TWI734344B - 可切換天線模組 - Google Patents

Abstract

一種可切換天線模組，包括基板、接地部、饋入部、主偶極天線、第一二極體、電容、第二二極體、副偶極天線以及電感。接地部與饋入部各自設於基板的下表面與上表面。饋入部用以提供射頻信號與直流導通電壓。主偶極天線位於接地部的左側，主偶極天線的第一主臂設於上表面且連接饋入部，主偶極天線的第二主臂設於下表面且連接接地部。第一二極體的陽極與陰極分別連接第一主臂與第二主臂。電容電連接於第一主臂與第二主臂之間。第二二極體的陽極連接饋入部。副偶極天線位於接地部的右側，副偶極天線的第一副臂設於上表面且連接第二二極體的陰極，第二副臂設於下表面且連接接地部。電感電連接於第一副臂與第二副臂之間。如此，達到輻射場型切換的效果。

Description

可切換天線模組

本發明有關於一種天線，且特別是一種可切換天線模組。

天線的輻射場型依據天線基本工作原理而有所差異，各種輻射場型有不同的應用，例如，全向性的輻射場型適用於終端裝置，以讓終端裝置可以接收到各方向的無線信號。又例如，基地台天線，如無線網路接取器(wireless access point)的天線，則可能需要能夠產生特定方向的輻射場型，以與位於各種特定位置的終端裝置能更進行無線通信。

一般而言，雖然可用陣列天線控制特定輻射場型，但陣列天線的控制電路(包括開關、相位控制及饋入網路等)引入了更多的傳輸損耗的問題。再者，尤其在現行電子裝置對於天線要求輕薄短小的情況下，饋入網路的電路面積可能比天線陣列還大，而造成天線陣列模組整體體積難以縮小，使得傳統上使用可控輻射場型天線產品其製造成本的大幅增加。

為了解決前述的先前技術問題，本發明實施例提供一種可切換天線模組，包括基板、接地部、饋入部、主偶極天線、第一二極體、電容、第二二極體、副偶極天線以及電感。基板具 有彼此平行的上表面與下表面。接地部設於基板的下表面。饋入部設於基板的上表面，用以提供射頻信號與直流導通電壓。主偶極天線位於接地部的左側，主偶極天線包括第一主臂與第二主臂，第一主臂設於上表面，第二主臂設於下表面，第一主臂連接饋入部，第二主臂連接接地部。第一二極體的陽極連接第一主臂，第一二極體的陰極連接第二主臂。電容電連接於第一主臂與第二主臂之間。第二二極體的陽極連接饋入部。副偶極天線位於接地部的右側，副偶極天線包括第一副臂與第二副臂，第一副臂設於上表面，第二副臂設於下表面，第一副臂連接第二二極體的陰極，第二副臂連接接地部。電感電連接於第一副臂與第二副臂之間。

綜上所述，本發明實施例提供一種可切換天線模組，適用於具有多天線的無線通信產品，只需要使用一個共用的饋入部，即可完成射頻信號的交流饋電以及切換控制信號的直流饋電，不僅能達成天線輻射場型切換的效果，更兼具有切換線路簡單，容易控制的優點。並且，基於控制線路簡化而也能實現降低成本的效果，具有很高的產業應用價值。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅是用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

