TWI786462B - 天線模組及電子裝置 - Google Patents

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Abstract

一種天線模組，包括一第一天線，包括一第一輻射體、一第二輻射體、一第三輻射體、一第四輻射體及一第五輻射體，其中第一輻射體具有相對的一第一端與一第二端，第一端為一第一饋入端，第二輻射體、第三輻射體及第四輻射體連接第一輻射體的第二端，第二輻射體具有多個彎折，第五輻射體連接至第二輻射體，第五輻射體具有一第一接地端，其中第一輻射體、第二輻射體與第五輻射體共振出一第一頻段，第一輻射體與第三輻射體共振出一第二頻段，第一輻射體與第四輻射體共振出一第三頻段。

Description

天線模組及電子裝置
本發明是有關於一種天線模組及電子裝置，且特別是有關於一種多頻天線模組及具有此天線模組的電子裝置。
隨著科技的進步，多頻段天線的需求逐漸增加，要如何使天線能夠耦合出多種頻段是本領域研究的目標。
本發明提供一種天線模組，其可滿足多頻段的需求。
本發明提供一種電子裝置，具有上述的天線模組。
本發明的一種天線模組，包括一第一天線，包括一第一輻射體、一第二輻射體、一第三輻射體、一第四輻射體及一第五輻射體，其中第一輻射體具有相對的一第一端與一第二端，第一端為一第一饋入端，第二輻射體、第三輻射體及第四輻射體連接第一輻射體的第二端，第二輻射體具有多個彎折，第五輻射體連接至第二輻射體，第五輻射體具有一第一接地端，其中第一輻射體、第二輻射體與第五輻射體共振出一第一頻段，第一輻射體與第三輻射體共振出一第二頻段，第一輻射體與第四輻射體共振出一第三頻段。
在本發明的一實施例中，上述的第二輻射體包括一第一段、一第二段、一第三段及一第四段，第一段連接於第一輻射體的第二端，第二段彎折地連接第一段，第三段及第四段分別彎折地連接於第二段，第二段及第三段的寬度分別大於第一段與第四段的寬度。
在本發明的一實施例中，上述的第二段的寬度為第一段的寬度的2倍至4倍之間。
在本發明的一實施例中，上述的第三段的寬度為第一段的寬度的1.5倍至3倍之間。
在本發明的一實施例中，上述的第二輻射體的第一段與第三輻射體往相反於彼此的方向延伸。
在本發明的一實施例中，上述的第二輻射體的第四段包括一第一導通孔，適於貫穿支架而連接至第五輻射體。
在本發明的一實施例中，上述的第五輻射體位於第一輻射體旁且與第一輻射體平行。
在本發明的一實施例中，上述的第一頻段介於2400MHz至2500MHz之間，第二頻段介於5150MHz至5850MHz之間，第三頻段介於6125MHz至7125MHz之間。
在本發明的一種電子裝置，包括支架及上述的天線模組，支架包括相連的一頂面、一第一斜面、一第一側面、一底面、位於頂面下方且連接於底面的一第二斜面及連接於頂面的一第三斜面，第一天線配置於頂面、第一斜面、第一側面、底面、第二斜面及第三斜面上。
在本發明的一實施例中，上述的第一輻射體從底面延伸至第一側面，第一饋入端位於底面，第二輻射體由第一側面、第一斜面延伸至頂面及第三斜面，第三輻射體配置於第一側面，第四輻射體配置於第一斜面，第五輻射體由底面延伸至第二斜面，第一接地端位於底面。
本發明的一種天線模組，包括一第二天線，包括一第六輻射體、一第七輻射體、一第八輻射體及一第九輻射體，其中第六輻射體具有一第二饋入端，第七輻射體部分平行地配置於第六輻射體的一第五段旁，第八輻射體連接於第七幅射體，第八輻射體具有一第二接地端，第九輻射體延伸自第六輻射體，其中第六輻射體、第七輻射體與第八輻射體共振出一第一頻段，第六輻射體共振出一第二頻段，第六輻射體的局部與第九輻射體共振出一第三頻段。
在本發明的一實施例中，上述的第八輻射體部分平行地配置於第六輻射體的一第六段旁。
