TWI568080B

TWI568080B - 多頻天線結構

Info

Publication number: TWI568080B
Application number: TW104107661A
Authority: TW
Inventors: 梁議升; 李大倫
Original assignee: 榮昌科技股份有限公司
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2017-01-21
Also published as: TW201633611A

Description

多頻天線結構

本發明係有關一種天線，尤指一種適用於不同頻段中的多頻天線結構。

近年來，無線通訊技術快速的發展，長期演進(Long Term Evolution，通常簡稱為LTE)通訊技術應運而生；由於LTE的LTE700/2300/2500的頻段涵蓋了704~960MHz及1710~2690MHz，涵蓋了無線廣域網路(Wireless Wide Area Network，通常簡稱為WWAN)五頻操作，相較於傳統的無線區域網路(Wireless Local Area Network，通常簡稱為WLAN)2.4G、5G天線，LTE天線涵蓋較低頻及更大的頻寬；因此，如何兼顧天線多頻操作與收訊品質為天線設計時需要留意之處。

然而，目前習知的多頻天線在製作時，將多支天線利用金屬薄片沖壓成型後，再彎折成天線後，在將多支已彎折成型的天線電性連結在單一電路基板，使該多支天線形成雙極化陣列排列的多頻段天線結構，或者將天線的圖案利用印刷技術印刷於電路基板的銅膜上、再以顯影曝光或蝕刻等技術，將天線的圖案製做出來，將複數塊具有天線圖案的電路基板堆疊成具有雙極化陣列排列的多頻段天線結構，使該多頻段天線結構在收發信號時，可使用在不同頻段中。

由於上述前者及後者都是利用多支的天線組合成多頻段天線結構，不但會使得多頻段天線結構體積及尺寸變大，製作成本也會增加，而且在多頻段天線結構在安裝時，也因多支天線的信號饋入點不在同平面或同一位置上，易導致製作及安裝上的困擾。

因此，本發明之主要目的，在於解決傳統缺失，避免缺失存在，本發明將多頻天線結構重新設計成平面狀態，使該第一天線(水平極化天線)及第二天線(垂直極化天線)的信號饋入接點在同一平面或同一位置上，使多頻天線結構的體積及尺寸縮小，在製作上更加容易，且製作成本也相對降低。

為達上述之目的，本發明提供一種多頻天線結構，包括：一基板、一第一天線、一第二天線、一接地面及一跨接元件。該基板上具有一正面及一背面。該第一天線設於該基板的正面上，其上具有一第一金屬線，該第一金屬線具有一第一信號饋入接點，該第一金屬線上電性連結有二相對稱的第一高頻輻射面及二相對稱的第一低頻輻射面，於該第一高頻輻射面及第一低頻輻射面之間電性連結有一第一濾波器。該第二天線與該第一天線交錯設於該基板的正面上，其上具有二第二金屬線，在該其一第二金屬線具有一第二信號饋入接點及一電性跨接點，另一第二金屬線上具有另一電性跨接點，於該第二金屬線上電性連結有二相對稱的第二高頻輻射面及二相對稱的第二低頻輻射面，於該第二高頻輻射面及第二低頻輻射面之間電性連結有一第二濾波器。該接地面設於該基板的背面上，其上具有一對應該第一信號饋入接點、第二信號饋入接點、二電性跨接點的中央區塊，於該中央區塊的每一邊上各延伸有一對應該基板正面的第一金屬線及該第二金屬線的導線，該些導線上電性連接有一第一區塊、一第二區塊及一第三區塊。該跨接元件，係以固接於該中央區塊上，並與該第二金屬線電性連結。在接收信號時，信號流經該第一金屬線或該二第二金屬線為二分之一波長的長度時，使該第一天線及該第二天線成為雙極化陣列天線結構，以形成多頻天線結構。

本發明之一實施例中，該第一金屬線更具有一呈矩形的第一彎折線，以及該其一第二金屬線具有一呈矩形的第二彎折線。

本發明之一實施例中，該第一信號饋入接點上具有一貫穿該基板的第一穿孔，以及該第二信號饋入接點上具有一貫穿該基板的第二穿孔。

本發明之一實施例中，該第一高頻輻射面的形狀為方形區塊，該方形區塊上具有一截角邊，以該截角邊與該第一金屬線電性連結；另，該第二高頻輻射面的形狀為方形區塊，該方形區塊上具有一截角邊，以該截角邊與該二第一金屬線電性連結。

本發明之一實施例中，該第一低頻輻射面為L形線段，並與該第一金屬線電性連結；另，於該第二低頻輻射面為L形線段，並與該二第一金屬線電性連結。

本發明之一實施例中，該第一濾波器具有一字形細線與該第一金屬線電性連結，於該一字形細線兩端向外各延伸有一L形細線；另，於該第二濾波器具有一字形細線與二第二金屬線電性連結，於該一字形細線兩端向外各延伸有一L形細線。

