TWI750887B - 天線模組 - Google Patents

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Abstract

一種天線模組，包括一中空筒狀導體結構。中空筒狀導體結構包括一筒壁、至少一第一槽縫及一第一饋入點，其中至少一第一槽縫及第一饋入點位於該筒壁。筒壁包括相對的一第一端緣及一第二端緣，至少一第一槽縫從筒壁內部延伸至第一端緣，而與第一端緣共同形成一第一封閉路徑。第一饋入點位於至少一第一槽縫旁。天線模組適於透過第一封閉路徑激發出一第一頻段。

Description

天線模組
本發明是有關於一種天線模組。
傳統的電子裝置若採用金屬外殼做為天線的幅射導體，多半需開設複雜的縫隙以形成倒F型平面天線(PIFA)或偶極天線(dipole antenna)，然而，過多或複雜的縫隙除容易造成金屬外殼的結構脆弱，也需要以塑膠將縫隙填補及美化，增加製程的成本。
本發明提供一種天線模組，其結構簡單。
本發明的一種天線模組，包括一中空筒狀導體結構。中空筒狀導體結構包括一筒壁、至少一第一槽縫及一第一饋入點，其中至少一第一槽縫及第一饋入點位於該筒壁，筒壁包括相對的一第一端緣及一第二端緣，至少一第一槽縫從筒壁內部延伸至第一端緣，而與第一端緣共同形成一第一封閉路徑，且第一饋入點位於至少一第一槽縫旁。天線模組適於透過第一封閉路徑激發出一第一頻段。
在本發明的一實施例中，上述的各第一槽縫具有多種寬度。
在本發明的一實施例中，一功能元件適於設置在第一槽縫內，且第一槽縫的形狀對應於功能元件的形狀。
在本發明的一實施例中，上述的至少一第一槽縫為分開的多個第一槽縫，分別從筒壁延伸至第一端緣，這些第一槽縫與第一端緣共同形成第一封閉路徑。
在本發明的一實施例中，上述的中空筒狀導體結構更包括一第一板件，設置於筒壁的第一端緣，第一板件為絕緣件。
在本發明的一實施例中，上述的中空筒狀導體結構更包括一第二板件，設置於筒壁的第二端緣。
在本發明的一實施例中，上述的天線模組適於透過第一封閉路徑激發出一第二頻段及一第三頻段，第一封閉路徑的長度為第一頻段的1倍波長，第二頻段的1.5倍波長，且第三頻段的2倍波長。
在本發明的一實施例中，上述的中空筒狀導體結構包括位於筒壁上的一第二槽縫及一第二饋入點，第二槽縫從筒壁延伸至第二端緣，而與第二端緣共同形成一第二封閉路徑，第二饋入點位於筒壁在第二槽縫旁的部位。
在本發明的一實施例中，更包括一電路板及一金屬彈性件，該電路板包括一接地面，該接地面配置於該中空筒狀導體結構內，該金屬彈性件配置在筒壁與接地面之間，以連接筒壁與接地面。
在本發明的一實施例中，上述的中空筒狀導體結構呈圓筒狀、橢圓筒狀或多邊形筒狀。
基於上述，本發明的天線模組包括中空筒狀導體結構，中空筒狀導體結構的第一槽縫從筒壁內部延伸至第一端緣，而與第一端緣共同形成第一封閉路徑。第一饋入點位於第一槽縫旁。藉由上述設計，天線模組適於透過第一封閉路徑激發出第一頻段。
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以應用於一柱狀的電子裝置為例，例如是可以應用於電子菸、MP3播放器、金屬遙控器、金屬手錶或其他電子裝置，天線模組100的應用面不以上述為限制。
在本實施例中，天線模組100包括一中空筒狀導體結構110。中空筒狀導體結構110例如呈橢圓筒狀。此外，在其他實施例中，中空筒狀導體結構110也可以呈圓筒狀或多邊形筒狀(例如矩形筒等)，中空筒狀導體結構110的形狀可隨著所應用的產品不同而調整，不以圖式為限制。
中空筒狀導體結構110包括一筒壁111、位於筒壁111上的至少一第一槽縫114及一第一饋入點115。在本實施例中，第一槽縫114的數量為一個，但在其他實施例中，第一槽縫114的數量可以為多個。筒壁111包括相對的一第一端緣112(例如是下方的橢圓形端緣)及一第二端緣113(例如是上方的橢圓形端緣)，第一槽縫114從筒壁111內部延伸至第一端緣112，而與第一端緣112共同形成一第一封閉路徑，依序由位置A~G再回到位置A。
在本實施例中，第一槽縫114位於中空橢圓形筒的筒壁111上，且第一端緣112位於中空橢圓形筒的底部，因此，第一槽縫114與第一端緣112位於不同的平面上，而使得第一封閉路徑(依序由位置A~G再回到位置A)為一立體的封閉路徑。
第一饋入點115位於第一槽縫114旁。此外，天線模組100還可選擇地包括一接地面120。接地面120位在電路板125上。接地面120配置於中空筒狀導體結構110內。在本實施例中，第一槽縫114位於接地面120的上方。第一槽縫114的位置、形狀不以此為限制。
在本實施例中，第一封閉路徑(依序由位置A~G再回到位置A)的長度為第一頻段B1的1倍波長，第二頻段B2的1.5倍波長，且第三頻段B3的2倍波長。因此，天線模組100可透過第一封閉路徑激發出一第一頻段B1、一第二頻段B2及一第三頻段B3，如圖2所示。
在本實施例中，第一頻段B1的中心頻率為2450MHz，第一頻段B1涵蓋藍牙頻段與Wi-Fi 2.4G頻段。第二頻段B2的中心頻率為3675MHz，第三頻段B3的中心頻率為4900MHz。第一頻段B1、第二頻段B2及第三頻段B3不以此為限制。
在一實施例中，三個頻段可應用於5G，第一頻段可為n41 (2496~2690MHz)、第二頻段可為n78 (3300~3800MHz)、第三頻段可為n79(4400~5000MHz)。
由於激發電流流經第一封閉路徑(依序由位置A~G再回到位置A)的角度為360度，且第一封閉路徑為立體的封閉路徑，這樣的設計可有效減少天線發射與接收死角，而提供良好的通訊品質。實際測試，藍牙訊號傳輸連線距離至少可達70公尺，而具有良好的表現。
