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CN114824803A - 超宽带天线模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种超宽带天线模块，包括多层板以及双面框体。多层板具有天线层与多个电路层，天线层位于多层板的正面，电路层位于天线层之下，天线层设有超宽带天线，电路层包括接地面，多层板的背面设置无线芯片，且具有第一电路焊垫以连接无线芯片的引脚，第一电路焊垫位于背面的四周边缘。双面框体置于多层板之下，包括第一面、平面式中空框材与第二面，第一面具有第二电路焊垫，第二面具有第三电路焊垫。第一面连接多层板的背面以使第一电路焊垫连接第二电路焊垫。平面式中空框材围绕无线芯片的四周，第三电路焊垫连接第二电路焊垫，平面式中空框材的厚度大于无线芯片的厚度。本发明在产品性能提升的需求上可减少开发成本。

Description

超宽带天线模块
技术领域
本发明涉及一种天线模块，特别涉及一种超宽带天线模块。
背景技术
工业用无线装置，例如是工业用无线控制装置的成本很高昂，其原因不但在于装置可靠度的要求很高，也在于工业用装置的应用情境繁多，使得工业用无线装置的设计厂商尽可能设计应用层面广的机种型号，以减少开发机型项目，不但减少研发成本，也减少量产之后产线布置成本，藉以更加符合经济效益。
因为工业用无线装置对于其使用寿命长度的需求比一般消费性产品来得高，研制厂商为了提高可靠度而往往使用同一个无线模块的公版应用于多种机型，公版通常将电路部分与天线部分各自独立，参照图1与图2，电路1与天线2是彼此独立分开的。公版的设计是期望在当产品更新版本时能减少各电路参数之间的互相干扰因素。但当要改变通信规格时，因为无线芯片不同，所使用的天线也因而改变，使得最终结果仍然要将整个电路板进行完全重新设计，而造成工业用无线装置的整机研发成本始终难以显著减少。
发明内容
针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种超宽带天线模块，解决天线模块性能提升时需要同时改变天线设计从而增加研发成本的问题。
本发明技术方案如下：一种超宽带天线模块，包括：
多层板，具有天线层与多个电路层，所述天线层位于所述多层板的正面，所述电路层位于所述天线层之下，所述天线层设有超宽带天线，所述电路层包括接地面，所述多层板的背面设置无线芯片，所述无线芯片具有多个引脚，所述多层板的所述背面具有多个第一电路焊垫以对应连接所述引脚，其中所述第一电路焊垫位于所述背面的四周边缘；以及
双面框体，设置于所述多层板之下，包括第一面、平面式中空框材与第二面，所述第一面具有多个第二电路焊垫，所述第二面具有多个第三电路焊垫，其中所述第一面连接所述多层板的所述背面以使所述第一电路焊垫对应地连接所述第二电路焊垫，且使所述平面式中空框材围绕所述无线芯片的四周，其中所述第三电路焊垫对应地连接所述第二电路焊垫，其中所述平面式中空框材的厚度大于所述无线芯片的厚度。
进一步地，所述第三电路焊垫用于连接电路主板的多个第四电路焊垫。
进一步地，所述第一电路焊垫、所述第二电路焊垫、所述第三电路焊垫与所述第四电路焊垫的图案皆相同。
进一步地，所述超宽带天线模块是一个长方体模块，所述无线芯片及附属的多个表面黏着电路组件以表面黏着技术固接于所述多层板的所述背面，其中所述电路主板的所述第四焊垫定义一电路净空区块，所述电路主板的所述电路净空区块四周皆为电路接地，其中所述电路层、所述无线芯片与所述超宽带天线共享所述电路净空区块。
进一步地，所述超宽带天线是平面倒F形天线(PIFA)。
进一步地，所述超宽带天线具有第一辐射体、第二辐射体与接地部。
进一步地，所述超宽带天线的所述第一辐射体所工作的第一中心频率是6489.6MHz，带宽是500MHz。
进一步地，所述超宽带天线的所述第二辐射体所工作的第二中心频率是7987.2MHz，带宽是500MHz。
进一步地，所述多层板的所述天线层更设有蓝牙天线。
