TWI793786B

TWI793786B - 天線裝置及方位調整機構

Info

Publication number: TWI793786B
Application number: TW110136634A
Authority: TW
Inventors: 呂曼寧; 洪名宏; 邱昱凱
Original assignee: 啟碁科技股份有限公司
Priority date: 2021-10-01
Filing date: 2021-10-01
Publication date: 2023-02-21
Also published as: US11742573B2; TW202316741A; US20230103961A1

Abstract

本發明公開一種天線裝置及方位調整機構。所述方位調整機構包含一固定座、安裝於所述固定座的一旋轉載台、及一扭力彈簧。所述旋轉載台能相對於所述固定座自一初始位置以逆時針轉動一第一預設角度、或以順時針轉動一第二預設角度。所述扭力彈簧包含設置於所述固定座的一彈力部、及自所述彈力部延伸的兩個延伸臂。當所述旋轉載台自所述初始位置轉動所述第一預設角度或所述第二預設角度時，所述旋轉載台壓迫帶動一個所述延伸臂，而另一個所述延伸臂抵接於所述固定座，以使所述彈力部蓄有傾向使所述旋轉載台朝向所述初始位置移動的一回復彈力。

Description

天線裝置及方位調整機構

本發明涉及一種調整機構，尤其涉及一種天線裝置及方位調整機構。

現有天線裝置所包含的天線板，其具有既定的信號指向性與信號涵蓋角度，因而導致現有天線裝置在被安裝至特定位置之後，即已限定了現有天線裝置的適用性（如：無法因應環境變更而進行相應調整）。於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。

本發明實施例在於提供一種天線裝置及方位調整機構，其能有效地改善現有天線裝置所可能產生的缺陷。

本發明實施例公開一種天線裝置，其包括：一方位調整機構，包含：一固定座，具有一限位部；一旋轉載台，安裝於所述固定座；其中，所述旋轉載台能沿一轉軸線而相對於所述固定座，自一初始位置以逆時針轉動一第一預設角度而定位於一第一位置、或是自所述初始位置以順時針轉動一第二預設角度而定位於一第二位置；及一扭力彈簧，包含有設置於所述固定座的一彈力部、及自所述彈力部延伸的兩個延伸臂；其中，當所述旋轉載台自所述初始位置轉動所述第一預設角度或所述第二預設角度時，所述旋轉載台壓迫帶動其中一個所述延伸臂，而其中另一個所述延伸臂抵接於所述限位部，以使所述彈力部蓄有傾向使所述旋轉載台朝向所述初始位置移動的一回復彈力；一天線板，安裝於所述旋轉載台，並且所述天線板非垂直於所述轉軸線；以及一驅動模組，對應於所述旋轉載台設置、並能驅使所述旋轉載台轉動。

本發明實施例也公開一種方位調整機構，其包括：一固定座，具有一限位部；一旋轉載台，安裝於所述固定座；其中，所述旋轉載台能沿一轉軸線而相對於所述固定座，自一初始位置以逆時針轉動一第一預設角度而定位於一第一位置、或是自所述初始位置以順時針轉動一第二預設角度而定位於一第二位置；以及一扭力彈簧，包含有設置於所述固定座的一彈力部、及自所述彈力部延伸的兩個延伸臂；其中，當所述旋轉載台自所述初始位置轉動所述第一預設角度或所述第二預設角度時，所述旋轉載台壓迫帶動其中一個所述延伸臂，而其中另一個所述延伸臂抵接於所述限位部，以使所述彈力部蓄有傾向使所述旋轉載台朝向所述初始位置移動的一回復彈力。

綜上所述，於本發明實施例所公開的天線裝置之中，所述天線板可以通過所述方位調整機構，使得所述天線板隨著所述旋轉載台轉動至不同位置，進而令所述天線裝置可以在其內部改變所述天線板的主波束方向，以符合更廣的使用要求（如：避免所述天線裝置因被安裝至特定位置而降低其適用性）、並適用於更多場合。

為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的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“天線裝置及方位調整機構”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

請參閱圖1至圖13所示，其為本發明的實施例一。如圖1至圖4所示，本實施例公開一種天線裝置1000，可適用於5G信號傳輸或高指向性信號（如：毫米波信號）傳輸，但本發明不以此為限。於本實施例中，所述天線裝置1000包含有一方位調整機構100、安裝於所述方位調整機構100的一天線板200、驅使所述方位調整機構100旋轉所述天線板200的一驅動模組300、安裝於所述天線板200的一散熱器400、及一殼體500。

