TWI474557B - 天線模組 - Google Patents

Description

天線模組

本發明涉及一種天線模組，尤其涉及一種具有圓極化波輻射效果的天線模組。

目前很多行動電話、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)等可擕式電子裝置中設有全球定位系統(Global Position System，GPS)或導航的功能，例如，使用GPS功能時，一般須搭配圓極化天線，才能有效地接收衛星信號。

為使天線能有圓形極化波的輻射效果，習知技術中多以傳統貼片天線(Patch Antenna)作為設計主流。請參閱圖1，一種習知的可用於GPS系統的貼片天線1包括短路點11、饋電點12及輻射貼片13，其中所述的輻射貼片13中央設置一個十字形槽14。在此貼片天線中，所述十字形槽14形成兩個正交的輻射模式，通過調整十字形槽之長度和天線饋電點12之位置，可以使這兩個正交的輻射模式簡並，形成等幅度之電場，並且具有90度相差，從而達到圓極化之效果。

然而，上述貼片天線雖具有圓極化效果，但由於其所使用的槽孔尺寸較大，背向輻射也較強，可能影響到天線的輻射效率以及天線的增益。另外，所述貼片天線1的十字形槽14需要具備精確的長度和合適的饋電位置使兩個正交模式形成等幅度之電場且具有 90度相差，才能達到較佳的圓極化效果。在實際製造過程中，往往較難精確地確定開槽長度及饋電位置，導致產品良率不高。

有鑒於此，有必要提供一種結構設計簡單，具有較高輻射效率和天線增益，且能有圓形極化波的良好輻射效果的天線模組。

一種天線模組，包括一電路基板，所述電路基板上軸對稱地設置兩天線，所述天線為平面倒F天線。

相較於習知技術，所述天線模組包括由關於所述電路基板軸對稱的兩天線，結構簡單，並且當饋入源相位相差四分之一波長時，所述每一天線各自的線性極化輻射波相互垂直，以達成圓形極化輻射波的良好輻射效果，使所述天線模組具有較高的輻射效率和天線增益。

1‧‧‧貼片天線

11‧‧‧短路點

12‧‧‧饋電點

13‧‧‧輻射貼片

14‧‧‧十字形槽

100‧‧‧天線模組

120‧‧‧電路基板

122‧‧‧接地點

124‧‧‧饋入點

140‧‧‧天線

142‧‧‧輻射體

144‧‧‧饋入端

146‧‧‧接地端

圖1係習知圓極化天線之示意圖；圖2係本發明較佳實施方式天線模組之立體示意圖；圖3係圖2所示天線模組之俯視圖；圖4係圖2所示天線模組之電壓駐波比(VSWR)示意圖；圖5係圖2所示天線模組之X-Z平面的軸比(Axial Ratio)分析示意圖；圖6係圖2所示天線模組之X-Y平面的軸比(Axial Ratio)分析示意圖；圖7係圖2所示天線模組之Y-Z平面的軸比(Axial Ratio)分析示意 圖。

圖2及圖3所示係本發明較佳實施例之天線模組100，其可應用於具有GPS等具有導航功能的可擕式電子裝置中。所述天線模組100包括一電路基板120和軸對稱地設置在電路基板120同一側的兩天線140。

本實施方式中，所述電路基板120可為一圓形、矩形等具有軸對稱形狀的印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，所述電路基板120上軸對稱地設有兩接地點122，並分別鄰近每一接地點122設有一饋入點124。所述饋入點124呈軸對稱分佈並與接地點122共對稱軸。

所述天線140均為平面倒F天線(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)，每一天線140包括一輻射體142、一饋入端144及一接地端146。所述輻射體142為一大致呈四分之一圓環形狀的片狀體，並與所述電路基板120平行。所述饋入端144為金屬片體，其垂直地連接所述輻射體142的一端和所述電路基板120，並通過所述饋入點124與所述電路基板120電性連接。所述接地端146為與所述饋入端144平行的金屬片體，其垂直地連接所述輻射體142的一端和所述電路基板120，並通過所述接地點122與所述電路基板120電性連接。

所述天線模組100工作時，當有相位相差四分之一波長的信號分別從每一饋入點124進入後，可以沿對應天線140獲得不同的傳播路徑，並分別於每一天線140上產生電場，其電場分量大小相等且彼此相差90度，使每一天線140各自產生的線性極化輻射波相 互垂直，以達成圓形極化輻射波的效果，並且所述天線模組100的增益為-1.855dB，效率為65.24%，達到GPS通信的要求。

圖4所示係本發明較佳實施例之天線模組100進行電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)測試的結果分析圖。一般而言，電壓駐波比在2dB以下即視為接受率良好。如圖4所示，所述天線140的共振頻率為1654MHz，接近GPS民用衛星信號頻率1575.42MHz，電壓駐波比為1.08dB。故所述天線140為理想的倒F天線。

圖5到圖7所示係本發明較佳實施例之天線模組100在不同平面進行增益(Gain)測試所得的軸比(Axial Ratio)分析圖。軸比是衡量可擕式電子裝置對不同方向的信號增益差異性的重要指標，一般工程上要求軸比AR小於3dB即可。其中，圖5係在X-Z平面(Plane)的軸比分析圖，軸比曲線在角度為0°-140°、160°-270°、320°-360°的範圍時，AR小於3dB。圖6係在X-Y平面(Plane)的軸比分析圖表，軸比曲線在角度為0°-60°、160°-200°、350°-360°的範圍時，AR小於3dB。圖7係在Y-Z平面(Plane)的軸比分析圖，軸比曲線在角度為0°-70°、290°-360°的範圍時，AR小於3dB。

100‧‧‧天線模組

120‧‧‧電路基板

122‧‧‧接地點

124‧‧‧饋入點

140‧‧‧天線

142‧‧‧輻射體

144‧‧‧饋入端

146‧‧‧接地端

Claims (6)

1. 一種天線模組，包括一電路基板，其改良在於：所述電路基板電路基板呈圓形，其上軸對稱地設置兩天線，每一所述天線均為平面倒F天線，每一所述天線均包括一輻射體及一饋入端，每一輻射體均為四分之一圓環形狀的片狀體，所述二天線的二饋入端以90度的相位差接受信號，使得每一天線上的電場分量大小相等且彼此相差90度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中所述電路基板上軸對稱地設有兩接地點，並分別鄰近每一接地點設有一饋入點，所述饋入點呈軸對稱分佈並與接地點共對稱軸。
3. 如申請專利範圍第2項所述之天線模組，其中所述輻射體平行於所述電路基板設置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之天線模組，其中每一天線還包括一接地端，所述饋入端和接地端均垂直連接所述輻射體。
5. 如申請專利範圍第4項所述之天線模組，其中所述饋入端垂直於所述電路基板，並通過所述饋入點與電路基板電性連接。
6. 如申請專利範圍第4項所述之天線模組，其中所述接地端垂直於所述電路基板，並通過所述接地點與電路基板電性連接。