TWM446984U - 多頻天線裝置 - Google Patents

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TWM446984U
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TW
Taiwan
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antenna
frequency
antenna device
antenna module
substrate
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TW101214939U
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Ya-Chung Yu
Chih-Min Lin
Chih-Wei Lin
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Sj Antenna Design
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

多頻天線裝置
本新型關於一種天線裝置，尤指一種多頻天線裝置。
隨著無線傳輸系統的蓬勃發展，許多應用產品須具有無線傳輸的性能，藉以滿足消費者之需求。天線是在無線傳輸系統中用來發射與接收電磁波能量的重要元件，若是缺少天線，則無線傳輸系統將會無法發射與接收資料，且其更是攸關於系統之整體性能的主要構成要件。天線依照方向性可區分為無向性(isotropic)天線、全向性(omni-directional)天線與指向性(directive)天線。其中，指向性天線是針對特定方向的電磁波能量進行傳送與收發，因此可以廣泛地應用在以定向性(fixed direction)為主的無線傳輸系統中。針對每一個國家對所需要的使用頻帶不同，在設計天線時亦要相當的考量，目前較通用的頻帶規範有IEEE 802.11以及藍芽通訊(IEEE 802.15.1)等，其中802.11又可分為802.11a、802.11b及802.11g。802.11a規範在5 GHz頻帶，而802.11b及802.11g規範在2.4 GHz頻帶，藍芽通訊工作即於2.4 GHz頻帶。而影音高速傳輸應用之頻帶在60 GHz，且需具有20 Gbit/sec之資料傳輸率(data rate)，是未來行動通訊裝置中必備的傳輸模組，同時也被納入IEEE 802.11ad規範中。
而為迎合無線傳輸系統未來整合之需求，行動通訊裝置之天線須同時涵蓋2.4 GHz與5 GHz之ISM(Industrial Scientific Medical)頻帶(band)以及60 GHz之V頻帶。然現有行動通訊裝置之天線裝置大多屬於離散式，當通訊協定不斷擴充時，天線數量也會隨之增加，此將使天線裝置之體積明顯增加。此外，由於高頻天線與低頻天線之共振頻率相差甚距，若欲縮減天線裝置之體積，將使行動通訊裝置之整體效能受到影響，而使天線裝置整合之難度增加。因此，需要一種可同時整合頻帶中心頻率為2.4與5 GHz之低頻天線與頻帶中心頻率為60 GHz之高頻天線之多頻天線裝置。
爰是之故，申請人有鑑於習知技術之缺失，創作出本案「多頻天線裝置」，用以改善上述習用手段之缺失。
本新型有關於一種多頻天線裝置，其可同時整合ISM頻帶(2.4與5 GHz)與V頻帶(60 GHz)之天線模組，使無線傳輸系統微型化。
本新型之一目的係提供一種多頻天線裝置，其包含一基板、一第一天線模組以及一第二天線模組。第一天線模組形成於基板上，具有ISM頻帶；第二天線模組形成於第一天線模組上，具有V頻帶。第二天線模組於基板上之一垂直投影面與基板重疊。
本新型之另一目的係提供一種多頻天線裝置，其包含一基板、一第一天線模組以及一第二天線模組。第一天線模組形成於基板上，具有ISM頻帶；第二天線模組形成於第一天線模組上，具有V頻帶。第二天線模組更包括至少二天線單元，天線單元之中心線係共平面，且中心線之間以一距離相互平行或以一夾角相 交，天線單元之高度為四分之一波長的奇數倍。
本新型之又一目的係提供一種多頻天線裝置，其包含一基板、一ISM頻帶天線模組與一V頻帶天線模組。基板具有複數第一導孔與一第一完全電導體層；ISM頻帶天線模組形成於基板上；V頻帶天線模組形成於ISM頻帶天線模組上，並具有複數第二導孔與一第二完全電導體層。V頻帶天線模組更包括至少二天線單元，天線單元之中心線係共平面，且中心線之間以一距離相互平行或以一夾角相交，天線單元之高度為四分之一波長的奇數倍。
關於本新型之優點與精神，可以藉由以下的實施方式及所附圖式得到進一步的瞭解。
請參閱第1圖，其係本新型一較佳實施例之多頻天線裝置之剖視圖。根據第1圖，本新型之多頻天線裝置1包括一基板3、一第一天線模組5以及一第二天線模組7。基板3為一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)或低溫共燒陶瓷(Low-Temperature Cofired Ceramics，LTCC)。第一天線模組5形成於基板3上，具有ISM頻帶，為一ISM頻帶天線模組；第二天線模組7形成於第一天線模組5上，具有V頻帶，為一V頻帶天線模組。第二天線模組7於基板3上之一垂直投影面P與基板3重疊。基板3更包括高度H1為四分之一波長奇數倍之複數第一導孔(via holes)11與一第一完全電導體(perfect electric conductor，PEC)層13，第一導 孔11與第一完全電導體層13之組合可視為一第一人造磁導體(artificial magnetic conductor，AMC)21。第一天線模組5為中心頻率2.4與5 GHz之全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications，GSM)、通用移動通訊系統(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)、無線保真(Wireless Fidelity，WiFi)或長期演進技術(Long Term Evolution，LTE)，且其輻射場型為全向性(omni-directional)。第二天線模組7為中心頻率等於或大於60 GHz之漸進式槽孔天線(tapered slot antenna)、八木天線(yagi antenna)或貼片天線(patch antenna)，且其輻射場型為端射式(endfired)與側向式(broadside)。
根據第1圖，第二天線模組7更進一步包括至少二天線單元15、一第二完全電導體層17與複數第二導孔19，第二導孔19形成於天線單元15與第二完全電導體層17之間，天線單元15之高度H2與第二導孔19之高度H3皆為四分之一波長的奇數倍，且第二導孔19與第二完全電導體層17之組合可視為一第二人造磁導體23，可減少第一天線模組5與第二天線模組7之耦合干擾。
請同時參閱第2A、2B圖，其係本新型一較佳實施例之天線單元之俯視圖，第2A、2B圖中與第1圖相同之元件將使用相同的參照符號。根據第2A圖，天線單元15之中心線C係共平面(圖未示)且其間以一距離D相互平行，距離D介於二分之一波長至全波長，較佳為二分之一波長；根據第2B圖，天線單元15之中心線C係共平面(圖未示)且以一夾角θ相交，夾角θ介於5~90°，較佳為15°。
綜上所述，依據本新型之多頻天線裝置，可同時整合具有ISM 頻帶之第一天線模組與具有V頻帶之第二天線模組，以形成高頻與低頻共存之多頻天線裝置，其可減少基板之使用面積，並有助於天線裝置應用產品之微型化。此外，基板之第一導孔與第一完全電導體層與第二天線模組之第二導孔與第二完全電導體層更可抑制第一天線模組與第二天線模組之耦合干擾。
雖然本新型已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型之範圍，任何熟習此技藝者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧多頻天線裝置
3‧‧‧基板
5‧‧‧第一天線模組
7‧‧‧第二天線模組
P‧‧‧垂直投影面
H1、H2、H3‧‧‧高度
11‧‧‧第一導孔
13‧‧‧第一完全電導體層
15‧‧‧天線單元
17‧‧‧第二完全電導體層
19‧‧‧第二導孔
21‧‧‧第一人造磁導體
23‧‧‧第二人造磁導體
D‧‧‧距離
θ‧‧‧夾角
C‧‧‧中心線
第1圖：本新型一較佳實施例之多頻天線裝置之剖視圖。
第2A、2B圖：本新型一較佳實施例之天線單元之俯視圖。
1‧‧‧多頻天線裝置
3‧‧‧基板
5‧‧‧第一天線模組
7‧‧‧第二天線模組
P‧‧‧垂直投影面
H1、H2、H3‧‧‧高度
11‧‧‧第一導孔
13‧‧‧第一完全電導體層
15‧‧‧天線單元
17‧‧‧第二完全電導體層
19‧‧‧第二導孔
21‧‧‧第一人造磁導體
23‧‧‧第二人造磁導體