另外，在本實施例中，中空筒狀導體結構110更包括一第一板件130及一第二板件135，第一板件130設置於筒壁111的第一端緣112，可用來封閉第一端緣112的開口，以維持外觀的完整。第二板件135設置於筒壁111的第二端緣113，可用來封閉第二端緣113的開口，以維持外觀的完整。第一板件130為絕緣件，以避免影響天線效果。第二板件135則可為導體或是絕緣件。
此外，在本實施例中，接地面120例如是設置在一電路板(未繪示)的其中一面上，電路板的另一面可設置微處理器晶片、RF電路或/且基頻電路，此外，藍芽晶片或Wi-Fi晶片可整合於微處理器晶片，但不以此為限制。
圖2是圖1的天線模組的頻率-S11的示意圖。請參閱圖2，在本實施例中，天線模組100在第一頻段B1(中心頻率為2450MHz)、第二頻段B2(中心頻率為3675MHz)及第三頻段B3(中心頻率為4900MHz)的S11均小於-3dB，特別是第一頻段B1(中心頻率為2450MHz)及第三頻段B3(中心頻率為4900MHz)的S11均小於-5dB，而具有良好的表現。圖3是圖1的天線模組的頻率-天線效率的示意圖。請參閱圖3，在本實施例中，天線模組100在第一頻段B1(頻率為2400MHz至2500MHz，涵蓋藍牙頻段與Wi-Fi 2.4G頻段)的天線效率高於10%，而具有良好的表現。
圖4至圖7是依照本發明的其他實施例的多種天線模組的示意圖。請先參閱圖4，圖4的天線模組100a與圖1的天線模組100的主要差異在於，在本實施例中，第一槽縫114位於接地面120的側緣旁，而不在接地面120的正上方。在本實施例中，由於第一槽縫114與第一端緣112共同形成第一封閉路徑的長度等於或接近於圖1的第一封閉路徑的長度，如圖2所示，天線模組100a同樣可激發出第一頻段B1、第二頻段B2及第三頻段B3，而具有良好的表現。
請參閱圖5，圖5的天線模組100b與圖1的天線模組100的主要差異在於，在本實施例中，第一槽縫114b具有多種寬度，例如第一槽縫114b在靠近第一端緣112的部位的寬度小於遠離第一端緣112的部位的寬度。在本實施例中，一功能元件10可被設置在第一槽縫114b內，且第一槽縫114b的形狀對應於功能元件10的形狀。
功能元件10例如是LED燈、按鈕、吸嘴、液晶模組顯示器或是充電座。如此一來，第一槽縫114b內可無需用塑膠件來填補，也不需額外噴潻塗烤來使外型美觀，而可以節省成本。要說明的是，在其他實施例中，即便第一槽縫具有單一寬度，功能元件10也可以被設置於第一槽縫內，不以圖式為限制。
請參閱圖6，圖6的天線模組100c與圖1的天線模組100的主要差異在於，在本實施例中，至少一第一槽縫114c為分開的兩個第一槽縫114c，分別從筒壁111延伸至第一端緣112，這些第一槽縫114c與第一端緣112共同形成第一封閉路徑。在本實施例中，這些第一槽縫114c與第一端緣112共同形成第一封閉路徑的長度等於或接近於圖1的第一槽縫114與第一端緣112共同形成第一封閉路徑的長度。因此，如圖2所示，天線模組100c同樣可透過第一封閉路徑激發出第一頻段B1、第二頻段B2及第三頻段B3。
請參閱圖7，圖7的天線模組100d與圖1的天線模組100的主要差異在於，在本實施例中，中空筒狀導體結構110d還包括位於筒壁111上的一第二槽縫116及一第二饋入點117。第二槽縫116從筒壁111延伸至第二端緣113，而與第二端緣113共同形成一第二封閉路徑。第二饋入點117位於筒壁111在第二槽縫116旁的部位。
也就是說，在本實施例中，天線模組100d為雙天線結構，其中第一槽縫114與第一端緣112共同形成一個天線，第二槽縫116與第二端緣113共同形成另一個天線。此外，在本實施例中，第二板件135則是絕緣體，以避免影響天線效果。
請參閱圖8，圖8的天線模組100e與圖1的天線模組100的主要差異在於，在本實施例中，天線模組100e更包括一金屬彈性件140，配置在筒壁111與接地面120之間，以連接筒壁111與接地面120。金屬彈性件140可用來控制阻抗匹配，以使第一饋入點115的饋入阻抗逹到50Ω。金屬彈性件140的第一端141連接至筒壁111，金屬彈性件140的第二端142連接至接地面。第一饋入點115與金屬彈性件140之間的距離H可被調整以使第一饋入點115的饋入阻抗為50Ω。
綜上所述，本發明的天線模組包括中空筒狀導體結構，中空筒狀導體結構的第一槽縫從筒壁內部延伸至第一端緣，而與第一端緣共同形成第一封閉路徑。第一饋入點位於第一槽縫旁。藉由上述設計，天線模組適於透過第一封閉路徑激發出第一頻段、第二頻段及第三頻段，而能夠提供多頻天線的效果。
A、B、C、D、E、F、G:位置 B1:第一頻段 B2:第二頻段 B3:第三頻段 H:距離 10:功能元件 100、100a、100b、100c、100d:天線模組 110、110d:中空筒狀導體結構 111:筒壁 112:第一端緣 113:第二端緣 114、114b、114c:第一槽縫 115:第一饋入點 116:第二槽縫 117:第二饋入點 120:接地面 125:電路板 130:第一板件 135:第二板件 140:金屬彈性件 141:第一端 142:第二端
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的天線模組的頻率-S11的示意圖。 圖3是圖1的天線模組的頻率-天線效率的示意圖。 圖4至圖8是依照本發明的其他實施例的多種天線模組的示意圖。
A、B、C、D、E、F、G:位置
100:天線模組
110:中空筒狀導體結構
111:筒壁
112:第一端緣
113:第二端緣
114:第一槽縫
115:第一饋入點
120:接地面
125:電路板
130:第一板件
135:第二板件

