TWI763682B - 天線組件 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種天線組件，來增強天線之間的隔離程度，該天線組件包括：一基材；至少兩天線，其提供給該基材；以及一金屬板，其提供於基材之下。

Description

天線組件 【相關申請案交叉參照】

本申請案主張於2016年7月5日向韓國智慧財產局所申請，序號為10-2016-0084903的韓國專利申請案之利益，公開內容以引用方式併入本文中。

至少一個範例具體實施例係關於一天線組件，其可強化天線之間的隔離。

若要執行無線通訊，天線係指包含設置來發射或接收電波至或來自不同位置的一導體之零件。該天線可適用於許多產品，例如無線電報、無線電話、收音機、電視等等。天線模組包含一基材以及安裝在該基材上的至少一天線。一般來說，天線製作成適合對應產品用途與形狀的外型。

天線在執行發射作業時，用來藉由一發射器調節之交流(AC)電壓成為電磁波來發射到空中，並且在執行接收作業時，藉由一接收器評估將電磁波轉換成AC電壓。

天線類型可包括例如配置為向行動通訊設備發送和接收語音信號的天線、用於無線高傳真(Wi-Fi)的天線，其屬於一種無線區域網路(WLAN)技術，通過將無線技術整合至Wi-Fi來實現高效能無線通訊、設置 來無線連接和控制通訊裝置的藍牙天線、設置來向人造衛星發送和接收位置信息的全球定位系統(GPS)天線。

當安裝複數個天線時，該等複數個天線可彼此分離半個頻率波長，或可提供一濾波器或一電分割來避免該等複數個天線之間干擾。進一步，在連接埠之間使用一相位延遲電路來執行一相位控制。

至少一個範例具體實施例提供一天線組件，其可強化複數個天線之間的隔離。

至少一個範例具體實施例也提供一天線組件，雖然天線之間的間隔小於或等於頻率波長的一半，不過還是可維持相對高的隔離程度。

至少一個範例具體實施例也提供一天線組件，其不使用額外電氣組件就可維持天線之間相對高的隔離程度。

通過提供以下天線組件就可實現該等範例具體實施例。

根據至少一個範例具體實施例的態樣，其提供：一天線組件，其包括一基材；至少兩天線，其提供給該基材；以及一金屬板，其提供於基材之下。

該基材可包括：一天線區，其中提供該天線；以及一基材本體，其中不提供該天線。該金屬板可設置成不與該天線區重疊。

該金屬板的面積大於或等於該基材本體的面積。

該金屬板可包括一第一層，其包括與該基材相同的材料；以及一第二層，其包括一金屬材料。該第一層可提供於該第二層上，並設置成面對該基材。

該等複數個天線之間的間隔可小於或等於該天線頻率波長的一半。

該基材與該金屬板可彼此分離。一空氣間隙可形成於該基材與該金屬板之間。

該天線組件可進一步包括位於該基材與該金屬板之間的一介電層。

該天線組件可進一步包括位於該基材與該金屬板之間的一海綿層。

該天線組件可進一步包括設置來連接該基材與該金屬板的一連接器。

該基材可包括：一基材本體；以及一金屬層，其提供於該基材本體之下。

根據至少一個範例具體實施例的態樣，其提供：一天線組件，其包括一基材；以及至少兩天線，其提供給該基材。該基材提供於一金屬板上。

該天線組件可進一步包括設置來將該基材與該金屬板分開的一支撐物。

根據範例具體實施例，可提供一天線組件，雖然天線之間的間隔小於或等於頻率波長的一半，不過還是可維持相對高的隔離程度。

另外，根據範例具體實施例，可提供一天線組件，其不使用額外電氣組件就可維持天線之間相對高的隔離程度。

另外，根據範例具體實施例，可提供可減少一產品大小和成 本的一天線組件。

該等範例具體實施例並不受限於前述特色與態樣，並且精通技術人士從以下說明當中，可清楚了解本文未說明其他特色與態樣。

1:天線組件

110:基材

111:天線區

112:基材本體

113:金屬層

120:天線

121:第一天線

122:第二天線

130:金屬板

131:第一層

132:第二層

140:支撐物

150:連接器

160:介電層

2:天線組件

M:金屬板

S11、S21:相位值

從以下示範具體實施例並結合附圖的說明中，將可迅速了解本創作的這些及/或其他態樣、特色以及優點，其中：第一圖為根據一範例具體實施例的一天線組件之俯視圖；第二圖為根據一範例具體實施例的一天線組件之側視圖；第三圖為根據一範例具體實施例的一基材與一金屬板之側視圖；第四圖為根據另一範例具體實施例的一天線組件之透視圖；第五圖為顯示根據一範例具體實施例的一天線組件個別連接埠之間一相位值之圖式；第六圖為顯示根據一範例具體實施例的一天線組件隔離程度之測量結果圖式；第七圖為顯示根據一範例具體實施例中基於一天線組件空氣間隙的隔離程度之測量結果圖式；以及第八圖為顯示根據一範例具體實施例中基於一天線組件介電材料厚度的隔離程度之測量結果圖式。