本發明之一實施例中，該第一金屬線及該第二金屬線的線寬粗細均不相同，以調整陣列天線系統之阻抗匹配。

本發明之一實施例中，該二電性跨接點上具有二個貫穿該基板的組接孔。

本發明之一實施例中，該基板上更包括有數個固接孔及一通孔。

本發明之一實施例中，該接地面的中央區塊更包括對應有一第一彎折線、一第二彎折線固接孔及該通孔。

本發明之一實施例中，該些第一區塊為方形，其具有一截角邊，該截角邊與該些導線電性連結，且並與該些第一高頻輻射面及該些第二高頻輻射面呈方向設於該基板的背面上。

本發明之一實施例中，該些第二區塊為方形，並對應該基板的正面的該些濾波器與該些導線電性連結。

本發明之一實施例中，該些第三區塊為L形線段，並與該些第一低頻輻射及該些第二低頻輻射呈反方向設於該基板的背面上與該些導線電性連結。

本發明之一實施例中，該跨接元件上具有一載板，該載板上具有一射頻路徑，該射頻路徑的兩端各具有一透孔，該透孔中電性連結導電接腳或填入導電錫，以該導電接腳或該導電錫位於該二電性跨接點中與該二第二金屬線電性連結。

本發明之一實施例中，該基板及該載板為玻璃纖維板。

1‧‧‧基板

11‧‧‧正面

12‧‧‧背面

13‧‧‧固接孔

14‧‧‧通孔

2‧‧‧第一天線

21‧‧‧第一金屬線

22‧‧‧第一信號饋入接點

221‧‧‧第一穿孔

23‧‧‧第一彎折線

24‧‧‧第一高頻輻射面

241‧‧‧方形區塊

242‧‧‧截角邊

25‧‧‧第一低頻輻射面

251‧‧‧L形線段

26‧‧‧第一濾波器

261‧‧‧一字形細線

262‧‧‧L形細線

3‧‧‧第二天線

31、31’‧‧‧第二金屬線

32‧‧‧第二信號饋入接點

321‧‧‧第二穿孔

322‧‧‧第二彎折線

33‧‧‧電性跨接點

33’‧‧‧電性跨接點

331、331’‧‧‧組接孔

34‧‧‧第二高頻輻射面

341‧‧‧方形區塊

342‧‧‧截角邊

35‧‧‧第二低頻輻射面

351‧‧‧L形線段

36‧‧‧第二濾波器

361‧‧‧一字形細線

362‧‧‧L形細線

4‧‧‧接地面

41‧‧‧中央區塊

42‧‧‧導線

43‧‧‧第一區塊

431‧‧‧截角邊

44‧‧‧第二區塊

45‧‧‧第三區塊

5‧‧‧跨接元件

51‧‧‧載板

52‧‧‧射頻路徑

53‧‧‧透孔

6‧‧‧第一電纜線

61‧‧‧導電線

7‧‧‧第二電纜線

71‧‧‧導電線

8‧‧‧殼體

81‧‧‧底座

82‧‧‧固定柱

83‧‧‧鎖固元件

圖1a，係本發明之多頻天線結構正面示意圖。

圖1b，係圖1a的局部放大示意圖。

圖2，係本發明之多頻天線結構背面示意圖。

圖3，係本發明之載板結構示意圖。

圖4，係本發明之多頻天線結構電性連結信號電纜線的背面示意圖。

圖5，係本發明之多頻天線結構與殼體組裝的分解示意圖。

圖6，係本發明之多頻天線結構與殼體組裝的組合示意圖。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，現在配合圖式說明如下：請參閱圖1a、1b及圖2~圖3，係本發明之多頻天線結構正面及圖1a的局部放大及多頻天線結構背面與載板結構示意圖。如圖所示：本發明之多頻天線結構，包括：一基板1、一第一天線2、一第二天線3、一接地面4及一跨接元件5。

該基板1，其上具有一正面11及一背面12，具有一貫穿該基板1的數個固接孔13及一通孔14。在本圖式中，該基板1為玻璃纖維板。

該第一天線2，係設於該基板1的正面11上，其上具有一第一金屬線21，該第一金屬線21具有一第一信號饋入接點22及一呈矩形的第一彎折線23，該第一信號饋入接點22上具有一貫穿該基板1的第一穿孔221，該第一穿孔221以供信號饋入纜線(圖中未示)穿過與該第一信號饋入接點22電性連結，該第一金屬線21上電性連結有二相對稱的第一高頻輻射面24及二相對稱的第一低頻輻射面25，於該第一高頻輻射面24及第一低頻輻射面25之間電性連結有一第一濾波器26，該第一濾波器26以形成該第一高頻輻射面24及該第一低頻輻射面25之間的隔離元件，以避免高頻信號直接影響到低頻信號。前述的該第一高頻輻射面24的形狀為方形區塊241，並於該方形區塊241上形成有一截角邊242，以該截角邊242與該第一金屬線21電性連結。前述之該第一低頻輻射面25為L形線段251，並與該第一金屬線21電性連結。前述的該第一濾波器26具有一字形細線261與第一金屬線21電性連結，於該一字形細線261兩端向外各延伸有一L形細線262。在本圖式中，該第一天線2依放置位置或方向來定義為水平極化天線或垂直極化天線；以及第一金屬線21線寬粗細均不相同，藉以調整陣列天線系統之阻抗匹配。