在本發明的一實施例中，上述的第七輻射體具有彎折地連接的一第七段及一第八段，第七輻射體的第七段平行於第六輻射體的第五段，第七輻射體的第八段平行於第六輻射體的第六段。
在本發明的一實施例中，上述的第七輻射體的第八段包括一第二導通孔，適於貫穿支架而連接至第八輻射體。
在本發明的一實施例中，上述的第九輻射體平行於第六輻射體的第六段。
在本發明的一實施例中，上述的第一頻段介於2400MHz至2500MHz之間，第二頻段介於5150MHz至5850MHz之間，第三頻段介於6125MHz至7125MHz之間。
在本發明的一種電子裝置，包括支架及上述的天線模組，支架包括相連的一頂面、一第四斜面、一第二側面、一底面及位於頂面下方且連接於底面的一第五斜面，第二天線配置於頂面、第四斜面、第二側面、底面及第五斜面上。
在本發明的一實施例中，上述的第六輻射體從底面、第二側面延伸至第四斜面，第二饋入端位於底面，第七輻射體由第四斜面延伸至頂面，第八輻射體由第五斜面延伸至底面，第二接地端位於底面。
基於上述，本發明的天線模組的第一輻射體的第一端設有第一饋入端，第二輻射體、第三輻射體及第四輻射體連接第一輻射體的第二端，第五輻射體連接至第二輻射體，第五輻射體具有一第一接地端。第一輻射體、第二輻射體與第五輻射體共振出第一頻段，第一輻射體與第三輻射體共振出第二頻段，第一輻射體與第四輻射體共振出第三頻段。透過上述的配置，本發明的天線模組可滿足多種頻段的需求。
全新世代的無線區域網路技術WIFI-6 802.11ax，其主要技術提升共分成兩個階段。第一階段是使用現有頻譜區間2.4G及 5G頻段，藉由提升信號處理技術來提升整體傳輸速率。第二階段是增加實際使用頻譜的頻寬。將原本的5G頻段(5150-5850 MHz)延展至6G頻段(5925MHz 至7125 MHz)，增加可使用的頻寬範圍。也就是所謂的WIFI 6E。
目前，市面上的產品的天線設計只包含到2.4頻段及5G頻段的範圍。為了達到WIFI 6E的頻寬需求，需要將5G高頻頻段的頻寬範圍由原本的1GHz擴大至2GHz，而延展至6G頻段。這樣需要增加一倍的頻寬範圍，此需求大幅提高了天線設計的困難度。下面將介紹可以滿足WIFI 6E的頻寬需求的天線模組100及具有此天線模組100的電子裝置10。
圖1是依照本發明的一實施例的天線模組設置在支架上的俯視示意圖。圖2是圖1的左側示意圖。圖3是圖1的右側示意圖。圖4是圖1的仰視示意圖。圖5A是圖1的立體示意圖。圖5B是圖5A中的第一天線的示意圖。圖5C是圖5A中的第二天線的示意圖。圖6A是圖1的另一視角的立體示意圖。圖6B是圖6A中的第一天線的示意圖。圖6C是圖6A中的第二天線的示意圖。圖7A是圖1的另一視角的立體示意圖。圖7B是圖7A中的第一天線的示意圖。圖7C是圖7A中的第二天線的示意圖。圖8A是圖1的另一視角的立體示意圖。圖8B是圖8A中的第一天線的示意圖。圖8C是圖8A中的第二天線的示意圖。
要說明的是，在圖1至圖8C中，為了清楚表示天線模組100，隱藏的電子裝置10的外殼以及其他結構，主要僅繪示出天線模組100與支架20或是僅繪示出天線模組100。
請參閱圖1，本實施例的天線模組100配置在電子裝置10的支架20上。天線模組100包括一第一天線105及一第二天線155，第一天線105及第二天線155的每一者均能夠共振出一第一頻段、一第二頻段及一第三頻段。也就是說，雖然在圖式中支架20上設置有第一天線105及第二天線155，在其他實施態樣中，支架20上也可僅設置有第一天線105，或是僅設置有第二天線155，同樣可達到多頻需求。