Claims (9)

  1. 一種天線模組，包括：一中空筒狀導體結構，包括一筒壁、至少一第一槽縫及一第一饋入點，其中該至少一第一槽縫及該第一饋入點位於該筒壁，其中該筒壁包括相對的一第一端緣及一第二端緣，該至少一第一槽縫從該筒壁內部延伸至該第一端緣，而與該第一端緣共同形成一第一封閉路徑，且該第一饋入點位於該至少一第一槽縫旁，其中該天線模組適於透過該第一封閉路徑激發出一第一頻段，該天線模組更包括一電路板及一金屬彈性件，該電路板包括一接地面，該電路板配置於該中空筒狀導體結構內，該金屬彈性件配置在該筒壁與該接地面之間，以連接該筒壁與該接地面。
  2. 如請求項1所述的天線模組，其中各該第一槽縫具有多種寬度。
  3. 如請求項1所述的天線模組，其中一功能元件適於設置在該第一槽縫內，且該第一槽縫的形狀對應於該功能元件的形狀。
  4. 如請求項1所述的天線模組，其中該至少一第一槽縫為分開的多個第一槽縫，分別從該筒壁延伸至該第一端緣，該些第一槽縫與該第一端緣共同形成該第一封閉路徑。
  5. 如請求項1所述的天線模組，其中該中空筒狀導體結構更包括一第一板件，設置於該筒壁的該第一端緣，該第一板件為絕緣件。
  6. 如請求項1所述的天線模組，其中該中空筒狀導體結構更包括一第二板件，設置於該筒壁的該第二端緣。
  7. 如請求項1所述的天線模組，其中該天線模組還適於透過該第一封閉路徑激發出一第二頻段及一第三頻段，該第一封閉路徑的長度為該第一頻段的1倍波長，該第二頻段的1.5倍波長，且該第三頻段的2倍波長。
  8. 如請求項1所述的天線模組，其中該中空筒狀導體結構包括位於該筒壁上的一第二槽縫及一第二饋入點，該第二槽縫從該筒壁延伸至該第二端緣，而與該第二端緣共同形成一第二封閉路徑，該第二饋入點位於該筒壁在該第二槽縫旁的部位。
  9. 如請求項1所述的天線模組，其中該中空筒狀導體結構呈圓筒狀、橢圓筒狀或多邊形筒狀。
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