进一步地，所述超宽带天线模块应用于工业用无线装置。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明的超宽带天线模块，不但以立体堆栈方式组成天线及无线通信电路，能够整合天线及无线模块的主动电路，更能使旧型无线装置不需要修改其装置的主电路板的电路设计，双面框体的电路焊垫能够配合应用机种而替换图案，本发明所提供的超宽带天线模块能够直接取代传统的无线模块的无线芯片及其附属电路，将其直接替换为本发明的超宽带天线模块而可提供超宽带工作频带的应用。因为仅使用到传统无线模块的电路部分的占用面积，而可直接免除天线净空区的使用需要，使得传统的旧型无线模块可轻易被升级为新种类的超宽带无线模块。因此，本发明的单一模块能广泛应用于多种不同型号的无线装置机种，而能以减少设计变更的情况下完成无线机种的更新与升级。再者，即使应用于新产品设计也能减少天线模块的占用面积，具有很高的产业应用价值。
附图说明
图1是传统的工业用无线装置的无线模块的示意图。
图2是传统的工业用无线装置的无线模块的示意图。
图3是本发明实施例提供的多层板的正面及天线结构的示意图。
图4是本发明实施例提供的多层板的侧视图。
图5是本发明实施例提供的多层板的背面的示意图。
图6是本发明实施例提供的双面框体的第一面的示意图。
图7是本发明实施例提供的双面框体的侧面的示意图。
图8是本发明实施例提供的双面框体的第二面的示意图。
图9是本发明实施例提供的超宽带天线模块以第一视角的组装示意图。
图10是本发明实施例提供的超宽带天线模块以第二视角的组装示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
请参照图3至图10，本发明实施例提供的超宽带天线模块包括多层板3以及双面框体4。多层板3的结构请参照图3、图4及图5，多层板3具有天线层31与多个电路层32，天线层31位于多层板3的正面301，所述的多个电路层32位于天线层31之下，天线层31设有超宽带天线311，所述的多个电路层32包括接地面，电路配置的接地面与天线的接地是共享的，且不限定所述接地面在多个电路层32中的哪一层或那些层，可以在每一个电路层32都设有所述接地面。多层板3的背面302设置无线芯片5，在图5中以虚线表示无线芯片5的装设位置。无线芯片5具有多个引脚(pin)(在图中未绘示)，多层板3的背面302具有多个第一电路焊垫(circuit pads)33以对应连接所述的多个引脚，其中所述的多个第一电路焊垫33位于背面302的四周边缘(around the edges)，如图5所示。双面框体4请参照图6、图7及图8，双面框体4置于多层板3之下，包括第一面41、平面式中空框材42与第二面43，第一面41具有多个第二电路焊垫411，第二面43具有多个第三电路焊垫431，其中第一面41连接多层板3的背面302以使所述的多个第一电路焊垫33对应地连接所述的多个第二电路焊垫411，且使平面式中空框材42围绕无线芯片5的四周，参照图9与图10的组装结构示意图。所述的多个第三电路焊垫431对应地连接所述的多个第二电路焊垫411，连接方式可以是利用贯孔完成，图中未绘示贯孔。或者，在平面式中空框材42的侧面周围设置导体结构的走线以做第三电路焊垫431与第二电路焊垫411的连接中介(或称为媒介)，以使多个第三电路焊垫431与多个第二电路焊垫411完成对应连接。再者，平面式中空框材42的厚度大于无线芯片5的厚度，使平面式中空框材42与多层板3连接之后，无线芯片5不会凸出于平面式中空框材42之外，而平面式中空框材42能与电路主板6连接，完成立体化结构的堆栈。
所述的复数个第三电路焊垫431用于连接电路主板6的多个第四电路焊垫61。当电路主板6上的第四电路焊垫61相同于超宽带天线模块的焊垫形状，则所述的复数个第一电路焊垫33、复数个第二电路焊垫411、第三电路焊垫431与复数个第四电路焊垫61的图案皆相同。若电路主板6上的第四焊垫61并不相同于超宽带天线模块的焊垫形状，则第三电路焊垫431的形状可以配合第四电路焊垫61的形状，如此只要变更第三电路焊垫431的设计，即可将本发明实施例的超宽带天线模块应用于多种不同设计的电路主板6，可大幅提升此超宽带天线模块的应用广泛程度。
在本实施例中，此超宽带天线模块是一个长方体模块，仅占用原先设计在电路主板6上的无线芯片5的电路空间，也就是说，此超宽带天线模块所占用空间是替换掉电路主板6上用于给无线芯片5的电路净空区块601。换句话说，本发明实施例是将原先在电路主板6上的无线芯片5移置到多层板3的背面302，而这个原先的电路净空区块601改为由具有天线的超宽带天线模块所占用，也使得原先设计在电路主板6上的天线净空区不再被需要(例如图1与图2的天线2所使用的空间已不再需要)，可以直接将原始的(传统的)天线净空区移除。具体地说，无线芯片5及附属的多个表面黏着电路组件以表面黏着技术固接于多层板3的背面302，其中电路主板6的复数个第四焊垫61定义一个电路净空区块601，此电路主板6的电路净空区块601四周皆为电路接地，其中所述的复数个电路层32、无线芯片5与超宽带天线311共享此电路净空区块601。