在本實施例中，第一頻段介於2400MHz至2500MHz之間，第二頻段介於5150MHz至5850MHz之間，第三頻段介於6125MHz至7125MHz之間，而可達到WIFI 6E的頻寬需求。當然，第一頻段、第二頻段及第三頻段的範圍不以此為限制。
請同時參閱圖5B、圖6B及圖7B，在本實施例中，第一天線105包括一第一輻射體110(圖7B)、一第二輻射體120(圖6B)、一第三輻射體130(圖6B)、一第四輻射體140(圖6B)及一第五輻射體150(圖7B)。
具體地說，在本實施例中，第一輻射體110具有相對的一第一端112(圖7B)與一第二端114(圖6B)，第一端112為一第一饋入端(位置F1)。由圖6B可見，第二輻射體120、第三輻射體130及第四輻射體140連接第一輻射體110的第二端114。
第二輻射體120具有多個彎折。詳細地說，第二輻射體120包括一第一段121、一第二段122、一第三段123及一第四段124。第二輻射體120的第一段121連接於第一輻射體110的第二端114，且第二輻射體120的第一段121與第三輻射體130往相反於彼此的方向延伸。第四輻射體140則是往第二輻射體120的第一段121與第三輻射體130的方向延伸一段之後再平行地延伸於第三輻射體130旁。
在圖6B的視角中，第二輻射體120的第一段121水平地延伸，第二輻射體120的第二段122彎折地連接第一段121，而往垂直方向延伸。第二段122的寬度W2大於第一段121的寬度W1。在本實施例中，第二段122的寬度W2為第一段121的寬度W1的2倍至4倍之間。
第三段123及第四段124分別彎折地連接於第二段122的頂端。第三段123的寬度W3大於第一段121的寬度W1。在本實施例中，第三段123的寬度W3為第一段121的寬度W1的1.5倍至3倍之間。此外，第二段122的寬度W2與第三段123的寬度W3也會大於第四段124的寬度。
由圖7B、圖8B可見，第五輻射體150連接至第二輻射體120。具體地說，第二輻射體120的第四段124包括一第一導通孔125，第一導通孔125適於貫穿支架20而連接至第五輻射體150。第五輻射體150具有一第一接地端(位置G1)。在本實施例中，第五輻射體150位於第一輻射體110旁且與第一輻射體110平行。
如圖7B，在本實施例中，第一輻射體110、第二輻射體120與第五輻射體150(位置F1、C1、D1、E1、G1)的長度介於第一頻段的0.23倍波長至0.28倍波長之間(例如是0.277倍波長，38.6公厘)，而使得第一輻射體110、第二輻射體120與第五輻射體150(位置F1、C1、D1、E1、G1)共振出第一頻段。
此外，在本實施例中，如圖6B，第二段122的寬度W2大於第一段121的寬度W1，或/且第三段123的寬度W3大於第一段121的寬度W1的設計可提供第一頻段較大的頻寬。
請回到圖7B，第一輻射體110與第三輻射體130(位置F1、B1)的長度介於第二頻段的0.25倍波長至0.35倍波長之間(例如是0.31倍波長，16.8公厘)，而使得第一輻射體110與第三輻射體130(位置F1、B1)共振出第二頻段。
第一輻射體110與第四輻射體140(位置F1、A1)的長度介於第三頻段的0.25倍波長至0.35倍波長之間(例如是0.29倍波長，13.6公厘)，而使得第一輻射體110與第四輻射體140(位置F1、A1)共振出第三頻段。
請回到圖1、圖2、圖4、圖5A、圖6A、圖7A，在本實施例中，支架20包括相連的一頂面21(圖1、圖5A)、一第一斜面22(圖6A)、一第一側面23(圖6A)、一底面24(圖8A)、位於頂面21下方且連接於底面24的一第二斜面25(圖8A)及連接於頂面21的一第三斜面26(圖5A)。第一天線105配置於頂面21、第一斜面22、第一側面23、底面24、第二斜面25及第三斜面26上。
