TWI587571B - 天線組件 - Google Patents

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Description

天線組件
本發明涉及一種天線，尤其涉及一種頻寬較寬之天線組件。
在無線通訊裝置中，用來發射、接收無線電波以傳遞、交換無線電資料訊號的天線裝置，無疑係無線通訊裝置中最重要的元件之一。
近年來各種使用不同工作頻帶的通訊系統及應用的不斷出現，使得天線的設計朝向涵蓋多個系統頻帶的寬頻天線發展。為了確保無線通訊裝置於使用不同工作頻帶的多種無線通訊系統中均可進行訊號傳輸，該天線裝置必須能夠收發多種不同頻率之訊號。另一方面，寬頻天線一般結構較為複雜，但由於天線模組的外觀亦趨向於輕薄與微型化，使得天線設計除了寬頻之外，亦需同時具備有小型化的特徵。如何在不增加無線通訊裝置體積的前提下使天線具有寬頻的特性，已成為各家天線廠商最大的挑戰。
鑒於以上情況，有必要提供一種頻寬較寬且體積較小之天線組件。
一種天線組件，包括基板、接地面、饋入部及輻射部，所述基板包括頂面及與所述頂面相對設置之底面，所述接地面設置於所述頂面上用於為天線組件提供接地，所述饋入部佈設於所述底面上，且部分延伸至所述接地面，所述輻射部係由該接地面鏤空而成，並部分延伸至所述饋入部與該接地面重疊之部分，進而構成一開槽天線。
上述天線組件藉由對所述接地面進行鏤空處理，以形成相應之輻射部，並使得所述輻射部與所述饋入部進行耦合。如此，該天線組件不需要再 額外設置相應之輻射體，便可有效提升天線頻寬並縮小天線之尺寸，達到降低天線製造成本，便於無線通訊裝置之小型化發展之目的。
100‧‧‧天線組件
10‧‧‧基板
20‧‧‧接地面
30‧‧‧饋入部
50‧‧‧輻射部
101‧‧‧頂面
102‧‧‧底面
51‧‧‧第一鏤空段
53‧‧‧第二鏤空段
55‧‧‧第三鏤空段
圖1為本發明較佳實施方式之天線組件之立體示意圖；圖2為圖1所示之天線組件中饋入部之平面示意圖；圖3為圖1所示之天線組件中輻射部之平面示意圖；圖4為圖1所示之天線組件中饋入部與輻射部之尺寸示意圖；圖5為圖1所示之天線組件採用圖4所示尺寸後藉由仿真軟體及實際測試獲得之回波損耗(Return Loss，RL)示意圖；圖6為圖1所示之天線組件採用圖4所示尺寸後測得之輻射效率示意圖。
請參閱圖1，本發明之較佳實施方式提供一種天線組件100，其可應用於行動電話等無線通訊裝置中。該天線組件100包括基板10、接地面20、饋入部30及輻射部50。
該基板10可採用環氧樹脂玻璃纖維(FR4)等介電材質製成。於本實施例中，該介電材質之介電係數為εr。該基板10大致為扁平之長方體，包括頂面101及與所述頂面101相對且相互平行設置之底面102。
該接地面20設置於基板10之頂面101上，用於為天線組件100提供接地。於本實施例中，該接地面20為鍍覆於頂面101上之一層導電金屬箔，例如銅箔。
於本實施例中，該饋入部30為一微帶線(microstrip line)。該饋入部30主要佈設於所述基板10之底面102，並延伸至所述接地面20。該饋入部30位於所述底面102上的一端與該無線通訊裝置內之射頻電路(圖未示)電性連 接，用於於該射頻電路獲得電流以收發涵蓋第一頻段、第二頻段及第三頻段之無線訊號。該饋入部30位於底面102上的另一端則延伸至所述接地面20，進而與該接地面20部分重疊。該射頻電路用於調製基帶訊號或解調射頻訊號。於本實施例中，該饋入部30為一具有均勻寬度之直條帶狀體。另外，該饋入部30之寬度、長度及形狀可根據阻抗匹配進行調整，進而使得所述天線組件100具有最大可用之阻抗頻寬。
該輻射部50係於該接地面20上鏤空而成，即對所述接地面20表面之導電金屬箔進行挖空處理，並部分延伸至所述饋入部30位於接地面20的部分(即所述饋入部30與接地面20重疊的部分)，以露出所述基板10之介電材質，進而構成一開槽天線。該輻射部50包括第一鏤空段51、第二鏤空段53及第三鏤空段55。於本實施例中，該第一鏤空段51及第二鏤空段53均呈平直之片狀，兩者相對且相互平行設置。該第三鏤空段55亦呈平直之片狀，其夾設於該第一鏤空段51與第二鏤空段53之間，且其兩端分別與該第一鏤空段51及第二鏤空段53垂直連接，進而構成一封閉之“H”型結構。
請一併參閱圖2，可理解，本發明之饋入部30亦可為其他形狀，例如具有非均勻寬度之直條帶狀(a)、彎曲形狀(b)或傾斜形狀(c)。
請一併參閱圖3，可理解，本發明之輻射部50亦可為其他結構，僅要保證該輻射部50中之第一鏤空段51、第二鏤空段53及第三鏤空段55構成“H”型之封閉結構即可。例如將所述第一鏤空段51及第二鏤空段53設置為各種彎曲形狀，而第三鏤空段55仍呈平直之片狀，並垂直連接至所述第一鏤空段51及第二鏤空段53。
請一併參閱圖4，設饋入部30之寬度為Ws，饋入部30中位於接地面20之部分之長度為Ls，該饋入部30中位於接地面20之部分與該第三鏤空段55之間之距離為f，該第三鏤空段55之長度為b，寬度為w。則藉由調節上 述第一組參數(即Ws、Ls、f、b及w)，可使得所述天線組件100分別工作於所述第一頻段、第二頻段及第三頻段。
另外，設第三鏤空段55至第一鏤空段51一端之距離為L1，該第三鏤空段55至第一鏤空段51另一端之距離為L2，該第三鏤空段55至第二鏤空段53一端之距離為L3，該第三鏤空段55至第二鏤空段53另一端之距離為L4。則於調節該第一組參數之基礎上，藉由調節上述第二組參數(即L1-L4)，可相應調節所述天線組件100分別於該第一頻段、第二頻段及第三頻段之頻寬。具體地，該第一頻段、第二頻段及第三頻段對應之中心頻率fr1、fr2及fr3分別滿足公式(1)-(3)：
其中，參數c為光速，εeff為等效介電係數，其滿足公式(4)：
當所述天線組件100工作時，訊號可於所述饋入部30饋入，並藉由該饋入部30與該輻射部50之耦合獲得不同長度之電流傳播路徑，以產生不同之電流訊號，使得該天線組件100可於第一頻率(1.575GHz)、第二頻率(2.4GHz)及第三頻率(5.2GHz)產生相應之諧振模態，進而可於所述第一頻段(1.555-1.611GHz)、第二頻段(2.38-2.834GHz)及第三頻段(4.66-6.3GHz)頻段下工作，並獲得較寬之頻寬及較佳之輻射效率。
請一併參閱圖5及圖6，於本實施方式中，當基板10之厚度h=0.7mm，εr=4.2，Ws=2mm，w=2.9mm，b=3mm，Ls=5.6mm，f=29.2mm，L1=34.5mm， L2=7mm，L3=29.6mm及L4=7mm時，不論係藉由仿真軟體測試(參圖5所示虛線)還係實際測試(參圖5所示實線)，該天線組件100於第一頻段(1.555-1.611GHz)、第二頻段(2.38-2.834GHz)及第三頻段(4.66-6.3GHz)下均可滿足天線工作設計要求，並具有較佳之輻射效率。
本發明之天線組件100藉由對所述接地面20進行鏤空處理，以形成相應之輻射部50，並使得所述輻射部50與所述饋入部30進行耦合。如此，該天線組件100不需要再額外設置相應之輻射體，便可有效提升天線頻寬並縮小天線之尺寸，達到降低天線製造成本，便於無線通訊裝置之小型化發展之目的。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
100‧‧‧天線組件
10‧‧‧基板
20‧‧‧接地面
30‧‧‧饋入部
50‧‧‧輻射部
101‧‧‧頂面
102‧‧‧底面
51‧‧‧第一鏤空段
53‧‧‧第二鏤空段
55‧‧‧第三鏤空段

