TWI862081B

TWI862081B - 天線模組

Info

Publication number: TWI862081B
Application number: TW112130844A
Authority: TW
Inventors: 劉姿妤; 劉育良
Original assignee: 和碩聯合科技股份有限公司
Priority date: 2023-08-16
Filing date: 2023-08-16
Publication date: 2024-11-11
Also published as: TW202510408A

Abstract

一種天線模組，包括至少一天線結構。至少一天線結構包括一饋入部、多個傳輸線、多個天線輻射體、一接地面及多個接地輻射體。這些傳輸線放射狀地連接於饋入部。這些天線輻射體連接於這些傳輸線且遠離於饋入部，饋入部、這些傳輸線及這些天線輻射體位於一第一平面。接地面位於一第二平面，饋入部對第二平面的投影至少局部重疊於接地面。這些接地輻射體位於第二平面且放射狀地連接於接地面，這些天線輻射體對第二平面的投影至少局部重疊於這些接地輻射體。

Description

天線模組

本發明是有關於一種天線模組，且特別是有關於一種可產生兩頻段的天線模組。

隨著科技發展，使用者對於通訊傳輸的性能要求隨之提升。為了進一步增加網通產品可以涵蓋的頻段範圍，天線的數量會隨之增加。就現在的網通產品而言，增加天線數量容易使天線場型及效率受到影響。要如何使設計出的天線具有良好的表現，是本領域研究人員努力研究的目標之一。

本發明提供一種天線模組，其具有良好的天線表現。

本發明的一種天線模組，包括至少一天線結構。至少一天線結構包括一饋入部、多個傳輸線、多個天線輻射體、一接地面及多個接地輻射體。這些傳輸線放射狀地連接於饋入部。這些天線輻射體連接於這些傳輸線且遠離於饋入部，饋入部、這些傳輸線及這些天線輻射體位於一第一平面。接地面位於一第二平面，饋入部對第二平面的投影至少局部重疊於接地面。這些接地輻射體位於第二平面且放射狀地連接於接地面，這些天線輻射體對第二平面的投影至少局部重疊於這些接地輻射體。饋入部用以被饋入一訊號，訊號經過這些傳輸線、這些天線輻射體後耦合與這些接地輻射體耦合，再由接地面接地而產生一第一頻段。訊號經過這些傳輸線及這些天線輻射體而產生一第二頻段。

在本發明的一實施例中，上述的各接地輻射體包括一第一接地輻射體及一第二接地輻射體，第二接地輻射體連接第一接地輻射體與接地面，這些天線輻射體對第二平面的投影重疊於第一接地輻射體且錯開於第二接地輻射體。

在本發明的一實施例中，上述的第一接地輻射體垂直於對應的第二接地輻射體，且第一接地輻射體的寬度大於第二接地輻射體的寬度。

在本發明的一實施例中，在上述的這些接地輻射體的相鄰任兩者中，其中一個接地輻射體的第一接地輻射體垂直於另一個接地輻射體的第一接地輻射體，且其中一個接地輻射體的第二接地輻射體垂直於另一個接地輻射體的第二接地輻射體。

在本發明的一實施例中，上述的各傳輸線呈弧線或直線而連接於對應的天線輻射體，且各傳輸線及對應的天線輻射體之間的夾角小於90度。

在本發明的一實施例中，上述的各第一接地輻射體與對應的第二接地輻射體的長度為第一頻段的0.25倍波長。

在本發明的一實施例中，上述的各天線輻射體的長度為第二頻段的0.25倍波長。

在本發明的一實施例中，上述的至少一天線結構包括兩天線結構，兩天線結構的間距大於20公厘。

在本發明的一實施例中，上述的兩天線結構的每一者的各接地輻射體包括一第一接地輻射體及一第二接地輻射體，第二接地輻射體垂直連接第一接地輻射體及接地面，兩天線結構的其中一者的第一接地輻射體相鄰於且垂直於兩天線結構另一者的第一接地輻射體。

在本發明的一實施例中，上述的第一頻段介於5150MHz-6590MHz，第二頻段介於6590MHz-7125MHz。

基於上述，本發明的天線模組包括至少一天線結構。至少一天線結構的饋入部、多個傳輸線及多個天線輻射體位於第一平面。至少一天線結構的接地面及這些接地輻射體位於第二平面。這些天線輻射體對第二平面的投影至少局部重疊於這些接地輻射體。饋入部用以被饋入訊號，訊號經過這些傳輸線、這些天線輻射體後與這些接地輻射體耦合，再由接地面接地而產生第一頻段。訊號經過這些傳輸線及這些天線輻射體而產生一第二頻段。透過這樣的設計，本發明的天線模組透過局部重合的天線輻射體及接地輻射體，以產生具有良好表現的雙頻訊號。