具體地說，如圖8A與圖6A，第一輻射體110從底面24延伸至第一側面23，第一饋入端位於底面24。如圖6A與圖5A，第二輻射體120由第一側面23、第一斜面22延伸至頂面21及第三斜面26。第三輻射體130配置於第一側面23，第四輻射體140配置於第一斜面22。如圖8A，第五輻射體150由底面24延伸至第二斜面25，第一接地端位於底面24。如圖5A與圖8A，第二輻射體120透過貫穿支架20的第一導通孔125而連接至第五輻射體150。
藉由上述配置，本實施例的第一天線105可以依據支架20的形狀，配置在支架20的不同面上，而不需額外的載板，相當節省空間，且可達到多頻的功效。
下面接著介紹第二天線155。請參閱圖5C、6C、7C、8C，在本實施例中，第二天線155包括一第六輻射體160(圖7C)、一第七輻射體170(圖7C)、一第八輻射體180(圖6C)及一第九輻射體190(圖7C)。
在本實施例中，第六輻射體160包括一第五段162與垂直於第五段162的一第六段164。第六輻射體160具有位於第六段164的一第二饋入端(圖8C)。
如圖7C，第七輻射體170部分平行地配置於第六輻射體160的一第五段162旁。具體地說，第七輻射體170具有彎折地連接的一第七段172及一第八段174，第七輻射體170的第七段172平行於第六輻射體160的第五段162，第七輻射體170的第八段174平行於第六輻射體160的第六段164且往遠離第六段164的方向延伸。
如圖6C，第七輻射體170的第八段174包括一第二導通孔176，適於貫穿支架20而連接至第八輻射體180，而使第八輻射體180連接於第七幅射體。第八輻射體180具有一第二接地端。第八輻射體180部分平行地配置於第六輻射體160的一第六段164旁。
如圖7C，第九輻射體190垂直地延伸自第六輻射體160的第五段162，且平行於第六輻射體160的第六段164。
在本實施例中，第六輻射體160、第七輻射體170與第八輻射體180(位置F2、A2、C2、D2、G2)的長度介於第一頻段的0.25倍波長至0.3倍波長之間(例如是0.283倍波長，39.1公厘)，而使得第六輻射體160、第七輻射體170與第八輻射體180(位置F2、A2、C2、D2、G2)共振出第一頻段。
第六輻射體160(位置F2、A2)的長度介於第二頻段的0.25倍波長至0.3倍波長之間(例如是0.32倍波長，17.3公厘)，而使得第六輻射體160(位置F2、A2)共振出第二頻段。
第六輻射體160的局部與第九輻射體190(位置F2、B2)的長度介於第三頻段的0.25倍波長至0.3倍波長之間(例如是0.33倍波長，15.8公厘)，而使得第六輻射體160的局部與第九輻射體190(位置F2、B2)共振出第三頻段。
請再度回到圖1、圖2、圖4、圖5A、圖6A、圖7A，在本實施例中，支架20包括相連的頂面21(圖1、圖5A)、一第四斜面27(圖7A)、一第二側面28(圖7A)、底面24(圖8A)及位於頂面21下方且連接於底面24的一第五斜面29(圖8A)。第二天線155配置於頂面21、第四斜面27、第二側面28、底面24及第五斜面29上。
具體地說，如圖8A與圖7A，第六輻射體160從底面24、第二側面28延伸至第四斜面27，第二饋入端位於底面24。如圖7A，第七輻射體170由第四斜面27延伸至頂面21。第七輻射體170透過第二導通孔176連接至第八輻射體180。如圖8A，第八輻射體180由第五斜面29延伸至底面24，第二接地端位於底面24。
圖9是圖1的天線模組的頻率與S參數的關係圖。請參閱圖9，第一天線105與第二天線155在第一頻段、第二頻段及第三頻段的S參數(S11、S22)均小於-10，而具有良好的表現。