其中，所述方位調整機構100、所述天線板200、所述驅動模組300、及所述散熱器400皆位於所述殼體500內。也就是說，所述天線裝置1000於本實施例中是對其內部構造進行改良，所以不同於在天線裝置外部安裝任何調整機構的態樣。

需先說明的是，所述方位調整機構100於本實施例中是以搭配於所述天線板200、所述驅動模組300、所述散熱器400、及所述殼體500來說明，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述天線裝置1000可以省略所述散熱器400與所述殼體500的至少其中之一；或者，所述方位調整機構100可以是單獨地被應用（如：販賣）或搭配其他構件使用。以下將接著說明所述天線裝置1000於本實施例中的各個構件的結構，並適時說明其連接關係。

如圖5至圖7所示，所述方位調整機構100包含有一固定座1、安裝於所述固定座1的一旋轉載台2、夾持於所述固定座1與所述旋轉載台2之間的一墊片3、及連接所述固定座1與所述旋轉載台2的一扭力彈簧4。需額外說明的是，所述固定座1、所述旋轉載台2、所述墊片3、及所述扭力彈簧4各自的具體結構可依據設計需求而加以調整變化，但為便於說明本實施例，所述方位調整機構100於下述僅以其中一種可行的構造作說明。

於本實施例中，所述固定座1為一體成型的單件式構造，並且所述固定座1包含有一板體11、相連於所述板體11的一凸臺12、直立地相連於所述凸臺12的一限位部13、及自所述凸臺12分別朝向彼此遠離方向延伸的兩個懸臂14。

更詳細地說，所述板體11自其邊緣凹設形成有彼此平行的兩個軌道槽111，所述凸臺12大致呈圓柱狀且位於兩個所述軌道槽111之間。其中，所述凸臺12的頂緣形成有兩個凸片121，所述凸臺12的中心形成有一安裝柱122，而所述安裝柱122的中心線於本實施例中定義為一轉軸線R。此外，所述墊片3設置於所述凸臺12且圍繞在所述安裝柱122的外側，並且所述墊片3固持於兩個所述凸片121之間。

再者，所述限位部13位於所述安裝柱122與其中一個所述凸片121之間，並且所述限位部13大致呈圓弧狀且其圓心可以是坐落在所述轉軸線R上，而所述限位部13可對應於所述轉軸線R構成小於180度的一圓心角（如：70度～90度），但本發明不以此為限。

兩個所述懸臂14自所述凸臺12的側表面分別朝向兩個所述軌道槽111延伸所形成，並且每個所述懸臂14較佳是垂直於其所面向的所述軌道槽111、也垂直於兩個所述凸片121的排列方向。其中，每個所述懸臂14的自由末端形成有一定位部141（如：凹槽），但本發明不受限於此。

舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述固定座1可以省略兩個所述懸臂14（也相當於省略兩個所述定位部141）；或者，所述固定座1可以直接將每個所述定位部141形成於所述板體11上，並且所述固定座1的所述定位部141的數量可以是至少一個。

所述旋轉載台2沿所述轉軸線R樞接於所述固定座1，並且所述旋轉載台2能沿所述轉軸線R而相對於所述固定座1，自一初始位置（如：圖7）以逆時針轉動一第一預設角度α1而定位於一第一位置（如：圖8A）、或是自所述初始位置以順時針轉動一第二預設角度α2而定位於一第二位置（如：圖9A）。

如圖8A和圖9A所示，於本實施例中，所述第一預設角度α1介於0度～45度（較佳為：0度～30度），所述第二預設角度α2介於0度～45度（較佳為：0度～30度），並且所述第一預設角度α1與所述第二預設角度α2具有不大於5度的一差值（如：所述差值可以是0度）。

如圖5至圖7所示，於本實施例中，所述旋轉載台2為一體成形的單件式構造，並且所述旋轉載台2包含有一樞接段21、自所述旋轉載台2分別朝向彼此遠離方向延伸的兩個側翼段22、及分別自兩個所述側翼段22延伸的兩個外接段23。其中，所述樞接段21與兩個所述側翼段22的外輪廓類似於蝴蝶領結（bow tie）的輪廓，並且所述樞接段21與兩個所述側翼段22的內側共同包圍形成有一容置槽24，而所述樞接段21於其相反兩外側處各形成有位於兩個所述側翼段22之間的一限位槽211。

