TWI837981B

TWI837981B - 天線及具有該天線之無線通訊裝置

Info

Publication number: TWI837981B
Application number: TW111146123A
Authority: TW
Inventors: 趙信豪
Original assignee: 鴻海精密工業股份有限公司
Priority date: 2022-11-01
Filing date: 2022-12-01
Publication date: 2024-04-01

Abstract

本發明提供一種天線及具有該天線之無線通訊裝置。其中，天線包括：介質基板，第一輻射單元，第二輻射單元及饋入部。介質基板包括第一表面及第二表面。第一輻射單元設置於第一表面。第二輻射單元從第二表面延伸至第一表面，第二輻射單元設置於第一表面之部分作為第一輻射部，第二輻射單元除設置於第一表面之其他部分作為接地部。第一輻射部與第一輻射單元相鄰間隔設置。饋入部用於饋入電流至第一輻射單元，以使第一輻射單元激發第一工作頻段。流經第一輻射單元之電流還耦合饋入至第一輻射部，以使第一輻射部激發第二工作頻段。

Description

天線及具有該天線之無線通訊裝置

本發明涉及天線領域，尤其涉及一種天線及具有該天線之無線通訊裝置。

隨著無線設備之普及，無線設備之體積亦越來越小。因此，如何設計一種天線，既能夠應用於小體積之無線設備中，又能具有較寬之頻寬，可支援多種工作頻段，成為一個亟需解決之問題。

針對上述問題，有必要提供一種體積較小，且可支援多種工作頻段之天線及具有該天線之無線通訊裝置。

本發明第一方面提供一種天線，包括：介質基板，包括第一表面及第二表面；第一輻射單元，設置於第一表面上；第二輻射單元，從第二表面延伸至第一表面，第二輻射單元包括接地部及第一輻射部，第二輻射單元設置於第一表面上之部分作為第一輻射部，第二輻射單元除設置於第一表面上之其他部分作為接地部，第一輻射部與第一輻射單元相鄰間隔設置；饋入部，用於饋入電流至第一輻射單元，以使第一輻射單元激發第一工作頻段，流經第一輻射單元之電流還耦合饋入至第一輻射部，以使第一輻射部激發第二工作頻段。

進一步地，第一表面與第二表面互相背離，第一輻射單元包括第二輻射部及第三輻射部，第二輻射部連接至第三輻射部，第二輻射部呈直角梯形，第三輻射部呈矩形，且第二輻射部底邊之長度小於第三輻射部之長度，第二輻射部之直角腰與第三輻射部之一端互相平齊，第一輻射部與第二輻射部相對間隔設置，饋入部連接至第二輻射部。

進一步地，第一輻射部呈矩形，且第一輻射部與第三輻射部互相平行。

進一步地，接地部包括第一接地部及第二接地部，第一接地部與第二接地部垂直連接，第一接地部靠近第二輻射部之直角腰設置，且第一接地部與第二輻射部之直角腰互相平行；第二接地部設置於第二表面上遠離第一輻射單元之一端，第二接地部與第三輻射部互相平行，且第二接地部連接至第一輻射部。

進一步地，第一接地部與第二接地部均為矩形。

進一步地，介質基板之介電係數為9.8。

進一步地，第一工作頻段包括5.15GHz-7.125GHz，第二工作頻段包括2.4GHz-2.5GHz。

進一步地，接地部沿天線之厚度方向於第二表面上之投影面積，與第一輻射單元沿天線之厚度方向於第二表面上之投影面積互不重疊。

進一步地，介質基板為氧化鋁陶瓷基板。

本申請第二方面還提供一種無線通訊裝置，包括複數如上任一項所述之天線。

本申請提供之天線，藉由第二輻射單元從介質基板之第二表面延伸至第一表面之設計，於第二輻射單元上構造出第一輻射部及接地部；還藉由於介質基板之第一表面設置第一輻射單元，且第一輻射單元接收饋入部饋入之電流激發第一工作頻段，第一輻射部與第一表面上之第一輻射單元互相耦合，從而激發出第二工作頻段，從而實現了小型化設計及寬頻設計。

100:天線

10:介質基板

11:第一表面

12:第二表面

20:第一輻射單元

21:第二輻射部

22:第三輻射部

30:第二輻射單元

31:第一輻射部

32:接地部

321:第一接地部

322:第二接地部

40:饋入部

圖1為本申請一實施例提供之天線之結構示意圖。

圖2為圖1所示天線之第一表面之示意圖。

圖3為圖1所示天線之第二表面之示意圖。

圖4為圖1所示天線之回波損耗曲線圖。

下面將結合本發明實施例中之附圖，對本發明實施例中之技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述之實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部之實施例。基於本發明中之實施例，本領域具有通常技藝者於沒有做出創造性勞動前提下所獲得之所有其他實施例，均屬於本發明保護之範圍。

除非另有定義，本文所使用之所有之技術與科學術語與屬於本發明之技術領域之具有通常技藝者通常理解之含義相同。本文中於本發明之說明書中所使用之術語僅是為描述具體之實施例，不是旨在於限制本發明。本文所使用之術語“及/或”包括一個或複數相關之所列項目的任意與所有之組合。