圖10是圖1的天線模組的頻率與隔離度的關係圖。請參閱圖10，第一天線105與第二天線155的隔離度小於-10dB，而具有良好的表現。
此外，經模擬，第一天線105在2.4GHz的天線平均效率可達54.67%，-2.39dB。5GHz的天線效率可達61.19%，-2.1dB。6GHz的天線效率可達49.21%，-3.06dB。第二天線155在2.4GHz的天線平均效率可達54.86%，-2.66dB。5GHz的天線效率可達56.84%，-2.45dB。6GHz的天線效率可達42.02%，-3.76dB。由於第一天線105與第二天線155在上述頻段的天線效率皆大於45%，擁有良好的天線輻射特性。
綜上所述，本發明的天線模組的第一輻射體的第一端設有第一饋入端，第二輻射體、第三輻射體及第四輻射體連接第一輻射體的第二端，第五輻射體連接至第二輻射體，第五輻射體具有一第一接地端。第一輻射體、第二輻射體與第五輻射體共振出第一頻段，第一輻射體與第三輻射體共振出第二頻段，第一輻射體與第四輻射體共振出第三頻段。透過上述的配置，本發明的天線模組可滿足多種頻段的需求。
A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2、E1、E2、F1、F2、G1、G2:位置 W1、W2、W3:寬度 10:電子裝置 20:支架 21:頂面 22:第一斜面 23:第一側面 24:底面 25:第二斜面 26:第三斜面 27:第四斜面 28:第二側面 29:第五斜面 100:天線模組 105:第一天線 110:第一輻射體 112:第一端 114:第二端 120:第二輻射體 121:第一段 122:第二段 123:第三段 124:第四段 125:第一導通孔 130:第三輻射體 140:第四輻射體 150:第五輻射體 155:第二天線 160:第六輻射體 162:第五段 164:第六段 170:第七輻射體 172:第七段 174:第八段 176:第二導通孔 180:第八輻射體 190:第九輻射體
圖1是依照本發明的一實施例的天線模組設置在支架上的俯視示意圖。 圖2是圖1的左側示意圖。 圖3是圖1的右側示意圖。 圖4是圖1的仰視示意圖。 圖5A是圖1的立體示意圖。 圖5B是圖5A中的第一天線的示意圖。 圖5C是圖5A中的第二天線的示意圖。 圖6A是圖1的另一視角的立體示意圖。 圖6B是圖6A中的第一天線的示意圖。 圖6C是圖6A中的第二天線的示意圖。 圖7A是圖1的另一視角的立體示意圖。 圖7B是圖7A中的第一天線的示意圖。 圖7C是圖7A中的第二天線的示意圖。 圖8A是圖1的另一視角的立體示意圖。 圖8B是圖8A中的第一天線的示意圖。 圖8C是圖8A中的第二天線的示意圖。 圖9是圖1的天線模組的頻率與S參數的關係圖。 圖10是圖1的天線模組的頻率與隔離度的關係圖。
A1、B1、C1、D1、F1:位置
W1、W2、W3:寬度
100:天線模組
105:第一天線
110:第一輻射體
114:第二端
120:第二輻射體
121:第一段
122:第二段
123:第三段
124:第四段
130:第三輻射體
140:第四輻射體

Claims (14)

  1. 一種天線模組，包括：一第一天線，包括一第一輻射體、一第二輻射體、一第三輻射體、一第四輻射體及一第五輻射體，其中該第一輻射體具有相對的一第一端與一第二端，該第一端為一第一饋入端，該第二輻射體、該第三輻射體及該第四輻射體連接該第一輻射體的該第二端，該第二輻射體具有多個彎折，該第五輻射體連接至該第二輻射體，該第五輻射體具有一第一接地端，其中該第一輻射體、該第二輻射體與該第五輻射體共振出一第一頻段，該第一輻射體與該第三輻射體共振出一第二頻段，該第一輻射體與該第四輻射體共振出一第三頻段，該第二輻射體包括一第一段、一第二段、一第三段及一第四段，該第四段包括一第一導通孔，適於貫穿一支架而連接至該第五輻射體，該第一段連接於該第一輻射體的該第二端，該第二段彎折地連接該第一段，該第三段及該第四段分別彎折地連接於該第二段。