再者，超宽带天线311例如是平面倒F形天线(PIFA)。超宽带天线311具有第一辐射体311a、第二辐射体311b与接地部311c。超宽带天线311的第一辐射体311a所工作的第一中心频率是6489.6MHz，带宽是500MHz。此超宽带天线311的第二辐射体311b所工作的第二中心频率是7987.2MHz，带宽是500MHz。再者，此多层板3的天线层301更设有蓝牙(Bluetooth)天线312，此超宽带天线模块尤其可应用于工业用无线装置，而可使此超宽带天线模块具有超宽带通信的功能，也一并具有蓝牙通信的功能。也就是说，此超宽带天线模块可以同时载有两种或两种以上规格的无线通信系统。
综上所述，本发明实施例所提供的超宽带天线模块，以立体堆栈方式组成天线及无线通信电路，能够整合天线及无线模块的主动电路。能使旧型无线装置(尤其是工业用的)不需要修改其装置的主电路板的电路设计，双面框体的电路焊垫能够配合应用机种而替换图案，本发明所提供的超宽带天线模块能够直接取代传统的无线模块的无线芯片及其附属电路，将其直接替换为本发明的超宽带天线模块而可提供至少两个超宽带工作频带的应用及新增一个蓝牙天线应用。因为仅使用到传统无线模块的电路部分的占用面积，而可直接免除天线净空区的使用需要，使得(尤其是工业用的)无线模块可轻易升级为新种类的超宽带无线模块，且能一并附带有新增的蓝牙无线功能。因此，本发明的单一模块能广泛应用于多种不同型号的无线装置机种，而能以减少设计变更的情况下完成无线机种(尤其是工业用的)的更新与升级。再者，即使应用于新产品设计也能减少天线模块的占用面积，具有很高的产业应用价值。

Claims (10)

1.一种超宽带天线模块，其特征在于，包括：
多层板，具有天线层与多个电路层，所述天线层位于所述多层板的正面，所述电路层位于所述天线层之下，所述天线层设有超宽带天线，所述电路层包括接地面，所述多层板的背面设置无线芯片，所述无线芯片具有多个引脚，所述多层板的所述背面具有多个第一电路焊垫以对应连接所述引脚，其中所述第一电路焊垫位于所述背面的四周边缘；以及
双面框体，设置于所述多层板之下，包括第一面、平面式中空框材与第二面，所述第一面具有多个第二电路焊垫，所述第二面具有多个第三电路焊垫，其中所述第一面连接所述多层板的所述背面以使所述第一电路焊垫对应地连接所述第二电路焊垫，且使所述平面式中空框材围绕所述无线芯片的四周，其中所述第三电路焊垫对应地连接所述第二电路焊垫，其中所述平面式中空框材的厚度大于所述无线芯片的厚度。
2.根据权利要求1所述的超宽带天线模块，其特征在于，所述第三电路焊垫用于连接电路主板的多个第四电路焊垫。
3.根据权利要求2所述的超宽带天线模块，其特征在于，所述第一电路焊垫、所述第二电路焊垫、所述第三电路焊垫与所述第四电路焊垫的图案皆相同。
4.根据权利要求2所述的超宽带天线模块，其特征在于，所述超宽带天线模块是一个长方体模块，所述无线芯片及附属的多个表面黏着电路组件以表面黏着技术固接于所述多层板的所述背面，其中所述电路主板的所述第四焊垫定义一电路净空区块，所述电路主板的所述电路净空区块四周皆为电路接地，其中所述电路层、所述无线芯片与所述超宽带天线共享所述电路净空区块。
5.根据权利要求1所述的超宽带天线模块，其特征在于，所述超宽带天线是平面倒F形天线。
6.根据权利要求1所述的超宽带天线模块，其特征在于，所述超宽带天线具有第一辐射体、第二辐射体与接地部。
7.根据权利要求6所述的超宽带天线模块，其特征在于，所述超宽带天线的所述第一辐射体所工作的第一中心频率是6489.6MHz，带宽是500MHz。
8.根据权利要求6所述的超宽带天线模块，其特征在于，所述超宽带天线的所述第二辐射体所工作的第二中心频率是7987.2MHz，带宽是500MHz。
9.根据权利要求1所述的超宽带天线模块，其特征在于，所述多层板的所述天线层更设有蓝牙天线。
10.根据权利要求1所述的超宽带天线模块，其特征在于，所述超宽带天线模块应用于工业用无线装置。
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