再者，所述旋轉載台2可轉動地設置於所述固定座1的所述凸臺12上，並且所述旋轉載台2通過所述樞接段21而沿所述轉軸線R樞接於所述凸臺12的所述安裝柱122，以使所述墊片3夾持於所述樞接段21與所述凸臺12之間，據以通過所述墊片3來有效地降低所述旋轉載台2於轉動時所產生的摩擦力；而兩個所述側翼段22則是分別面向兩個所述懸臂14。

其中，所述凸臺12的兩個所述凸片121分別位於兩個所述限位槽211內，所述限位部13穿過所述樞接段21而位於所述容置槽24內，每個所述側翼段22具有位於所述容置槽24內的一頂抵部221，並且兩個所述頂抵部221分別位於所述限位部13的相反兩側。

更詳細地說，所述旋轉載台2（於每個所述側翼段22的底緣）形成有兩個轉向配合部222（如：突起），並且任一個所述轉向配合部222能用來嵌合於（相對應所述懸臂14的）所述定位部141。其中，所述旋轉載台2的任一個所述側翼段22能通過其中一個所述轉向配合部222嵌合於所述定位部141而定位於所述第一位置（如：圖8A和圖8B），並通過其中另一個所述轉向配合部222嵌合於所述定位部141而定位於所述第二位置（如：圖9A和圖9B）。

需額外說明的是，每個所述側翼段22是以形成有兩個所述轉向配合部222來說明，但本發明不以此為限。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述旋轉載台2可以不形成有任何所述轉向配合部222；或者，所述旋轉載台2可以僅在其中一個所述側翼段22形成有多個所述轉向配合部222；或者，每個所述側翼段22可以在兩個所述轉向配合部222之間進一步形成有一配合部，用以嵌合於相對應所述懸臂14的所述定位部141而定位於所述初始位置。

所述扭力彈簧4於本實施例中是由單條金屬線所捲繞形成，並且所述扭力彈簧4包含有呈螺旋捲繞狀的一彈力部41、及自所述彈力部41（的兩個末端）延伸的兩個延伸臂42。其中，所述扭力彈簧4的所述彈力部41設置於所述固定座1，並且所述彈力部41於本實施例中是套設且限位於所述安裝柱122（如：以鎖固於所述安裝柱122的螺絲來對所述彈力部41進行限位），而兩個所述延伸臂42抵接於所述限位部13並分別抵接於兩個所述頂抵部221。

進一步地說，所述彈力部41的兩個所述末端鄰近於所述限位部13，並且所述扭力彈簧4通過兩個所述延伸臂42抵接於所述限位部13並分別抵接於兩個所述頂抵部221，以蓄有一預壓力。於本實施例中，當所述旋轉載台2位於所述初始位置時（如：圖7），兩個所述延伸臂42抵接於所述限位部13與兩個所述頂抵部221的多個接觸點P，其沿一直線方向排成一列，但本發明不受限於此。

如圖7、圖8A、及圖9A所示，當所述旋轉載台2自所述初始位置轉動時，其中一個所述延伸臂42被相對應的所述頂抵部221帶動而與所述限位部13分離，其中另一個所述延伸臂42則是與相對應的所述頂抵部221分離並保持抵接於所述限位部13。

進一步地說，當所述旋轉載台2自所述初始位置（如：圖7）轉動所述第一預設角度α1（如：圖8A）或所述第二預設角度α2（如：圖9A）時，所述旋轉載台2壓迫帶動其中一個所述延伸臂42，而其中另一個所述延伸臂42抵接於所述限位部13，以使所述彈力部41蓄有傾向使所述旋轉載台2朝向所述初始位置移動的一回復彈力。其中，所述回復彈力大於所述預壓力。

此外，如圖5和圖6所示，所述旋轉載台2的每個所述外接段23於本實施例中包含有一第一安裝部231及相連於所述第一安裝部231的一第二安裝部232。於每個所述外接段23中，所述第一安裝部231呈L形構造且相連於相對應所述側翼段22的頂緣，並且所述第二安裝部232相連於所述第一安裝部231的底緣且平行於所述板體11。

如圖1和圖4所示，所述天線板200安裝於所述旋轉載台2，並且所述天線板200沿著所述轉軸線R設置（如：所述天線板200固定於兩個所述外接段23的所述第一安裝部231、並位於所述樞接段21與兩個所述側翼段22的上方），以使所述轉軸線R穿過所述天線板200，並且所述天線板200的法向量垂直於所述轉軸線R，但本發明不受限於此。舉例來說，所述天線板200可以依據設計需求而以非垂直於所述轉軸線R的方式安裝於所述旋轉載台2。