  2. 如請求項1所述的天線模組，其中該第二段及該第三段的寬度分別大於該第一段與該第四段的寬度。
  3. 如請求項2所述的天線模組，其中該第二段的寬度為該第一段的寬度的2倍至4倍之間。
  4. 如請求項2所述的天線模組，其中該第三段的寬度為該第一段的寬度的1.5倍至3倍之間。
  5. 如請求項2所述的天線模組，其中該第二輻射體的該第一段與該第三輻射體往相反於彼此的方向延伸。
  6. 如請求項1所述的天線模組，其中該第五輻射體位於該第一輻射體旁且與該第一輻射體平行。
  7. 如請求項1所述的天線模組，其中該第一頻段介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻段介於5150MHz至5850MHz之間，該第三頻段介於6125MHz至7125MHz之間。
  8. 一種電子裝置，包括：一支架，包括相連的一頂面、一第一斜面、一第一側面、一底面、位於該頂面下方且連接於該底面的一第二斜面及連接於該頂面的一第三斜面；以及如請求項1至7中任一項所述的天線模組，其中該第一天線配置於該頂面、該第一斜面、該第一側面、該底面、該第二斜面及該第三斜面上，其中該第一輻射體從該底面延伸至該第一側面，該第一饋入端位於該底面，該第二輻射體由該第一側面、該第一斜面延伸至該頂面及該第三斜面，該第三輻射體配置於該第一側面，該第四輻射體配置於該第一斜面，該第五輻射體由該底面延伸至該第二斜面，該第一接地端位於該底面。
  9. 一種天線模組，包括：一第二天線，包括一第六輻射體、一第七輻射體、一第八輻射體及一第九輻射體，其中該第六輻射體具有一第二饋入端，該第七輻射體部分平行地配置於該第六輻射體的一第五段旁，該第 八輻射體連接於該第七幅射體，該第八輻射體具有一第二接地端，該第九輻射體延伸自該第六輻射體，其中該第六輻射體、該第七輻射體與該第八輻射體共振出一第一頻段，該第六輻射體共振出一第二頻段，該第六輻射體的局部與該第九輻射體共振出一第三頻段，該第七輻射體具有彎折地連接的一第七段及一第八段，該第七輻射體的該第八段包括一第二導通孔，適於貫穿一支架而連接至該第八輻射體。
  10. 如請求項9所述的天線模組，其中該第八輻射體部分平行地配置於該第六輻射體的一第六段旁。
  11. 如請求項10所述的天線模組，其中該第七輻射體的該第七段平行於該第六輻射體的該第五段，該第七輻射體的該第八段平行於該第六輻射體的該第六段。
  12. 如請求項10所述的天線模組，其中該第九輻射體平行於該第六輻射體的該第六段。
  13. 如請求項9所述的天線模組，其中該第一頻段介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻段介於5150MHz至5850MHz之間，該第三頻段介於6125MHz至7125MHz之間。
  14. 一種電子裝置，包括：一支架，包括相連的一頂面、一第四斜面、一第二側面、一底面及位於該頂面下方且連接於該底面的一第五斜面；以及如請求項9至13中任一項所述的天線模組，其中該第二天線配置於該頂面、該第四斜面、該第二側面、該底面及該第五斜面 上，其中該第六輻射體從該底面、該第二側面延伸至該第四斜面，該第二饋入端位於該底面，該第七輻射體由該第四斜面延伸至該頂面，該第八輻射體由該第五斜面延伸至該底面，該第二接地端位於該底面。
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