Claims (24)

  1. 一種多頻天線裝置，其包含：一基板；一第一天線模組，形成於該基板上，具有ISM(Industrial Scientific Medical)頻帶(band)；及一第二天線模組，形成於該第一天線模組上，具有V頻帶；其中該第二天線模組於該基板上之一垂直投影面與該基板重疊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線裝置，其中該基板為一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)或低溫共燒陶瓷(Low-Temperature Cofired Ceramics，LTCC)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線裝置，其中該基板更包括複數第一導孔(via holes)及一第一完全電導體(perfect electric conductor，PEC)層。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之多頻天線裝置，其中該些第一導孔之高度為四分之一波長的奇數倍。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之多頻天線裝置，其中該些第一導孔與該第一完全電導體層之組合為一第一人造磁導體(artificial magnetic conductor，AMC)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線裝置，其中該第一天線模組之中心頻率為2.4與5 GHz。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線裝置，其中第二天線模組之中心頻率等於或大於60 GHz。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線裝置，其中該第二天線模 組更包括至少二天線單元。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之多頻天線裝置，其中該些天線單元之中心線係共平面。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之多頻天線裝置，其中該些天線單元之中心線之間以一距離相互平行。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之多頻天線裝置，其中該距離介於二分之一波長至全波長。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之多頻天線裝置，其中該些天線單元之中心線以一夾角相交。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之多頻天線裝置，其中該夾角介於5~90°。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之多頻天線裝置，其中該些天線單元之高度為四分之一波長的奇數倍。
  15. 如申請專利範圍第8項所述之多頻天線裝置，其中該第二天線模組更包括一第二完全電導體層及複數第二導孔。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之多頻天線裝置，其中該些第二導孔形成於該些天線單元與該第二完全電導體層之間。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之多頻天線裝置，其中該些第二導孔之高度為四分之一波長的奇數倍。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之多頻天線裝置，其中該些第二導孔與該第二完全電導體層之組合為一第二人造磁導體。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線裝置，其中該第一天線模組為全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications，GSM)、通用移動通訊系統(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)、無線保真(Wireless Fidelity，WiFi)或長期演進技術(Long Term Evolution，LTE)。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線裝置，其中該第一天線模組之輻射場型為全向性(omni-directional)。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線裝置，其中該第二天線模組為漸進式槽孔天線(tapered slot antenna)、八木天線(yagi antenna)或貼片天線(patch antenna)。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之多頻天線裝置，其中該第二天線模組之輻射場型為端射式(endfired)與側向式(broadside)。
  23. 一種多頻天線裝置，其包含：一基板；一第一天線模組，形成於該基板上，具有ISM頻帶；及一第二天線模組，形成於該第一天線模組上，具有V頻帶，其中該第二天線模組更包括至少二天線單元，該些天線單元之中心線係共平面，且該些中心線之間以一距離相互平行或以一夾角相交，該些天線單元之高度為四分之一波長的奇數倍。
  24. 一種多頻天線裝置，其包含：一基板，具有複數第一導孔與一第一完全電導體層；一ISM頻帶天線模組，形成於該基板上；及一V頻帶天線模組，形成於該ISM頻帶天線模組上，具有複數第二導孔與一第二完全電導體層，其中該V頻帶天線模組更包括至少二天線單元，該些天線單元之中心線係共平面，且該些中心線之間以一距離相互平行或以一夾角相交，該些天線單元之高度為四分之一波長的奇數倍。
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