該第二天線3，係並與該第一天線2交錯設於該基板1的正面11上。其上具有二第二金屬線31、31’，該第二金屬線31具有一第二信號饋入接點32及一呈矩形的第二彎折線322，該第二信號饋入接點32上具有一貫穿該基板1的第二穿孔321，該第二穿孔321以供信號饋入纜線(圖中未示)穿過與該第二信號饋入接點32電性連結。另於該第二金屬線31具有一電性跨接點33，另一第二金屬線31’上具有另一電性跨接點33’，該二電性跨接點33、33’上具有二個貫穿該基板1的組接孔331、331’，該二組接孔331、331’以電性連結該跨接元件5，使被第一天線2分離的二個第二金屬線31、31’可電性連結在一起，形成單一條的第二金屬線。於該第二金屬線31、31’上電性連結有二相對稱的第二高頻輻射面34及二相對稱的第二低頻輻射面35，於該第二高頻輻射面34及第二低頻輻射面35之間電性連結有一第二濾波器36，該第二濾波器36以形成該第二高頻輻射面34及該第二低頻輻射面35之間的隔離元件，以避免高頻信號影響到低頻信號。在前述的該第二高頻輻射面34的形狀為方形區塊341，並於該方形區塊341上形成有一截角邊342，以該截角邊342與該第二金屬線31、31’電性連結。前述於該第二低頻輻射面35為L形線段351，並與該第二金屬線31、31’電性連結。前述的該第二濾波器36具有一字形細線361與該第二金屬線31、31’電性連結，於該一字形細線361兩端向外各延伸有一L形細線362。在本圖式中，該第二天線3依放置位置或方向來定義為水平極化天線或垂直極化天線；以及第二金屬線31、31’線寬粗細均不相同，藉以調整陣列天線系統之阻抗匹配。

該接地面4，係設於該基板1的背面12上，其上具有一對應該第一信號饋入接點22、第一彎折線23、第二信號饋入接點32、第二彎折線32、二組接孔331、固接孔13及該通孔14的中央區塊41，於該中央區塊41的每一邊上各延伸有一對應該基板1正面的第一金屬線21及該第二金屬線31的導線42，該些導線42上電性連接有一第一區塊43、一第二區塊44及一第三區塊45。該些第一區塊43為方形，其具有一截角邊431，該截角邊431與導線42電性連結，且並與該些第一高頻輻射面24及該些第二高頻輻射面34呈方向設於該基板的背面上。該些第二區塊44為方形，並對應該基板1的正面11的該些濾波器26、36與該些導線42電性連結。該些第三區塊45為L形線段，並與該些第一低頻輻射25及該些第二低頻輻射35呈反方向設於該基板的背面12上與該些導線42電性連結。

該跨接元件5，其上具有一載板51，該載板51上具有一射頻路徑(RF path)52，該射頻路徑52的兩端各具有一透孔(Thru hole)53，該透孔53中可以電性連結導電接腳或填入導電錫，在該載板51固接於該中央區塊41上，該二導電接腳或導電錫即穿過該二組接孔331、331’，且不與該中央區塊電性連結，只與被第二金屬線31電性連結。在本圖式中，該載板51為玻璃纖維板。

藉由上述多頻天線結構設計，使水平極化天線及垂直極化天線的信號饋入點同在一平面或同在一位置上，使多頻天線結構的體積及尺寸縮小，在製作上更加容易，且製作成本也相對降低。

請參閱圖4，係本發明之多頻天線結構電性連結信號電纜線的背面示意圖。如圖所示：在本發明之多頻天線結構在電性連結信號電纜線，先將第一電纜線6、及第二電纜線7穿過該通孔14後，將該第一電纜線6的接地線(圖中未示)與該中央區塊41電性連結，該第一電纜線6的導電線61穿過該第一穿孔221與該第一信號饋入接點22電性連結。該第二電纜線7的接地線(圖中未示)也與該中央區塊41電性連結，該第二電纜線7的導電線71也穿過該第二穿孔321與該第二信號饋入接點32電性連。

在收發信號時，信號流經該第一金屬線21或該第二金屬線31、31’為二分之一波長的長度時，使該第一天線1及該第二天線2形成雙極化陣列天線結構，使天線的增益倍增，讓天線可以使用在不同的頻段中接收信號。

且在多頻天線結構在安裝固定後，可以依照安裝放置位置或方向時，來定義該第一天線2或該第二天線3為水平極化天線或垂直極化天線。

請參閱圖5及圖6，係本發明之多頻天線結構與殼體組裝的分解及組合示意圖。如圖所示：在本發明之多頻天線結構的第一電纜線6、及第二電纜線7電性連結後，將該多頻天線結構與該殼體8進行組裝，在組時將該基板1上的該些固定孔13對應於該殼體8的底座81上的固定柱82，以該鎖固元件83穿過該些固定孔13與該固定柱82鎖固，即可使該多頻天線結構固定於該底座81上。在該多頻天線結構安裝於該底座81後，於該底座81上組接一上蓋84，以該上蓋84封住該多頻天線結構，以形成可以接收多頻到的雙極化天線。

上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。