10:基板

1:接地部

2:饋入部

3:主偶極天線

4:第一二極體

5:電容

6:第二二極體

7:副偶極天線

8:電感

101:上表面

102:下表面

31:第一主臂

32:第二主臂

71:第一副臂

72:第二副臂

311:第一主輻射部

312:第一平行部

321:第二主輻射部

322:第二平行部

711:第一副輻射部

712:第三平行部

721:第二副輻射部

722:第四平行部

103:第一貫孔

104:第二貫孔

105:第三貫孔

111、112、113、114:線路

F:饋入點

9:中間反射器

X、Y、Z:軸

圖1是本發明實施例提供的可切換天線模組的平面透視圖。

圖2是本發明實施例提供的可切換天線模組的上表面的示 意圖。

圖3是本發明實施例提供的無淨空區的下表面的透視示意圖。

圖4是本發明實施例提供的可切換天線模組的架構圖。

圖5是本發明實施例提供的可切換天線模組在XZ平面的輻射場型圖。

圖6是本發明實施例提供的可切換天線模組在YZ平面的輻射場型圖。

圖7是本發明實施例提供的可切換天線模組在XY平面的輻射場型圖。

請參照圖1、圖2與圖3，圖1是本發明實施例提供的可切換天線模組的平面透視圖，圖2是本發明實施例提供的可切換天線模組的上表面的示意圖，圖3是本發明實施例提供的可切換天線模組的下表面的透視示意圖。可切換天線模組用於無線網路裝置，尤其適用於5GHz頻帶的無線區域網路裝置，例如是筆記型電腦、一體電腦、無線存取器(Access Point)、智能電視等。可切換天線模組包括基板10、接地部1、饋入部2、主偶極天線3、第一二極體4、電容5、第二二極體6、副偶極天線7以及電感8。基板10具有彼此平行的上表面101與下表面102。第一二極體4、電容5、第二二極體6與電感8是離散元件且在圖2中以方框顯示其元件輪廓圖(footprint)，而在圖1中為了顯示天線整體輪廓而予以省略(電路架構將於圖4清楚說明)。基板10上的貫孔在圖2與圖3中則以實心 圓點表示。接地部1設於基板10的下表面102。饋入部2設於基板10的上表面101，用以提供射頻信號與直流導通電壓，在圖2中以斜線區域表示饋入點F。主偶極天線3位於接地部1的左側，在圖式中為X軸的正向的一側。主偶極天線3包括第一主臂31與第二主臂32，第一主臂31設於上表面101，第二主臂32設於下表面102，第一主臂31連接饋入部2，第二主臂32連接接地部1。第一二極體4的陽極連接第一主臂31，第一二極體4的陰極連接第二主臂32。電容5電連接(此處所指的電連接有別於結構上的連接)於第一主臂31與第二主臂32之間。第二二極體6的陽極連接饋入部2。副偶極天線7位於接地部1的右側，在圖式中為X軸的負向的一側。副偶極天線7包括第一副臂71與第二副臂72，第一副臂71設於上表面101，第二副臂72設於下表面102，第一副臂71連接第二二極體6的陰極，第二副臂72連接接地部1。電感8電連接(此處所指的電連接有別於結構上的連接)於第一副臂71與第二副臂72之間。上述主偶極天線3與副偶極天線7皆工作於5GHz頻帶，例如現行廣泛使用的5GHz的WiFi頻帶。

請參照圖4的架構圖，在信號饋入方面，饋入部2不但用做饋入天線的射頻信號，也饋入用以導通第一二極體4與第二二極體6的直流導通信號，由於饋入部2是兼用於饋入射頻信號與直流信號，則電容5是用以作為直流阻斷器，電感8是用以作為射頻信號的阻斷器。當模式零時，不提供直流導通信號，第一二極體4與第二二極體6都沒有導通，使得只有主偶極天線3得到射頻信號的饋入。當模式一時，提供直流導通信號，第一二極體4與第二二極體6同時都導通，為了達成只有副偶極天線7得到射頻信號的 饋入的目的，由饋入部2往主偶極天線3看過去的輸入阻抗值需要利用接地狀態(因導通而接地)的第一二極體4而調整為四分之一波長短路線，造成其輸入阻抗為接近無窮大，而不影響副偶極天線7的阻抗匹配。因此，適當設定第一二極體4其陽極連接第一主臂31的位置，以達成四分之一波長短路線的設定。再者，饋入部2與接地部1構成雙線傳輸線。