此後，將參照附圖來詳細說明某些範例具體實施例。有關指派給圖式中元件的參考編號，請注意，儘管在不同圖式中顯示相同的元件，但是相同元件將盡可能指派給相同的參考編號。另外，在範例具體實施例 的說明中，當已知相關結構或功能的詳細說明將導致本發明的解釋模糊時，將省略這些說明。

此外，像是第一、第二、A、B、(a)、(b)等等這些用詞在本文中用來說明組件，這些術語中的每一個不用於定義對應組件的本質、順序或序列，而是僅用於將相應組件與其它組件區分開。應當注意，如果在說明書中描述一個組件已「連接」、「連結」或「接合」到另一個組件，則第三組件可「連接」、「連結」和「接合」在該第一與第二組件之間，儘管第一組件可直接連接、連結或接合到第二組件。

第一圖為根據一範例具體實施例的一天線組件1之俯視圖，並且第二圖為根據一範例具體實施例的天線組件1之側視圖。

請參閱第一圖和第二圖，天線組件1可包括一基材110、提供給基材110的一天線120以及一金屬板130。

天線組件1可使用金屬板130，維持天線120所內含一第一天線121與一第二天線122之間相對高的隔離程度。

例如：雖然天線120的第一天線121與第二天線122間之間隔小於或等於一頻率波長的一半，天線組件1還是可維持天線120的第一天線121與第二天線122之間相對高的隔離程度，如此縮小產品或降低成本。此外，因為維持相對高的隔離程度，可降低由於天線120的第一天線121與第二天線122間之干擾所發生的錯誤。

此後將詳細說明。

基材110可使用一印刷電路板(PCB，printed circuit board)或一撓性印刷電路板(FPCB，flexible printed circuit board)，並且可使用一FR-4 基材。然而，僅提供當成範例並且基材110的類型不受限於此。

天線120可提供至基材110並且可包括至少兩天線。天線120可包括許多種天線，例如近場通訊(NFC，near field communication)、藍牙、長期演進(LTE，long term evolution)、無線高傳真(Wi-Fi，wireless fidelity)天線等等。

天線120可包括第一天線121和第二天線122，並且第一天線121和第二天線122可為具有不同運作頻率的不同天線類型。

天線120可包括一金屬天線圖案以及一印刷天線圖案。天線120的種類與數量僅為範例，該等範例具體實施例並不受限於此。

在基材110之下可提供金屬板130，金屬板130可包括一金屬與導電材料，例如銅。

金屬板130可誘導基材110底下天線120的逆相位，並且可增加天線120的隔離程度。

在天線120之下可不提供金屬板130。

例如：基材110可包括一天線區111，其中提供天線120，以及包括一基材本體112，其中不提供天線120。

基材本體112底下可提供不與天線區111重疊的金屬板130。在天線120之下可不提供金屬板130，因此，可避免金屬板130與天線120產生干擾。

金屬板130的面積可大於或等於基材本體112的面積。

例如：金屬板130可從基材本體112當中不與天線區111接觸的三個表面往外延伸。金屬板130的延伸尺寸並無限制。金屬板130可從至 少該等三個表面之一者往外延伸。

因為金屬板130具有面積大於基材本體112的面積，這可增加天線120的隔離程度。

基材110和金屬板130可彼此分離，並且天線組件1可包括一支稱物140，其設置成維持基材110與金屬板130之間一分離狀態。

支撐物140可提供於基材110與金屬板130之間，或可連接基材110和金屬板130。

一空氣間隙可形成於基材110與金屬板130之間。

該空氣間隙可根據天線120的運作頻率來調整，例如：在使用具有相對高運作頻率的天線120之案例中，空氣間隙可減少，在使用具有相對低運作頻率的天線120之案例中，空氣間隙可增加。