下面結合附圖，對本發明之一些實施方式作詳細說明。於不衝突之情況下，下述之實施例及實施例中之特徵可相互組合。

隨著無線設備之普及，無線電子設備之體積亦越來越小。因此，如何設計一種天線，既能夠應用於小體積之無線設備中，又能具有較寬之頻寬，可支援多種工作頻段，成為一個亟需解決之問題。

為此，請參圖1，本申請提供一種天線100，其可設置於使用者前置設備(Customer Premise Equipment，CPE)、路由器、機上盒(Set Top Box)、手機、筆記型電腦等無線通訊裝置(圖未示)內，用以發射、接收無線電波以傳遞、交換無線訊號。

於一些實施例中，天線100包括介質基板10、第一輻射單元20、第二輻射單元30及饋入部40。

其中，介質基板10包括第一表面11及第二表面12。

第一輻射單元20設置於第一表面11上。第二輻射單元30從第二表面12延伸至第一表面11。第二輻射單元30包括第一輻射部31及接地部32。其中，第二輻射單元30設置於第一表面11上之部分作為第一輻射部31。第二輻射單元30除設置於第一表面11上之其他部分作為接地部32。第一輻射部31與第一輻射單元20相鄰間隔設置。

饋入部40用於饋入電流至第一輻射單元20，以使第一輻射單元20激發第一工作頻段。流經第一輻射單元20之電流還耦合饋入至第一輻射部31，以使第一輻射部31激發第二工作頻段。於一些實施例中，饋入部40可是連接至饋線之微帶線或其他金屬導體等。

可理解，本申請提供之天線100，藉由於介質基板10上設置第一輻射單元20及第二輻射單元30，且第二輻射單元30從第二表面12延伸至第一表面11，以於第二輻射單元30上構造出第一輻射部31及接地部32；第一輻射單元20接收饋入部40饋入之電流激發第一工作頻段，第一輻射部31與第一表面11上之第一輻射單元20互相耦合，從而激發出第二工作頻段，如此，本申請提供之天線100藉由上述設計，不僅實現了小型化設計，且於提供天線100之接地部32之同時，無需設置更多饋入部，即可激發複數工作頻段，從而實現天線100之小型化設計及寬頻設計。

於一些實施例中，第一輻射單元20包括第二輻射部21及第三輻射部22，且第二輻射部21連接至第三輻射部22。其中，第二輻射部21呈直角梯形，第三輻射部22呈矩形。第二輻射部21之直角腰與第三輻射部22之一端互相平齊。饋入部40連接至第二輻射部21。如此，藉由上述設計，使得第二輻射部21及第三輻射部22共同激發第一工作頻段。

第一輻射部31與第三輻射部22互相平行。第一輻射部31與第二輻射部21相對間隔設置，如此，當饋入部40饋入電流至第二輻射部21後，第二輻射部21還將電流耦合饋入至第一輻射部31，以使得第一輻射部31激發第二工作頻段。

進一步地，請繼續參閱圖2，於本申請實施例中，第二輻射部21與第三輻射部22由同一導體形成，例如可由金屬片體形成。其中，第二輻射部21底邊之長度L_B為8.5毫米，小於第三輻射部22之長度L_E，例如15毫米。第三輻射部22還沿第一表面11之邊緣設置，且第三輻射部22遠離第二輻射部21之直角腰之一端，與介質基板10之第一表面11之邊緣互相對齊。

於本申請實施例中，第三輻射部22之寬度W_E為3.5毫米。第二輻射部21之另一底邊之長度L_S為6毫米。第二輻射部21之直角腰之長度為10.4毫米。其中，第二輻射部21遠離第三輻射部22之一端至饋入部40之距離W_S為3毫米，第二輻射部21靠近第三輻射部22之一端至饋入部40之距離W_B為5.6毫米。饋入部40之寬度W_T為1.8毫米。饋入部40之長度W_E為3.5毫米。第一輻射部31之長度L_N3為12毫米。第一輻射部31之寬度W_N為2.5毫米。

請繼續參閱圖3，於一些實施例中，第二輻射單元30中之接地部32包括第一接地部321及第二接地部322。其中，第一接地部321與第二接地部322垂直連接。第一接地部321靠近第二輻射部21之直角腰設置，且第一接地部321與第二輻射部21之直角腰互相平行。於一些實施例中，第一接地部321及第二接地部322亦可由同一導體形成。

