TWI723776B - 天線模組 - Google Patents
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Abstract
一種天線模組,包括一饋入端、一第一輻射體、一第二輻射體、一第三輻射體及一接地結構。第一輻射體適於激發出一第一頻段與一第二頻段。第二輻射體延伸自第一輻射體,且適於與部分的第一輻射體激發出一第三頻段。第三輻射體延伸自第一輻射體,且適於與部分的第一輻射體激發出一第四頻段。接地結構包括一主接地面及一延伸段,主接地面位於饋入端的下方,延伸段自該主接地面延伸至第一輻射體的下方且與第一輻射體隔離,且第一輻射體在位於延伸段上方的區段的延伸方向正交於延伸段的延伸方向。
Description
本發明是有關於一種天線模組,且特別是有關於一種多頻段的天線模組。
目前,5G通訊的LTE與Sub-6GHz操作頻率由從617MHz至4200MHz,相當地寬頻且多頻。天線設計為了滿足低頻段617MHz至960MHz的規格,會需要大的天線空間,這樣的設計會使1710MHz至4200MHz的反射損失與增益(Gain)會變好,但電磁波吸收比值(Specific Absorption Rate,SAR)會變高,而使得天線特性呈現不好的結果。
本發明提供一種天線模組,其電磁波吸收比值(SAR)可符合規範。
本發明的一種天線模組,包括一饋入端、一第一輻射體、一第二輻射體、一第三輻射體及一接地結構。第一輻射體適於激發出一第一頻段與一第二頻段。第二輻射體延伸自第一輻射體,
且適於與部分的第一輻射體激發出一第三頻段。第三輻射體延伸自第一輻射體,且適於與部分的第一輻射體激發出一第四頻段。接地結構包括一主接地面及一延伸段,主接地面位於饋入端的一側,延伸段自主接地面延伸至第一輻射體的一側且與輻射體隔離,且第一輻射體在位於延伸段上方的區段的延伸方向正交於延伸段的延伸方向。
在本發明的一實施例中,上述的第一輻射體包括依序彎折地連接的一第一區段、一第二區段、一第三區段、一第四區段、一第五區段及一第六區段,第二輻射體延伸自第一輻射體的第三區段,第三輻射體延伸自第一輻射體的第一區段。
在本發明的一實施例中,上述的天線模組更包括一絕緣支架,第一輻射體、第二輻射體及第三輻射體位於絕緣支架的多個表面。
在本發明的一實施例中,上述的絕緣支架包括階梯狀的一第一面、一第二面、一第三面及一第四面,第一面平行第三面,第二面平行第四面,第一區段位於第一面,第二區段位於第二面,第三區段與第四區段位於第三面,第五區段位於第四面。
在本發明的一實施例中,上述的第二輻射體位於第三面。
在本發明的一實施例中,上述的第三輻射體包括彎折地連接的一第七區段與一第八區段,第七區段位於第一面,第八區段位於第二面。
在本發明的一實施例中,上述的絕緣支架包括連接於第
四面的一第五面,第五面相對於第一面與第三面,接地結構位於第五面。
在本發明的一實施例中,上述的第六區段的寬度大於第五區段的寬度,第六區段局部地環繞在饋入端的外側。
在本發明的一實施例中,上述的第一輻射體的長度介於第一頻段的0.2倍波長至0.3倍波長之間,且介於第二頻段的0.4倍波長至0.6倍波長之間,饋入端、部分的第一輻射體及第二輻射體的長度介於第三頻段的0.2倍波長至0.3倍波長之間,饋入端、部分的第一輻射體及第三輻射體的長度介於第四頻段的0.2倍波長至0.3倍波長之間。
在本發明的一實施例中,上述的第一頻段介於617MHz至960MHz之間,第二頻段介於1710MHz至2170MHz之間,第三頻段介於2300MHz至2690MHz之間,第四頻段介於3300MHz至4200MHz之間。
基於上述,本發明的天線模組藉由第一輻射體來激發出第一頻段與第二頻段,第二輻射體與部分的第一輻射體激發出第三頻段。第三輻射體與部分的第一輻射體激發出第四頻段,而具有寬頻且多頻的效果。此外,本發明的天線模組的接地結構的延伸段延伸至第一輻射體的下方而隔開於彼此,且第一輻射體在位於延伸段上方的區段的延伸方向垂直於延伸段的延伸方向,這樣的設計可使得流經延伸段與上方的區段的電流呈90度而相互干擾,進而改變天線模組的電磁波吸收比值(SAR),而使得電磁波吸