據此，所述天線板200於本實施例中可以通過所述方位調整機構100，使得所述天線板200隨著所述旋轉載台2轉動至不同位置，進而令所述天線裝置1000可以在其內部改變所述天線板200的主波束（main beam）方向，以符合更廣的使用要求（如：避免所述天線裝置1000因被安裝至特定位置而降低其適用性）、並適用於更多場合。

需額外說明的是，所述天線裝置1000的所述殼體500較佳是對稱於所述轉軸線R，據以使得當所述天線板200隨著所述旋轉載台2轉動至不同位置時，所述天線板200所面向的所述殼體500部位皆大致為相同構造，進而降低所述殼體500影響所述天線板200運作的幅度。

如圖1和圖11所示，所述驅動模組300對應於所述旋轉載台2設置、並能驅使所述旋轉載台2轉動。於本實施例中，所述驅動模組300能驅使所述旋轉載台2轉動並定位於所述第一位置或所述第二位置，而所述回復彈力足以驅使相互嵌合的所述定位部141與任一個所述轉向配合部222彼此分離（如：圖8B和圖9B）、並驅使所述驅動模組300移動至所述初始位置，但本發明不受限於此。

需額外說明的是，如圖1至圖3所示，所述旋轉載台2於本實施例中是通過所述驅動模組300而能夠被定位於所述第一位置或所述第二位置、而非是相互嵌合的所述定位部141與相對應的所述轉向配合部222（如：圖8B和圖9B），但本發明不以此為限。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述驅動模組300可以是僅用來驅使所述旋轉載台2轉動至所述第一位置或所述第二位置，而後再由所述旋轉載台2的所述定位部141嵌合於相對應的所述轉向配合部222，來使其定位於所述第一位置或所述第二位置，並且所述回復彈力則是在相互嵌合的所述定位部141與任一個所述轉向配合部222彼此分離時，用以驅使所述驅動模組300移動至所述初始位置。

依上所述，如圖1至圖7所示，所述方位調整機構100於本實施例中可以通過所述扭力彈簧4與其他構件（如：所述限位部13及/或兩個所述頂抵部221）的結構搭配，而使得所述旋轉載台2能夠被精準地歸位至所述初始位置，以令所述天線板200的方位可以通過所述方位調整機構100而被精準地控制。

如圖10和圖11所示，所述驅動模組300於本實施例中包含有兩個電磁鐵301、電性連接於所述電磁鐵301的一控制器302、及位置分別對應於兩個所述電磁鐵301的兩個滑塊303。其中，所述控制器302可以單獨控制並驅使任一個所述電磁鐵301選擇性地處於一頂出狀態（如：位在圖10右側的電磁鐵301）與一收回狀態（如：位在圖10左側的電磁鐵301）。

進一步地說，以下簡述所述電磁鐵301的其中一種可行構造，並且為便於說明，先介紹位於所述頂出狀態時的所述電磁鐵301的構件配置；如圖10所示，所述電磁鐵301包含一框架3011、設置於所述框架3011一端的一永久磁鐵3012、位於所述框架3011另一端的一電磁線圈3013、連接於所述電磁線圈3013並突伸出所述永久磁鐵3012的一鐵芯3014、及位於框架3011內且纏繞於所述鐵芯3014的一彈簧3015。

再者，如圖10所示，當所述控制器302於所述電磁線圈3013導入一電流而產生一磁場時，所述電磁線圈3013被所述磁場驅使朝向所述永久磁鐵3012移動並被磁吸固定，所述鐵芯3014則被同步移動以使其自由末端遠離所述永久磁鐵3012，而所述彈簧3015則是被壓縮，據以使得所述電磁鐵301處於所述頂出狀態。其後，當所述電磁線圈3013被停止供應上述電流時，由於所述永久磁鐵3012可以磁吸固定相對應的元件（如：所述電磁線圈3013），因而使得所述電磁鐵301可以被保持在所述頂出狀態。

此外，當處於所述頂出狀態的所述電磁鐵301被所述控制器302導入一反向電流至所述電磁線圈3013時，所述電磁線圈3013將被推向遠離所述永久磁鐵3012的一側、並同步移動所述鐵芯3014使其縮入所述框架3011之內，據以使得所述電磁鐵301變成處於所述收回狀態。其後，當所述電磁線圈3013被停止供應上述反向電流時，由於所述彈簧3015可以頂抵相對應的元件（如：所述電磁線圈3013），因而使得所述電磁鐵301可以被保持在所述收回狀態。