10:天線模組

100、100a、100b:天線結構

110:饋入部

120:傳輸線

130:天線輻射體

140:接地面

150、150a、150b:接地輻射體

151:第一接地輻射體

152:第二接地輻射體

160:電路板

D:間距

P1~P6:位置

S1:第一平面

S2:第二平面

圖1A是依照本發明的一實施例的一種天線模組的透視示意圖。

圖1B是圖1A的天線模組的爆炸示意圖。

圖1C是圖1A的傳輸線、天線輻射體及電路板的外觀示意圖。

圖1D是圖1A的接地面及接地輻射體的外觀示意圖。

圖2是圖1的天線模組於X-Y平面的輻射場型圖。

圖3是圖1的天線模組的頻率與S11的關係圖。

圖4是圖1的天線模組的兩天線結構的示意圖。

圖5是圖4的兩天線結構之間與習知的兩天線之間的頻率與天線隔離度的關係圖。

本發明的天線模組10為一種雙面天線，而可滿足Wi-Fi 6E(5150MHz-7125MHz)的頻寬需求，同時也具有良好的天線隔離度、天線場型及效率。以下介紹本發明天線模組10的結構。

圖1A是依照本發明的一實施例的一種天線模組的透視示意圖。圖1B是圖1A的天線模組的爆炸示意圖。圖1C是圖1A的傳輸線、天線輻射體及電路板的外觀示意圖。圖1D是圖1A的接地面及接地輻射體的外觀示意圖。

需先說明的是，為能清楚看見本實施例各個元件之間的相對位置，圖1A的接地面140、第一接地輻射體151及第二接地輻射體152皆採透視方式繪製。

請參考圖1A至圖1D，本實施例的天線模組10包括至少一天線結構100。至少一天線結構100包括一饋入部110、多個傳輸線120、多個天線輻射體130、一電路板160、一接地面140以及多個接地輻射體150。饋入部110、這些傳輸線120及這些天線輻射體130位於一第一平面S1。接地面140及這些接地輻射體150位於一第二平面S2。換句話說，饋入部110、這些傳輸線120、這些天線輻射體130與接地面140、這些接地輻射體150位於不同平面。

此外，第一平面S1及第二平面S2為不同平面，第一平面S1與第二平面S2可為電路板160的上下兩表面。電路板160、這些傳輸線120、這些天線輻射體130與接地面140、這些接地輻射體150例如是雙面鋪銅箔的電路板所實現。

本實施例的饋入部110對第二平面S2的投影至少局部重疊於接地面140。這些傳輸線120放射狀地連接於饋入部110。在圖1A至圖1C中，各傳輸線120呈直線，並連接對應的饋入部110，但在其他實施例中，傳輸線120也可呈弧線。本發明並不以此為限。

這些天線輻射體130連接於這些傳輸線120而且遠離於饋入部110，且各傳輸線120及對應的天線輻射體130之間的夾角小於90度。天線輻射體130的外觀例如呈長方形，且相鄰的兩天線輻射體130彼此垂直。但本發明並不限制天線輻射體130的外觀形狀。

本實施例的這些接地輻射體150放射狀地連接於接地面140。具體而言，請參考圖1A及圖1D，各接地輻射體150包括一第一接地輻射體151及一第二接地輻射體152。每個第二接地輻射體152垂直連接對應的第一接地輻射體151及接地面140，且第一接地輻射體151的寬度大於第二接地輻射體152的寬度。但本發明並不以此為限。

每個第一接地輻射體151垂直於對應的第二接地輻射體152而使接地輻射體150呈L型的外觀。如圖1A及圖1D所示，在這些接地輻射體150的相鄰任兩者中，一個接地輻射體150的第一接地輻射體151垂直於另一個接地輻射體150的第一接地輻射體151，且其中一個接地輻射體150的第二接地輻射體152垂直於另一個接地輻射體150的第二接地輻射體152。

此外，這些天線輻射體130對第二平面S2的投影至少局部重疊於這些接地輻射體150。具體而言，這些天線輻射體130對第二平面S2的投影重疊於第一接地輻射體151且錯開於第二接地輻射體152。亦即，天線輻射體130及第一接地輻射體151重合。

饋入部110用以被饋入一訊號。訊號經過這些傳輸線120、這些天線輻射體130後與這些接地輻射體150耦合，再接地至接地面140而產生一第一頻段。另一方面，訊號經過這些傳輸線120及這些天線輻射體130而產生一第二頻段。第一頻段介於5150MHz-6590MHz，第二頻段介於6590MHz-7125MHz。

詳細而言，訊號自饋入部110饋入後，訊號經過這些傳輸線120至這些天線輻射體130。由於天線輻射體130對第二平面S2的投影重疊於第一接地輻射體151，訊號可以透過這些天線輻射體130與第一接地輻射體151耦合，再傳輸至第二接地輻射體152及接地面140而產生一第一頻段。