收比值(SAR)可符合規範。除此之外,這樣的設計也使天線模組的反射損失具有良好的表現。
X、Y、Z:座標
10:無延伸段的天線模組
20:絕緣支架
22:第一面
23:第二面
26:第三面
27:第四面
28:第五面
100:天線模組
102:饋入端
104:第一輻射體
1041:第一區段
1042:第二區段
1043:第三區段
1044:第四區段
1045:第五區段
1046:第六區段
105、107、109:開路端
106:第二輻射體
108:第三輻射體
1081:第七區段
1082:第八區段
120:接地結構
110:延伸段
111:第一端
112:第二端
113:主接地面
圖1是依照本發明的一實施例的一種天線模組的示意圖。
圖2是圖1的天線模組與無延伸段的天線模組的頻率-反射損失(S11)關係示意圖。
圖3是圖1的天線模組與無延伸段的天線模組在第一頻段的天線效率的示意圖。
圖4是圖1的天線模組與無延伸段的天線模組在第二頻段的天線效率的示意圖。
圖5是圖1的天線模組與無延伸段的天線模組在第三頻段的天線效率的示意圖。
圖6是圖1的天線模組與無延伸段的天線模組在第四頻段的天線效率的示意圖。
圖1是依照本發明的一實施例的一種天線模組的示意圖。請參閱圖1,本實施例的天線模組100包括一饋入端102、一第一輻射體104、一第二輻射體106、一第三輻射體108及一接地結構120。
第一輻射體104適於激發出一第一頻段與一第二頻段。具體地說,第一輻射體104包括依序彎折地連接的一第一區段1041、一第二區段1042、一第三區段1043、一第四區段1044、一第五區段1045及一第六區段1046。
第一輻射體104的長度(也就是從饋入端102至開口端105之間的距離)介於第一頻段的0.2倍波長至0.3倍波長之間,例如是0.25倍波長。第一輻射體104的長度介於第二頻段的0.4倍波長至0.6倍波長之間,例如是0.5倍波長。
在本實施例中,第一頻段介於617MHz至960MHz之間(例如,LTE頻段12),且第二頻段介於1710MHz至2170MHz之間(例如,LTE頻段2)。當然,第一頻段與第二頻段不以此為限制。
此外,在本實施例中,天線模組100更包括一絕緣支架20,第一輻射體104、第二輻射體106及第三輻射體108設置於絕緣支架20的多個表面。詳細地說,絕緣支架20包括階梯狀的一第一面22、一第二面23、一第三面26及一第四面27。第一面22平行第三面26,第二面23平行第四面27,第二面23垂直第一平面22及第三面26,第三面26垂直第四平面27。
在本實施例中,第一輻射體104的第一區段1041位於第一面22,第二區段1042位於第二面23。第三區段1043與第四區段1044位於第三面26,第五區段1045位於第四面27。
由圖1可見,在本實施例中,第六區段1046的寬度大於第五區段1045的寬度,且第六區段1046局部地環繞在饋入端102
的外側。由於饋入端102的SAR值較大,環繞在饋入端102的局部外側的第六區段1046可用來降低第六區段1046外側的SAR值。
另一方面,第二輻射體106延伸自第一輻射體104的第三區段1043且位於第三面26。第二輻射體106適於與部分的第一輻射體104激發出一第三頻段。具體地說,從饋入端102、第一輻射體104的第一區段1041、第二區段1042延伸至第二輻射體106的開路端107,此段長度介於第三頻段的0.2倍波長至0.3倍波長之間,例如是0.25倍波長。在本實施例中,第三頻段介於2300MHz至2690MHz之間(例如,LTE頻段30),當然,第三頻段不以此為限制。
此外,第三輻射體108延伸自第一輻射體104的第一區段1041,且適於與部分的第一輻射體104激發出一第四頻段。第三輻射體108包括彎折地連接的一第七區段1081與一第八區段1082,第七區段1081位於第一面22,第八區段1082位於第二面23。
從饋入端102、第一輻射體104的第一區段1041的一部分、第三輻射體108的第七區段1081、第八區段1082延伸至開路端109,此段長度介於第四頻段的0.2倍波長至0.3倍波長之間,例如是0.25倍波長。在本實施例中,第四頻段介於3300MHz至4200MHz之間(例如,5G頻段N77),當然,第四頻段不以此為限制。