於本實施例中，如圖1和圖11所示，兩個所述滑塊303分別可滑動地位於所述固定座1的兩個所述軌道槽111內，並且兩個所述滑塊303分別連接於所述旋轉載台2的所述相反兩端（如：兩個所述滑塊303分別連動於兩個所述外接段23的所述第二安裝部232）。兩個所述電磁鐵301分別對應於所述旋轉載台2的相反兩端設置（如：兩個所述外接段23），並且兩個所述電磁鐵301也分別對應於兩個所述滑塊303設置，據以使每個所述電磁鐵301能推動相對應的所述滑塊303以轉動所述旋轉載台2。

為便於更詳細地說明，以下僅介紹任一個所述電磁鐵301與相對應一個所述滑塊303的連動關係。所述滑塊303形成有一導引面3031，並且每個所述電磁鐵301的所述鐵芯3014面向相對應所述滑塊303的所述導引面3031。如圖1和圖11所示，當所述電磁鐵301位於所述收回狀態時，所述鐵芯3014面向（或抵接）所述導引面3031的底緣；如圖2和圖12所示，當所述電磁鐵301自所述收回狀態轉變至所述頂出狀態時，所述鐵芯3014推抵所述導引面3031，以使所述滑塊303沿著所述軌道槽111移動，進而連動相對應的所述外接段23，以使所述旋轉載台2轉動。

據此，所述旋轉載台2能通過其中一個所述電磁鐵301（及其所配合的所述滑塊303）的驅動而被轉動定位於所述第一位置（如：圖2和圖12），並且所述旋轉載台2能通過其中另一個所述電磁鐵301（及其所配合的所述滑塊303）的驅動而被轉動定位於所述第二位置（如：圖3和圖13）。

需額外說明的是，所述旋轉載台2於本實施例中是搭配於所述驅動模組300而可以被轉動定位於所述第一位置與所述第二位置，但本發明不受限於此。

此外，所述驅動模組300於本實施例中是以每個所述電磁鐵301搭配一個所述滑塊303來說明，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述驅動模組300可以僅包含有兩個電磁鐵301而未具有任何所述滑塊303，並且所述驅動模組300通過不同所述電磁鐵直接推所述旋轉載台2（如：相鄰的所述外接段23），而使所述旋轉載台2被轉動至所述第一位置或所述第二位置；或者，所述驅動模組300也可以採用所述電磁鐵301以外的構件來轉動所述旋轉載台2。

[本發明實施例的技術效果]

再者，於本發明實施例所公開的方位調整機構之中，其可以通過所述扭力彈簧與其他構件（如：所述限位部及/或兩個所述頂抵部）的結構搭配，而使得所述旋轉載台可被精準地歸位至所述初始位置，以令所述天線板的方位可以通過所述方位調整機構而被精準地控制。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的專利範圍內。

1000:天線裝置

100:方位調整機構

1:固定座

11:板體

111:軌道槽

12:凸臺

121:凸片

122:安裝柱

13:限位部

14:懸臂

141:定位部

2:旋轉載台

21:樞接段

211:限位槽

22:側翼段

221:頂抵部

222:轉向配合部

23:外接段

231:第一安裝部

232:第二安裝部

24:容置槽

3:墊片

4:扭力彈簧

41:彈力部

42:延伸臂

200:天線板

300:驅動模組

301:電磁鐵

3011:框架

3012:永久磁鐵

3013:電磁線圈

3014:鐵芯

3015:彈簧

302:控制器

303:滑塊

3031:導引面

400:散熱器

500:殼體

R:轉軸線

α1:第一預設角度

α2:第二預設角度

P:接觸點

圖1為本發明實施例的天線裝置的立體示意圖。

圖2為圖1的旋轉載台位在第一位置時的天線裝置的立體示意圖。

圖3為圖1的旋轉載台位在第二位置時的天線裝置的立體示意圖。

圖4為圖1的分解示意圖。

圖5為圖4中的方位調整機構的分解示意圖。

圖6為圖4中的方位調整機構的另一視角的分解示意圖。

圖7為圖1省略天線板、散熱器、及殼體的俯視示意圖。

圖8A為圖2省略天線板、散熱器、及殼體的俯視示意圖。

圖8B為圖8A沿剖線VIIIB-VIIIB的剖視示意圖。

圖9A為圖3省略天線板、散熱器、及殼體的俯視示意圖。

圖9B為圖9A沿剖線IXB-IXB的剖視示意圖。

圖10為圖2中的電磁鐵沿剖線X-X的剖視示意圖。

圖11為圖1另一視角的立體示意圖。

圖12為圖2另一視角的立體示意圖。

圖13為圖3另一視角的立體示意圖。