由旋轉支撑，天線元件10與PCB 4之間的距離會稍微 可變以便設定，因此可調整小天線元件1 〇的頻率響應，此 外’線狀物會鎖住天線元件1 0與pCB 4之間的距離，因此 可進一步改良RF模組的可靠度，而且這種支撑元件可利用 圖1 2所示支撑元件的中空設計。 圖1 4説明圖2 RF模組的又一實施例，圖1 4的RF模組利用 一平面天線裝置，藉由滑動元件2 8可調諧它，在圖1 4的實 施例中，滑動調諧元件設置有一適當槽插入天線元件i 4的 兩個腳之間，以調諧天線VSWR，該揭示的非傳導元件2 8 是圓形的材料片，但是熟於此技術者可瞭解該元件可具有 任何形狀以達成調諧功能，元件2 8可靠在一適當元件其裝 在PCB 4或主PCB 5之上，及沿著支撑元件（未示）移動或滑 動’該支撑元件置於PCB的元件上而不佔據裝置的PCB元件 空間。 熟於此技術者可瞭解在不達反後附申請專利範圍之下可 以對本發明作各種修正及改變。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -an n n n n f ϋ 一-口，· n I 1 i_i n I 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 098829 ABCD 476169 六、申請專利範圍 i 一種射頻（RF)模组天線裝置，其中天線裝置之天線輕射 兀件:JL & i屬包覆之積體部分，遮蔽—印刷電路板 上RF模組元件之至φ _立 主夕一 4分，而該金屬包覆是從一單 一金屬板或—模鑄金屬化片製造，其形成-期望形狀藉 以形成與金屬包覆之遮蔽部分—體成型之天線輻射體元 件，該天線輻射體元件在-支撑元件上延伸或頂靠著， 因此藉由搓合’旋轉或移動支撑元件即可調諧天線輕射 體元件之電壓駐波比，該支撑元件大致頂靠著RF模組 之天線裝置下方之印刷電路板。 2·如中請專利範項之天線裝置，其中該支撑元件沿 著該天線輻射體元件之中間部分定位，或位於該天線輻 射體元件之末端部分。 3.如申請專利範圍第2項之天線裝置，其中該天線輻射體 元件形成一自撑帶線或平面元件。 4·如申請專利範圍第2項之天線裝置，其中該支撑元件組 成一非傳導栓，含有一非對稱銷插入一印刷電路板，藉 由該非傳導元件之搓合移動而用以達成天線輻射體元件 之調諧。 5 ·如申請專利範圍第4項之天線裝置，其中該非傳導栓設 置有一金屬化頂面緊靠著該天線輕射體元件。 6 ·如申請專利範圍第2項之天線裝置，其中該支撑元件組 成一非傳導栓，含有一中心銷插入一印刷電路板，當執 行天線輻射體元件之#1諧時’用以繞著中心銷而旋轉支 撑元件。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

   - --- ---— — — 訂· — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476169 A8 B8 C8 D8 7 9 六、申請專利範圍 如申請專利範圍第6項之天線裝置，其中該非傳導栓設 置有一定形狀之金屬化頂面緊靠著該天線輻射體元件， 藉由孩非傳導支撑元件繞著該中心銷之旋轉而調諧天線 輻射體元件。 如申請專利範園第7項之天線裝置，其中該支撑元件係 部分中空以留下空間供該支撑元件下面之其他元件用。 如申請專利範圍第2項之天線裝置，其中該支撑元件組 成一非傳導槽狀栓，含有一中心銷插入一印刷電路板， 當執行天線輻射體元件之調諧時，用以繞著中心銷而旋 轉支撑元件。 10·如申請專利範圍第9項之天線裝置，其中該支撑元件係 邵分中S以留下空間供該支撑元件下面之其他元件用。 11·如申請專利範圍第2項之天線裝置，其中該支撑元件組 成一非傳導栓，含有一中心銷插入印刷電路板，該非傳 導检設置一線狀物與天線輻射體元件結合，且用以調整 及鎖住一印刷電路板與該天線輻射體元件間之距離，藉 以藉由該支撑元件繞著該中心銷旋轉而得到天線輻射4 元件之調諧。 a 12·如申請專利範圍第u項之天線裝置，其中該支撑元件係 部分中空以留下空間供該支撑元件下面之其他元件用。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 丨丨丨丨—丨丨丨丨丨· I - ! I — —訂i I — --- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製