Claims (10)

  1. 一種天線組件，包括基板、接地面、饋入部及輻射部，所述基板包括頂面及與所述頂面相對設置之底面，所述接地面設置於所述頂面上用於為天線組件提供接地，所述饋入部佈設於所述底面上，且部分延伸至所述接地面之下，所述輻射部係由該接地面鏤空而成，並部分延伸至所述饋入部位於該接地面下方的部分，進而構成一開槽天線，且使得所述饋入部部分延伸至該接地面之下而跨過所述開槽。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線組件，其中該饋入部為一微帶線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之天線組件，其中根據阻抗匹配調整所述饋入部之寬度、長度及形狀，進而調整所述天線組件之阻抗頻寬。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之天線組件，其中所述輻射部係藉由對所述接地面表面之導電金屬箔進行挖空處理，以露出所述基板之介電材質而形成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之天線組件，其中所述輻射部包括第一鏤空段、第二鏤空段及第三鏤空段，該第一鏤空段與第二鏤空段相對且相互平行設置，該第三鏤空段夾設於該第一鏤空段與第二鏤空段之間，且其兩端分別與該第一鏤空段及第二鏤空段垂直連接，進而構成一封閉之“H”型結構。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之天線組件，其中藉由調整所述饋入部之寬度，所述饋入部位於所述接地面的部分之長度，該饋入部位於所述接地面的部分與該第三鏤空段之間之距離，該第三鏤空段之長度及該第三鏤空段之寬度，使得所述天線組件分別工作於第一頻段、第二頻段及第三頻段。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之天線組件，其中藉由調整該第三鏤空段至第一鏤空段一端之距離，該第三鏤空段至第一鏤空段另一端之距離，該第 三鏤空段至第二鏤空段一端之距離及該第三鏤空段至第二鏤空段另一端之距離，以調節所述天線組件分別於該第一頻段、第二頻段及第三頻段之頻寬。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之天線組件，其中所述第一頻段為1.555-1.611GHz。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之天線組件，其中所述第二頻段為2.38-2.834GHz。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之天線組件，其中所述第三頻段為4.66-6.3GHz。
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