亦即，訊號從饋入端110饋入且依序經過傳輸線120、天線輻射體130、第一接地輻射體151、第二接地輻射體152(依序經過圖1C及圖1D的位置P1至位置P6)再到接地面140以產生第一頻段。各第一接地輻射體151與對應的第二接地輻射體152的長度(圖1D的位置P4至位置P6)為第一頻段的0.25倍波長。

另外，訊號自饋入部110饋入後，訊號經過這些傳輸線120及這些天線輻射體130(即經過圖1C的位置P1至位置P3)，而產生第二頻段。各天線輻射體130的長度(圖1C的位置P2至位置P3)為第二頻段的0.25倍波長。

也就是說，透過天線輻射體130與第一接地輻射體151重合的設計，使本發明的天線模組10可以產生第一頻段及第二頻段，進而滿足Wi-Fi 6E(5150MHz-7125MHz)的頻寬需求。故本發明的天線模組10可產生雙頻段的訊號，而具有較佳的頻寬。

如前所述，習知的天線會有頻寬不足的問題，而無法滿足Wi-Fi 6E(5150MHz-7125MHz)的頻寬需求。而本發明的天線模組10以雙面天線的設計，透過天線輻射體130與第一接地輻射體151重合，而可產生出滿足Wi-Fi 6E頻寬的頻段。

需補充的是，本發明的傳輸線120、天線輻射體130及接地輻射體150的數量均為四個，但本發明並不以此為限，只要傳輸線120、天線輻射體130及接地輻射體150的數量相同即可。

圖2是圖1的天線模組於X-Y平面的輻射場型圖。請參考圖2，天線模組10在頻率為5.47GHz(第一頻段內)及6.525GHz(第二頻段內)的訊號時，皆具有良好的全向性的輻射場型。換句話說，本實施例的天線模組10產生的第一頻段及第二頻段具有良好的全向性輻射場型。

圖3是圖1的天線模組的頻率與S11的關係圖。請參考圖3，標號1至標號3的頻段例如是本實施例的第一頻段(5.15GHz-6.59GHz)，且標號3至標號2的頻段例如是本實施例的第二頻段(6.59GHz-7.125GHz)。本實施例的天線模組10產生第一頻段(標號1至標號3)及第二頻段(標號3至標號2)時，S11皆小於-7.5dB。亦即，本實施例的天線模組10所產生的第一頻段及第二頻段皆具有良好的表現。

圖4是圖1的天線模組的兩天線結構的示意圖。請參考圖4，天線模組10的至少一天線結構100包括兩天線結構100a、100b，且兩天線結構100a、100b的間距D大於20公厘。

此外，兩天線結構100a、100b的其中一者的第一接地輻射體相鄰於且垂直於兩天線結構100a、100b另一者的第一接地輻射體，例如第一接地輻射體151a相鄰於且垂直於第一接地輻射體151b。透過這樣的設置，兩天線結構100a的其中一個第一接地輻射體151a的電流方向朝向圖4的右方，兩天線結構100b的其中一個第一接地輻射體151b的電流方向會朝向圖4的上方(如圖4中央的粗箭頭所示)。亦即，第一接地輻射體151a的電流方向垂直於第一接地輻射體151b的電流方向，而可提升兩天線結構100a、100b之間的隔離度。

圖5是圖4的兩天線結構之間與習知的兩天線之間的頻率與天線隔離度的關係圖。請參考圖5，在習知的兩天線彼此間隔20公厘的設置下，其在Wi-Fi 6E(5150MHz-7125MHz)的隔離度表現小於-14dB。而本發明的兩天線結構100a、100b彼此間隔20公厘的設置下，其在Wi-Fi 6E(5150MHz-7125MHz)的隔離度表現可小於-23dB。也就是說，本發明的兩天線結構100a、100b產生的頻段不僅具有良好的天線效率及場型，且可滿足Wi-Fi 6E的天線頻寬，同時也具有較佳的隔離度表現。

綜上所述，本發明的天線模組的饋入部、這些傳輸線及這些天線輻射體位於第一平面。接地面及這些接地輻射體位於第二平面。這些天線輻射體對第二平面的投影至少局部重疊於這些接地輻射體。饋入部用以被饋入訊號。訊號經過這些傳輸線、這些天線輻射體後與這些接地輻射體耦合，再接地至接地面而產生第一頻段。訊號自饋入部饋入，並經過這些傳輸線及這些天線輻射體而產生一第二頻段。透過這樣的設計，本發明的天線模組可以透過重合的天線輻射體及第一接地輻射體，以產生滿足Wi-Fi 6E頻寬的訊號。本發明天線模組產生的第一頻段及第二頻段具有良好的天線場型及效率。

此外，本發明的天線模組包括兩天線結構，兩天線結構的間距大於20公厘。兩天線結構的其中一者的第一接地輻射體相鄰於且垂直於兩天線結構另一者的第一接地輻射體。這樣的設置可提升兩天線結構之間的隔離度。