基於圖4的架構圖，請再次參照圖1至圖3，接著敘述主偶極天線3與副偶極天線7較佳的結構範例，第一主臂31包括第一主輻射部311與第一平行部312，第一平行部312連接於饋入部2與第一主輻射部311之間。第二主臂32包括第二主輻射部321與第二平行部322，第二平行部322連接於接地部1與第二主輻射部321之間，第一平行部312與第二平行部322彼此平行。第一二極體4的陽極連接第一平行部312，第一二極體4的陰極連接第二平行部322。電容5電連接於第一平行部312與第二平行部322之間。第一副臂71包括第一副輻射部711與第三平行712部，第三平行部712連接於第二二極體6的陰極與第一副輻射部711之間。第二副臂72包括第二副輻射部721與第四平行部722，第四平行部722連接於接地部1與第二副輻射部721之間，第三平行部712與第四平行部722彼此平行。電感8電連接於第三平行部712與第四平行部722之間。並且，在本實施例中，第一平行部312與第二平行部322不但彼此平行，在從基板10的上方的正視角的角度看，第一平行部312與第二平行部322也可彼此完全重疊或調整為部分重疊，而可做為調整阻抗匹配的一種手段，但本發明並不因此限定。再者，本實施例的第一主臂31的第一主輻射部311與第二主臂32的第二主輻射部321 彼此朝向相反方向延伸，第一副臂71的第一副輻射部711與第二副臂72的第二副輻射部721彼此朝向相反方向延伸。在一實施例中，第一主臂31與第二主臂32也可保持一個對稱角，並且第一副臂71與第二副臂72也可保持一個對稱角，但本發明並不因此限定。

更進一步，由於使用雙面的基板10，因此使用貫孔方式做線路連接，第一二極體4設於基板10的上表面101，第一二極體4的陰極通過基板10的第一貫孔103連接第二主臂32。電容5設於基板10的上表面101，電容5通過基板10的第二貫孔104連接第二主臂31，在圖式中是電容5利用線路111連接貫孔104，然後第二貫孔104在下表面102利用線路112連接第二主臂32，其中線路111與線路112的長度以及電容5的電容值可以做為調整阻抗匹配之用，但不限於此。電感8設於基板10的上表面101，電感8通過基板10的第三貫孔105連接第二副臂72，在圖式中是電感8利用線路113連接貫孔105，然後貫孔105在下表面102利用線路114連接第二副臂72，其中線路113與線路114的長度以及電感8的電感值可以做為調整阻抗匹配之用，但不限於此。詳細地說，在本發明的一種實施方式是，由於第一二極體4設於基板10的上表面101，第一二極體4的陰極通過基板10的第一貫孔103連接第二平行部322。類似的，電容5設於基板10的上表面101以連接第一平行部312，且電容5通過基板10的第二貫孔104連接第二平行部322。電感8設於基板10的上表面101以連接第三平行部712，且電感8通過基板10的第三貫孔105連接第四平行部722。因此可知，第一平行部312與第二平行部322連接至電容5的總和導線長度用以調整主偶極天線3的阻抗匹配，第三平行部712與第四平行部722連接至電感8的總和導線長度 用以調整副偶極天線7的阻抗匹配。除此之外，為了精準調控輻射場型，本實施例的可切換天線模組更包括中間反射器9，中間反射器9例如設於基板10的下表面102，連接接地部1，且位於主偶極天線3與副偶極天線7之間。所述中間反射器例如為T字形，但本發明並不因此限定。考量輻射場型的需求狀態，在其他實施情況，上述的中間反射器9也可以被移除。

接著，請參照圖5至圖7的輻射場型圖，當模式零時，第一二極體4與第二二極體6都不導通，主偶極天線3正常工作，輻射場型朝向X軸的正向的方向偏移。其中，當模式零時，只有主偶極天線3得到射頻信號的饋入，並沒有饋入射頻信號至副偶極天線7。再者，當模式一時，第一二極體4與第二二極體6都被導通，只有副偶極天線7得到射頻信號的饋入，副偶極天線7正常工作，輻射場型朝向X軸的負向的方向偏移。顯然，依據模式零與模式一的切換狀態，本實施例的可切換天線模組可以產生明顯的輻射場型切換效果。另外，當應用多組本實施例的可切換天線模組時，則能夠產生更多種類的輻射場型切換效果。

綜上所述，本發明實施例所提供的可切換天線模組適用於具有多天線的無線通信產品，只需要使用一個共用的饋入部，即可完成射頻信號的交流饋電以及切換控制信號的直流饋電，不僅能達成天線輻射場型切換的效果，更兼具有切換線路簡單，容易控制的優點。並且，基於控制線路簡化而也能實現降低成本的效果，具有很高的產業應用價值。尤其是，對於區域無線網路的無線通信裝置，更具有天線產品市場的競爭力。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本 發明之專利範圍。