在本實施例中,第一輻射體104的第六區段1046可包圍
第二輻射體106與第三輻射體108,這樣的設計可以減低第二輻射體106與第三輻射體108所激發電磁波輻射能量朝向第六區段1046的所在方向輻射,進而減少第六區域外側的SAR值。
由圖1可見,在本實施例中,第一輻射體104、第二輻射體106及第三輻射體108位在絕緣支架20的不同平面上,這樣的設計可用來平均正Z方向與負Z方向的電磁波吸收比值(SAR),而降低電磁波吸收比值(SAR)。
由於本實施例的天線模組100的操作頻率所涵蓋的範圍從617MHz至4200MHz。因此,本實施例的天線模組100可涵蓋無線通訊頻率LTE全頻段/WCDMA/Sub-6GHz頻段,而具有寬頻與多頻的表現。
值得一提的是,在本實施例中,接地結構120包括一主接地面113及延伸自主接地面113的一延伸段110。延伸段110的一第一端111連接於主接地面113,延伸段110的一第二端112為開路端。主接地面113位於饋入端102的下方。具體地說,在本實施例中,絕緣支架20包括連接於第四面27的一第五面28(底面),第五面28相對於第一面22與第三面26,接地結構120的主接地面113與延伸段110設置於第五面28。
在本實施例中,延伸段110從主接地面113延伸至第一輻射體104的第三區段1043的下方。由於延伸段110位於絕緣支架20的第五面28,且第一輻射體104的第三區段1043位於絕緣支架20的第三面26,因此,接地結構120的延伸段110與第一輻
射體104的第三區段1043隔離設置。
此外,第一輻射體104在位於延伸段110上方的區段(也就是第三區段1043)的延伸方向(也就是Y方向)正交於延伸段110的延伸方向(也就是X方向)。因此,流經接地結構120的延伸段110與第一輻射體104的第三區段1043的電流呈上下交叉的90度而相互干擾,進而天線模組100的反射損失(S11)特性與SAR值可被調整。因此,本實施例的天線模組100具有良好的反射損失(S11)特性與SAR值表現,而可與人體近距離接觸,適用於手持通訊裝置。
由於第一輻射體104與延伸段110之間的距離可以由絕緣支架20的第三面26與第五面28之間的距離(也就是絕緣支架20的部分區域的厚度)來決定,設計者可視需求選用不同尺寸的絕緣支架20改變第一輻射體104與延伸段110之間的距離,來調整天線模組100的反射損失(S11)特性與SAR值。此外,在一實施例中,RF電路、基頻電路、螢幕、電池或其它電子元件可設置於主接地面113。
下表一為量測SAR值使用瑞士Schmid & Partner Engineering AG(SPEAG)所研製的Dasy系統,根據FCC法規天線模組的六個面不能超過1g SAR的數值為1.6(mW/g),比較使用本實施例的天線模組100與無延伸段110的天線模組(圖2至圖6中標示為10)的SAR值,由表一可見,在1880MHz操作頻率,測試位置面為正Z軸與負Z軸,SAR值最大可降低28%,本實施例的
天線模組100都可符合FCC SAR值法規,1g SAR在六個面均未超過1.6(mW/g)。相較於無延伸段110的天線模組10,本實施例的天線模組100具有較佳的表現。
圖2是圖1的天線模組(標示為100)與無延伸段的天線模組(標示為10)的頻率-反射損失(S11)關係示意圖。請參閱圖2,本實施例的天線模組100的反射損失(S11)可小於-4,而具有良好的
表現。
圖3是圖1的天線模組(標示為100)與無延伸段的天線模組(標示為10)在第一頻段的天線效率的示意圖。圖4是圖1的天線模組(標示為100)與無延伸段的天線模組(標示為10)在第二頻段的天線效率的示意圖。圖5是圖1的天線模組(標示為100)與無延伸段的天線模組(標示為10)在第三頻段的天線效率的示意圖。圖6是圖1的天線模組標示為100)與無延伸段的天線模組(標示為10)在第四頻段的天線效率的示意圖。請參閱圖3至圖6,本實施例的天線模組100的天線效率在617MHz至4200HMz均高於40%,而具有良好的表現。