第二接地部322設置於第二表面12上遠離第一輻射單元20之一端。第二接地部322與第三輻射部22互相平行，且第二接地部322連接至第一輻射部31。

於本申請實施例中，第一接地部321與第二接地部322均為矩形。第一接地部321與第二表面12上靠近第二輻射部21之直角腰之邊緣對齊設置。第二接地部322與第二表面12上靠近第二輻射部21之邊緣對齊設置，且第二接地部322垂直連接至第一接地部321。其中，第一接地部321之長度W_A與介質基板10之寬度相同，均為20毫米。第一接地部321之寬度L_G為5毫米，小於第二輻射部21之直角腰至相鄰之第二表面12之邊緣之距離。第二接地部322之長度L_N1為15毫米。第二接地部322 之寬度W_N為2.5毫米(參圖1)，小於第二輻射部21遠離第三輻射部22之一端至第一表面11之邊緣之距離。如此，接地部32沿天線100之厚度方向(圖1之Z軸所在方向)於第二表面12上之投影面積，與第一輻射單元20沿天線100之厚度方向於第二表面12上之投影面積互不重疊，使得第一輻射單元20可朝向第二表面12所在之方向輻射，擴大天線100之輻射場型。於本申請實施例中，介質基板10之高度L_N2為1.3毫米。

可理解，第一輻射部31由第二接地部322遠離第一接地部321之一端延伸至第一表面11形成。如此，第一輻射部31與第一表面11上遠離第三輻射部22之邊緣對齊設置。於本申請實施例中，第一輻射部31之寬度與第二接地部322之寬度W_N相同，均為2.5毫米。第一輻射部31之長度L_N3為12毫米。

請再次參閱圖1，於一些申請實施例中，介質基板10之介電係數為9.8，如此，介質基板10可有效減少天線100之場洩露與交叉耦合效應，有利於天線100向外輻射訊號。例如，於本申請實施例中，介質基板10為氧化鋁陶瓷基板，且介質基板10之介電係數為9.8，硬度為9，如此，本申請實施例提供之介質基板10具有耐摔、耐腐蝕等特點。

可理解，本申請並不對第一表面11及第二表面12於介質基板10上之位置進行限制，僅需第一表面11及第二表面12不於同一表面即可，如此，可縮小介質基板10之面積，盡可能地實現天線100之小型化。於本申請實施例中，第一表面11及第二表面12為介質基板10上之互相背離之兩個表面。例如，第一表面11及第二表面12分別為介質基板10之上表面及下表面。如此，可進一步縮小介質基板10所需面積及體積，有利於縮小天線100之體積。於其他實施例中，第一表面11與第二表面12還可是介質基板10上相鄰或互相間隔之兩個表面。

可理解，本申請並不對介質基板10之尺寸及形狀進行限制。於其他實施例中，介質基板10亦可具有其他形狀，且於不同之形狀中，第一輻射單元20及第二輻射單元30中之各部分不必設置於介質基板之邊緣，僅需第一輻射單元20及第二輻射單元30仍可根據本申請之發明思想實現對應之功能即可。

請繼續參閱圖4，圖4為按照本申請提供之天線100之回波損耗曲線圖。其中，曲線S為本申請提供之天線100於模擬條件下之回波損耗曲線；曲線M為本申請提供之天線100經過實驗室實體測試得到之回波損耗曲線。由圖4可看出，本申請提供之天線100於第一工作頻段(包括5.15GHz-7.125GHz)及第二工作頻段(包括2.4GHz-2.5GHz)時之回波損耗均低於-10dB，符合天線設計要求。

如此，本申請提供之天線100可適用於Wi-Fi 4(工作頻段覆蓋2.4GHz-2.5GHz)、Wi-Fi 5(工作頻段覆蓋2.4GHz-2.5GHz及5.15GHz-5.85GHz)、Wi-Fi 6(工作頻段覆蓋2.4GHz-2.5GHz及5GHz)及Wi-Fi 7(工作頻段覆蓋2.4GHz-2.5GHz、5GHz及5.925GHz-7.125GHz)等多種Wi-Fi標準。尤其地，Wi-Fi 7標準理論上可支援每個接入點高達30Gbps之頻寬，且Wi-Fi 7之最高網路速度可達46.4Gbps。如此，本申請提供之天線100符合目前之Wi-Fi技術發展趨勢之需求，且可使得設置有天線100之無線通訊裝置於減少天線數量之同時，還可具有更快之網路速度。

綜上，本申請提供之天線100，藉由第二輻射單元30從介質基板10之第二表面12延伸至第一表面11之設計，於第二輻射單元30上構造出第一輻射部31及接地部32；還藉由於介質基板10之第一表面11設置第一輻射單元20，且第一輻射單元20接收饋入部40饋入之電流激發第一工作頻段，第一輻射部31與第一表面11上之第一輻射單元20互相耦合，以激發出第二工作頻段，從而實現了小型化設計及寬頻設計。進一步地，本申請提供之天線100可適用於各種Wi-Fi標準，尤其適用於Wi-Fi 7，如此可使得設置有天線100之無線通訊裝置於減少天線數量之同時，還可具有更快之網路速度。

以上實施方式僅用以說明本發明之技術方案而非限制，儘管參照以上較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域具有通常技藝者應當理解，可對本發明之技術方案進行修改或等同替換均不應脫離本發明技術方案之精神與範圍。本領域具有通常技藝者還可於本發明精神內做其它變化等用於本發明之設計，僅要其不偏離本發明之技術效果均可。該等依據本發明精神所做之變化，均應包含於本發明所要求保護之範圍之內。