第三圖為根據一範例具體實施例的基材110與金屬板130之側視圖。

請參閱第三圖，基材110與金屬板130之每一者都可包括複數層。

金屬板130可包括一第一層131，其包括與基材110的材料相同之材料，以及一第二層132，其包括一金屬材料。

例如：第一層可包括一PCB、一FPCB和一FR-4，並且第二層132可包括銅。這僅供範例，並且第一層131和第二層132的類型並不受此限制。

第一層131可位於第二層132上，並且第一層131可位於面對基材110。

另外，第一層131可包括一介電材料。該介電材料的類型並不設限，例如：第一層131可包括海綿。雖然未例示，不過金屬板130可包括一第三層，其位於第一層131上，該第三層可包含一金屬材料。

第一層131可包括一基材，例如一PCB、一FPCB和一FR-4，以及一電子電路零件，例如IC、電阻、電感器、電容器等等，可位於該第三層上。

也就是說，金屬板130可包括一金屬層，並且可進一步包括一基材層、一介電層或一額外金屬層。這些都僅供示範。金屬板130的組態與類型並不受限於此。

基材110可包括基材本體112和一金屬層113，其位於基材本體112底下。

基材本體112可包括一PCB、一FPCB和一FR-4，並且金屬層113可包括銅。這僅供範例，並且基材本體112和金屬層113的類型並不受此限制。

金屬層113位於基材本體112上，並且第一層131位於第二層132上，並且金屬層113面對第一層131。

一連接器150可連接基材110與金屬板130，例如：連接器150可連接第二層132和金屬層113，或可連接第一層131和金屬層113。

連接器150可包括一導電材料。然而，這僅為範例。

一介電層160可位於基材110與金屬板130之間。

介電層160可包括一介電材料，並且可填入基材110與金屬板130之間的空間內，例如：一海綿層可位於基材110與金屬板130之間。介電 層160可填入基材110與金屬板130之間該空間的一部分。該空氣間隙與介電層160可位於基材110與金屬板130之間。

介電層160的電容率大於該空氣間隙的電容率，這可縮減天線組件1的厚度。

第四圖為根據另一範例具體實施例的一天線組件之透視圖。

請參閱第四圖，天線組件2可包括一基材110和一天線120，並且可位於一金屬板M之上。

不同於前述天線組件1，根據另一個範例具體實施例的天線組件2可位於一電子裝置內所包含的該金屬板M上，例如：該電子裝置內含的一金屬板可用來當成根據該範例具體實施例的該金屬板M。該金屬板M可指示一電子產品的一外觀、一主PCB等等。

如此，天線組件2可位於該金屬板M上，而該板在天線組件2之外，並且可增加天線120的隔離程度。

雖然未例示，不過可設置一支撐物140來將天線組件2與該金屬板M分離，例如：支撐物140可從天線組件2往下延伸，並且可設置成將基材110與該金屬板M隔離。

第五圖為顯示根據一範例具體實施例的天線組件1之個別連接埠之間一相位值圖式。

請參閱第五圖，從第二天線122輸入並且由第一天線121所檢測的一信號之相位值S21由每一天線組件1所測量，該組件包括金屬板130與不含金屬板130的天線120，並且將該相位值與第一天線121所檢測之相位值S11比較。在第五圖內，x軸代表頻率並且y軸代表相位值。由第一天線121 所檢測的該相位值S11用實線來表示、由天線組件1所檢測的該相位值S21用長短交錯的破折線來表示，並且由不包括金屬板130的天線120所檢測之該相位值S21則用虛線來表示。同樣地，天線組件1的空氣間隙為3.5mm。

針對相轉換測量結果，經過測量，包括金屬板130的天線組件1之相位轉移介於頻率2.4GHz M1與2.45GHz M2之間。

由於該相轉換，由第一天線121所檢測的該相位值S11與從第二天線122輸入並且由第一天線121所檢測的該相位值S21之間發生較大相差。如此，兩信號彼此區分，從而增強隔離程度。

第六圖為顯示根據一範例具體實施例的天線組件1隔離程度之測量結果圖式。

請參閱第六圖，已經測量從第二天線122輸入並且由第一天線121所檢測的該信號之該相位值S21的隔離程度。在此，x軸代表頻率並且y軸代表相位值。天線組件1的空氣間隙為3.5mm。

從第六圖的該相位值S21可知道，相較於不包括金屬板130的天線120，包括金屬板130的天線組件1顯示大約2.4GHz M2的強化隔離程度，

例如：該隔離程度在2.4GHz M1上從-15.3dB增強為-24.2dB、在2.45GHz M2上從-15.7dB增強為-42.3dB並且在2.5GHz M3上從-17.5dB增強為-24.9dB。如此，從該圖表得知，該隔離程度在測量頻率上顯著增強。