由表一、圖2至圖6可知,無延伸段110的天線模組10雖然在反射損失(S11)與天線效率上表現不俗,但在電磁波吸收比值(SAR)卻無法滿足規範的數值。相較於無延伸段110的天線模組10,本實施例的天線模組100在反射損失(S11)、天線效率及電磁波吸收比值(SAR)上均具有良好的表現。
綜上所述,本發明的天線模組藉由第一輻射體來激發出第一頻段與第二頻段,第二輻射體與部分的第一輻射體激發出第三頻段。第三輻射體與部分的第一輻射體激發出第四頻段,而具有寬頻且多頻的效果。此外,本發明的天線模組的接地結構的延伸段延伸至第一輻射體的下方並隔開於第一輻射體,且第一輻射體在位於延伸段上方的區段的延伸方向正交於延伸段的延伸方向,這樣的設計可使得流經延伸段與上方的區段的電流呈90度而
相互干擾,進而改變天線模組的電磁波吸收比值(SAR),而使得電磁波吸收比值(SAR)可符合規範。除此之外,這樣的設計也使天線模組的反射損失具有良好的表現。
X、Y、Z:座標
20:絕緣支架
22:第一面
23:第二面
26:第三面
27:第四面
28:第五面
100:天線模組
102:饋入端
104:第一輻射體
1041:第一區段
1042:第二區段
1043:第三區段
1044:第四區段
1045:第五區段
1046:第六區段
105、107、109:開路端
106:第二輻射體
108:第三輻射體
1081:第七區段
1082:第八區段
120:接地結構
110:延伸段
111:第一端
112:第二端
113:主接地面
Claims (10)
- 一種天線模組,包括:一饋入端;一第一輻射體,適於激發出一第一頻段與一第二頻段;一第二輻射體,延伸自該第一輻射體,且適於與部分的該第一輻射體激發出一第三頻段;一第三輻射體,延伸自該第一輻射體,且適於與部分的該第一輻射體激發出一第四頻段;以及一接地結構,包括一主接地面及一延伸段,該主接地面位於該饋入端的一側,該延伸段自該主接地面延伸至該第一輻射體的一側且與該第一輻射體隔離,且該第一輻射體對應於該延伸段的區段的延伸方向正交於該延伸段的延伸方向。
- 如請求項1所述的天線模組,其中該第一輻射體包括依序彎折地連接的一第一區段、一第二區段、一第三區段、一第四區段、一第五區段及一第六區段,該第二輻射體延伸自該第一輻射體的該第三區段,該第三輻射體延伸自該第一輻射體的該第一區段。
- 如請求項2所述的天線模組,更包括一絕緣支架,該第一輻射體、該第二輻射體及該第三輻射體位於該絕緣支架的多個表面。
- 如請求項3所述的天線模組,其中該絕緣支架包括階梯狀的一第一面、一第二面、一第三面及一第四面,該第一面平 行該第三面,該第二面平行該第四面,該第一區段位於該第一面,該第二區段位於該第二面,該第三區段與該第四區段位於該第三面,該第五區段位於該第四面。
- 如請求項4所述的天線模組,其中該第二輻射體位於該第三面。
- 如請求項4所述的天線模組,其中該第三輻射體包括彎折地連接的一第七區段與一第八區段,該第七區段位於該第一面,該第八區段位於該第二面。
- 如請求項4所述的天線模組,其中該絕緣支架包括連接於該第四面的一第五面,該第五面相對於該第一面與該第三面,該接地結構位於該第五面。
- 如請求項2所述的天線模組,其中該第六區段的寬度大於該第五區段的寬度,該第六區段局部地環繞在該饋入端的外側。
- 如請求項1所述的天線模組,其中該第一輻射體的長度介於該第一頻段的0.2倍波長至0.3倍波長之間,且介於該第二頻段的0.4倍波長至0.6倍波長之間,該饋入端、部分的該第一輻射體及該第二輻射體的長度介於該第三頻段的0.2倍波長至0.3倍波長之間,該饋入端、部分的該第一輻射體及該第三輻射體的長度介於該第四頻段的0.2倍波長至0.3倍波長之間。
- 如請求項1所述的天線模組,其中該第一頻段介於617MHz至960MHz之間,該第二頻段介於1710MHz至2170MHz 之間,該第三頻段介於2300MHz至2690MHz之間,該第四頻段介於3300MHz至4200MHz之間。
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Family Applications (1)
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