10:基板

1:接地部

2:饋入部

3:主偶極天線

7:副偶極天線

9:中間反射器

X、Y、Z:軸

Claims (9)

1. 一種可切換天線模組，包括：一基板，具有彼此平行的一上表面與一下表面；一接地部，設於該基板的該下表面；一饋入部，設於該基板的該上表面，用以提供一射頻信號與一直流導通電壓；一主偶極天線，位於該接地部的一左側，該主偶極天線包括一第一主臂與一第二主臂，該第一主臂設於該上表面，該第二主臂設於該下表面，該第一主臂連接該饋入部，該第二主臂連接該接地部；一第一二極體，該第一二極體的陽極連接該第一主臂，該第一二極體的陰極連接該第二主臂；一電容，電連接於該第一主臂與該第二主臂之間；一第二二極體，該第二二極體的陽極連接該饋入部；一副偶極天線，位於該接地部的一右側，該副偶極天線包括一第一副臂與一第二副臂，該第一副臂設於該上表面，該第二副臂設於該下表面，該第一副臂連接該第二二極體的陰極，該第二副臂連接該接地部；以及一電感，電連接於該第一副臂與該第二副臂之間；其中，該第一主臂包括一第一主輻射部與一第一平行部，該第一平行部連接於該饋入部與該第一主輻射部之間；其中該第二主臂包括一第二主輻射部與一第二平行部，該第二平行部連接於該接地部與該第二主輻射部之間，該第一平行部與該第二平行部彼此平行；其中該第一二極體的陽極連接該第一平行部，該第一 二極體的陰極連接該第二平行部，該電容電連接於該第一平行部與該第二平行部之間；其中該第一副臂包括一第一副輻射部與一第三平行部，該第三平行部連接於該第二二極體的陰極與該第一副輻射部之間；其中該第二副臂包括一第二副輻射部與一第四平行部，該第四平行部連接於該接地部與該第二副輻射部之間，該第三平行部與該第四平行部彼此平行；其中，該電感電連接於該第三平行部與該第四平行部之間。
2. 根據請求項第1項所述之可切換天線模組，其中該饋入部與該接地部構成一雙線傳輸線。
3. 根據請求項第1項所述之可切換天線模組，其中該第一主臂的該第一主輻射部與該第二主臂的該第二主輻射部彼此朝向相反方向延伸，該第一副臂的該第一副輻射部與該第二副臂的該第二副輻射部彼此朝向相反方向延伸。
4. 根據請求項第1項所述之可切換天線模組，其中該第一二極體設於該基板的該上表面，該第一二極體的陰極通過該基板的一第一貫孔連接該第二主臂；其中，該電容設於該基板的該上表面，該電容通過該基板的一第二貫孔連接該第二主臂；其中，該電感設於該基板的該上表面，該電感通過該基板的一第三貫孔連接該第二副臂。
5. 根據請求項第1項所述之可切換天線模組，其中該第一二極體設於該基板的該上表面，該第一二極體的陰極通過該基板的一第一貫孔連接該第二平行部；其中，該電容設於該基板的該上表面以連接該第一平行部，且該電容通過該基板的一第二貫孔連接該第二平行部；其中，該電感設於該基板的該上表面以連接該第三 平行部，且該電感通過該基板的一第三貫孔連接該第四平行部。
6. 根據請求項第5項所述之可切換天線模組，其中該第一平行部與該第二平行部連接至該電容的總和導線長度用以調整該主偶極天線的阻抗匹配，該第三平行部與該第四平行部連接至該電感的總和導線長度用以調整該副偶極天線的阻抗匹配。
7. 根據請求項第1項所述之可切換天線模組，更包括：一中間反射器，設於該基板的該下表面，連接該接地部，且位於該主偶極天線與該副偶極天線之間。
8. 根據請求項第7項所述之可切換天線模組，其中該中間反射器為T字形。
9. 根據請求項第1項所述之可切換天線模組，其中該主偶極天線與該副偶極天線皆工作於5GHz頻帶。

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