第七圖為顯示根據一範例具體實施例中基於天線組件1中空氣間隙的隔離程度之測量結果圖式。

請參閱第七圖，已經測量從第二天線122輸入並且由第一天線121所檢測的該信號之該相位值S21的隔離程度，同時測量改變的空氣間隙值。在此，x軸代表頻率並且y軸代表隔離程度。該空氣間隙的最小值為2mm，並且該空氣間隙的最大值為7mm。將該空氣間隙的大小每次加1mm，來測量該相位值S21。

從第七圖的圖表得知，其中該隔離程度增加的面積會隨該空氣間隙調整而變。詳細來說，該圖表顯示根據該空氣間隙減少，在相對高頻率上該隔離程度顯著增強，並根據該空氣間隙增加，在相對低頻率上該隔離程度顯著增強。

通過基於天線120的類型來調整該空氣間隙，可增強對應至天線120的運作頻率之一頻率隔離程度。

第八圖為顯示根據一範例具體實施例中基於天線組件1中介電材料厚度的隔離程度之測量結果圖式。

請參閱第八圖，已經測量從第二天線122輸入並且由第一天線121所檢測的該信號之該相位值S21的隔離程度，同時測量改變的一介電材料之厚度值。使用FR-4當成該介電材料。在此，x軸代表頻率並且y軸代表隔離程度。

在根據0.8mm為單位，從0mm開始改變該介電材料厚度值時，已測量該隔離程度。在其中基材110與金屬板130之間的間隔固定之狀態下，該介電材料的厚度已增加，並且基材110與金屬板130之間的一空氣間隙逐漸減少。

從第八圖的圖表得知，其中該隔離程度增加的面積會隨該介 電材料厚度值調整而變。詳細來說，該圖表顯示根據該介電材料厚度減少，在相對高頻率上該隔離程度顯著增強，並根據該介電材料厚度增加，在相對低頻率上該隔離程度顯著增強。

類似於該空氣間隙，通過基於天線120的類型來調整該介電材料厚度，可增強對應至天線120的運作頻率之一頻率隔離程度。

上面已說明許多範例具體實施例，不用說，應了解可對這些範例具體實施例進行許多修改，例如：若所要的技術以不同順序執行以及/或若在所描述系統、架構、裝置或電路內的組件以不同方式組合及/或由其他組件或同等品替換或補充，一樣可達成合適的結果。因此，其他實施都屬下列申請專利範圍的範疇內。

1:天線組件

110:基材

111:天線區

112:基材本體

120:天線

121:第一天線

122:第二天線

130:金屬板

Claims (10)

1. 一種天線組件，包含：一基材；至少兩天線，其提供給該基材；一金屬板，其提供於基材之下；以及一介電層，其位於該基材與該金屬板之間；其中該基材與該金屬板彼此分離，且一空氣間隙形成於該基材與該金屬板之間，且該介電層的電容率大於該空氣間隙的電容率。
2. 如申請專利範圍第1項之天線組件，其中該基材包括：一天線區，其中提供該天線；以及一基材本體，其中不提供該天線，以及其中該金屬板設置成不與該天線區重疊。
3. 如申請專利範圍第2項之天線組件，其中該金屬板的面積大於或等於該基材本體的面積。
4. 如申請專利範圍第1項之天線組件，其中該金屬板包括：一第一層，其包括與該基材相同的材料；以及一第二層，其包括一金屬材料，以及其中該第一層提供於該第二層上，並設置成面對該基材。
5. 如申請專利範圍第1項之天線組件，其中該等複數個天線之間的間隔小於或等於該天線頻率波長的一半。
6. 如申請專利範圍第1項之天線組件，進一步包括：一海綿層，其位於該基材與該金屬板之間。
7. 如申請專利範圍第1項之天線組件，進一步包括：一連接器，其設置成連接該基材與該金屬板。
8. 如申請專利範圍第1項之天線組件，其中該基材包括：一基材本體；以及一金屬層，其提供於該基材本體之下。
9. 一種天線組件，包含：一基材；以及至少兩天線，其提供給該基材，其中該基材提供於一金屬板上，該基材與該金屬板彼此分離，且一空氣間隙形成於該基材與該金屬板之間，且一介電層係位於該基材與該金屬板之間，該介電層的電容率大於該空氣間隙的電容率。
10. 如申請專利範圍第9項之天線組件，進一步包括：一支撐物，其設置成將基材與該金屬板分隔。

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